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DE1147266B - Transistorverstaerkeranordnung - Google Patents

Transistorverstaerkeranordnung

Info

Publication number
DE1147266B
DE1147266B DEC23338A DEC0023338A DE1147266B DE 1147266 B DE1147266 B DE 1147266B DE C23338 A DEC23338 A DE C23338A DE C0023338 A DEC0023338 A DE C0023338A DE 1147266 B DE1147266 B DE 1147266B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
transistors
transistor
arrangement
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEC23338A
Other languages
English (en)
Inventor
Andre Bonnal
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA filed Critical CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Publication of DE1147266B publication Critical patent/DE1147266B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/29Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

  • Transistorverstärkeranordnung Die Erfindung betrifft eine Transistorverstärkeranordnung für Signale der Form e = E sin (au t + en), wobei s den Wert 0 oder den Wert 1 haben kann und die Information durch die Werte von E und s geliefert wird, indem E einer Größe proportional ist und s deren Richtung anzeigt. Eine derartige Anordnung eignet sich vor allem, wenn auch nicht ausschließlich, für die Bildung des Leistungskanals einer Servoregelanordnung, bei der die Fehlerspannung in dieser Form geliefert wird, wobei E dann die Größe der Abweichung und s deren Richtung angibt.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere eine Verstärkeranordnung dieser Art, bei der der Transistor bzw. die Transistoren als Schalter arbeiten. Bekanntlich ist die Verwendung von im Schaltbetrieb arbeitenden Transistoren insbesondere deswegen vorteilhaft, weil dann der Leistungsverlust in den Transistoren selbst sehr gering ist.
  • Es sind bereits Verstärkerschaltungen mit als Schalter arbeitenden Transistoren bekannt, die insbesondere zur Verstärkung von Signalen der zuvor angegebenen Art als symmetrische Schaltungen ausgeführt sind und so arbeiten, daß die in der Amplitude und in der Phase enthaltenen Informationen nicht verlorengehen. Im Falle von symmetrischen Schaltungen wird die zu verstärkende Eingangsspannung den beiden Transistoren gegenphasig zugeführt, und die Steuerspannung, die das Öffnen und Sperren jedes der beiden Transformatoren bestimmt, ist die Summe der entsprechenden Eingangsspannung und einer beiden Transistoren gemeinsamen periodischen Vorspannung, die eine konstante Polarität und die doppelte Frequenz als das zu verstärkende Signal aufweist.
  • Diese Schaltungen weisen den Nachteil auf, daß die Vorspannung so eingeregelt ist, daß keiner der Transistoren Strom führt, wenn das Eingangssignal den Wert Null hat, was zwangläufig zur Folge hat, daß die Schaltung auf kleine Signale unterhalb eines bestimmten Schwellwertes, der von der Temperatur der Transistoren abhängt, nicht anspricht. Wenn man diesen Nachteil dadurch beseitigen wollte, daß die Vorspannung so eingeregelt wird, daß die Schaltung auch auf kleine Signale anspricht, was an sich möglich wäre, tritt der andere Nachteil auf, daß dann die beiden Transistoren bei Signalen unterhalb eines bestimmten Schwellwertes für ein bestimmtes Zeitintervall d t Strom führen; dieses Zeitintervall liegt zu beiden Seiten der Zeitpunkte, in denen die Vorspannung einen ihrer beiden Extremwerte erreicht. Die Belastung der Transistoren besteht dann ausschließlich oder nahezu ausschließlich aus dem Widerstand der einen bzw. der anderen der beiden Primärwicklungen des Ausgangstransformators der Schaltung, in welchem der Fluß dann (bei dem Eingangssignal Null) den Wert Null hat (oder bei einem kleinen Eingangssignal), je nach der Richtung des Stromdurchgangs sehr klein ist. Deshalb gibt jeder der Transistoren einen großen Strom ab, und man ist zur Verwendung von Transistoren gezwungen, welche diesen Betrieb während der Zeitintervalle dt aushalten können und einen ausreichenden Sättigungsstrom abgeben.
  • Die Zeitintervalle d t können andrerseits nur mit einem entsprechenden Verlust an Verstärkung verkleinert werden.
  • Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile.
  • Gemäß der Erfindung enthält die Verstärkeranordnung eine Anordnung, die eine Hilfsspannung der Form U cos co t von konstanter Amplitude liefert, eine Modulationswandleranordnung, die aus dem ursprünglichen Signal und der Hilfsspannung wenigstens eine phasenmodulierte Rechteckwelle bildet, deren Phase in bezug auf sin u) t die durch die Werte E und s gegebene Information ausdrückt, und eine Transistorschaltung mit einer Energiequelle und wenigstens einem Transistor, der als Schalter für die Energiequelle arbeitet und durch Anlegen der Rechteckwelle an seine Eingangselektrode abwechselnd gesperrt und gesättigt wird, während das verstärkte Signal am Ausgang der Transistorschaltung abgenommen und anschließend demoduliert wird.
  • Bei der erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung werden die zuvor geschilderten Nachteile dadurch beseitigt, daß für die das Öffnen oder Sperren jedes der beiden Transistoren der symmetrischen Schaltung bestimmenden Steuerspannungen zwei gegenphasige Rechtecksignale verwendet werden, wobei die Amplitude und die Phase des zu verstärkenden Eingangssignals gleichzeitig durch die Phase eines beliebigen der beiden Signale ausgedrückt sind und der eine (konstante) Pegel der Rechtecksignale das Sperren und der andere (gleichfalls konstante) Pegel die Sättigung des Transistors bewirken, dem das Rechtecksignal zugeführt wird. Diese Betriebsart hat zur Folge, daß einerseits der Verstärker auch auf sehr kleine Eingangssignale anspricht und daß andrerseits der Verstärker stets einen stromführenden Transistor und einen gesperrten Transistor enthält, abgesehen von einem Übergangsbereich von vernachlässigbarer kleiner Dauer.
  • Die Rechtecksteuersignale werden aus dem zu verstärkenden Signal und einer dazu um 90° phasenverschobenen Spannung von konstanter Amplitude in der als Modulationswandlerungsanordnung bezeichneten Hilfsschaltung erhalten, die dem eigentlichen Verstärker vorangeht.
  • Es ist zu bemerken, daß es bei Verstärkerschaltungen mit im Schaltbetrieb arbeitenden Röhren bereits bekannt ist, eine Modulationsumsetzung des zu verstärkenden Signals anzuwenden, indem dieses in eine Impulsfolge umgewandelt wird, bei der die Dauer oder die Frequenz der Impulse eine Funktion des Augenblickspegels des .zu verstärkenden Signals ist. Diese Modulationsumsetzung, die im übrigen für Signale beliebiger Art vorgesehen ist, unterscheidet sich aber wesentlich von der beim Erfindungsgegenstand angewendeten Modulationsumsetzung, bei der die Kreisfrequenz co des zu verstärkenden Signals von vornherein bekannt ist und es sich nur darum handelt, die durch die Amplitude E und die Phase (0 oder n) ausgedrückten beiden Informationen aufrechtzuerhalten; diese beiden Informationen können daher in diskreten Intervallen durch die Phase eines Rechtecksignals mit zwei Pegeln in bezug auf die Bezugsspannung sin c0 t ausgedrückt werden.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung kann im übrigen auch mit einem einzigen Verstärkertransistor arbeiten, der durch ein einziges Rechtecksignal der angegebenen Art gesteuert wird, doch ist diese Lösung weniger vorteilhaft.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Fig.2 ein genaues Schaltbild einer Verstärkeranordnung nach der Erfindung sowie des Leistungskanals eines Servomechanismus, in den die Verstärkeranordnung eingefügt ist, und Fig. 3, 4 und 5 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Verstärkeranordnung und der darauffolgenden Demodulationsanordnung von Fig. 2.
  • Die Anordnung von Fig. 1 enthält eine Modulationswandlerstufe 1, deren Eingängen 2 und 3 die Eingangsspannung E sin (w t + s 2z) bzw. die dazu um 90° phasenverschobene Spannung U cos u) t zugeführt werden, und die an ihren Ausgängen 4 und 5 zwei Rechteckwellen abgibt, die um ±0 bzw. um ±0 +a gegen die Bezugsspannung sin w t phasenverschoben sind, wobei 0 gleichzeitig die Informationen E und E ausdrückt, wie das Diagramm von Fig. 4 zeigt.
