DE1116725B

DE1116725B - Integrierverstaerkerschaltung unter Verwendung eines Transfluxors

Info

Publication number: DE1116725B
Application number: DES69291A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Schreiber
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-07-08
Filing date: 1960-07-08
Publication date: 1961-11-09
Also published as: FR1294560A; GB978783A; DE1116725C2; CH390993A; NL266620A; US3214600A

Description

Unter dem Namen »Transfluxor« ist ein Schaltglied bekanntgeworden, das als steuerbarer Sechspol mit Speichereigenschaften angesprochen werden kann. Der Übertragungswert zwischen einem Eingangsklemmenpaar und einem Ausgangsklemmenpaar kann durch impulsweise Ansteuerung wahlweise verändert werden, wobei der Transfluxor auf Grund der Speichereigenschaft das einmal eingestellte Übertragungsmaß beibehält. Der Transfluxor selbst ist ein Ringkern aus einem Material mit zumindest angenähert rechteckiger Hystereseschleife, wobei mindestens zwei Öffnungen eingeführt sind, derart, daß der in dem Ring wirksame magnetische Fluß in einem Bereich in zwei Teilflüsse aufgeteilt wird. Dieser Bereich, der eine Öffnung umschließt, wird im folgenden als Ausgangsöffnung (gesteuerter Kreis) bezeichnet. Durch Einstellung des Flusses im Eingangsoder Steuerkreis kann es jeweils bewirkt werden, daß die Induktivität bzw. die Gegeninduktivität der über dieser Öffnung mit dem Kern verketteten Wicklungen verschiedene Werte annimmt, wobei durch die Remanenz des Magnetkernes die einmal eingestellten Werte erhalten bleiben.

Bei einem Transfluxor unterscheidet man grundsätzlich zwei Lagen der Magnetisierung, und zwar wird die Magnetisierungsrichtung z. B. im Uhrzeigersinn eines z. B. ringförmigen Transfluxors als Blokkierrichtung bezeichnet, während eine Magnetisierung in der umgekehrten Richtung, die im allgemeinen nicht mehr als die Hälfte des Querschnitts des Transfluxors einnehmen darf, als Einstellrichtung bezeichnet wird. Sobald also der ganze Querschnitt eines Transfluxors in der Blockierrichtung magnetisiert ist, ist der Transistor blockiert, d. h., es ist keine Magnetisierung um die Ausgangsöffnung möglich, während bei auch nur teilweiser Magnetisierung des Querschnitts in der anderen Richtung der Transfluxor mehr oder weniger eingestellt ist, d. h., es ist eine mehr oder weniger große Magnetisierung um die Ausgangsöffnung möglich, wobei die vollständige Einstellung, wie erwähnt, dann erreicht wird, wenn die Hälfte des Querschnitts in der Einstellrichtung magnetisiert wurde.

Aus dem Vorstehenden kann bereits auch ohne weiteres ersehen werden, daß eine derartige Einrichtung als Integrierverstärker arbeitet, da ein einmal eingestellter Zustand, der dem Zeitintegral der zur Einstellung verwendeten Impulse entspricht, beliebig lange erhalten bleibt, wobei diese Einstellung durch einen nachfolgenden Impuls in entsprechendem Maße ergänzt wird.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist ein üblicher Trans-

Integrierverstärkerschaltung
unter Verwendung eines Transfluxors

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr.-Ing. Friedrich Schreiber, München-Solln,
ist als Erfinder genannt worden

fluxor T in einer bekannten Schaltung dargestellt. An dieser Figur werden die Probleme im folgenden zusammengefaßt. Der Transfluxor T hat eine große Eingangsöffnung und eine kleine Ausgangsöffnung.

Die Eingangsöffnung ist mit der Eingangswicklung JV1 verkettet. Auf dem rechts von der Ausgangsöffnung liegenden Schenkel sind zwei Übertragerwicklungen N 2 und JV 3 angebracht. Über die Wicklung JV 3 wird ein Wechselstrom zugeführt, der durch induktive Kopplung über die Wicklung JV 2 dem Verbraucherwiderstand Ra zugeführt wird. Der zuzuführende Strom wird über den Widerstand i? 3 in seinem Wert begrenzt.

