Gleichspannungsverstärker mit Rückkopplung Bei vielen: Verstärkern
kommt es darauf an, eine möglichst hohe Verstärkung zu erzielen. Beispielsweise
ist in Regelanlagen ein möglichst hoher Verstärkungsfaktor vorteilhaft, weil dadurch
der sogenannte statische Regelfehler kleiner gehalten werden kann. Ein Maß für die
Verstärkung eines Verstärkers stellt die Änderung der Verstärkerausgangsgröße im
Verhältnis zur Änderung der Verstärkereingangsgröße dar. Ein bekanntes. Mittel zur
Verstärkungserhöhung ist eine Rückkopplung im Sinne einer Mitkopplung, die darin
besteht, daß ein Teil der vers ärkten Ausgangsgröße auf denn Eingang im verstärkenden
Sinn zurückgeführt wird. Die Anwendung einer Rückkopplung bietet bei Wechsels.tromvers.tärkern
kaum eine Schwierigkeit. Bei Gleichstromverstärkern dagegen: läßt sich. eine Rückkopplung
nicht ohne weiteres anwenden. Zum Erreichen einer Rückkopplung bei Gleichspannu,ngsvarstä.rkern
war es. bisher erforderlich:, einen. zweistufigen , Verstärker vorzusehen, bei dem
die Rückkopplung von der zweiten auf die erste Stufe erfolgte. Ferner ist es bekannt,
bei einem einstufigen Röhrengleichspannungsverstärker mit Hilfe einer magnetischen
Hilfsverstärkeranordnung, die als Gleichstromwandler wirkt, eine Rückkopplung zu
erzielen. Auch hier handelt es sich gewissermaßen um einen zweistufigen Verstärker,
bel (lern die zweite Stufe nicht auf den Verbraucher, sondern nur auf den Rückkopplungskreis
arbeitet. Durch die Erfindung wird dagegen eine Rückkopplung innerhalb eines einstufigen
Verstärkers ermöglicht.DC voltage amplifier with feedback For many: amplifiers
it is important to achieve the highest possible gain. For example
In control systems, a gain factor that is as high as possible is advantageous because it allows
the so-called static control error can be kept smaller. A measure for that
Gain of an amplifier represents the change in the amplifier output
Relation to the change in the amplifier input variable. A well-known one. Funds for
Gain increase is a feedback in the sense of a positive feedback that is in it
insists that part of the amplified output variable is due to the input in the amplifying
Meaning is returned. The use of a feedback offers an increase in AC power supplies
hardly any difficulty. In the case of direct current amplifiers, on the other hand: can. a feedback
do not apply easily. To achieve a feedback in the case of direct voltage, ngsvarstä.rkern
was it. previously required :, a. two-stage, amplifier to provide in which
the feedback from the second to the first stage took place. It is also known
with a single-stage tube DC voltage amplifier with the help of a magnetic
Auxiliary amplifier arrangement, which acts as a DC converter, a feedback to
achieve. Here, too, it is a question of a two-stage amplifier,
bel (do not learn the second stage on the consumer, but only on the feedback loop
is working. By contrast, the invention provides a feedback within a single-stage
Amplifier allows.
Die Erfindung besteht in einem Gleich:spannungsverstärker, insbesondere
für Regelzwecke und mit nur einer Verstärkerstufe, der, eine, Rückkopplung aufweist
mit dem Kennzeichen., daß für die Rückkopplung unmittelbar die Oberwellen. der Speisespannung
des Verstärkers ausgenutzt sind. Zumeist wird. die Speisespannung eines Verstärkers
aus. einem Wechselstromnetz durch Gleichrichteranordnungen erzeugt, die- je nach
den geforderten. Bedingungen mehr oder weniger geglättet wird. Es ist offensichtlich,
daß die Rückkopplungswirkung gemäß der Erfindung um so bessere Ergebnisse liefert,
je größer der Oberwellengehalt der Speisespannung ist.The invention consists in a DC voltage amplifier, in particular
for control purposes and with only one amplifier stage, which has, a, feedback
with the indicator. that for the feedback directly the harmonics. the supply voltage
of the amplifier are used up. Mostly will. the supply voltage of an amplifier
the end. an alternating current network generated by rectifier arrangements, depending on
the required. Conditions is more or less smoothed. It is obvious,
that the feedback effect according to the invention gives all the better results,
the greater the harmonic content of the supply voltage.
