DE862311C

DE862311C - Circuit for dynamic control systems

Info

Publication number: DE862311C
Application number: DEE2731A
Authority: DE
Inventors: Karl Hermann Franz Dr Schlegel
Original assignee: ELECTRICAL FONO FILMS CO
Current assignee: ELECTRICAL FONO FILMS CO
Priority date: 1944-08-11
Filing date: 1950-10-03
Publication date: 1953-01-08

Description

Schaltung für Dynamikregelungsanlagen Zur selbsttätigen Lautstärkene:gelun.g bei elektroakustischer Schallübertragung wird bekanntlich ein in den Hauptverstärkerkanal .eingeschaltetes Regelorgan verwendet, dessen Verstärkungsfaktor sich in Abhängigkeit einer von den Signalschwingungen abgeleiteten Regelspannung ändert. Um zu vermeiden, daß die Regelspannung, die durch Gleichrichtung eines Teils der übertragenen Amplituden erzeugt wird, zu Verzerrungen Anlaß geben kann, müssen in den Regelkreis ein oder mehrere Filterglieder eingeschaltet werden, wodurch die Regelspannung von. Schwingungen hörbarer Frequenz befreit wird. Es ist allgemein bekannt, daß die hierdurch erzielte Filtrierung der Regelspannung durch die Zeitkonstanten des Filterkreises bestimmt ist und daß die Filtrierung um so besser wird, je größer die Entladezeit des Filterkondensators im Verhältnis zu dessen Aufladezeit i,st.Circuit for dynamic control systems For automatic volume levels: successful In the case of electroacoustic sound transmission, as is known, a signal is added to the main amplifier channel . Activated control element is used, the gain factor of which depends on a control voltage derived from the signal oscillations changes. In order to avoid, that the control voltage obtained by rectifying part of the transmitted amplitudes generated, can give rise to distortions, must have an or in the control loop several filter elements are switched on, whereby the control voltage of. Vibrations audible frequency is released. It is well known that this achieved Filtration of the control voltage is determined by the time constants of the filter circuit and that the longer the discharge time of the filter capacitor, the better the filtration in relation to its charging time i, st.

1VIitRücksicht auf dieSchallübertragungsqualität ist es von Bedeutung, daß die Zeitspanne, die von dem Zeitpunkt des Auftretens einer Amplitude und bis zum. Einwirken der davon abgeleiteten Regelspannung auf die Verstärkung verstreicht, welche Zeitspanne im folgenden als die Einregelungszeit bezeichnet werden soll, so kurz wie möglich gehalten wird, in der Praxis z. B. etwa ä ms. Da ferner erstrebt wird, daß die Regelspannung in Abhängigkeit des Mittelwertes der Signalspannungen variieren soll, was bedingt, daß die Entladezeit des Filterkondensators vonder gleichenGrößenord:nung wiie_ dessen Aufladezeit sein soll, wird die dm Regelspannungskreis selbst durchführbare Filtrierung nicht ganz befriedigend, und zwar insbesondere nicht bei logarithmischer Kompression, wo die Regelspannung bei den kleinsten Signalspannungen wesentlich größer als die Signalspannung ist. Die filtrierte Regelspannung wird deshalb noch immer Wechselstromkomponenten enthalten, die auf die Lautstärkeregelung störend einwirken können, Es ist bekannt, daß solche Wechselstromkomponenten ganz oder teilweise dadurch beseitigt werden können, daß im Regelorgan des Hauptverstärkers zwei in Gegentakt geschaltete Regelglieder, z. B. Exponentialröhren, verwendet werden; es hat sich aber gezeigt, daß man bei selbsttätiger Dynamikregelung, wo ein großer Arbeitsbereich des genannten Regelorgans erforderlich ist und wo demzufolge Steuerspannungen zu verwenden sind, die wesentlich größer als die- Signalspannungen sind, auf diesem Wege keine vollkommene Abtrennung der Wechselstromkomponenten erreichen kann, da es in der Praxis nicht möglich ist, eine ausreichende Gleichmäßigkeit der genannten Röhren zu erzielen, um eine vollkommene Symmetrierung des Regelorgans über den ganzen Regelbereich, sondern nur innerhalb eines Teiles des letzteren zu erreichen. Wenn man z. B. das Regelorgan so einstellt, daß es im unteren Teil des Regelbereiches genau symmetrisch ist, so kann nicht vermieden werden, daß es im oberen Teil des Bereiches etwas unsymmetrisch ausfällt, während umgekehrt eine genaue Symmetrierung des Regelorgans im oberen Teil des Regelbereiches zur Ursymmetrie im unteren Teil dieses Bereiches führen, wird.1 With regard to the sound transmission quality, it is important that the time span from the time of occurrence of an amplitude and up to to the. The effect of the control voltage derived therefrom on the gain elapses, which period of time is to be referred to as the adjustment time in the following, is kept as short as possible, in practice z. B. about a ms. As further strives is that the control voltage as a function of the mean value of the signal voltages should vary, which means that the discharge time of the filter capacitor is of the same order of magnitude how_ whose charging time should be, the dm control voltage circuit itself is feasible Filtration not entirely satisfactory, especially not with logarithmic Compression, where the control voltage is essential for the smallest signal voltages is greater than the signal voltage. The filtered control voltage is therefore still always contain AC components that interfere with the volume control It is known that such alternating current components wholly or partially can thereby be eliminated that in the control element of the main amplifier two in Push-pull control elements, e.g. B. exponential tubes can be used; it But it has been shown that with automatic dynamic control, where a large Working area of the said regulating organ is required and where, accordingly, control voltages are to be used that are significantly greater than the signal voltages on this Paths cannot achieve a complete separation of the alternating current components, since in practice it is not possible to achieve a sufficient evenness of the said To achieve tubes in order to achieve a perfect symmetry of the regulating organ over the whole Control range, but only within a part of the latter. if one z. B. adjusts the control element so that it is in the lower part of the control range is exactly symmetrical, it cannot be avoided that it is in the upper part of the Area is somewhat asymmetrical, while conversely, an exact symmetry of the regulating organ in the upper part of the regulating range for primordial symmetry in the lower part this area will lead.

