DE1074087B

DE1074087B - Unit with a transistor amplifier for signal processing in control and regulation systems

Info

Publication number: DE1074087B
Application number: DENDAT1074087D
Authority: DE
Inventors: Erlangen Dr.-Ing. Claus Keßler
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1960-01-28

Description

DEUTSCHESGERMAN

Transistorverstärker werden in letzter Zeit auch in der Steuer- und Regeltechnik verwendet. Bei Regelanlagen dient der Transistorverstärker beispielsweise dazu, das meist auf geringem Leistungsniveau liegende Istwert- bzw. Regelabweichungssignal so zu verstärken, daß es zur Beeinflussung des Reglers ausreicht. Dieser Regler kann unter Umständen selbst wieder ein Transistorverstärker sein.Transistor amplifiers have recently also been used in control engineering. With control systems the transistor amplifier is used, for example, mostly at a low power level to amplify the actual value or system deviation signal in such a way that it is sufficient to influence the controller. Under certain circumstances, this regulator can itself be a transistor amplifier.

Bei hochwertigen Regelungen reicht jedoch ein reiner Proportionalverstärker nicht aus. Man wird in diesem Fall Rückkopplungen anwenden, die dem Regelverstärker eine bestimmte dynamische Charakteristik geben (beispielsweise IP, IPD, PD). Bei hohem Verstärkungsgrad bestimmt sich das Verhalten des Verstärkers bekanntlich aus dem Frequenzgang der Rückkopplung.With high-quality controls, however, a purely proportional amplifier is not sufficient. One becomes in In this case, use feedback that gives the control amplifier a certain dynamic characteristic type (e.g. IP, IPD, PD). With a high degree of reinforcement, the behavior is determined of the amplifier is known from the frequency response of the feedback.

Untersucht man die bisherigen Anwendungen von Transistoren auf diesem Gebiet, so erkennt man, daß die Schaltungen gemäß dem jeweils vorliegenden Zweck spezialisiert worden sind. Dies führt vor allem bei größeren Anlagen zu unübersichtlichem Gesamtaufbau, der beträchtliche Anforderungen an das Bedienungspersonal stellt und den Eindruck großer Kompliziertheit hervorruft. Nicht zuletzt erhöhen sich dadurch auch die Kosten für Berechnung, Projektierung und Ausführung solcher Anlagen. Trotz der Vorteile, die die Verwendung von Transistoren unbestritten bietet, haben sie sich hier aus diesen Gründen nur zögernd in die Praxis einführen können.If one examines the previous applications of transistors in this field, one recognizes that the circuits have been specialized in accordance with the purpose at hand. This leads above all with larger systems, the overall structure is confusing and the considerable demands placed on the Operator and gives the impression of great complexity. Last but not least, increase thereby also the costs for calculation, project planning and execution of such systems. Despite the Advantages, which the use of transistors offers undisputed, you have here from these Reasons to be reluctant to put it into practice.

Die Verschiedenartigkeit der Transistorschaltungen in der Steuer- und Regeltechnik wird bei näherer Betrachtung um so bemerkenswerter, als gerade in der Regeltechnik einheitliche »Baukasten«~Systeme angestrebt werden. Offenbar hat der Transistor hier grundsätzliche Schwierigkeiten gemacht, diesem Streben nach Vereinheitlichung zu folgen.The diversity of transistor circuits in control and regulation technology becomes more apparent The consideration is all the more remarkable as it is precisely in control engineering that uniform "modular" systems are sought will. Apparently the transistor caused fundamental difficulties here, this one Strive to follow unification.

Die auf spezielle Zwecke zugeschnittenen Transistorschaltungen eignen sich nicht für allgemeine Anwendung. Wollte man versuchen, einen Austausch verschiedener Schaltungen durchzuführen, so stößt man auf das Hindernis, daß viele im neuen Anwendungsfall notwendige Eigenschaften in der zur Verfügung stehenden Schaltung nicht vorhanden sind und auch nicht einfach durch Ergänzungen hervorgerufen werden können.The transistor circuits tailored for special purposes are not suitable for general use. You wanted to try an exchange carry out different circuits, one encounters the obstacle that many in the new application necessary properties are not available in the available circuit and cannot be caused simply by additions.

