DE722214C

DE722214C - Measuring arrangement, in particular noise meter

Info

Publication number: DE722214C
Application number: DES135054D
Authority: DE
Inventors: Adolf Martin; Hans-Georg Thilo
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-12-17
Filing date: 1938-12-17
Publication date: 1942-07-04

Description

Meßanordnung, insbesondere Geräuschmesser Bei Meßgeräten, insbesondere denen der Elektroakustik, z. B. bei Geräuschmessern, ist häufig ein Meßinstrument mit logarithmischer Skala erwünscht.Measuring arrangement, in particular noise meter In measuring devices, in particular those of electroacoustics, e.g. B. noise meters, is often a measuring instrument with a logarithmic scale is desirable.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, logarithmische Skalen über mehr oder weniger große Bereiche herzustellen, so z. B. durch die Verwendung von Anzeigeinstrumenten, deren Polschuhe so geformt sind, daß sich Anfangs-und Endempfindlichkeiten stark unterscheiden. Die Dämpfung derartiger Instrumente ist aber sehr stark vom Ausschlag abhängig. Ihre Verwendung ist nicht möglich, wenn kurze Einstellzeiten des Instruments gefordert werden, wie z. B. bei Geräuschmessern. Mit normalen Instrumenten kann eine logarithmische Skala durch Verwendung von Exponentialröhren erreicht werden. Dabei treten aber beim Auswechseln der Röhren infolge der unvermeidlichen Unterschiede in den Röhrendaten untragbare Skalenänderungen auf.Various methods are known to use logarithmic scales produce more or less large areas, so z. B. by using Display instruments, the pole pieces of which are shaped in such a way that the initial and final sensitivities differ greatly. The attenuation of such instruments is very strong Rash dependent. Their use is not possible if the setting times are short of the instrument are required, e.g. B. in noise meters. With normal instruments a logarithmic scale can be achieved by using exponential tubes. However, when replacing the tubes, the inevitable differences occur unacceptable scale changes in the tube data.

Ferner ist eine Meßanordnung bekanntgeworden, bei der die logarithmische Skala annähernd durch Verwendung von Heißleitern als Vor- und Nebenwiderstände im Instrumentenkreis erreicht werden kann. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil großer Trägheit und kann daher für Meßgeräte, bei denen eine kurze Einstellzeit gefordert wird, nicht verwendet werden. Kurze Einstellzeiten sind aber bei vielen elektroakustischen Meßgeräten, insbesondere Geräuschmessern, unumgänglich vorgeschrieben.Furthermore, a measuring arrangement has become known in which the logarithmic Approximate scale by using NTC thermistors as series and shunt resistors in the Instrument circle can be achieved. However, this arrangement has the disadvantage great inertia and can therefore be used for measuring instruments where a short setting time not be used. Short set-up times are but indispensable for many electroacoustic measuring devices, especially noise meters required.

Um bei Meßanordnungen mit Verstärkerröhren den Gang der Verstärkung in gewünschter Weise beeinflussen zu können, ist es auch möglich, eine von der Wechselspannung abgeleitete Größe zur Beeinflussung des Verstärkungsgrades heranzuziehen. Bei einer solchen bekannten Anordnung handelt es sich um eine Riickwärtsregelung, bei der eine am Ausgang der Verstärkungsanordnung abgegriffene, von der verstärkten Wechselspannung hergeleitete Spannungsgröße über besondere Schaltglieder zur Bildung einer Steuerspannung benutzt wird. Die am Ausgang auftretende Wechselspannungsamplitude wird dabei gleichgerichtet, so daß eine Gleichspannung zur Steuerung benutzt wird, deren Größe von der Amplitude der am Ausgang auftretenden Wechselspannung abhängt.In order to determine the gain in measurement arrangements with amplifier tubes To be able to influence in the desired manner, it is also possible to use one of the alternating voltage use the derived variable to influence the degree of gain. At a such a known arrangement is a reverse control in which one tapped off at the output of the amplification arrangement and from the amplified alternating voltage Voltage magnitude derived from special switching elements to generate a control voltage is used. The alternating voltage amplitude occurring at the output is rectified, so that a direct voltage is used for control, the size of which depends on the amplitude the alternating voltage occurring at the output depends.

