DE1128485B

DE1128485B - Circuit for limiting the amplitude of an alternating voltage

Info

Publication number: DE1128485B
Application number: DES68595A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eduard Seibt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-05-20
Filing date: 1960-05-20
Publication date: 1962-04-26
Also published as: NL264701A; SE306349B; BE604037A; NL141048C

Description

Schaltung zur Begrenzung der Amplitude einer Wechselspannung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Begrenzung der Amplitude einer Wechselspannung mit zwei vorzugsweise in Basisschaltung betriebenen, als Eingang und Ausgang des Begrenzers dienenden Transistorstufen, von denen die als Eingang ausgebildete Transistorstufe auf einem Spannungsbegrenzer arbeitet.Circuit for limiting the amplitude of an alternating voltage The invention refers to a circuit for limiting the amplitude of an alternating voltage with two preferably operated in a basic circuit, as input and output of the Limiter serving transistor stages, of which the transistor stage designed as an input works on a voltage limiter.

Derartige Schaltungen werden beispielsweise dazu benötigt, um die Amplitude einer frequenzmodulierten Schwingung konstant zu halten. Vor allem bei der Verwendung zur Amplitudenbegrenzung von phasen-oder frequenzmodulierten Schwingungen ist dabei die Forderung gegeben, daß der Begrenzer in einem weiten Bereich der Modulationsfrequenz, beispielsweise von 0 bis 10 MHz, gleichmäßig gut arbeiten soll. Es sind hierzu Schaltungen mit Richtleitern bekannt, die entweder mit Vorspannung als Spannungsbegrenzer oder mit entsprechend gewähltem Vorstrom als Strombegrenzer dienen. Diese Begrenzer haben den Nachteil einer nicht unterschreitbaren Mindestzeitkonstante, soweit sie Transistorschaltungen betreffen bzw. hierfür anwendbar sein sollen.Such circuits are required, for example, to the To keep the amplitude of a frequency-modulated oscillation constant. Especially with used to limit the amplitude of phase or frequency modulated oscillations there is a requirement that the limiter should cover a wide range of the modulation frequency, for example from 0 to 10 MHz, should work equally well. There are circuits for this purpose known with directional ladders, which are either preloaded as voltage limiters or serve as a current limiter with an appropriately selected bias current. Have these limiters the disadvantage of a minimum time constant that cannot be undershot, insofar as they are transistor circuits concern or should be applicable for this.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Amphtudenbegrenzung gerade für den Fall zu schaffen, daß der Eingang und der Ausgang des Begrenzers durch je eine Transistorstufe gebildet werden, unter Vermeidung der vorstehend erläuterten Schwierigkeiten.The invention is based on the object of a circuit for limiting amphitheater just to create in the event that the input and output of the limiter are formed by one transistor stage each, avoiding those explained above Trouble.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß an den Spannungsbegrenzer transformatorisch ein die als Ausgang dienende Transistorstufe speisender,- an sich bekannter Strombegrenzer derart stark untersetzt angekoppelt ist, daß der Spannungsbegrenzer auf einen hochohmigen Ausgangswiderstand arbeitet und der Strombegrenzer aus einem niederohmigen Quellwiderstand gespeist wird.This object is achieved according to the invention in such a way that on transforms the voltage limiter into the transistor stage serving as an output feeding, - per se known current limiter coupled so strongly reduced is that the voltage limiter works on a high output resistance and the current limiter is fed from a low-resistance source resistor.

In einem Ausführungsbeispiel ist die transformatorische Ankopplung durch einen Parallelresonanzkreis, und zwar derart bewirkt; daß an einen der Untersetzung entsprechenden Abgriff dieses Parallelresonanzkreises der Strombegrenzer angeschaltet ist, der vorzugsweise in an sich bekannter Weise aus zwei in Reihe liegenden und mit Vorstrom betriebenen Richtleitern besteht.In one embodiment, the transformer coupling caused by a parallel resonance circuit, namely in such a way; that to one of the reduction corresponding tap of this parallel resonance circuit of the current limiter is switched on is, which is preferably in a known manner from two lying in series and with directional ladders operated by bias current.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Spannungsbegrenzer zumindest einen Richtleiter mit innerer Vorspannung, wie eine Siliziumdiode, enthält, unter Fortlassung aller sonstigen Vorspannungsquellen im Spannungsbegrenzer.It is useful if the voltage limiter has at least one Directional conductor with internal bias, such as a silicon diode, contains, omitting all other sources of bias in the voltage limiter.

Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß wenigstens der in Übertragungsrichtung letzte Richtleiter des Spannungsbegrenzers ein Richtleiter mit innerer Vorspannung, wie eine Siliziumdiode, ist, der über einen der Einstellung der Begrenzungskennlinie dienenden Widerstand mit dem anderen Richtleiter des Spannungsbegrenzers auch gleichstrommäßig verbunden ist.In addition, it has proven advantageous that at least the in the direction of transmission, the last directional conductor of the voltage limiter is a directional conductor with internal bias, like a silicon diode, is that of one of the setting the resistance used for the limiting characteristic with the other directional conductor of the voltage limiter is also connected in a DC manner.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described in greater detail below with the aid of exemplary embodiments explained.

Die Fig. 1 zeigt einen Amplitudenbegrenzer, dessen Eingang durch einen in Basisschaltung betriebenen Transistor T 1 und dessen Ausgang durch einen in der gleichen Schaltung betriebenen Transistor T2 gebildet wird. An den Kollektor des Transistors T 1 ist ein Spannungsbegrenzer, bestehend aus den beiden Richtleitern RL1 und RL2, parallel zu dem Parallelresonanzkreis, bestehend aus der Induktivität L 1 und der Kapazität C 1, geschaltet. Widerstandsmäßig stark untersetzt, und zwar mittels einer Kopplungsspule Sp, ist ein Strombegrenzer an den Spannungsbegrenzer angeschaltet. Der Strombegrenzer besteht aus den beiden in den Längszweig des Übertragungsweges gegenpolig eingeschalteten Richtleitern RL 3 und RL 4, von denen der Richtleiter RL 4 auf den Eingang des in Basisschaltung betriebenen Transistors A 2 arbeitet.1 shows an amplitude limiter, the input of which is formed by a transistor T 1 operated in a base circuit and the output of which is formed by a transistor T2 operated in the same circuit. A voltage limiter consisting of the two directional conductors RL1 and RL2 is connected to the collector of the transistor T 1 in parallel with the parallel resonance circuit consisting of the inductance L 1 and the capacitance C 1. A current limiter is connected to the voltage limiter, which is greatly reduced in terms of resistance, namely by means of a coupling coil Sp. The current limiter consists of the two directional conductors RL 3 and RL 4 connected with opposite polarity in the series branch of the transmission path, of which the directional conductor RL 4 operates on the input of the transistor A 2 operated in base connection.

Von den Richtleitern RL 1, RL 2 ist zumindest der Richtleiter RL 2 ein solcher mit innerer Vorspannung, wie ein Siliziumrichtleiter. In diesem Fall ist auch die gleichstrommäßige Abschaltung der Spule L 1 über den Kondensator erforderlich, der bei Verwendung von zwei gleichartigen Richtleitern jedoch vorteilhaft entfällt. Derartige Richtleiter haben die Eigenschaft, daß sie im Gegensatz zu dem üblichen Germaniumgleichrichter bei Betrieb in der Flußrichtung erst bei einer bestimmten, an der Diode anliegenden Spannung einen Stromfluß zulassen, der dann mit relativ großer Steilheit beginnt. Diese Spannungsquelle ist durch die Dotierung des Halbleitermaterials und die Auswahl des Halbleitermaterials nach Art des Grundstoffes, wie Silizium, innerhalb gewisser Grenzen veränderbar. Beispielsweise beträgt für einen üblichen Siliziumgleichrichter dieser Schwellwert für die anzulegende Spannung etwa 0,5 Volt. Der Richtleiter hat also eine innere Verspannung und kann deshalb ohne zusätzliche Spannungsquelle -in dem Spannungsbegrenzer verwendet werden.Of the directional guides RL 1, RL 2, at least the directional guide is RL 2 one with internal bias, such as a silicon directional conductor. In this case the DC disconnection of the coil L 1 via the capacitor is also required, which is advantageously omitted when using two directional conductors of the same type. Such directional guides have the property that, in contrast to the usual Germanium rectifier when operating in the direction of flow only at a certain, at the diode voltage allow a current flow, which then with relative great steepness begins. This voltage source is due to the doping of the semiconductor material and the selection of the semiconductor material according to the type of base material, such as silicon, changeable within certain limits. For example, for a common Silicon rectifier this threshold value for the voltage to be applied is about 0.5 volts. The directional guide has an internal tension and can therefore be used without additional Voltage source - used in the voltage limiter.

