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Entzerrende Verstärkerschaltung Zweck der in eine Fernleitung eingebauten
Verstärker ist es, die Dämpfung des voran-"ehenden Leitungsabschnittes bei allen
Sprechfrequenzen gleichmäßig aufzuheben. Besonders bei Hintereinandergchaltumg mehrerer
Verstärker ist sorgfältig darauf zu achten, daß nicht für einen Leitungsabschnitt
mit dem darauffolgenden Verstärker, zusammengefaßt für einzelne Frequenzen, positive
oder auch negative Dämpfungen (Verstärkungen i übrigbleiben, die bei Summierung
über die einzelnen Leitungsabschnitte leicht zu einer die Verständigung wesentlich
be,einträ;chtigenden Sprachverzerrung Anlaß geben können. Der zur Vermeidung der
Verzerrung, d. h. zum Zweck der Entzerrung, bisher cinl;eschlagene Weg bestand darin,
daß man parallel zu oder auch in Reihe mit dem Vor-bzw. Nachübertrager der Verstärker
Kombinationen aus Spulen, Kondensatoren und Widerständen schaltete, ohne daß man
bisher grundsätzlich zwischen der Art der Wirkung von Parallel- und Serienschaltungen
unterschieden hätte.
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Indes liegt ein wesentlicher Unterschied zwischen diesen Schaltungsarten
darin, daß bei Parallelschaltungen, insbesondere zum Nachübertrager, die Stromstärke
vor einem durch die Parallelschaltung bedingten Verzweägungspunkt größer ist als
die des aus dein Verstärker abfließenden Stroms. Hierdurch kann es für eine bestimmte
geforderte Verstärkung leicht zu einer ungünstigen Oberbeanspruchung der Verst:ärkerröhre
über den geradlinigen Teil der Kennlinie hinaus kommen. Bei Benutzung einer Entzerrungsschaltung
in Serie dagegen fällt eine solche Stromverzweigung und damit der erwähnte C`be1-stand
weg.
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Es empfiehlt sich daher, und das ist der Gegenstand der Erfindung,
die Entzerrungsschaltung im wesentlichen in Serie mit der Leitung zu legen, während
den entzerrenden Parallelschaltungen nur Korrektionsaufgaben von minderer Wichtigkeit,
sofern eine derartige Korrektion im einzelnen Fall Überhaupt nötig ist, überlassen
bleiben.
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Es sei z. B. in Abb. i V ein Verstärker,, VUe sein Vorübertrager,
NU2 sein Nachübertrager. Der Vorübertrager VU.- sei so bemessen, daß seine Sekundärwicklung
L., infolge ihrer Eigenkapazität C, bei c,)=" 7000 bis gooo in Stromresonanz gerät.
Dies führt zu einer außerordentlich hohen Stromstärke in der Sekundärspule des Vorübertragers
und damit zu einer außerordentlich hohen Wechselspannung ,am Gitter.
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Die Kurve a. der Ab'h. a zeigt die sich daraus ergebende Versstärkung
mit einem flachen Maximum bei der Resonanzfrequenz (,) .= gooo. Der aus der Sekundärspule
L. und ihrer parallel geschaltet zu denkenden- Eigenkapazität C. bestehende Stromresonänzkreis
stellt ein resonanzfähiges Schaltgebilde im Zuge der Leitung hinter dem Vorübertrager
dar, das bekanntlich physikalisch in seiner Wirkung vollständig durch einen Stromresonanzkreis
Lz-CL ersetzt werden kann, . dessen
Selbstinduktion durch die Primärspule
L, Jes Vorübertragers gebildet wird.
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Es handelt sich darum, die Verstärkungskurven im Gebiete von etwa
w=zooo bis i z 000 in die Dämpfungskarve d der Abb. überzuführen. Beide Kurven
sind zunächst von verschiedener Gestalt. Die wichtigste und schwierigste Aufgabe
ist zunächst, der Kurve.a die Gestalt von d zu geben, eine Aufgabe, die der Serienschaltung
zufällt, während die Parallelschaltungen, soweit solche überhaupt noch erforderlich
sind; nur dazu dienen sollen, solche Veränderungen an der Verstärkungskurve vorzunehmen,
die, wie Senkung, Drehung oder Ordinatenverldei'zerung, proportional d ler Frequenz
,dazu geeignet sind, die ihrer Form nach bereits mit der D;ämpfungskurv e übereinstimmende
-Verstärkungskurve in diese selbst überzuführen.