Eingehende Untersuchungen zur Präzisierung dieser Eigenschaften haben zu der Erkenntnis geführt, daß eine Einheitsschaltung die nachstehenden Bedingungen erfüllen müßte, die in der allgemeinen Verstärkertechnik nur zum Teil eine Rolle spielen un<? normalerweise nicht zugleich vorliegen:
1. Betrieb wahlweise als stetiger oder Zweipunktverstärker ;In-depth investigations to specify these properties have led to the realization that a standard circuit would have to meet the following conditions, which only partially play a role in general amplifier technology. usually not present at the same time:
1. Operation either as a continuous or two-point amplifier;

Baueinheit mit einem TransistorverstärkerUnit with a transistor amplifier

für die Signalverarbeitungfor signal processing

in Steuer- und Regelanlagenin control and regulation systems

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr.-Ing. Claus Keßler, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Claus Keßler, Erlangen,
has been named as the inventor

2. galvanische Kopplung, um auch Gleichstromsignale verarbeiten zu können;2. galvanic coupling in order to be able to process direct current signals;

3. Vermeidung von Blindwiderständen in der Grundschaltung, damit Zweipunktsignale nicht verfälscht werden;3. Avoidance of reactances in the basic circuit so that two-point signals are not falsified will;

4. Möglichkeit, durch geeignete Rückkopplung jede beliebige dynamische Charakteristik herbeizuführen ;4. Possibility of producing any dynamic characteristic by means of suitable feedback ;

5. Verarbeitung von wahlweise symmetrischen oder unsymmetrischen Signalen;5. Processing of either symmetrical or asymmetrical signals;

6. wahlweise symmetrischer oder unsymmetrischer Ausgang;6. Optional balanced or unbalanced output;

7. Unterdrückung von asymmetrischen Signalen;7. Suppression of asymmetrical signals;

8. Unempfindlichkeit gegen Störeinflüsse, beispielsweise kapazitive Einstreuung, Temperaturschwankungen, Netzspannungsschwankungen;8. Insensitivity to interference, e.g. capacitive interference, temperature fluctuations, Mains voltage fluctuations;

9. Unempfindlichkeit gegen Exemplarstreuung, um das Auswechseln von Einheiten untereinander zu ermöglichen;9. Insensitivity to specimen variation in order to allow the interchangeability of units enable;

10, einheitliches Potentialniveau in aufeinanderfolgenden Stufen, um beliebige Rückführschaltungen zu ermöglichen;10, uniform potential level in consecutive Stages to enable arbitrary feedback circuits;

11, Anschluß beliebig vieler Stufen parallel an ein S tromversorgungsgerät;11, connection of any number of stages in parallel to a power supply unit;

12, möglichst hoher Verstärkungsfaktor zur Verbesserung der Wirkung von Rückführungen, daher12, the highest possible gain factor for improvement the effect of regressions, therefore

• mehr als eine Stufe je Baueinheit. • more than one stage per unit.

Eine weitere Bedingung grundsätzlicher Art ergibt sich aus folgender Überlegung: In manchen Steuerbzw. Regelanlagen hat das Stellglied einen sehr hohen Leistungsbedarf, nach dem sich die Endstufen des Verstärkers zu richten haben. Es kann sich dabei um Leistungstransistoren, Stromrichter, Magnet- undAnother condition of a fundamental nature results from the following consideration: In some tax or Control systems, the actuator has a very high power requirement, according to which the output stages of the Amplifier have to judge. It can be power transistors, converters, magnetic and

' 909 727/36Ϊ'909 727/36'

Maschinenverstärker u. dgl. handeln. Der Erfindung liegt daher auch der Gedanke zugrunde, die Aufgaben des Regel Verstärkers in Signalverarbeitung einerseits und Leistungsverstärkung andererseits zu unterteilen. Unter Signalverarbeitung wird die Umsetzung der einzelnen Meß- und Rückführungswerte in ein im Sinne der gestellten Regelaufgabe optimales Stellkommando verstanden, das dann nur noch dem Leistungsbedarf des Stellgliedes angepaßt werden muß. Die zu schaffende Baueinheit soll nur für die Zwecke der Signalverarbeitung dienen. Versuche, die Leistungsverstärkung in das Einheitsschema aufzunehmen, würden zumindest wegen Unwirtschaftlichkeit scheitern.Act machine amplifiers and the like. The invention is therefore also based on the idea of the tasks of the standard amplifier into signal processing on the one hand and power amplification on the other. The conversion of the individual measurement and feedback values into an im Understood the optimal control command in the sense of the set control task, then only the Power requirement of the actuator must be adapted. The building unit to be created should only be used for Serve the purpose of signal processing. Attempts to include the power gain in the unit scheme, would at least fail because of inefficiency.