Demzufolge werden die Signalspannungen mit den Resten gewisser von der Regelspannung herrührender Wechselstromkomponenten gemischt.As a result, the signal voltages with the remainder become certain of the control voltage resulting alternating current components mixed.

Die vorliegende Erfindung stellt sich 'die Aufgabe, die Schaltung derart zu gestalten, daß die Vermischung der genannten Wechselstromkompönenten mit den Signalspannungen verhindert wird.The present invention is' the task of the circuit to make such that the mixing of said alternating current components with the signal voltages is prevented.

Erfindungsgemäß wird dies,dadurch erreicht, daß zwischen der Ausgangs- und der Eingangsseite der in Gegentakt geschalteten Regelungsröhren eine solche negative Rückkopplung zustande gebracht wird, daß ein Teil der Ausgangsspannungen den Gittern der Verstärkerröhren in Gleichtakt zugeführt werden.According to the invention, this is achieved in that between the output and the input side of the push-pull control tubes negative feedback is brought about that part of the output voltages are fed to the grids of the amplifier tubes in common mode.

In der Praxis wird das Regelorgan derart ausgebildet, daß es im unteren. Teil des Regelbereiches, wo die negative Rückkopplung weniger wirksam ist, weil hier die Verstärkung gering ist, symmetrisch ist. Die von Ursymmetrie im obersten Teil des Regelbereiches herrührenden Störungen werden durch die negative Rückkopplung kompensiert, die eben in diesem Teil des Bereiches, wo die Verstärkung groß ist, am wirksamsten ist.In practice, the control element is designed so that it is in the lower. Part of the control range where the negative feedback is less effective because here the gain is low, is symmetrical. That of primordial symmetry in the uppermost Disturbances resulting from the control range are caused by the negative feedback compensated, which is precisely in this part of the area where the gain is high, is most effective.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes kann die negative Rückkopplung dadurch zustande gebracht werden, daß der Mittelpunkt des Aus@ganggtransformators @d%es Regelorgans e.n .den Mittelpunkt dessen Eingangstransformator$ über einen Ohmschen Widerstand gekoppelt ist. Die Rückkopplung kann-zw@kinäßfig durch einen mit dem Regelspannungskrais verhundlenen Kopplungstransformator vorgenommen wenden. .In a preferred embodiment of the subject matter of the invention can the negative feedback can be brought about by having the center point of the output transformer @ d% es control organ e.n. the center of its input transformer $ is coupled via an ohmic resistor. The feedback can be tw @ kinäßfig carried out by a coupling transformer connected to the control voltage krais turn around. .