Der für die Ableseskala gewünschte nichtlineare, insbesondere logarithmische Gang der Verstärkung wird dagegen bei der Meßanordnung nach der Erfindung durch amplitudenabhängige unmittelbare Mit- bzw. Gegenkopplung der Wechselspannungen erreicht. Im Gegensatz zu dein Bekannten, bei dem die Beeinflussung des Verstärkungsgrades durch Rückwärtsregelung erfolgt, wird erfindungsgemäß die verstärkte Wechselspannung selbst ganz oder zum Teil dem Eingang der Verstärkeranordnung zugeführt.The non-linear, especially logarithmic, desired for the reading scale On the other hand, the amplification rate is determined by the measuring arrangement according to the invention Achieved amplitude-dependent direct positive or negative feedback of the alternating voltages. In contrast to your acquaintance, in whom the influence on the degree of reinforcement takes place by backward regulation, according to the invention, the amplified alternating voltage itself wholly or partly fed to the input of the amplifier arrangement.

Die Beeinflussung des Verstärkungsgrades durch positive oder negative Rückkopplung bietet eine erhebliche Vereinfachung im Aufbau des Verstärkers gegenüber der Verwendung einer Rückwärtsregelung. Bei einer Rückwärtsregelung müssen besondere Schaltelemente vorgesehen sein, mit deren Hilfe aus der am Verstärkerausgang entstehenden Wechselspannungsamplitude eine Steuerspannung gewonnen wird. Die Steuerspannung, die dabei gleichstrommäßig über Regelröhren o. dgl. den Verstärker beeinflußt, muß Siebglieder aufweisen, durch die aber der Nachteil entsteht, daß die Steuerspannung und somit die Verstärkungsregelung eine Zeitkonstante erhält. Demgegenüber besitzt die erfindungsgemäße Anwendung einer unmittelbaren Mit- bzw. Gegenkopplung der Wechselspannungen den Vorteil eines vollkommen trägheitsfreien Arbeitens. Dadurch ist die Meßanordnung nach der Erfindung in der Lage, jede gewünschte Frequenz ohne Verzerrung in der Verstärkung ihrer Amplitude zu beeinflussen, während demgegenüber bei Verstärkern mit Rückwärtsregelung nach tiefen Frequenzen hin Verzerrungen auftreten, da hierbei die Trägheit der Regelung eine immer größere Rolle spielt. Als weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich eine weitgehende Unabhängigkeit der Verstärkungsbeeinflussung von den Röhrendaten. Bei rückwärts geregelten Verstärkern sind besondere Regelröhren notwendig, bei deren Alterung die Verstärkungsbeeinflussung sich ändert. Bei der Verwendung von positiven und negativen Rückkopplungen wird bei Alterung der Röhren lediglich die Gesamtverstärkung, nicht aber die Wirksamkeit des Verstärkungsganges beeinflußt. Die Anwendung von Gegenkopplungen hat zudem noch den Vorteil, daß hierbei eine gewisse Linearisierung des Verstärkers entsteht, die sich als frequenzmäßige Linearisierung auswirkt, d. h. die Frequenzabhängigkeit der Verstärkeranordnung wird verringert. Diese Wirkung ist an sich bereits bekannt, da es bereits Verstärkeranordnungen gibt, bei denen der Verstärkerausgang auf den Eingang negativ rückgekoppelt ist. Bei diesen bekannten Anordnungen dient jedoch diese Maßnahme nur dazu, den Verstärker zu stabilisieren und zu linearisieren. Bei Röhrenvoltmetern soll durch diese Maßnahme, wie weiter bekannt ist, eine lineare Skala des Anzeigeinstrumentes erreicht werden.The influence of the degree of reinforcement by positive or negative Feedback offers a considerable simplification in the structure of the amplifier the use of a backward control. In the case of reverse control, special Switching elements can be provided with the aid of which the resulting at the amplifier output AC voltage amplitude a control voltage is obtained. The control voltage, which influences the amplifier in terms of direct current via regulating tubes or the like Have filter members, but through which the disadvantage arises that the control voltage and thus the gain control is given a time constant. In contrast, owns the application according to the invention of a direct positive or negative feedback of the alternating voltages the advantage of completely inertia-free work. This is the measuring arrangement according to the invention able to produce any desired frequency without distortion in the Gain affecting their amplitude, while in contrast with amplifiers with downward regulation towards lower frequencies, distortions occur here the inertia of the regulation plays an increasingly important role. Another advantage According to the invention, the gain influence is largely independent from the tube data. In the case of backward-regulated amplifiers, there are special control tubes necessary, the aging of which changes the gain influence. In the Use of positive and negative feedback will help with aging of the tubes only the overall gain, but not the effectiveness of the gain process influenced. The use of negative feedback also has the advantage that this a certain linearization of the amplifier arises, which turns out to be frequency-wise Linearization affects, d. H. the frequency dependence of the amplifier arrangement is reduced. This effect is already known per se, since there are already amplifier arrangements where the amplifier output is negatively fed back to the input. In these known arrangements, however, this measure is only used for the amplifier to stabilize and linearize. In the case of tube voltmeters, this measure should as is further known, a linear scale of the indicating instrument can be achieved.

