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Elektronisch steuerbares Dämpfungsglied zur Konstanthaltung von Nachrichtenwechselspannungen
Die bisher verwendeten Schaltungen zur Konstanthaltung von Nachrichtenwechselspannungen
weisen noch verschiedene Nachteile auf oder erfordern einen verhältnismäßig großen
Aufwand.
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Im Niederfrequenzgebiet werden vielfach elektrisch gesteuerte Dämpfungsglieder
verwendet, die als Spannungsteiler oder Brückenschaltungen geschaltet sind. Sie
enthalten einen oder mehrere spannungs-oder stromabhängige Widerstände, deren Größe
nach Maßgabe der gewünschten Regelung durch eine Hilfsspannung verändert wird, die
ihrerseits aus der Eingangsspannung des Reglers (Vorwärtsregler) oder der Ausgangsspannung
(Rückwärtsregler) hergeleitet wird. Nachteilig bei diesen Schaltungen, die nichtlineare
Widerstände, z. B. Dioden oder Elektronenröhren, enthalten, sind die hierdurch hervorgerufenen
relativ hohen Verzerrungen der regelnden Spannung. Die bekannte Maßnahme, die Verzerrung
dadurch hinreichend klein zu halten, daß die nichtlinearen Widerstände von nur kleinen
Wechselströmen durchflossen werden, hat einen entsprechend großen Aufwand an nachträglicher
Verstärkung zur Folge.
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Andere bekannte Regelschaltungen für nieder-oder hochfrequente Wechselspannungen
nutzen die mit der Gitterspannung veränderbare Verstärkung von Elektronenröhren
aus, vorzugsweise von solchen mit annähernd exponentiell verlaufender Kennlinie.
Auch hier besteht der Nachteil einer Verzerrung der zu regelnden Spannun& die
mit wachsender Eingangsspannung ansteigt, da dann immer stärker gekrümmte Teile
der Kennlinie benutzt werden müssen.
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Noch andere Regelschaltungen nutzen die Temperaturabhängigkeit des
Widerstandes gewisser Materialien aus. Die Nachteile dieser Methode sind relativ
großer Leistungsbedarf für das Aufheizen der Widerstände und die Trägheit der Anordnung,
d. h. eine verhältnismäßig kleine erreichbare Regelgeschwindigkeit. Derartige mit
Thermistoren ausgerüstete Regel-Schaltungen hat man auch schon als Brückenschaltungen
aufgebaut (USA.-Patentschrift 2 757 333). Die Brückenzweige derartiger Brückenschaltungen
bestehen z. B. aus der mit einer Mittenanzapfung versehenen Sekundärwicklung eines
an der zu regelnden Eingangsspannung liegenden Übertragers sowie aus einem festen
und einem elektronisch steuerbaren Widerstand, nämlich dem Thermistor. Eine solche
Anordnung weist zwar eine bessere Regelcharakteristik als einfache Spannungsteilerschaltungen
auf. Bei ihr wird aber immer noch eine ins Gewicht fallende Leistung benötigt, und
die Trägheit des Thermistors verhindert eine schnelle Regelung.
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Die Erfindung geht von einer solchen Brücken-Schaltung aus. Sie ist
dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Gegentakt arbeitende Brückenschaltungen mit
einem gemeinsamen Eingangsübertrager mit zwei -jeweils mittenangezapften Sekundärwicklungen
und einem gemeinsamen Ausgangsübertrager vorgesehen sind, dessen mittenangezapfte
Primärwicklung mit ihren Enden an die Mittenanzapfungen der Sekundärwicklungen des
Eingangsübertragers angeschlossen ist, und daß die Steuergitter zweier mit ihren
Anoden-Kathoden-Strecken als elektronisch steuerbare Widerstände benutzter Trioden
parallel an einer aus der zu regelnden Spannung abgeleiteten Steuerspannung liegen.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltung wird mit geringem Aufwand ein großer Regelbereich
bei kleinen Verzerrungen erzielt, wobei keine Zugeständnisse an die Forderung nach
einer hohen Regelgeschwindigkeit gemacht werden müssen.
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Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand eines Schaltbildes näher
erläutert.
