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Einrichtung zur Regelung des Verstärkungsgrades von Ivlehrkanalverstärkern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung zur Einstellung des Verstärkungsgrades
mehrerer gleichzeitig arbeitender Verstärker, sogenannter Mehrkan@alverstärker.
Häufig besteht in der Technik, so z. B. bei der Mehrfachoszillographie, der Elektroencephalographie
u. ä., das Bedürfnis, mehrere Vorgänge gleichzeitig über mehrere Verstärkerkanäle
zu verstärken, wobei es oft von großer Bedeutung ist, daß der Verstärkungsgrad in
allen Kanälen nur geringe prozentuale Abweichungen aufweist. Darüber hinaus ist
noch Erfordernis, daß die Verstärkung in allen Kanälen um den gleichen Betrag in
weiten Grenzen verändert werden kann und daß schließlich die Konstanz über längere
Zeit gewährleistet und auch der Verstärkungsgrad annähernd, unverändert bleibt.
Insbesondere für Niederfrequenzverstärker und niederfrequente Trägerfrequenzverstärker
sind mit den bisher bekannten Mitteln diese Forderungen nur auf umständlichen Wegen
zu erfüllen. Die Forderung großer Konstanz ist bisher nur durch sorgfältige Überwachung
und Einregelung der Betriebsspannungen bei Batteriebetrieb oder durch komplizierte
Stabilisierungseinrichtungen bei .Netzbetrieb soweit einzuhalten, als es sich nicht
um Röhrenveränderungen bezüglich der Betriebsdaten handelt. Bezüglich der genauen
Einregelbarkeit wird bisher nur der Weg der jeweiligen Eichung, meist mittels eigens
für diesen Zweck eingebauten Eichgenerators, beschritten. Der Generator wird dabei
dosierbar ausgestaltet. Jeder Verstärker wird dann unter Messung der Ausgangsspannung
einzeln eingeregelt. Bei jeder erforderlichen Änderung der
Empfindlichkeitseinstellung
mittels vorgesehener Korrekturmittel muß der Eichvorgang neu durchgeführt werden
und, um etwaige Verstärkungsveränderungen während des Arbeitsvorganges erkennen
zu können, nach dem Betrieb wiederholt werden. Praktisch bedeutet dies alles eine
außerordentliche Erschwerung der Handhabung.
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Das beim Erfindungsgegenstand verwendete Prinzip der Verstärkungsregelung,
bei dem eine außerhalb des Nutzfrequenzbandes liegende, in jedem Verstärkungskanal
mitverstärkte und zur Regelspannungsbildung ausgesiebte Hilfsfrequenz neben dem
Nutzfrequenzband mit übertragen wird, ist bereits aus -der Trägerfrequenztechnik
bekannt. Während jedoch bei der Trägerfrequenztechnik ungleiche Pegel durch ungleiche,
d. h. verschiedene Verstärkungsgrade auf gleiche Pegelhöhe gebracht werden,
werden bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung durch gleichen Verstärkungsgrad
ungleiche Pegelhöhen erzielt, die zu Meßzwecken miteinander verglichen werden können.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt alle geschilderten Nachteile durch
Anwendung folgender neuen Anordnung: Die Verstärker werden als sogenannte Regelverstärker,
wie sie im Rundfunkempfänger mit Schwundausgleich angewendet werden, ausgebildet.
Ihr Frequenzbereich wird um ein gewisses größer ausgelegt, als es das zu verstärkende
Frequenzspektrum erfordert.
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Lediglich die am Schluß :der ,Kaskade angeordnete Leistungsstufe wird
vorzugsweise gegen. den nicht benötigten Frequenzbereich abgeriegelt aus Gründen,
die weiter unten erläutert werden. Eingangsseitig wird ein dosierbarer und geeichter
(Generator, dessen Frequenz außerhalb des erforderlichen, aber innerhalb des Verstärkerfrequenzbereiches
'liegt, so auf die Verstärker geschaltet, daß die Kanäle alle die .gleiche Eingangsspannung
vom Generator erhalten, wobei mit bekannten Mitteln dafür gesorgt ist, daß die an
den Eingängen liegenden Nutzspannungen nicht beeinträchtigt werden: Ehe weitere
zusätzliche Mittel und Vorbedingungen, die erforderlich sind, beschrieben werden.,
soll zunächst die Wirkungsweise der obigen prinzipiellen Anordnung erläutert werden.