Der Strombegrenzer wird beim Ausführungsbeispiel mit einem Verstrom i. betrieben, der durch den Vorwiderstand R 3 und die damit erzwungene Einströmung bestimmt wird.The current limiter is in the embodiment with a power supply i. operated by the series resistor R 3 and the forced inflow is determined.

Die Wirkungsweise der dargestellten Schaltung kann man sich wie folgt erklären: Der Ausgangswiderstand bzw. Quellwiderstand Ri zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors T 1 ist relativ hochohmig. Dieser Widerstand erfüllt daher sehr gut die für einen Spannungsbegrenzer zu stellende Forderung nach einem hochohmigen Quellwiderstand. Durch die Untersetzung mittels der Spule Sp wird der ebenfalls als hochohmig zu fordernde Ausgangswiderstand R 1 des Spannungsbegrenzers auf den für einen Strombegrenzer zu fordernden niederohmigen Quellwiderstand R 2 transformiert. Dieser Strombegrenzer arbeitet auf den niederohmigen, zwischen dem Emitter und der Basis auftretenden Eingangswiderstand des Transistors T2, womit für den Strombegrenzer auch die Forderung nach einem niederohmigen Lastwiderstand sehr gut erfüllt ist.The mode of operation of the circuit shown can be seen as follows explain: The output resistance or source resistance Ri between the collector and the base of the transistor T 1 has a relatively high resistance. This resistance met therefore the requirement for a voltage limiter is very good high impedance source resistance. The reduction by means of the coil Sp is the also as a high resistance to be demanded output resistance R 1 of the voltage limiter to the low-resistance source resistance R 2 required for a current limiter transformed. This current limiter works on the low resistance, between the Emitter and the base occurring input resistance of the transistor T2, which for the current limiter also the requirement for a low-ohm load resistance is met very well.