Die nichtlineare, vorzugsweise logarithrnische Anzeige erfolgt zweckmäßig unter Verwendung eines linearen Meßinstrumentes. Die erfindungsgemäß zur Erzielung des nichtlinearen, insbesondere logarithmischen Ganges der Verstärkung angewandte Gegenkopplung kann so ausgebildet sein, daß die notwendige Gegenkopplungsspannung als Spannungsabfall an einem Teilwiderstand eines im Ausgangskreis der Endröhre liegenden nichtlinearen Spannungsteilers gewonnen wird. Der Spannungsteiler kann dabei aus einem linearen und einem nichtlinearen Teil bestehen. Die Gegenkopplung arbeitet zweckmäßig über mehrere Verstärkerstufen und wirkt insbesondere auf das Schirmgitter vorzugsweise der Eingangsröhre.The non-linear, preferably logarithmic display is expedient using a linear meter. According to the invention to achieve of the non-linear, in particular logarithmic, rate of gain applied Negative feedback can be designed so that the necessary negative feedback voltage as a voltage drop across a partial resistance in the output circuit of the output tube lying non-linear voltage divider is obtained. The voltage divider can consist of a linear and a non-linear part. The negative feedback works expediently over several amplifier stages and acts in particular on the Screen grid preferably of the input tube.

Der zur Gewinnung der Gegenkopplungsspannung dienende, im Ausgangskreis der Endröhre liegende Spannungsteiler kann auch aus zwei oder mehreren nichtlinearen Teilen unterschiedlicher Nichtlinearität bestehen, wobei die Aufteilung so bemessen ist, daß der Temperaturkoeffizient der Spannungsteilung weitgehend kompensiert wird. Der Spannungsteiler läßt sich aus zwei hintereinandergeschalteten Trockengleichrichtersysteinen bilden. Die Aufteilung kann durch bestimmte Aussteuerung derbeiden Trockengleichrichtersysteme erreicht werden, indem z. B. der Ouerschnitt der Scheiben des einen Trockengleichrichtersystems entsprechend größer ist als der des anderen. Es ist aber auch möglich, die Zahl der Scheiben der beiden Trokkengleichrichtersysteme verschieden zu bemessen.The one in the output circuit that is used to generate the negative feedback voltage The voltage divider lying on the end tube can also consist of two or more non-linear Parts of different non-linearity exist, the division being measured in this way is that the temperature coefficient of the voltage division is largely compensated. The voltage divider can be made up of two dry rectifier systems connected in series form. The division can be made through specific control of the two dry rectifier systems can be achieved by e.g. B. the cross section of the disks of a dry rectifier system is correspondingly larger than that of the other. But it is also possible to use the number of the disks of the two dry rectifier systems different to measure.

