DE727190C

DE727190C - Circuit arrangement for regulating the transmission rate of transmission systems with the aid of regulating resistors

Info

Publication number: DE727190C
Application number: DES113374D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dietwalt Thierbach
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1934-03-23
Filing date: 1934-03-23
Publication date: 1942-10-29
Also published as: AT146911B; GB445977A; US2129074A; AT155197B

Description

Schaltungsanordnung zur Regelung des Übertragungsmaßes von Übertragungssystemen mit Hilfe von Regelwiderständen Zum Ausgleich von Schwunderscheinungen, zur Amplitudenbegrenzung, zur Pegelhaltung und für die Zwecke der Dynamikregelung in Musiküberträgungsanlagen sind bereits Regeleinrichtungen benutzt worden, in denen die Spannungsregelung mit Hilfe nichtlinearer Widerstände durchgeführt wird, die durch einen Steuerstrom beeinflußt werden. Als solche Widerstände wurden z. B. Elektronenröhren oder Trockengleichrichter verwendet. Die Schaltung war dabei so getroffen, daß die nichtlinearen Widerstände entweder als Ouer- oder Längsglieder in den Übertragungsweg eingeschaltet wurden. Infolge ihrer Amplitudenabhängigkeit konnte auf diese Weise das Übertragungsmaß in Abhängigkeit von den Amplituden der Steuergröße .beeinflußt werden.Circuit arrangement for regulating the transmission rate of transmission systems with the help of variable resistors To compensate for shrinkage phenomena, to limit the amplitude, for level maintenance and for the purposes of dynamic control in music transmission systems control devices have already been used in which the voltage control with The help of non-linear resistances is carried out, which is influenced by a control current will. As such resistors z. B. Electron tubes or dry rectifiers used. The circuit was made in such a way that the non-linear resistances were switched on either as Ouer or longitudinal links in the transmission path. As a result of their amplitude dependency, the transfer rate be influenced depending on the amplitudes of the control variable.

Die bisher für die Regelung benutzten nichtlinearen Widerstände änderten ihren Widerstand nicht nur im Takte der zugeführten Regelspannungen, sondern auch mit der Frequenz des zu übertragenden Signalstromes. Die Folge waren nichtlineare Verzerrungen. Diese könnten beträchtlich werden, wenn den Widerständen große Amplitudenschwankungen zugeführt wurden und wenn die Nichtlinearität der Widerstände mit Rücksicht auf eine ausreichende Regelempfindlichkeit sehr groß war. Die bekannten Schaltungen waren daher in den Fällen, in denen der Klirrfaktor durch den Regelvorgang keine wesentliche Steigerung erfahren durfte, unbrauchbar.The non-linear resistances previously used for the control have changed their resistance not only in the cycle of the supplied control voltages, but also with the frequency of the signal stream to be transmitted. The consequences were non-linear Distortions. These could become considerable if the resistors have large amplitude fluctuations were fed and if the non-linearity of the resistors with consideration a sufficient control sensitivity was very high. The known circuits were therefore in those cases in which the distortion factor due to the control process was no was allowed to experience significant increase, useless.

Bei dem Versuch, diese nichtlinearen Verzerrungen zu beseitigen, sind Schaltungen bekanntgeworden, in denen trägheitsbehaftete nichtlineare Widerstände in den Übertragungsweg eingeschaltet wurden. Unter derartigen Widerständen sind solche zu verstehen, deren spezifischer Widerstand sich mit so großer Trägheit ändert, daß diese Widerstände für die Nutzströme als lineare Widerstände wirken. Dieses Mittel erwies sich jedoch in der bekannten Schaltung als ungeeignet zur Beseitigung der bei Regelschaltungen auftretenden nichtlinearen Verzerrungen, weshalb es sich auch in der Praxis nicht hat durchsetzen können. Die Regelwiderstände haben infolge ihrer Trägheit nur eine geringe Regelwirkung und mußten infolgedessen an Stellen in das Übertragungssystem eingefügt werden, an denen ein hoher Pegel vorhanden ist. Dies hatte zur Folge, daß die Widerstände durch die Nutzströme übersteuert wurden und infolge dieser Übersteuerung zu nichtlinearen Verzerrungen Anlaß gaben.When trying to remove this nonlinear distortion, you should Circuits have become known in which inertial nonlinear resistances have been switched on in the transmission path. Under such resistance are to understand those whose resistivity changes with such great inertia, that these resistances act as linear resistances for the useful currents. This However, means proved to be unsuitable for elimination in the known circuit of the non-linear distortions occurring in control circuits, which is why it is has not been able to prevail in practice either. The rheostats have as a result Their inertia only had a slight regulating effect and as a result had to be in places be inserted into the transmission system at which there is a high level. This had the consequence that the resistances by the useful currents overdriven and as a result of this overload gave rise to non-linear distortions.