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Für den Verlauf der Verstärkungskurve ist in erster Linie die Lage
ihrer Maxima bzw. Mnnima kennzeichnend. Sollen derartige Extremwerte durch die Serienschaltung
abgeändert bzw. in die Extrema der Verstärkungskurve übergeführt werden, so muß,
der Scheinwiderstand der :entzerrenden Serienschaltung ebenfalls aüsgespro,chene
Extremwerte besitzen. Dies ist aber nur bei Schaltungen der Fall, welche von den
üblichen drei Schaltelementen, Ohmscher Widerstand, Kapazität und Selbstinduktion
gleichzeitig Kapazität und Selbstinduktion und damit Resonanzstellen innerhalb des
Frequenzspektrums enthalten. Schaltgebilde aus Ohmschen Widerständen und Kapazitäten
einerseits, Ohrnschen Widerständen und Selbstinduktionen anderseits besitzen zwar
Scheinwiderstände, die in ihrem Real- und Imaginärteil frequenzabhängig sind, aber
keine ausgesprochenen Extremwerte zeigen wie die erwähnten Resonanzkreise. Man wird
so ld=u geführt, als Serienschaltungen Resonanzkreise, als ParalleIschaltungen aber
Kreise ohne Resonanzcharakter zu verwenden.
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Da (vgl. .oben und Abb. i) je nach der Frequenz der Stromresonanzkreis
Li-C der Primärspule des Vorübertragers für den ankommenden Strom eine Selbstinduktion
oder Kapazität in Reihe darstellt, so kann auch bloße Einschaltung einer Kapazität
bzw. einer Selbstinduktion in Reihe mit diesem Stromresonanzkreis bereits einen
zur Entzerrung geeigneten Resonanzkreis; und zwar Spannungsresonanzkreis ergeben.
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Während die Resonanzgebilde innerhalb der Sprechfrequenzen die Aufgabe
haben, die Form der Verstärkungskurve derjenigen der D,ämpfungskurve der Leitung
anzupassen, sollen sie oberhalb und unterhalb dieses Gebietes die Dämpfung so groß
machen, daß die :Amplitude des Sprechstromes praktisch verschwindet. Auch diese
Aufgabe kann 3urcb die im Zuge der Leitung befindlichen Resonanzgebilde zeitgelöst
werden, die zu diesem Zwecke und gegebenenfalls, neben den üblichen Sieb- bzw. Drosselketten
verwendet werden können.
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Der Erfindungsgedanke sei an Hand der in Abb. i beispielsweise dargestellten
Entzerrungsschaltung näher erläutert.
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Da der Scheinwiderstand des Kreises Li-Ci oberhalb, der Eigenfrequenz
w = 7ooo bis gooo kapazitiven Charakter hat, so läßt sich aus, ihm mit Hilfe einer
vergeschalteten Spule L3 ein Spannungsresonanzkreis aufbauen, dessen Eigenfrequenz,
d. h. die Frequenz, bei welscher die imaginäre Widerstandskomponente verschwindet,
zu c,) .; i2 ooo gewählt werde. Bei geeigneten Abmessungen kann man eine bis w =i
z ooo gleichmäßig ansteigende Verstärkungskurve b (Abt. z) erzielen, denen Maximum
erheblich über demjenigen der Kurve a liegt. Die Form von b l@äßt sich noch besser
an diejenige der D.ämpfungskurve d durch Einführung eines weiteren Schaltelementes
anpassen, nämlich einer Kapazität C3 parallel zu der Selbstinduktion Ls. Der aus
Ls und C3 gebildete Stromresonanzkreiis kann gleichzeitig dazu dienen, den an der
oberen Grenze der Sprachfrequenzen _@ erforderlichen steilen Abfall der Verstärkungskurve
hervorzurufen, wenn man seine Eigenfrequenz, für die aer einen außerordentlich großen
Scheinwiderstand bietet, an diese Grenze w= i6-ooo verlegt.
