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Röhrenschaltung zur gemeinsamen Verstärkung eines Nutzfrequenzbandes
und einer Signalfrequenz sowie zur gleichzeitigen Steuerung eines Relais durch die
Signalfrequenz Die Erfindung betrifft eine Röhrenschaltung zur gemeinsamen Verstärkung
eines Nutzfrequenzbandes (Sprachbandes) und einer Signalfrequenz sowie zur gleichzeitigen
Steuerung eines im Anodenstromkreis der Verstärkerröhre liegenden Relais durch die
Signalfrequenz, bei der das Umlegen des Relais in die beiden Kontaktstellungen »Zeichenseite«
und »Trennseite« durch Anodenstromwerte, die über bzw. unter dem Anodenruhestrom
liegen, und die Steuerung der Verstärkerröhre mittels zweier aus der verstärkten
Signalspannung abgeleiteter, verschieden großer und gegeneinandergeschalteter Gleichspannungen
erfolgt. Die Signalfrequenz dient hierbei zur Übertragung von Ruf-, Wähl-, Zählimpulsen
od. dgl. ünd wird dem Gitterkreis der Röhre zusammen mit dem zu verstärkenden Nutzfrequenzband
zugeführt. Solche Schaltungen werden beispielsweise in Trägerfrequenzanlagen gebraucht,
die mit dem Fernwahlnetz zusammenarbeiten und bei denen zur Steuerung von Wählern,
Gebührenzählern od. dgl. außer den Gesprächen noch zusätzliche Steuerimpulse übertragen
werden müssen. Zur Übermittlung der Ruf-, Wähl-, - Zählimpulse od. dgl. wird die
Signalfrequenz entweder im Takte dieser Zeichen zusätzlich übertragen oder bei dauernder
Übertragung im Takte dieser Zeichen ausgetastet.
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Zur Übermittlung von Ruf-, Wählzeich,;n od. dgl. eine außerhalb des
zu übertragenden Sprachfrequenzbandes liegende Signalfrequenz zu verwenden sowie
ein durch die Signalfrequenz zu steuerndes Relais in den Anodenkreis einer gleichzeitig
zur Verstärkung des
Sprachfrequenzbandes. dienenden Verstärkungsstufe
zu legen und die Schaltung so auszubilden, daß das Signalrelais nur durch die Signalfrequenz
beeinflußt werden kann, ist bereits bekannt.
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Es ist auch bereits bekannt, die Steuerung des Signalrelais durch
über oder unter dem Anodenruhestrorri liegende Anodenstromwerte zu bewirken und
die Verstärkerröhre durch zwei aus der verstärkten Signalspannung abgeleitete, verschieden
große und gegeneinandergeschaltete Gleichspannungen zusteuern. Bei dieser bekannten
Schaltung handelt es sich jedoch um eine Anordnung, die nur zum Empfang und zur
Verstärkung einer Signalfrequenz, nicht aber zur gleichzeitigen Verstärkung eines
Frequenzbandes dient. Diese Schaltungsanordnung hat den Nachteil, daß sie einen
relativ großen Schaltungsaufwand erfordert, da zur Verstärkung des Nutzfrequenzbandes
eine eigene Verstärkerstufe erforderlich ist.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die an den zur Erzeugung der zusätzlichen Gittergleichspannung dienenden Gleichrichtern
liegenden Kondensator-Widerstands-Kombinationen verschiedene Entladezeiten haben,
die so einstellbar sind, daB die resultierende Gleichspannung nach Beendigung eines
Impulses ihre Polarität umkehrt; sie zeichnet sich gegenüber den bisher bekannten
Signalverstärkern durch den wesentlich geringeren Schaltungsaufwand aus.
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Die Kondensator-Widerstands-Kombinationen sind dabei gemäß weiterer
Ausbildung der Erfindung so bemessen, daß die Zeitkonstante des die größere Gleichspannung
liefernden Gleichrichterkreises (R2, C2) im Verhältnis zur Impulslänge klein und
die Zeitkonstante des die kleinere Gleichspannung liefernden Gleichrichterkreises
(R3, C3) im Verhältnis zum Impulsabstand der zu übertragenden Zeichen groß ist.
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Die Erfindung wird im nachstehenden im einzelnen näher beschrieben
und erläutert.
