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Regeleinrichtung zur Regelung der Verstärkung eines Ver-
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stärkers Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung zur
Regelung der Verstärkung eines Verstärkers für Einrichtungen der elektrischen Nachrichtenübertragungstechnik,
mit einem einen Istwert-Sollwert-Vergleicher enthaltenden Regler zur Bildung einer
Stellgröße und mit einem durch wenigstens einen Kondensator gebildeten Speicher
für die Stellgröße, wobei der Speicher über einen Schalter einer Überwachungseinrichtung
mit dem Istwert-Sollwert-Vergleicher verbunden ist und wobei dem Speicher ein Feldeffekttransistor
nachgeschaltet ist.
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Eine derartige Regeleinrichtung ist bereits aus der DE-AS 1 302 260
bekannt.
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Weiterhin ist aus der DE-AS 22 35 230 bereits eine Pilotregeleinrichtung
für Nachrichtenübertragungssysteme mit Reglerstillsetzung bekannt, bei der die Ausgangsspannung
eines Differenzverstärkers als Kriterium für die Reglerstillsetzung verwendet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Regeleinrichtung der eingangs
näher bezeichneten Art eine möglichst große Langzeitkonstanz des Reglers bei Ausfall
oder Unterpegei des Regel-Bezugssignals zu erreichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe gibt es mehrere Möglichkeiten.
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Gemäß einem ersten Lösungsweg der Erfindung wird die Regeleinrichtung
derart ausgebildet, daß der dem Istwert-Sollwert-Vergleicher zugewandte Anschluß
des Schalters mittels der überwachungseinrichtung bei geöffnetem Schalter an ein
Potential legbar ist, das zumindest annähernd gleich dem bei mittlerer Reglerstelllung
am Gate des Feldeffekttransistors anliegenden Potential ist. Ein zweiter Lösungsweg
der Erfindung sieht vor, daß von zwei den Speicher bildenden Kondensatoren der eine
zwischen dem Gate und der Drain-Elektrode und der andere zwischen dem Gate und der
Source-Elektrode des Feldeffekttransistors angeordnet ist und daß die beiden Kondensatoren
wenigstens annähernd den gleichen Isolationswiderstand aufweisen.
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Durch diese MaBnahmen ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Regeleinrichtung,
bei der sich die Verstärkung des geregelten Verstärkers für den Fall, daß der Stellgrößenspeicher
von Istwert-Sollwert-Vergleicher abgetrennt ist, sich besonders langsam ändert und
dabei eine Tendenz zu einer mittleren Verstärkung hin aufweist.
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Als besonders vorteilhaft bei der Lösung der gestellten Aufgabe hat
sich eine gemeinsame Anwendung der beiden Lösungswege erwiesen.
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In weiterer Ausgestaltung des ersten Lösungsweges der Erfindung wird
die Regeleinrichtung derart ausgebildet, daß der Eingang des Schalters über eine
Serienschaltung aus einem Widerstand und einer Diode an ein durch die Uberwachungseinrichtung
steuerbares Potential gelegt ist, das bei geöffnetem Schalter zumindest annähernd
gleich dem bei mittlerer Reglerstellung am Gate des Feldeffekttransistors anliegenden
Potential ist und daß die Diode derart gepolt ist, daß sie bei geschlossenem
Schalter
gesperrt ist. Liegt das Regel-Bezug signal innerhalb des Bereichs, bei dem Pegeländerungen
ausgeregi t werden, so ist die Diode gesperrt und die Regelung wird durch den zusätzlichen
Stromzweig nicht beeinträchtigt. Wird dagegen der Regler stillgesetzt, so erhält
der vom Speicherkondensator abgewandte Anschluß des nunmehr geöffneten Schalters
das der mittleren Reglerstellung entsprechende Potential.
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Zur Erzeugung der erforderlichen Potentiale kann eine zusätzliche
Einrichtung dienen, die von der Uberwachungseinrichtung gesteuert wird und je nach
Ausgangssignal der Uberwachungseinrichtung das eine oder andere Potential abgibt.
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Ein besonders einfacher Schaltngsaufbau ergibt sich in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung dadurch, daß die Uberwachungseinrichtung derart ausgebildet ist, daß
das bei geöffneter Schalteinrichtung am Ausgang der Überwachungseinrichtung liegende
Potential zumindest annähernd gleich dem bei mittlerer Regler stellung am Gate des
Feldeffekttransistors anliegenden Potential ist und daß die Serienschaltung aus
dem Widerstand und der Diode unmittelbar an den Ausgang der Uberwachungseinrichtung
angeschlossen ist.
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Durch diese Maßnahme ergibt sich in vorteilhafter Weise, daß eine
zusätzliche Einrichtung zur Erzeugung der erforderlichen Potentiale nicht erforderlich
ist.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Ansprüchen 5 und
6 hervor.
