DE1791149C - Aktive Zweipolschaltung mit hohem differentiellem Widerstand - Google Patents

Description

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Hei Ulm irägerlrequenlen Nachrichtenübertragung über koaxiale Leitungen darf der dem Femspeisegleichsirom überlagerte Wechselstrom im Dauerbetrieb bestimmte niedrige Ciren/werte nicht überschreiten. Sind im gleichen Kabel die Leitungen für Systeme, die mil Gleichstromfernspeisung arbeilen, und wechselslromgespeisle Systeme parallel geführt, dann können in den Fernspeisekreis des ersten Systems üauerwechselspannungen viin mehreren Voll indii/iert werden. Damit der infolgedessen überlagerte Wechselstrom einen zulässigen Wert nicht überschreitet, sind sogenannte Beeinllussungssperren vorgesehen, die im Fernspeisekreis einen hohen Wechselsiromv. iderstand und einen niedrigen Gleichstrom-Widerstand aufweisen sollen.

Der L forderliche Wechselslroinwiderstand läßt sich durch Drosseln realisieren, die beim jeweils erforderlichen Fernspeisegleichslrom eine ausreichende induktivität aufweisen müssen, (ienauere Betrachtungen /eigen jednch, dai.l diese hierfür eine Induktion benöligen, bei weicher schon beträchtliche Fisen- »erluste auftreten, die von der Beeinllussungsspanliung gedeckt werden müssen, wo/u aber ein Wechselstrom erforderlich ist, der weit oberhalb des zulässigen Maximalwertes liegt. l^:m jedoch die Eisenverlusie herabzusetzen, sind die Verringerung der Induktion und die Wahl kleinerer Drosseln erforderlich. Beide Maßnahmen haben eine Verkleinerung tier Induktivität zur Folge, so daß mehrere Drosseln luntcrcinandcrgcschultcl werden müssen. Die Verwendung von Drosseln im Fernspeisekreis erfordert ilalier nichi nur einen belri.";hlliel'"n Aufwand, sondern ist auch wegen des großen erforderlichen Volumens und des hohen Gewichts de· in ausgebildeter Beeinllussungssperreii nachteilig.

Zur Ii/ielung einer günstigeren Lösung läßt sich bekanntlich eine als elektronischer Stromregler arbeitende Schaltung an Stelle von Drosseln in Gleichstromschaltkreisen verwenden. Finfache Stromregelschaltungen bestehen aus der Fmitter-Kollektor-Strecke eines Transistors, dessen Kollcktor-Fmitter-•,viderstaiul \on einer im Basis-Fmitterkrcis mittels einer /enerdiodc und eines Fmittcrwidcrslunds gebildeten Dilferen/spannung gesteuert wird. Zwei derartige, mit komplementären Transistoren aufgebaute Schaltungen, deren Basis- und Kollcklorclcktrodcu wechselseilig miteinander verbunden sind, arbeiten so. daß jede Schaltung ilen Strom durch die Zenerdiode der anderen Schaltung stabilisiert.

Line derartige Konsiantstromschaltung ist in Fig. I im Prinzip dargestellt. Der Zweipol besteht aus den zwei Koinplemenlärtransistoren Tv I, 7 s 2. der Zenerdiode / I mit dem Fmitterwiderstand R I im Steuerkreis des Transistors 7ν I sowie der Zenerdiode/2 mit dem Fmillerwiderstand Rl im Sieuerkreis des Transistors 7 \ 2. Die Schallung hut .die Figcnschaft. daß sie für einen konstanten Gleichstrom einen kleinen statischen Widerstund und einen großen dynamischen Widerstand aufweist. Hin Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß diese Eigenschaften nur Tür einen konstanten Gleichstrom gegeben sind.

