DE1791149B1 - Aktive zweipolschaltung mit hohem differentiellem widerstand - Google Patents

Description

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Bei der trägerfrequenten Nachrichtenübertragung spannung von außen zuzuführen (deutsche Auslegeüber koaxiale Leitungen darf der dem Fernspeise- schrift 1194 012).

gleichstrom überlagerte Wechselstrom im Dauer- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als

betrieb bestimmte niedrige Grenzwerte nicht über- Zweipol ausgebildete Stromregelschaltung so zu verschreiten. Sind im gleichen Kabel die Leitungen für 5 bessern, daß die Ausnutzung ihres hohen dynamischen Systeme, die mit Gleichstromfernspeisung arbeiten, Widerstandes nicht nur bei einem festen Gleichstrom- und wechselstromgespeiste Systeme parallel geführt, wert möglich ist.

dann können in den Fernspeisekreis des ersten Sy- Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 an-

stems Dauerwechselspannungen von mehreren Volt gegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbilinduziert werden. Damit der infolgedessen überlagerte io düngen der Erfindung sind in den Unteransprüchen Wechselstrom einen zulässigen Wert nicht über- beschrieben.

schreitet, sind sogenannte Beeinflussungssperren vor- Durch diese Schaltung wird erreicht, daß im

gesehen, die im Fernspeisekreis einen hohen Wech- Gegensatz zur bekannten Schaltung der hohe dynaselstromwiderstand und einen niedrigen Gleichstrom- mische Widerstand in einem wesentlich größeren widerstand aufweisen sollen. · 15 Gleichstrombereich wirksam ist und daß der Gleich-

Der erforderliche Wechselstromwiderstand läßt stromwiderstand mit zunehmendem Gleichstrom in sich durch Drosseln realisieren, die beim jeweils er- vorteilhafter Weise kleiner wird. Infolge des hohen forderlichen Fernspeisegleichstrom eine ausreichende dynamischen Widerstands verhält sich die Schaltung Induktivität aufweisen müssen. Genauere Betrach- gegenüber dem Gleichstrom überlagerten Wechseltungen zeigen jedoch, daß diese hierfür eine Induk- 20 strömen wie eine Drossel. Im Gegensatz zu dieser tion benötigen, bei welcher schon beträchtliche Eisen- weist sie jedoch in vielen Anwendungsfällen wesentverluste auftreten, die von der Beeinflussungsspan- lieh geringere Verluste, geringeres Gewicht und nung gedeckt werden müssen, wozu aber ein Wech- Volumen auf, verursacht außerdem keine Phasenselstrom erforderlich ist, der weit oberhalb des zu- drehung und kann keine Energie speichern. • lässigen Maximalwertes liegt. Um jedoch die Eisen- 25 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Verluste herabzusetzen, sind die Verringerung der Hand der Figuren 2 bis 5 näher erläutert. Induktion und die Wahl kleinerer Drosseln erforder- In F i g. 2 ist die als elektronische Siebschaltung

lieh. Beide Maßnahmen haben eine Verkleinerung verwendbare Zweipolschaltung im Prinzip dargestellt, der Induktivität zur Folge, so daß mehrere Drosseln Die Fig. 3 und 4 enthalten die zugehörige sta-

hintereinandergeschaltet werden müssen. Die Ver- 30 tische Stromspannungskennlinie bzw. die Kennlinien wendung von Drosseln im Fernspeisekreis erfordert für den Gleich- und Wechselstromwiderstand der daher nicht nur einen beträchtlichen Aufwand, son- Zweipolschaltung.

dem ist auch wegen des-großen erforderlichen Vo- In F i g. 5 ist die Verwendung der Zweipolschaltung

lumens und des hohen Gewichts derart ausgebildeter als Beeinflussungssperre im Fernspeisekreis einer Beeinflussungssperren nachteilig. 35 Trägerfrequenzstrecke dargestellt.

Zur Erzielung einer günstigeren Lösung läßt sich Das Netzwerk der Zweipolschaltung zwischen den

bekanntlich eine als elektronischer Stromregler ar- Klemmen El, El (Fig. 2) besteht im wesentlichen beitende Schaltung an Stelle von Drosseln in Gleich- aus den beiden Transistorstufen mit den Komplemenstromschaltkreisen verwenden. Einfache Stromregel- tärtransistoren Ts 3 und Ts 4 und aus der Steuerschaltungen bestehen aus der Emitter-Kollektor- 40 schaltung mit den Transistoren Ts 5, Ts 6 und mit Strecke eines Transistors, dessen Kollektor-Emitter- dem Spannungsteiler R3, R4, R5 (Konstantspanwiderstand von einer im Basis-Emitterkreis mittels · nungsregelschaltung). Die Transistorstufe mit dem einer Zenerdiode und eines Emitterwiderstands ge- pnp-Transistor Ts 4 wird durch die im Steuerkreis bildeten Differenzspannung gesteuert wird. Zwei der- mittels der Zenerdiode Z 4 und dem Emitterwiderartige, mit komplementären Transistoren aufgebaute 45 stand R 8 gebildeten Differenzspannung in Abhängig-Schaltungen, deren Basis- und Kollektorelektroden keit vom Strom Jg durch den Zweipol gesteuert. Die wechselseitig miteinander verbunden sind, arbeiten den Transistor Ts 3 der zweiten Transistorstufe so, daß jede Schaltung den Strom durch die Zener- steuernde Differenzspannung hängt außer von der diode der anderen Schaltung stabilisiert. ■ .,.- Zenerdiode Z3 vom Aussteuerungszustand des im

