DE865007C - Circuit arrangement using magnetically overdriven iron chokes - Google Patents
Circuit arrangement using magnetically overdriven iron chokesInfo
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Description
Schaltungsanordnung unter Verwendung von magnetisch übersteuerten Eisendrosseln Zur Erzeugung von Vielfachen einer Grundfrequenz werden bekanntlich mit Vorteil magnetisch übersteuerte Eisendrosseln benutzt. Schickt man durch die Eisendrosselspule einen sinusförmigen Wechselstrom genügender Stärke derart, daß im Takte des Wechselstromes eine starke magnetische Übersättigung der Drossel auftritt, so entsteht in der Spule bei jedem Nulldurchgang des Magnetisierungsstromes eine elektromotorische Kraft in Form einer Spannungsspitze, deren Vorzeichen abwechselnd positiv und negativ ist. Die harmonische Analyse der Wechselspannung zeigt, daß in der so erhaltenen Spannungskurve neben der Grundfrequenz nur ungeradzahlige Vielfache der Grundfrequenz vorhanden sind. Es ist weiter bekannt, daß bei Überlagerung einer anderen Frequenz über den Grundfrequenzstrom außer den ungeradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz noch die Seitenfrequenzen der geradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz auftreten. Die magnetisch übersteuerte Eisendrossel wirkt also als sog. Oberwellenmodulator, wenn außer dem Magnetisierungsstrom der Grundfrequenz noch ein Strom einer modulierenden Frequenz der Eisendrossel zugeführt wird.Circuit arrangement using magnetically overdriven Iron chokes are known to generate multiples of a basic frequency Magnetically overdriven iron chokes are advantageously used. If you send through the Iron inductor a sinusoidal alternating current of sufficient strength such that strong magnetic oversaturation of the choke occurs in the cycle of the alternating current, in this way, a electromotive force in the form of a voltage spike with alternating signs is positive and negative. The harmonic analysis of the alternating voltage shows that in the voltage curve obtained in this way, only odd multiples in addition to the fundamental frequency the fundamental frequency are present. It is also known that when a other frequency above the fundamental frequency current except for the odd multiples the base frequency nor the side frequencies of the even multiples of the base frequency appear. The magnetically overdriven iron choke acts as a so-called harmonic modulator, if, in addition to the magnetizing current of the fundamental frequency, there is also a current of a modulating one Frequency of the iron choke is fed.
Wird ein Oberwellenmodulator durch den äußeren Widerstand in den Frequenzgebieten der Seitenbänder belastet, so entstehen Seitenbandströme, die in der Drossel neuerdings modulieren, d. h. ihrerseits wieder neue Seitenfrequenzen der geradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz hervorrufen. So entstehen z. B., wenn, man einem Oberwellenmodulator mit der. Grundfrequenz fg eine Modulationsfrequenz n zuführt, u. a. elektromotorische Kräfte der Seitenbänder'2@fg+_n. Wenn nun der Modulator z. B. für die Frequenz (2 f g-n) ._ mit einem Scheinwiderstand _N, belastet wird, so -entsteht ein Strom der Frequenz (2 fg-n), der nun zusätzlich magnetisiert und dadurch als Seiten-Bänder von z fg elektromotorische Kräfte der Frequenz 2 f g- (2 f g-41) = n und 2 f g -i- (2 f g-42) =q, fg-n erzeugt. Es entsteht also u. a. eine Zusatz-EMK der Modulationsfrequenz n, die als Rückkopplung wirkt. Die Zusatz-EMK ist in Phase mit dem Strom der Modulationsfrequenz, wenn der Strom der Seitenbandfrequenz-(2 fg-n) in Phase ist mit der EMK, d. h. wenn die Belastung (Ni -I- Ra) des Generators -bei der Frequenz (2 fg-n) reell ist (N= ist hierbei der betriebsmäßige induktive innere Widerstand der Modulationsdrossel n), und man erhält eine reelle Rückkopplung, d: h. einen durch die Zusatz-EMI- erzeugten Zusatzstrom der Modulationsfrequenz, der mit dem ursprünglichen Strom in Phase ist, wenn auch für die Modulationsfrequenz die Belastung reell ist. Die Rückkopplung ist jedoch auch dann reell, wenn bei komplexer Belastung die Phasenverschiebung zwischen Zusatzstrom und Zusatz-EMK entgegengesetzt gleich der Phasenverschiebung zwischen Seitenbandstrorn und Seitenband-EMK gemacht wird Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß man nur die Rückkopplung reell und zugleich genügend fest zu machen braucht, um die Schaltungsanordnung zur Selbsterregung zu bringen. Gemäß der Erfindung wird daher die Eisendrossel bzw. die