-
Anordnung zur Verhinderung der Selbsterregung richtungsumschaltbarer
Verstärker Bei Wechselsprechlautsprechanlagen mit zentralem, richtungsumschaltbarem
Verstärker, wie sie im Patent 849 571 beschrieben sind, muß dieser Verstärker in
der Regel einen hohen Verstärkungsgrad aufweisen. Damit besteht auch eine erhöhte
Rückkopplungsgefahr. Einen sehr wesentlichen Anteil der möglichen Rückkopplungen
stellen dabei die Schaltkapazitäten der Umschaltrelais dar, mit deren Hilfe die
Umschaltung der Sprechstellen von der einen auf die andere Verstärkerseite erfolgt.
Die Kopplung von Verstärkerausgang und -eingang durch die von den Relaiskontaktfedern
gebildeten Schaltkapazitäten wird um so stärker, je größer die Zahl der an den Verstärker
anschließbaren Sprechstellen ist. Es ist festgestellt worden, daß diese Schaltkapazität
bei Verwendung von Schwachstromrelais üblicher Bauart je Feder etwa 5 pF beträgt,
was bei dem erforderlichen hohen Verstärkungsgrad und der für einen einwandfreien
Lautsprechbetrieb notwendigen größeren Bandbreite schon bei verhältnismäßig niedriger
Sprechstellenzahl den Verstärker zum Pfeifen bringt. Wie bereits im Hauptpatent
ausgeführt, besteht die Möglichkeit, diese Schaltkapazitäten durch zusätzliche Ausgleichskondensatoren
auszugleichen. Diese Methode erweist sich jedoch deshalb als unzweckmäßig, weil
die hierbei auszugleichenden Kapazitätswerte an sich ziemlich hoch sind, so daß
Abgleichungenauigkeiten,
wie z. B. durchTemperatureinflüsse bedingte
Kapazitätsänderungen, leicht den für den Rückkopplungseinsatz kritischen Wert erreichen
können.
-
Um diesen Schwierigkeiten -zu begegnen, wurde im Hauptpatent vorgeschlagen,
die Federn der Umschalterelais abwechselnd an die beiden Klemmen des Ein- und Ausgangs
des Verstärkers zu legen und damit eine Brückenschaltung zu bilden, deren Arme jeweils
nur die Hälfte der gesamten Schaltkapazität enthalten, so daß bei prozentual gleicher
Abweichung vom Brückengleichgewicht gegenüber der vorstehend genannten Methode des
Abgleichs der gesamten Schaltkapazität mittels Zusatzkondensators die Kapazitätsänderungen
einen wesentlich geringeren Einfluß ausüben. Die Brücke selbst ist dabei bei gerader
Sprechstellenzahl praktisch abgeglichen, so daß im Mittel keine Spannung vom Verstärkerausgang
auf den Eingang rückgekoppelt werden kann. Bei ungerader Stellenzahl genügt ein
sehr kleiner Abgleichkondensator für den Restabgleich. Dieses im Hauptpatent angewandte
Abgleichverfahren ist in Fig. i dargestellt.
-
Obwohl durch dieses Verfahren die Rückkopplungsgefahr bereits wesentlich
herabgesetzt wird, läßt sich jedoch in der Praxis die erwünschte Abgleichgenauigkeit
der Brückenschaltung auf die Dauer nicht erreichen, insbesondere können beim Zu-
und Abschalten der einzelnen Glieder gewisse Kapazitätsschwankungen auftreten, die
nach wie vor eine Störungsquelle bilden.
-
Durch die Erfindung soll eine Verbesserung dieser Verhältnisse erzielt
werden. Ausgehend von dem im Hauptpatent vorgeschlagenen Abgleichverfahren, bestehend
in der Bildung einer Kapazitätsbrücke aus den vorhandenen Schaltkapazitäten, werden
erfindungsgemäß diese Schaltkapazitäten so zwischen Verstärkereingang und -aasgang
geschaltet, daß die Brücke unsymmetrisch ist und die aus der Unsymmetrie resultierende
Brückenspannung im Sinne einer Gegenkopplung auf den Verstärkereingang wirkt. Eine
solche Sdiältüngsanordnung ist in Fig. ä gezeigt. Dabei sei angenommen, daß Eingangs-
und Ausgangsübertrager des Verstärkers so gepolt sind, daß die Phasenlage von Ein-
und Ausgangsspannung U, bzw. U" der in Fig. 2 a angedeuteten entspricht.