Sobald der Eingangswicklung JVl ein Spannungsimpuls bestimmter Polarität eingeprägt wird, wird der Transfluxor ganz oder teilweise in eine definierte Remanenzlage gebracht, die von der ursprünglichen Remanenzlage verschieden ist. Hierdurch wird die Kopplung zwischen der Wicklung JV 2 und JV 3 verändert, so daß der dem Widerstand Ra zugeführte Strom, d. h. die diesem Widerstand zugeführte Leistung, dem Zeitintegral über der der Eingangswicklung zugeführten Spannung proportional ist.

Wie sich mathematisch (unter Verwendung des Induktionsgesetzes) ableiten läßt ist, da der Einstellfluß proportional Ju₁ dt, wobei U₁ die Eingangsspannung an der Wicklung JVl ist, und die Ausgangsleitung P₂ proportional dem Einstellfluß ist

= Ju₁Jt.

Diese gleichartige Beziehung gilt für den Mittelwert des Ausgangsstromes. Die Ausgangsleistung ist

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3 . 4

dadurch begrenzt, daß der Wicklung JV 3 ein Wechsel- der Fig. 1 erläuterten Transfluxor. Über die Wickstrom zugeführt wird, der einmal in der Blockierrich- lung JVl wird wiederum die zu integrierende Spanning und einmal in der Einstellrichtung des Magnet- nung U₁ zugeführt. Bei positivem Vorzeichen bewirkt feldes wirkt. Hierbei besteht die Gefahr, daß die diese Spannung ein Einstellen des zunächst blockier-Halbwellen, die in der Einstellrichtung liegen, das 5 ten Transfluxors. Darüber hinaus sind die beiden durch die Eingangsspannung U₁ hervorgerufene Feld Wicklungen JV 4 und N 5 angeordnet. Diese beiden unterstützen und hierbei eine zusätzliche Einstellung Wicklungen sind auf je einen Schenkel der Überhervorrufen, die der Eingangsspannung nicht mehr trageröffnung diametral angeordnet, so daß sie also entspricht. Aus diesem Grunde muß mindestens eine mit verschiedenen Bereichen des Eisenquerschnittes der Halbwellen des über die Wicklung JV 3 zugeführ- io des Transfluxors verkettet sind. Die Wicklungen ten Wechselstromes in der Amplitude so weit be- liegen in Reihe mit dem Verbraucher Ra. Erfingrenzt werden, daß eine Fehleinstellung sicher ver- dungsgemäß wird über beide Wicklungen je einer von mieden wird. zwei in der Phase zueinander verschobenen Takt-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstärker- pulse gleicher Frequenz zugeführt. Diese beiden Pha-

schaltung mit einem Transfluxor, bei dem die Aus- 15 sen des Taktpulses werden von der Impulsquelle I

gangsleistung sehr viel weiter erhöht werden kann. (Trägergenerator) über zwei Ausgänge abgenommen.

Im Gegensatz zu bekannten Transfluxorschaltun- Die Polarität der Impulse bzw. die Wicklungen JV 4

gen, die als Integrierverstärker arbeiten, ist die Schal- und JV 5 sind hierbei so gepolt, daß durch die Im-

tung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, pulse jeweils ein in Blockierrichtung verlaufender

daß die Ausgangsleistung über zwei diametral auf 20 Fluß, das ist in dem dargestellten Beispiel ein durch

den Schenkeln der Übertrageröffnung angeordneten die Pfeile in der Richtung von oben nach unten

