DE1108741B

DE1108741B - Circuit with limiting effect, especially for low frequency oscillations

Info

Publication number: DE1108741B
Application number: DET17764A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alfred Leifer
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1960-01-22
Filing date: 1960-01-22
Publication date: 1961-06-15

Description

Schaltung mit Begrenzerwirkung, besonders für Niederfrequenzschwingungen In Schaltungen der elektrischen Nachrichtentechnik ist es häufig erforderlich, das Anwachsen der Signalamplitude über einen vorbestimmten oberen Grenzwert hinaus zu verhindern, um Übersteuerungen zu vermeiden. Zu diesem Zweck werden sogenannte Begrenzerschaltungen benutzt.Circuit with limiting effect, especially for low frequency oscillations In electrical communications engineering circuits it is often necessary that Increase in the signal amplitude beyond a predetermined upper limit value to avoid overdriving. So-called limiter circuits are used for this purpose used.

Es ist beispielsweise eine Begrenzerschaltung bekannt, in der die Verstärkung vor Erreichen der Übersteuerungsgrenze derartig in Abhängigkeit von der Signalamplitude heruntergeregelt wird, daß die Ausgangsspannung einen vorbestimmten Maximalwert praktisch nicht überschreitet. Ein solcher Begrenzungsverstärker kann jedoch nur verhältnismäßig kleine Amplituden verarbeiten, wenn er geringe Verzerrungen aufweisen soll. Wenn auch derartige Regelverstärker im allgemeinen befriedigend arbeiten, so weisen sie doch einen bisher noch nicht behobenen Nachteil auf. Dieser Nachteil ergibt sich aus der Zeitverzögerung, welche zwischen dem Einsetzen der Regelwirkung und der als Ursache vorausgehenden Amplitudenänderung besteht. Bei den bisher erreichbaren Zeitkonstanten für die Regelschleife werden steile Übergänge in der Signalamplitude nicht schnell genug ausgeregelt und daher auch Übersteuerungen bei starken Amplitudensprüngen nicht immer mit Sicherheit unterdrückt.For example, a limiter circuit is known in which the Gain before reaching the override limit such as a function of the signal amplitude is regulated down so that the output voltage is a predetermined Practically does not exceed the maximum value. Such a limiting amplifier can however, only process relatively small amplitudes when there is low distortion should have. Even if such control amplifiers are generally satisfactory work, they have a disadvantage that has not yet been resolved. This The disadvantage arises from the time delay between the onset of the Control effect and the preceding change in amplitude as the cause. at The previously achievable time constants for the control loop become steep transitions The signal amplitude is not regulated fast enough and therefore also overloads not always suppressed with certainty in the case of strong amplitude jumps.

Im Gegensatz zu den mit einer Verstärkungsregelung arbeitenden Begrenzungsverstärkern werden bei den Abkappern je nach der Signalamplitude mehr oder weniger große Teile der ursprünglichen Signalschwingung weggeschnitten oder »abgekappt«. Aus diesem Grunde muß man bei den bisher bekannten Abkappern beim Auftreten von Übersteuerungen mit beträchtlichen Verzerrungen rechnen.In contrast to the limiting amplifiers that work with gain control are more or less large parts depending on the signal amplitude the original signal oscillation cut away or "cut off". For this Basically you have to with the previously known clippers when overloads occur expect considerable distortions.

Außer Schaltungen, bei denen die einen vorbestimmten Grenzwert überschreitenden Teile weggeschnitten oder begrenzt werden, gibt es auch Schaltungen, in welchen die unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes bleibenden Amplituden unterdrückt werden. Während die erste Art von Schaltungen als »Amplitudentiefpaß« bezeichnet werden kann, bildet die zweite Art in diesem Sinne einen »Amplitudenhochpaß«. Die Eigenschaften eines »Amplitudenbandpasses« besitzt eine Schaltung, welche nur Amplituden zwischen zwei vorbestimmten Pegelwerten durchläßt. Eine solche Schaltung mit getrennt einstellbarem, aber während der normalen Arbeitsweise unveränderlichem oberem Begrenzer- und unterem Schwellwert beschreibt die deutsche Patentschrift 691876. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß diese Schaltung stets wesentliche Verzerrungen der Signalschwingungen ergibt, die bei kleinen Amplituden bis zur völligen Unterdrückung gehen. Demgegenüber soll bei der Schaltung nach der Erfindung eine Amplitudenbegrenzung mit einem Minimum von Verzerrungen durchgeführt werden.Except for circuits in which the exceed a predetermined limit value If parts are cut away or limited, there are also circuits in which suppresses the amplitudes remaining below a predetermined limit value will. While the first type of circuit is called "amplitude low pass" can be, the second type forms an "amplitude high pass" in this sense. the Properties of an »amplitude bandpass« are possessed by a circuit which only uses amplitudes passes between two predetermined level values. Such a circuit with separated adjustable, but unchangeable upper limiter during normal operation and the lower threshold value describes the German patent specification 691876. It is without It can also be seen that this circuit always has significant distortions in the signal oscillations results that go up to complete suppression at small amplitudes. In contrast should in the circuit according to the invention an amplitude limitation with a minimum performed by distortion.

