DE1161585B - Schaltungsanordnung zur Vergroesserung des linearen Bereichs der Ausgangsspannung-Einstellstrom-Kennlinie eines Transfluxors - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Vergrößerung des linearen Bereichs der Ausgangsspannung-Einstellstrom-Kennlinie eines Transfluxors Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Vergrößerung des linearen Bereichs der Ausgangsspannung - Einstellstrom - Kennlinie U = f (i,) eines Transfluxors.
• Transfluxoren sind Magnetkerne aus einem Material mit rechteckförmiger Magnetisierungsschleife und mindestens zwei Löchern, deren Wirkungsweise an Hand der schematischen Darstellungen Bild 1 und 2 zunächst erläutert werden soll.
• Mit Hilfe der durch das Loch 2 des in B i 1 d 1 gezeigten Transfluxors 1 geführten Wicklung 4 können durch Änderung des Magnetisierungszustandes des Kernmaterials die Übertragungseigenschaften zwischen den durch Loch 3 geführten Wicklungen 5 und 6 geändert werden.
• Wird der Transfluxorkern durch einen Stromimpuls (sogenannten Blockierimpuls) geeigneter Höhe und Breite zunächst völlig im (eingezeichneten) Gegenuhrzeigersinn magnetisiert, so ist auf Grund der Eigenschaften des Kernmaterials keine Energieübertragung von der Wicklung 5 nach der Wicklung 6 möglich.
• Ein zumeist mit Einstellimpuls bezeichneter Stromimpuls entgegengesetzter Polarität durch die Wicklung 4 oder ein Stromimpuls durch eine zweite, durch Loch 2 geführte Wicklung 4 a kann die Magnetisierung des Kernes - beginnend vom inneren Rand des Loches 2 - in Uhrzeigerrichtung umklappen. Dieser Umklappvorgang beginnt jedoch erst, nachdem die durch diesen Einstellstromimpuls hervorgerufene Einstellerregung einen gewissen Schwellwert überschritten hat. Dieser Schwellwert hängt ab von der geometrischen Form des Transfluxors und den magnetischen Eigenschaften des Kernmaterials. Nach Überschreiten des Schwellwertes wächst die Breite der ummagnetisierten Zone linear mit der Einstellerregung an. Auf Grund der Rechteckkennlinien des Kernmaterials bleiben die eingestellten Magnetisierungsverhältnisse auch nach dem Verschwinden der Stronumpulse in den Wicklungen 4 bzw. 4 a erhalten. Die von der Wicklung 5 in Wicklung 6 induzierte Spannung ist proportional der Breite der im Uhrzeigersinn um Loch 2 magnetisierten Zone. Diese Spannung erreicht ein Maximum, wenn die Hälfte des Kernquerschnittes in dieser Richtung magnetisiert worden ist. Wird die Wicklung 5 von einem Wechselstrom geeigneter konstanter Amplitude und Frequenz erregt, so zeigt sich für das Übertragungsverhalten eines Transfluxors die in B i 1 d 2 angegebene Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Einstellerregung.
• Bei konstanter Windungszahl der Wicklung 4 (bzw. 4 a) ist die Einstellerregung O proportional dem Einstellstrom ie, so daß auch, wie B i 1 d 2 zeigt, U über i, aufgetragen werden kann.
• Die relative Lage der Knickpunkte 8, 9 und 10 wird durch die Abmessungen des Transfluxorkemes, ihre absolute Lage durch die magnetischen Eigenschaften des Kernmaterials bestimmt. Ausgenutzt wird die Kennlinie nur bis zum Knickpunkt 9.
• Soll ein Transfluxor zur Übertragung und Speicherung analoger Signale benutzt werden, so werden die Ausgangssignale gegenüber den Eingangssignalen auf Grund des Schwellwertes 33 der Kennlinie verzerrt. Ein Maß für den Grad der Verzerrung ist das Verhältnis der Strecken 1T und T2. Bei den bisher bekannten Transfluxoren erreicht das Verhältnis T2 : TI Werte, die wesentlich kleiner als 1 sind.
• Aufgabe der Erfindung ist es, das Verhältnis der Strecken 12 und 11 zu verbessern, also den linearen Bereich der Kennlinie zu vergrößern und dadurch die Einsatzfähigkeit des Transfluxors zur Übertragung und Speicherung analoger Signale zu ermöglichen.
• Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vor die Einstellwicklung 4 des Transfluxors ein Netzwerk mit einer derartigen nichtlinearen übertragungskennlinie geschaltet ist, daß der sich am Knickpunkt der übertragungskennlinie einstellende Strom, multipliziert mit der Windungszahl der Einstellwicklung, eine Durchflutung aufbringt, welche zumindest ungefähr mit der durch die Materialeigenschaften und Abmessungen des Transfluxors vorgegebenen Schwellwerterregung übereinstimmt. Vorteilhaft wird das Netzwerk mit nichtlinearer übertragungskennlinie so ausgelegt, daß neben dem Einstellimpuls auch der Blockierimpuls umgekehrter Polarität übertragen werden kann.
• Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform besteht das Netzwerk mit nichtlinearer übertragungskennlinie aus der Serienschaltung einer Diode mit einem ohmschen Widerstand im Querzweig und einem ohmschen Widerstand im Längszweig.
• Bild 3 zeigt eine mögliche Schaltungsanordnung zur Realisierung der Erfindung. In Bild 3 a ist ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung dargestellt. Bild 3 b zeigt die übertragungskennlinie des Netzwerks, während B i 1 d 4 die durch das Netzwerk verbesserte Kennlinie des Transfluxors verdeutlicht. B i 1 d 5 zeigt endlich eine bevorzugte Ausführungsform des Netzwerks.
• In B i 1 d 3 ist der Wicklung 4 bzw. 4 a ein Eingangsnetzwerk vorgeschaltet, dessen übertragungsfunktion in B i 1 d 3 b angegeben ist. Dabei ist es unerheblich, ob das Netzwerk 13 nur zur Übertragung des Einstellimpulses dienen soll - also der Wicklung 4a vorgeschaltet ist und der Blockierimpuls an der gesonderten Wicklung 4 angelegt wird - oder ob das Netzwerk 13 zusammen mit Wicklung 4 Einstell-und Blockierimpuls aufnehmen soll. Für den zweiten Fall ist nur zu fordern, daß das Netzwerk 13 auch negative !,-Werte überträgt (Teil 15 der 114,-Kennlinie in Bild 3b).
• Das Netzwerk 13 ist optimal so auszulegen, daß der sich am Knickpunkt 14 einstellende Strom i., 13 multipliziert mit der Windungszahl der Einstellwicklung 4 bzw. 4 a, gerade die in B i 1 d 2 mit TT gekennzeichnete Einstellerregung aufbringt. Der nun oberhalb des Knickpunktes 14 weniger steil ansteigende Strom i.., bedingt eine Dehnung des in B i 1 d 2 mit 3'2 bezeichneten Anteiles der O-U-Kennlinie, so daß sich für den Transfluxor zusammen mit dem Einstellnetzwerk 13 die in B i 1 d 4 angegebene i -U-Kennlinie ergibt. Dadurch wird das Verhältnis 32 : Il größer und die i1 U-Kennlinie einer idealen Kennlinie (16 bzw. 16') angenähert.
• Praktisch durchgeführte Messungen mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergaben eine Verbreiterung des linearen Teils um mindestens den Faktor 20.
• B i 1 d 5 zeigt eine Möglichkeit zur Realisierung des Netzwerkes 13. Zls und Z19 bezeichnen beliebige Widerstände, wobei Z19 auch den Widerstand der Erregerwicklung 4 (bzw. 4 a) einschließen soll. Für den Widerstand Z,7 werden folgende Forderungen gestellt: Für den Spannungsbereich 0 Z- U1 < '2-.l - Z19 : Z17 .-+ 0o, Spannungsbereich U1 > !2,l - Z19: Z17 `+ 0? Spannungsbereich U1 < 0 : 0 G Z17 < oo.
• Die einfachste Realisierung der oben dargelegten Forderungen für das Bauelement Z17 ermöglicht eine Siiiziumdiode, für die der Wert U1 etwa +0,7 V beträgt.
• Der Verlauf der i.-i.,-Kennlinie in den Bereichen 15 und 20 kann durch geeignete Auswahl der Widerstände Z,. und Z19 unter Beachtung des Verhaltens von Widerstand Z17 in weiten Grenzen verändert werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Vergrößerung des linearen Bereichs der Ausgangsspannung-Einstellstrom-Kennlinie U = f (i") eines Transfluxors, dadurch gekennzeichnet, daß vor die Einstellwicklung (4a bzw. 4) des Transfluxors (1) ein Netzwerk (13) mit einer derartigen nichtlinearen L7bertragungskennlinie geschaltet ist, daß der sich am Knickpunkt (14) der Obertragungskennlinie einstellende Strom (i.. ), multipliziert mit der Windungszahl der Einstellwicklung (4a), eine Durchflutung aufbringt, welche zumindest ungefähr mit der durch die Materialeigenschaften und Abmessungen des Transfluxors (1) vorgegebenen Schwellwerterregung übereinstimmt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk mit nichtlinearer übertragungskennlinie so ausgelegt ist, daß neben dem Einstellimpuls auch der Blockierimpuls umgekehrter Polarität übertragen werden kann.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk mit nichtlinearer übertragungskennlinie aus der Serienschaltung einer Diode (17) mit einem ohmschen Widerstand (,ß) im Querzweig und einem ohmschen Widerstand (19) im Längszweig entsteht.