  • Diese Signale werden zwei Eingängen 4 bzw. 5 einer symmetrischen Transistorverstärkerstufe 6 zugeführt, die im wesentlichen nur im Sättigungszustand oder im Sperrzustand arbeitet. Es ist zu bemerken, daß der Ausdruck »Verstärker« hier in einem weiten Sinn zu verstehen ist, da die Schaltung zwar an ihrem Ausgang ein phasenmoduliertes Signal liefert, in dem die Information 0 enthalten ist, die Form des modulierten Ausgangssignals jedoch von der Form der Eingangssignale verschieden sein kann.
  • Das Ausgangssignal dieser Verstärkerstufe wird einer Phasenmodulatorstufe 7 zugeführt. Diese Stufe gehört nicht zur Verstärkeranordnung, ist aber zur Demodulation des Ausgangssignals der Verstärkeranordnung erforderlich.
  • In Fig. 2 ist eine gemäß der Erfindung ausgeführte Verstärker- und Demodulationsanordnung in Anwendung bei dem Leistungskanal einer Servoregelung dargestellt. Die zu regelnde Anordnung und die Fehlerspannungserzeugerstufe sind symbolisch durch den Block 70 dargestellt, zwischen dessen Klemmen 71 und 72 die Fehlerspannung auftritt; die Klemme 71 liegt an Masse. Die Fehlerspannungserzeugerschaltung wird zwischen den Klemmen 73 und 74 des Blocks 70 von der Bezugsspannungsquelle 63 gespeist, die beispielsweise bei 400 Hz arbeitet. Die strichpunktierte Linie deutet symbolisch die Wirkung eines Motors 60 auf die zu regelnde Anordnung an.
  • Die Quelle 63 speist ferner eine Zweiwegegleichrichterschaltung, die symbolisch durch den Block 44 dargestellt ist, dessen Ausgangsklemmen bei 62 und 64 gezeigt ist, wobei die Klemme 64 an Masse liegt.
  • Schließlichist die Quelle 63 mit der Primärwicklung 56 eines Transformators 55 verbunden, dessen Sekundärwicklung 54 eine an Masse liegende Mittelanzapfung 57 aufweist, während die Klemme 53 dieser Sekundärwicklung über einen Widerstand 67 und einen Kondensator 69 mit Masse verbunden ist.
  • Die Modulationswandlerstufe enthält zwei Flächentransistoren 11 und 12, die bei dem gezeigten Beispiel den Typ pnp haben und jeweils in Emitterschaltung symmetrisch angeschlossen sind.
  • Die Basiselektroden 27 und 28 der Transistoren 11 und 12 sind über zwei gleiche Widerstände 29 bzw. 30 mit Masse verbunden. Sie sind ferner über zwei gleiche Widerstände 76 und 68 einerseits mit der Klemme 72 des Blocks 70 und andererseits mit der gemeinsamen Klemme 77 des Widerstands 67 und des Kondensators 69 verbunden. Die Emitter 13 und 14 der beiden Transistoren sind mit einem Ende eines Widerstands 15 verbunden, dessen anderes Ende an eine positive Spannungsklemme 16 angeschlossen ist. Diese Klemme 16 ist andrerseits mit dem Kollektor 17 des Transistors 11 über zwei in Serie geschaltete Widerstände 18 und 19 verbunden und mit dem Kollektor 20 des Transistors 12 über zwei in Serie geschaltete Widerstände 21 und 22, die den Widerständen 18 bzw. 19 gleich sind. Diese beiden Kollektoren sind außerdem mit zwei auf gleichem Potential liegenden negativen Spannungsklemmen 23 und 24 über zwei gleiche Widerstände 25 bzw. 26 verbunden. Die Verstärkerstufe enthält zwei Transistoren 31 und 32, die hier ebenfalls vom Typ pnp sind und deren Basiselektroden 33 und 34 mit dem gemeinsamen Punkt der Widerstände 18 und 19 bzw. dem gemeinsamen Punkt der Widerstände 21 und 22 verbunden sind. Die Emitter 35 und 36 liegen an Masse. Die Kollektoren 37 und 38 sind mit den beiden Enden 39 und 40 der Primärwicklung 41 eines Transformators 42 verbunden. Die Mittelanzapfung 43 der Primärwicklung 41 ist an die Klemme 62 der Zweiwegegleichrichterschaltung 44 angeschlossen.