Die Erfindung soll an Hand von zwei Figuren näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to two figures.

Fig. i zeigt den Spannungsteiler, von dem die Gegenkopplungsspannung abgegriffen wird. Mit UA ist die Anodenspannung an der Endröhre bezeichnet, während UG die an dem Teilwiderstand R, des Spannungsteilers RX, RG abgegriffene Gegenkopplungsspannung darstellt. Der Spannungsteiler RX, Re besteht aus einem nichtlinearen Widerstand RX und einem Ohmschen Widerstand R_G. Der nichtlineare Widerstand RX besteht vorzugsweise aus Trockengleichrichtern, die in Serie oder parallel gegeneinander geschaltet sind. Der Widerstand des Spannungsteilers RX, RG ist abhängig von der bei UA liegenden Gesamtspannung. Die Gegenkopplungsspannung ist daher Ug = f # (UA, RX), wobei RX = f (UA).Fig. I shows the voltage divider from which the negative feedback voltage is tapped. UA denotes the anode voltage at the end tube, while UG represents the negative feedback voltage tapped at the partial resistor R, of the voltage divider RX, RG. The voltage divider RX, Re consists of a non-linear resistor RX and an ohmic resistor R_G. The non-linear resistor RX preferably consists of dry rectifiers which are connected in series or in parallel with one another. The resistance of the voltage divider RX, RG depends on the total voltage at UA. The negative feedback voltage is therefore Ug = f # (UA, RX), where RX = f (UA).

Nimmt die am Verstärkereingang liegende Meßspannung um einen bestimmten Betrag zu, so wird die Gegenkopplung stärker zunehmen, weil R., mit zunehmender Aussteuerung kleiner wird. Die Ausgangsspannung U" nimmt infolgedessen weniger stark zu, als es der Zunahme der Eingangsspannung entspricht, d. h. aber, daß der Meßbereich der Anzeige erweitert wird.The measuring voltage at the amplifier input decreases by a certain value Amount, the negative feedback will increase more, because R., with increasing Modulation becomes smaller. As a result, the output voltage U "increases less to as it corresponds to the increase in input voltage, i.e. H. but that the measuring range the display is expanded.

Der in Fig. i dargestellte Spannungsteiler hat den Nachteil, daß die für die Gegenkopplung maßgebende Spannung UG bei Verwendung von gegeneinandergeschalteten Trockenfür R,stark temperaturabhängig wird. Damit würde auch die Skala der Anzeige von der Temperatur abhängig, wenn man nicht das Gleichrichtersystem von R, in einen Thermostaten einbaut. Die Verwendung eines Thermostaten würde jedoch das Gerät verteuern. Zweckmäßig wird daher der Widerstand Rg aus einem Material mit dem gleichen Temperaturkoeffizienten wie Rx hergestellt. Vorzugsweise werden ebenfalls Trokkengleichrichter verwendet. Um das Spannungsteilerverhältnis und die erforderliche Gegenkopplung richtig bemessen zu können, werden für den Wi.derstandRg Trockengleichrichterscheiben von größerer Fläche als für den Widerstand R, verwendet. Durch Serien-oder Parallelschaltung in Verbindung mit verschieden großen Gleichrichterscheiben kann nahezu jedes gewünschte Spannungsteilerverhältnis hergestellt werden. Man hat nur darauf zu achten, daß Rg wesentlich weniger ausgesteuert wird als Rr, damit die von der Aussteuerung abhängige Widerstandsänderung von R, klein bleibt gegen die von R".The voltage divider shown in Fig. I has the disadvantage that the for the negative feedback decisive voltage UG when using mutually connected Dry for R, is strongly temperature dependent. This would also increase the scale of the display depending on the temperature, if one does not have the rectifier system of R, in one Built-in thermostat. However, the use of a thermostat would make the device more expensive. The resistor Rg is therefore expediently made of a material with the same temperature coefficient made like Rx. Dry rectifiers are also preferably used. To properly dimension the voltage divider ratio and the required negative feedback to be able to, dry rectifier disks of larger for the Wi.derstandRg Area as used for the resistance R. By series or parallel connection in connection with rectifier discs of different sizes, almost any desired Voltage divider ratio can be established. You just have to make sure that Rg is controlled much less than Rr, so that the level dependent Change in resistance of R, remains small compared to that of R ".

