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Gleichspannungsverstärker mit Rückkopplung Bei vielen: Verstärkern
kommt es darauf an, eine möglichst hohe Verstärkung zu erzielen. Beispielsweise
ist in Regelanlagen ein möglichst hoher Verstärkungsfaktor vorteilhaft, weil dadurch
der sogenannte statische Regelfehler kleiner gehalten werden kann. Ein Maß für die
Verstärkung eines Verstärkers stellt die Änderung der Verstärkerausgangsgröße im
Verhältnis zur Änderung der Verstärkereingangsgröße dar. Ein bekanntes. Mittel zur
Verstärkungserhöhung ist eine Rückkopplung im Sinne einer Mitkopplung, die darin
besteht, daß ein Teil der vers ärkten Ausgangsgröße auf denn Eingang im verstärkenden
Sinn zurückgeführt wird. Die Anwendung einer Rückkopplung bietet bei Wechsels.tromvers.tärkern
kaum eine Schwierigkeit. Bei Gleichstromverstärkern dagegen: läßt sich. eine Rückkopplung
nicht ohne weiteres anwenden. Zum Erreichen einer Rückkopplung bei Gleichspannu,ngsvarstä.rkern
war es. bisher erforderlich:, einen. zweistufigen , Verstärker vorzusehen, bei dem
die Rückkopplung von der zweiten auf die erste Stufe erfolgte. Ferner ist es bekannt,
bei einem einstufigen Röhrengleichspannungsverstärker mit Hilfe einer magnetischen
Hilfsverstärkeranordnung, die als Gleichstromwandler wirkt, eine Rückkopplung zu
erzielen. Auch hier handelt es sich gewissermaßen um einen zweistufigen Verstärker,
bel (lern die zweite Stufe nicht auf den Verbraucher, sondern nur auf den Rückkopplungskreis
arbeitet. Durch die Erfindung wird dagegen eine Rückkopplung innerhalb eines einstufigen
Verstärkers ermöglicht.
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Die Erfindung besteht in einem Gleich:spannungsverstärker, insbesondere
für Regelzwecke und mit nur einer Verstärkerstufe, der, eine, Rückkopplung aufweist
mit dem Kennzeichen., daß für die Rückkopplung unmittelbar die Oberwellen. der Speisespannung
des Verstärkers ausgenutzt sind. Zumeist wird. die Speisespannung eines Verstärkers
aus. einem Wechselstromnetz durch Gleichrichteranordnungen erzeugt, die- je nach
den geforderten. Bedingungen mehr oder weniger geglättet wird. Es ist offensichtlich,
daß die Rückkopplungswirkung gemäß der Erfindung um so bessere Ergebnisse liefert,
je größer der Oberwellengehalt der Speisespannung ist.
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Es ist für die Erfindung gleichgültig, ob sämtliche oder nur ein Teil
der Oberwellen der Speisespannung für die Rückkopplung ausgenutzt werden. Gegebenenfalls
können von verschiedenen Oberwellen auch verschiedene, beispielsweise in bezug auf
den Zeitpunkt oder die Richtung der Einwirkung verschiedene Rückkopplungseinflüsse
abgeleitet werden. Dies kann in Regeleinrichtungen, unter Umständen zum Erreichen
bestimmter Wirkungen wichtig sein. Die Oberwellen am Ausgang des Gleichspannungsverstärkers
können durch andere an sich bekannte Maßnahmen innerhalb eines Regelkreises später
unschädlich gemacht oder auf ein. erträgliches. Maß herabgedrückt werdeny so daß
sie im Stellglied der Regeleinrichtung bzw. in der Regelstrecke keine unerwünschten.
Wirkungen mehr hervorrufen.
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Zum Stand der Technik sei noch bemerkt, daß es bekannt ist, den. Verstärkungsgrad.