Aus einer Schaltung /ur Stabilisierung von Gleichspannungen, die vom Prinzip der Reihen- bzw. Nebenschlulistiibilisierung ausgeht, ist es auch bekannt, zur Vergrößerung der maximal zulässigen Verlustleistung mehrere Transistoren sils steuerbare Glieder in parallelen Schaltungszweigen anzuordnen und l Transistor in einem der Zweige eine Steuer- Spannung von außen zuzuführen (deutsche Auslcgeschril'l I I¹MO12).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als Zweipol ausgebildete Stromregelschalumg so zu verbessern, daß die Ausnutzung ihres hohen dynamischen Widerstandes nicht nur bei einem festen Gleichstromwert möglich ist.

Diese Aulgabe wird durch die im Ansptuch I angegebene Frlindung gelöst. Vorteilhafte WeitJibildüngen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch diese Schaltung wird erreicht, daß im Gegensatz zur bekannien Schallung der hohe dynamische Widerstand in einem wesentlich größeren Gletchstrombereieh wirksam ist und daß der Gleichst, oinwiderstand mit zunehmendem Gleichstrom in vorteilhafter Weise kleiner wird. Infolge des hohen dynamischen Widerstands verhält sich die Schaltung gegenüber dem Gleichstrom überlagerten Wechselströmen wie eine Drossel. Im Gegensatz zu dieser weist sie jedoch in vielen Anwendungsfällen wesentlich geiingere Verluste, geringeres Gewicht und Volumen auf, verursacht außerdem keine Phasendrehung und kann keine F.nergie speichern.

Fm Ausfühiungsbeispiel der Frlindung wird an Hand der l-iguren 2 bis 5 näher erläutert.

In Fig. 2 ist dl·* als elektronische Siebschaltung

verwendbare Zweipolschaltung im Prinzip dargestellt.

Die F i g. ."s und -1 enthalten die zugehörige statische Siroms|iannungskennlinie bzw. die Kennlinien für den Gleich- und Wechselstromwidersland der Zweipolschaltung.

In Fig. 5 ist die S'erwendungder Zweipolschaltung als Beeinflussiingssperre im Fernspeisekreis eine Trägerfrequenzstrecke durgestellt.

Das Netzwerk der Zweipolschaltung zwischen den Klemmen Ei, El (Fig. 2) besteht im wesentlichen aus den beiden Transisturslufjn mit den Koinplementärtrapsistoren 7v3 und V ν4 u.ic aus de. Steuerschallung mit den Transistoren Vv 5, Tv6 und mit dem Spannungsteiler R 3. /?4, R 5 (Konstantspannungsregelschallunji). Die Transistorstuie mit dem pnp-Transisior 7v4 wird durch die im Steuerkreis mittels der Zenerdiode/4 und dem Emilterwiderstand WtS gebildeten DifTeren/.spannung in Abhängigkeit vom Strom Jf· durch den Zweipol gesteuert. Die den Transistor 7v3 tier zweiten Transistorstufe steuernde DilTerenz.spaniuing hängt außer von der Zenerdiode /3 vom Aussteuerungs/ustand des im Emitterkr-*is des npn-Transistors Tv3 liegenden Steuerlransistors 7.ν5 vom gleichen Leitiähigkeitstyp ab, der abhängig von einer der am Zweipol abfallenden Spannung f/y proportionalen Spannung über einen Abgriff des Spannungsteilers R3, W4. R5 gesteuert wird. Zur Kompensation des Tempcraturganges ist den Widerständen /·Μ, R 5 die Serienschal tung des Widerstands W6 und eines temperaturabhängigen Widerstands TIi parallel geschaltet. Der Steuertransistor TsS befindet sich mit dem Transistor

fio Tx 6 in einer Verbundschaltung, wobei die Basiselektrode des letzteti Transistors über den Widerstand Rl mit dem Abgriff des Spannungsteilers verbunden ist. In den Sieuerkreis des Transistors TsS ist die Referenzdiode /) eingeschaltet. Die Kolleklor-Emitter-