Eisendrosseln mit einem Scheinwiderstand belastet; der bei - einem geradzahligen Vielfachen der magnetisierenden Grundfrequenz oder bei zwei oder mehr Frequenzen, deren Summe oder Differenz ein geradzahliges Vielfaches- der Grundfrequenz ist, Nullstellen bzw. Unendlichkeitsstellen, reelle Minima bzw. reelle Maxima oder eine solche Bemessung zeigt, daß sich ein reelles Rückkopplungsmaß von einer Größe ergibt, die zur Selbsterregung führt.If a harmonic modulator is loaded by the external resistance in the frequency ranges of the sidebands, sideband currents arise which have recently modulated in the choke, ie they in turn cause new side frequencies of the even harmonics of the fundamental frequency. So arise z. B., if you have a harmonic modulator with the. Fundamental frequency fg supplies a modulation frequency n, including electromotive forces of the sidebands' 2 @ fg + _n. If now the modulator z. B. for the frequency (2 f gn) ._ is loaded with an impedance _N, a current of the frequency (2 fg-n) is created, which is now additionally magnetized and thus as side bands of z fg electromotive forces of the Frequency 2 f g- (2 f g-41) = n and 2 fg -i- (2 f g-42) = q, fg-n generated. Thus, among other things, there is an additional EMF of the modulation frequency n, which acts as a feedback. The additional EMF is in phase with the current of the modulation frequency when the current of the sideband frequency (2 fg-n) is in phase with the EMF, i.e. when the load (Ni -I- Ra) of the generator - at the frequency ( 2 fg-n) is real (N = is the operational inductive internal resistance of the modulation choke n), and a real feedback is obtained, i.e. an additional current of the modulation frequency generated by the additional EMI, which is in phase with the original current, even if the load is real for the modulation frequency. However, the feedback is also real if, in the case of complex loads, the phase shift between the additional current and the additional EMF is made equal to the opposite of the phase shift between the sideband current and the sideband EMF needs to make to bring the circuit arrangement to self-excitation. According to the invention, therefore, the iron choke or the iron chokes is loaded with an impedance; which at - an even multiple of the magnetizing basic frequency or at two or more frequencies, the sum or difference of which is an even multiple - of the basic frequency, zeros or infinity points, real minima or real maxima or a dimensioning that shows a real feedback measure of a size that leads to self-excitement.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Fig. i bis q. erläutert. In der Fig. i ist das Frequen2schema der Vorgänge in einer .Anordnung nach Fig: 2 dargestellt. Die Wechselstromquelle S treibt einen sinusförmigen Strom über den Schwingkreis LC durch die Eisendrossel Dr, deren Magnetisierungskurve dadurch bis in die Sättigungsgebiete gesteuert wird. Dadurch entsteht an der Drossel eine Spannung mit stark verzerrter Kurvenform, die neben der Grundfrequenz fg noch die ungeradzahligen. Vielfachen 3 fg, S fg usw. enthält. Wird außerdem aus der Stromquelle S' über einen Vorschaltwiderstand R", wie gestrichelt angedeutet;.-ein zweiter Wechselstrom der Frequenz f durch- die Drossel Dr geschickt, so entstehen außerdem die Seitenfrequenzen der geradzahligen Vielfachen z 1g, 4f, usw. Die Frequenz f -sei Beispielsweise a. Es entstehen. dabei also die. Seitenfrequenzen b; - c sowie d; e üsw. Falls die Frequenz f = b gewählt würde, würde umgekehrt die Frequenz a entstehen.Further details of the invention are given with reference to FIGS. I to q. explained. In FIG. 1, the frequency scheme of the processes is shown in an arrangement according to FIG. The alternating current source S drives a sinusoidal current via the resonant circuit LC through the iron choke Dr, the magnetization curve of which is thereby controlled into the saturation areas. This creates a voltage with a strongly distorted curve shape at the choke, which, in addition to the fundamental frequency fg, also has the odd-numbered frequency. Contains multiples of 3 fg, S fg, etc. If, in addition, a second alternating current of frequency f is sent through the choke Dr from the current source S 'via a series resistor R ", as indicated by dashed lines; the side frequencies of the even multiples z 1g, 4f, etc. . -sei For example, a time so there arise the side frequencies b, -.. c and d; e. üsw If the frequency f = b were to be selected, the frequency would be reversed arise a.
Bei. unbelasteter Drossel steht die EMK des betreffenden Modulationsproduktes,
wie durch Messungen bestätigt worden ist, zu dem Strom der modulierenden Frequenz
für einen gewissen Amplitudenbereich in linearer Beziehung. Es gilt also
Im Beispiel ist angenommen worden, daß nur über die Frequenzen a und b zurückgekoppelt wird. Es entstehen jedoch in der Drossel auch die übrigen Modulationsprodukte c, d, e usw. und können erforderlichenfalls entnommen werden. Es kann jedoch auch Selbsterregung eintreten, wenn an Stelle a und b andere Modulationsprodukte für die Rückkopplung benutzt werden. So können z. B. die Kreise i und 2 auch auf die beiden Seitenfrequenzen b und c oder d und e abgestimmt werden. Wird beispielsweise -der Kreis i@ auf die Frequenz b abgestimmt, so entsteht als Seitenfrequenz des geraden Vielfachen -4 f, der Grundfrequenz die Frequenz c. Die beiden Kreise sind also auch hierbei auf eine Modulationsfrequenz und auf eine der entstehenden Seitenfrequenzen abgestimmt. Es hat sich gezeigt,- daß. es besonders vorteilhaft---ist, auf eine der entstehenden unteren Seitenfrequenzen abzustimmen. Für a=2 fg ergibt sich ein Sonderfall. Es fallen dann: nämlich die Frequenzen a und d zu- sammen, und zwar auf das betreffende Vielfache 2 fg. Stimmt man also auf 2 fg oder ein anderes geradzahliges Vielfaches der Grundfrequenz ab (man; braucht dann nur noch einen Resonanzkreis); so kann auch Selbsterregung eintreten. Es entstehen dann die geradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz. Für a= fg oder 3 fg usw. entstehen durch Selbsterregung in. der gleichen Weise ungeradzahlige Vielfache der rundfrequenz.In the example it has been assumed that only the frequencies a and b are fed back. However, the other modulation products c, d, e etc. also arise in the choke and can be removed if necessary. However, self-excitation can also occur if other modulation products are used for the feedback instead of a and b. So z. B. the circles i and 2 are also tuned to the two side frequencies b and c or d and e. If, for example, the circle i @ is tuned to the frequency b, the frequency c is the side frequency of the even multiple -4 f and the fundamental frequency is the frequency c. The two circles are also tuned to a modulation frequency and to one of the resulting side frequencies. It has been shown - that. it is particularly advantageous --- to tune to one of the lower side frequencies that arise. A special case arises for a = 2 fg. Then: namely the frequencies a and d coincide, namely to the relevant multiple 2 fg. So if you tune to 2 fg or another even multiple of the basic frequency (you only need one resonance circuit); so can self-excitement occur. The even-numbered multiples of the basic frequency then arise. For a = fg or 3 fg etc., self-excitation results in odd multiples of the round frequency in the same way.
Die- praktische Anwendung eines nach diesem Prinzip arbeitenden Frequenzverdopplers bzw. Vervelfachers usw. ist in der Fig.3i dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Rückkopplungsschwingkreis zugleich als Eingangskreis eines Bandfilters F benutzt worden, das beispielsweise zur besseren Aussiebung eines geradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz, z. B, der Frequenz 2 f" benutzt ist.The practical application of a frequency doubler working according to this principle or multiplier etc. is shown in Fig.3i. With this one The embodiment is the feedback resonant circuit at the same time as an input circuit a band filter F has been used, for example to better sieve out a even multiples of the fundamental frequency, e.g. B, the frequency 2 f "is used.