  • Die beiden Enden 45 und 46 der Sekundärwicklung 47 des Transformators 42 sind mit zwei gegenüberliegenden Eckpunkten 48 und 50 einer Diodenbrücke mit den Eckpunkten 48, 49, 50, 51 verbunden; die Dioden dieser Brücke sind so geschaltet, daß die Durchlaßrichtung in jedem Zweig von 48 nach 49, von 49 nach 50, von 50 nach 51, von 51 nach 48 geht.
  • Die beiden entgegengesetzten Eckpunkte 49 und 51 sind über Widerstände 65 und 66 mit den beiden Enden 52 und 53 der Sekundärwicklung 54 des Transformators 55 verbunden, dessen Primärwicklung 56 an die Bezugsspannungsquelle 63 angeschlossen ist.
  • Die Mittelanzapfung 58 der Sekundärwicklung 47 des Transformators 42 ist an eine Klemme 59 der Läuferwicklung eines Gleichstrommotors 60 angeschlossen, während die andere Klemme 61 der Wicklung an Masse liegt.
  • Der Betrieb dieser Anordnung wird an Hand der Kurven von Fig. 3 erläutert, die nicht alle mit dem gleichen Amplitudenmaßstab gezeichnet sind.
  • Die Quelle 63 ist mit dem Transformator 55 so verbunden, daß zwischen den Klemmen 57 und 52 bzw. 57 und 53 der Sekundärwicklung 54 die Spannungen A sin co t (Fig. 3a) und -A sin co t erscheinen.
  • Die Fehlerspannung E sin (c) t + e z), welche durch die voll ausgezogene Kurve in Fig. 3b dargestellt ist, erscheint zwischen Masse und der Klemme 72 des Blocks 70.
  • Die (in Fig. 3b gestrichelt dargestellte)` Spannung U cos o) t wird dadurch erhalten, daß die zwischen den Klemmen 57 und 53 der Sekundärwicklung 54 des Transformators 55 erscheinende Spannung -A sin c) t mittels der RC-Schaltung 67 bis 69 integriert wird. Sie erscheint zwischen Masse und der gemeinsamen Klemme 77 des Kondensators 69 und des Widerstands 67. Die beiden Eingänge der Modulationswandlerschaltung bestehen somit einerseits aus der Klemme 72 und Masse und andererseits aus der Klemme 77 und Masse.
  • Die Werte der Bestandteile der Modulationswandlerschaltung werden beispielsweise so bemessen, daß beim Fehlen von Wechselspannungen an den Eingängen die Spannungen an den Kollektoren 17 und 20 der Transistoren 11 und 12 im wesentlichen gleich der Hälfte der Spannung an den Klemmen 23 und 24 sind.
  • Die Amplitude der Spannung u = U cos w t wird ausreichend groß gewählt, daß beim Fehlen der Fehlerspannung einerseits die Sättigung des Transistors 12 und andrerseits, infolge der Rückwirkung auf das Potential des Emitters 13, die Sperrung des Transistors 11 für Werte von «)t hervorgerufen werden, die bis auf 2 Kn zwischen und liegen, wobei a klein ist, während andrerseits die Sperrung des Transistors 12 und infolge der Rückwirkung auf das Potential des Emitters 13 die Sättigung des Transistors 11 für Werte von co t erreicht werden, die bis auf 2Kz zwischen - liegen, wobei ß klein ist.
  • Man erhält dann an den Kollektoren 17 und 20 etwa rechteckige Spannungen, welche Phasenverschiebungen von gegen die Spannung sin c) t aufweisen.