Dieser Nachteil wird dadurch beseitigt, daß in einer Schaltungsanordnung zur Regelung des Übertragungsmaßes von Übertragungssystemen mit Hilfe von Regelwiderständen, deren spezifischer Widerstand zwecks Steuerung beeinflußt wird, gemäß der Erfindung Regelwiderstände benutzt werden, deren spezifischer Widerstand sich mit so großer Trägheit ändert, daß sie für die Nutzströme als lineare Widerstände wirken und daß diese Regelwiderstände durch einen zusätzlichen, von den zu übertragenden Nutzströmen verschiedenen Steuerstrom gesteuert «erden. Da für die Steuerung der trägheitsbehafteten Widerstände ein besonderer Strom zur Verfügung steht, brauchen die Regelwiderstände nicht mehr an Stellen hohen Pegels eingeschaltet zu werden. Der Steuerstrom kann in ausreichender Amplitude in jedem Falle zur Wirkung gebracht werden, unabhängig davon, an welcher Stelle des übertragungssystems der Regelwiderstand eingeschaltet ist. Die Gefahr einer Übersteuerung durch die Nutzströme und damit die Erhöhung des Klirrfaktors sind auf diese Weise grundsätzlich beseitigt. Da die Vermeidung nichtlinearer Verzerrungen für Regelschaltungen unbedingt gefordert werden muß, stellt die gemäß der Erfindung ermöglichte praktische Ausnutzung der an sich bekannten günstigen Eigenschaften der träglieitsbellafteten Regelwiderstände einen wesentlichen Fortschritt dar.This disadvantage is eliminated in that in a circuit arrangement to regulate the transmission rate of transmission systems with the help of variable resistors, whose specific resistance is influenced for the purpose of control, according to the invention Variable resistors are used whose specific resistance is so great Inertia changes that they act as linear resistances for the useful currents and that these rheostats by an additional one of the useful currents to be transmitted different control currents «ground. As for the control of inertia Resistors need a special current if a special current is available no longer to be switched on in places of high level. The control current can be brought into effect in sufficient amplitude in each case, independently depending on where in the transmission system the rheostat is switched on is. The risk of overloading by the useful currents and thus the increase the distortion factor are basically eliminated in this way. Because avoidance non-linear distortions must be absolutely required for control circuits, represents the practical use made possible according to the invention of those known per se favorable properties of the slow-acting regulating resistors are essential Progress.

Regelschaltungen, in denen Regelwiderstände durch einen zusätzlichen Steuerstrom beeinflußt werden, sind an sich bekannt. In den bekannten Schaltungen wurden jedoch keine trägheitsbehafteten Widerstände verwendet, sondern solche, deren spezifischer Widerstandswert sich mit der Frequenz der über diese Widerstände übertragenen Nutzströme änderte. Hierdurch entstanden naturgemäß nichtlineare Verzerrungen, die in vielen Anwendungsfällen nicht tragbar sind.Control circuits in which control resistors are replaced by an additional Control current are influenced are known per se. In the known circuits However, no inertial resistors were used, but those whose specific resistance value varies with the frequency of the transmitted through these resistors Payloads changed. Naturally, this resulted in non-linear distortions are unsustainable in many applications.

