DE1513038A1 - Schaltungsanordnung zur Verringerung von durch UEberspannungsschutzschaltungen verursachte Signalverzerrungen - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Verringerung von durch Überspannungsschutzschaltungen verursachte Signalverzerrungen

  Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Ver-

  ringerung von durch Überspannungsschutzschaltungen verursachte

  Signalverzerrungen durch Erhöhung der Aussteuerungsgrenze von

  antiparallel geschalteten Dioden, die vorzugsweise dem Ein-

  oder Ausgang von Verstärkern parallel geschaltet sind.

  Schaltungsanordnungen, z.B. TF-Zeitungsverstärker, müssen viel-

  fach gegen impulsartige Überspannungen, wie sie durch Blitz-

  schläge und. Kurzschlüsse in benachbarten Starkstromanlagen in

  die Trägerfrequenzleitungen induziert werden, geschützt werden.

  Dies gilt in besonderem Maße für Transistorschaltungen. Tran-

  sic-toren, bei normalem Betrieb von großer Lebensdauer, sind

  fegen kurzzeitige Überbelastungen besonders empfindlich: Neben

  einem Grobschutz in .form von Gasableitern kommen zum weiteren

  `#hutz vor allem Diodenschaltungen parallel zum Eingang oder

  Ausgang der Verstärker oder parallel zu den Transistoren selbst

  in Betritcht. Die niedrige Schwellenspannung der Dioden (Aus-

  .:tc,,ccrurigagrenze) dieser Schaltungen ist für manche Anwendun-

  gen oefir nachteilig, da sie die Größe der übertragbaren Ifech-

  se-Ispanriung auf kleine Werte beschränkt, wenn unzulässig

  g.#-u'3e =;D'ii_;n,tiverzerrüngen vermieden werden sollen. Zur Abhilfe

  wird liiiü'ii-eine Vorop@@,nnüng für die Dioden angewendet, was

  aber u: a. den Machteil mixt sich bringt, däß ein Mehraufwand

  an Bauelementen, bedingt durch Vorwiderstände"und eine zusätzliche Vorspannungsquelle, erforderlich ist. Eine andere bekannte Schutzschaltung gegen impulsartige Überspannungen, die mit zwei antiparallel. geschalteten Dioden arbeitet, kann ebenfalls nur bei relativ kleinen Pegeln eingesetzt werden, d.h. meist am Anfang der; Verstärker. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zum Schutz von Bauelementen und Schaltungen gegen impulsartige Überspannungen unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile so auszubilden, daß Signalverzerrungen mit geringem zusätzlichen Aufwand weitgehend vermieden werden.. Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung so ausgeführt, daß die Aussteuerungsgrenze der Dioden durch einen jeder Diode in Serie geschalteten Kondensator selbsttätig in Abhängigkeit von der Amplitude des Nutzsignals angehoben wird und daß die Kondensatorkapazität so bemessen ist, daß a) die Zeitkonstante des RC-Gliedes aus Kondensatorkapazität und Sperrschichtwiderstand der Diode groß ist gegen die Periode der Nutzwechselspannung, und daß b) die Kondensatorkapazität so bemessen ist, daß dem Nutzsignal überlagerte Störimpulse die durch Diodenrichtwirkung am Kondensator entstehende sperrende Vorspannung nicht wesentlich vergrößern. Durch diese Maßnahmen erhält man eine Schutzschaltung gegen impulsartige Überspannungen, bei welcher ohne eine zusätzlich eingeführte Vorspannung die Aussteuerungsgrenze, bis zu der Wechselspannungen ohne Begrenzung übertragen werden, bei beträchtlich höheren Werten liegt als bei Dioden in bekannter Antiparallelschaltung. Anhand des Ausführungsbeispiels nach der Fig.2 und den Diagrammen nach Fig.3 und 4 wird die Erfindung näher erläutert. In Fig.1 -ist vergleichsweise eine Diodenantiparallelschaltung bekannter Art dargestellt.
