DE102007030000B4

DE102007030000B4 - Durchstimmbarer Resonanzkreis

Info

Publication number: DE102007030000B4
Application number: DE200710030000
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: DE102007025732A1; DE102007030000A1; DE102007025732B4

Abstract

Durchstimmbarer Resonanzkreis nach dem Patent 10 2007 025 732, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzkreis aus – einem ersten kapazitiven Stromzweig (11), – einem Gyrator (12) und – einem zweiten kapazitiven Stromzweig (13) besteht, wobei – ein nichtschaltbarer Kondensator mit der Kapazität C0 und 2N durch die Relais schaltbare Kondensatoren mit der Kapazität Cn, die den ersten (11) kapazitiven Stromzweig bilden, seriell verbunden sind, – ein nichtschaltbarer Kondensator mit der Kapazität C0* und 2N durch die Relais schaltbare Kondensatoren mit der Kapazität Cnden, seriell verbunden sind, – die Umschaltung von Relais mit unterbrechenden Kontakten verwirklicht wird, – der erste kapazitive Stromzweig (11) und der Eingang des Gyrators (12) parallel verbunden sind, – der zweite kapazitive Stromzweig (13) und der Ausgang des Gyrators (12) parallel verbunden sind, – die Eingangsklemmen des Gyrators (12) mit...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Abstimmung von Resonanzkreisen und betrifft insbesondere die diskontinuierliche Abstimmung. Die Erfindung ist Vervollkommnung der Erfindung nach Patent 10 2007 025 732.
Im Patent 10 2007 025 732 (Anspruch 3) ist eine der Varianten der Vorrichtung zur Durchstimmung von Resonanzkreisen beschrieben. Diese Vorrichtung besteht aus einem kapazitiven Stromzweig Z_C, einem induktiven Stromzweig Z_L und der Steuereinheit. Kapazitiver oder induktiver Stromzweig besteht aus einem nichtschaltbaren kapazitiven (C₀) oder induktiven (L₀) Element, und mehreren durch die Relais schaltbaren kapazitiven (C₁, ..., C_2N) oder induktiven (L₁, ..., L_2N) Elementen, wobei alle kapazitiven Elemente seriell verbunden sind, und alle induktiven Elemente parallel verbunden sind. Bei der Vernachlässigung der Wicklungskapazitäten ist die kleinste Frequenz ω_min = (L₀C₀)^–1/2 gleich, und die größte Frequenz ist ω_max = (2^2N+1 – 1)ω₀ gleich. Mit Rücksicht auf Wicklungskapazitäten verringert sich bedeutend die größte Frequenz ω_max.
Nachteile der bekannten Vorrichtung sind die Verkleinerung des Frequenzbereichs der Durchstimmung und die Nichtlinearität der Frequenzskalen.
Aus der DE 18 15 172 C3 und GB 2 394 133 A sind Beispiele für Resonanzkreise mit Gyratoren als Induktivitäten bekannt.
Zweck der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu beseitigen.
Das Problem wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.
Auf der 1 ist das Blockschaltbild des vorgeschlagenen Durchstimmbaren Resonanzkreises abgebildet. Das Blockschaltbild besteht aus

– einer Referenzspannungsquelle (1),
– einem ersten Mehrwendelpotentiometer (2),
– einem zweiten Mehrwendelpotentiometer (3),
– zwei knackstörungsunterdrückenden Kondensatoren (4) und (5),
– zwei identischen Schaltungen (6) und (7), die voneinander nur durch die Nummern der Relais (1, ..., N für die Schaltung (7) und N + 1, ..., 2N für die Schaltung (6)) sich unterscheiden,
– einem ersten kapazitiven Stromzweig (11),
– einem Gyrator (12) und
– einem zweiten kapazitiven Stromzweig (13),

6

– einem Maßstabverstärker (8),
– einem Analog-Digital-Umsetzer (9),
– N identischen Relais (10) mit zwei unterbrechenden Kontakten bei jedem,

– der Ausgang der Referenzspannungsquelle (1) mit den Eingängen des ersten Mehrwendelpotentiometers (2) und des zweiten Mehrwendelpotentiometers (3) verbunden ist,
– die Ausgänge der Mehrwendelpotentiometer (2) und (3) mit den Eingängen der Schaltungen (7) und (6) entsprechend verbunden sind,
– die knackstörungsunterdrückenden Kondensatoren (4) und (5) mit den Eingängen der Schaltungen (7) und (6) parallel entsprechend verbunden sind,
– der Eingang der Schaltung (6) mit dem Eingang des Maßstabverstärkers (8) verbunden ist,
– der Ausgang des Maßstabverstärkers (8) mit dem Eingang des Analog-Digital-Umsetzers (9) verbunden ist und
– die Ausgänge des Analog-Digital-Umsetzers (9) mit den Relaisspulen K_2N, ..., K_N+1, K_N der Relais (10) verbunden sind,
– ein nichtschaltbarer Kondensator und 2N durch die Relais schaltbare Kondensatoren, die den ersten (11) (oder zweiten (13)) kapazitiven Stromzweig bilden, seriell verbunden sind,
– der erste kapazitive Stromzweig (11) und Eingang des Gyrators (5) parallel verbunden sind,
– der zweite kapazitive Stromzweig (13) und Ausgang des Gyrators (12) parallel verbunden sind,
– die Eingangsklemmen des Gyrators (12) mit den Klemmen des Resonanzkreises verbunden sind,