Zur Erläuterung des Unterschiedes zwischen der Arbeitsweise eines trägheitsbehafteten und eines trägheitslosen Widerstandes sei schon jetzt auf die Fig.6 verwiesen. In dieser ist für einen Regelwiderstand die Abhängigkeit der Spannung e vom Strom i dargestellt. Der Arbeitspunkt auf der Widerstandskennlinie wird durch denVorbelastungsstrom festgelegt, beispielsweise durch den Strom i, im Punkt Al. Handelt es sich um einen trägheitsfreien Widerstand, so hat ein dem Vorbelastungsstrom ioüberlagerter Wechselstrom il eine durch die Kurve e1 veranschaulichte Spannungsänderung zur Folge. Da die Kennlinie innerhalb des ausgesteuerten Bereiches gekrümmt ist, ergibt sich eine gegenüber der Stromänderung verzerrte Spannungsänderung. Es entstehen Oberwellen, und der Klirrfaktor ist verhältnismäßig groß.To explain the difference between the mode of operation of an inertia-affected and an inertia-free resistor, reference is already made to FIG. 6. This shows the dependence of the voltage e on the current i for a control resistor. The operating point on the resistance characteristic is determined by the preload current, for example by the current i, at point Al. In the case of an inertia-free resistor, an alternating current il superimposed on the preload current io results in a voltage change illustrated by curve e1. Since the characteristic curve is curved within the controlled range, the result is a voltage change that is distorted compared to the change in current. Harmonics are created and the distortion factor is relatively large.

Handelt es sich dagegen um einen Widerstand, dessen Trägheit der Erfindung etatsprechend bemessen ist, so kann der spezifische Widerstand des Regelwiderstandes den verhältnismäßig. schnellen Stromänderungen nicht folgen, und der für die Erzeugung der entsprechenden Spannungsänderung maßgebende Widerstandswert ist konstant gleich dem durch den Vorbelastungsstrom festgelegten Gleichstromwiderstand. Dieser ist durch die Neigung der durch den Arbeitspunkt gelegten Geraden P, gegeben, und die entstehende Spannungsänderung hat den mit ei, bezeichneten Verlauf. Es entstehen keine Verzerrungen, und der Widerstand wirkt für die Frequenz des Stromes ei als linearer Widerstand.If, on the other hand, it is a resistance, the inertia of the invention is dimensioned accordingly, the specific resistance of the variable resistor the relatively. rapid current changes do not follow, and that for the generation the relevant resistance value for the corresponding voltage change is constantly the same the DC resistance determined by the bias current. This is given by the inclination of the straight line P, laid through the working point, and the The resulting change in voltage has the curve marked ei. It arise no distortion, and the resistance acts for the frequency of the current ei as linear resistance.

Zur Erläuterung der Steuerwirkung ist bei A_ ein durch den Vorbelastungsstrom ioi festgelegter Arbeitspunkt eingezeichnet. Der Widerstand ist an dieser Stelle, wie die Neigung der Geraden P2 erkennen läßt, größer geworden. Es zeigt sich also, daß bei trägen Widerständen wohl eine Widerstandsänderung in Abhängigkeit von den langsamen Schwankungen einer Steuergröße möglich ist, jedoch nicht im Takte der wesentlich höherem Nutzfrequenzen. Nichtlineare `'erzerrungen werden also vermieden, worin ein bedeutender Vorteil gegenüber den bisher bekannten Regelwiderständen zu erblicken ist.To explain the control effect, at A_ there is a through the preload current ioi defined working point is shown. The resistance is at this point as the inclination of the straight line P2 shows, has become larger. So it shows that with sluggish resistances a change in resistance depending on the slow fluctuations of a control variable is possible, but not in time with the much higher usable frequencies. Nonlinear distortions are avoided, which is a significant advantage over the previously known variable resistors behold is.