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Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Die Figur zeigt eine Regeleinrichtung die bei Speicherbetrieb nach
pehr langer Zeit einer mittleren Reglerstellung zustrebt und DieFig. zeigt einen
pilotgeregelten Trägerfrequenz-Leitungsverstärker 7, der mit Hilfe eines fremdgeheizten
Heißleiters hXinsichtlich seiner Verstärkung steuerbar ist. Der Lei#uflgsverstärker
7 wird an seinem Eingang mit der Eingangs spannung UE beaufschlagt und gibt an seinem
Ausgang des eusgangsspannung UA ab. Der aktive Teil des Leitungsverstärkers 7 wird
über ein den Frequenzgang bestimmendes Gegenkopplungsnetzwerk stark gegengekoppelt.
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Das Gegenkopplungsnetzwerk enthält naben den nicht weiter dargestellten
entzerrenden Elementen den indirekt geheizten Heißleiter und ist derart ausgelegt,
daß hauptsächlich die;frequenzabhängige Dämpfung des zugehörigen Streckenabschnittes
ausgeglichen wird. Außerdem können mit Hilfe deÖ pilotgesteuerten Leitungsverstärkers
7 zusätzlich aufgelaufene Dämpfungsfehler von lediglich temperaturgesteuerten Strecken
ausgeglichen werden.
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Für die exakte Pegelregelung wird als Regel-Bezugssignal ein Leitungspilot
herangezogen, der durch den Pilotempfänger 8 aus dem Ausgangs signal UA des Leitungsverstärkers
7 ausgefilterts verstärkt und gleichgerichtet wird. Die gleichgerichtete Pilotspannung
stellt die Istwert-Spannung U. dar Und wird in dem nachgeschalteten Differenzverstärker
51, der als Istwert-Sollwert-Vergleicher dient,
mit der Sollwert-Spannung
Us der Referenzspannungsquelle 61 verglichen. Die Differenz beider Spannungen wird
verstärkt.
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Der Ausgang des Differenzverstärkers 51 ist über eine Serienschaltung
der Widerstände 13 und 15 an den Eingang des Schalters 91 geführt. Dieser Schalter
ist durch einen Arbeitskontakt des Relais 9 gebildet und legt den Ausgang des Differenzverstärkers
52 an den als Speicher für die Stellgröße dienenden Kondensator 21, der mit seinem
anderen Ende über den Widerstand 16 an Versorgungsspannung Uv geführt ist.
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Das Relais 9 liegt am Ausgang des weiteren Differenzverstärkers 53,
dessen Pluseingang mit der Referenzspannungsquelle 62 und dessen Minuseingang mit
dem Ausgang des Pilotempfängers 8 verbunden ist.
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Die mit Hilfe der Kondensatoren 21 und 22 gespeicherte Stellgröße
wird durch den Feldeffekttransistor 31 ausgewertet. Der Feldoffekttransistor 31
liegt mit dem Gate am Verbindungspunkt des Arbeitskontaktes 91 mit den Kondensatoren
21 und 22, mit der Source-Elektrode unmittelbar an Versorgungsspannung Uv und mit
der Drain-Elektrode über den Widerstand 17 an Bezugspotential. Der Kondensator 21
liegt einpolig an der Versorgungsspannung Uv, der Kondensator 22 einpolig an Bezugspotential.
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Die am Widerstand 17 abfallende Spannung wird dem Eingang des als
Emitterfolger geschalteten Transistors 32 zugeführt. Der Transistor 32 liegt mit
seiner Basis an der Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 31, mit dem Kollektor
unmittelbar an Versorgungsspannung Uv. Der Emitter des Transistors 32 ist über den
Heizer 71 des indirekt geheizten Heißleiters an Bezugspotential geführt.
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Der Ausgang des Differenzverstärkers 53 ist über die aus der Diode
43 und dem Widerstand 14 bestehende Serienschaltung an den Verbindungspunkt der
Widerstände 13 und 15 geführt. Dabei liegt die Diode 43 mit ihrer Anode am Ausgang
des Differenzverstärkers 53 und ist nur dann leitend, wenn das Relais 9 abgeschaltet
ist bzwr die VersorgungsspantuBg +Uv am Ausgang des Operationsverstärkers 53 liegt.
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Die Differenzverstärker 51 und 53 sind durch Operationsverstärker
gebildet, die mit der Versorgungsspannung Uv gespeist werden.
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Der Regler 1 regelt die Verstärkung des Verstärkers 7 über den als
Stellglied dienenden Heißleiter. Der geregelte Verstärker 7 ist normalerweise mit
einem Nutzsignal, insbesondere Breitband TF-, TV-, PCM-Signal, und einem Referenzsignal,
insbesondere Pilotsignal belegt. Das Referenzsignal kann auch vom Nutzsignal, insbesondere
von der Pulsamplitude oder dgl. abgeleitet sein.
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Das zur Regelung ausgenutzte Referenz signal durchläuft den Verstärker
7. Das dynamische Verhalten des Regelkreises ist proportional/integral, d.h. der
Regler 1 ist ein PI-Regler.