ßfl strecke des Transistors Ts S stellt somit einen veränderbaren Widerstand dar, dessen Größe sich mit dem Spannungsabfall (/# um Zweipol ändert. Es wird dadurch erreicht, daß sich in einem begrenzten Ar·

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tieiishereieh eine gcvvi'ms hlc Ktu'r.imcnspuiininig ge- iuigeiul genau selbsttätig einstellt (I'ig. 3). Der Cilcichstromwiderstand Rr ties Zweipols weist finpenühcrl einen hyperbolischen Verlauf auf (Iiß· -Π-

Um für dynamische Vorgänge den gewünschten Wechselstromwiderstand in einem weiten Arbeitsbereich /u erhalten, wird die Arbeitspunkt-Steuerschaltung mit Hilfe des Kondensators C im Sleuerkreis der Verbundschaltung 7'.v5, Tv ό stark ver- in zögert und damit für schnelle periodische Vorgänge praktisch unwirksam gemacht. Damit ergibt sich der in F⁷ig. 4 in Abhängigkeit vom GleichstromdurchnuU dargestellte Verlauf des Wechselstromwidersiaiuls bei 50 Hz.

Die untere Grenze des Arbeitsbereiches der Schaltung ist durch den maximal erforderlichen Wechselsiromwiderstaiid bzw. den maximal zulässigen Cileidistroinwiderstanil gegeben, während die obere Arbeitsbereichsgrenze durch die Beanspruchunggrenzen der verwendeten Bauteile oder wiederum durch den minimal erforderlichen Wcchselsiromwiderstaiul bestimmt ist.

In Fig. 5 ist ein Anwendungsbeispiel für die Zweipolschaltung angedeutet. Zwischen dem Fernspeisegerät Fv/; und den Leitungen al, al einer Übertragungsstrecke, auf der eine Beeinflussung*- spannung Ub wirksam ist, befindet sich die uus der .Zweipolschaltung bestehende Beeinflussungssperie lisp, in welcher Drosseln nicht mehr erforderlich 3" 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. (ilcichrichterschalturgen. anwendbar.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Aktive Zweipolschaltung mil hohem tülle reii.ielleni Widerstand, bestehend aus zwei symmetrisch aufgebauten Traiisistor-SiiomiegelsL'li.iltuiigen mit je einem Transisiui vom entgegengesetzten l.eitl'ähigUeiisivp, deren Basis- um! Ki ilk'ktorelek (roden wechselseitig niiiein.mdci verbunden sind und die durch eine in jedem dei Basis-Iimitterkreise mittels einer Zenerdiode niul eines ümitlerwidei stands gebildete Dilfereii/ spannung gesteuert werden, insbesondere /m Unterdrückung der durch induktive Beeinlhis sung im Gleichstrom-l-enispeisekreis von Triigci-Irequenzsystemeii inilu/ierter Wechselströme, dadurch g e k e η η ζ e i c h net. daß wenig stens einer der beiden Kmilteruiderstände durch eine Reihenschaltung, bestehend aus der KnI iektor-Lmiticrstrecke eines weiteren Transistm·. (7'.v5) und einer in Diirelilalkichiung gepolier. Diode (/>) ersetzt ist, und daß der Transisto! (7'.v5) mittels eines ^r;;annungsteilers (R 1\, R4. R S) in Abhängigkeit von einer dem Gesamt-Spannungsabfall des Zweipols proportionalen Spannung (Uy) gesteuert ist.
2. 2. Schallung nach Anspruch 1, dadurch »e keimzeiclmet, daß der Spannungsteiler (/<3, R4. R 5) teir.peraturkompensiert ist.
3. 3. Schallung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß tier weitere Transistor (7v5i mit wenigstens noch einem weiteren Traiisisiui (7'.vf>) in Verbund geschaltet ist.
4. 4. SeIv.llung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an; Spannungsteiler zur Steuerung des weiteren Transistors (TiS) abgegoltene Spannung durch eine Kapazität (C) überbrückt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen