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Einstellbare Entzerrerschaltung Die Erfindung betrifft eine Entzerrerschaltung
i#üt frequenzabhängiger oder frequenzunabhängiger Betriebsdämpfung, bei der zur
Einstellung der gewünschten Dämpfung der ohmsche Widerstand zweier Einstellelemente
gleichzeitig veränderbar ist.
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In elektrischen Nachrichtenübertragungssystemen werden Schaltungen
benötigt, deren frequenzabhängige oder auch frequenzunabhängige Betriebsdämpfung
einstellbar ist. Bei vielen derartigen Schaltungen verwendet man als Einstellelement
einen reellen Widerstand, der in seinem Wert verändert wird. Dazu sind jedoch Potentiometer
und Drehwiderstände ungeeignet, da die Kontakte unzuverlässig sind. Üblicherweise
werden Schalter verwendet, mit denen eine größere Anzahl von festen Widerständen
wahlweise eingeschaltet werden können. Nachteilig sind dabei unter anderem die immer
noch vorhandenen Kontakte, die nur stufenweise Einstellbarkeit, die sprunghafte
Änderung des Widerstandes bei der Umschaltung und die große Zahl der benötigten
Bauteile.
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Bekannt ist der sogenannte magnetoresistive Effekt in Halbleitern.
Ferner ist es aus der Zeitschrift »ETZ«, Ausgabe A, vom 1. August
1955, Heft 15, S. 513 bis 517, bekannt, den ohmschen Widerstandswert
von Halbleitern durch ein magnetisches Feld zu beeinflussen. Durch einen veränderbaren
Strom wird hierbei ein sich entsprechend änderndes Magnetfeld erzeugt, durch welches
der ohmsche Widerstandswert in einem Widerstandskörper mit galvanomagnetischem Effekt
gesteuert wird. In dieser Literaturstelle ist jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen,
daß es erst durch Anwendung tiefster Temperaturen gelang, in Wismut eine so große
Widerstandsänderung im Magnetfeld zu erzielen, daß eine echte Verstärkung möglich
ist. Außerdem wird weiter betont, daß sich diese interessante Anwendungsmöglichkeit
bis zum Zeitpunkt dieser Veröffentlichung noch nicht in der Technik durchsetzen
konnte, weil die galvanomagnetischen Effekte vor kurzem noch sehr klein waren, und
es wird ferner daraus geschlossen, daß zur Änderung dieses Zustandes Werkstoffe
gefunden werden müßten, deren Eigenschaften über die von Wismut und Germanium weit
hinausgehen.
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Aus der deutschen Patentschrift 839 220 sind außerdem Widerstandsfeinregler
bekannt, die als magnetfeldabhängige Widerstände, wie Halbleiter, ausgebildet und
für Regelzwecke eingesetzt sind. Die Widerstandsänderungen in einem als Halbleiter
verwendeten Wismutkörper können dadurch vorgenommen werden, daß beispielsweise der
Wismutkörper in unveränderlicher Lage gehalten und der Magnet einstellbar angeordnet
ist oder daß beide in unveränderlicher Lage belassen werden und der Magnet entweder
mit einem magnetischen Nebenschluß versehen oder dessen Feld elektromagnetisch erzeugt
und gesteuert ist. Außerdem kann der Wismutkörper gegenüber einem feststehenden
Feld bewegt werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß derartige von einem Magnetfeld
in ihrem ohmschen Widerstandswert beeinflußbare Halbleiter, wie z. B. Wismut, einen
sehr hohen Temperaturkoeffizienten besitzen, weswegen man häufig den Einsatz solcher
gesteuerten Halbleiter vermeidet und bevorzugt herkömmliche Widerstände verwendet,
wobei man allerdings die vorgenannten Nachteile in Kauf nehmen muß.
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Außerdem ist eine einstellbare Spannungsteileranordnung bekannt, bei
der unter an sich bekannter Ausnutzung der Abhängigkeit des wirksamen Widerstandswertes
magnetfeldempfindlicher Stoffe von einem veränderbaren Magnetfeld zwei beiderseits
eines Spannungsteilerabgriffs befindliche Widerstandskörper oder zwei Widerstandsabschnitte
eines magnetfeldabhängigen Widerstandskörpers aus einer halbleitenden A1I1Bv-Verbindung
derart angeordnet sind, daß sich der Widerstand der zwei Widerstandskörper oder
Widerstandsabschnitte unter dem Einfluß des sich ändernden Magnetfeldes in entgegengesetztem
Sinn ändert, und zwar unter annähernder Erhaltung des Gesamtwiderstandes der Anordnung.
Die Änderung des Magnetfeldes kann dabei durch gegenseitige Bewegung der Widerstandskörper
und der das Magnetfeld erzeugenden Mittel oder durch Verstellung eines im Feld beweglichen,
die Widerstände mehr oder weniger abschirmenden Teiles erfolgen. Zur Erzeugung der
magnetischen Feldstärke läßt sich ein Dauermagnet verwenden. Eine derartige Anordnung
ist jedoch für den Einsatz in Entzerrernetzwerken nicht geeignet, da die beiden
Widerstände direkt miteinander elektrisch verbunden sind.