An Stelle des auf die Grundfrequenz abgestimmten Schwingkreises LC-in den Fig. 2 und 3 kann auch ein. größerer Vorwiderstand benutzt werden. Die Schwingkreise L1, Cl und L2, C2 sind in Fig. 2, als Längsresonanzkreise mit Spulen und Kondensatoren dargestellt. Statt dessen können auch Schwingkristalle oder sonstige elektromechanische Resonatoren verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es, einen. besonders selektiven Resonanzkreis, z. B. einen Schwingkristall, als Kreis i und einen weniger selektiven Kreis, z. B. einen gedämpften Spulen-Kondensator-Kreis, als Kreis :2 zu kombinieren, um die Gefahr des Stabilwerdens bei gegenseitigen Verstimmungen von Kreis i und Kreis :z und Grundfrequenz fg. zu vermindern. Dies ist z. B. von besonderer Bedeutung, wenn aus einer ungenauen Grundfrequenz, die beispielsweise dem Starkstromnetz entnommen wird, eine genaue Frequenz erzeugt werden soll. Man wird dann: einen der beiden Kreise als Schwingkristall ausbilden und kann den anderen Kreis erforderlichenfalls als Bandfilter mit einem Wellenwiderstand, der im Durchlaßbereich geebnet ist und im Sperrbereich gegen Unendlich verläuft, ausbilden, das mit einem reellen Widerstand abzuschließen ist und somit in einem größeren Frequenzbereich einen konstanten Scheinwiderstand hat. Der induktive innere Widerstand der Eisendrossel Dr kann, falls erforderlich, bei der Abstimmung der Rückkopplungskreise berücksichtigt werden. Der Rückkopplungsgrad wird dadurch auch bei Änderungen. der Grundfrequenz konstant. Beispielsweise ist der Schwingkristall auf die Frequenz d und der andere Kreis auf die Frequenz a abgestimmt. Bei Änderung der Grundfrequenz fs ändert sich damit auch 4 fg. Da der Kreis für die Frequenz a weniger selektiv sei, kann sich auch die Frequenz a ändern, ohne daß das Phasenmaß in den Rückkopplungskreisen wesentlich verändert wird. Infolge der Benutzung eines sehr selektiven Kreises, z. B. eines Schwingkristalls, bleibt jedoch die Frequenz d konstant. Die genaue Frequenz d erhält man dann z. B. an einem mit dem Schwingkristall in Reihe geschalteten. Widerstand.Instead of the oscillating circuit LC-tuned to the fundamental frequency in FIGS. 2 and 3, a. larger series resistance can be used. The resonant circuits L1, Cl and L2, C2 are shown in Fig. 2, as longitudinal resonant circuits with coils and capacitors. Instead, oscillating crystals or other electromechanical resonators can also be used. It is particularly advantageous to have a. particularly selective resonance circuit, e.g. B. a vibrating crystal, as a circle i and a less selective circle, z. B. a damped coil-capacitor circuit, to be combined as a circuit: 2 to avoid the risk of becoming stable in the event of mutual detuning of circuit i and circuit: z and base frequency fg. to diminish. This is e.g. B. of particular importance if an exact frequency is to be generated from an imprecise basic frequency, which is taken, for example, from the power network. You will then: Form one of the two circles as a vibrating crystal and, if necessary, form the other circuit as a bandpass filter with a characteristic impedance that is flat in the pass band and runs towards infinity in the stop band, which is to be terminated with a real resistance and thus in a larger frequency range has a constant impedance. The inductive internal resistance of the iron choke Dr can, if necessary, be taken into account when tuning the feedback loops. This also increases the degree of feedback in the event of changes. the fundamental frequency constant. For example, the oscillating crystal is tuned to frequency d and the other circle is tuned to frequency a. If the basic frequency fs changes, 4 fg also changes. Since the circuit is less selective for the frequency a, the frequency a can also change without the phase measure in the feedback loops being significantly changed. As a result of the use of a very selective circle, e.g. B. a vibrating crystal, however, the frequency d remains constant. The exact frequency d is then obtained z. B. on a connected in series with the oscillating crystal. Resistance.
Ähnlich kann man verfahren, wenn man mittels Eisendrösseln, die mit konstanter Grundfrequenz magnetisiert werden, veränderbare Frequenzen erzeugen will. In diesem Falle macht man beispielsweise den auf die Frequenz a abgestimmten Schwingkreis selektiv und veränderbar und benutzt z. B. an Stelle eines zweiten Schwingkreises für die Frequenz d ein Bandfilter mit geebnetem Ei.ngangsschein:widerstand.You can proceed in a similar way if you use iron knurls with be magnetized with a constant fundamental frequency, wants to generate changeable frequencies. In this case, for example, the resonant circuit tuned to frequency a is made selective and changeable and uses z. B. in place of a second resonant circuit for the frequency d a band filter with a leveled entrance light: resistance.
Ein nach der Erfindung aufgebauter Rückkopplungsgenerator ist besonders geeignet zur Erzeugung von modulierten Schwingungen, z. B. für Ruf.- und Signalzwecke. So kann beispielsweise ein modulierter Rufstrom 5oo/2o Hz aus dem 5o-Hz-Netz abgeleitet werden. Mit dieser Grundfrequenz magnetisiert man. eine Eisendrossel und koppelt mit io und z. B. 49o Hz oder auch mit iio und goiHz zurück. Es entstehen dann. die Seitenfrequenzen der geradzahligen Vielfachen von 50 Hz, u. a. also auch die Frequenzen 490 und 5io Hz, die dann entnommen werden können und als modulierter Rufstrom Verwendung finden.A feedback generator constructed according to the invention is particularly suitable for generating modulated vibrations, e.g. B. for call and signaling purposes. For example, a modulated ringing current 5oo / 2o Hz can be derived from the 5o Hz network. One magnetizes with this fundamental frequency. an iron choke and couples with io and z. B. 49o Hz or back with iio and goiHz. It then arise. the side frequencies of the even-numbered multiples of 50 Hz, including the frequencies 490 and 50 Hz, which can then be taken and used as a modulated ringing current.