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Wie die Figur zeigt, besteht jede der beiden Brückenanordnungen aus
jeweils den beiden Hälften der Sekundärseite eines Übertragers Ü1 und den beiden
Widerständen R1 und R2, die einander gleich sind. Parallel zum Widerstand R2 liegt
jeweils als steuerbarer Widerstand die Anoden-Kathoden-Strecke einer Doppeltriode.
Parallel zum Widerstand R1 liegt jeweils ein die Röhrenkapazität nachbildender kleiner
Kondensator C,. Bei G wird die regelnde, gegenüber dem Bezugspunkt negative Spannung
zugeführt, die
bei Reglern für automatische Konstanthaltung in bekannter
Weise aus der zu regelnden Wechselspannung erzeugt wird. Durch eine feste Hilfsspannung
U in der Figur durch eine Batterie angedeutet, kann der Einsatzpunkt der Regelanordnung
und die verbleibende Restschwankung bei Konstanthaltern beeinflußt werden. Die Widerstände
Rk und G, die nicht an der Brückenabstimmung beteiligt sind, verhüten in bekannter
Weise eine Überlastung der Röhre.
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Es ist sofort ersichtlich, daß bei geeigneter Dimensionierung eine
relativ kleine Steuerspannung an G, die zudem keinen Strom an das Regelglied zu
liefern hat, das Brückengleichgewicht herzustellen vermag, indem sie die beiden
Röhrenstrecken sperrt; so daß zwischen Eingang und Ausgang eine unendlich große
Dämpfung auftritt. Bei fehlender Regelspannung an G führen die Röhren ihren vollen
Strom, ihr Widerstand besitzt sein Minimum, beide Brücken sind verstimmt, und die
Dämpfung zwischen Eingang und Ausgang hat ihren minimalen Wert, der durch das Übersetzungsverhältnis
des Doppelübertragers Ü 1 in weiten Grenzen gewählt werden kann. Schon die Verzerrungen
einer einfachen Brücke in dieser Anordnung sind stets klein, denn bei kleiner Eingangsspannung
sind die Röhren gut leitend und nur geringfügig nichtlinear, bei großer Eingangsspannung
wirkt der Widerstand R2 stark linearisierend, wenn der Röhrenwiderstand größer als
R2 wird.
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Die noch verbleibende geringe Verzerrung im Übergangsgebiet und die
Tatsache, daß während des Regelvorganges die Änderung des Röhrengleichstroms auf
den nachgeschalteten Verstärker am Ausgang des Regelgliedes einwirkt, werden durch
die angewandte Gegentaktschaltung beseitigt. Bei richtiger Polung der Sekundärseiten
des Übertragers ü1 verschwinden am Ausgang von Ü 2 sowohl die Spannungsstöße
infolge des Regelvorganges als alle geradzahligen Oberwellen der Eingangsspannung.
Durch die Gegentaktschaltung kann außerdem die Arbeitskennlinie für die regelnden
Röhren günstiger als bei Eintakt betrieb gelegt werden, und die Anodenstromquelle
A hat eine entsprechend niedrigere Spannung zu liefern, so daß mit kleineren Regelspannungen
der gleiche Regelbereich beherrscht werden kann. Der Aufwand ist insgesamt kaum
größer als der einer Eintakt schaltung, da aus Symmetriegründen mit Vorteil eine
Doppelröhre verwendet wird.
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Wenn der nachgeschaltete Verstärker mit einer Gegenkopplung versehen
wird, läßt sich nach einem Anwendungsbeispiel für die Erfindung das verzerrende
Regelglied in an sich bekannter Weise in den Gegenkopplungsweg mit einbeziehen,
so daß die an sich ,schon kleinen Verzerrungen weiter herabgesetzt werden. Dies
ist besonders vorteilhaft, weil das Regelglied mit wachsender Eingangsspannung und
höherer Dämpfung für den nachgeschalteten Verstärker einen wachsenden Quellwiderstand
darstellt, so daß die Spannungsteilung im Gegenkopplungszweig in der gewünschten
Richtung geändert, die Gegenkopplung mithin erhöht wird.