DE1762493C - Steuerbare Widerstandsanordnung, insbe sondere für Regelschaltungen mit großer Regelsteilheit - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine steuerbare Widerstandsanordnung, insbesondere für Regelschaltungen mit großer Regelsteilheit, mit einer Reihenschaltung einer ersten Primärwicklung eines Übertragers, einer Elektrodenstrecke eines ersten Transistors und einer ersten Sekundärwicklung des Übertragers, die in Reihe zum Kollektor dieses Transistors liegt, an dessen Steuerelektrode der eine Pol der Steuerspannungsquelle geHihrt ist, deren anderer Pol mit dem freien Ende der ersten Ptimärwicklung des Übertragers verbunden

ist Durch das deutsche Patent I 287 147 wurde bereits eine steuerbare Widerstandsanordnung mit großer Linearität für hochwertige Regelschaltungen vorgeschlagen. Diese Regelschaltungen eignen sich vor nehmlich für den Einsatz in Kompanderschalungen Durch die starke Gleichstromgegenkopplung wird ein exakter Gegentaktbetrieb erzwungen und damit ein Klirrfaktor geradzahliger Ordnung im Stromkicis des gesteuerten Widerstandes vermieden. Zwischen Ausgangsleitwert und Steuerspannung besteht dabei ein nahezu proportionaler Zusammenhang, was bei Kompandersystemen meistens wünschenswert ist.

c_ii— i^A^r-h in Rroelsvstemen mit äußerst großer Regelsteilheit derartig steuerbare Widerstände scrwendet werden, so muß zum Zwecke der Erzielung steller Regelfunktionen bei den steuerbaren Wider Standsanordnungen ohne CJleichstromgegenkoppluny gearbeitet werden, um entsprechend große Stromänderungen zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine steuerbare Widerstandsanordnung zu schaffen, die zum Einsat/ in den vorstehend genannten Regelsystemen besonder geeignet ist.

Die steuerbare Widerstandsanordnung wird zur Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß der ersten Sekundärwicklung des Übertragers ein erster ohmscher Widerstand, der von einem ersten Kondensator überbrückt ist, vorgeschaltet ist, zwischen dessen freien Ende und dem freien Ende der ersten Primärwicklung des Übertragers eine weitere Reihenschaltung liegt, die aus einer Parallelschaltung eines zweiten ohmschen Widerstandes mit einem zweiten Kondensator, einer zweiten Primärwicklung des Übertragers, einer Elektrodenstrecke eines zweiten zum ersten Transistor komplementären Transistors und einer zweiten, an den Kollektor dieses Transistors angeschlossenen Sekundärwicklung des Übertragers besteht, daß die Steuerelektrode des zweiten Transistors an den Verbindungspunkt der ersten Sekundärwicklung des Übertragers und des ersten ohmschen Widerstandes angekoppelt ist und daß der übertrager mit einer Tertiärwicklung versehen ist, deren beiden Enden die Klemmen des steuerbaren Widerstands bilden.

Zur Kompensation der Schleusenspannung des zweiten Transistors ist es vorteilhaft, dem ersten ohmschen Widerstand eine Diode in Reihe zu schalten und diese Reihenschaltung durch den ersten Kondensator zu überbrücken.

Zum Zwecke der Verschiebung der Eingangskennlinie zu höheren Werten hin ist es vorteilhaft, die steuerbare Widerstandsanordnung so auszubilden, daß zwischen der ersten Primärwicklung des Übertragers und der jeweiligen Elektrode des ersten Transistors eine Zenerdiode, der ein dritter Kondensator parallel liegt, in Sperrichtung eingeschaltet ist und daß der Arbeitspunkt dieser Diode über einen Vorwiderstand einstellbar ist.

Die Klirrfreiheit der steuerbaren Widerstandsanordnung läßt sich dadurch erhöhen, daß der erste und zweite ohmsche Widerstand so bemessen sind, daß beide Transistoren den gleichen Strom führen.

An Hand der F i g. 1 und 2 wird die Erfindung näher erläutert.

Zum einfacheren Verständnis der Funktion der

Schaltungsanordnung wird zunächst von einer Eintaktschaltungsanordnung nach F i g. 1 ausgegangen. Diese Anordnung besteht aus einem übertrager mit den Wicklungen M₁. h\ und w₃, einem Transistor T₁, einem ohmschen Widerstand R₁. Kondensatoren C₁ und Cj sowie einer Zenerdiode Z. Es wird der durch die Spannung U_ST steuerbare V iderstand A₁' ohne Berücksichtigung der Eingangskennlinie betrachtet. Dieser Widerstand, der durch die Temperaturspannung (L'_rt26mV) und den Transistorstrom i_T, bestimmt wird, ki-nn durch den übertrager mit den Wicklungen H₁, η·₂ und tv₃ in seiner Größe und Aussteueriähigkeit in begrenztem Umfang beeinflußt werden, wie folgende Formel (I) zeigt.

—2 · κ.

W₁ · (w, + w₂) · i_T1 ■ c¹

(D

Durch die Funktion e^x wird das Klirrverhalten der Schaltung zum Ausdruck gebracht. Der Exponent χ kann durch Gleichung (2) beschrieben werden.

χ :&

W₂

U_n

(2)

Die Größe U₀ ist eine Transistorkonstante und U_s die Signalspannung, welche an die Wicklung w₃ angelegt wird.