Es ist für die Erfindung gleichgültig, ob sämtliche oder nur ein Teil
der Oberwellen der Speisespannung für die Rückkopplung ausgenutzt werden. Gegebenenfalls
können von verschiedenen Oberwellen auch verschiedene, beispielsweise in bezug auf
den Zeitpunkt oder die Richtung der Einwirkung verschiedene Rückkopplungseinflüsse
abgeleitet werden. Dies kann in Regeleinrichtungen, unter Umständen zum Erreichen
bestimmter Wirkungen wichtig sein. Die Oberwellen am Ausgang des Gleichspannungsverstärkers
können durch andere an sich bekannte Maßnahmen innerhalb eines Regelkreises später
unschädlich gemacht oder auf ein. erträgliches. Maß herabgedrückt werdeny so daß
sie im Stellglied der Regeleinrichtung bzw. in der Regelstrecke keine unerwünschten.
Wirkungen mehr hervorrufen.It is immaterial for the invention whether all or only a part
the harmonics of the supply voltage can be used for the feedback. Possibly
can also be different from different harmonics, for example with respect to
the time or the direction of the action different feedback influences
be derived. This can be achieved in control systems, under certain circumstances
certain effects are important. The harmonics at the output of the DC voltage amplifier
can be done later by other known measures within a control loop
rendered harmless or on a. bearable. Be pressed down so that
they do not have any undesirable effects in the actuator of the control device or in the controlled system.
Produce more effects.
Zum Stand der Technik sei noch bemerkt, daß es bekannt ist, den. Verstärkungsgrad.
eines magnetischen Verstärkers dadurch zu erhöhen., daß man, die an seinen, Steuerwicklungen,
wegen der Nichtlineari.tät des Kernmaterials auftretenden Oberwellen für eine Rückkopplung
verwendet. Es hrandelt sich hierbei aber um eine ganz andere Wirkungsweise als bei
der Erfindung. Die Oberwellen stammen nämlich beim Bekannten. aus dem Verstärker
selbst, bei der Erfindung dagegen sind sie bereits in der Speisegleichspannung enthalten,
die - selbst meist durch Gleichrichtung erzielt - vorteilhafterweise fast nicht
geglättet werden muß. Außerdem wird, erst durch die Erfindung die Aufgabe gelöst,
bei einem einstufigen Gleichstromverstärker, bei dein wegen der zwischen Eingang
und Ausgang vorliegenden. Phasendrehung um 180° an sich, nur eine Gegenkopplung
möglich wäre, eine Rückkopplung im Sinne einer Mitkopplung zu erzielen. Dies stellt
einen besonderen Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung dar. Umgekehrt kann
natürlich auch bei einem Gleichstromverstärker, der die genannte Phasendrehung nicht
aufweist, durch die Maßnahmen nach der Erfindung eine Gegenkopplu,ng erzielt werden,
ohne da.ß eine zweite phasendrehende Verstärkerstufe nötig wäre.To the prior art it should be noted that it is known that the. Gain.