In Fig. 1 a ist der Kurvenverlauf einer Signalschwingung dargestellt, von welchem beim Überschreiten der mit unterbrochenen Linien eingezeichneten übersteuerungsgrenzen die schraffierten Kurventeile weggeschnitten werden sollen. Dies kann in bekannter Weise durch vorgespannte Gleichrichterelemente bewirkt werden, welche in den übertragungsweg als Querglieder eingeschaltet sind und leitend werden, wenn die Momentanspannung in der einen oder anderen Richtung eine vorgegebene Spannungsgrenze überschreitet. Man erkennt aus Fig. l a, daß eine Wellenform übrigbleibt, die annähernd aus zwei Trapezstücken zusammengesetzt ist. Die Verzerrungen bei dieser Art der Begrenzung sind also verhältnismäßig groß.In Fig. 1 a the curve of a signal oscillation is shown, of which when the override limits drawn in with broken lines are exceeded the hatched parts of the curve are to be cut away. This can be known in Way are effected by biased rectifier elements, which in the transmission path are switched on as transverse links and become conductive when the instantaneous voltage exceeds a specified voltage limit in one direction or the other. It can be seen from Fig. 1a that one waveform remains which is approximately two Trapezoidal pieces is assembled. The distortions in this type of limitation are therefore relatively large.

Anstatt von dem ursprünglichen Kurvenverlauf gewisse Stücke an der Spitze wegzuschneiden, kann man auch der Null-Linie benachbarte Basisteile der ursprünglichen Schwingung wegschneiden. Diese Möglichkeit ist in Fig. 1 b dargestellt. Allerdings ist zur praktischen Ausführung dieser Methode zunächst eine Trennung der beiden Halbwellen erforderlich. Diese wird beispielsweise in einem Gegentakt-B-Verstärker ohnehin durchgeführt, da in jeder der in einer Stufe zusammenarbeitenden Röhren nur eine der beiden Halbwellen verstärkt wird. Man kann dann mit Hilfe einer durch Spitzengleichrichtung gewonnenen Spannung die Gittervorspannung der beiden in der B-Verstärkerstufe zusammenarbeitenden Röhren in negativer Richtung verlagern, so daß die schraffierten Flächenteile unter den Kennlinienknick der Verstärkerstufe fallen und keine Stromaussteuerung im Anodenkreis bewirken. Es bleibt dann eine aus zwei Kuppen der ursprünglichen Signalkurve zusammengesetzte begrenzte Kurve übrig. Man erkennt aber auch in diesem Fall ohne weiteres, daß beträchtliche Verzerrungen vorhanden sind.Instead of the original curve, there are certain pieces of the To cut away the tip, one can also use the base parts of the original that are adjacent to the zero line Cut away vibration. This possibility is shown in Fig. 1b. However For the practical implementation of this method, the first step is to separate the two Half waves required. This is used, for example, in a push-pull B amplifier anyway, since in each of the tubes working together in a stage only one of the two half-waves is amplified. You can then go through with the help of a Peak rectification voltage obtained the grid bias of the two in the B amplifier stage cooperating tubes in negative direction shift so that the hatched parts of the surface are below the kink of the characteristic curve of the amplifier stage and do not cause any current modulation in the anode circuit. It then remains one Bounded curve composed of two peaks of the original signal curve left over. In this case, too, one can easily see that there are considerable distortions available.

Es ist jedoch ein Vorteil der unter Bezugnahme auf in Fig. 1 a und 1 b beschriebenen Begrenzerschaltungen, daß sie mit wesentlich geringeren Verzögerungen arbeiten als die vorerwähnte, mit einem Regelverstärker arbeitende Anordnung. Bei der Methode der Spitzenabkappung nach Fig. 1 a ist praktisch Überhaupt keine Verzögerung vorhanden, da die Wirkung unmittelbar durch den einsetzenden Stromfluß in einem Quergleichrichter erzielt wird, sobald die Momentanspannung den durch die Gleichrichtervorspannung gegebenen Spannungswert überschreitet. Bei der Methode nach Fig. 1 b ist die Wirkung nicht ganz so unmittelbar, weil auf dem Umweg über eine Spitzengleichrichtung zunächst eine Verlagerung des Ruhespannungswertes einer Verstärkerstufe erzielt werden muß. Jedoch ist die dafür in Kauf zu nehmende Verzögerung immer noch wesentlich kleiner als in der vorerwähnten Anordnung mit einem Regelverstärker.It is an advantage, however, of the features shown in FIGS 1 b described limiter circuits that they have significantly lower delays operate as the aforementioned arrangement using a variable gain amplifier. at the method of tip capping according to Fig. 1a is practically no delay at all present, since the effect is directly due to the onset of current flow in one Cross rectifier is achieved as soon as the instantaneous voltage is reduced by the rectifier bias exceeds the given voltage value. In the method according to FIG. 1 b, the effect is not quite so immediately, because initially via a peak rectification a shift in the open-circuit voltage value of an amplifier stage must be achieved. However, the delay to be accepted for this is still much smaller than in the aforementioned arrangement with a control amplifier.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile der mit Regelverstärkern arbeitenden Anordnungen, also im wesentlichen ihre geringe Verzerrung, mit den Vorteilen der Abkapperanordnungen zu verbinden. Es ist das Ziel der Erfindung, eine Schaltung mit Begrenzerwirkung anzugeben, welche geringe Verzerrungen besitzt und bei schnellen Amplitudenänderungen sehr geringe Verzögerungen der Wirkung aufweist, so daß auch beim Auftreten solcher schnellen Amphtudenänderungen keine merklichen zusätzlichen Verzerrungen in Kauf genommen werden müssen, wie dies bei dem Regelverstärker der Fall war.The invention is based on the advantages of having control amplifiers working arrangements, so essentially their low distortion, with the advantages to connect the capping arrangements. It is the aim of the invention to provide a circuit indicate with limiting effect, which has low distortions and fast Changes in amplitude have very small delays of the effect, so that too no noticeable additional changes in the occurrence of such rapid amphithead changes Distortions have to be accepted, as is the case with the control amplifier of the Case was.