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Es zeigt: Abb. i das Schaltbild einer Ausführungsform mit neutralem
Signalrelais, Abb.2 die gleiche Schaltung unter Verwendung eines Differentialrelais,
Abb. 3 den zeitlichen Verlauf des Anodenstromes sowie die Ansprech- und Abfallcharakteristik
des Relais in Abhängigkeit von der Signalspannung.
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Die in Abb. i dargestellte Röhrenschaltung eignet sich für ein Übertragungssystem,
bei dem die Signalfrequenz zur Übertragung von Ruf-, Wahlzeichen od. dgl. im Takte
dieser Zeichen zusätzlich ausgesandt wird, und sieht als Signalrelais ein neutrales
Relais vor. Der Arbeitspunkt der Röhre wird durch den Kathodenwiderstand R1 so eingestellt,
daß der Anodenruhestrom unterhalb des in den Kenndaten der Röhre festgelegten höchstzulässigen
Wertes liegt. Das durch die Demodulation aus dem trägerfrequenten Band ausgesiebte
niederfrequente Sprachband wird über die Klemmen i, 2 des Übertragers U1 dem Gitter
der Röhre Rö zugeführt und nach entsprechender Verstärkung an den Ausgangsklemmen
3, q. des Übertragers Ü2 abgenommen. Der Röhrenstrom durchfließt nach den Übertragern
Ü2 und Ü3 die Wicklung5, 6 des Relais Re. Er ist durch die am Widerstand R1 abfallende
Spannung auf einen mittleren Kennlinienwert eingestellt. Die Relaiswicklung ihrerseits
ist -gegebenenfalls durch Zuschaltung eines Nebenschlusses - so bemessen, daß die
Erregung bei diesem Stromfluß kleiner als der Abfallwert ist. Liegt nun die niederfrequente
Signalspannung am Eingang i, 2 des Übertragers U1, d. h. werden Ruf- oder Wählzeichen
übertragen, so tritt diese verstärkt .im Anodenkreis der Röhre an dem mit dem Kondensator
Cl auf die Signalfrequenz abgestimmten Übertrager Ü3 auf. Über die Gleichrichter
GLl und Gl, werden die Kondensatoren C, bzw. C3 aufgeladen. Die sich an den Widerständen
R2 und R3 einstellenden Gleichspannungen sind nun erfindungsgemäß so bemessen, daß
die Spannung am Widerstand R2 größer ist als diejenige am Widerstand R3 und daß
beide Spannungen gegeneinandergeschaltet sind. Die Gesamtspannung an beiden Widerständen
hat ferner eine solche Polarität und Größe, daß der Arbeitspunkt der Röhre durch
das Signal in Richtung nach höherem Anodengleichstrom hin verschoben wird. Das Relais
schaltet nach der Zeichenseite um. Bei Unterbrechung der Zeichenübertragung entladen
sich die Kondensatoren C2 und C3 über ihre Widerstände R2 bzw. R3. Gemäß der weiteren
Ausbildung der Erfindung ist nun die Zeitkonstante des aus dein Widerstand R2 und
dem Kondensator C2 gebildeten Entladekreises kleiner als die für den Kreis aus den
Widerständen R3 und dem Kondensator C3; infolgedessen wird der Kondensator C2 schneller
entladen als der Kondensator C3. Nach Entladung des ersteren liegt daher am Gitter
der Röhre nur noch die am Widerstand R3 abfallende Spannung und die am Kathodenwiderstand
Rl erzeugte Grundgitterspannung. Beide Spannungen besitzen die gleiche Polarität
und verschieben den Arbeitspunkt der Röhre zu einem kleineren Anodenstromwert hin
als dem, der durch die Grundgitterspannung allein festgelegt ist. Das Relais schaltet
mit Sicherheit auf die Trennseite zurück. Bei weiterer Entladung des Kondensators
C2 verlagert sich der Arbeitspunkt der Röhre und damit der Anodenstrom wieder auf
den durch die Grundgitterspannung allein festgelegten Wert. Durch entsprechende
Bemessung der Zeitkonstante der Gleichrichterkreise, vor allem des Kreises R2, C2,
kann die Anzugsverzögerung des Relais ausgeglichen werden. Es ergeben sich dann
nur sehr geringe Verzerrungen der im Takte bestimmter. Ruf-oder Wahlzeichen
ausgesandten und durch das Signalrelais umgesetzten Signalzeichen. Besonders geringe
Verzerrungen werden in der dargestellten Schaltung dann erzielt, wenn die Zeitkonstante
des die größere Gleichspannung liefernden Gleichrichterkreises R2, C. klein gegen
die Impulsdauer und die Zeitkonstante des die kleinere Gleichspannung liefernden
Gleichrichterkreises R3, C3 groß gegen den Impulsabstand der übertragenen Signale
ist. Um Zeichenverzerrungen durch Amplitudenschwankungen der Signalspannung zu unterdrücken,
wird in weiterer Ausbildung der Erfindung eine - an sich bekannte - Begrenzerschaltung
vorgesehen. Diese besteht im dargestellten Beispiel aus dem Gleichrichter Gl3, dem
über den Widerstand R5 eine Vorspannung erteilt wird und der parallel zur Primärwicklung
des Übertragers Ü3 liegt.
