DE1930610C3 - Elektrische Einrichtung zum Regeln der Ubertragungseigenschaften einer aus einem elektrischen Zwei- oder Vierpol bestehenden Regelstrecke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Einrichtung zum Regeln der durch Abhängigkeit der Ausgangsgröße zur Eingangsgröße bestimmten Übertragungseigenschaften einer aus einem elektrischen Zwei- oder Vierpol bestehenden Regelstrecke.

Regeleinrichtungen dieser Art sind bekannt und werden insbesondere bei Geräten und Anlagen der elektrischen Nachrichten- und Datenverarbeitungstechnü: dazu verwendet, den Einfluß von Störgrößen auf die Ubertragungseigenschaften einer Regelstrecke unwirksam zu machen. Beispielsweise wird auf diese Weise die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom eines elektrischen Verstärkers bei vorgegebener elektrischer Eingangsgröße konstant gehalten. Auch läßt sich auf diese Weise beispielsweise eine Dynamikkompression oder eine Dynamikdehnung eines die Regelstrecke durchlaufenden elektrischen Signals herbeiführen. Regelgrößen sind dabei die Eingangs- oder die Ausgangsgröße, die mit einer Sollgröße verglichen werden und bei denen aus dem Vergleich die Stellgröße gewonnen wird.

Die Durchführung der Regelung bringt dann Schwierigkeiten mit sich, wenn die Regelgröße nicht unmittelbar gemessen werden kann. Dieser Fall tritt beispielsweise dann auf, wenn bei einem die Regelstrecke darstellenden Gleichstromverstärker die Gleichstromdrift ausgeregelt werden soll, die Regelung selbst jedoch nicht auf die Verstärkung des Verstärkers einwirken darf. Durch die Zeitschrift »Messen, Steuern, Regeln«, Heft 11.1961,S. 454 bis461 sind Gleichstromdriftregelschaltungen bekannt, bei denen die genannte Forderung dadurch verwirklicht ist, daß die Regelung diskontinuierlich durchgeführt wird, d. h. bei der in bestimmten Zeitabständen die Drift überprüft und gegebenenfalls korrigiert wird

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer solchen Regelung, wie sie eingangs vorausgesetzt ist, und bei der die Regelgröße nicht unmittelbar erfaßbar ist. eine Lösung anzugeben, die bei recht einfachem Aufbau eine kontinuierliche Regelung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ausgangs- und Eingangsgröße der Regelstrecke den Eingängen eines ihr Verhältnis in bezug auf einen Sollwert für dieses Verhältnis regelnden Verhältnisreglers zugeführt sind, dessen Stellgröße ein die Ausgangsgröße beeinflussendes Stellglied im Zuge der Regelstrecke steuert.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das für Mischzwecke an sich bekannte Prinzip der Verhältnisregelung, wie es beispielsweise in modi-

filierter Form beim Gegenstand nach der DT-PS 818975 zur Anwendung gelangt, in außerordentlich vorteilhafter Weise auch zur Beseitigung der durch äußere Störgrößen beeinflußten Ubertragungseigenschaften eines elektrischen Zwei- oder Vierpols gerade dann zur Anwendung gelangen kann, wenn die wesentlichen Übertragungseigenschaften der Regelstrecke Verhältnisgrößen, wie Verstärkung und Dämpfung, sind. Die Regelung des Verhältnisses der Ausgangszur Eingangsgröße des Regelvierpols ermöglicht es, die auf die Verstärkung oder die Dämpfung des Vierpols einwirkenden äußeren Störgrößen auszuregeln, ohne daß hierdurch die Verstärkung bzw. die Dämpfung des Ubertragungsvierpols selbst verändert wird. Hinsichtlich der Ausregelung der Gleichstromdrift eines Gleichstromverstärkers bedeutet dies, daß es durch die erfindungsgemäße Regelung möglich ist, die Gleichstromdrift echt auszuregein, anstatt sie, wie das bei den bekannten Gleichstroindriftregeleinrichtungen der Fall ΊλΙ, durch eine Veränderung der Gleichstromverstärkung des Verstärkers zu kompensieren, und zwar unter Vermeidung eines Betriebs mit periodischen Unterbrechungen, kontinuierlich.

1st die Regelstrecke ein elektrischer aktiver oder passiver Zweipol, dessen Impedanz durch Störgrößen Schwankungen unterworfen ist, so ist es sinnvoll, daß die Ausgangs- und die Eingangsgröße des Zweipols die Eingangsspannung und der Ausgangsstrom bzw. umgekehrt sind. Dabei ist zum Zweipol entweder parallel eine Stromquelle oder in Reihe eine Spannungsquelle geschaltet, deren Steuereingang mit dem Ausgang des Stellgliedes in Verbindung steht. Auf diese Weise läßt sich mit einfachen Mitteln die Störung des Zweipols ausregeln.