– die Kapazitäten der nichtschaltbaren Kondensatoren C₀ und C₀* gleich sind und die Kapazitäten durch die Relais schaltbarer Kondensatoren C_n = 2^–nC₀, C_n* = 2^–nC₀*, n = 1, 2, ..., 2N (1)

Die Vorrichtung funktioniert folgendermaßen. Die Referenzspannungsquelle (1) mit der Spannung U, das erste Mehrwendelpotentiometer (2), das zweite Mehrwendelpotentiometer (3) und zwei knackstörungsunterdrückende Kondensatoren (4), (5) bilden den Sollwertsteller „Grobabstimmung” und den Sollwertsteller „Feinabstimmung”. Das Ausgangssignal des Sollwertstellers „Grobabstimmung” gelangt auf den Eingang des Analog-Digital-Umsetzers (9) durch den Massstabverstärker (8). Der Maßstabverstärker (8) (im einfachsten Fall ist er ein Spannungsfolger) anpasst der Ausgang des zweiten Mehrwendelpotentiometers (3) mit dem Eingang des Analog-Digital-Umsetzers (9). Das Eingangssignal des Analog-Digital-Umsetzers (9) kann schließlich als kαU (k = const) aufgezeichnet sein. Es ist proportional zum Drehungswinkel α des Reglers. Auf den Ausgängen der beiden Analog-Digital-Umsetzer wird die binäre 2N-stellige Kodekombination gebildet. N der niedrigeren Zahlenstellen der Kodekombination werden vom Sollwertsteller ”Feinabstimmung” vorgegeben, und N der höheren Zahlenstellen werden vom Sollwertsteller ”Grobabstimmung” vorgegeben. Die binäre Zahl, die der Kodekombination entspricht, ist B_2N = b_2N2^2N-1 + ... + b₃2² + b₂2¹ + b₁2⁰ (2) gleich. Hier sind b_2N, ..., b₃, b₂, b₁ 0 oder 1 gleich.
Bei dem Serienverbinden der Kondensatoren ist die Gleichung 1/C = b_2N/C_2N + ... + b₃/C₃ + b₂/C₂ + b₁/C₁ + 1/C₀, (3) rechtmäßig. Aus Gleichungen (1)–(3) gelten: 1/C = (1 + 2B_2N)/C₀, 1/C* = (1 + 2B_2N)/C₀*. (4)
Eingangsimpedanz des Gyrators (5) (Halbleiter-Schaltungstechnik. U. Tietze, Ch. Shenk. 11. Auflage, 1999, S. 833, Abb. 12.39) ist Z_e = R_g ²jωC* = jωL_e, L_e = R_g ²C* (5) gleich. Und die Resonanzfrequenz ist r = (L_eC)^–1/2 = (1 + 2B_N)(R_g ²C₀C₀*)^–1/2 (6) gleich. Dabei: ω_min = ω₀ = (R_g ²C₀C₀*)^–1/2, ω_max = (2^2N+1 – 1)ω₀ (7)
Der Ersatz des induktiven Stromzweigs vom Gyrator mit der kapazitiven Belastung hat erlaubt, das Ziel der Erfindung zu erreichen.
Bezugszeichenliste

1: Referenzspannungsquelle,
2: erstes Mehrwendelpotentiometer,
3: zweites Mehrwendelpotentiometer,
4, 5: zwei knackstörungsunterdrückenden Kondensatoren,
6, 7: zwei identischen Schaltungen,
8: Maßtabverstärker,
9: Analog-Digital-Umsetzer,
10: N identischen Relais,
11: erster kapazitiver Stromzweig,
12: Gyrator,
13: zweiter kapazitiver Stromzweig.

Claims

Durchstimmbarer Resonanzkreis nach dem Patent 10 2007 025 732, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzkreis aus – einem ersten kapazitiven Stromzweig (11), – einem Gyrator (12) und – einem zweiten kapazitiven Stromzweig (13) besteht, wobei – ein nichtschaltbarer Kondensator mit der Kapazität C₀ und 2N durch die Relais schaltbare Kondensatoren mit der Kapazität C_n, die den ersten (11) kapazitiven Stromzweig bilden, seriell verbunden sind, – ein nichtschaltbarer Kondensator mit der Kapazität C₀* und 2N durch die Relais schaltbare Kondensatoren mit der Kapazität C_n*, die den zweiten (13) kapazitiven Stromzweig bilden, seriell verbunden sind, – die Umschaltung von Relais mit unterbrechenden Kontakten verwirklicht wird, – der erste kapazitive Stromzweig (11) und der Eingang des Gyrators (12) parallel verbunden sind, – der zweite kapazitive Stromzweig (13) und der Ausgang des Gyrators (12) parallel verbunden sind, – die Eingangsklemmen des Gyrators (12) mit den Klemmen des Resonanzkreises verbunden sind, wobei – die Kapazitäten der nichtschaltbaren Kondensatoren C₀ und C₀* gleich sind und die Kapazitäten der durch die Relais schaltbaren Kondensatoren C_n = 2^–nC₀, C_n* = 2^–nC₀*, n = 1, 2, ..., 2N gleich sind.