DE803547C - Schaltung zur Entnahme einer elektrischen Wechselspannung von einer veraenderlichen Reaktanz - Google Patents
Schaltung zur Entnahme einer elektrischen Wechselspannung von einer veraenderlichen ReaktanzInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung, durch die eine elektrische Wechselspannung
einer veränderlichen Reaktanz entnommen wird, insbesondere auf ein Kondensatormikrophon,
das ein Brückennetzwerk, in dessen einem Zweig die veränderliche Reaktanz liegt, einen
Hilfsschwingungsgenerator, der die Brücke speist, und einen Detektor enthält, mit dessen Hilfe die
Schwingung im Gleichgewichtszweig des Brückennetzwerke (Brückenschwingung), nötigenfalls nach
erfolgter Verstärkung, demoduliert wird.
Eine bekannte Schaltung dieser Art enthält ein BrÜ£'kennetz\verk, bei dem ein Zweig von einer
praktisch auf die Frequenz der Hilfsschwingung abgestimmten Reihenschaltung des Kondensatormikrophons
und einer Selbstinduktion gebildet wird und der Vergleichszweig der Brücke eine Impedanz (Vergleichsimpedanz) mit einer in der
Nähe der Hilfsfrequenz praktisch gleichen Amplituden- und Phasenkennlinie enthält, welche aus
der Reihenschaltung einer praktisch gleich großen Selbstinduktion und Kapazität besteht. Ein solcher
Verstärker hat einen sehr niedrigen Störpegel, da die Impedanz der erwähnten Reihenschaltungen besonders
niedrig ist, wodurch u. a. der Einfluß von Änderungen der Zuführungsleitung zwischen dem
Kondensatormikrophon und dem Verstärker praktisch vernachlässigbar wird und infolge der Gegentaktwirkung
der Brücke dies auch zutrifft für kleine Änderungen der Frequenz oder der Amplitude der
Hilfsschwingung.
Die Erfindung bezweckt, eine Verbesserung
dieser Schaltung zu schaffen, wodurch sie zur Verstärkung
eines breiteren Frequenzbandes der dein Kondensatormi'krophon entnommenen Schwingung
geeignet wird; außerdem ergibt es sich dabei als möglich, den Einfluß kleiner Änderungen der
Größe der Schaltelemente auf die demodulierte. Schwingung zu verringern.
Gemäß der Erfindung enthält die Vergleichsimpedanz' wenigstens einen Parallelwiderstand
ίο gleicher Größenordnung wie der Verlustwiderstand des erwähnten Reihenkreises.
Die Erfindung wird an Hand des Prinzipschaltbildes nach Fig. i, eines einfachen Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 und eines erklärenden Schaltbildes
nach Fig. 3 näher erläutert.
Nach Fig. 1 wird die Impedanz einer veränderlichen Reaktanz, z. B. eines Kondensatormikrophons
i, durch Schallschwingungen geändert. Dieses Kondensatormikrophon 1 liegt in dem
Zweig 2 eines Brückennetzwerks 3 mit Vergleichszweig 4 und Impedanzen 7 und 8, die z. B. aus
zwei gegebenenfalls gleichen Kondensatoren bestehen können. Die Brücke 3 wird von einem Hilfsschwingungsgenerator
5 gespeist. Die Schwingung dieses Generators 5 wird, nach erfolgter Verstärkung durch einen Verstärker 6, dem Kondensator 7
und dem Brückenzweig 2 bzw. dem Kondensator 8 und dem Brückenzweig 4 zugeführt. Dem Kreis der
veränderlichen Reaktanz 1 kann somit eine modulierte elektrische Schwingung entnommen werden.
Der Unterschied zwischen den über die Zweige 2 und 4 erzeugten Schwingungen (Brückenschwingung)
wird darauf über einen auf die Hilfsfrequenz abgestimmten, die Spannung aufwärts transformierenden
Kreis 9 und einen Verstärker 12 einem Demodulator, z. B. einem Gegentaktmodulator 10,
zugeführt, dem außerdem eine mit Hilfe eines Verstärkers verstärkte Hilfsschwingung gleichphasig
zugeführt wird. Den Ausgangsklemmen 11 wird dann die verstärkte Mikrophonschwingung
entnommen.
Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen bekannten Schaltung ist folgende: Die über die beiden
Zweige 2 und 4 der Brücke erzeugten Schwingungen sind für die Ruhelage des Mikrophons 1
praktisch einander gleich. Bei einer Änderung der Impedanz des Mikrophons 1 wird die über den
Zweig 2 erzeugte Schwingung vorwiegend in der Phase moduliert werden, so daß der Unterschied
zwischen dieser Schwingung und der über den Brückenzweig 4 erzeugten Schwingung, d. h. der
Brückenschwingung, die Gestalt einer phasenmodulierten Schwingung aufweist, deren Trägerwelle
fehlt und die daher gleichfalls als amplitudenmodulierte Schwingung ohne Trägerwelle betrachtet
werden kann. Die Trägerwelle wird dieser Brückenschwingung nach erfolgter Verstärkung
über den Verstärker 13 mit solcher Phase zugeführt, daß der Ausgang des Gegentaktmodulators 10 die
verstärkte Mikrophonschwingung liefert.
Gemäß der Erfindung besteht z. B. der eine Brückenzweig 4 aus einem Widerstand, während
der andere Brückenzweig 2, der das Kondensatormikrophon ι enthält, für die Frequenz der Hilfsschwingungen
einen Widerstandscharakter aufweist, da dieser Zweig in der Nähe der Hilfsfrequenz
eine waagerechte Phasenkennlinie als Funktion der Frequenz mit einer Phase gleich Null
aufweist. Zu diesem Zweck liegt z. B. parallel zum Reihenabstimmkreis, der eine Selbstinduktionsspule
15 und das Kondensatormikrophon 1 enthält, ein Parallelabstimmkreis mit einer Selbstinduktion
16 und einem Kondensator 17, wobei die Abstimmkreise
beide auf die Hilfsfrequenz abgestimmt sind.
Die gewünschte waagerechte Phasenkennlinie ergibt sich dann, wenn zwischen den Selbstinduktionen
15, 16 und den Kondensatoren 1, 17 die
Beziehung gilt:
R2 C11 = L15 und L16 = r2 C1,
wobei r den Verlustwiderstand des Reihenkreises 1
bis 15 darstellt und die Reaktanzen der übrigen Schaltelemente mit den üblichen Bezeichnungen L
und C angedeutet sind.
Die beschriebene Maßnahme ergibt unter anderem, daß nicht nur zufällige, durch Geräusch
oder andere Störungen hervorgerufene Amplituden- und Frequenzänderungen der Hilfsschwingung
keinen Einfluß auf die verstärkte Mikrophonschwingung haben, da die Amplitude und die Phase
der über die Zweige 2 und 4 erzeugten Schwingungen trotz dieser Änderungen immer einander gleichbleiben,
sondern auch praktisch keine Störungen infolge Änderungen der Schaltelemente eingeführt
werden, da der Widerstand im Zweig 4 einen kleinen Wert hat, während eine geringe Änderung der
Schaltelemente 16 und 17 noch praktisch dieselbe Amplituden- und Phasenkennlinie des Brückenzweigs
2 ergibt. Wird ferner das Kondensatormikrophon ι über ein Kabel mit dem Verstärker
verbunden, wobei dieses Kabel am Anfang und am Ende durch seinen Wellenwiderstand abgeschlossen
ist, so werden in diesem Kabel induzierte Störschwingungen der Umgebung, z. B. Netzspannungsbrumm,
doch einen sehr geringen Einfluß auf die verstärkte Schwingung ausüben infolge der
geringen Impedanz des Brückenzweigs 2, insbesondere des Parallelkreises 16, 17, für die Frequenz
dieses Brumms. Eine weitere Unterdrückung des Brumms kann dadurch bewerkstelligt werden, daß
das Netzwerk 16, 17 zu einem Bandfilter, z. B. einem Filter des ji-Typs, ausgedehnt wird, wobei
die beiden Parallelzweige auf die Hilfsfrequenz abgestimmte Parallelkreise und der Reihenzweig
einen auf die Hilfsfrequenz abgestimmten Reihenkreis enthalten.
Haben die Kondensatoren 7 und 8 gleiche Werte, so muß der Widerstand des Brückenzweigs 4 gleich
dem Verlustwiderstand r der Reihenschaltung 1 bis 15 des Kreises im Brückenzweig 2 gemacht
werden. Wählt man die beiden Kondensatoren ungleich, so muß der Widerstand des Zweigs 4 dementsprechend
geändert werden.
Fig. 2 stellt'eine Schaltung dar, bei welcher das Kondensatormikrophon 1 über ein Kabel 20 mit
der Verstärkerschaltung verbunden ist. Diese ent-
hält ζ. B. eine Triodenröhre 5 zur Erzeugung der Hilfsschwingung und eine Hexode- oder Heptoderöhre
10 zum Verstärken und Demodulieren der Brückenschwingung; diese Röhren können in einem
einzigen Kolben untergebracht sein. Die vom Generator 5 erzeugte Hilfsschwingung ward über die
eine Phasendrehung von 900 hervorrufenden Impedanzen 22, 7 und 8 den beiden Brückenzweigen
2 und 4 zugeführt, während die Brückenschwingung über den Kreis 9, der gleichfalls eine
Phasendrehung von 900 hervorruft, einem der beiden Steuergitter der Mischdetektorröhre 10 zugeführt
wird, deren anderem Steuergitter die Schwingung des Generators 5 zugeführt Avird. Auf
diese Weise wird im Ausgangskreis des Mischdetektors 10 die verstärkte Schwingung durch
multiplikative Mischung erzeugt.
