DE1160510B - Schaltungsanordnung zum selbsttaetigen Konstanthalten der Spannung von Transistor-Pilotspannungsquellen fuer Traegerfrequenzsysteme - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Konstanthalten der Spannung von Transistor-Pilotspannungsquellen für Trägerfrequenzsysteme Trägerfrequenzstrecken werden im allgemeinen durch Pilotfrequenzen überwacht. Die Pilotspannungen werden am Anfang der Trägerfrequenzleitung eingespeist. Die Pilotfrequenzen liegen zwischen den übertragenen Nutzbändern. Am Ende der Strecke kann der Pilotpegel selektiv gemessen werden. Wird der Piloteingangspegel konstant gehalten, so läßt sich die Streckendämpfung durch den Pilotpegel am Ende der Strecke überwachen. An die Amplitudenkonstanz dieser Pilotspannungsquellen werden deshalb relativ hohe Anforderungen gestellt. Die Pilotfrequenz wird meistens von einer Grundfrequenz abgeleitet und einem Verzerrer, der die Trägerfrequenzen des Systems liefert, zusätzlich entnommen. Sie wird durch Filter gesiebt und dann verstärkt. Die Ausgangsspannung des Pilotverstärkers speist die Trägerfrequenzstrecke.
• Zur Verstärkung der Pilotfrequenz sind geregelte Röhrenverstärker bekannt. Die Regelung eines bekannten Röhrenverstärkers erfolgt dabei beispielsweise so, daß dem Eingang des Röhrenverstärkers aus Halbleiterdioden und ohmschen Widerständen bestehende Spannungsteiler unmittelbar vorgeschaltet sind, wobei das Spannungsteilerverhältnis dadurch geändert wird, daß der Durchlaßwiderstand der Halbleiterdioden abhängig von einer der Ausgangswechselspannung des Röhrenverstärkers proportionalen Gleichspannung verändert wird. Diese Regelung ist jedoch für den Einsatz bei Transistorverstärkern sehr nachteilig, da der Eingangswiderstand von Transistorverstärkern auf Grund physikalischer Eigenschaften der Transistoren wesentlich geringer ist, als der Eingangswiderstand von Röhrenverstärkern. Dieser geringe Eingangswiderstand hat nämlich eine Minderung der Regelsteilheit der Halbleiterdioden bzw. der gesamten Regelschaltung in dem Verhältnis zur Folge, in dem sich der Eingangswiderstand einer Röhrenschaltung zum Eingangswiderstand der Transistorschaltung verhält.
• Es ist auch bekannt, die Regelschaltung so auszubilden, daß die Regelung erst von einem bestimmten Schwellwert an in Funktion tritt. Das läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß die der Ausgangswechselspannung proportionale Gleichspannung einer Festspannungsquelle parallel geschaltet ist, wobei unterhalb des Wertes der Festspannungsgröße nur die Festspannung als Diodenvorspannung dient, bei Erreichen des Festspannungswertes die Festspannung mittels Dioden abgeschaltet wird und die Regelspannung in ihrer vollen Größe als Steuerspannung dient.
• Es sind auch Regelschaltungen bei Transistorverstärkern bekanntgeworden, bei denen eine Transformation des Wechselstromwiderstandes der Dioden vorgenommen wird. Die Steuerung des Arbeitspunktes dieser Dioden erfolgt jedoch über eine Stromsteuerung. Eine Stromsteuerung setzt aber hohe Innenwiderstände der Steuerstromquelle voraus, wodurch nur eine geringe Regelsteilheit erreichbar ist.
• Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Konstanthalten der Spannung von Transistorpilotspannungsquellen für Trägerfrequenzsysteme, bei welchen aus einer Grundfrequenz mittels eines Verzerres Oberwellen erzeugt werden und aus diesen durch Filter die Pilotfrequenz ausgesiebt und einem Transistorverstärker mit endlichem Eingangswiderstand zur automatisch auf konstante Ausgangsspannung regelnden Verstärkung der Pilotfrequenz zugeführt wird, dem ein mindest eine Halbleiterdiode enthaltendes, von der Ausgangsspannung des Transistorverstärkers geregeltes Dämpfungsglied vorgeschaltet ist.
• Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung so ausgebildet, daß das regelbare Dämpfungsglied einen oder mehrere Spannungsteiler mit mindestens je einer vorgespannten Halbleiterdiode als Stellglied enthält, daß die Vorspannung für die Halbleiterdiode aus der Differenz der gleichgerichteten Ausgangswechselspannung des Transistorverstärkers und einer von der Versorgungsspannung für den Transistorverstärker abgeleiteten, durch eine Zenerdiode stabilisierten Bezugsspannung gebildet ist, daß der Wechselstromwiderstand der die Regelung des Dämpfungsgliedes bewirkenden Halbleiterdiode auf den Eingangswiderstand des Transistorverstärkers derart übersetzt ist, daß der auf den Eingang des Transistorverstärkers übersetzte Diodenwiderstand wesentlich niedriger ist als der Eingangswiderstand des Verstärkers, und daß die stabilisierte Bezugsspannung zur Einstellung der Ausgangsspannung des Transistorverstärkers veränderbar ist.
• Durch diese Maßnahmen wird eine hohe Reaelsteillieit der gesamten Schaltungsanordnung erreicht. Ferner wird die Ausgangsspannung des Transistorverstärkers bei geringem Aufwand an Schaltelementen und mit einem geringen Bedarf an aufzuwendender Regelleistung annähernd konstant gehalten.
• Schwankungen der Verzerrerausgangsspannung, der Filterdämpfung und der Versorgungsspannung werden erfaßt und ausgeregelt. Bekannte Schaltungen, bei denen Heiß- und/oder Kaltleiter als Stellglieder verwendet sind, benötigen demgegenüber eine erheblich höhere Regelleistung. Die thermische Zeitkonstante von Heiß- und Kaltleitern begrenzt außerdem die Regelgeschwindigkeit. Bei Verwendung von regelnden Dioden ist die Eigenzeitkonstante dagegen verschwindend klein. Außerdem ist die Abhängigkeit der geregelten Spannung von der Temperatur sehr gering.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Schaltungsanordnung so ausgebildet, daß im regelbaren Dämpfungsglied zwei Halbleiterdioden derart angeordnet sind, daß sie in Serie an den Klemmen der steuernden Gleichspannung liegen, von der speisenden Piloteingangsspannung aber gegenphasig durchgesteuert werden. Die Anordnung kann auch so ausgebildet sein, daß im regelbaren Dämpfungsglied zwei Spannungsteiler mit je einem Widerstand und je zwei Halbleiterdioden derart hintereinandergeschaltet sind, daß die beiden Widerstände im Längszweig in Serie und die Halbleiterdioden in den Querzweigen paarweise antiparallel liegen, und daß sämtliche Dioden in Serie an den Klemmen der steuernden Gleichspannung liegen, aber paarweise zusammengefaßt jeweils gegenphasig von der speisenden Piloteingangsspannung durchgesteuert sind, wobei Kondensatoren zur Trennung des Regelgleichstromes von der Pilotspannung dienen. Man kann auch zwei von der Piloteingangsspannung abgeleitete Teilspannungen gegeneinanderschalten, eine der Teilspannungen durch eine Halbleiterdiode steuern und die Differenzspannung aus beiden Teilspannungen dem Transistorverstärker zuführen. Die Schaltungsanordnung kann ferner vorteilhaft so ausgebildet werden, daß das regelbare Dämpfungsglied eine Gabelschaltung enthält, bei der die an einem Widerstand im Längszweig sich aufbauende Spannung ; durch eine transformatorisch in den Querzweig eingekoppelte Zusatzspannung veränderbar ist, welche durch den Widerstand einer vorgespannten Halbleiterdiode einstellbar ist und umgekehrtes Vorzeichen wie die ursprünglich am Längswiderstand , vorhandene Spannung aufweist.