Zu diesem Zweck wird in einer Schaltung mit Begrenzerwirkung besonders für Niederfrequenzschwingungen, in welcher sowohl einen vorbestimmten Amplitudenwert überschreitende Spitzen als auch der Null-Linie benachbarte Basisteile der ursprünglichen Schwingung mit Hilfe von innerhalb des übertragungsweges wirkenden vorgespannten Gleichrichterelementen abgeschnitten bzw. unterdrückt werden, erfindungsgemäß die Ruhevorspannung eines bei Übersteuerung die Unterdrückung von Basisteilen bewirkenden Gleichrichterelementes durch Zuführung einer durch ein erst bei Übersteuerung leitend werdendes, vorzugsweise gleichzeitig zur Spitzenabscheidung dienendes Gleichrichterelement gewonnenen Spannung in solchem Sinne geändert, daß infolge der Vorspannungsänderung in dem erstgenannten Gleichrichterelement mehr als die eine Halbwelle der ursprünglichen Schwingung gesperrt wird.For this purpose, in a circuit with a limiter effect, special for low frequency vibrations, in which both a predetermined amplitude value peaks crossing and the base parts of the original one that are adjacent to the zero line Vibration with the help of preloaded acting within the transmission path Rectifier elements are cut off or suppressed, according to the invention Idle bias of an overdrive effecting the suppression of base parts Rectifier element by feeding one through one only conductive when overridden rectifier element, preferably used at the same time for tip separation The voltage obtained is changed in such a way that as a result of the change in the bias voltage in the first-mentioned rectifier element more than one half-wave of the original Vibration is blocked.

Fig. 1 c dient zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise und der Vorteile einer Schaltung mit Begrenzerwirkung nach der Erfindung. Von den Spitzen der ursprünglichen Signalschwingung sind die schraffierten Flächenteile mit der Höhe d abgeschnitten, was dem Abkappungsvorgang nach Fig.1 a entspricht. Die Höhe d der in Fig. c abgeschnittenen Spitzen ist jedoch geringer als die Höhe der entsprechenden Teile in Fig. l a. In Fig. 1 c sind außerdem gewisse Basisteile mit der Höhe e abgeschnitten, was der Abschneidung entsprechender Basisteile in Fig. 1 b vergleichbar ist. Die Höhe e der in Fig. 1 c abgeschnittenen Basisteile ist jedoch geringer als die Höhe der entsprechenden Teile in Fig. 1b. Wenn man den nach der Begrenzung übrigbleibenden Kurvenzug der Fig. 1 c mit der ursprünglichen Signalkurve vergleicht, so erkennt man ohne weiteres, daß in Fig.1 c die Verzerrungen geringer sind als bei den Methoden nach Fig. 1 a und 1 b. Dies liegt daran, daß die beiden Abkappungsarten nach Fig. 1 a und 1 b teilweise höhere Harmonische in Gegenphase zueinander erzeugen. Bei der gleichzeitigen Anwendung beider Abkappungsarten entsprechend der Erfindung, wie dies in Fig. 1 c dargestellt ist, löschen die durch die einzelnen Abkappungsarten erzeugten Harmonischen also einander teilweise aus. Vorzugsweise soll das Verhältnis, in welchem die Höhen d und e der an der Spitze abgeschnittenen und der an der Basis unterdrückten Teile der ursprünglichen Schwingung zueinander stehen, wenigstens in einem Teilbereich vorkommender übersteuerungsgrade derartig bemessen sein, daß die durch die Begrenzerwirkung entstehende Vergrößerung der Gesamtverzerrungen oder der dritten Harmonischen allein ein Minimum wird. Die Gesamtverzerrungen können durch den Effektivwert sämtlicher Harmonischen außer der Grundschwingung bestimmt werden. Häufig ist es erwünscht, hauptsächlich die dritte Harmonische zu dämpfen, da diese zu den hörbaren Verzerrungen am meisten beiträgt. Es ist dann möglich, durch Anwendung der Erfindung eine fast vollständige Unterdrückung der dritten Harmonischen zu erzielen.Fig. 1c serves to explain in more detail the mode of operation and the advantages of a circuit with a limiter effect according to the invention. The hatched surface parts with the height d are cut off from the peaks of the original signal oscillation, which corresponds to the cutting process according to FIG. 1a. The height d of the tips cut off in Fig. C is, however, less than the height of the corresponding parts in Fig. La . In Fig. 1c certain base parts are also cut off with the height e, which is comparable to the cutoff of corresponding base parts in Fig. 1b. The height e of the base parts cut off in FIG. 1c is, however, less than the height of the corresponding parts in FIG. 1b. If one compares the curve of FIG. 1c remaining after the limitation with the original signal curve, one can easily see that the distortions in FIG. 1c are lower than in the methods according to FIGS. 1a and 1b. This is due to the fact that the two types of capping according to FIGS. 1 a and 1 b produce partially higher harmonics in antiphase to one another. With the simultaneous use of both types of capping according to the invention, as shown in FIG. 1c, the harmonics generated by the individual types of capping thus partially cancel each other out. Preferably, the ratio in which the heights d and e of the parts of the original oscillation cut off at the tip and the parts suppressed at the base are to one another, at least in a partial range of degrees of overdrive occurring, should be such that the overall distortion or enlargement resulting from the limiting effect the third harmonic alone becomes a minimum. The total distortion can be determined by the RMS value of all harmonics except the fundamental. It is often desirable to attenuate primarily the third harmonic, as this is the main contributor to the audible distortion. It is then possible to achieve almost complete suppression of the third harmonic by using the invention.