  • Beim Vorhandensein einer Fehlerspannung e = E sin (co t + s z) erfolgt derÜbergang vom Sperrzustand zum Sättigungszustand und umgekehrt für jeden Transistor zu beiden Seiten von Zeitpunkten, bei denen die beiden Spannungen e und u gleich sind. Es ist offensichtlich, daß aus Symmetriegründen die Kollektoren der beiden Transistoren dann auf dem gleichen Potential liegen. Die an den Kollektoren 17 und 20 der Transistoren abgenommenen Spannungen, welche durch die in vollen Linien und in gestrichelten Linien dargestellten Kurven der Fig. 3 c dargestellt sind, sind dann etwa rechteckige Wellenzüge von gleicher Amplitude, die in bezug auf die Spannung sin co t im wesentlichen die Phasenverschiebungen -z - 0 und -0 aufweisen, wobei 0 (0 < 0 < z) durch folgende Beziehung gegeben ist: E sin (0 -I- a n) = U cos 0 , also d. h., daß 0 die Phase der aus der Summe der Spannungen e und u gebildeten Spannung in bezug auf sin to t ist, wie aus Fig. 4 eindeutig hervorgeht.
  • Die Werte der verschiedenen Elemente werden so gewählt, daß die Rechtecksignale am Ausgang der Modulationswandlerstufe, die an den Basiselektroden 33 und 34 der Transistoren 31 und 32 erscheinen, geringfügig positive Spitzenwerte aufweisen, wodurch der Betrieb des Transistors gesperrt wird, dem ein solches Signal zugeführt wird, während die Täler ausreichend negativ sind, daß die Sättigung des Transistors hervorgerufen wird, dem das Signal zugeführt wird.
  • Zwischen der Masse und der Mittelanzapfung 43 der Primärwicklung 41 des Transformators 42 wird eine negative Spannung -l B sin co t l angelegt, die durch Gleichrichtung der von der Quelle 63 gelieferten Spannung in dem Block 44 erhalten wird. Diese Spannung ist in Fig. 3 d dargestellt.
  • Die Transistoren 31 und 32 arbeiten als Schalter, so daß das mit dem Kollektor des gesperrten Transistors verbundene Ende der Primärwicklung 41 des Transformators 42 auf dem Potential -2 1 B sin c) t 1 liegt, während das andere Ende, abgesehen von dem geringen Spannungsabfall an den Klemmen des gesättigten Transistors, auf dem Potential Null liegt. Die an den Klemmen der Primärwicklung 41 liegende Spannung (Potential der Klemme 39 - Potential der Klemme 40) hat also die in Fig. 3 e dargestellte Form.
  • Das gleiche gilt (gegebenenfalls bis auf das Vorzeichen, je nach dem Wicklungssinn) für die an den Klemmen der Sekundärwicklung 47 erscheinende Spannung (Potential der Klemme 45-Potential der Klemme 46).
  • Die Amplitude der Spannungen +A sin co t und -A sin c) t, die den Eckpunkten 49 bzw. 51 der Diodenbrücke zugeführt werden, werden in an sich bekannter Weise so groß gewählt, daß während der Phasen Po, für die gilt: 2K<wt<(2K+1)@, die Dioden in den Zweigen 49-50 und 50-51 Strom führen und die Dioden in den Zweigen 51-48 und 48-49 gesperrt sind, während die umgekehrten Vorgänge in den Phasen P1 stattfinden, für die gilt: (2 K + 1).-,v < co t < (2 K + 2) ac , unabhängig von der Amplitude und dem Vorzeichen der Spannungen, die den Eckpunkten 48 und 50 zugeführt werden.
  • Dies hat zur Folge, daß die zwischen den Klemmen 59 und 61 der Läuferwicklung des Motors 60 erscheinende Spannung die gleiche Form wie die in Fig. 3 e dargestellte Kurve während jeder der Phasen Po und P1 hat, jedoch mit einer Umkehr des Vorzeichens während der Phase P,.. Die an den Klemmen des Motors 60 erscheinende Spannung (Potential der Klemme 59 - Potential der Klemme 61) hat dann die in Fig. 3 f gezeigte Form. Eine Rechnung zeigt unmittelbar, daß diese Spannung eine Gleichspannungskomponente enthält, die dem Wert 1 cos 0 1 proportional ist und deren Vorzeichen sich umkehrt, je nachdem ob s = 0 oder a = 1.