Als träge Widerstände kommen für den vorliegenden Zweck in erster Linie solche in Frage, deren Betrag sich bei der Erwärmung stark ändert. Besonders empfehlenswert sind die sogenannten Heißleiter, z. B. Widerstände aus Urandioxyd im Vakuum, die einen großen negativen Temperaturkoeffizienten haben. Diese Widerstände sind so zu dimensionieren, Saß ihre Zeitkonstante größer als die Dauer einer Periode der tiefsten zu übertragenden Nutzfrequenzen ist. Es können auch Widerstände mit positivem Temperaturkoeffizienten verwendet werden. Als solche Widerstände kämen einfache Glühlampen (h1etallfadenlampen) in Frage, sofern nicht allzu große Regelbereiche verwendet werden. Metallfadenlampen in normaler Ausführung sind bereits als Regelwiderstände benutzt worden. Jedoch haben diese bekanntlich eine so geringe Trägheit, daß beträchtliche nichtlineare Verzerrungen entstehen. Diese lassen sich nur vermeiden, wenn die Metallfadenlampen durch besondere Maßnahmen so ausgebildet sind, daß ihre Trägheit groß im Vergleich zu den längsten Perioden der Nutzfrequenzen ist.As inert resistances come first for the present purpose Line those in question, the amount of which changes greatly when heated. Particularly Recommended are the so-called NTC thermistors, e.g. B. Resistances made of uranium dioxide in vacuum, which have a large negative temperature coefficient. These resistances are to be dimensioned in such a way that their time constant is greater than the duration of a period the lowest useful frequencies to be transmitted. It can also use resistors positive temperature coefficient can be used. As such resistances would come simple incandescent lamps (metal filament lamps) are possible, provided that the control ranges are not too large be used. Metal filament lamps in normal design are already available as control resistors been used. However, it is known that these have so little inertia that they are considerable non-linear distortions arise. These can only be avoided if the metal filament lamps are designed by special measures that their inertia is great in comparison to the longest periods of the useful frequencies.

Die Regelwiderstände, denen zur Steuerung eine regelbare Gleichspannung zugeführt wird, werden zweckmäßig mit festen Widerständen, d. h. solchen, deren spezifischer Widerstand sich nicht ändert zu einem Spannungsteiler zusammengeschlossen. Der Verbraucher wird entweder an den festen oder an den veränderbaren Widerstand des Spannungsteilers angeschaltet. An Stelle der Spannungsteiler können auch Vierpole, deren Längs- oder Querglieder aus steuerbaren Widerständen gebildet werden, vor den Verbraucher geschaltet werden. Soll eine frequenzabhängige Spannungsregelung herbeigeführt werden, so sind die veränderbaren Widerstände mit frequenzabhängigen Widerständen in geeigneter Weise zu kombinieren. Ist der innere Widerstand der die zu regelnde Spannung liefernden Stromquelle groß genug, so genügt es, den Regelwiderstand in Form eines einfachen Parallelwiderstandes vor den Verbraucher zu schalten. Es ergibt sich dann eine regelhare Spannungsteilung ohne Anwendung besonderer Vorwiderstände. Schließlich ist es auch möglich, zur Erzielung einer hohen Regelempfindlichkeit mehrere Regelwiderstände in Kaskade zu schalten, z. B. mehrere Vierpole, die in ihren Längs- und Querzweigen die veränderbaren Regelwiderstände enthalten.The variable resistors, which are used to control an adjustable DC voltage is fed are expediently with fixed resistances, i. H. such, whose specific resistance does not change connected to a voltage divider. The consumer is either connected to the fixed or to the variable resistance of the voltage divider switched on. Instead of the voltage divider, four-pole, whose longitudinal or transverse links are formed from controllable resistors before the consumer can be switched. Should a frequency-dependent voltage regulation are brought about, so are the variable resistances with frequency-dependent Combine resistors in a suitable way. Is the inner resistance of the The current source supplying voltage to be regulated is large enough, so it is sufficient to set the rheostat to be connected in the form of a simple parallel resistor in front of the consumer. It This then results in a regular voltage division without the use of special series resistors. Finally, it is also possible to achieve a high level of control sensitivity to switch several variable resistors in cascade, e.g. B. several quadrupoles, which in their longitudinal and lateral branches contain the variable rheostats.