of a magnetic amplifier by the fact that, on its control windings,
Because of the non-linearity of the core material occurring harmonics for a feedback
used. However, this is a completely different mode of action than with
the invention. The harmonics come from the acquaintance. from the amplifier
themselves, but with the invention they are already included in the DC supply voltage,
which - usually achieved by rectification - advantageously almost not
needs to be smoothed. In addition, the object is only achieved by the invention
with a single-stage DC amplifier, with your because of the between input
and output present. Phase rotation by 180 ° per se, only negative feedback
it would be possible to achieve feedback in the sense of positive feedback. This represents
represents a particular advantage of the device according to the invention. Conversely, can
Of course, even with a DC amplifier that does not have the aforementioned phase shift
has, through the measures according to the invention a negative coupling, ng can be achieved,
without the need for a second phase-shifting amplifier stage.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung in Fig. 1 ein schematisches
Ausführungsbeispiel dargestellt, das einen mit einer Elektronenröhre 1 arbeitenden
einstufigen Gleichspannungsverstärker zeigt, dessen Verstärkung durch Mitko:pplung
gemäß der
Erfindung erhöht ist. Die zu verstärkende Gleichspannung,
die zwischen Gitter und Kathode der Röhre liegt, ist mit UE bezeichnet, de verstärkte
Ausgangsspannung mit UA. Die Elektronenröhre 1 bildet zusammen. mit ihrem Außenwiderstand,
2 und Gien. Teilwiderständen 3 und. 4 eines Poten:tiometers 5 mit dem Abgriff 6
eine Brückenschaltung, an deren eine Diia;-gonale die oberwellenhaltige Speisespannung
UB dem Verstärker (Klemmen 7 und 8) zugeführt und an deren anderer Diagonale
die verstärkte Ausgangsspannung UA abgenommen wird (Klemmen 9, 10). Der Außenwiderstand
2 besteht aus der Primärwicklung eines Übertragers 2, dessen Sekundärwicklung eine
Gleichrichtera.nordnung@ 11 speist. Der Kondensator 12 glättet die erhaltene Gleichspannung,
die von den Oberwellen der Speisespannung UB herrührt und im Verhältnis der
Reaktanz der Röhre 1 zur Impedanz des Übertragers plus. nachgeschalteter Belastung
aufgeteilt ist. Diese Spannung UR ist mit Hilfe eines Widerstandes 13 entgegen der
zu. verstärkenden Eingangsspannung UF in den Gitterka:thodenkreis der Elektronenröhre
1 eingeschaltet. Mit 14 ist ein. Gittervorwiderstand bezeichnet.To explain the invention, a schematic embodiment is shown in the drawing in FIG. 1, which shows a single-stage DC voltage amplifier operating with an electron tube 1, the gain of which is increased by Mitko: coupling according to the invention. The DC voltage to be amplified, which lies between the grid and the cathode of the tube, is designated with UE, the amplified output voltage with UA. The electron tube 1 forms together. with their external resistance, 2 and Gien. Partial resistors 3 and. 4 of a potentiometer 5 with tap 6 is a bridge circuit, on one of which is diagonal, the harmonic-containing supply voltage UB is fed to the amplifier (terminals 7 and 8) and on the other diagonal of which the amplified output voltage UA is taken off (terminals 9, 10) . The external resistance 2 consists of the primary winding of a transformer 2, the secondary winding of which feeds a rectifier arrangement @ 11. The capacitor 12 smooths the DC voltage obtained, which comes from the harmonics of the supply voltage UB and in the ratio of the reactance of the tube 1 to the impedance of the transformer plus. downstream load is divided. This voltage UR is with the help of a resistor 13 against. amplifying input voltage UF in the grid ka: thodenkreis of the electron tube 1 switched on. At 14 is a. Grid series resistor referred to.
Fig. 2 zeigt das Zustandekommen. der Verstärkungserhöhung an Hand.
der Gitters.pannungs-Anodenstrom-Kennlinie der Elektronenröhre 1. Die Kennlinie
ist vereinfacht als. Gerade angenommen. Ist beispielsweise eine Steuerspannung UEi
und eine: Rückkopplungsspannung URi vorhanden, die mit Rücksicht auf die Gegenphasigkeit
zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung der Steuerspannung en.tgegengeschfaltet
ist, so, ergibt sich eine wirksame Steuerspannung UE,- -UR, = AU,
und somit ein Anodenstrom ial. Verkleinert man nun, ("El auf UE2, so@ wächst UR,
auf UR2, d. h., es stellt sich jetzt der Anodenstrom Jag ein, entsprechend UE2-UR2
= -I U2. Wäre UR, konstant geblieben, so hätte sich der Anodenstrom J%. eingestellt.
