Verstärker mit einem Gegenkopplungs-Netzwerk nach Scott Die Erfindung
betrifft Geräte mit einem Netzwerk nach Scott (H. H. Scott, »A New Type of Selective
Circuit and SomeApplicationsa, Proc. I. R. E. Band 26, Seite 226 bis 235,
Februar 1g38), bei denen das Netzwerk erfindungsgemäß so abgeschlossen ist, daß
die vorteilhaften Eigenschaften, die dieses Netzwerk im Leerlauffall hat, erhalten
bleiben.Amplifier with a negative feedback network according to Scott The invention relates to devices with a network according to Scott (HH Scott, "A New Type of Selective Circuit and Some Applicationsa, Proc. IRE Volume 26, pages 226 to 235, February 1g38), in which the network is completed according to the invention in such a way that the advantageous properties that this network has in the idle case are retained.
Für das von S c o t t angegebene Netzwerk, das in Abb. 1 dargestellt
ist, läßt sich das Verhältnis zwischen Eingangsspannung U1 und Ausgangsspannung
U 2 bekanntlich ausdrücken durch:
Hierin bedeutet
R, C Schaltelemente des Scottgliedes, Nb Abschlußwiderstand (im allgemeinen komplex).For the network specified by S cott, which is shown in Fig. 1, the relationship between input voltage U1 and output voltage U 2 can be expressed, as is known, by: Herein means R, C switching elements of the Scott link, Nb terminating resistor (generally complex).
Im Leerlauffall % = oo vereinfacht sich die Gleichung, und man erhält
für den Kehrwert:
Die Ortskurve in der komplexen Ebene ist ein Kreis (Abb.2). Der Frequenzgang verläuft
symmetrisch zu der Eigenfrequenz x = 1. Für diese Frequenz ist das Netzwerk undurchlässig.
Bei der praktischen Anwendung, insbesondere im Gegenkopplungszweig eines selektiven
Verstärkers, läßt sich die Leerlaufbedingung nicht streng erfüllen. Wenn als Abschluß
ein rein Ohmscher Widerstand Rb gewählt wird, so sieht man aus Gleichung (1), daß
die Frequenzsymmetrie gestört ist. Das Kreisdiagramm wird in eine offene Spirale
(Abb. 3) umgeformt.
Die gewünschte Symmetrie läßt sich erfindungsgemäß
wieder herstellen, wenn parallel zu dem Abschlußwiderstand R1 eine derart bemessene
-Kapazität Cl geschaltet wird, daß .die Zeitkonstante des Abschlusses mit der des
Scottgliedes übereinstimmt, d. h. wenn die Bedingung Ri C1 = R C (4) erfüllt ist.
Dann gilt: .
Abb. 4 zeigt die Ortskurven, die jetzt wieder Kreise sind, deren Radius umso kleiner
wird, j e kleiner der Abschlußwiderstand Rist.In the case of idling% = oo, the equation is simplified and the reciprocal value is obtained: The locus in the complex plane is a circle (Fig.2). The frequency response is symmetrical to the natural frequency x = 1. The network is impermeable to this frequency. In practical use, particularly in the negative feedback branch of a selective amplifier, the no-load condition cannot be strictly met. If a purely ohmic resistance Rb is selected as the termination, then one sees from equation (1) that the frequency symmetry is disturbed. The pie chart is reshaped into an open spiral (Fig. 3). The desired symmetry can be restored according to the invention if a capacitance C1 is connected in parallel with the terminating resistor R1 that the time constant of the termination coincides with that of the Scott link, ie when the condition Ri C1 = RC (4) is met. Then:. Fig. 4 shows the locus curves, which are now circles again, the radius of which becomes smaller, the smaller the terminating resistor Rist.
Abb. 5 zeigt eine Verstärkerschaltung, z. B. ein Röhrenvoltmeter,
mit der erfindungsgemäßen Anordnung. Es ist darauf zu achten, daß die Zeitkonstantenbedingung
nicht nur für R, C" sondern für den gesamten wirksamen Abschlüßwiderstand des Scottgliedes
erfüllt ist, d. h. es muß sein: R, Cl = Rgi Cgi = R, C,, = R C. (6)
In
manchen Fällen, insbesondere bei Geräten zur Messung magnetischer Wechselfelder,
wird die Eingangsspannung in einer Spule induziert. Man bildet zweckmäßig aus der
Induktivität L, dieser Spule und -einer Kapazität Cl einen Parallelresonanzkreis,
der nach Abb. 6 zwischen den Ausgang des Scottgliedes und den Gitterableitwiderstand
Rg geschaltet wird. Dem Gitter der Verstärkerröhre wird als Gegenkopplungsspannung
der Spannungsabfall an R9 zugeführt. Der Parallelresonanzkreis ist auf die Eigenfrequenz
des Scottgliedes abgestimmt, d. h.
Wählt man jetzt erfindungsgemäß
Li=2RC-(2Rg+R) (9)
so ergibt sich bei verschwindenden Verlusten des Resonanzkreises
L, C, für das Spannungsverhältnis
(s. Abb. 7)
Dieses Verhältnis wird für
nahezu frequenzsymmetrisch.Fig. 5 shows an amplifier circuit, e.g. B. a tube voltmeter, with the arrangement according to the invention. It must be ensured that the time constant condition is fulfilled not only for R, C "but for the entire effective terminating resistance of the Scott link, i.e. it must be: R, Cl = Rgi Cgi = R, C ,, = R C. (6 ) In some cases, especially in devices for measuring alternating magnetic fields, the input voltage is induced in a coil. It is expedient to form a parallel resonance circuit from the inductance L, this coil and a capacitance Cl, which according to Fig. 6 between the output of the Scott element and The grid leakage resistor Rg is switched. The voltage drop at R9 is fed to the grid of the amplifier tube as a negative feedback voltage If one chooses now according to the invention Li = 2RC- (2Rg + R) (9) this results in L, C, for the voltage ratio with vanishing losses of the resonance circuit (see fig. 7) This ratio is for almost frequency symmetrical.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung ist nicht auf einstufige
Verstärker beschränkt. Man kann z. B. das Scott-Netzwerk mit den entsprechend der
Erfindung bemessenen AbschluBwiderständen zwischen Ausgang und Eingang eines mehrstufigen
Verstärkers legen oder auch mehrere in sich gegengekoppelte Stufen hintereinanderschalten.
Durch Verändern des Gegenkopplungsgrades läßt sich ferner die Durchlaßbandbreite
beeinflussen. In vielen Fällen wird es ausreichen, wenn die Abgleichbedingungen
(4), (6), (7), (8), (9) angenähert erfüllt sind.The application of the arrangement according to the invention is not for single-stage
Amplifier limited. You can z. B. the Scott network with the corresponding to
Invention measured terminating resistances between the output and input of a multi-stage
Put amplifier or also connect several counter-coupled stages one behind the other.
The pass bandwidth can also be changed by changing the degree of negative feedback
influence. In many cases it will be sufficient if the matching conditions
(4), (6), (7), (8), (9) are approximately fulfilled.