In den Figuren sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens dargestellt. Fig. I zeigt die Anwendung eines Regelwiderstandes mit negativem Temperaturkoeffizienten, während in den Fig. a und 3 Widerstände mit positivem Temperaturkoeffizienten benutzt werden. Die Fig. 4 und 3 beziehen sich auf die Anwendung von Widerständen mit negativem bzw. positivem Temperaturkoeffizienten in Vierpolschaltungen.Some exemplary embodiments of the inventive concept are shown in the figures shown. Fig. I shows the use of a variable resistor with a negative temperature coefficient, while in FIGS. a and 3 resistors with a positive temperature coefficient are used will. Figures 4 and 3 relate to the use of resistors with negative or positive temperature coefficient in four-pole circuits.

Die zu regelnde Spannung wird in allen Fällen an den Klemmen A1 und Bi zugeführt. An dem Verstärkerausgang A2, B, kann die geregelte Spannung abgenommen werden. In Fig. z ist der Regelwiderstand R_ z. B. in Form eines Heißleiters mit negativem Temperaturkoeffizienten mit einem Ohmschen Widerstand R" in Reihe an die Spannungsquelle angeschaltet. Der Eingang des zu regelnden Verstärkers V ist über die Blockierungskondensatoren C an die Enden des Regelwiderstandes R_ angeschlossen. Im Ausgangskreis des Verstärkers h wird ein Teil der Energie abgezweigt, aus dieser beispielsweise mit Hilfe des Filters F eine besonders für den Regelzweck übertragene Steuerfrequenz abgesiebt und nach erfolgter Gleichrichtung in dem Gleichrichter G dem Regelwiderstand zugeführt. Die Drosselspulen D -dienen zur Fernhaltung der Signalströme von dem Gleichrichterkreis, während die Kondensatoren C verhindern sollen, daß der Steuergleichstrom in den Eingangskreis des Verstärkers gelangt. Vergrößert sich bei dieser Schaltung die Ausgangsspannung des Verstärkers, so nimmt auch .der vom Gleichrichter kommende Strom zu. Infolge des negativen Temperaturkoeffizienten des veränderbaren Widerstandes sinkt der Widerstandswert des Regelwiderstandes für die Signalströme, so daß auch .die dem Verstärker zugeführte Spannung kleiner wird. Es ist also mit dieser Schaltung eine Pegelhaltung möglich.In all cases, the voltage to be regulated is applied to terminals A1 and Bi fed. The regulated voltage can be picked up at the amplifier output A2, B will. In Fig. Z, the variable resistor R_ z. B. in the form of a thermistor with negative temperature coefficient with an ohmic resistance R "in series with the Voltage source switched on. The input of the amplifier V to be controlled is via the blocking capacitors C connected to the ends of the variable resistor R_. In the output circuit of amplifier h, part of the energy is diverted from this for example, with the aid of the filter F, one transmitted especially for the control purpose Control frequency filtered off and after rectification in the rectifier G fed to the rheostat. The choke coils D serve to keep the Signal currents from the rectifier circuit while the capacitors C prevent are intended to ensure that the DC control current enters the amplifier's input circuit. If the output voltage of the amplifier increases with this circuit, then increases also .the current coming from the rectifier. As a result of the negative temperature coefficient of the variable resistor, the resistance value of the variable resistor decreases for the signal currents, so that the voltage supplied to the amplifier is also smaller. So it is possible to maintain the level with this circuit.

In Fig. a ist beispielsweise .dargestellt, wie in derselben Schaltung mit Hilfe eines Widerstandes mit positivem Temperaturkoeffizienten eine Pegelregelung herbeigeführt werden kann. Es ist hier erforderlich, daß bei zunehmender Ausgangsspannung des Verstärkers die dem Regelwiderstand zugeführte Gleichspannung kleiner wird. Zu diesem Zweck wird zwischen dem Gleichrichter G, dessen Ausgangsstrom durch das Sieb S beruhigt ist, und dem Regelwiderstand eine Verstärkerröhre R eingeschaltet. Bei steigender Amplitude wird die Gittervorspannung der Röhre R ins Negative verlagert, so daß der Anodenstrom des Rohres 1Z kleiner wird. Damit sinkt auch der Widerstandswert des Regelwiderstandes für die Signalströme.For example, FIG. A shows how in the same circuit level control using a resistor with a positive temperature coefficient can be brought about. It is necessary here that as the output voltage increases of the amplifier the DC voltage supplied to the variable resistor becomes smaller. For this purpose, between the rectifier G, whose output current through the Sieve S is calmed, and the variable resistor an amplifier tube R switched on. As the amplitude increases, the grid bias of the tube R is shifted to the negative, so that the anode current of the tube 1Z becomes smaller. This also reduces the resistance value the rheostat for the signal currents.

