DE2934400C2 - Steuerbare Eichleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine steuerbare Eichleitung zur stufepweisen Einstellung verschiedener Dämpfungswerte mit im Signalweg der Eichleitung befindlichen Dämpfungsabschniiien, die schaitbare Dämpfir, gsglieder unterschiedlicher Dämpfung aufweisen.

Aus der DE-AS 27 47 282 ist eine stufenweise schaltbare Dämpfungsschaltung bekannt, die über Feldeffekttransistoren schaltbare Dämpfungselemente aufweist und aus zwei über einen Trennverstärker entkoppelten Dämpfungsgliedern besteht Im ersten Dämpfungsabschnitt wird ein Dämpfungsglied wahlweise überbrückt. Hier liegen somit unterschiedlich viele Feldeffekttransistoren im Signalweg, wodurch sich das Betriebsverhalten der Dämpfungsschaltung ändert. Im zweiten Dämpfungsabschnitt werden die Teilwiderstände eines Spannungsteilers umgeschaltet Dadurch ändern sich auch die Scheinwiderstände, so daß die Entkopplung über einen weiteren Trennverstärker notwendig ist. Der Einsatz von Verstärkern ist jedoch vor allem in Hinblick auf das Breitbandverhalten in einer Eichleitung äußerst problematisch.

Es ist die Aufgab« der Erfindung, eine steuerbare Eichleitung anzugeben, die für meßtechnische Zwecke besonders gut geeignet ist und die ihre Betriebseigenschaften bei allen jeweils eingestellten Dämpfungswerten möglichst weitgehend beibehält.

Erfindungsgemäß wird bei einer steuerbaren Eichleitung der eingangs genannten Art diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei jedem Dämpfungsabschnitt zwei Dämpfungsglieder vorgesehen sind, von denen das erste eine geringe und das zweite dem ersten gegenüber eine hohe Dämpfung aufweist, und daß die beiden Dämpfungsglieder eines Dampfungsabschnitts über geeignete Schalter wechselweise in den Signalweg schaltbar sind. Diese Schaltungsanordnung hat vor ai.em den Vorteil, daß stets und unabhangi > von dem eingestellten Dämpfungswert die gleiche Anzahl von Dämpfungsgliedern in den Signalweg geschaltet ist. während das jeweils zugeordnete Dämpfungsglied abgetrennt ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsglieder im Längszweig leweils die gleiche Anzahl von Schaltern aufweisen. Dies hat den Vorteil, daß bei jedem Dämpfungswert die gleiche Anzahl von Schaltern im Signaiweg hegt Bei Relativ messungen sind daher deren Eigenschaften zu vernachlässigen.

Als Schaller werden vorteilhaft elektronische Bauelemente, vorzugsweise f eldeffrkttransistoren. mil geringem Durchlaßwiderstand verwendet. Elektronische Bauelemente arbeiten verschleißfrei ohne Kontaktprobleme und sind mit geringen Leistungen zu steuern. Besonders bei der Verwendung von Feldeffekttransistoren ,ils Schal.or ergibt sich durch deren niedrigen Durchlaßwiderstand auch eine gute Temperatursiabihtät. Als besonders günstig erweist sich die Verwendung der gleichen Grundstruktur für alle Dämpfungsabschnilte. Wobei; die Ausbildung als T-Gtied besonders geeignet erscheint, äa hier eine äußerst geringe Durchlaßdämpfung erzielt wird, Wenn nur die Feldeffekttransistoren im Längszweig liegen.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wirr! nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigi

F i g. 1 eine steuerbare Eichleitung als Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 2 einen Eichgenerator für eine Eichleitung nach der Erfindung.