Unter der Voraussetzung"daß der Hilfsgenerator in seiner Ampl!itu.de in Abhängigkeit
von Röhrenkonstanten und Spannungseinflüssen nur um wenige Prozent schwankt, was
bei einem einstufigen Organ geringfügiger Leistung im Gegensatz zu Kaskadenverstärkern
mit sich multiplizierenden Schwankungen und Leistungsröhren mit .einfachen Mitteln
erreichbar ist, wobei zusätzlich der Einsatz eines Kontrollinstrumentes möglich
ist, :wird er die Regelverstärker je nach der Einstellung der geeichten Dosierung
alle gemeinsam gleichmäßig herunterregeln, so daß alle den gleichen Verstärkungsgrad
aufweisen.. Bei an sich gegebener Verschiedenheit der Verstärkungseigenschaften
der einzelnen Verstärke'- werden sich diese nur in Verschiedenheiten der Regelspannungen
in denselben ausdrücken. Bei gleichgehaltener Verstärkung wird nun aber auch eine
zusätzlich angeschaltete Nutzspannung in allen Kanälen amplitudengleich verstärkt
werden, so daß auf diese Weise die von der Erfindung behauptete Wirkung tatsächlich
eintritt. Es ist dabei gleichgültig, ob Verstärkungsschwankungen Röhren- oder Spannungsänderungen
zur Ursache haben, denn immer werden sich Verstärkungsschwankungen ausregeln und
nur durch veränderte Regelspannungen, nicht aber Nutzspannungen auswirken. Durch
die erwähnte Bemessung der Bandbreiten und Filterungen wird erreicht, daß die Hilfsspannung,
also die Spannung des Hilfsgenerators, vor der Endstufe ausgesiebt und nur die Nutzspannung
zugeführt wird; die dann am Ausgang zu Meß-, Registrier- oder anderen Zwecken zur
Verfügung steht. Diese Maßnahme wurde nur getroffen, um die Leistungsstufe voll
für die Nutzspannung ausnutzen zu können, ohne sie durch die Hilfsspannung zu überlasten.
An sich kann die Aussiebung auch direkt vor dem Verbrauchererfolgen.
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,Für vollkommene Arbeitsweise der geschilderten Schaltung ist noch
die Erfüllung folgender weiterer Voraussetzungen erforderlich, die bisher nicht
erwähnt worden, sind: Einerseits muß die an-.gewendete Beregelungseinrichtung neben
der üblichen sogenannten Rückwärtsregelung auch eine seltener angewendete Vorwärtsregelung
ermöglichen, denn nur dann kann das nach obigem erforderliche Kriterium der für
verschiedene Eingangsspan@nungen gleichbleibenden Ausgangsspannung gegeben werden.
Andernfalls sind die erforderliche, Voraussetzungen nur näherungsweise erfüllt.
Weiterhin muß dafür gesorgt sein, daß .die Hilfsspannung stets größer ist als die
Nutzspannung, da sonst die Nutzspanrnung die regelnde Funktion übernehmen würde,
was naturgemäß bei amplitudenmäßiger Verschiedenheit der Nutzspannungen zu Fehlergebnissen
führen würde. .Diese Voraussetzung ist durch .eine Maßnahme des Bedienenden zu erfüllen,
indem er die Dosierhandhabe sinngemäß betätigt. Es dürfte einleuchten, daß bei Erfüllung
dieser Voraussetzungen eine absolute Regelung Platz greift, die auch eine absolute
.Eichsicherheit zwangläufig zur Folge hat, solange nicht die üblichen Kennlinienbereiche
von Röhren überschritten werden, welcher Fall außerhalb der Betrachtung liegt. Praktisch
kann dies nur eintreten, wenn etwa eine 'Röhre völlig taub wird oder ausfällt oder
Nutzspannungen verstärkt werden sollen, die unterhalb oder oberhalb der Eingangsspannung
liegen, für die der Verstärker bemessen ist.
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Zum besseren Verständnis ist in der Abbildung ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt, und zwar im Blockschema. Die drei Verstärker a i, a2
und a3 werden über ihre Eingangsklemmen b i,
b 2 und b 3 mit den verschiedenen
Nutzspannungen beschickt: Die zu übertragenden Frequenzbänder mögen zwischen Zoo
und 2ooo Hz liegen. Der Hilfsgenerator c, dessen geeichte Dosierbarkeit durch den
Pfeil angedeutet ist, führt den Verstärkern die in der Amplitude veränderbare Spannung
konstanter Frequenz von 3000 Hz zu. In den Detektorstufen
d
i, d2 und d3 wird die Regelspannung erzeugt und den vorhergehenden Verstärkerstufen
a i und a3 in Rückwärtsregelung und einer oder mehreren nachfolgenden Verstärkerstufen
e i bis e3 zum Zwecke der Vorwärtsregelung zugeführt.
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In einem nachgeschalteten Filter f i bis f 3 wird dann
die Hilfsfrequenz ausgesiebt, so daß an den Ausgangsklemmen g i bis g 3 nur noch
die benötigte Nutzspannung zur Verfügung steht. Die Anwendbarkeit des Erfindungsgedankens
beschränkt sich nicht auf die bisher üblichen Wechselstromverstär'ker oder auf die
sogenannten Gleichstromverstärker. Sie ist vielmehr auch analog fürTrägerfrequenzverstärker
anwendbar. In diesem Falle kann der Hilfsosziliator in seiner Frequenz entweder
wie oben beschrieben in der Nähe des Spektrums des zu Überbrückenden Frequenzbandes
oder aber auch direkt in :der Nähe des bei diesen Verstärkern verwendeten Hilfszwischenfrequenzbandes
gelegt werden. Eine nähere Erläuterung einer derartigen Anordnung dürfte sich erübrigen,
da sie eine hinreichend übereinstimmende Analogie zu dem in: der Abbildung dargestellten
Beispiel bildet.