Von diesen Erkenntnissen ausgehend, gelangt man gemäß der Erfindung zu einer Baueinheit für die Signalverarbeitung in Steuer- und Regelanlagen mit Transistoren, die allen hier auftretenden Anforderungen durch entsprechende äußere Beschattung angepaßt werden kann. Als Grundelement wird der sögenannte Differentialverstärker gewählt. Es handelt sich dabei um zwei Transistoren in Gegentaktschaltung mit einem gemeinsamen Emitterwiderstand und zwei Kollektorwiderständen.On the basis of these findings, according to the invention, a structural unit for the Signal processing in control and regulation systems with transistors, all of the requirements that arise here can be adapted by appropriate external shading. The so-called Differential amplifier chosen. These are two transistors in a push-pull circuit with a common emitter resistor and two collector resistors.

Diese an sich bekannte Schaltung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt und sei zunächst kurz erläutert. Die Transistoren sind mit 1 und 2, die Kollektorwiderstände mit 5 und 6 und der gemeinsame Emitterwiderstand mit 9 bezeichnet. Die Eingangsklemmen 21 und 22 liegen etwa auf gleichem Potential wie die Emitterelektroden, da die Emitter-Basis-Spannungen klein sind. Die Potentiale der an den Klemmen 29 und 30 zugeführten Speisespannung "bestimmen in Verbindung mit den Basispotentialen die Spannung am Emitterwiderstand 9 und damit die Summe der Emitterströme und angenähert auch die Summe der Kollektorströme. Durch die Festlegung der Eingangspotentiale wird also eine konstante Kollektorstromsumme erzwungen,- so daß sich die einzelnen Kollektorströme nur gegensinnig ändern können und die Transistoren im Gegentakt arbeiten. Werden beispielsweise die Eingangsspannungen an den Klemmen 21 und 22 gegensinnig um den gleichen Betrag, geändert, so führt dies zu einer gegenläufigen Aussteuerung der beiden Transistoren. Werden die Eingangsspannungen dagegen gleichsinnig geändert (sogenanntes asymmetrisches Signal), so tendieren die Transistoren zu einer gleichsinnigen Aussteuerung. Dadurch würde sich die Summe der beiden Kollektorströme verändern. Eine geringfügige Stromänderung genügt jedoch bereits, um die Emitter-Basis-Spannung der Spannungsänderung an den beiden Eingängen folgen zu lassen und damit eine weitere Aussteuerung zu verhindern. Die Transistoren verhalten sich in diesem Fall analog einer Kollektorschaltung und zeigen praktisch keine Verstärkung. Die ■ Schaltung reagiert also im allgemeinen nur auf die Differenz der an den beiden Eingängen vorhandenen Steuergrößen, wovon der Name Differentialverstärker herrührt. Die Stromaufnahme des Verstärkers ist annähernd unabhängig von seiner Aussteuerung, und Änderungen der Speisespannung bleiben als gleichsinnige Störeinflüsse praktisch unwirksam. Dies gilt auch für eine gemeinsame Temperaturänderung beider Transistoren. Bildet man den Verstärker so aus, daß er seinen Arbeitspunkt bei der Eingangsspannung Null annimmt, so wirkt er als Nullstromverstärker, wobei die Ausgangsspannungen unabhängig von der Form der Eingangsgröße (diese kann auch unsymmetrisch zugeführt sein) symmetrisch um Null veränderbar sind.This circuit, known per se, is shown schematically in FIG. 1 and will first be briefly explained. The transistors are with 1 and 2, the collector resistors with 5 and 6 and the common one Emitter resistor denoted by 9. The input terminals 21 and 22 are about the same Potential like the emitter electrodes, since the emitter-base voltages are small. The potential of the the supply voltage "applied to terminals 29 and 30" in conjunction with the base potentials the voltage at the emitter resistor 9 and thus the sum of the emitter currents and approximately also the Sum of the collector currents. By defining the input potentials, a constant Collector current sum forced - so that the individual collector currents only change in opposite directions can and the transistors work in push-pull. For example, the input voltages are on the terminals 21 and 22 changed in opposite directions by the same amount, this leads to an opposite direction Control of the two transistors. On the other hand, if the input voltages are changed in the same direction (so-called asymmetrical signal), the transistors tend to be modulated in the same direction. This would change the sum of the two collector currents. A slight change in current However, it is already sufficient to determine the emitter-base voltage of the voltage change at the two inputs to follow and thus to prevent further modulation. The transistors behave in in this case analogous to a collector circuit and show practically no gain. The ■ circuit generally only reacts to the difference between the control variables present at the two inputs, from which the name differential amplifier comes from. The power consumption of the amplifier is almost independent of its modulation, and changes in the supply voltage remain as interfering influences in the same direction practically ineffective. This also applies to a common change in temperature of both transistors. Forms if the amplifier is designed in such a way that it assumes its operating point at the input voltage zero, so it acts as a zero current amplifier, the output voltages being independent of the shape of the Input variable (this can also be supplied asymmetrically) can be changed symmetrically around zero.