Wird der Eingang des zu regelnden Verstärkers nicht an den Regelwiderstand, sondern an den festen Widerstand R,, angeschlossen, so kann ohne die Anwendung der Verstärkerröhre R in der in Fig. 3 dargestellten Schaltung die Pegelhaltung mit Hilfe eines Widerstandes R+ mit positivem Temperaturkoeffizienten durchgeführt werden.If the input of the amplifier to be controlled is not connected to the variable resistor, but connected to the fixed resistor R ,, so can without the application of the Amplifier tube R in the circuit shown in Fig. 3 with the level maintenance With the help of a resistor R + with a positive temperature coefficient.

Fig. q. zeigt einen Vierpol, der zwischen den Eingang des zu regelnden Verstärkers und die die zu regelnde Spannung liefernde Stromquelle Al, Bi geschaltet ist. Die Längsglieder des Widerstandes bestehen aus festen Widerständen R". Der veränderbare Widerstand R_ ist als Querglied in den Vierpol eingeschaltet. Die Steuerspannung zur Beeinflussung des Regelwiderstandes wird an den Punkten, S1, S2 . zugeführt. Die Kondensatoren C dienen auch hier zur Fernhaltung des Steuerstromes vom Signalstromkreis. Bei Anwendung eines Regelwiderstandes R- mit negativem Temperaturkoeffizienten steigt die Dämpfung des Vierpoles mit zunehmender Steuerspannung. Dieselbe Regelung kann mit dem in Fig. 5 dargestellten Vierpol unter Anwendung von Regelwiderständen R+ mit positivem Temperaturkoeffizienten herbeigeführt werden.Fig. Q. shows a quadrupole between the input of the to be regulated Amplifier and the current source Al, Bi supplying the voltage to be regulated are switched is. The series members of the resistor consist of fixed resistors R ". The Variable resistor R_ is switched on as a cross member in the quadrupole. The control voltage to influence the rheostat at points S1, S2. fed. The capacitors C are also used here to keep the control current away from the signal circuit. When using a variable resistor R- with a negative temperature coefficient increases the attenuation of the four-pole with increasing control voltage. The same scheme can with the quadrupole shown in Fig. 5 using variable resistors R + be brought about with a positive temperature coefficient.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Circuit arrangement for regulating the transmission rate of transmission systems with the help of variable resistors, their specific resistance is influenced for the purpose of control, characterized by g @ -indicates that control resistors are used, the specific resistance of which changes with such great inertia, that they act as linear resistors for the useful currents and that the variable resistors by an additional control current that differs from the useful currents to be transmitted being controlled. Circuit arrangement according to Claim i, characterized in that a resistor with a negative temperature coefficient, e.g. B. a uranium dioxide thread in a vacuum is used. 3. Circuit arrangement according to claim i, characterized in that a resistor with positive as a variable resistor Temperature coefficients, e.g. B. a metal filament lamp is used. q .. circuit arrangement according to claim i, characterized in that the rheostat is in series with a uncontrolled resistor is connected, from which the regulated voltage is tapped will. 5. Circuit arrangement according to claim i, characterized in that the regulated Voltage across the with an uncontrolled resistor to a voltage divider interconnected rheostat is tapped. 6. Circuit arrangement according to Claim i, characterized in that the control resistor is a transverse or longitudinal member is switched into a quadrupole, which is in front of the consumer, which is to be regulated Voltage is to be supplied. 7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that that several four-pole terminals are connected in cascade to increase the control sensitivity are. B. Circuit arrangement. according to claim i, characterized in that for Achieving a frequency-dependent control with one or more control resistors frequency-dependent resistors are combined.