Wicklungen abgenommen wird, die wechselweise mit wiedergegebener Fluß, unterstützt wird. Die beiden

je einer Halbwelle eines Speisewechselstromes vor- Wicklungen sind ausgangsseitig zusammengefaßt. In

zugsweise über eine Gleichrichterschaltung abgegrif- der Zuleitung zu den Wicklungen sind die Dioden

fen werden, wobei die den einzelnen Wicklungen zu- 25 Dl und Dl eingeschaltet, die verhindern, daß ein

zuführende Polarität und der Wicklungssinn derart die Einstellung des Transistors unterstützender Strom

aufeinander abgestimmt sind, daß ein resultierendes über eine der Wicklungen fließen kann. Durch

Feld jeweils in Richtung des den Transfluxor blök- Addition der Impulse beider Phasen entsteht in dem

kierenden Flusses entsteht. Verbraucher Ra praktisch ein pulslängenmodulierter

Bei der Schaltung nach der Erfindung wird also 3° Strom, dessen zeitlicher Mittelwert von dem indukdie Ausgangsleistung nicht wie bei den bekannten tiven Widerstand JV 4 und NS bestimmt ist. Der inSchaltungen über einen einzigen Schenkel der Aus- duktive Widerstand der Wicklungen iV4 und N 5 gangsöffnung zugeführt, sondern die dem Verbrau- wiederum ist, wie oben erläutert, von der Größe des eher gegebenenfalls über eine Gleichrichterschaltung eingestellten Flusses abhängig,
zuzuführende Wechselstromleistung wird nach seinen 35 Sofern der Transfluxor voll eingestellt ist, fließt, da Polaritäten aufgetrennt und die beiden möglichen während jeder Halbwelle die induktive Wirkung JV 4 Polaritäten werden über die beiden Schenkel des bzw. NS vorhanden ist, ein verhältnismäßig kleiner Transfluxors zugeführt, wobei Polarität und Wick- Magnetisierungsstrom, der, sofern notwendig, komlungssinn für jeden Schenkel so gewählt sind, daß je- pensiert werden kann. Bei voll blockiertem Transweils nur eine Flußänderung in Richtung des den 4° fluxor hingegen fließt ein maximaler Strom, da in die-Transfluxor blockierenden Flusses entsteht. Hier- sem Fall die beiden Wicklungen als einfache Luftdurch wird mit Sicherheit die Gefahr ausgeschlossen, spulen wirken, also praktisch nicht wirksam sind,
daß durch einzelne Halbwellen des dem Verbraucher An Hand des in Fig. 3 dargestellten Impulsdiazuzuführenden Wechselstromes der Transfluxor zu- gramms werden die Verhältnisse für teilweise eingesätzlich eingestellt wird. 45 stellte Transfluxoren erläutert. In den Zeilen a)

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Ver- und b) sind die einzelnen Impulsspannungen, die von Stärkerschaltung nach der Erfindung werden als dem Impulsgenerator I (vgl. Fig. 2) abgegeben wer-Steuerwechselstrom zwei phasenverschobene Impuls- den, aufgezeichnet. Je nach dem Grad der Einstelfolgen unipolarer Impulse dem Verbraucher über die lung des Transfluxors wird der Magnetkreis um die beiden Schenkel der Ausgangsöffnung zugeführt, wo- 50 Übertrageröffnung durch jeden in der Wicklung N4 bei die beiden Impulsfolgen in der Phase um vor- oder JV 5 (vgl. Fig. 2) fließenden Impuls mehr oder zugsweise 180° verschoben sind. Dem Verbraucher weniger schnell in den Sättigungszustand ummagnetikann eine maximale Leistung dann zugeführt werden, siert, wobei in den Wicklungen JV 4 bzw. JV 5 wähwenn die Frequenz des Trägergenerators so abge- rend der Impulsdauer eines von der Impulsquelle I stimmt wird, daß im voll eingestellten Zustand des 55 zugeführten Speiseimpulses zunächst der Minimal-Transfluxors die Ummagnetisierung um die Aus- strom und dann der Maximalstrom fließt. Das Vergangsöffnung gerade am Ende einer Halbwelle abge- hältnis von zeitlicher Dauer Minimal- und Maximalschlossen ist. strom ist abhängig von dem Grad der Einstellung, so

