DE1269670B

DE1269670B - Amplitude limiter circuit with diodes

Info

Publication number: DE1269670B
Application number: DEP1269A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Iwao Matsushita
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1964-01-29
Filing date: 1965-01-29
Publication date: 1968-06-06

Description

Amplitudenbegrenzerschaltung mit Dioden Die Erfindung bezieht sich auf eine Amplitudenbegrenzerschaltung mit Dioden, an die jeweils in Sperrichtung eine der Einstellung des Begrenzungspegels dienende Vorspannung angelegt ist, die zum Teil durch Gleichrichtung des zugeführten Signals mittels weiterer der Schaltung zugeordneter Dioden erzeugt wird.Amplitude Limiter Circuit With Diodes The invention relates to to an amplitude limiter circuit with diodes, each in the reverse direction a bias voltage is applied to adjust the limiting level, the partly by rectifying the supplied signal by means of another of the circuit associated diodes is generated.

Bei der in der F i g. 1 gezeigten bekannten Amplitudenbegrenzerschaltung wird die Eigenschaft der Diode in der Durchlaßrichtung benutzt. In bekannter Weise ist ein Amplitudenschwankungen unterworfener Generator G über einen Widerstand Rg, der auch sein Innenwiderstand sein kann, an den Begrenzer angeschaltet, der aus zwei antiparallelgeschalteten Dioden Dl und D2 besteht. Dem Begrenzer folgt ein Verbraucher, dargestellt durch den Lastwiderstand Rl.In the case of the FIG. 1 shown known amplitude limiter circuit the property of the diode in the forward direction is used. In a familiar way is a generator G subject to amplitude fluctuations via a resistor Rg, which can also be its internal resistance, connected to the limiter, which is off two diodes D1 and D2 connected in anti-parallel. The limiter is followed by a Consumer, represented by the load resistance Rl.

In dieser Schaltung wird der Pegel, bei dem die Amplitudenbegrenzung stattfindet, durch die Eigenschaften der Dioden Dl und D2 in der Durchlaßrichtung bestimmt. Es ist bekannt, zur Änderung dieses Pegelwertes oder zur Versteilerung der Kennlinie der Amplitudenbegrenzung die in der F i g. 2 gezeigte, mit den Batterien Yb versehene Vorspannungsschaltung zu verwenden. Da es aber nicht praktisch ist, die Vorspannung mittels zweier Batterien zu erzeugen, wird meist die in der F i g. 3 gezeigte Schaltung angewendet, bei der durch die Gleichstromquelle E ein Spannungsabfall Vb an jedem der Widerstände Rb hervorgerufen wird, der als Vorspannung für die Dioden dient. Mit der Gleichstromquelle E ist ein Widerstand RS in Reihe geschaltet.In this circuit, the level at which the amplitude is limited takes place by the properties of the diodes Dl and D2 in the forward direction certainly. It is known to change this level value or to steepen it the characteristic curve of the amplitude limitation that is shown in FIG. 2 shown, with the batteries Yb provided bias circuit to use. But since it is not practical, Generating the bias by means of two batteries is usually the one in the F i G. 3 applied circuit shown, in which by the direct current source E a voltage drop Vb is created at each of the resistors Rb, which acts as a bias voltage for the diodes serves. A resistor RS is connected in series with the direct current source E.

Da aber bei dieser Schaltung die ziemlich hochohmigen Widerstände Rb zu den Dioden in Reihe geschaltet sind, ist es schwierig, die Kennlinie der Amplitudenbegrenzung steil zu machen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird daher die Schaltung nach der F i g. 3 oft in die in der F i g. 4 gezeigte Schaltung umgewandelt.But there are the rather high-ohm resistances in this circuit Rb connected in series with the diodes, it is difficult to determine the characteristic of the amplitude limitation to make steep. In order to avoid this disadvantage, therefore, the circuit according to the F i g. 3 often in the in the F i g. 4 converted to the circuit shown.