Man erkennt, daß der Differentialverstärker für die Zwecke der Signalverarbeitung grundsätzlich geeignet ist.It can be seen that the differential amplifier is basically suitable for signal processing purposes is.

Derartige Differentialverstärker sind mit Röhren auch bereits mehrstufig aufgebaut worden, wobei zur galvanischen Kopplung Brückenschaltungen oder Spannungsteiler verwendet wurden. Bei Brückenschaltungen tritt jedoch der wesentliche Nachteil auf, daß das Potentialniveau einer folgenden Stufe immer höher als das der Vorstufe ist, so daß also der Kaskadenschaltung Grenzen gesetzt sind.Such differential amplifiers have already been built with tubes in several stages, with the galvanic coupling bridge circuits or voltage dividers were used. With bridge circuits However, the main disadvantage arises that the potential level of a following stage always occurs higher than that of the preliminary stage, so that there are limits to the cascade connection.

Maßnahmen zur galvanischen Kopplung mehrstufiger, nicht im Gegentakt arbeitender Transistorverstärker mit gemeinsamer Speisespannungsquelle sind an sich bereits bekannt. Dazu gehört beispielsweise die Verwendung von Transistoren verschiedenen Leitfähigkeitstyps in aufeinanderfolgenden Stufen. Die bekannten Maßnahmen sind jedoch bei Differentialverstärkern nach Fig. 1 nicht anwendbar, da dann die für die Regelung erforderlichen Eigenschaften verlorengehen würden. Man kommt aber durch eine Modifikation der erwähnten Spannungsteilerkopplung zum Ziele. Dabei ist allerdings auf die grundsätzliche Verschiedenheit zwischen Röhre und Transistor Rücksicht zu nehmen. Während Röhren durch Spannungen gesteuert werden und einen fast unendlich großen Eingangswiderstand haben, ist beim Transistor der Basissteuerstrom entscheidend. Man kann jedoch durch geeignete Bemessung des Spannungsteilers den Zweck, den er bei Röhrenschaltungen zu erfüllen hat, auch bei Transistorschaltungen erzielen, nämlich das Potential der Steuerelektrode festzulegen.Measures for galvanic coupling of multi-stage transistor amplifiers that do not work in push-pull mode with a common supply voltage source are already known per se. This includes, for example the use of transistors of different conductivity types in successive stages. However, the known measures are not applicable to differential amplifiers according to FIG. 1, since then the properties required for the regulation would be lost. But you get through one Modification of the mentioned voltage divider coupling to the goal. However, this is based on the fundamental Take the difference between tube and transistor into account. While tubes through Voltages are controlled and have an almost infinite input resistance is at Transistor the base control current is crucial. One can, however, by appropriately dimensioning the voltage divider achieve the purpose that it has to fulfill with tube circuits, also with transistor circuits, namely to set the potential of the control electrode.

Der Spannungsteiler hat übrigens eine andere Funktion als die bei Wechselspannungs-Transistorverstärkern bekannte Stabilisierungsschaltung. Dabei wird die Basiselektrode an den Mittelpunkt eines Spannungsteilers gelegt, der nicht an den Kollektor der Vorstufe, sondern zwischen die Stromversorgungsanschlüsse geschaltet ist. Die stabilisierende Wirkung beruht darauf, daß die zwischen Basis und Emitter liegende Gleichspannung abhängig vom Emitterstrom so geändert wird, daß eine Emitterstromzunahme eine Abnahme des Basisstromes zur Folge hat; es handelt sich also um eine Gegenkopplung innerhalb einer Stufe. Die bekannten Stabilisierschaltungen sind auch nur dann geeignet, wenn der Transistorverstärker reine Wechselstromsignale verarbeiten soll und kapazitive oder transformatorische Kopplung angewendet werden kann.Incidentally, the voltage divider has a different function than that of AC transistor amplifiers known stabilization circuit. The base electrode is attached to the center of a Voltage divider placed, which is not connected to the collector of the preamplifier, but between the power supply connections. The stabilizing effect is based on the fact that the direct voltage between the base and the emitter depends on the emitter current is changed so that an increase in the emitter current results in a decrease in the base current; it deals So there is a negative feedback within a stage. The known stabilizer circuits are also only suitable if the transistor amplifier is to process pure AC signals and capacitive ones or transformer coupling can be applied.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Baueinheit für die Signalverarbeitung in Steuer- und Regelanlagen aus zwei über Spannungsteiler galvanisch gekoppelten, gleichartig mit gemeinsamem Emitterwiderstand aufgebauten Transistor-Differentialverstärkerstufen, deren sämtliche Basis- und Kollektorelektroden an Klemmen zum Anschluß äußerer Beschaltungselemente geführt sind.The invention now relates to a unit for signal processing in control and regulating systems of two galvanically coupled via voltage dividers, of the same type with a common emitter resistance built-up transistor differential amplifier stages, all of their base and collector electrodes are routed to terminals for connecting external wiring elements.