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Da die abdrosselnde Wirkung des Stromresonanzkreises L3-C3 sich indes
auf die -Nachbarschaft seiner Eigenschwingung beschränkt, ist es nötig, zur Abdrosselung
der höheren Frequenzen noch eine an sich bekannte Spulenkette Al, Az, A3, A4 hinzuzufügen,
die bekanntlich sämtliche Frequenzen oberhalb, einer frei verfügbaren Grenze abschneidet.
Indes kommt man wegen der Drosselwirkung von L3-C3 hier bereits mit einer eingliedrigen
Spulenkette aus, während sonst mehrgliedrige, wegen ihrer Selbstinduktionen kostspielige
Spulenketten erforderlich sind.
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Die Kurve c zeigt den sich aus dem Zusammenwirken der beiden Stromresonanzkreise
L,-Cl. (bzw. -L2-C2) und L3-C; und der eingliedrigen Spulenkette Al, A2,
A3, A.1 ergebenden Verlauf der Verstärkungskurve. Sie ist nunmehr der D;ämpfungskurve
d der Leitung innerhalb des Gebietes, der Sprechfrequenzen bereits nahezu parallel,
liegt aber noch oberhalb. derselben. Um sie in diese überzuführen, bedarf man also
jetzt nur noch eines Nebenschlusses ohne Resonanzcharakter. Als solchen verwendet
man :eine Reihen- i schaltung W4, C4 vom Ohmsehen Widerstand W1 und der Kapazität
C4 parallel zur
Leitung hinter dein Nachühertrager NUe. Abb. a kurve
e zeigt die unter Mitwirkung dieses letzteren Schaltgebildes erhalten,- Verstärkungskurve,
die, wie sie sein soll, innerhalb des Gebietes der Sprechfrequenzenpraktisch vollständig
die Dämpfung des vorangehenden Leitungsabschnittes :aufhebt.
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Die frequenzabhä ngige Parallelschaltung C4, 41'4 hewirkt dabei eine
frequenzunabhängige Senkung der Verstärkungskurve-. Dies beruht darauf, daß der
in Abb. : dargestellte Verlauf der Verstärkung hinter der Sekundärwicklung des Nachübertragers
bei Einschaltung und bei Weglassung von C«, W4 im allgemeinen nicht nur von dem
Scheinwiderstande 9 dieser Querschaltung abhängt, sondern auch vom Scheinwiderstande
V der abgehenden Leitung sowie von den Vierpolkonstanten 2C1, 2C2, '3, e des unsymmetnechen
Vierpoles, der mit den Punkten Al, A3 der Abb.. i beginnt und hinter der Sekundärwicklung
des Nachübertragers endet.
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Ist 0 die Differenz der linearen Leistungsverstärkung ohne und mit
Einschaltung von C4, W4, so besteht zwischen d und den genannten Größen die Beziehung:
Dabei ist !i in dieser Gleichung zunächst nicht auf die Serienschaltung C4, W4 einer
Kapazität und eines Ohmschen Widerstandes spezialisiert, sondern stellt den komplexen
Scheinwiderstand einer beliebigen Querschaltung dar.
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Nach dieser Gleichung wird auch für frequenzunabhängiges A dieser
komplexe Scheinwiderstand'JZ eine Funktion von im allgemeinen frequenzabhängigen
Größen. Zur Erzielung einer frequenzunabhängigen Parallelverschiebung 0 der Verstärkungskurve
ist also im allgemeinen eine frequenzabhängige Querschaltung erforderlich, als die
im besonderen Fall erfahrungsgemäß die Seri:easchaLung von Ohrnschem Widerstand
und Kapazität benutzt werden kann.
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Daß umgekehrt eine frequenzun.abhängige Paralllelschaltung, also ein
Ohrnscher Widerstand, im allgemeinen eine frequenzabhängige Verschiebung der Verstärkungskurve
bewirkt, wie nach der Gleichung zu erwarten ist, wenn man sie bei frequenzunabhängigem
'7i nach 0 auflöst, wird ebenfalls durch die Erfahrung bestätigt. Denn eine solche
Parallelschaltung bewirkt eine Verflachung der Verstärkungskurve, d. h. eine stärkere
Herabsetzung der Verstärkung bei den höheren als bei dien niedrigeren Frequenzen.