Die Verwendung von negativer Rückkopplung bei einem Regelorgan der genannten Art kann indessen in der Praxis verschiedene Übelstände mit sich führen, die weiter unten näher erläutert werden, und um diese zu beheben, können bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes im Regelspannungskreis Mittel vorgesehen werden, welche die negative Rückkopplung selbsttätig unwirksam machen, sobald die Änderungen der Regelspannung einen gewissen Wert überschreiten. Dies kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung z. B. dadurch erreicht wenden, daß der Regelispannungskreis mit ,dem Regelorgan über ein mit der Sekundärwicklung des genannten Kopplungstransformators parallel geschaltetes Organ verbunden ist, welch letzteres eine solche Charakteristik aufweist, daß es, wenn die Änderung der Regelspannung den genannten Wert überschreitet, praktisch einen Kurzschluß der genannten Transformatorwicklung bewirkt, wodurch die negative Rückkopplung aufgehoben wird. Ein solches Organ kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung z. B. aus einem nichtlinearen Widerstand bestehen, z. B. einem Trockengleichrichterpaar oder einem Diodenpaar mit einer Sperrspannung.The use of negative feedback in a regulating body of the However, in practice the mentioned type can lead to various evils, which are explained in more detail below, and in order to remedy these, you can contact a preferred embodiment of the subject matter of the invention in the control voltage circuit means be provided, which automatically make the negative feedback ineffective, as soon as the changes in the control voltage exceed a certain value. this can according to a development of the invention, for. B. achieved that the control voltage circuit with, the control element via a with the secondary winding of the called coupling transformer is connected in parallel, which the latter has such a characteristic that when the change in control voltage exceeds the stated value, practically a short circuit of the said transformer winding causes the negative feedback to be canceled. Such an organ can according to a development of the invention, for. B. from a non-linear resistor exist, e.g. B. a dry rectifier pair or a pair of diodes with a reverse voltage.

Bei einigen Ausführungsformen der negativen Rückkopplung, und zwar solchen, wo die Kopplung zwischen dem Ausgangskreis und dem Eingangskreis des Regelorgans mit Hilfe von Kopplungskondensatoren. erzeugt wird, wenden diese Kondensiatoren eine Verlängerung,der Regelungszeit der Steuerspannung bewirken, indem die Kapazität der Kopplungskondensatoren mit in die Zeitkonstanten der Steuerspannung eingeht.In some embodiments of negative feedback, namely those where the coupling between the output circuit and the input circuit of the control organ with the help of coupling capacitors. is generated, turn these capacitors an increase in the regulation time of the control voltage by increasing the capacitance of the coupling capacitors is included in the time constants of the control voltage.

Der größte Nachteil bei der Verwendung einer negativen Rückkopplung zur Beseitigung von unerwünschten Variationen der Regelspannung liegt darin, daß diese Rückkopplung, indem sie-auch auf die-angestrebten Variationen der Steuerspannung einwirkt, dem Eintreten dieser Variationen entgegenwirkt und dadurch die Einregeiungszeit verlängert.The main disadvantage of using negative feedback to eliminate undesirable variations in the control voltage is that this feedback by adding-also to the-aimed variations of the control voltage acts, counteracts the occurrence of these variations and thereby the control time extended.

Da es sich indessen in der Praxis so verhält, daß die gewünschten Änderungen der Regelspannung ein Vielfaches der infolge Ursymmetrie der Gegentaktschaltung verbliebenen Wechselstromkomponenten beträgt, kann man -den 1etztgenanntlen Nachteil durch Verwendung der genannten Mittel vermeiden, da sie für die gewünschten Regelspannungsänderungen die Rückkopplung außer Wirkung setzen, während für die unerwünschten Wechselstromkomponenten dieRückkopplung wirksam bleibt.Since, however, in practice it behaves in such a way that the desired Changes in the control voltage are a multiple of that due to the original symmetry of the push-pull circuit remaining alternating current components, one can - the last mentioned disadvantage Avoid using the means mentioned, as they are responsible for the desired control voltage changes override the feedback while covering the unwanted AC components the feedback remains in effect.

Einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltung sind in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i eineAusführungsform, beider die negative Rückkopplung durch Ankopplung einer unmittelbaren Verbindung zwischen den Mittelpunkten des Ausgangs- bzw. des Eingangstransformators über einen; Ohmschen Widerstand erzeugt wird, Fig.2 eine abgeänderte Ausführungsform, bei der in den Gegenkopplungskreis ein Kopplungskondensator geschaltet ist, Fig. 3 eineAusführungsform, bei der die negative Rückkopplung mittels eines Transformators erzeugt wird, und Fig. ¢ eine abgeänderte Ausführunsgform der in Fig. 3 dargestellten Transformatorkopplung.Some embodiments of the circuit according to the invention are shown in FIG of the drawing, FIG. 1 shows one embodiment of both the negative feedback by coupling an immediate connection between the centers of the Output or input transformer about one; Ohmic resistance is generated, Fig. 2 a modified embodiment, in which a coupling capacitor is connected in the negative feedback circuit, Fig. 3 shows an embodiment in which the negative feedback is provided by means of a transformer is generated, and FIG. ¢ shows a modified embodiment of that shown in FIG Transformer coupling.

In Fig. i bis 3 bezeichnet I die Eingangskleminen eines Verstärherkreislaufes, der ein von zwei in Gegentakt geschalteten Regelungsröhren R1, R2 bestehendes Regelorgan mit einem Eingangstransformator T1 und einem Ausgangstransformator T2, dessen Sekundärwicklung an die Ausgangslaemmen U des Verstärkers geschlossen sind, enthält.In Fig. I to 3, I denotes the input terminals of an amplifier circuit, the one of two control tubes R1, R2 connected in push-pull mode with an input transformer T1 and an output transformer T2, its secondary winding are closed to the output terminals U of the amplifier.

Bei der in Fig. i gezeigten Ausführungsform ist die Primärwicklung des Ausgangstransformators über Kondensatoren C1 und C2 an dem Anodenkreis <-? der Regelungsröhren gekoppelt, wobei in den Anodenkreisen in bekannter Weise Anodenwiderstände ra liegen. Die zur selbsttätigen Steuerung der Verstärkung des Regelorgans dienende Steuerspannung wird bei den in Fig. i bis q. gezeigten Ausführungsformen in bekannter Weise mittels eines mit den Eingangsklemmen i parallel verbundenen Hilfskreises H erzeugt,, von welchem die Regelspannung dem Gitterkreis der Regelungsröhren zugeführt wird. Bei der in Fig. i gezeigten Ausführungsform ist der Mittelpunkt M2 der Primärwicklung des Ausgangstransformators T2 direkt mit dem Mittelpunkt 11,11 der Sekundärwicklung des Eingangstransformators T1 verbunden. Ferner ist in Reihe mit dem Steuerspannungskreis H ein Widerstand y eingeschaltet, über den die Rückkopplungsspannung den Gittern der Regelungsröhren R1 und R2 aufgedrückt wird. Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. i dadurch, daß die Anoden der Regelungsröhren mit der Primärwicklung des Transformators T2 direkt verbunden sind, wobei zwischen dem Mittelpunkt ilI2 der letztgenannten Wicklung und dem MittelpunktllTl der Sekundärwicklung des Eingangstransformators ein Kopplungskondensator C3 eingeschaltet ist. Die Anodenspannung der Regelungsröhren wird durch den Mittelpunkt M2 über einen gemeinsamen Anodenwiderstand y, zugeführt. Beide Ausführungen nach Fig. i und 2 leiden an dem Nachteil, daß die Kondensatoren C1, C2 bzw. C3 auf die Einregelungszeit der Steuerspannung einwirken, so daß es schwierig wird, die letztere so kurz wie wünschenswert zu halten. Falls nämlich die Kondensatoren C1 und C2 bzw. C3 verhältnismäßig groß sind, wird dies mit sich führen, daß die Änderungen der Regelspannung, die den Gittern der Regelungsröhren aufgedrückt werden, verhältnismäßig langsame Spannungsvariationen über die Kopplungskondensatoren ergeben, wodurch dieEinregelungszeit der Regelspannung verhältnismäßig lang wird.In the embodiment shown in Fig. I, the primary winding is of the output transformer via capacitors C1 and C2 at the anode circuit <-? the control tubes coupled, with anode resistors in the anode circuits in a known manner ra lie. The one used for the automatic control of the reinforcement of the regulating organ Control voltage is used in the in Fig. I to q. shown embodiments in known Way by means of an auxiliary circuit connected in parallel to the input terminals i H generated, from which the control voltage is fed to the grid circuit of the control tubes will. In the embodiment shown in FIG. I, the center point M2 is the primary winding of the output transformer T2 directly to the center point 11, 11 of the secondary winding of the input transformer T1 connected. It is also in series with the control voltage circuit H a resistor y switched on, through which the feedback voltage is applied to the grids the control tubes R1 and R2 is pushed open. The circuit according to FIG. 2 differs from that of Fig. i in that the anodes of the control tubes with the primary winding of the transformer T2 are directly connected, with between the Center ilI2 of the last-mentioned winding and the center point llTl of the secondary winding of the input transformer a coupling capacitor C3 is switched on. The anode voltage the control tube is passed through the midpoint M2 via a common anode resistor y, supplied. Both embodiments of Fig. I and 2 suffer from the disadvantage that the Capacitors C1, C2 or C3 have an effect on the adjustment time of the control voltage, so that it becomes difficult to keep the latter as short as is desirable. If namely the capacitors C1 and C2 or C3 are relatively large, this will be with it that the changes in the control voltage, which the grid of the control tubes are pressed, relatively slow voltage variations across the coupling capacitors result, whereby the settling time of the control voltage is relatively long.