Fig. 2 zeigt die gesamte innere Schaltung einer Baueinheit nach der Erfindung mit den beiden Differentialverstärkerstufen I und II. Sie bestehen aus je zwei Transistoren 1, 2 bzw. 3, 4 mit Kollektorwiderständen 5,6 bzw. 7, 8 und Emitterwiderständen 9 bzw. 10. Die gegebenenfalls einstellbaren Widerstände 11 und 14 dienen zur Einspeisung eines Gleichstromes in die Basen der Vortransistoren, damit diese auf den Arbeitspunkt eingestellt sind. Über Widerstände 15,16 können die Basen mit dem Erdpotential verbunden sein. Bei unsymmetrischer Einspeisung wird dann einer der beiden Widerstände kurzgeschlossen. Kollek-Fig. 2 shows the entire internal circuit of a unit according to the invention with the two Differential amplifier stages I and II. They each consist of two transistors 1, 2 and 3, 4 with collector resistors 5, 6 or 7, 8 and emitter resistors 9 or 10. The resistors that can be set if necessary 11 and 14 are used to feed a direct current into the bases of the pre-transistors, so that they are on the Operating point are set. The bases can be connected to earth potential via resistors 15, 16 be. In the case of an asymmetrical feed, one of the two resistors is short-circuited. Collective

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■toren und Basen sämtlicher Transistoren sind an einander etwa gleiche Zeitkonstanten als Trägheiten■ gates and bases of all transistors are about the same time constants as inertia

Klemmen geführt, die mit 21 bis 28 bezeichnet sind. in Erscheinung treten. Diese Trägheiten sind beispiels-Terminals out, which are designated with 21 to 28. appear. These inertia are exemplary

Ferner sind die Kollektoren der Vortransistoren 1 weise durch die Trägheiten der Transistoren bedingt,Furthermore, the collectors of the pre-transistors 1 are caused by the inertia of the transistors,

und 2 über Widerstände 17, 19 mit den Basen der Bei einer stärkeren Gegenkopplung können unterand 2 via resistors 17, 19 with the bases of the With a stronger negative feedback can under

folgenden Transistoren 3, 4 galvanisch gekoppelt. Zur 5 Umständen diese Trägheiten zur Instabilität oder zufollowing transistors 3, 4 galvanically coupled. To 5 circumstances these inertia lead to instability or to

Konstanthaltung der Basispotentiale dienen Ableit- einer mangelhaften Dämpfung des SteuervorgangesKeeping the base potentials constant is used to derive insufficient damping of the control process

widerstände 18, 20. führen.resistors 18, 20. lead.