Man erkennt hieraus, daß über die gezeichneten Schaltkapazitäten eine Spannung U,
auf den Eingang zurückgeführt wird, die der Eingangsspannung entgegengesetzt gerichtet
ist und damit den Verstärker nicht zum Schwingen bringen kann.
-
Aus der Theorie der Verstärker ist es bekannt, daß die angegebene
Phase von Ein- und Ausgangsspannung nur im Übertragungsbereich gilt, an den Rändern
desselben bzw. außerhalb jedoch andere Lagen auftreten, so daß schließlich bei größeren
Koppelkapazitäten doch eine Selbsterregung des Verstärkers entstehen kann. Außerdem
bewirkt die Rückführung eines Teils der Ausgangsspannung in Gegenphase auf den Eingang
eine Verstärkungsminderung bzw. Klangfarbenänderungen, die bei größeren Gesamtschaltkapazitäten
das zulässige Maß überschreiten können. Bei einer größeren Zahl von Umschaltekontakten,
entsprechend einer größeren Zahl angeschlossener Sprechstellen, wird dann zur Vermeidung
des Entstehens unzulässig großer Gegenkopplungsspannungen durch die dabei auftretenden
größeren Schaltkapazitäten zweckmäßig so verfahren, daß man die einzelnen Schaltkapazitäten
zum Teil in der im Hauptpatent angegebenen Weise schaltet, zum anderen Teil so,
wie dies in Fig. 2 angegeben ist. Eine solche Schaltungskombination zeigt Fig. 3.
In dieser sind die Umschalterelaiskontakte so angeschlossen, daß beispielsweise
die Kontakte der Relais i und 2, welche die Schaltkapazitäten C1, C2, C3,
C4 bilden, im gleichen Sinne, die des Relais 3 (C5, C6) im umgekehrten Sinne,
die der Relais q. und 5 wieder wie die von Relais i und 2 und so fort anschließt.
Man kann auf diese und ähnliche Weise erreichen, daß die rückgeführte Spannung einen
gewissen vorgeschriebenen Wert nicht überschreitet und demnach die Verstärkungsgradabsenkung
sich in den vorgesehenen Grenzen hält. Die im Sinne einer Gegenkopplung wirkende
Kopplung durch die Schaltkapazitäten. verhindert dabei auch bei kleineren Kapazitätsschwankungen
in beliebigem Sinne mit Sicherheit das Entstehen einer Selbsterregung.
-
Ist die Verstärkung groß und werden die Schaltkapazitäten nur aus
einer kleinen Zahl von Umschaltkontalcten relativ hoher Schaltkapazität gebildet,
so daß sich das Kombinationsschaltverfahren nicht durchführen läßt, andererseits
aber eine Anwendung der Schaltweise nach Fig. 2 eine zu große Verstärkungsminderung
ergeben würde, so kann man die gewünschten Betriebsverhältnisse durch Verwendung
geeigneter Zusatzkapazitäten ohne weiteres herstellen. Es mögen z. B. in Fig. i
Cl und C4 die Kapazitäten der Umschaltekontakte darstellen, während C2 und C3 Zusatzkapazitäten
bedeuten. Da angenommen wurde, daß die zurückgeführte Spannung durch C1 und C4 zu
groß ist, wird durch die zweckmäßig als Trimmer ausgebildeten Zusatzkapazitäten
C2_ und C3 ein Teil der Kapazitäten C1 und C4 ausgeglichen. Dabei maß C1
= C4 < C2 = C3 -sein, damit die restliche zurückgeführte Spannung
im Sinne einer Gegenkopplung wirkt.
-
Auf diese Weise ist es möglich, bei Verstärkern, die in ihren Anschlußleitungen
größere Schaltkapazitäten aufweisen, welche zu einer Selbsterregung führen können,
auch bei schwierigen Betriebsverhältnissen jederzeit den gewünschten Pfeifpunktabstand
zu gewinnen.