Die Schaltung nach F i g. 1 zeigt eine steuerbare Eichleitung. Jie aus drei in Serie geschalteten Dämpfungsabschnitten D1 bis D 3 besteht. Jeder Dämpfungsabschnitt Dl bis D 3 besteht aus jeweils zwei to Dämpfungsglied,.)η; so besteht der Dämpfungsabschnitt D1 aus den Dämpfungsgliedern ED1 und EP1. Das erste Dämpfungsglied ED1 besteht aus den in T-Schaltung angeordneten ohmschen Widerständen R 11. R 12, R 13 und den Feldeffekttransistoren 711 und is 712, deren Drain-Source-Strecken vor bzw. nach dem T-GIied und in Serie zu den Längswiderständen R 11. R 12 liegen. Das hierzu parallelgeschaltete zweite Dämpfungsglied EPi besteht im Serienzweig aus den Durchlaßwiderständen der Drain-Source-Strecken zweier Feldeffekttransistoren TPIl. TP12 und aus einem ohmschen Querwiderstand RPl. Durch Anlegen einer positiven Steuerspannung + US 1 an einen ersten Steuereingang S1 wird das Dämpfungsglied ED 1 in den Signalweg geschaltet, dessen Eingang mit E und dessen Ausgang mit A bezeichnet ist. Die Feldelfekttransistoren Γ11 und 712 werden hierbei über einen gemeinsamen ohmschen Vorwiderstand RVl und ohmsche Widerstände RCU und RC12 in den Gate-Zuleitungen leitend gesteuert. κ>

Gleichzeitig liegt an einem zweiten Steuereingang 5Pl des parallelgeschalteten Dämpfungsgliedes EPl eine zu der Spannung an 51 komplementäre negative Spannung -LJSl an. Die Feldeffekttransistoren TPU und TP12 des EPl werden über einen gemeinsamen π ohmschen Vorwiderstand RVOl und über ohmsche Widerstände RG 13 und RG 14 in den Gate-Zuleitungen gesperrt. Gleichzeitig ist ein mit seiner Drain-Source-Strecke /um Querwiderstand RPl parallelgeschaltetei Feldeffekttransistor TPl über einen ohmschen Widerstand RG1 an seinem Gate-Anschluß leitend gesteuert, woo'jrch die Sperrdämpfung des Dämpfungsgliedes £P1 vergrößert wird. Die mit Masse verbundenen Kondensatoren CDI und CPl in den Steuerzuleitungen am Ausgang der Vorwiderstände RVl und 4; RVO 1 dienen der wechselspannungsmäßigen Entkopplung der Feldeffekttransistoren Γ11 und Γ12 bzw. TP U und TP12.

Ändern gleichzeitig die Steuerspannungen US 1 an den Steuereingängen 5 1 und SP1 ihre Polarität, so wird ;» das Dämpfungsglied ED 1 gesperrt und das Dämpfungsglied EPl durchgeschallt.

Die Dampfungsabschnitte D2 und DJ sind analog zum Dämpfungsabsehnm Dl aufgebaut und bestehen aus jeweils zwei Dämpfungsgliedern ED2. EP2 und r> EDy EP 3.

Das Dämpfungsglied ED1 h.it beispielsweise die Damplung von 10.5 dB. die Dampfungsglieder £'D2und ED 3 haben beispielsweise die Dampfungswerte 20.5 und 30.5 dB. Die pdrallelgeschalieten /weiten Dämp- μ> fungsglieder /Pl bis EP 3 haben demgegenüber möglichst geringe Dampflingswerte von nur je 0.5 dB. Wahlweise ist jeweils eines der Dämpfungsglieder ED 1 oder EPl. ED2 oder EP2 und ED3 oder EP3 dürchgeschalict, während das jeweils zugeordnete ti Dämpfungsglied gesperrt ist.

Da alle Dämpfungsglieder den gleichen Wellenwider^ stand besitzen, können sie beliebig in der vorstehend beschriebenen Weise kombiniert werden, ohne daß sich der Eingangs- oder der Ausgangswiderstand der Eichleitung ändert. Sind die Dämpfungsglieder EPl, EP2 und EP3 durchgeschaltet, so sind die üämpfungsglieder ED 1, ED 2 und ED 3 gesperrt. Die Eichleitung hat in diesem Fall die Grunddämpfung von 1,5 dB. Durch Kombination der verschiedenen Dämpfungsabschnitte kann die Dämpfung in Stufen von 10 dB bis zu 60 dB zusätzlich zur Grunddämpfung erhöht werden. Da das Dämpfungsglied ED 3 eine besonders hohe Durchlaßdämpfung besitzt, muß die Sperrdämpfung des parallelgeschalteten Dämpfungsgliedes EP3 weiter verbessert werden. Dies wird durch kapazitive Erdung der Gate-Anschlüsse der Feldeffekttransistoren 7P31 und 7P32 im Längszweig dieses Dämpfungsgliedes erreicht. Ober eine Diode D1 ist an das Gate des Feldeffekttransistors ΓΡ31 eine Kapazität C31 nach Masse geschaltet. Parallel zu dieser Kapazität liegt ein ohmscher Widerstand R 35. Der Gate-Anschluß des Feldeffekttransistors 7P32 ist analog mit einer Diode D2. einer Kapazität C32 und einem Widerstand /?36 beschaltet.