Einzelheiten der Erfindung sowie deren Vorteile daß auch der zeitliche Mittelwert dieses Stromes vom

werden an Hand der in der Zeichnung in den Fig. 2 60 Grad der Einstellung, d. h. vom Zeitintegral der

bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele im folgenden Eingangsspannung linear abhängig ist (vgl. Zeile c).

erläutert. Als Verbraucherstrom stellt sich somit ein Mittelwert

Die Fig. 2 zeigt einen Transfluxor T, der aus Über- ein, der diesem Verhältnis entspricht. Dieser Strom

sichtlichkeitsgründen in einer speziellen Rechteck- in dem Verbraucher ist also linear abhängig vom

form wiedergegeben ist. Der Transfluxor entspricht 65 Zeitintegral der Eingangsspannung,

mit der Anzahl seiner Öffnungen sowie der Anzahl Der an Hand der Fig. 2 erläuterte integrierende

der auf ihm aufgebrauchten Wicklungen sowie in Verstärker arbeitet somit stetig, wobei gegenüber den

seiner grundsätzlichen Wirkungsweise dem an Hand bekannten, aus einem Transfluxor aufgebauten inte-

grierenden Verstärkern der Vorteil größerer Ausgangsleistung gegeben ist.

Soll der von der Impulsquelle gespeiste Kreis galvanisch von dem den Verbraucher speisenden Ausgangskreis getrennt werden, dann kann gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel dies gemäß einer Ausbildung des Erfindungsgedankens dadurch geschehen, daß auf den beiden Schenkeln der Ausgangsöffnung je zwei Wicklungen, nämlich je eine von der Impulsquelle I gespeiste Primär- und je eine den Verbraucher Ra speisende Sekundärwicklung angebracht werden. In diesem Fall werden die Dioden D 3 und D 4 zur Entkopplung der beiden Sekundärwicklungen in den Sekundärkreis angeordnet. Eine Ausführungsform nach Fig. 4 besitzt einen schlechteren Wirkungsgrad als eine Ausführungsform nach Fig. 2, da ein Teil der Leistung in dem Widerstand R3 verbraucht wird, der in einem Ersatzbild in Reihe zum Widerstand Ra liegen würde. Dieser Widerstand R3 ist aber mit Rücksicht auf eine Begrenzung des vom Speisegenerator abzunehmenden Stromes notwendig.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: .

1. Integrierverstärkerschaltung unter Verwendung eines Transfluxors, der mit der zu integrierenden Eingangsspannung eingestellt bzw. blokkiert wird und über dessen Ausgangsöffnung die Ausgangsleistung abgegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsleistung über zwei diametral auf den Schenkeln der Ausgangsöffnung angeordneten Wicklungen abgenommen wird, die wechselweise mit je einer Halbwelle eines Speisewechselstromes vorzugsweise über eine Gleichrichterschaltung gespeist werden, wobei die den einzelnen Wicklungen zuzuführende Polarität des Stromes und der Wicklungssinn derart abgestimmt sind, daß das über diese Wicklungen induzierte Feld in Richtung des den Transfluxor blockierenden Flusses wirkt.

2. Integrierverstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speisewechselstrom zwei zueinander in der Phase vorzugsweise um 180° verschobene Impulsfolgen gleicher Frequenz mit Impulsen, deren Dauer vorzugsweise mit der maximal an der Ausgangsöffnung vorkommenden Ummägnetisierungszeit übereinstimmt, die je über einen Schenkel der Übertrageröffnung dem Verbraucher zugeführt werden.

3. Integrierverstärkerschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer galvanischen Trennung zwischen Speisestromquelle und Verbraucherkreis auf jedem Schenkel der Ausgangsöffnung je eine mit der Impulsquelle verbundene Primär- und je eine den Verbraucher speisende, vorzugsweise durch einen Gleichrichter entkoppelte Sekundärwicklung vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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