Zum besseren Verständnis der Kopplungsanordnung Diese Nachteile sind dadurch zu beseitigen, daß diene die Fig. 3. Zwischen den Stromversorgungs- die Trägheiten der beiden Verstärkerstufen etwa um klemmen 29 und 30 sind drei Strpmpfade gegeben, io eine Größenordnung voneinander verschieden gemacht nämlich erstens über den Kollektorwiderstand 5, den werden. Hierzu gibt es zwei Möglichkeiten. Die eine Transistor 1 und den Emitterwiderstand 9, zweitens besteht darin, daß eine der beiden Verstärkerstufen, über den Kollektorwiderstand 5 und die Widerstände beispielsweise die Vorstufe, mit einer statischen 17 und 18, drittens über den Kollektorwiderstand 5, Gegenkopplung versehen wird. Dadurch können auch den Widerstand 17, den Steuerkreis des Transistors 3 15 die Arbeitspunktverschiebungen dieser Verstärkerund den in Fig. 3 nicht dargestellten Emitterwider- stufe eingeschränkt werden. Es ergibt sich bei einer stand 10. Bei einer Aussteuerungsänderung des solchen statischen Gegenkopplung jedoch unter Transistors 1 ändert sich seine Kollektorspannung anderem der Nachteil einer geringeren Strom- und damit auch der durch den Widerstand 17 nie- verstärkung, so daß hiermit ein Güteverlust der Baußende Strom. Diese Änderung ist bei geeigneter Be- 20 einheit verbunden ware.For a better understanding of the coupling arrangement, these disadvantages can be eliminated in that serve Fig. 3. Between the power supply the inertia of the two amplifier stages about terminals 29 and 30 are given three Strpmpfade, io made different from each other by an order of magnitude namely first of all via the collector resistor 5, which will be. There are two ways to do this. The one Transistor 1 and the emitter resistor 9, second is that one of the two amplifier stages, Via the collector resistor 5 and the resistors, for example, the preliminary stage, with a static 17 and 18, thirdly via the collector resistor 5, negative feedback is provided. This can also the resistor 17, the control circuit of the transistor 3 15 the operating point shifts of these amplifiers and the emitter resistor, not shown in FIG. 3, can be restricted. It arises with one stood 10. With a change in modulation of such a static negative feedback, however Transistor 1 changes its collector voltage among other things the disadvantage of a lower current and thus also the amplification caused by the resistor 17, so that this results in a loss of quality in the construction end Current. This change is associated with a suitable unit.

messung der einzelnen Widerstände ebenso groß wie Eine andere Möglichkeit zur Veränderung dermeasurement of the individual resistances as great as another way to change the

die Steuerstromänderung im Transistor 3, so daß der Trägheiten der beiden Verstärkerstufen besteht darin,the control current change in transistor 3, so that the inertia of the two amplifier stages is

Widerstand 18 von konstantem Strom durchflossen eine der Verstärkerstufen mit einer kapazitivenResistor 18 of constant current flowed through one of the amplifier stages with a capacitive one

wird. Demzufolge bleibt das Basispotential des Gegenkopplung zu versehen. Wie oben ausgeführt,will. As a result, the base potential of the negative feedback remains to be provided. As stated above,

Transistors 3 konstant und ist durch Wahl der 25 dient die statische Gegenkopplung dazu, die TrägheitTransistor 3 is constant and, by choosing 25, the static negative feedback is used to reduce the inertia

Widerstandswerte einstellbar. einer Verstärkerstufe zu verringern; durch die kapa-Resistance values adjustable. to reduce an amplifier stage; through the capac-

Beim Gegenstand der Erfindung ergibt sich die zitive Gegenkopplung dagegen wird die Trägheit der Möglichkeit, eine beliebige Anzahl von Baueinheiten betreffenden Verstärkerstufe vergrößert. Zu dem parallel aus demselben Stromversorgungsgerät zu Zweck können geeignete Kapazitäten beispielsweise speisen. Durch die Eingabe sämtlicher Signale als 30 zwischen die Klemmen 21-25 und 22-26 bzw. 23-27 Potentiale gegen Erde wird eine einheitliche Erdung und 24-28 gelegt werden. Es ist auch möglich, die und große Sicherheit gegen äußere Störeinflüsse er- Kapazitäten zwischen die Klemmen 23-25 und 25-26 reicht. Kapazitiv bedingte Störeinflüsse, die im allge- zu schalten. Es zeigt sich, daß für jeden Gegenmeinen gleichsinnig auf beide Transistoren wirken, kopplungsfall eine bestimmte Mindestkapazität erwerden schon durch das Differentialverhalten aus- 35 forderlich ist, die stabilen und dennoch gut gegeschaltet, dämpften Betrieb gewährleistet. Diese GrenzkapazitätIn the subject matter of the invention, the zitive negative feedback, on the other hand, is the inertia of the Possibility of enlarging any number of structural units concerned amplifier stage. In addition For example, suitable capacities can be used in parallel from the same power supply device for this purpose Food. By entering all signals as 30 between terminals 21-25 and 22-26 or 23-27 Potentials to earth will be a uniform earth and 24-28 placed. It is also possible that and great security against external interference - capacitances between terminals 23-25 and 25-26 enough. Capacitive interference that has to be connected in general. It turns out that for everyone opposes act in the same direction on both transistors, in case of coupling a certain minimum capacitance will be required the differential behavior is already required, the stable and yet well connected, cushioned operation guaranteed. This limit capacity