Diesem Übelstand kann indessen durch Verwendung der in Fig.3 gezeigten Ausführungsform Rechnung getragen werden, wo die negative Rückkopplung mittels eines Kopplungstransformators T3 zustande gebracht ist, der die Übertragung der genannten lang",a.mi:,n Spannungsvariationen auf die Eingangsseite der Regelungsröhren mit daraus sich ergebender Einwirkung auf die Einregelungszeit verhindert.This drawback can, however, by using the shown in Fig.3 Embodiment to be taken into account, where the negative feedback means of a Coupling transformer T3 is brought about, the transmission of the said long ", a.mi:, n voltage variations on the input side of the control tubes with the resulting effect on the settling time is prevented.

Dagegen hat diese Schaltung die gleichen Nachteile wie die in Fig. i und 2 gezeigten Ausführungsformen, da bei allen diesen Schaltun.-2n eine Verlängerung der Einregelzeit eintritt, weil die gewünschten großen Änderungen der Steuerspannung gleichfalls rückgekoppelt werden. Um diesem Mangel abzuhelfen, ist in Fig. 3- parallel zum Transformator T3 ein Organ eingeschaltet, das aus einem Trockengleichrichterpaar D1, D2 besteht. Die Kennlinie des Trockengleichrichters hat zur Folge, daß bei Steuerspannungsvariationen, die einen bestimmten Grenzwert überschreiten, -die Sekundärwicklung des Transformators T3 kurzgeschlossen wird, wodurch die negative Rückkopplung unwirksam gemacht wird, während bei Regelspannungsvariationen unterhalb des genannten Grenzwertes dies nicht der Fall ist.In contrast, this circuit has the same disadvantages as that in Fig. i and 2 shown embodiments, since in all of these Schaltun.-2n an extension the settling time occurs because the desired large changes in the control voltage are also fed back. In order to remedy this deficiency, Fig. 3- is parallel an organ switched on to the transformer T3, which consists of a pair of dry rectifiers D1, D2 consists. The characteristic of the dry rectifier has the consequence that with control voltage variations, which exceed a certain limit, -the secondary winding of the transformer T3 is short-circuited, thereby rendering the negative feedback ineffective, while this is not the case with control voltage variations below the specified limit value the case is.