lsi dieses Dämpfungsglied £P3 durv-h fine negative Steuerspannung —L/53 an seinem Steuereingang 5P3 gesperrt, ist die Diode D1 über einen ohmschen Widerstand RG 33 in der Gate-Zuleitung und den nach Masse geschalteten Widerstand R 35 leitend. Dadurch wird die Kapazität C31 am Gate des Feldeffekttransistors 7P31 wirksam und verhindert ein Übersprechen zwischen den Drain-Source-Anschlüssen durch parasitäre Kapazitäten. In gleicher Weise ist das Gate des Feldeffekttransistors TP 32 kapazitiv geerdet.

Durch die Induktivitäten L 1 — L 4 in der Eingangsleitung, in der Ausgangslettung und zwischen den Dämpfungsabschnitten werden die Drain-Source-Kapazitäten der gesperrten Feldeffekttransistoren kompensiert. Dadurch wird die Reflexionsdämpfung verbessert.

Durch Kondensatoren CEund C\ in der F.in- und der Ausgangsleitung kann die Eichlemtng gleichspannungsmäßig entkoppelt werden.

Der Widerstand der Feldeffekttransistoren im leitenden Zustand ist temperaturabhängig. Es ist jedoch imm- : die gleiche Anzahl von Feldeffekttransistoren in den Signalweg geschaltet, wie an folgenden Beispielen erläutert wird:

Beträgt der Dämpfungswert der Eichleitung /. B. 5OdB. so sind die Dämpfungsglieder EiA. EDi und £D3 in den Signalweg geschaltet und damit die Feldeffekttransistoren ΓΡ11. TP12: 721. Γ22: 7"31 und 732. Der Feldeffekttransistor 7Pl des Dämpfungsgliedes EPl isi gesperrt. Da er parallel /um relativ niederohmigen Widerstand RP1 liegt, kann er im gesperrten Zustand unberücksichtigt bleiben. Wird der maximale Dämpfungswert der Hichleitung von 61.5 dB e-ngestr-lh, sind wiederum sechs Feldeffekttransistoren 711. 7 12: 721. 722: 731 und 732 in den Signakveg geschaltet. Da die Anzahl der Feldeffekttran.istoren im Signjlweg bei allen Dämpfungswerten gleich bleibt, bleibt auch deren KinfluU auf das Teniperaturverhalten der I.ichleitung gleich.

Wenn nun der Abgleich /. B. eines Pegelmessers mit einem Lichgt nerator (Ί nach F 1 g. 2 erfolgt, so kann die Temperaturabhängigkeit der Eichleiiuhg dadurch kompensiert Werderi, daß der Eichgencratörtias gleiche Temperaturverhalten wie die Eichleitung hat. Werden andere Däimpfüngswerte der Eichleitung eingestellt, so kommt nur die Diffeidnz im Temperaturvcrhalten der jeweils im Signalweg liegenden Feldeffekttransistoren

zum Tragen. Gleiches Tcmpcraturverhalten kann bevorzugt dadurch erreicht werden, daß die gleiche Anzahl der temperaturabhängigen Bauelemente, in diesem Fall Feldcffektlninsistorert, beim Eichgenefator G in Serie geschallCt wird, wie sie bei der Eichleilung im ί Längszweig vorhanden sind. Für das Beispiel einer Eichleitung nach Fig. 1 svifd dies, wie in Fig*2 dargestellt, beim Eichgenerator G durch Reihenschaltung der Dfain-Source-Strccken von sechs Feldeffekttransistoren Ti bis Γ6 in die Ausgängsleitung des in

Signalgenerators G erreicht. Durch Anlegen einet geeigneten Spannung über einen gemeinsamen oh rüschen GateAViderstcnd R I sind die Feldeffekttransistoren 7Ί bis Γ6 stets leitend geschaltet. Der Durchlaßwidcrstand dieser Feldeffekürahsistoren Tl bis T6 ist in den Ausgangswiderstand des Eichgcncra^ tors einzubczfehcn. Die Fcldeffekttransistoreri 7Ί bis T6 sollen den gleichen Temperaturgahg haben wie die geschalteten Feldeffekttransistoren der Dämpfungsabschnitte D 1 bis D3 nach Fig. I.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Steuerbare Eichleitung zur stufenweise·; Einstellung verschiedener Dämpfungswerte mit im Signalweg der Eichleitung befindlichen Dämpfungsabschnitten, die schaitbare Dämpfungsglieder unterschiedlicher Dämpfung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Dämpfungsabschnitt (i B. D 1) zwei Dämpfungsglieder (z. B. ED1, EPl) vorgesehen sind, von denen das erste (EPl) eine geringe und das zweite (EDI) dem ersten gegenüber eine hohe Dämpfung aufweist, und daB die beiden Dämpfungsglieder (EDi, EPi) eines Dämpfungsabschnitts über geeignete Schalter (TW, 712 bzw. TPW, TPXl) wechselweise in den Signalweg schaltbar sind.

2. Eichleitung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsglieder (EDl, EPI) innerhalb eines der DämpFungsabschnitte (z. B. D1) jeweils die gleiche Anzahl von Schaltern (TW, TYl bzw. TP11, TP12) im Längszweig aufweisen.

3. Eichlehü.ig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter elektronische Bauelemente verwendet werden.

4. Eichleitung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter Feldeffekttransistoren verwendet werden.

5 F.ichleitung nach einem eier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsglieder innerhalb eines Dämpfungsabschnitts jeweils die gleiche Grundstruktur der einzelnen Dämpfungselemente (/. B. T-Glied oder π-Glied) und den gleichen Wellenwiderstand aufweisen.

b. Lichlcitung nach Anspruc! 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Dämpf-ingsgliedrr als T-Glieder ausgebildet sind.

7. Eichleitung nach Anspruch 5 oder 6. dadurch gekennzeichnet, daß bei den Dämpfungsabschnitten mit geringer Durchlaßdämpfnng (/.B. EP\) zur Erhöhung der .Sperrdämpfung ein weilerer Schaller (TPi) parallel /um Querwiderstand oder /u den Querwiderstanden angeordnet ist.

8. Eichleitung nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise bei den zu den Dämpfungsgliedern (ED 3) mit höherer Durchlaßdämpfung parallelgeschalteten Dämpfungsgliedern (EPi) zur Erhöhung der .Sperrdämpfung die Steuerclcktrodcn der elektronischen Schalter (TPH. 77'32)im I angszweigdes Dämpfungsgliedes kapazitiv geerdet (("il.C 32) werden.

9. Eichleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Reflexionsdämpfung Induktivitäten (Li. I. 2. I. 3) zwischen den Ein- und Ausgangsklemmen (E. Λ)sowie zwischen den Dämpfungsabschnitlen (D I. D2. D 3) angeordnet sind.

Ό. Eichleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zugehöriger Eichgenerator (d)\x\ seinem Ausgangszweig eine Reihenschaltung von so vielen elektronischen Schaltern (71 bis Γ6). vorzugsweise Feldeffekttransistoren, aufweist, wie die Hiehleitung jeweils in den Signalweg eingeschaltete elektronische Schalter hat (z, B, TU, 7*12» 721, 722; TP3\,TP32).

Ii. Eichleilüng nach Anspruch IÖY dadurch gekennzeichnet, daß die elektföriiscrieri Schalter (Z. B. Tl I₁ 7*12; 721, 722; TP3i, TP32) das gleiche Tcmperaturverhaiten aufweisen wie die beim

Signalgenera tor (G) verwendeten elektronischen Schalter (7Ί bis 76).