eines magnetischen Verstärkers dadurch zu erhöhen., daß man, die an seinen, Steuerwicklungen,
wegen der Nichtlineari.tät des Kernmaterials auftretenden Oberwellen für eine Rückkopplung
verwendet. Es hrandelt sich hierbei aber um eine ganz andere Wirkungsweise als bei
der Erfindung. Die Oberwellen stammen nämlich beim Bekannten. aus dem Verstärker
selbst, bei der Erfindung dagegen sind sie bereits in der Speisegleichspannung enthalten,
die - selbst meist durch Gleichrichtung erzielt - vorteilhafterweise fast nicht
geglättet werden muß. Außerdem wird, erst durch die Erfindung die Aufgabe gelöst,
bei einem einstufigen Gleichstromverstärker, bei dein wegen der zwischen Eingang
und Ausgang vorliegenden. Phasendrehung um 180° an sich, nur eine Gegenkopplung
möglich wäre, eine Rückkopplung im Sinne einer Mitkopplung zu erzielen. Dies stellt
einen besonderen Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung dar. Umgekehrt kann
natürlich auch bei einem Gleichstromverstärker, der die genannte Phasendrehung nicht
aufweist, durch die Maßnahmen nach der Erfindung eine Gegenkopplu,ng erzielt werden,
ohne da.ß eine zweite phasendrehende Verstärkerstufe nötig wäre.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung in Fig. 1 ein schematisches
Ausführungsbeispiel dargestellt, das einen mit einer Elektronenröhre 1 arbeitenden
einstufigen Gleichspannungsverstärker zeigt, dessen Verstärkung durch Mitko:pplung
gemäß der
Erfindung erhöht ist. Die zu verstärkende Gleichspannung,
die zwischen Gitter und Kathode der Röhre liegt, ist mit UE bezeichnet, de verstärkte
Ausgangsspannung mit UA. Die Elektronenröhre 1 bildet zusammen. mit ihrem Außenwiderstand,
2 und Gien. Teilwiderständen 3 und. 4 eines Poten:tiometers 5 mit dem Abgriff 6
eine Brückenschaltung, an deren eine Diia;-gonale die oberwellenhaltige Speisespannung
UB dem Verstärker (Klemmen 7 und 8) zugeführt und an deren anderer Diagonale
die verstärkte Ausgangsspannung UA abgenommen wird (Klemmen 9, 10). Der Außenwiderstand
2 besteht aus der Primärwicklung eines Übertragers 2, dessen Sekundärwicklung eine
Gleichrichtera.nordnung@ 11 speist. Der Kondensator 12 glättet die erhaltene Gleichspannung,
die von den Oberwellen der Speisespannung UB herrührt und im Verhältnis der
Reaktanz der Röhre 1 zur Impedanz des Übertragers plus. nachgeschalteter Belastung
aufgeteilt ist. Diese Spannung UR ist mit Hilfe eines Widerstandes 13 entgegen der
zu. verstärkenden Eingangsspannung UF in den Gitterka:thodenkreis der Elektronenröhre
1 eingeschaltet. Mit 14 ist ein. Gittervorwiderstand bezeichnet.
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Fig. 2 zeigt das Zustandekommen. der Verstärkungserhöhung an Hand.
der Gitters.pannungs-Anodenstrom-Kennlinie der Elektronenröhre 1. Die Kennlinie
ist vereinfacht als. Gerade angenommen. Ist beispielsweise eine Steuerspannung UEi
und eine: Rückkopplungsspannung URi vorhanden, die mit Rücksicht auf die Gegenphasigkeit
zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung der Steuerspannung en.tgegengeschfaltet
ist, so, ergibt sich eine wirksame Steuerspannung UE,- -UR, = AU,
und somit ein Anodenstrom ial. Verkleinert man nun, ("El auf UE2, so@ wächst UR,
auf UR2, d. h., es stellt sich jetzt der Anodenstrom Jag ein, entsprechend UE2-UR2
= -I U2. Wäre UR, konstant geblieben, so hätte sich der Anodenstrom J%. eingestellt.
Wie man sieht, wird, durch die Erfindung eine größere Anod.enstromänderung vom Beitrage
1"2 -1", bei der Eingangsspannungsänderung UEl-UEZ erzielt.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte! Ausführungsbeispiel.
Es können vielmehr auch in rnehrs.tufigen Verstärkern die- Oberwellen der Speisespannung
zur Rückkopplung ausgenutzt werden. Von welcher nachfolgenden Verstärkerst.ufe die!
Rückkopplung ausgeht und auf welche vorangehende Stufe sie einwirkt, ist an, sich.
gleichgültig. Die Erfindung beschränkt sich auch: nicht auf Elektronenröhren als
Verstärkerelemente, sondern kann auch bei beliebigen. anderen. Verstärkerarten,
z. B. bei Trans.isto@r'verstärkern, Magnetverstärkern. usw., verwendet werden. In
mehrstufigen Verstärkern können dabei in den, verschiedenen Stufen auch verschiedene
Verstärkerarten v o:rha.nden sein..
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Ebenso wie eine Rückkopplung im Sinne einer Mitkopplung kann. eine
Rückkopplung auch im Sinne einer Gegenkopplung angewendet werden, wie es an sich
bekannt ist. Der der Erfindung zugrunde liegende allgemeine Erfindungsgedanke, nämlich.
die Obeirwellen der Speisespannung eines Verstärkers zur Rückkopplung auszunutzen,
kann, daher anstatt im Sinne einer Mitkopplung auch im Sinne einer Gegenkopplung
Venvendurrg finden. Dabei kann. sich die Gegenkopplung auf sämtliche oder nur auf
einen Teil der Oberwellen erstrecken, je nachdem es für den jeweils vorliegenden
Verwendungszweck des Verstärkers gerade vorteilhaft ist.