• Fig2 zeigt die in eine Schaltungsanordnung eingesetzte Schutzschaltung der Erfindung:: Fig:3 u. 4 zeigen einige Diagramme, in denen die Klirrdämpfung über dem Spannungspegel an den Dioden bzw. dem Leistungspegel am Ausgang des Verstärkers aufgetragen ist. In Fig.2 ist die zwischen Spannungsquelle und einem Verstärker eingefügte Schutzschaltung dargestellt. Jeder Diode 1 der Antiparallelschaltung ist ein. Kondensator 2 in Reihe geschaltet.
• Für Spannungen an den Klemmen a - b der Spannungsquelle in der Größe der Diffusionsspannung (Schwellenspannung) der Dioden setzt ein Strom in Durchlaßrichtung ein: An den beiden Kondensatoren 2 entsteht eine Gleichspannung, die für die entsprechende Diode 1 als Vorspännung in Sperrichtung wirkt. Dadurch werden die Dioden 1 nicht mehr in der Gegend des Durchlaßknicks betrieben und die Aussteuerungsgrenze wird-weit hinausgeschoben. Die Dioden 1 werden auch bei impulsartigen Spannungsspitzen leitend, wenn die Kondensatoren 2 für das dem Impulsanstieg entsprechende Frequenzgemischniederohmig sind. Die Kapazität der Kondensatoren 2 wird so groß gewählt, daß die während der Impulsdauer infolge der Diodenrichtwirkung an ihnen entstehende Spannung, die die Dioden 1 in Sperrichtung vorspannt, klein genug bleibt, um die Schutzwirkung der Dioden 1 nicht wesentlich zu beeinträchtigen.
• Die in Fig.3 dargestellten Diagramme zeigen die Klirrdämpfung über dem Spannungspegel an den Dioden, und zwar Diagramm 3 bei einer Diodenschaltung bekannter Art und Diagramm 4 bei einer Schaltung gemäß der Erfindung. Bei der Diodenschaltung beginnt die Klirrdämpfung beispielsweise,bei ps _ -0,8 Np steil abzufallen, bei der neuen Schaltung hingegen nimmt sie mit wachsender Aussteuerung weniger stark ab und steigt, nachdem ein Minimum durchlaufen wurde, sogar wieder an. Bei einer Messung mit Sinustünen tritt keine Grenze für die Aussteuerung mehr auf. Bei den in Fig.¢ dargestellten Diagrammen, welche die Klirrdämpfung als Funktion des Leistungspegels am Ausgangseines Verstärkers in einem bestimmten Anwendungsfall zeigen, gilt Diagramm 5 für einen Verstärker mit einer aus anfiparallelen Dioden bestehenden Schutzschaltung, Diagramm 6 für den Verstärker allein und Diagramm 7 für den Verstärker mit der erfindungsgemäßen Schutzschaltung. Während bei Verwendung der einfachen Diodenschaltung die Klirrdämpfung vor Erreichen der Aussteuerungsgrenze des Verstärkers zusammenbricht, hat sie beim Verstärker mit der neuen Schutzschaltung annähernd den gleichen Verlauf wie beim Verstärker allein. Die erfindungsgemäße Schaltung verkleinert also im Gegensatz zu der bekannten Diodenschaltung die Aussteuerungsgrenze des Verstärkers nicht mehr.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r u c h ----------------------------- Schaltungsanordnung zur Verringerung von durch Überspannungsschutzschaltungen verursachte Signalverzerrungen durch'Erhöhung der Aussteuerungsgrenze von antiparallel geschalteten Dioden, die vorzugsweise dem Ein- oder Ausgang von Verstärkern parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus-' steuerungsgrenze der Dioden durch einen jeder Diode in Serie :geschalteten Kondensator selbsttätig in Abhängigkeit von der Amplitude des Nutzsignals angehoben wird und daß die Kondensatorkapazität so bemessen ist, daß a) die Zeitkonstante des RC-Gliedes aus Kondensatorkapa-2ität und Sperrschichtwiderstand=der Diode groß ist gegen die Periode der Nutzwechselspannung, und daß b) die Kondensatorkapazität so bemessen ist, daß dem-Nutz-Signal überlagerte Störimpulse die durch Dodenrichtwirkung am Kondensator entstehende sperrende Vorspannung nicht wesentlich vergrößern.