Die Schaltung nach der F i g. 4 stellt eine Brückenschaltung dar, bei der dem Generator G mit Innenwiderstand Rg ein Gegentaktübertrager T nachgeschaltet ist. Die Mittelanzapfung des Gegentaktübertragers liegt am einen Ende des Lastwiderstandes R, und das andere Ende des Lastwiderstandes R, ist einerseits über einen Widerstand R an das eine Ende der Gegentaktwicklung und andererseits über eine Begrenzerschaltung nach F i g. 3 an das andere Ende der Gegentaktwicklung angeschaltet. Durch die Ausbildung als Brückenschaltung wird eine sehr steile Amplitudenbegrenzungskennlinie erreicht. Es werden aber unvermeidlich durch den Widerstand R Verluste hervorgerufen. Ferner ist die Schaltung ziemlich kompliziert. Da in den Schaltungen der F i g. 3 und 4 die Vorspannung Yb von der Spannung der mit dem Netz verbundenen Stromquelle E abhängig ist, ergibt sich der Nachteil, daß je nach der Schwankung der Netzspannung der Pegel, bei dem die Amplitudenbegrenzung durchgeführt wird, geändert wird.The circuit according to FIG. 4 represents a bridge circuit, in which the generator G with internal resistance Rg is followed by a push-pull transformer T is. The center tap of the push-pull transformer is at one end of the load resistor R, and the other end of the load resistor R, is on the one hand via a resistor R to one end of the push-pull winding and on the other hand via a limiter circuit according to FIG. 3 connected to the other end of the push-pull winding. Through training as a bridge circuit, a very steep amplitude limiting characteristic is achieved. However, losses are inevitably caused by the resistance R. Further the circuit is quite complicated. Since in the circuits of FIG. 3 and 4 the bias voltage Yb depends on the voltage of the power source E connected to the network there is the disadvantage that, depending on the fluctuation of the mains voltage, the level at which the amplitude limitation is carried out, is changed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obenerwähnten Nachteile zu vermeiden und eine Amplitudenbegrenzerschaltung zu schaffen, deren Ausbildung einfach ist und die gegenüber Pegelschwankungen stabilisiert ist.The invention is based on the above-mentioned disadvantages to avoid and to create an amplitude limiter circuit, their training is simple and which is stabilized against level fluctuations.

Diese Aufgabe wird bei einer Amplitudenbegrenzerschaltung mit Dioden, an die jeweils in Sperrichtung eine der Einstellung des Begrenzungspegels dienende Vorspannung angelegt ist, die zum Teil durch Gleichrichtung des zugeführten Signals mittels weiterer der Schaltung zugeordneter Dioden erzeugt wird, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwei Paare von jeweils mit gleicher Polarität in Serie geschalteten Dioden antiparallel im Signalkreis liegen und daß der Verbindungspunkt des einen Paares der in Serie geschalteten Dioden mit dem Verbindungspunkt des zweiten Paares von in Serie geschalteten Dioden über einen Widerstand mit einer Vorspannungsquelle verbunden ist.This task is performed with an amplitude limiter circuit with diodes, to the one used in the blocking direction to set the limiting level Bias is applied, in part by rectifying the input signal is generated by means of further diodes associated with the circuit, according to the invention solved in that two pairs of each with the same polarity connected in series Diodes are anti-parallel in the signal circuit and that the connection point of the one Pair of diodes connected in series with the connection point of second pair of series-connected diodes through a resistor with a Bias source is connected.

Zur weiteren Versteilerung der Amplitudenbegrenzungskennlinie ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Amplitudenbegrenzerschaltung in einen Zweig einer Brückenschaltung gelegt ist.To further steepen the amplitude limiting characteristic, is it is advantageous if the amplitude limiter circuit according to the invention in a Branch of a bridge circuit is placed.