Ein Beispiel einer ausgeführten Schaltung ist in der Fig. 2 wiedergegeben. über den Widerstand R 4 erhält der Kollektor des Transistors T1 die für den Betrieb erforderliche Spannung gegenüber der Basis; beispielsweise hat dieser Widerstand einen Wert von 2 kS2. Der Spannungsbegrenzer ist über eine Kapazität C 4 an den Kollektor des Transistors T 1 angeschaltet und liegt einseitig auf dem Potential der Basis, das zugleich das Messepotential ist. Der Strombegrenzer ist galvanisch an eine Anzapfung der Induktivität L 1 angeschaltet und erhält seinen Verstrom io, über die beiden Widerstände R 3 bzw. R 3', wobei zum Ausgleich der Richtleitertoleranzen eine gleichstrommäßige Auftrennung mittels der Kapazität C 1 vorgesehen ist. über eine Drossel L 2 und eine Ankopplungskapazität C 3 ist der Transistor T 2 an den Ausgang des Strombegrenzers angeschaltet, wobei der Widerstand R 5 zur Einstellung der Ernitterspannung dieser Stufe im Vergleich zur Basis des Transistors dient. Die Widerstände R 3 und R 3' können beispielsweise einen Wert von 5 kS2 haben und die Kapazität C 1 einen Wert von 100 pF. Das Widerstandsübersetzungsverhältnis ü2 wird zweckmäßig etwa zwischen 3 und 5 gewählt, entsprechend den Widerstandsverhältnissen üblicher Transistoren. Die Richtleiter RL 1 und RL 2 sind Siliziumdioden, während die Richtleiter RL 3 und RL 4 Germaniumdioden ohne innere Verspannung sein können. Die Basisschaltung hat bei der erfindungsgemäßen Schaltung den zusätzlichen Vorteil, daß sie vor allem für ein sehr breites Frequenzband arbeitet, wenngleich mit niedrigerem Verstärkungsfaktor als die Emitterschaltung, die in keinem so großen Frequenzbereich eingesetzt werden kann, jedoch eine höhere Verstärkung liefert. Die erfindungsgemäße Schaltung ist auch bei der Emitterschaltung - wenn geringere Bandbreiteforderungen gestellt sind, als an sich mit Basisschaltung erreichbar wäre - brauchbar, weil auch dann die Widerstandsverhältnisse etwa gleichartig liegen.An example of a circuit implemented is shown in FIG. The collector of transistor T1 receives the operation required via resistor R 4 required voltage to the base; for example this has resistance a value of 2 kS2. The voltage limiter is connected to the capacitance C 4 The collector of the transistor T 1 is switched on and has one side at the potential the basis, which is also the trade fair potential. The current limiter is galvanic connected to a tap of the inductance L 1 and receives its current io, across the two resistors R 3 and R 3 ', to compensate for the directional conductor tolerances a direct current separation is provided by means of the capacitance C 1. above a choke L 2 and a coupling capacitance C 3 is the transistor T 2 to the Output of the current limiter switched on, with the resistor R 5 for adjustment serves to determine the errant voltage of this stage compared to the base of the transistor. The resistors R 3 and R 3 'can, for example, have a value of 5 kS2 and the capacitance C 1 has a value of 100 pF. The resistance transmission ratio ü2 is expediently chosen between 3 and 5, according to the resistance ratios common transistors. The directional guides RL 1 and RL 2 are silicon diodes, while the directional conductors RL 3 and RL 4 can be germanium diodes without internal tension. The basic circuit has the additional advantage of the circuit according to the invention that it works primarily for a very wide frequency band, albeit with a lower one Gain factor than the common emitter circuit, which is not in such a large frequency range can be used, but provides a higher gain. The inventive Switching is also with the emitter switching - if lower bandwidth requirements are placed than would be achievable with the basic circuit - useful because even then the resistance ratios are about the same.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Circuit for limiting the amplitude of an alternating voltage with two transistor stages, preferably operated in a base circuit, serving as the input and output of the limiter, of which the transistor stage designed as an input operates on a voltage limiter , characterized in that the voltage limiter is a transformer the current limiter, which is known per se, and which serves as the output, is coupled so heavily scaled down that the voltage limiter works on a high-ohm output resistance and the current limiter is fed from a low-ohmic source resistance.

2. Circuit according to Claim 1, characterized in that the transformer coupling is effected by a parallel resonance circuit in such a way that at one of the Reduction corresponding tap of this parallel resonance circuit of the current limiter is switched on, which preferably consists of two in series in a manner known per se lying and powered with electricity.

3. Circuit according to claim 2, characterized in that the voltage limiter has at least one directional conductor with internal tension, like a silicon diode, omitting all other sources of bias in the voltage limiter.

4. Circuit according to claim 2, characterized in that at least the last directional conductor in the direction of transmission of the voltage limiter a directional conductor with internal tension, such as a silicon diode, is the resistance that is used to set the limiting characteristic with the other directional conductor of the voltage limiter also connected with direct current is. Documents considered: German Patent No. 896 068; "Of the Telecommunication engineer ”, March 15, 1958, p. 13; “Proc. IRE ", April 1958, pp. 693 to 699; "Radio Electronics", November 1958, p. 35; "NTZ", 1957, No. 4, p. 198.