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Amplitudenbegrenzende Vierpolschaltung Es sind bereits amplitudenbegrenzende
Vierpole bekannt, die in Form von Brückenschaltungen oder äquivalenten Schaltungen
aufgebaut sind und bei denen zwei oder alle vier Zweige aus nichtlinearen Widerständen
bestehen. Durch eine bestimmte Art der Zusammenschaltung der die nichtlinearen Widerstände
bildenden nichtlinearen Elemente, z. B. Trockengleichrichter, wird erreicht, daß
der Verlauf der Widerstandslennliüien üi einem bzw. zwei Zweigen widerstandsreziprok
zu dem in dem anderen Zweig bzw. den anderen Zweigen ist. Die Begrenzung der großen
Amplituden erfolgt bei diesen Schaltungen dadurch, daß die Brücke je nach der Vorspannung
der nichtlinearen Elemente für eine bestimmte Amplitude abgeglichen ist, für die
gewissermaßen ein Dämpfungspol, d. h. ein sehr großer Dämpfungswert, entsteht. Je
nach der Lage dieses Dämpfungspoles im Amplitudenbereich ergibt sich dabei ein früheres
oder späteres Einsetzen der Begrenzerwirkung.
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Da bei den bekannten Schaltungen der Abgleich der Brücke immer nur
bei einer bestimmten Amplitude eintritt, ist die Erzielung einer vollständigen,
für einen größeren Amplitudenbereich gleichmäßigen Begrenzung nicht möglich, da
sich die erforderliche Widerstandsreziprozität stets nur für einen beschränkten
Amplitudenbereich und auch hier nur näherungsweise erreichen läßt und somit die
Amplituden oberhalb des durch den Dämpfungspol gegebenen oberen Schwellwertes wieder
schwächer gedämpft werden. Außerdem haben die bekannten Schaltungen den erheblichen
Nachteil, daß die Erfüllung der Abgleichsbedingungen infolge der erforderlichen
Widerstandsreziprozität der nichtlinearen Brückenzweige mit erheblichen fabrikatorischen
Schwierigkeiten verbunden ist.
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Gegenstand der Erfindung ist eine amplitudenbegrenzende, ohne Zeitkonstante
arbeitende Vierpolschaltung zur Erzielung einer vollständigen, für einen größeren
Amplitudenbereich gleichmäßigen Begrenzung. Erfindungsgemäß ist ein aus Ohmschen
Widerständen bestehender symmetrischer Dämpfungsvierpol (H-, TT- oder Kreuzglied)
derart mit
einem an sich bekannten Amplitudenunterdrückervierpol
parallel geschaltet, daß sich am gemeinsamen Ausgang die vom Unterdrückervierpol
durcligelasse:ien Spannungsspitzen von der über den Dämpftuigsvierpol übertragenen
Spannung abziehen.
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Es ist zwar bereits bekannt, für Zwecke der Pegelregelung bei Verstärkern
eine Brückenschaltung zu verwenden, die in gegenüberliegenden Zweigen zwei Ohmsche
und zwei temperaturabhängige Widerstände enthält. Infolge der Trägheit der letzte.
-en Wider stände spricht die bekannte Schaltung aber nicht auf den Augenblickswert,
sondern auf den Effektivwert der Eingangsspannung an. Sie scheidet daher an sich
schon aus diesem Grunde für den vorliegenden Zweck der träglicitsl:>s crfolgenden
Amplitudenbegrenzung völlig aus. Selbst wenn aber die temperaturabhängigen Widerstände
der Schaltung durch ohne Zeitkonstante arbeitende nichtlineare Elemente. wie z.
B. Parallelschaltungen von zwei Trockengleichrichtern mit c#ntgegen#,esetzter Durchlaßrichtung,
ersetzt werden würden, erliicltc man noch lange keinen Begrenzer, welcher der Anpassungsbedingung,
die bis zum Einsetzen der Begrenzung erfüllt sein muß, gerecht wird, wie dies beim
Erfindungsgegenstand durch das Vorhandensein des linearen Vierpoles selbstverständlich
gewährleistet ist.