Zwar ist durch die deutsche Auslegeschrift 1055 052 eine Dämpfungsanordnung bekannt, bei der parallel zum Eingang und Ausgang eines vorzugsweise leitungssymmetrischen Vierpols je eine Gleichrichteranordnung in Graetz-Schaltung liegt und bei der die freien Diagonalen der beiden Gleichrichterschaltungen unmittelbar bzw. über irgendeinen Schwellwertbildner miteinander verbunden sind. Der aus der eingangs angeordneten Gleichrichterbrücke abgeleitete Gleichstrom soll dabei die ausgangsseitig angeordnete Gleichrichterbrücke niederohmig steuern. Dieser Anordnung liegt jedoch, wie ersichtlich, ein anderes Funktionsprinzip zugrunde als dem Erfindungsgegenstand, was eine komplizierte Schaltung erfordert. Außerdem könnte mit dieser Schaltung auch nicht der mit der Erfindung angestrebte steile Verlauf der Amplitudenbegrenzungskennlinie erreicht werden, da ihr Durchgangswiderstand wegen des zwischengeschalteten Vierpols relativ hochohmig ist. Die wesentlich einfachere Schaltung nach der Erfindung erfüllt jedoch, wie aus den später näher erläuterten Diagrammen hervorgeht, besonders die letztgenannten Forderungen in hohem Maße.Although the German Auslegeschrift 1055 052 a damping arrangement known, in which parallel to the input and output of a preferably line-balanced Quadrupole each has a rectifier arrangement in Graetz circuit and in which the free diagonals of the two rectifier circuits directly or above any Threshold formers are interconnected. The one from the initially arranged The direct current derived from the rectifier bridge should be the one arranged on the output side Control rectifier bridge with low resistance. However, this arrangement is, as can be seen, a different functional principle than the subject of the invention, which is a complicated one Circuit requires. In addition, the one with the Invention desired steep course of the amplitude limiting characteristic achieved as their volume resistance is relative because of the interposed four-pole connection is high resistance. The much simpler circuit according to the invention, however, fulfills as can be seen from the diagrams explained in more detail later, especially the latter Demands to a great extent.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen F i g. 1 bis 4 bekannte Amplitudenbegrenzungsschaltungen, F i g. 5 und 6 Ausführungsbeispiele nach der Erfindung und F i g. 7 bis 9 Diagramme zur Erklärung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels der Erfindung nach F i g. 5.The invention is explained in more detail below by means of examples. In the drawing, F i g. 1 to 4 known amplitude limiting circuits, F i g. 5 and 6 exemplary embodiments according to the invention and FIG. 7 to 9 diagrams to explain the operation of the embodiment of the invention according to F i G. 5.

Nach der Erfindung kann gemäß F i g. 5 durch eine einfache Schaltung eine sehr steile Amplitudenkennlinie erreicht werden. Bei dieser Schaltung wird der Strom von der Spannungsquelle E, der z. B. ohne Zwischenschaltung von Regeleinrichtungen unmittelbar durch Gleichrichtung aus der Netzspannung gewonnen sein kann, über einen Widerstand RS den Dioden D3 und D4 zugeführt, die jeweils an Stelle der Widerstände Rb in der F i g. 3 getreten sind und mit gleicher Stromrichtung wie die Dioden Dl, D2 mit diesen jeweils in Serie geschaltet sind. Der Strom von der Spannungsquelle E durchfließt also die beiden Dioden D3, D4 nacheinander und erzeugt an jeder von ihnen eine Spannung Vb, die als Vorspannung der zur Amplitudenbegrenzung vorgesehenen Dioden Dl, D2 dient.According to the invention, according to FIG. 5 a very steep amplitude characteristic can be achieved by a simple circuit. In this circuit, the current from the voltage source E, the z. B. can be obtained directly by rectification from the mains voltage without the interposition of control devices, fed via a resistor RS to the diodes D3 and D4, which in each case in place of the resistors Rb in FIG. 3 and are connected in series with the diodes D1, D2 with the same current direction as the diodes D1, D2. The current from the voltage source E thus flows through the two diodes D3, D4 one after the other and generates a voltage Vb at each of them, which is used as a bias voltage for the diodes D1, D2 provided for limiting the amplitude.

