DE803547C

DE803547C - Schaltung zur Entnahme einer elektrischen Wechselspannung von einer veraenderlichen Reaktanz

Info

Publication number: DE803547C
Application number: DEN370A
Authority: DE
Inventors: Johannes Jacobus Zaalber Zelst
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1949-01-12
Filing date: 1950-01-10
Publication date: 1951-04-05
Also published as: US2601474A; FR1008181A; BE493195A

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 + r_i + r_g 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

Patentansprüche:

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