Eine derartige Konstantstromschaltung ist in F i g. 1 50 Emitterkreis des npn-Transistors Ts 3 liegenden im Prinzip dargestellt. Der Zweipol besteht aus den Steuertransistors TsS vom gleichen Leitfähigkeitstyp zwei Komplementärtransistoren TsI, Ts 2, der Zener- ab, der abhängig von einer der am Zweipol abfallen- diodeZl mit dem EmitterwiderstandRl im Steuer- den Spannung Ug proportionalen Spannung über kreis des Transistors TsI sowie der Zenerdiode Z2 einen Abgriff des Spannungsteilers A3, R4, RS gemit dem Emitterwiderstand Rl im Steuerkreis des 55 steuert wird. Zur Kompensation des Temperatur-Transistors Ts 2. Die Schaltung hat die Eigenschaft, ganges ist den Widerständen R 4, RS die Serienschaldaß sie für einen konstanten Gleichstrom einen tung des Widerstands R6 und eines temperaturkleinen statischen Widerstand und einen großen dy- abhängigen Widerstands Th parallel geschaltet. Der namischen Widerstand aufweist. Ein Nachteil dieser Steuertransistor Ts 5 befindet sich mit dem Transistor Schaltung besteht darin, daß diese Eigenschaften nur 60 Ts 6 in einer Verbundschaltung, wobei die Basisfür einen konstanten Gleichstrom gegeben sind. elektrode des letzten Transistors über den Widerstand Aus einer Schaltung zur Stabilisierung von Gleich- Rl mit dem Abgriff des Spannungsteilers verbunden spannungen, die vom Prinzip der Reihen- bzw. ist. In den Steuerkreis des Transistors TsS ist die Nebenschlußstabilisierung ausgeht, ist es auch be- Referenzdiode D eingeschaltet. Die Kollektor-Emitterkannt, zur Vergrößerung der maximal zulässigen Ver- 65 strecke des Transistors Ts 5 stellt somit einen Verlustleistung mehrere Transistoren als steuerbare Glie- änderbaren Widerstand dar, dessen Größe sich mit der in parallelen Schaltungszweigen anzuordnen und dem Spannungsabfall Ug am Zweipol ändert. Es wird dem Transistor in einem der Zweige eine Steuer- dadurch erreicht, daß sich in einem begrenzten Ar-

beitsbereich eine gewünschte Klemmenspannung genügend genau selbsttätig einstellt (Fig. 3). Der Gleichstromwiderstand Rg des Zweipols weist angenähert einen hyperbolischen Verlauf auf (Fig. 4).

Um für dynamische Vorgänge den gewünschten Wechselstromwiderstand in einem weiten Arbeitsbereich zu erhalten, wird die Arbeitspunkt-Steuerschaltung mit Hilfe des Kondensators C im Steuerkreis der Verbundschaltung Ts 5, Ts 6 stark verzögert und damit für schnelle periodische Vorgänge praktisch unwirksam gemacht. Damit ergibt sich der in F i g. 4 in Abhängigkeit vom Gleichstromdurchfiuß dargestellte Verlauf des Wechselstromwiderstands bei 50 Hz.

Die untere Grenze des Arbeitsbereiches der Schaltung ist durch den maximal erforderlichen Wechselstromwiderstand bzw. den maximal zulässigen Gleichstromwiderstand gegeben, während die obere Arbeitsbereichsgrenze durch die Beanspruchungsgrenzen der verwendeten Bauteile oder wiederum durch den minimal erforderlichen Wechselstromwiderstand bestimmt ist.

In Fig. 5 ist ein Anwendungsbeispiel für die Zweipolschaltung angedeutet. Zwischen dem Fernspeisegerät Fsp und den Leitungen al, al einer Übertragungsstrecke, auf der eine Beeinflussungsspannung Ub wirksam ist, befindet sich die aus der Zweipolschaltung bestehende Beeinfiussungssperre Bsp, in welcher Drosseln nicht mehr erforderlich sind. Der Zweipol ist mit Hilfe der ZenerdiodeZ5 vor Überspannungen geschützt.

Die Verwendung der Zweipolschaltung als elektronische Siebschaltung ist mit gleichem Erfolg auch in Zusammenhang mit anderen Schaltungen, z. B. Gleichrichterschaltungen, anwendbar.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Aktive Zweipolschaltung mit hohem differentiellem Widerstand, bestehend aus zwei symmetrisch aufgebauten Transistor-Stromregelschaltungen mit je einem Transistor vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, deren Basis- und Kollektorelektroden wechselseitig miteinander verbunden sind und die durch eine in jedem der Basis-Emitterkreise mittels einer Zenerdiode und eines Emitterwiderstands gebildete Differenzspannung gesteuert werden, insbesondere zur Unterdrückung der durch induktive Beeinflussung im Gleichstrom-Fernspeisekreis von Trägerfrequenzsystemen induzierter Wechselströme, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der beiden Emitterwiderstände durch eine Reihenschaltung, bestehend aus der Kollektor-Emitterstrecke eines weiteren Transistors (TsS) und einer in Durchlaßrichtung gepolten Diode (D) ersetzt ist, und daß der Transistor (Ts5) mittels eines Spannungsteilers (R3, R4, RS) in Abhängigkeit von einer dem Gesamtspannungsabfall des Zweipols proportionalen Spannung (Ug) gesteuert ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (R3, R4, R S) temperaturkompensiert ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Transistor (TsS) mit wenigstens noch einem weiteren Transistor (Ts 6) in Verbund geschaltet ist.

4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Spannungsteiler zur Steuerung des weiteren Transistors (Ts S) abgegriffene Spannung durch eine Kapazität (C) überbrückt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen