DE1178471B - Schaltungsanordnung zur Amplitudenbegrenzung kleiner Wechselspannungen - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Amplitudenbegrenzung kleiner Wechselspannungen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Amplitudenbegrenzung kleiner Wechselspannungen, die dem Eingang eines Zweiweggleichrichters mit einer Zenerdiode an seinem Ausgang derart zugeführt werden, daß die Begrenzung beim Erreichen der Zenerspannung erfolgt.
• Es sind Begrenzerschaltungen für Oszillatoren und Verstärker bekannt, bei denen die Begrenzung der Schwingamplitude bzw. der Ausgangsspannung mit vorgespannten Dioden erfolgt. Bei derartigen Schaltungsanordnungen muß jedoch der, die Begrenzerwirkung einschränkende, hohe Durchlaßwiderstand in Kauf genommen werden, der durch die Reihenschaltung des Diodendurchlaßwiderstandes und des Innenwiderstandes der Gleichstromwelle gegeben ist.
• Es ist ferner eine Schaltungsanordnung zur symmetrischen Spannungsbegrenzung von Wechselspannungen und von Impulsen unterschiedlicher Polarität mit Hilfe eines nichtlinearen Gliedes bekannt, bei der ein einziges nichtlineares Glied über eine Doppelweggleichrichterschaltung derart angeschaltet ist, daß dieses Glied unabhängig von der Polarität der an die Anordnung angelegten Spannung in der gewünschten Richtung wirksam wird. Als nichtlineares Glied kann hierbei eine Zenerdiode verwendet werden.
• Bei einer derartigen Schaltung wird für das zur Begrenzung dienende nichtlineare Glied keinerlei Vorspannung benötigt, so daß die mit Innenwiderstand behaftete Gleichstromquelle entfällt. Da außerdem die als nichtlineares Begrenzerglied dienende Zenerdiode im Durchbruchsbereich einen kleinen Innenwiderstand besitzt als die sonst zur Begrenzung verwendeten Dioden, wird der Innenwiderstand der gesamten Begrenzerschaltung gegenüber den eingangs genannten Begrenzerschaltungen verkleinert. Ferner werden durch .diese Schaltungsanordnung mit nur einer Zenerdiode beide Halbwellen der Wechselspannungen begrenzt, so daß für beide Halbwellen stets die gleichen Betriebsverhältnisse geschaffen sind. Da jedoch einerseits der Innenwiderstand von Zenerdioden je nach der Größe der Zenerdioden verschieden ist und in Bereichen von einer Zenerspannung oberhalb 10 V und unterhalb 5 V noch verhältnismäßig groß ist, andererseits aber die Wahl der Zenerspannung im wesentlichen von der Größe der am Eingang .der Gleichrichterschaltung anliegenden Wechselspannung und dem gewünschten Begrenzungseinsatz abhängig ist und daher nicht ein günstiger Zenerspannungsbereich frei wählbar ist, ist bei dieser Anordnung der Innenwiderstand noch verhältnismäßig groß, so daß die Regelsteilheit für viele Anwendungszwecke nicht ausreicht. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Begrenzerschaltungsanordnung mit gegenüber bekannten Begrenzerschaltungsanordnungen kleinerem Innenwiderstand zu schaffen.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Spannungsbegrenzerschaltung gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß der Zweiweggleichrichter als Spannungsvervielfacherschaltung aufgebaut ist, an deren Ausgang eine Spannung zwischen 5 V und 10 V abnehmbar ist, und daß zur Spannungsbegrenzung eine Zenerdiode mit entsprechender Zenerspannung, kleinem Innenwiderstand und vernachlässigbarem Temperaturbeiwert verwendet wird.
• Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß unter Beibehaltung der vorstehenden, für die letztgenannte bekannte Schaltungsanordnung beschriebenen Vorteile der Innenwiderstand der Begrenzeranordnung wesentlich verringert wird, wodurch die Regelsteilheit der gesamten Anordnung besonders groß ist. Ferner gelangt man auch bei kleinen zu begrenzenden Spannungen durch geeignete Wahl der Vervielfachung stets in das Zenerspannungsgebiet zwischen 5 und 10 V. In diesem Gebiet weisen nämlich die Zenerdioden einen sehr kleinen Innenwiderstand und einen fast vernachlässigbar kleinen Temperaturbeiwert auf. Die Spannungsbegrenzerschaltung nach der Erfindung eignet sich vor allem auch für Generatoren, bei denen eine hohe Frequenzkonstanz gefordert wird. Bei derartigen Generatoren muß nämlich einerseits der Schwingstrom durch den Quarz möglichst klein gehalten werden, auf der anderen Seite ist es aber vvegen des bereits erwähnten günstigen Spannungsbereiches der Zenerdioden erforderlich, daß am Ausgangsschwingkreis des Quarzgenerators für eine wirksame Begrenzung eine Spannung zwischen 3,6 und 7,2 V zur Verftügung steht. Dieser Widerspruch wurde bisher so gelöst, daß der Generator meistens über eine zwei- oder mehrstufige Verstärkerschaltung rückgekoppelt wurde. Bei der Anwendung einer Spannungsvervielfacherschaltung nach der Erfindung lassen sich entweder alle Verstärkerstufen oder zumindest ein Teil der Verstärkerstufen einsparen. Ferner ist diese Spannungsbegrenzerschaltung besonders für Hochfrequenzkreise geeignet, die nicht einpolig geerdet werden dürfen. Verwendet man für die Gleichrichterdioden des Gleichrichters Kristalldioden mit kleiner Sperrschichtkapazität, so ist die Begrenzerschaltung bis in den Bereich sehr hoher Frequenzen brauchbar.
• An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
• In der Schaltung nach der Zeichnung ist ein über zwei in Basisschaltung arbeitende Transistorstufen rückgekoppelter Quarzgenerator dargestellt. Am Ausgangsschwingkreis 6 der zweiten Oszillatorstufe liegt die als Zweiweggleichrichter dienende Spannungsverdopplerschaltung 7 nach Villard, bestehend im wesentlichen aus den beiden Dioden I, 2, dem Koppelkondensator 3 und dem Ladekondensator 4. Der Ausgang dieser Spannungsverdopplerschaltung 7 arbeitet auf die Zenerdiode 5. Schwingt der Generator an, so baut sich am Ladekondensator 4 eine Gleichspannung auf, die etwa gleich dem doppelten Spitzenwert der Wechselspannung am Ausgangsschwingkreis 6 der zweiten Oszillatorstufe ist. Solange diese Gleichspannung kleiner ist als die Zenerspannung, stellt die Zenerdiode einen nahezu unendlich hohen Belastungswiderstand dar, so daß für das Anschwingen die volle Verstärkung des Transistorverstärkers ausgenützt wird. Erreicht die Gleichspannung am Ladekondensator 4 die Größe der Zenerspannung, so wird der Innenwiderstand der Zenerdiode 5 klein und verhindert ein weiteres Ansteigen der Gleichspannung am Ladekondensator 4. Dadurch wird die Rückkopplungsspannung am Quarz konstant gehalten und der Verstärker wird im linearen Teil seiner Arbeitskennlinie betrieben. Die Größe der zu begrenzenden Spannungsamplitude kann durch geeignete Wahl der Zenerspannung variiert werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Schaltungsanordnung zur Amplitudenbegrenzung kleiner Wechselspannungen, die dem Eingang eines Zweiweggleichrichters mit einer Zenerdiode an seinem Ausgang derart zugeführt werden, daß die Begrenzung beim Erreichen der Zenerspannung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweiweggleichrichter als Spannungsvervielfacherschaltung ausgebildet ist, an deren Ausgang eine Spannung zwischen 5 V und 10 V abnehmbar ist, und daß zur Spannungsbegrenzung eine Zenerdiode mit entsprechender Zenerspannung, kleinem Innenwiderstand und vernachlässigbarem Temperaturbeiwert verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1095 321; schweizerische Patentschrift Nr. 224 517.