Fig.2 zeigt die Verstärkerschaltung mit der erfindungsgemäßen Mit- bzw. Gegenkopplung zur Erzielung der logarithmischen Skala des Ausgangsmeßinstrumentes. Die verwendeten Verstärkerröhren sind als Schirmgitterröhren dargestellt. Im Ausgangskreis der letzten Endröhre liegt der nichtlineare Spannungsteiler, von dem die Gegenkopplungsspannung abgegriffen und dem Schirmgitter der Eingangsröhre zugeführt wird. Zur Temperaturkompensation ist der Widerstand RG des Spannungsteilers ebenfalls aus Trockengleichrichtern zusammengesetzt. Auch diese sind gegeneinandergeschaltet wie die Gleichrichter des Teiles RX.2 shows the amplifier circuit with the inventive Mit- or negative feedback to achieve the logarithmic scale of the output measuring instrument. The amplifier tubes used are shown as screen grid tubes. In the starting circle the last end tube is the non-linear voltage divider, from which the negative feedback voltage is tapped and fed to the screen of the input tube. For temperature compensation the resistor RG of the voltage divider is also composed of dry rectifiers. These are also connected to one another like the rectifiers of part RX.

Fig. 2 a zeigt eine Variante des in Fig. 2 gerahmten Teiles. Hier sind die Trockengleichrichter in Reihe geschaltet.FIG. 2a shows a variant of the part framed in FIG. here the dry rectifiers are connected in series.

Durch die unvermeidbare Kapazität der Gleichrichter von RX und Ra wird die Gegenkopplung jedoch frequenzabhängig, und dies um so mehr, je größer die Amplitudenabhängigkeit der Gegenkopplung ist. Zweckmäßig schaltet man daher den nichtlinearen Widerständen von RG und RX je einen Ohmschen Widerstand parallel, wodurch die Frequenzabhängigkeit in dem gewünschten Maße klein gehalten «-erden kann.Due to the inevitable capacitance of the rectifiers of RX and Ra However, the negative feedback is frequency-dependent, and the more so, the larger the The amplitude dependence of the negative feedback is. It is therefore expedient to switch the non-linear resistances of RG and RX each have an ohmic resistance in parallel, whereby the frequency dependence is kept small to the desired extent can.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Measuring arrangement, in particular noise meter, using an amplifier with a non-linear, in particular logarithmic rate of amplification by influencing the degree of gain by the amplitude arising at the amplifier output, characterized in that the non-linear, in particular logarithmic rate of gain required for the reading scale is achieved by amplitude-dependent, direct signals. or negative feedback of the alternating voltages is achieved.

2. Measuring arrangement according to claim i, characterized in that the negative feedback voltage as a voltage drop obtained at a non-linear voltage divider located in the output circuit of the output tube becomes, the z. B. consists of a linear and a non-linear part.

3. Measuring arrangement according to claim a, characterized in that the voltage divider consists of two or several nonlinear parts of different nonlinearity exist that so are dimensioned so that the temperature coefficient of the voltage divider largely compensates is. .

4. Measuring arrangement according to claim 2, characterized in that the voltage divider consists of two dry rectifier systems connected in series.

5. Measuring arrangement according to claim 3 and q., characterized in that the division by certain Modulation 1 of the two dry rectifier systems is achieved, by, for example, the cross-section of the disks of one dry rectifier system is greater than that of the other and / or the number of disks of the two dry rectifier systems are different.

6. IVIeß arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that that each of the dry rectifiers connected in parallel or in series against one another an ohmic resistor is connected in parallel.

7. measuring arrangement according to claim i, characterized in that the negative feedback via several amplifier stages works. Ä.? Measuring arrangement according to claims 1 and 7, characterized in that the Negative coupling acts on the screen grid, preferably the input tube.