Außer diesen äußeren Störgrößen können auch erzielt gleichzeitig die geringste Trägheit des Verinnere Störgrößen für Arbeitspunktverschiebungen stärkers in dem betreffenden Gegenkopplungsfall, maßgebend sein. Diese inneren Störgrößen sind an die Zwar ist es möglich, eine größere als die erwähnte Wirkungsweise der Transistoren gebunden und be- 40 Mindestkapazität zu verwenden, jedoch wird dadurch ruhen auf thermischen Effekten. Um ihre Wirkungen außer dem Dämpfungsgrad der Gegenkopplungsmöglichst weitgehend zu beseitigen, kann die Schal- schaltung auch die Trägheit erhöht,
tung so bemessen sein, daß die maximale Verlust- Die Baueinheit kann — wie bereits ausgeführt — leistung im Arbeitspunkt jedes Verstärkers, also etwa als Nullstromverstärker ausgebildet sein, d. h. daß es bei einer Ausgangsspannung Null, auftritt. Dadurch 45 bei der Eingangsspannung bzw. bei dem Eingangswird der innere Störeffekt ausgeschaltet, welcher auf strom Null auch die Ausgangsspannung Null aufder durch die Verlustleistung der Transistoren weist. Dadurch wird sein Einsatz für Gegenkopplungsbedingten Erwärmung beruht. Bei einer Aussteuerung schaltungen wesentlich erleichtert. Es ist nämlich in der beiden Verstärkerstufen nimmt nämlich einer der dem Fall möglich, dem Verstärker auch im statischen beiden Vor- bzw. Endtransistoren mehr Strom, ver- 50 Endzustand eine wirksame Gegenkopplung zu geben, bunden mit einem Spannungsrückgang, auf, während ohne daß hierdurch der Arbeitspunkt beeinflußt oder an dem anderen Transistor mehr Spannung, ver- — bei einer Veränderung des Gegenkopplungsbunden mit einem Stromrückgang, anfällt. In beiden grades — verschoben wird. Als einfaches Beispiel Fällen verringert sich die in den Transistoren auf- hierfür sei die normale Proportionalgegenkopplung tretende Verlustleistung. Befinden sich die Tran- 55 zwischen Eingang und Ausgang durch einen ohmschen sistoren am Arbeitspunkt bereits im Gebiet maximaler Widerstand erwähnt.In addition to these external disturbance variables, the lowest inertia of the internal disturbance variables for working point shifts can also be decisive in the respective negative feedback case, achieved at the same time. Although it is possible to use a greater than the mentioned mode of operation of the transistors and to use a minimum capacitance, this will be based on thermal effects. In order to largely eliminate its effects, in addition to the degree of attenuation of the negative feedback, the switching circuit can also increase the inertia,
The unit can - as already stated - power at the operating point of each amplifier, that is to say, for example, be designed as a zero-current amplifier, ie that it occurs at an output voltage of zero. As a result, the internal interference effect is switched off at the input voltage or at the input, which also points to zero current and zero output voltage due to the power dissipation of the transistors. This means that its use for negative feedback-related heating is based. With a modulation circuits much easier. Namely, it is possible in the two amplifier stages to give the amplifier more current even in the static two pre-transistors or final transistors, with an effective negative feedback, combined with a voltage drop, while without this the operating point influences or at the other transistor more voltage, with a change in the negative feedback bond with a decrease in current, occurs. In both degrees - is postponed. As a simple example of cases, the power loss occurring in the transistors is reduced - let us assume that the normal proportional negative feedback occurs. If the transistors are located between input and output through an ohmic transistor at the operating point, already mentioned in the area of maximum resistance.

Verlustleistung, so weisen sie auch bei irgendeiner Aus den vorstehenden Ausführungen erkennt man Aussteuerung stets übereinstimmende Verlustleistun- also, daß tatsächlich alle eingangs aufgestellten Begen auf. Da aber, wie bereits oben ausgeführt, gleich- dingungen erfüllt werden. Es läßt sich jede Anlage artige Störeinflüsse keine Arbeitspunktverschiebungen 60 aus den neuen Baueinheiten und einem jeweils zu zur Folge haben, wirkt sich diese Maßnahme ebenfalls wählenden Leistungsverstärker zusammenstellen. Dazur Stabilisierung des Arbeitspunktes aus. Lediglich durch wird die Lösung gegebener Steuer- und Regelgeringes unterschiedliches thermisches Verhalten der aufgaben und die Realisierung wesentlich vereinfacht. Transistoren kann eine minimale Verschiebung be- Im Betrieb können Störungen durch Auswechseln wirken. 65 einzelner Baueinheiten rasch lokalisiert und behobenPower dissipation, they also show in any one of the preceding explanations Control always matching power losses - that is to say that actually all of the initially set up Begen on. But since, as already stated above, the same conditions are met. It can be any system like interfering influences no shifts in the operating point 60 from the new units and one in each case As a result, this measure also affects choosing power amplifiers. In addition Stabilization of the working point. Only through the solution of given control and regulation little is Different thermal behavior of the tasks and the implementation are significantly simplified. Transistors can have a minimal shift in operation works. 65 individual units quickly located and repaired