• Die Erfindung wird an Hand der in den F i g. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
• Die Wirkungsweise der Schaltung wird durch F i g. 1 veranschaulicht. Der Transistorverstärker V mit dem Eingangswiderstand R., wird über ein Dämpfungsglied in Form eines Spannungsteilers an die speisende Pilotspannung U,. gelegt. Der Spannungsteiler besteht aus dem Längswiderstand R1 und dem durch einen Übertrager iül entsprechend übersetzten Wechselstromwiderstand der Halbleiterdiode D, als Querwiderstand. Letzterer kann durch vei'.a-derliches Vorspannen der Diode Dl mit einer Gie:clispannung U", in weiten Grenzen als Stellglied geändert werden. Die am Übertrager Ü., erhaltene Ausgangswechselspannung U" des Verstärkers wird mittels der Dioden D., und D.; Qleichgericrtet und einer Bezugsspannung Uz entgegenaesclal:et. Die Bezugsspannung U, wird Tiber einen Widen,tand R.. von der N7ersoi-Qun2sspannung ti-; abgeleitet und durch die ?e:.erdiode ,@@ stabili@.iert. Die Differenz beider Gleiclisliannt:yigen, die Regelgröße, dient als veränderliche Vorspannung der Regeldiode Dl und bestimmt iliiei, Wecliselstroiiiv,-idei-stand. Röhrenverstärker haben fasi immer einen bohen Ein'ean,cs.-,,"ider#-tarid. Der Eingangs,viders@and @-on Transistor-Schaltungen ist bedeutend kleiner, wodurch die Regelsteilheit der Diode verriii-ert :wird. gier `tJecljselstromwiderstand der Regeldiode wird daher auf den Eingangswiderstand des Transistorversiä rkers entsprechend übersetzt. Die Ausgiingsspann!iig des Verstärkers V ist durch Ändern der stabili-,:ierten Vergleichsspannung U, veränderbar. Hierzu wird nach F i g. ? der Zenerdiode Dl das Potentiometer P parallel geschaltet, durch welches die Vergleichsspannung und damit die Verstärkerausgangsspannung stetig verändert werden kann.
• Die Schaltung der Regeldiode kann entsprechend den vorliegenden Bedingungen abgewandelt werden. F i g. 3 zeigt eine Anordnung, die das durch die nichtlineare Kennlinie der Diode bedingte Klirren stark vermindert. Zwei Dioden D,. D@ liegen in Serie an den Klemmen der steuernden Gleichspannung L',1. Von der speisenden Piloteinaangsspannung werden aber beide Dioden gegenphasig durchgesteuert, so daß die geradzahligen Oberwellen des Klirrspektrums unterdrückt werden. Der Längswiderstand des Spannungsteilers ist mit R, die zur Trennung des Regelstromes vom Pilotstrom vorgesehenen Kondensatoren sind mit C bezeichnet.
• Eine weitere Verbesserung der Regelsteilheit kann durch Hintereinanderschaltung mehrerer Spannungsteilerstufen erfolgen. F i g. .1 zeigt zwei hintereinandergeschaltete Teiler mit R1 und R4 als Längswiderstände und den Dioden Dl. D p D(;, D- als gesteuerte Querwiderstände. Die Dioden sind entsprechend F i g. 3 klirrkompensierend paarweise zusammengefaßt. Die Kondensatoren C; bis C, sperren den Regelgleichstrom.
• Durch Versteilerungsschaltungen nach den F i g. 5, 6 und 7 können die Regeleigenschaften weiter verbessert werden. Zwei von der Eingangsspannung abgeleitete Teilspannungen werden gegeneinandergeschaltet. Die Differenzspannung speist den zu regelnden Verstärker. Die eine Teilspannung kann durch die Regeldiode D verändert werden. Relative Änderungen einer Teilspannung wirken sich auf die- Differenzspannung um so stärker aus, je größer die Teilspannungen absolut genommen sind. Durch sinnvolle Auslegung kann auf diese Weise erreicht werden, daß sich die Widerstandsänderung der Regeldiode vielfach verstärkt auf die Ausgangsspannung des regelnden Netzwerks auswirkt. Bei der Schaltung nach F i g. 5 erfolgt die Versteilerung durch eine Regelbrücke. Die Wechselspannung am Widerstand R wird mit der sich an der Regeldiode D aufbauenden Spannung verglichen. F i g. 6 zeigt eine Anordnung, bei der eine durch den Wechselstromwiderstand der Regeldioden D1 und D ;bestimmte Teilspannung nach entsprechender übersetzun` der vollen Eingangs- Spannung entgegengeschaltet wird. Eine Versteilerung durch eine Gabelschaltung zeigt F i g. 7. Die am Widerstand R sich aufbauende Spannung wird durch eine transformatorisch eingekoppelte Zusatzspannung verändert. Die Änderung erfolgt ihrer Größe nach durch den Widerstand der Regeldiode D. Die Zusatzspannung hat umgekehrtes Vorzeichen wie die ursprünglich an R vorhandene Spannung. Die Differenzwirkung versteilert wieder die Regelung.