Je nach -der Größe der an der Primärwicklung
auftretenden Signalspannung stellt der Gleichrichter einen Widerstand unterschiedlicher
Größe dar, der den Resonanzkreis verschieden stark bedämpft, Auf der Sekundärseite
des Übertragers Ü3 ergibt sich auch bei Abweichung der Signalamplitude vom Soll-Wert
eine konstante Signalspannung und somit gleichbleibende Ansprechzeiten des Relais.
Der nicht durch einen Kondensator überbrückte Kathodenwiderstand R1 bewirkt gleichzeitig
eine Stromgegenkopplung zur Linearisierung der Arbeitskennlinie. Dadurch werden
nicht nur Verzerrungen des verstärkten Sprachfrequenzbandes, sondern auch eine gegenseitige
Beeinflussung zwischen Sprach- und Signalfrequenz vermieden.
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Abb. 2 zeigt dieselbe Schaltung unter Verwendung eines Differentialrelais.
Schaltelemente mit gleichen Funktiönen sind mit denselben Bezugszeichen versehen
wie in Abb. i. Die zweite Wicklung 7, 8 des Relais wird von einem konstanten Strom
durchflossen; vorteilhaft ist es, sie beispielsweise über einen Widerstand R, von
der Anodenspannungsquelle zu speisen. Dadurch werden in weiten Grenzen Betriebsspannungsschwankungen
ausgeglichen, da die Gleichströme durch beide Wicklungen sich gleichsinnig ändern
und damit Verzerrungen der umgesetzten Signalzeichen vermieden werden. Richtung
und Größe des durch die Wicklung7, 8 fließenden Stromes sind so gewählt, daß die
magnetischen Kräfte der Wicklungen 5, 6 und 7, 8 gegeneinander wirken, daß aber
die Kraft der Wicklung 7, 8 um so viel größer ist, daß das Relais ohne Zeichenübertragung
mit Sicherheit auf die Trennseite umlegt. Im übrigen arbeitet die Schaltung wie
bereits zu Abb. i beschrieben.
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Durch Umpolen der beiden Gleichrichter Gll und Gl2 sowie der Wicklungen
5, 6 und 7, 8 des Relais Re kann erreicht werden, daß zu Beginn der Zeichenübertragung
der Anodengleichstrom der Röhre zuerst nach einem kleineren Anodenstromwert und
erst am Ende der Zeichenübertragung zu hohen Anodenstromwerten hin gesteuert wird.
Da bei dieser Schaltung das Relais in der Ruhelage - Trennseite - durch den Anodengleichstrom
gehalten wird, erfolgt hier gleichzeitig eine Überwachung der Röhrenstufe. Bei Unterbrechung
der Signalfrequenz, etwa im Falle einer Störung, schaltet dann das Relais dauernd
zur Zeichenseite um.
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Die erfindungsgemäße Röhrenschaltung läßt sich auch verwenden, wenn
die Signalfrequenz dauernd mit übertragen wird, beispielsweise zur gleichzeitigen
Pegelregelung, und zur Zeichenübertragung ausgetastet wird. Für diesen Fall ist
es nur erforderlich, das Relais Re so zu schalten, daß es ohne Zeichenübertragung
ebenfalls auf der Trennseite liegt.