  • Die Ausfilterung dieser Gleichspannungskomponente erfolgt bei dem beschriebenen Beispiel durch die Trägheit des -Motors, der unter einem Drehmoment steht, das proportional 1 cos 0 1 ist, dessen Richtung sich danach richtet, ob a den Wert 0 oder den Wert 1 hat.
  • Das gleiche würde gelten, wenn die Rechteckwellen gegenüber sin co t nicht um -0 und n - 0, sondern um +0 und z + 0 phasenverschoben wären.
  • Die Kurve von Fig. 5, die für das beschriebene Beispiel den Wert cos 0 als Funktion von Ü darstellt, läßt erkennen, daß in einem weitgehend linearen Bereich gearbeitet werden kann, falls die Amplitude U der Hilfsspannung ausreichend groß in bezug auf die vorkommenden Werte der Fehlerspannungen gewählt wird. Dies ergibt sich auch aus der Beziehung Die beschriebene Anordnung erlaubt einen Betrieb mit Transistoren, die im wesentlichen nur im Sättigungszustand oder im Sperrzustand arbeiten, also mit einer sehr geringen Verlustleistung in den Transistoren selbst; dieser Vorteil ist insbesondere in der Verstärkerstufe wichtig, wo die zur Steuerung der an die Mittelanzapfung der Primärwicklung des Transformators gelegten starken Spannung verwendeten Transistoren dennoch bei Temperaturen arbeiten können, die in der Nähe von den Temperaturen liegen, welche der pn-Übergang aushalten kann.
  • Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurde die in Fig. 2 gezeigte -Modulationswandlerstufe mit Transistoren des Typs 2N 397 aufgebaut, wobei die Schaltungselemente folgende Werte hatten 15 .............................. 18 kf2 16 ..............................+27 V 18 und 21 ........................ 33 kÜ 19 und 22 ........................ 3,3 k£2 23 und 24 ........................ -18 V 25 und 26 ........................ 10 kf2 29 und 30 ........................ 10 k£2 68 und 76 ........................ 22 kf2 Die zuvor als Beispiel angegebene Ausführungsform kann in zahlreicher Hinsicht abgeändert werden.
  • So kann die Modulationswandlerstufe durch ° eine beliebige Anordnung ersetzt werden, die annähernd rechteckige Signale liefert, welche um ±O und n ± 0 gegen die Bezugsspannung phasenverschoben sind. Derartige Signale können insbesondere durch eine vorherige effektive Addition der Spannungen e und u mittels an sich bekannter Widerstandsanordnungen erhalten werden, was die Phasenverschiebung ergibt. Die Umwandlung dieser Spannung in annähernd rechteckige, gegenphasige Signale kann anschließend mittels einer symmetrischen Schaltung mit zwei Transistoren erfolgen, die derjenigen von Fig. 2 analog ist, wobei die Summenspannung gegenphasig an die Basiselektroden der beiden Transistoren oder an eine einzige dieser Basiselektroden gelegt wird.
  • Die Umwandlung der Summenspannung in Rechtecksignale kann auch durch zwei übliche Wechselspannungsbegrenzerschaltungen erfolgen.
  • Die Transistorverstärkerschaltung kann mehrere Stufen enthalten.
  • Es ist keineswegs notwendig, daß die Kollektorversorgungsspannung eine negative gleichgerichtete Sinusspannung ist. Sie kann beispielsweise auch eine Gleichspannung sein. Eine einfache Rechnung zeigt, daß das am Läufer des Motors verfügbare Drehmoment dann nicht mehr dem Wert 1 cos 0 J proportional ist, sondern dem Wert für U groß gegenüber E und daß die Richtung dieses Drehmoments davon abhängt, ob a den Wert 0 oder den Wert 1 hat. Im allgemeinen muß die Spannung so gewählt werden, daß schließlich eine demodulierte Spannung erhalten wird, die für ausreichend große Werte von U im wesentlichen E proportional ist.