Da in diesem Fall ein Gleichstrom von einigen Milliampere die Dioden D3, D4 durchfließt, an denen die Vorspannung abfällt, ist die Betriebsimpedanz des Vierpols auf einige zehn Ohm abgesenkt. Gegenüber der in der F i g. 3 gezeigten Schaltung, bei der die Vorspannung über Widerstände Rb erzeugt wird, kann somit eine steilere Amplitudenkennlinie erreicht werden, so daß es nicht erforderlich ist, die in der F i g. 4 gezeigte komplizierte Brückenschaltung anzuwenden.Since in this case a direct current of a few milliamperes the diodes D3, D4 flows through, at which the bias voltage drops, is the operating impedance of the Quadrupole lowered to a few tens of ohms. Compared to the in FIG. 3 shown Circuit in which the bias voltage is generated via resistors Rb can thus a steeper amplitude characteristic can be achieved, so that it is not necessary is that shown in FIG. 4 shown complicated bridge circuit to apply.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist auch verlustarm. Da, wie oben erwähnt ist, die Schaltung nicht zwingend als Brücke ausgebildet werden muß, weist sie bei einem so niedrigen Pegel, bei dem eine Amplitudenbegrenzung nicht stattfindet, kaum Verluste auf.The circuit according to the invention is also low-loss. There, as mentioned above is, the circuit does not necessarily have to be designed as a bridge, it shows at such a low level, at which amplitude limitation does not take place, hardly Losses on.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist nur geringfügig von Spannungsschwankungen der Vorspannungsquelle E, die aus der Netzspannung gewonnen werden kann, beeinflußt. Der Änderungsbereich der Klemmenspannung der Dioden D3, D4, die die Vorspannung führen, ist nämlich, wie in der F i g. 7 gezeigt ist, hinsichtlich einer Änderung der Netzspannung gepreßt. Folglich wird der Pegel, bei dem die Amplitudenbegrenzung stattfindet, trotz Änderungen der Netzspannung kaum geändert. Die F i g. 7 zeigt die Abhängigkeit der Klemmenspannung der Vorspannungsdioden von einer Änderung der Netzspannung, wobei die Kurve 1 die Diodenkennlinie in Durchlaßrichtung bei Reihenschaltung zweier Dioden, die Gerade 2 die Belastungslinie des Widerstandes RS bei der Vorspannung El und die Gerade 3 die Belastungslinie des Widerstandes RS bei der Vorspannung E2 darstellt. Wenn die Vorspannung von El in E2 geändert wird, so wird ersichtlich die Klemmenspannung von 2 Vbl nur in 2 Vb2 geändert. Damit ist der zusammengepreßte Änderungsbereich der Klemmenspannung kleiner, als auf Grund der Änderung der Vorspannung zu erwarten ist.The circuit according to the invention is only slightly influenced by voltage fluctuations of the bias voltage source E, which can be obtained from the mains voltage. Namely, the range of change of the terminal voltage of the diodes D3, D4, which carry the bias voltage, is as in FIG. 7 is pressed with respect to a change in the line voltage. As a result, the level at which the amplitude limitation takes place is hardly changed in spite of changes in the mains voltage. The F i g. 7 shows the dependence of the terminal voltage of the biasing diodes on a change in the mains voltage, curve 1 showing the diode characteristic in the forward direction when two diodes are connected in series, straight line 2 the load line of the resistor RS for the bias voltage E1 and straight line 3 the load line of the resistor RS for the Represents preload E2. When the bias voltage is changed from El to E2, it can be seen that the terminal voltage is changed from 2 Vbl to 2 Vb2 only. This means that the compressed change range of the terminal tension is smaller than is to be expected on the basis of the change in the pretension.

Bei der bekannten Schaltung nach der F i g. 1 ist die Möglichkeit gegeben, zur Erhöhung des in seiner Amplitude zu begrenzenden Pegels jeweils an Stelle einer Diode Dl oder D2 deren zwei in Reihe zu schalten. Diese Maßnahme kann auch bei der erfindungsgemäßen Schaltung vorteilhafterweise vorgenommen werden.In the known circuit according to FIG. 1 is the possibility given, to increase the level to be limited in its amplitude in each case Place a diode Dl or D2 to connect two of them in series. This measure can can also be carried out advantageously in the circuit according to the invention.