Aufgabe
'der Erfindung ist es, unter Ausnutzung des magnetoresistiven Effektes in Halbleitern
eine einstellbare Entzerrerschaltung, insbesondere für Nachrichtenübertragungssysteme,
zu schaffen, bei der die eingangs genannten Nachteile bekannter Entzerrerschaltungen
vermieden sind.
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Die Entzerrerschaltung wird gemäß der Erfindung so ausgestaltet, daß
als Einstellelemente durch ein magnetisches Feld in ihrem ohmschen ' Widerstandswert
beeinflußbare Halbleiter in Form von Plättchen vorgesehen sind, welche zwischen
einer Eisenplatte und einem um einen Bolzen schwenkbaren Magneten derart *angeordnet
sind, daß sich entsprechend der Stellung des Magneten entweder das eine Plättchen
oder das andere -Plättchen mehr im- magnetischen Feld befindet.
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Durch die besondere Formgebung der Halbleiterplättchen und Ausgestaltung
der Anordnung Aach der Erfindung erhält man den Vorteil, daß speziell bei Einsatz
in Entzerrerschaltungen der durch den Temperaturkoeffizienten derartiger Halbleiter
verursachte Temperaturgang weitgehend kompensiert wird. Erst durch diese besondere
Ausgestaltung lassen sich derartige magnetfeldabhängige Widerstände praktisch in
Entzerrerschaltungen verwenden. Diese spezielle Ausführungsforin läßt ferner eine
vorteilhafte Anwendbarkeit des galvanomagnetischen Effektes zu, auch unter Zugrundelegung
von Materialien mit einer relativ kleinen Widerstandsänderung im Magnetfeld.
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Durch Anwendung der Maßnahmen nach der Erfindung werden außerdem nicht
nur die eingangs erläuterten Nachteile der bekannten einstellbaren' Entzerrerschaltungen
vermieden. Es ergeben sich darüber hinaus noch weitere Vorteile. Wird der einstellbare
Entzerrer in einer automatisch arbeitenden Regelschaltung verwendet, so ergeben
sich Vorteile aus der trägheitsfreien Reaktion des Halbleiters auf die Feldänderung.
In Regelkreisen werden bisher für automatische Steuerung meist Heißleiter verwendet.
Damit ist aber eine große Temperaturabhängigkeit verbunden, die bei Verwendung einer
Entzerrerschaltung nach der Erfindung vermieden wird. Viele Entzerrerschaltungen,
z. B. Bode-Entzerrer, erfordern zwei gegenläufig gesteuerte Widerstände
' wie sie beim Gegenstand der Erfindung gegeben sind.
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Die Erfindung wird an Hand des in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels
sowie an Hand der Kennlinie nach F i g. 2 näher erläutert.
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F i g. la zeigt eine Entzerrerschaltung für elektrische Nachrichtenübertragungssysteine
mit zwei magnetisch beeinflußbare Halbleitern als Einstellelemente; F i
g. 1 b zeigt die in der F i g. la enthaltene, magnetisch beeinflußbare
Halbleiteranordnung in Seitenansicht; F i g. 2 zeigt die Kennlinie eines
magnetisch beeinflußbaren Halbleiters. Es ist die Widerstandsänderung
abhängig von der magnetischen Feldstärke B aufgetragen.
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F ig. la zeigt die Schaltung eines Vierpols mit zwei Längswiderständen
Z, dessen Betriebsdämpfung aB frequenzunabhängig ist. Die Größe der Dämpfung hängt
von den Widerständen R, und R, der Halbleiterplättehen im Überbrückungs- bzw. im
Querzweig ab.
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Es ist
wenn jeweils
ist. Dann mißt man zwischen den Klemmen 1, l' den Widerstand Z, wenn
die Klemmen 2, 2' an einen Widerstand Z angeschlossen sind, und aus Symmetriegründen
gilt umgekehrt das gleiche. Man kann die Betriebsdämpfung aB ändern, ohne den Wellend
widerstand Z zu beeinflussen, wenn man R, vergrößert, während R, verkleinert wird,
und umgekehrt. Die Widerstände R, und R, sind als magnetisch beeinflußbare Halbleiterplättehen
ausgeführt, deren Widerstand sich mit der Stärke des Magnetfeldes ändert, in welchem
sie sich befinden (vgl. F i g. 2). Die Halbleiterplättehen mit den Widerständen
R, und R, sind nach F i g. la und 1 b über der Eisenplatte P Angel
ordnet, über der sich der Magnet NS um den Bolzen Bo schwenken läßt,
so daß sich entweder das Plättchen mit dem Widerstand R, oder das Plättchen mit
dem Widerstand R, mehr im magnetischen Feld befindet. Damit ist es möglich, die
Betriebsdämpfung des Vierpols stufenlos und trääheitsfrei ohne* dauernde Energiezufuhr
von außen zu verändern. Dabei bleibt der Eingangswiderstand im wesentlichen konstant
und behält den Wert Z. Verzichtet man auf die An-
passung an den Wellenwiderstand
Z, so kann das eine oder das andere Plättchen mit dem Widerstand R, bzw. R, durch
einen festen Widerstand ersetzt werden oder auch ganz entfallen.