Wird die Baueinheit nach der Erfindung mit Gegen- werden.If the structural unit according to the invention will be countered.

kopplung betrieben, so ist ihr dynamisches Verhalten Vorteilhaft ist es, die Baueinheit in ein Gehäuse ein wesentlicher Faktor für ihre Güte. Der in Fig. 1 einzubauen, das mit entsprechenden Anschlußdargestellte Verstärker hat für manche Gegenkopp- kontakten versehen ist. Für das Gehäuse kann lungsarten den Nachteil, daß in zwei Stufen zwei 70 beispielsweise durchsichtiger Kunststoff verwendetoperated coupling, so is its dynamic behavior. It is advantageous to put the unit in a housing a major factor in their goodness. The one to be installed in Fig. 1, the one shown with the corresponding connection Amplifier has counter-coupling contacts for some. For the housing can treatment types have the disadvantage that two 70 uses, for example, transparent plastic in two stages

werden. Vielfach wird es sich jedoch empfehlen, ein Metallgehäuse zu verwenden, da hierdurch größere mechanische Festigkeit, elektrische Abschirmung der Baueinheit durch Erdung und gute Wärmeableitung erreichbar sind.will. In many cases, however, it will be advisable to use a metal housing, as this makes larger ones mechanical strength, electrical shielding of the unit through earthing and good heat dissipation are attainable.

Zur Ableitung der in den Transistoren entstehenden Verlustwärme kann man sie in Metallblöcke einsetzen. Dabei ist es vorteilhaft, die Vortransistoren und die Endtransistoren in verschiedene Blöcke einzusetzen und möglichst weit zu trennen.They can be used in metal blocks to dissipate the heat losses that arise in the transistors. It is advantageous to use the pre-transistors and the end transistors in different blocks and to separate them as far as possible.

Claims

Patent claims:

1. Unit for signal processing in control and regulation systems, characterized by a differential amplifier known per se, which consists of two transistor amplifier stages (I ₁ II) of the same structure galvanically coupled via voltage dividers, all of which have their base and collector electrodes connected to terminals (21 ... 28) are led to the connection of external wiring elements (Fig. 2).

2. Assembly according to claim I _1, characterized in that the operating points of the transistors are placed in the area of maximum power loss, so that the power loss decreases with each modulation.

3. Assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the inertia of the steps are dimensioned differently by about an order of magnitude.

4. Unit according to claim 3, characterized in that that one of the two amplifier stages is provided with a static negative feedback.

5. Assembly according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the both amplifier stages is provided with a capacitive negative feedback.

6. Unit according to claim 5, characterized in that that the collector and base of each pre-transistor and / or final transistor are connected to one another via a capacitance.

7. Assembly according to claims 1 to 6, characterized in that it is in a housing with Connection contacts is built in, to which the collector and base electrodes and power supply connections are led.

8. Unit according to claim 7, characterized in that the transistors in one with the Housing connected metal block are arranged.

9. Unit according to claim 8, characterized in that the transistors in the bores Metal blocks are attached by adhesive that conducts heat well.

10. Unit according to claims 7 to 9, characterized in that the end transistors are as far away as possible from the pre-transistors.

Considered publications:

U.S. Patent No. 2,545,507;

R. F. Shea, "Principles of Transistor Circuits," 1953, p. 164;

Archive for Technical Measurement, Z 634-9 (September 1952);

Elektrotechnische Zeitschrift, Edition A, 1954, Issue 18, pp. 591 to 594;

Telecommunications magazine, 1955, issue 11, Pp. 595 to 602;

Funkschau, 1956, issue 6, p. 216;

Funk-Technik, 1956, No. 6, p. 150;

Wireless Engineer, Aug. 1947, pp. 231-242;

Electronics, July 1952, pp. 130 and 131;

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1 sheet of drawings