Es ist für die gute Wirkung einer Schaltung nach der Erfindung wesentlich, daß der Vorzug der Abkappungsart a, daß sie praktisch ohne jede Verzögerung wirksam wird, auch bei der gleichzeitigen Anwendung beider Abkappungsarten, also bei der entsprechend der Erfindung arbeitenden Mischform c erhalten bleibt. Wenn die Signalamplitude plötzlich von einem niedrigen Wert auf einen hohen, oberhalb der übersteuerungsgrenze liegenden Wert ansteigt, so tritt die Abkappungswirkung an den Spitzen auch in einer Schaltung nach der Erfindung unverzüglich ein. Die Verlagerung der beiden Schwingungshalbwellen gegenüber ihrer Null-Linie tritt allerdings erst nach einer gewissen Verzögerung ein, die größer als die Periodendauer der tiefsten Frequenz ist, für die diese Art der Abkappung wirken soll. Da jedoch die Abkappung a zunächst wirksam wird, so geht bei plötzlichen Übersteuerungen die Abkappung innerhalb dieser Übergangszeit stetig von der Abkappungsart a auf die Mischform c über. Nur während einer sehr kleinen Übergangszeit werden also die größeren Verzerrungen der Abkappungsarta auftreten, während nach dem Ablauf der übergangszeit nur noch die kleineren Verzerrungen der Abkappungsart c übrigbleiben. Während der ganzen Dauer dieses überganges werden jedoch Übersteuerungen des auf die Abkappungsschaltung folgenden Übertragungsweges vermieden.For a circuit according to the invention to work effectively, it is essential that that the advantage of the abbreviation type a is that it takes effect practically without any delay is, even if both types of cap are used at the same time, i.e. with the according to the invention working mixed form c is retained. When the signal amplitude suddenly from a low value to a high one, above the override limit If the value rises, the cut-off effect at the tips also occurs in one Circuit according to the invention immediately. The shift of the two oscillation half-waves compared to its zero line, however, occurs only after a certain delay one that is greater than the period of the lowest frequency for which this species the cut should work. However, since the cut-off a first takes effect, so goes in the event of sudden overloads, the cut-off is steady within this transition period from the cut-off type a to the mixed form c. Only during a very small one During the transition period, the major distortions of the capping charter will occur, while after the end of the transition period only the minor distortions of the Truncation type c remain. Be during the whole duration of this transition however, the transmission path following the clipping circuit is overloaded avoided.

In Fig. 2 ist als Ausführungsbeispiel einer Schaltung nach der Erfindung ein Gegentakt-B-Verstärker dargestellt. Bei den Eingangsklemmen 1 und 2 wird die Signalschwingung der Primärwicklung eines Gegentakt-Eingangstransformators zugeführt. An den Ausgangsklemmen 3 und 4 wird die verstärkte Ausgangsschwingung von der Sekundärspule eines Gegentakt-Ausgangstransformators abgenommen. Zwischen diesen beiden Transformatoren liegt die zweistufige Verstärkerschaltung mit den Röhren 5 und 6 bzw. 7 und B. Die erste Verstärkerstufe ist dabei in Anoden-Basis-Schaltung ausgeführt, während die zweite Stufe in normaler Kathoden-Basis-Schaltung aufgebaut ist. An den mit -f- bzw. - bezeichneten Klemmen werden entsprechende Betriebsspannungen zugeführt. In den Steuergitterkreisen der Röhrenstufen 5 und 6 liegen die Reihenschaltungen der Kondensatoren 11 und 12 mit den Wirkwiderständen 9 und 10, welche den auf den entsprechenden Verstärkerzug entfallenden Anteil des Innenwiderstandes der Steuerspannungsquelle, dargestellt durch den Eingangstransformator, wenigstens teilweise enthalten können. Über die Gitterwiderstände 13 und 14 sind die Gitteranschlüsse der Röhren 5 und 6 mit dem negativen Pol einer Gittervorspannungsquelle verbunden. In die Kathodenleitung der Röhren 5 und 6 sind die Widerstände 17 und 18 eingeschaltet. Bekanntlich läßt sich durch Aussteuerung bis in das Gebiet positiver Gittervorspannungen im Gitterkreis einer Röhre eine Gleichrichterwirkung erzielen. Diese Wirkung kann auch bei den Röhren 5 und 6 ausgenutzt werden. Es kann jedoch unter Umständen eine bessere Wirkung erzielt werden, wenn den Gitter-Kathoden-Strecken der beiden Röhren die mit unterbrochenen Linien angedeuteten Gleichrichterelemente 15 und 16 parallel geschaltet werden.In Fig. 2 is an embodiment of a circuit according to the invention a push-pull B amplifier is shown. For input terminals 1 and 2, the Signal oscillation fed to the primary winding of a push-pull input transformer. The amplified output oscillation from the secondary coil is applied to output terminals 3 and 4 of a push-pull output transformer. Between these two transformers lies the two-stage amplifier circuit with tubes 5 and 6 or 7 and B. The first amplifier stage is designed in anode-base circuit, while the second stage is built in a normal cathode-base circuit. At the terminals marked with -f- or - are the corresponding operating voltages fed. The series connections are located in the control grid circuits of the tube stages 5 and 6 of the capacitors 11 and 12 with the resistances 9 and 10, which on the Corresponding amplifier train proportion of the internal resistance of the control voltage source, represented by the input transformer, at least partially. About the grid resistors 13 and 14 are the grid connections of the tubes 5 and 6 is connected to the negative pole of a grid bias voltage source. In the cathode lead of the tubes 5 and 6, the resistors 17 and 18 are switched on. As is well known, leaves by modulating up to the area of positive grid bias voltages in the grid circle a tube to achieve a rectifying effect. This effect can also be applied to the Tubes 5 and 6 are used. However, it may have better effects can be achieved if the grid-cathode stretches of the two tubes with the interrupted Lines indicated rectifier elements 15 and 16 are connected in parallel.