Infolge der Maßnahme gemäß der Erfindung ergibt sich die Bandbreite der Schaltung bei
gleicher Empfindlichkeit als vergrößert, denn die veränderliche Reaktanz 1 kann, im Falle daß der
Verlustwiderstand r des Zweigs 2 gegenüber der Impedanz des Kondensators 7 vernachlässigbar ist,
wie in Fig. 3 angegeben, praktisch als eine Spannungsquelle 30 betrachtet werden, die in dem geschlossenen
Kreis wirksam ist, der die Zweige 2 und 4 und den Kreis 9 enthält. Das Frequenzspektrum
dieser Spannungsquelle 30 entspricht dabei dem Seitenbandspektrum der im Zweig 2 ergo
zeugten phasenmodulierten Schwingung. Das Maß der Aufwärtstransformierung der Spannung über
den Kreis 9 wird dabei durch die Impedanz der Selbstinduktion L9 dieses Kreises nach Teilung
durch den Gesamtkreiswiderstand r + ri + rg bedingt,
während die Bandbreite umgekehrt proportional nur Summe der Induktanz«! L2 + L4
+ L9 der Zweige 2, 4 und 9 nach Teilung durch diesen Gesamtkreiswiderstand ist. Im Vergleich zur
bekannten Schaltung, bei welcher der Zweig 4 aus einem abgestimmten Reihenkreis bestand, ist daher
bereits bei gleichem Wert der Selbstinduktionen in den Zweigen 2, 4 und 9 eine dreifache Verbesserung
erzielt, da die Induktanzen der Zweige 2 und 4 gleich Null sind. Wird außerdem ein auf die Hilfsfrequenz
abgestimmter Kreis parallel zum Widerstand 4 geschaltet, wobei der Kreis 16, 17 wieder
derart bemessen werden muß, daß die Phasenkennlinien der Zweige 2 und 4 sich decken, so ist eine
weitere ,scheinbare Verringerung der Gesamtkreisinduktanz erzielbar. Die Steilheit der Phasenkennlinie
der von der Reihenschaltung der Zweige 2 und 4 gebildeten Impedanz kommt dabei im Absolutwert
gemessen der Steilheit des Kreises 9 mehr und mehr gleich, bleibt aber immer geringer als
letztere.
Claims (4)
1. Schaltung, durch die eine elektrische Wechselspannung einer veränderlichen Reaktanz,
insbesondere einem Kondensatormikrophon, entnommen wird, mit einem Brückennetzwerk,
einem die Brücke speisenden Hilfsschwingungsgenerator, einem praktisch auf
die Frequenz des Hilfsschwingungsgenerators (Hilfsfrequenz) abgestimmten Reihenkreis, der
die veränderliche Reaktanz enthält und in einem der Brückenzweige liegt, eintfr Vergleichsimpedanz im Vergleichszweig der Brücke mit
in der Nähe der Hilfsfrequenz praktisch gleichförmiger Amplituden- und Phasenkennlinie und
einem Demodulator, mit dessen Hilfe die Brückenschwingung, nötigenfalls nach erfolgter
Verstärkung, demoduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsimpedanz
wenigstens einen Parallelwiderstand derselben Größenordnung wie der Verlustwiderstand des
erwähnten Reihenkreises enthält.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der die veränderliche Reaktanz enthaltende Brückenzweig von einem praktisch auf die Frequenz der Hilfsschwingung
abgestimmten Parallelkreis gebildet wird, zu dem der erwähnte Reihenkreis parallel geschaltet
ist.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Parallelkreises
praktisch gleich der Selbstinduktion des Reihenkreises nach Teilung durch das Quadrat
des Verlustwiderstandes des Reihenkreises ist.
4. Schaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen parallel zum Widerstand geschalteten,
praktisch auf die Hilfsfrequenz abgestimmten Parallelkreis und einen Aufschaukelkreis
in der Gleichgewichtsstufe der Brücke mit einer Phasenkennlinie, deren Steigung,
im Absolutwert gemessen, größer als die der Phasenkennlinie der von der Reihenschaltung
der beiden Brückenzweige gebildeten Impedanz bleibt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Q 3700 3.51
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- 1950-01-10 FR FR1008181D patent/FR1008181A/fr not_active Expired
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