Wie man sieht, wird, durch die Erfindung eine größere Anod.enstromänderung vom Beitrage
1"2 -1", bei der Eingangsspannungsänderung UEl-UEZ erzielt.Fig. 2 shows how it came about. the gain increase on hand. the grid voltage-anode current characteristic of the electron tube 1. The characteristic is simplified as. Just accepted. If, for example, a control voltage UEi and a feedback voltage URi are present, which are reversed with regard to the phase opposition between the input and output voltage of the control voltage, the result is an effective control voltage UE, - -UR, = AU, and thus an anode current ial. If one now reduces, ("El to UE2, so @ increases UR, to UR2, ie the anode current Jag is now established, corresponding to UE2-UR2 = -I U2. If UR, had remained constant, the anode current J would have been As can be seen, the invention achieves a greater change in anode current of contribution 1 "2 -1" with the change in input voltage UEL-UEC.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte! Ausführungsbeispiel.
Es können vielmehr auch in rnehrs.tufigen Verstärkern die- Oberwellen der Speisespannung
zur Rückkopplung ausgenutzt werden. Von welcher nachfolgenden Verstärkerst.ufe die!
Rückkopplung ausgeht und auf welche vorangehende Stufe sie einwirkt, ist an, sich.
gleichgültig. Die Erfindung beschränkt sich auch: nicht auf Elektronenröhren als
Verstärkerelemente, sondern kann auch bei beliebigen. anderen. Verstärkerarten,
z. B. bei Trans.isto@r'verstärkern, Magnetverstärkern. usw., verwendet werden. In
mehrstufigen Verstärkern können dabei in den, verschiedenen Stufen auch verschiedene
Verstärkerarten v o:rha.nden sein..The invention is not limited to what is shown! Embodiment.
Rather, the harmonics of the supply voltage can also be used in multi-stage amplifiers
can be used for feedback. From which subsequent amplifier stage the!
Feedback emanates and which previous stage it acts on is in, itself.
indifferent. The invention is also limited: not to electron tubes as
Amplifier elements, but can also be used at any. others. Amplifier types,
z. B. at Trans.isto@r 'amplifiers, magnetic amplifiers. etc., can be used. In
multi-stage amplifiers can also be different in the different stages
Types of amplifiers are available.
Ebenso wie eine Rückkopplung im Sinne einer Mitkopplung kann. eine
Rückkopplung auch im Sinne einer Gegenkopplung angewendet werden, wie es an sich
bekannt ist. Der der Erfindung zugrunde liegende allgemeine Erfindungsgedanke, nämlich.
die Obeirwellen der Speisespannung eines Verstärkers zur Rückkopplung auszunutzen,
kann, daher anstatt im Sinne einer Mitkopplung auch im Sinne einer Gegenkopplung
Venvendurrg finden. Dabei kann. sich die Gegenkopplung auf sämtliche oder nur auf
einen Teil der Oberwellen erstrecken, je nachdem es für den jeweils vorliegenden
Verwendungszweck des Verstärkers gerade vorteilhaft ist.Just as a feedback in the sense of a positive feedback can. one
Feedback can also be used in the sense of a negative feedback, as it is in itself
is known. The general inventive idea on which the invention is based, namely.
to use the harmonics of the supply voltage of an amplifier for feedback,
can, therefore, instead of in the sense of positive feedback, also in the sense of negative feedback
Find Venvendurrg. Here can. the negative feedback on all or only on
some of the harmonics extend, depending on it for the particular one present
Intended use of the amplifier is just advantageous.