Diese Gleichrichterelemente oder an ihrer Stelle die Gitter-Kathoden-Strecken der Röhren 5 und 6 bilden diejenigen, erst bei Übersteuerung leitend werdenden Gleichrichterelemente, welche zur Spitzenabschneidung und zur Erzeugung einer mit wachsender Übersteuerung zunehmenden Vorspannung dienen, welche im vorliegenden Beispiel unmittelbar an den beiden Steuergittern wirksam wird und ihre Ruhepotentiale so verlagert, daß in den Kathoden-Anoden-Kreisen der Röhren 5 und 6 mit wachsender Übersteuerung auch in zunehmendem Maße nach Fig. 1 c Basisteile der Schwingung unterdrückt werden.These rectifier elements or, in their place, the grid-cathode lines of tubes 5 and 6 form those rectifier elements that only become conductive when overdriven, which are used to cut off the tips and to generate an overdrive with increasing levels increasing bias, which in the present example directly to the both control grids is effective and their resting potentials shifted so that in the Cathode-anode circles of tubes 5 and 6 with increasing overdrive also in to an increasing extent according to FIG. 1 c base parts of the vibration are suppressed.

Das gewünschte Verhältnis der Höhen (vgl. d und e in Fig. 1 c) der durch das Leitendwerden der Gleichrichterstrecke im Gitterkreis abgeschnittenen zu den Höhen der durch die Verlagerung des Spannungsmittelwertes am Gitter im Anodenkreis unterdrückten Teile der ursprünglichen Schwingung kann nun in der Schaltung nach Fig. 2 eingestellt werden durch Bemessung des Verhältnisses des am Gitteranschlußpunkt erscheinenden Wechselstrom-Innenwiderstandes der Steuerspannungsquelle zu ihrem resultierenden Gleichstrom-Innenwiderstand. Dies geschieht durch Wahl der Größen der Kapazität der Kondensatoren 11 und 12 und der Wirkwiderstände 9 und 10 sowie der Wirkwiderstände 13 und 14.The desired ratio of the heights (cf. d and e in Fig. 1c) of the parts of the original oscillation cut off by the becoming conductive of the rectifier path in the grid circle to the heights of the parts of the original oscillation suppressed by the shift of the mean voltage value on the grid in the anode circuit can now be found in the circuit 2 can be set by dimensioning the ratio of the alternating current internal resistance of the control voltage source appearing at the grid connection point to its resulting direct current internal resistance. This is done by selecting the sizes of the capacitance of the capacitors 11 and 12 and the effective resistances 9 and 10 as well as the effective resistances 13 and 14.

Fig. 3 enthält Kurvenbilder, welche zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltung bei verschiedenen Bemessungen der Kondensatoren 11 und 12 und der Wirkwiderstände 9 und 10 sowie 13 und 14 dienen. In Fig. 3 ist jeweils für die einzelnen Abkappungsarten a, b und c in der oberen Reihe der Verlauf der zugehörigen Gitterspannung einer Seite des Gegentaktverstärkers dargestellt. Die untere Reihe zeigt für diese Fälle den Verlauf der Ausgangsspannung an der Reihenschaltung der Widerstände 17 und 18, welche die Ausgangswiderstände der Röhrenstufe 5 und 6 bilden.Fig. 3 contains graphs which are used to explain the mode of operation the circuit shown in Fig. 2 with different capacitors of different sizes 11 and 12 and the effective resistors 9 and 10 as well as 13 and 14 are used. In Fig. 3 is the course for the individual types of cut-off a, b and c in the top row the associated grid voltage of one side of the push-pull amplifier is shown. For these cases, the bottom row shows the curve of the output voltage on the series circuit of the resistors 17 and 18, which are the output resistances of the tube stage 5 and 6 form.