Fig. q. zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der negativen Rückkopplung zwischen den Punkten M2 und M1. Der Transformator T3 hat eine SekundärwicklungS, die in Reihe mit dem Regelspannungskreis H zwischen dem letzteren und dem Punkt 1,11 des Regelorgans eingeschaltet ist. Der Transformator hat ferner zwei Primärwicklungen P1 und P2, von welchen P1 der Primärwicklung bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform entspricht, während die Klemmen der WicklungP2 an je eine Anode einer Doppeldiode D angeschlossen sind, und der Mittelpunkt M3 der Wicklung geerdet ist. Zwischen der Kathode der Diode und Erde ist eine Batterie E eingeschaltet, wodurch in den Kathodenkreis der Diode eine geeignete Sperrspannung eingeführt wird. Wenn die Steuerspann:ungsvariationen einen gewissen, von der Sperrspannung E bestimmten Wert überschreiten, bewirken die in der Primärwicklung P2 entstandenen Spannungen, daß diese Wicklung durch die Diode D kurzgeschlossen wird, so daß der Transformator T3 kurzgeschlossen, und die negative Rückkopplung unwirksam gemacht wird.Fig. Q. Figure 3 shows a modified embodiment of the negative feedback between points M2 and M1. The transformer T3 has a secondary winding S which is connected in series with the control voltage circuit H between the latter and point 1,11 of the control element. The transformer also has two primary windings P1 and P2, of which P1 corresponds to the primary winding in the embodiment shown in Fig. 3, while the terminals of winding P2 are each connected to an anode of a double diode D, and the center point M3 of the winding is grounded. A battery E is connected between the cathode of the diode and earth, as a result of which a suitable reverse voltage is introduced into the cathode circuit of the diode. If the control voltage variations exceed a certain value determined by the reverse voltage E, the voltages developed in the primary winding P2 cause this winding to be short-circuited by the diode D, so that the transformer T3 is short-circuited and the negative feedback is rendered ineffective.

Entsprechende Mittel, wodurch die negative Rückkopplung selbsttätig unwirksam gemacht wird, wenn die Regelspannung einen gewissen Grenzwert überschreitet, können auch in Verbindung mit den in Fig. i und 2 gezeigten Ausführungsformen verwendet werden, wo ein an den Mittelpunkt M2 des Transformators T2 gekoppeltesTrockengleichrichterpaar gestrichelt angedeutet ist.Appropriate means, whereby the negative feedback automatically is made ineffective if the control voltage exceeds a certain limit value, can also be used in connection with the embodiments shown in FIGS where a pair of dry rectifiers coupled to the midpoint M2 of the transformer T2 is indicated by dashed lines.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Circuit for dynamic control systems to switch from AC components originating from the control voltage circuit, in which Switching a control voltage generated in the circuit mentioned on to an automatic regulation the reinforcement organ, which consists of two tubes connected in push-pull, z. B. exponential tubes, acts in common mode, while the signal voltage Iden control grids. the tubes @ is fed in push-pull, marked by, that between the output side and the input side of these tubes ein.s@lche negative feedback is present - @ that part of the output voltages -den -Grids of the amplifier tubes is fed in common mode.

2. A circuit according to claim i, characterized in that the negative feedback is generated in that the center point of the output transformer of the control element is coupled to the center point of its input transformer via an ohmic resistance connected to the negative pole. 3. Circuit according to claim. i and 2, characterized in that the feedback is generated by means of a coupling transformer 3 connected to the control voltage circuit. q .. Circuit according to Claims i to 3, characterized in that there are means in the control voltage circuit by means of which the negative feedback is rendered ineffective when the changes in the control voltage exceed a certain value. 5. A circuit according to claim 3 and q., Characterized in that the control voltage circuit is connected to the control element via an element which is connected in parallel to the secondary winding of said transformer and has such a characteristic that when the changes in the control voltage reach the value mentioned exceed, causes a short circuit of said transformer winding, whereby the negative feedback is canceled. 6.. Circuit according to Claim 5, characterized in that said element consists of a non-linear resistor, e.g. B. a dry rectifier or a diode with a reverse voltage.