In der F i g. 8 sind Diodenkennlinien im Durchlaßbereich miteinander verglichen. Die Kurve 4 zeigt die Kennlinie in Durchlaßrichtung einer einzigen Diode, die Kurve 5 bei zwei in Reihe geschalteten Dioden und die Kurve 6 im Fall, daß an eine Diode die Vorspannung Yb angelegt wird, was beim erfindungsgemäßen Beispiel der Fall ist. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, weist die erfindungsgemäße Schaltung insbesondere im Anfangsteil der Kennlinie gegenüber bisherigen Schaltungen einen steileren Kennlinienverlauf auf.In FIG. 8 are diode characteristics in the pass band with one another compared. Curve 4 shows the characteristic in the forward direction of a single diode, curve 5 in the case of two diodes connected in series and curve 6 in the case that on a diode the bias voltage Yb is applied, which in the example according to the invention the case is. As can be seen from this figure, the circuit according to the invention especially in the initial part of the characteristic curve compared to previous circuits steeper characteristic curve.

In der F i g. 9 ist auf der Ordinate der Ausgangspegel U" und auf der Abszisse der Eingangspegel U" aufgetragen, wobei die Kurve 7 den Fall ohne Vorspannung und die Kurve 8 den Fall mit Vorspannung darstellt. Aus dieser Figur ist zu entnehmen, daß der lineare Bereich ohne Anlegen der Vorspannung nur bis a reicht und durch das Anlegen der Vorspannung bis zu b erweitert werden kann. Andererseits sind die Ausgangspegel bei hohen Eingangspegeln voneinander kaum verschieden.In FIG. 9 is the output level U "on the ordinate and on plotted on the abscissa of the input level U ″, curve 7 being the case without bias and curve 8 represents the case with preload. From this figure it can be seen that the linear range without applying the bias only extends to a and through the application of the bias voltage can be extended up to b. On the other hand, they are Output levels hardly differ from each other at high input levels.

Durch die in der F i g. 6 gezeigte Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltung als Brücke kann eine noch ausgeprägtere und bessere Kennlinie der Amplitudenbegrenzung erreicht werden. Die Schaltung nach F i g. 6 entspricht bis auf die Begrenzerschaltung der Schaltung nach F i g. 4. An der Stelle der dort angewendeten bekannten Begrenzerschaltung nach F i g. 3 ist jedoch die erfindungsgemäße Begrenzerschaltung nach F i g. 5 getreten. Der Generator G und der Innenwiderstand Rg werden natürlich in beiden Fällen dann durch den betreffenden Brückenzweig dargestellt.Through the in the F i g. 6 shown embodiment of the invention Circuitry as a bridge can have an even more pronounced and better characteristic of the amplitude limitation can be achieved. The circuit according to FIG. 6 corresponds to the limiter circuit the circuit according to FIG. 4. Instead of the known limiter circuit used there according to FIG. 3, however, is the limiter circuit according to the invention according to FIG. 5 stepped. The generator G and the internal resistance Rg are then of course in both cases represented by the relevant bridge branch.

Die Erfindung ist auch auf Schaltungen anwendbar, bei denen mehr als zwei Dioden, die die Vorspannung liefern oder zur Amplitudenbegrenzung beitragen, in Reihe geschaltet werden. Die Dioden können auch zugleich als Gleichrichter Verwendung finden.The invention is also applicable to circuits in which more than two diodes that provide the bias voltage or to limit the amplitude contribute, can be connected in series. The diodes can also be used as rectifiers Find.

Claims

Claims: 1. Amplitude limiter circuit with diodes, to each of which a bias voltage is applied in the reverse direction, which is used to set the limiting level and which is partly generated by rectifying the supplied signal by means of further diodes assigned to the circuit, characterized in that two pairs of each with Diodes (D1, D3 or D2, D4) connected in series with the same polarity are antiparallel in the signal circuit and that the connection point of one pair of series-connected diodes (D1, D3) with the connection point of the second pair of series-connected diodes (D2 , D4) is connected to a bias voltage source (E) via a resistor (R,) (FIG. 5).

2. Amplitude limiter circuit according to claim 1, characterized in that it is in a branch of a bridge circuit is placed (Fig. 6). Publications considered: German Auslegeschrift No. 1055 052.