Je kleiner der Exponent χ ist, desto geringer ist der Klirrfaktor des Widerstandes R[. Wie ein Vergleich der beiden Gleichungen zeigt, kann man durch Verkleinern der Wicklung w, der ersten Primärwicklung L1 des Übertragers (vgl. F i g. 2) und Vergrößern der Wicklung w₂ den Fxponenten χ bei konstantem Wid.rstand R] vermindern. Der Klirrfaktor wird also kleiner. Diesem Verfahren sind aber Grenzen gesetzt, da man übertrager mit größerer Bandbreite .>ei den erforderlichen sehr großen Übersetzungsverhältnissen nur schwer realisieren kamh

Abhilfe läßt sich jedoch durch eine Schaltung nach F i e i schaffen. In dieser Anordnung wird namhch im Komplementärtransistor T₁ ein Strom !„erzwungen, der dem Strom i_r, des Eingangstran.ist >rs 7, proportional ist. Dabei wird die Schleusenspannung des Transistors T₂ durch die Diode D kompensiert Bei ausreichend großer Stromverstärkung dieses Transistors sind dann die Gleichspannungen an den ohmschen Widerständen R₂ und A₃ g.eic... »ei g.cic..cn Widerständen bedeutet dies gleiche Strome in beiden Transistoren. Wegen der Entkopplung durch die Kondensatoren C₃ und C₄ gilt diese Aussage nur fur den Grundgleichstrom, denn wechselstrommaßig werj„ j:- T,„—;«««ri.ii oMH>nnhasie ausgesteuert, was durch die angegebene Anordnung der Wicklungen », und w, des übertrage . erreicht wird. An der Ausgangswicklung W₃ ist d.e Antiparallelschaltung der beiden Transistorinnenwiderstände meßbar, was in der Formel (3) für den steuerbaren Widerstand R, zum Ausdruck kommt.

r: *

i ■ U₁

+ W₂) · OVl ■ ^e* + 'Τ2 ■ ^{e X})

Jetzt kennzeichnet die Hyperbelfunktion das Klirrverhalten dieser Schaltung (Gegentakt). Dadurch, daß der Strom i_T2 eine lineare Funktion des Stromes i_ri ist. ist es möglich, diesen 7ustand unabhängig von der Eingangskennlinie der Anordnung zu halten. Der übertrager kann trot/ der vielen Wicklungen leicht gebaut werden, da man wegen der Potentialverteiluiig die beiden Wicklungen vv₂ als Paralleldrahtwicklung ausführen kann. Das gleiche gilt Γτ die Wicklung W₁. Natürlich kann man durch Variation der Widerstandsverhältnisse R₂, R₃ auch größere Transistorunterschiede ausgleichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

- Patentansprüche:

1. Steuerbare Widerstandsanordnung, insbesondere fur Regelschaltungen mit großer Regelsteil- heit, mit einer Reihenschaltung einer ersten Primärwicklung eines Übertragers, einer Elektrodenstrecke eines ersten Transistors und einer ersten Sekundärwicklung des Übertragers, die in Reihe zum Kollektor dieses Transistors liegt, an dessen Steuerelektrode der eine Pol der Steuerspannungsquelle gerührt ist, deren anderer Pol mit dem freien Ende der ersten Primärwicklung des Übertragers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Sekundärwicklung (L 2) des über trägers cm ciMci iitiiii-n_iiv_i v.-;j_w ,c„..j <n_z\, j._r von einem ersten Kondensator (Q) überbrückt ist, vorgeschaltet ist, zwischen dessen freien Ende und dem freien Ende (£) der ersten Primärwicklung (L 1) des Übertragers eine weitere Reihenschaltung liegt, die aus einer Parallelschaltung eines zweiten ohmschen Widerstandes (R₃) mit einem zweiten Kondensator (C₄), einer zweiten Primärwicklung [Ll') des Übertragers, einer Elektrodenstrecke eines zweiten zum ersten Transistor komplementären Transistors (T₂) und einer zweiten, an den Kollektor dieses Transistors angeschlossenen Sekundärwicklung (LT) des Übertragers besteht, daß die Steuerelektrode der zweiten Transistors (T₂) an den Verbindun^spunkt der ersten Sekundärwicklung (L2) des Übertragers und des ersten oinnschen Widerstandes (R₂) angekoppelt ist und daß der übertrager mit einer Tertiärwicklung (Li) versehen ist, deren beiden Enden (A, E) die Klemmen des steuerbaren Widerstands bilden (F i g. 2).

2. Steuerbare Widerstandsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zum ersten ohmschen Widerstand (R₂) eine Diode (D) liegt und diese Reihenschaltung durch den e^rsten Kondensator (Q) überbrückt ist (Fig. 2).

3. Steuerbare Widerstandsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen eier ersten Primärwicklung (Ll) des Übertragers und der jeweiligen Elektrode des ersten Transistors [T₁) eine Zenerdiode (Z), der ein dritter Kondensator (C₂) parallel liegt, in Sperrichtung eingeschaltet ist und daß der Arbeitspunkt dieser Diode über einen Vorwiderstand (R₁) einstellbar ist.

4. Steuerbare Widerstandsanordnung nach einem d?r vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite ohmsche Widerstand (R₂, R₃) so bemessen sind, daß in beiden Transistoren (T,, T₂) gleich große Ströme fließen (F i g, 2).