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Die Erfindung bringt hei Vcrwendting von Selengleichrichtern im Arnplitudcnunterdrücker
den weiteren Vorteil gegenül)cr den bekannten Schaltungen finit sich, daß auf d@e
bei diesen stets erforderlichen Übertrager bzw. Induktivitäten verzichtet werden
kann, da die Kennlinienform der Selengleachrichter, insbesondere die Lage des Stromeinsatzpunktes,
bei der Fabrikation derart weitgehend beeinflußt werden kann, daß auf irgendwelche
fremden Vorspannungsquellen verzichtet werden kann.
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Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Abb. i bis 6 näher erläutert.
Abb. i zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Das symmetrische Dämpfungsglied
hat eine H-Form und besteht aus den Längsziveigwiderständen Ri, R2 bzw. R3 und R4.
und dem Querzweigwiderstand R;,. Eingangsseitig und ausgangsseitig parallel geschaltet
mit dem Dämpfungsglied ist ein als Amplitudenunterdrücker an sich bekannter nichtlinearer
Vierpol, der in seinen Längszweigen als nichtlinearen Widerstand je eine Parallelschaltung
zweier Gleichrichter i, 2 bzw. 3, 4 entgegengesetzter Durchlaßrichtung aufweist.
Die Ausgänge der beiden Vierpole sind so geschaltet, daß sich die über sie übertragenen
Spannungen am gemeinsamen Ausgang entgegenwirken.
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Um die Wirkungsweise der Schaltung der Abb. i klar zu stellen, wird
im folgenden auf die Abb. 2 bis 6 Bezug genommen. Abb. 2 zeigt das lineare Dämpf
ungsglied V, der Abb. i für sich allein in einem Wechselstromkreis. Die dabei vorhandene
lineare Ab-
hängigkeit der Augenblickswerte der Ausgangsspannung U.=' von
denen der I?ingan ;sspannung U,' ist in Abb. 3 durch die Ccradc n dargestellt.
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Abb. 4 zeigt entsprechend den in einem Wechselstromkreis liegenden,
an sich hekannten Amplitudenunterdrücker V._, der Abb. i für sich allein; die nichtlineare
Beziehung zwischen den Augenblickswerten der Ausgangsspannung (.1.," und denen der
Eingangsspannung U," stellt sir-h durch die Kurve /a dar.
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Die am Ausgang der Schaltung nach Abb. t :.auftretende resultierende
Spannung, die sich durch Subtraktion der Kurve k von der Kurre g e rgibt, ffi ist
in Abb. 6 durch die Kui -ve 1 dargüstellt. Diese Kurve zeigt den für
eine vollst'-.indige Begrenzung erforderlichen Verlauf, indem alle über dein oberen
Schwellw^rt S liegende Amplituden auf denselben Wert beschnitten werden. Für eine
einwandfreie Wirkungsweise der Schaltung gemäß der Erfindung ist natürlich dafür
zu sorgen, daß die vom Dämpfungsglied und Amplitudenunterdrücker gelieferten Spannungen
genau in Gegenphase liegen.
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Die Kondensatoren C, bzw. C= dienen der Kompensation der Eigen"apazit,-it
der Trocken-Illeichrichterkombinationen i, 2 bzw. 3 C, und C= werden so gewählt,
daß sie zusaminen mit den Eigenkapazitäten eine abgeglichene Brücke bilden, so daß
der die eine Diagonale dieser Brücke bildende Ausgang cler Schaltung von den Eigenkapazitäten
nicht beeinflußt wird. Die Ausgleichskondensatoren sind dann erforderlich, wenn
die Eigenkapazitäten der verwendeten Gleichrichter so groß sind, daß sie störend
ins Gewicht fallen, oder wenn der Begrenzer für hohe Frequenzen lx#-mitzt werden
soll.
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Als Trockengleichrichter werden gemäß der weiteren Erfindung Selengleichrichter
verwendet. Wie bereits erwähnt, lassen sich dadurch irgendwelche fremden Vorspannungsquellen
zur Einstellung der unteren Schwellwerte, d. h. der Augenblickswerte der Eingangsspannung,
bei denen der Stromeinsatz beginnt, vermeiden. Damit können dann aber auch der Eingangs-
und Ausgangstransformator eingespart werden.