Fig. 3 a gilt für den Fall, daß die Kondensatoren 11 und 12 kurzgeschlossen sind. Die Gitteranschlüsse der Röhren 5 und 6 stehen dann über die verhältnismäßig kleinen Widerstände 9 und 10 und die Sekundärwicklung des Eingangstransformators mit dem Masseanschluß in Verbindung. Daher kommt es durch Gleichrichtervorgänge im Gitterkreis nicht zu einer Verlagerung des Ruhepotentials des Gitters. Infolgedessen ergibt sich die Abkappungsart a bei demjenigen Wert der Momentanspannung, bei welchem über die Gleichrichter 15 und 16 bzw. bei Aussteuerung bis zu positiven Gitterspannungen die Gitter-Kathoden-Strecken selbst leitend werden. In Fig. 3 a ist jeweils im oberen und unteren Teil der Darstellung der abgeschnittene Teil des Kurvenzuges mit unterbrochenen Linien eingezeichnet. In jedem Zuge des Gegentaktverstärkers wird die Halbschwingung einer bestimmten Polarität abgekappt. Da jeweils nur die abgekappte Halbwelle den Anodenstrom der Röhre steuert, ergibt sich im Ausgangskreis die in beiden Richtungen abgekappte Kurve im unteren Teil der Fig. 3 a. Eine notwendige Voraussetzung für die Abkappung der am Gitter erscheinenden Spannungswelle beim Einsetzen des Stromflusses über eine der Gleichrichterstrecken ist es natürlich, daß der Innenwiderstand der Steuerspannungsquelle einen hinreichend großen Wert besitzt, damit beim Einsetzen des Gleichrichterstromes die Spannung an der Steuerspannungsquelle zusammenbricht. Zur Vergrößerung des scheinbaren Innenwiderstandes dienen dabei die Wirkwiderstände 9 und 10. Fig. 3a applies to the case that the capacitors 11 and 12 are short-circuited. The grid connections of the tubes 5 and 6 are then connected to the ground connection via the relatively small resistors 9 and 10 and the secondary winding of the input transformer. Therefore, rectifier processes in the grid circuit do not result in a shift in the rest potential of the grid. As a result, the type of cut-off a results from that value of the instantaneous voltage at which the grid-cathode paths themselves become conductive via the rectifiers 15 and 16 or when modulating up to positive grid voltages. In Fig. 3a, the cut part of the curve is drawn with broken lines in the upper and lower parts of the illustration. In each course of the push-pull amplifier, the half-oscillation of a certain polarity is cut off. Since only the trimmed half-wave controls the anode current of the tube, the curve trimmed in both directions results in the output circle in the lower part of FIG. 3a. A necessary prerequisite for cutting off the voltage wave appearing on the grid when the current flow begins via one of the rectifier sections is of course that the internal resistance of the control voltage source has a sufficiently high value so that the voltage at the control voltage source collapses when the rectifier current starts. The effective resistances 9 and 10 serve to increase the apparent internal resistance.

Betrachtet man den anderen Extremfall, bei welchem der Wechselstrom-Innenwiderstand der Steuerspannungsquelle gleich Null ist, wobei jedoch die Kondensatoren 11 und 12 große Kapazitätswerte aufweisen, so erkennt man, daß es zu einem Spannungszusammenbruch im Steuergitterkreis infolge des einsetzenden Gleichrichterstromes nicht kommt, daß aber infolge der Spitzengleichrichtung und infolge der Absperrung des einen Gleichstromweges durch die Kondensatoren 11 und 12 eine Spannungsverlagerung ins Negative an beiden Steuergittern die Folge ist. Daher ergibt sich in diesem Fall eine Abkappungsart gemäß b (vgl. Fig. 1). In Fig. 3 b ist dieser Vorgang dargestellt. Im oberen Teil erkennt man die Verlagerung der Gittervorspannung einer Seite durch die eintretende Spitzengleichrichtung. Daher ist die Gitterspannung einer Seite in ihrer Null-Lage gegenüber der Ruhevorspannung in negativer Richtung verschoben. Da es sich um einen B-Verstärker handelt, werden also gewisse, unter der Null-Linie liegende Teile der Steuerspannung nicht mehr im Anodenstrom wiedergegeben. Sie werden also unterdrückt. Die zusammengesetzte Kurve der Anodenströme ist im unteren Teil von Fig. 3b angedeutet.If one considers the other extreme case, in which the alternating current internal resistance of the control voltage source is equal to zero, but the capacitors 11 and 12 have large capacitance values, one recognizes that there is a voltage collapse does not come in the control grid circuit due to the onset of the rectifier current, but that as a result of the peak rectification and as a result of the shut-off of the one DC path through the capacitors 11 and 12 a voltage shift into Negative at both control grids is the result. Hence it results in this case a type of cut-off according to b (see FIG. 1). This process is shown in FIG. 3 b. In the upper part you can see the shifting of the grid prestress on one side the occurring peak rectification. Hence the grid tension is one side shifted in their zero position with respect to the rest bias in the negative direction. Since it is a B amplifier, there will be certain levels below the zero line lying parts of the control voltage are no longer reproduced in the anode current. you will be so suppressed. The composite curve of the anode currents is in the lower part indicated by Fig. 3b.

In dem ersten Fall der Abkappungsart a war das Verhältnis des Wechselstrom-Innenwiderstandes zum Gleichstrom-Innenwiderstand der Steuerspannungsquelle gleich Eins. Im zweiten Fall, nämlich der Abkappungsart b, war dieses Verhältnis gleich Null. Die erfindungsgemäße Abkappungsart c ergibt sich nun, wenn dieses Verhältnis einen Wert zwischen Eins und Null erhält. Dieser Fall ist in Fig. 3 c dargestellt. Außer der Abkappung an der Spitze erfährt die Steuergitterspannung auch eine Verlagerung in negativer Richtung. Die resultierende Kurve des Ausgangsstromes bzw. der Ausgangsspannung ist also gleichzeitig an den Spitzen abgekappt und weist unterdrückte Teile an ihrer Basis auf. Die sich ergebende resultierende Verzerrung ist dabei geringer als bei den Abkappungsarten a und b allein. Eine Gegentakt-B Verstärkeranordnung ist nicht die einzige Möglichkeit, eine gleichzeitige Abkappung an der Spitze und an der Basis einer Signalschwingung zu erzielen. Man kann diese Aufgabe auch dadurch lösen, daß einer gewöhnlichen Verstärkerstufe ein Längsglied vorgeschaltet wird, welches einen vorgespannten Längsgleichrichter enthält, wobei in einem Punkt zwischen dem Längsgleichrichter und dem Ausgangsende des Längsgliedes ein einen vorgespannten Quergleichrichter enthaltendes Querglied angeschlossen ist. Ferner sind Mittel vorgesehen, um durch den einsetzenden Stromfluß bei einem Quergleichrichter die Ruhevorspannung eines Längsgleichrichters in solchem Sinn zu ändern, daß er mehr als die halbe Welle der ursprünglichen Schwingung sperrt.In the first case of type a cut-off, the ratio of the AC internal resistance to the DC internal resistance of the control voltage source was equal to one. In the second case, namely type of cut b, this ratio was zero. The type of cut-off according to the invention now results when this ratio is given a value between one and zero. This case is shown in Fig. 3c. In addition to the cut-off at the tip, the control grid voltage also experiences a shift in the negative direction. The resulting curve of the output current or the output voltage is thus simultaneously cut off at the tips and has suppressed parts at its base. The resulting distortion is less than with the types of trimming a and b alone. A push-pull B amplifier arrangement is not the only way to achieve simultaneous clipping at the top and base of a signal swing. This object can also be achieved in that a conventional amplifier stage is preceded by a longitudinal member which contains a prestressed longitudinal rectifier, a cross member containing a prestressed transverse rectifier being connected at a point between the longitudinal rectifier and the output end of the longitudinal member. Furthermore, means are provided in order to change the quiescent bias voltage of a series rectifier in such a way that it blocks more than half the wave of the original oscillation by the onset of current flow in a transverse rectifier.

