DE949488C - Eingangsschaltung fuer die Verstaerkung von Gleichspannungen aus Quellen sehr kleinen Innenwiderstandes - Google Patents

Description

• Eingangsschaltung für die Verstärkung von Gleichspannungen aus Quellen sehr kleinen Innenwiderstandes Es sind schon mannigfaltige sogenannte Gleichspannungsverstärker beschrieben worden, bei denen die bekannten Verstärkungsschwierigkeiten, wie sie bei galvanischer Kopplung mehrerer hintereinandergeschalteter Röhrenstufen auftreten, dadurch umgangen werden, daß durch einen periodisch arbeitenden Kontaktunterbrecher am Eingang der ersten .Röhre die zu verstärkende Spannung zunächst in eine Wechselspannung einer Frequenz gleich der Zerhackerfrequenz öder einem ganzzahligen Vielfachen hiervon umgewandelt wird, und daß diese Wechselspannung nach entsprechender Verstärkung wieder gleichgerichtet wird. Es ist auch bekannt, bei niederohmigen Signalquellen über einen Kontaktunterbrecher in einer Spule mit großem Eissenkern ein starkes Magnetfeld zu erzeugen, das beim Öffnen des Kontaktes zusammenfällt und über der Spule eine Induktionsspannung hervorruft, die weiterverstärkt wird.
• Es ist auch schon vorgeschlagen worden, für die Zwecke der Gleichspannungsverstärkung aus der zu messenden Quelle zunächst einen Kondensator aufzuladen, der mittels eines periodisch arbeitenden Kontaktes über eine Spule geschlossen wird, wobei über diese eine gedämpfte Schwingung entsteht, die über einen selektiven Verstärker weiterverstärkt wird. Indessen zeigt sich, daß mit einer derartigen Anordnung die physikalisch gegebene Grenze der Spannungsmessung nicht erreicht werden kann, wenn die Spannungsquelle sehr niederohmig ist bzw. daß die mögliche Spannungsübersetzung mit Hilfe. einer üblichen angekoppelten Spule nicht in ausreichendem Maße möglich ist.
• Diese Schwierigkeit kann erfindungsgemäß dadurch überwunden werden, daß die Kopplungsschaltung gemäß der Abbildung als sogenannter Teslatransformator ausgebildet wird. Ein Teslatransformator, wie er in der Hochfrequenztechnik bekannt ist, ist ein abgestimmter Transformator. In der speziellen Anwendung zur Umformung von Gleichspannung-en in Wechselspannungen gemäß der Erfindung heißt das insbesondere, daß das Verhältnis von Induktivität zu Kapazität des Sekundärkreises groß ist gegenüber dem Induktivitäts/Kapazitäts-Verhältnis des Primärkreises. In diesem Falle kann der Kondensator Cl sehr groß gegenüber C. gemacht werden und entsprechend L1 -j- L3 kleüi gegenüber L2. Es muß nur dafür gesorgt werden, daß z. B. die Kopplungsspule L3 gemäß der .für einen Teslatransformator geltenden optimalen Bedingung für die Herüberpendelung der Schwingungsenergie von der Primärseite auf die Sekundärseite bemessen ist. Der Kondensator Cl muß möglichst groß sein (ioo bis iooo ,uF), um eine möglichst hohe Spannungsübersetzung zu erhalten. Ferner ist er so zu bemessen, daß die aus dem Produkt seiner Kapazität und dem Innenwiderstand der zu messenden Spannungsquelle gegebene Zeitkonstante kleiner ist als die Öffnungszeit des periodisch arbeitenden Kontaktes R2. Des weiteren ist durch die Wahl der Eigenfrequenzen der Teslakreisspulen die Möglichkeit gegeben, die Eingangsschaltung den verschiedensten Bedingungen der Spannungsquelle bei optimaler Spannungsübersetzung anzupassen.
• Der Kontaktunterbrecher, der im übrigen kein Magnetfeld haben darf, dient im optimalen Bemessungsfall dazu, nach Erreichen einer KOndensatorspannung praktisch gleich der Quellenspannung den aus Kondensator und Spule gebildeten Kreis für eine gewisse Dauer kurzzuschließen. Hierbei entsteht im Kreis eine gedämpfte Schwingung mit einer Frequenz, die von der Bemessung der Spule und dem Kondensator abhängig ist und bei etwa i ooo oder mehr Hz liegen kann. Ihre Frequenz ist also völlig unabhängig von der Unterbrecherfrequenz. In der Sekundärspule entsteht eine gedämpfte Schwingung durch Energiewanderung aus dem ersten Kreis infolge der gewählten Kopplung und mit einer Spannungsübersetzung, die, wie bei den bekannten Teslatransformatoren, vom LC-Verhältnis sekundär zum Primärkreis abhängt. Die erreichbaren Spannungsübersetzungen können daher durch kapazitätarme Ausführung der sekundären Spulenwicklung sehr hoch werden, etwa einige iooomal zu i. Dadurch gelingt es, für die Eingangsröhre des Verstärkers mit der Signalspannung weit über das Eigenrauschen der Röhre hinauszukommen, zumal wegen der relativ hohen Frequenz von einigen iooo Hz das niederfrequente Rauschen der Röhren nicht mehr eingeht.
• Aus der erklärten Funktionsweise des sinngemäß als Teslatra.isformator zu bezeichnenden Eingangskreises ergibt sich, daß er gänzlich anders arbeitet als' eine übliche Transformatoreingangsschaltung. Das kommt insbesondere auch in dem Umstand zum Ausdruck, daß das Signalrauschen bei der gewählten Anordnung nicht mehr vom Innenwiderstand der Stromquelle abhängig ist, sondern umgekehrt mit der Größe der Kapazität im Primärkreis abnimmt. Transformatoren üblicher Beschaltung transformieren demgegenüber die Rauschspannung der Eingangsquelle direkt auf die Sekundärseite.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Eingangsschaltung für die Verstärkung von Gleichspannungen aus Quellen sehr kleinen Innenwiderstandes, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zu messende Spannung der Konden--sator (Cl) der Primärseite eines abgestimmten Transformatorkreises (Teslatransformator) jeweils aufgeladen und dann über den Kontakt (R2) eines Unterbrechers entladen wird, so daß die hierbei entstehende gedämpfte Schwingung auf die Sekundärseite übertragen und dort auf eine hohe Wechselspannung transformiert wird. z. Eingangsschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen dem Primär- und Sekundärkreis über eine besondere Kopplungswindung (L3) erfolgt, durch die optimale Kopplungsbedingungen für den Teslatransformator unabhängig von der Wahl der Kreisfrequenz eingehalten werden können. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 5o1967; Z. f. Physik, 133 (1952) S. 38, 39; Veröff. a. d. Siemens-Konzern, IX (193o) Hefte, S. 114; F. Benz, »Einführung i. d. Funktechnik«, 1950, S. 536, Abb. 51o; H. P i t s c h , »Lehrbuch d. Funkempfangstechnik:<, 1948, S. 195, Abb. 198.