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Konstanthalten der Spannung von Transistorpilotspannungsquellen für Trägerfrequenzsysteme, bei welchen aus einer Grundfrequenz mittels eines Verzerrers Oberwellen erzeugt werden und aus diesen durch Filter die Pilotfrequenz ausgesiebt und einem Transistorverstärker mit endlichem Eingangswiderstand zur automatisch auf konstante Ausgangsspannung regelnden Verstärkung der Pilotfrequenz zugeführt wird, dem ein mindestens eine Halbleiterdiode enthaltendes, von der Ausgangsspannung des Transistorverstärkers geregeltes Dämpfungsglied vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das regelbare Dämpfungsglied einen oder mehrere Spannungsteiler mit mindestens je einer vorgespannten Halbleiterdiode (D1) als Stellglied enthält, daß die Vorspannung (Ud) für die Halbleiterdiode (Dl) aus der Differenz der gleichgerichteten Ausgangswechselspannung des Transistorverstärkers (V) und einer von der Versorgungsspannung (UB) für den Transistorverstärker abgeleiteten, durch eine Zenerdiode (D4) stabilisierten Bezugsspannung (UZ) gebildet ist, daß der Wechselstromwiderstand der die Regelung des Dämpfungsgliedes bewirkenden Halbleiter-Diode (Dl) auf den Eingangswiderstand (R") des Transistorverstärkers (V) derart übersetzt ist, daß der auf den Eingang des Transistorverstärkers übersetzte Diodenwiderstand wesentlich niedriger ist als der Eingangswiderstand des Verstärkers, und daß die stabilisierte Bezugsspannung (UZ) zur Einstellung der Ausgangsspannung (Ua) des Transistorverstärkers veränderbar ist (F i g. 1 und 2).
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im regelbaren Dämpfungsglied zwei Halbleiterdioden (Dl, D5) derart angeordnet sind, daß sie in Serie an den Klemmen der steuernden Gleichspannung (Ud) liegen, von der speisenden Piloteingangsspannung aber gegenphasig durchgesteuert sind (F i g. 3).
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im regelbaren Dämpfungsglied mehrere Spannungsteiler reit je einem Widerstand (R1 bzw. R4) und je zwei Halbleiterdioden (Dl, D5 bzw. D6, D 7 ) derart hintereinandergeschaltet sind, daß die beiden Widerstände im Längszweig in Serie und die Halbleiterdioden paarweise antiparallel in den Querzweigen liegen, und daß sämtliche Dioden in Serie an den Klemmen der steuernden Gleichspannung liegen, aber paarweise zusammengefaßt jeweils gegenphasig von der speisenden Piloteingangsspannung durchgesteuert sind, wobei Kondensatoren (Cl bis C4) zur Trennung des Regelgleichstroms von der eigentlichen Pilotspannung dienen (F i g. 4).
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei von der Piloteingangsspannung abgeleitete Teilspannungen gegeneinandergeschaltet sind und eine der Teilspannungen durch eine Halbleiterdiode (D) veränderbar ist und daß die Differenzspannung aus beiden Teilspannungen den zu regelnden Transistorverstärker speist (F i g. 5, 6).
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das regelbare Dämpfungsglied eine Gabelschaltung enthält, bei der die an einem Widerstand (R) im Längszweig sich aufbauende Spannung durch eine transformatorisch in den Querzweig eingekoppelte Zusatzspannung veränderbar ist, welche durch den Widerstand einer vorgespannten Halbleiterdiode (D) einstellbar ist und umgekehrtes Vorzeichen wie die ursprünglich am Längswiderstand vorhandene Spannung aufweist (F i g. 7). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 698 455, 864 889, 1080 146; britische Patentschrift Nr. 413 383; französische Patentschrift Nr. 1 193 719; schweizerische Patentschrift Nr. 316 032; »Siemens-Zeitschrift«, 1959, H. 10, S. 640 bis 644.