Fig.4 zeigt eine nach diesem Prinzip aufgebaute Begrenzerschaltung. Um eine symmetrische Arbeitsweise der Schaltung zu erzielen und dadurch beide Halbwellen gleichmäßig zu behandeln, sind zwei einander parallele Zweige vorgesehen, welche Paare von einander entgegengesetzt gepolten Längs- und Quergleichrichtern enthalten. Auf der Eingangsseite der Schaltung ist die Steuerspannungsquelle 19 angeschlossen. Mit dieser in Reihe liegt der Wirkwiderstand 20, der hier dieselbe Aufgabe erfüllt wie die Widerstände 9 und 10 in Fig. 2. Die Kondensatoren 21 und 22 entsprechen hinsichtlich ihrer Aufgabe den Kondensatoren 11 und 12 der Fig. 2. Die Quergleichrichter 25 und 26 können mit den Gleichrichtern 15 und 16 der Fig. 2 verglichen werden. Auf der Ausgangsseite der Schaltung ist über einen Kondensator 39 der Verbraucherwiderstand 27 angeschlossen, der beispielsweise den Eingangswiderstand eines nachfolgenden Verstärkers darstellen kann. In den beiden Zweigen befinden sich nun die entgegengesetzt zueinander gepolten Längsgleichrichter 23 und 24 sowie Anschlußklemmen für die Zuleitung der Ruhevorspannungen für die Gleichrichter. Die Wirkungsweise ist leicht zu übersehen. Bei Übersteuerung fließt ein Strom über den die Abkappung bewirkenden Quergleichrichter, beispielsweise über den Gleichrichter 25 oder den Gleichrichter 26. Ist die Steuerspannung eine reine Wechselspannung, so werden im allgemeinen Ströme über beide Quergleichrichter fließen. Diese Ströme bewirken nun eine Gleichspannungsverschiebung für die Längsgleichrichter 23 und 24, so daß durch diese mehr als eine Halbwelle der Steuerspannungsschwingung gesperrt wird. Es ergeben sich damit die gleichen Arbeitsverhältnisse, wie diese an Hand von Fig. 3 c erläutert worden ist.4 shows a limiter circuit constructed according to this principle. To achieve a symmetrical operation of the circuit and thereby both half-waves to treat evenly, two parallel branches are provided which Contains pairs of oppositely polarized longitudinal and transverse rectifiers. The control voltage source 19 is connected to the input side of the circuit. With this in series is the effective resistance 20, which here fulfills the same task like resistors 9 and 10 in Fig. 2. Capacitors 21 and 22 correspond with regard to their task the capacitors 11 and 12 of FIG. 2. The transverse rectifiers 25 and 26 can be compared with the rectifiers 15 and 16 of FIG. The load resistance is on the output side of the circuit via a capacitor 39 27 connected, for example the input resistance of a subsequent Amplifier can represent. In the two branches there are now the opposite ones mutually polarized longitudinal rectifiers 23 and 24 and terminals for the supply line the closed-circuit bias voltages for the rectifiers. How it works is easy to overlook. In the event of overdrive, a current flows through the transverse rectifier that causes the cutoff, for example via the rectifier 25 or the rectifier 26. Is the control voltage a pure alternating voltage, currents are generally passed through both transverse rectifiers flow. These currents now cause a DC voltage shift for the series rectifier 23 and 24, so that through this more than one half-wave of the control voltage oscillation is blocked. This results in the same employment relationships as this one has been explained with reference to Fig. 3c.