An Stelle der in. den Fig. 2 und 3 dargestellten einfachen Schaltungen können auch Gegentaktschaltungen und Doppel gegentaktschaltungen benutzt werden, die den Vorteil bieten, daß unerwünschte Modulationsprodukte, wie vor allem die ungeradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz f, unterdrückt werden und auch die Kreise i und 2 gegeneinander entkoppelt werden können,-beispielsweise dann, wenn auf a und b abgestimmt ist und die beiden Frequenzen an verschiedenen Klemmen entnommen werden sollen.Instead of the simple circuits shown in FIGS. 2 and 3, push-pull circuits and double push-pull circuits can also be used, which offer the advantage that undesirable modulation products, such as the odd harmonics of the fundamental frequency f, are suppressed and also the circuits i and 2 can be decoupled from each other, for example when a and b are matched and the two frequencies are to be taken from different terminals.
In der Fig. q; ist der Fall dargestellt, daß die Drossel, statt sie mit sinusförmigem Strom zu speisen, an eine sinusförmige Spannung gelegt wird, wie- es bereits vorgeschlagen wurde. Es entsteht dann ein Strom in der Spule mit stark verzerrter Kurvenform, und man. muß dann statt Reihenschwingkreise parallel zur Drossel Parallelschwingkreise L1, Cl und L2, C2 in Reihe mit der Drossel schalten. Der als Energiespeicher dienende Schwingkreis LC wird als Parallelkreis ausgebildet und statt in Reihe dem Generator S parallel geschaltet. Bei R1 und R2 können dann die gewünschten Modulationsprodukte entnommen werden. Eine solche Schaltung ist besonders vorteilhaft, wenn der Grundwellengenerator S in Unteranpassung betrieben wird, z. B. bei einer Pentodenröhrenschaltung als Grundwellengenerator.In Fig. Q; is the case shown that the throttle, instead of them to feed with sinusoidal current, is applied to a sinusoidal voltage, such as- it has already been proposed. A current then arises in the coil with strong distorted waveform, and man. must then instead of series resonant circuits parallel to Throttle Connect parallel resonant circuits L1, Cl and L2, C2 in series with the throttle. The oscillating circuit LC serving as an energy store is designed as a parallel circuit and instead of in series with the generator S connected in parallel. At R1 and R2 you can then the desired modulation products can be extracted. One such circuit is particularly advantageous if the fundamental wave generator S is operated in under-match will, e.g. B. in a pentode tube circuit as a fundamental wave generator.
Die Schaltungsanordnungen gemäß der Erfindung können auch mit Vorteil als selektiver Verstärker benutzt werden, wenn man den Rückkopplungsgrad etwas geringer wählt, so daß noch keine Selbsterregung eintritt. Wird dies z. B. in einer Anordnung nach Fig.4 durchgeführt, beispielsweise durch Erniedrigen der Widerstände R1 und R2, so kann man eine an Kreis i (L1, Cl, R1) zugeführte Spannung der Frequenz a an Kreis 2 (L2, C2, R2) mit einer anderen Frequenz, z. B. d, verstärkt entnehmen.The circuit arrangements according to the invention can also be used with advantage Can be used as a selective amplifier if the feedback level is slightly lower chooses so that self-excitement does not yet occur. If this z. B. in an arrangement carried out according to Figure 4, for example by lowering the resistors R1 and R2, a voltage of frequency a can be applied to circuit i (L1, Cl, R1) on circuit 2 (L2, C2, R2) with a different frequency, e.g. B. d, take more.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES7319D DE865007C (en) | 1942-03-11 | 1942-03-12 | Circuit arrangement using magnetically overdriven iron chokes |
Applications Claiming Priority (2)
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DES7319D DE865007C (en) | 1942-03-11 | 1942-03-12 | Circuit arrangement using magnetically overdriven iron chokes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE865007C true DE865007C (en) | 1953-01-29 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DES7319D Expired DE865007C (en) | 1942-03-11 | 1942-03-12 | Circuit arrangement using magnetically overdriven iron chokes |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE865007C (en) |
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1942
- 1942-03-12 DE DES7319D patent/DE865007C/en not_active Expired
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