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Mittels dar Stellspannung Ust wird die Verstärkung des Verstärkers
7 stetig geändert, bis die Ausgangsspannung UA ihren Sollwert erreicht hat.
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Das Relais 9 schaltet den Regler 1 bei fehlendem oder zu niedrigem
Pilotsignal auf "Gedächtnis". Bei geöffnetem Kontakt 91 wirken die Kondensatoren
21 und 22 als Speicher für die Stellgröße. Der Regler verbleibt in der zuletzt eingeregelten
Stellung.
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Das Regelverhalten ist durch das RC-Glied 15,21 des Kondensator-Mosfet-Speichers
21,31 und durch den Operationsverstärker 51 bestimmt. Der Operationsverstärker 51
wirkt wie ein Schaltverstärker mit begrenztem Spannungshub. Bei Abweichungen der
Istwert-Spannung Ui von der Sollwert-Spannung U5011 werden die Kondensatoren 21
und 22 mit der Schaltspannung umgeladen, so lange, bis die Spannungsdifferenz A
Ue - O ist) Die Zeitkonstante des RC-Gliedes 15, 21 ist groß gegenüber der Regelzeit.
Die Spannungsänderung an den Kondensator 21 und'22 ist klein gegenüber der am Ausgang
des Operationsverstärkers 51.
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Bei einem Regelvorgang verlaufen die beiden Spannungen Ust und die
Spannung Ua1 am Ausgang des Operationsverstärkers 51 entgegengesetzt.
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Eine Schaltungsanordnung vor den Kondensatoren 21 und 22, gebildet
durch das Relais 9 mit dem Ruhekontakt 91, schaltet von Regeln auf "Gedächtnis".
Ein Pilotausfall oder ein Unterpegel läßt bei der Schaltschwelle des Operationsverstärkers
53 das Relais 9 abfallen. Mit geöffnetem Kontakt 91 ist die Regelung abgeschaltet.
Der Kondensator 21 und der Kondensator 22 in diesem Betriebsfall als Speicher. Die
zuletzt eingeregelten Ladespannungen und damit auch die Ausgangsspannungen bleiben
während einer langen Zeit erhalten.
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Bei Speicherbetrieb wird vor den geöffneten Kontakt 91 über die dann
leitende Diode 43 und den Widerstand 14 ein Potential angelegt, das etwa der mittleren
Reglerstellung entspricht, und zwar Pluspotential vom Ausgang des Operationsverstärkers
53 über die Diode 43 und die Widerstände 14 und 15 an den Kontakt 91. Hierdurch
ver-
bessert sich das Speicher-Langzeitverhalten am Gate des Mosfet
wesentlich. Durch den Kriechstrom über den geöffneten Kontakt 91 strebt der Regler
nach einer sehr langen Zeit einer mittleren Reglerstellung zu.
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Bei Pilotausfall ist die Regelung abgeschaltet. Die Spannung am Ausgang
des Differenzverstärkers 53 beträgt in diesem Fall etwa +Uv, z.B. 8 V,'die Spannung
am Ausgang des Differenzverstärkers 51 etwa 0 V.- Die Widerstände 13 und 14 sind
so bemessen, daß sich eine Spannung UL ergibt, die der mittleren Reglerstellung
entspricht, z.B.
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4 V.
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Bei wirksamer Regelung beträgt die Spannung am Ausgang des Differenzverstärkers
53 etwa 0 V, die Spannung UL ist z.B.
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größer als 1 V und die Diode 43 ist gesperrt.
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Die beiden am Gate des Feldeffekttransistors 31 liegenden Kondensatoren
21 und 22 sind derart bemessen, daß ihre Isolationswiderstände wenigstens annähernd
gleich groß sind. Durch diese Maßnahme ergibt sich in vorteilhafter Weise, daß eine
im Laufe der Zeit eintretende teilweise Entladung der Kondensatoren 21 und 22 im
Sinne einer Einstellung des. Regler auf eine mittlere Reglerstellung wirkt.
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Der Kondensator 22 kann entfallen, wobei der Kondensator 21 allein
für das gewünschte I-Verhalten bzw. Speicherverh-alte:n sorgt. In diesem Fall wird
im Speicherbetrieb die gewünschte mittlere Reglerstellung durch die Diode 43 und
den Widerstand 14 allein sichergestellt.
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Andererseits kann man, ausgehend von dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel,
die Diode 43 und den Widerstand 1.4 weglassen. In diesem Fall sorgen die beiden
Kondensatoren 21 und 22 für das gewünschte Verhalten des Reglers bei Speicherbetrieb.
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Es können auch beide Maßnahmen, Diode 43 und Widerstand 14 als auch
die Kondensatoren 21 und 22 zur Verbesserung des Speicherverhaltens zugleich herangezogen
werden.
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6 Patentansprüche 1 Figur