Häufig ist es nicht erforderlich, eine vollkommen symmetrisch aufgebaute Begrenzerschaltung zu verwenden, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Besonders bei selbst symmetrierenden Gegentaktverstärkern können auch einfachere Anordnungen ausreichen. Unter einem selbst symmetrierenden Gegentaktverstärker versteht man bekanntlich einen solchen, der für alle unsymmetrischen Spannungen in den beiden Zweigen eine sehr starke Gegenkopplung enthält. Diese kann beispielweise durch einen gemeinsamen Widerstand im Kathodenkreis zweier in Gegentakt arbeitender Röhren einer Stufe gebildet werden. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Schaltung ist in Fig. 5 dargestellt, jedoch unter Weglassung aller für die Erläuterung nicht erforderlichen Teile. Die zu betrachtende Verstärkerstufe enthält die in Gegentakt arbeitenden Röhren 28 und 29, in deren Kathodenkreis ein die Kathodenströme beider Röhren führender Widerstand liegt. Die beiden Quergleichrichter 32 und 33 entsprechen den Gleichrichtern 15 und 16 der Fig. 2. Es ist jedoch nicht erforderlich, in jedem Verstärkerzag zur symmetrischen Behandlung der beiden Halbwellen eine Schaltung mit zwei parallel geschalteten Längszweigen vorzusehen. Es genügt, in jedem Zug einen Längsgleichrichter 30 bzw. 31 zu verwenden.Often it is not necessary to have a completely symmetrical structure To use a limiter circuit as shown in FIG. Especially at Even balanced push-pull amplifiers can also be more simple arrangements. As is well known, a self-balancing push-pull amplifier is understood to mean one that has one for all asymmetrical voltages in the two branches contains very strong negative feedback. This can be done, for example, by a common Resistance formed in the cathode circuit of two tubes of one stage working in push-pull will. An embodiment of such a circuit is shown in Fig. 5, however, omitting all parts that are not required for the explanation. the The amplifier stage to be considered contains the tubes 28 and 28 working in push-pull 29, in the cathode circuit of which a resistor guiding the cathode currents of both tubes lies. The two transverse rectifiers 32 and 33 correspond to the rectifiers 15 and 16 of FIG. 2. However, it is not necessary to use in every amplifier zag symmetrical treatment of the two half-waves a circuit with two in parallel to provide switched series branches. It is sufficient to have a longitudinal rectifier in each train 30 or 31 to be used.

Es kann vorteilhaft sein, in dem Längsglied Gleichrichterzweige von untereinander verschiedener Zeitkonstante einander parallel zu schalten. Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 dargestellt. Darin ist der Kondensator 34 zusammen mit dem Widerstand 35 für eine große Zeitkonstante für die tiefen Niederfrequenzen bemessen, während der Kondensator 36 zusammen mit dem Widerstand 37 für eine kleine Zeitkonstante für die mittleren bis hohen Niederfrequenzen bemessen ist. Dadurch kann erreicht werden, daß für mittlere und höhere Frequenzen die Abschneidung nach vorausgegangenen Übersteuerungen wesentlich rascher verschwindet, als es mit der die tiefen Frequenzen berücksichtigenden Zeitkonstante allein möglich wäre. Der Quergleichrichter 38 entspricht in seiner Bedeutung beispielsweise dem Gleichrichter 32 der Fig. 5.It can be advantageous to have rectifier branches from to connect different time constants to each other in parallel. An embodiment is shown in FIG. 6. In it is the capacitor 34 along with the resistor 35 sized for a large time constant for the deep low frequencies while the capacitor 36 together with the resistor 37 for a small time constant is designed for the medium to high low frequencies. This can be achieved that for middle and higher frequencies the cutoff according to the previous one Overdrive disappears much faster than it does with the low frequencies taking into account time constant alone would be possible. The cross rectifier 38 corresponds in its meaning, for example, the rectifier 32 of FIG. 5.

Claims

CLAIMS: 1. A circuit with a limiting effect, especially for low-frequency vibrations, in which both a predetermined amplitude value border tips are cut off and the zero line adjacent base parts of the original oscillation by means of forces acting within the transmission path biased rectifier elements or suppressed, characterized in that the rest bias of a rectifier element (23) that suppresses the base parts when overdriven is changed by supplying a voltage obtained by a rectifier element (25) which only becomes conductive when overdriven and preferably simultaneously serves to cut off the tips, in such a way that as a result of the change in bias in the first-mentioned rectifier element (23) more than one half-wave of the original oscillation is blocked.

2. Circuit according to Claim 1, characterized in that the ratio in which the heights (d, e) of those cut off at the top and suppressed at the base Parts of the original oscillation are related to each other, at least in a partial area Occurring degree of oversteer is dimensioned in such a way that the limiting effect resulting enlargement of the total distortion or the third harmonic alone becomes a minimum.

3. Circuit according to claim 1 or 2, characterized in that in a push-pull B amplifier stage in the control grid circuit one through the grid-cathode path or rectifier path formed by an additional element (15, 16) and between the connection point of said rectifier path on the grid circle and the control voltage source the series connection of a capacitor (11,12) with a the internal resistance of the control voltage source at least partially containing effective resistance (9, 10) is provided.

4. Circuit according to claim 3, characterized in that the desired ratio of the heights of the conduction the rectifier path in the grid circle cut off to the heights of the through the Shift of the mean voltage value on the grid suppressed parts of the original Vibration by measuring the ratio of that which appears at the grid connection point AC internal resistance of the control voltage source to its resulting Internal DC resistance or by choosing the size of the capacitance of the capacitor (11, 12) and the effective resistances (9, 10 and 13, 14) are set.

5. A circuit according to claim 1 or 2, characterized in that an amplifier stage is preceded by a longitudinal member which contains a biased rectifier (longitudinal rectifier), that further a biased at a point between the longitudinal rectifier (23, 24) and the output end of the longitudinal member Rectifier (cross rectifier) containing cross member is connected and that means are provided to change the quiescent bias of a series rectifier (23, 24) in such a way that it more than half a wave of the original vibration locks.

6. Circuit according to claim 5, marked by a. equally for both half-waves, d. H. symmetrical looking Longitudinal link with two parallel pairs of opposite polarity Branches containing longitudinal and transverse rectifiers (FIG. 4).

7. Circuit according to claim 5, characterized by the use of one asymmetrical with respect to the two Half-wave acting longitudinal link in both trains of a balanced push-pull amplifier stage (Fig. 5). B. Circuit according to one of claims 5 to 7, characterized in that that in the longitudinal member rectifier branches with each other with different time constants are connected in parallel to each other (Fig. 6). Considered publications: German patent specification No. 691876.