  • Die Demodulatoranordnung kann von bekannter Art sein. Bei dem beschriebenen Beispiel kann die aus der Diodenbrücke und dem Gleichstrommotor bestehende Anordnung durch einen Zweiphasenmotor ersetzt werden, dessen einer Phase die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung zugeführt wird, während die andere Phase eine Spannung empfängt, die gegen die Bezugsspannung um 90° phasenverschoben ist. In diesem Fall werden die Spannung u und diese zweite, um 90° phasenverschobene Spannung vorzugsweise von der gleichen Quelle geliefert.
  • Eine Filteranordnung am Ausgang der Diodenbrücke ermöglicht es, für alle Anwendungsfälle, wozu auch die Steuerung eines Motors gehört, eine Gleichspannung zu erhalten, die im wesentlichen E proportional ist und deren Polarität von s abhängt.
  • Schließlich ist es nicht notwendig, daß die Verstärkerschaltung symmetrisch ist, obwohl dies im allgemeinen vorzuziehen ist. Es kann auch ein einziger Transistor verwendet werden, der durch eine Rechteckspannung der beschriebenen Art abwechselnd gesperrt und gesättigt wird.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verstärkeranordnung mit wenigstens einem als Schalter arbeitenden Transistor für ein Eingangssignal der Form E (sin c) t + a z), wobei s den Wert 0 oder den Wert 1 haben kann und die Information der Größe und der Richtung nach durch E und a gegeben ist, gekennzeichnet durch eine Anordnung, die eine Hilfsspannung der Form U cos co t von konstanter Amplitude liefert, eine Modulationswandleranordnung, die aus dem ursprünglichen Signal und der Hilfsspannung wenigstens eine phasenmodulierte Rechteckwelle bildet, deren Phase in bezug auf sin o) t die durch die Werte E und £ ausgedrückte Information darstellt, und eine Transistorschaltung mit einer Energiequelle und wenigstens einem Transistor, der als Schalter für die Energiequelle arbeitet und durch Anlegen der Rechteckwelle an seine Eingangselektorde abwechselnd gesperrt und gesättigt wird, während das verstärkte Signal am Ausgang der Transistorschaltung abgenommen und anschließend demoduliert wird.
  2. 2. Verstärkeranordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationswandleranordnung zwei gegenphasige Rechteckwellen bildet, daß die Transistorschaltung, deren Ausgangselektroden mit einer Energiequelle gekoppelt sind, zwei Transistoren enthält, die abwechselnd gesperrt und gesättigt werden, und daß an ihre Eingangselektroden die eine bzw. die andere der beiden Rechteckwellen angelegt wird.
  3. 3. Verstärkeranordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationswandleranordnung aus einer Schaltung mit zwei Transistoren (11, 12) besteht, deren Eingangselektroden (27, 28) einerseits die Hilfsspannung und andrerseits das ursprüngliche Signal zugeführt werden, daß die Transistoren symmetrisch geschaltet und über einen gemeinsamen Emitterwiderstand (15) derart miteinander gekoppelt sind, daß bei Sättigung des einen Transistors der andere gesperrt wird, und umgekehrt, und daß die Rechteckwellen an den Ausgängen der beiden Transistoren abgenommen werden.
  4. 4. Verstärkeranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Transistorschaltung (31, 32), einem Demodulator zugeführt wird, der aus einer eine Spannung der Kreisfrequenz co empfangenden Diodenbrücke und einer Filteranordnung für die Gleichspannungskomponente des Ausgangssignals der Brücke besteht.
  5. 5. Verstärkeranordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal das Fehlersignal eines Servomechanismus ist, der eine Anordnung enthält, die unter der Wirkung eines Motors in Abhängigkeit von dem Fehlersignal geregelt werden soll, und daß das Ausgangssignal der Diodenbrücke der Steuerwicklung des Motors zugeführt wird, dessen Trägheit die Filterung derGleichspannungskomponente bewirkt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 644 520; deutsche Auslegeschriften Nr. 1053 036, 1030 393; britische Patentschrift Nr. 825 086; »Proceedings of the IEE, Part B«, 1957, Heft 18, S. 565 ff. und 577 bis 578.
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DE2050002C3 (de) * 1969-11-14 1975-02-20 Rohr Industries, Inc. (N.D.Ges.D. Staates Delaware), Chula Vista, Calif. (V.St.A.) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Gleichstrom- und Nlederfrequenz-Leistungsverstä rkung

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