Wie schon angedeutet worden ist, kommt dem Erfindungsgegenstand dann eine besondere Bedeutung zu, wenn die Regelstrecke ein elektrischer aktiver Vierpol, und zwar ein Gleichstromverstärker ist, dessen Gleichstromdrift ausgeregelt werden muß. Wie der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen ergeben haben, kann eine auf diese Weise durchgeführte Gleichstromdriftregelung dann zu einer scheinbaren Uberkompensation führen, wenn eine weitere Störgröße an einer Stelle auftritt, die von der Regelung nicht erfaßt wird. Dieser Fall liegt beispielsweise dann vor. wenn eine Rückwirkung des Verstärkers vom Ausgang auf seinen Eingang auftritt. Hier empfiehlt es sich, die Regelung durch eine zweite Regelschaltung nach der Erfindung in der Weise zu erweitern, daß als Regelstrecke für diese weitere Regelschaltung der einen Zweipol darstellende Eingangswiderstand des mit der Gleichstromdrift behafteten Gleichstromverstärkers herangezogen wird.

Zumindest bei der Anwendung der Regelschaltung nach der Erfindung zur Beseitigung von in der Regel durch Temperatureinflüsse bedingten Drifterscheinungen bei Gleichstromverstärkern ist es sinnvoll, die Regelschaltung Tür eine relativ niedrige Grenzfrequenz auszulegen, da Drifterscheinungen bekanntlich niederfrequente Vorgänge sind. Hierdurch lassen sich auch die durch die Einführung des Regelkreises bedingten Stabilitätsprobleme leicht beherrschen. An sich bestünde die Möglichkeit, die erwünschte Grenzfrequenz der Regelschaltung dadurch festzulegen, daß den beiden Eingängen des Verhältnisreglers jeweils ein Tiefpaß mit der gewünschten Grenzfrequenz vorucsehallet wird. Zweckmäßiger ist es jedoch, das den Freuuenzbereich der Regelschaltung begrenzende Filter mit Tiefpaßeigenschaften dem Ausgang des Verhältnisreglers nachzuschalten, weil dadurch nicht nur ein Tiefpaß eingespart werden kann, sondern auch eine Beeinträchtigung der gewünschten Regelung durch etwa abweichende Übertragungseigenschaften zwischen den beiden eingangsseitigen Filtern von vornherein ausgeschaltet sind.

In Weiterbildung der Erfindung besteht der Verhältnisregler aus einem rückgekoppelten Differenzverstärker mit sehr hohem Verstärkungsgrad, vorzugsweise ein integrierter Differenzverstärker, dessen Festlegung für den gewünschten Sollwert des Verhältnisses der Ausgangs- und Eingangsgröße χ 2' und je Γ durch äußere Beschallung vorgenommen ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines _t solchen Differenzverstärkers weist seine äußere Beschaltung einerseits ein erstes und ein zweites resistives Element auf, das jeweils einem der beiden Eingänge des Differenzverstärkers in Reihe geschaltet ist und andererseits von einem dritten und einem vierten resistiven Element gebildet ist, von denen das dritte resistive Element zwischen dem einen Eingang und dem Ausgang des Differenzverstärkers angeschaltet ist und dLS vierte resistive Element den anderen Eingang mit dem den Eingängen und dem Ausgang des Differenzverstärkers gemeinsamen Bezugspotential verbindet.

In zahlreichen Anwendungsfällen, in denen der für den Vergleich benötigte Sollwert eine Konstante ist, sind die resistiven Elemente lineare Widerstände. Mitunter kann es zweckmäßig sein, wenigstens eines der resistiven Elemente steuerbar auszuführen.

In Weiterbildung der Erfindung kann der Sollwert für das Verhältnis durch ein Programm / (z, t) vorgegeben sein, wobei ζ eine andere, nicht dem Eingang der Regelstrecke zugeführte Größe und r die Zeit sind. Bei manchen Anwendungsfällen ist es auch zweckmäßig, die Ein- und die Ausgangsgröße X1 und X 2 der Regelstrecke den Eingängen des Verhältnisreglers

über Meßwertumformer als Meßgrößen χ 1 und x2 zuzuführen.

An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 das Prinzipschema einer Regelschaltung nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Verhältnisregler nach einer Weiterbildung der Erfindung,

F i g. 3 das Ersatzschaltbild eines einen Zweipo darstellenden temperaturabhängigen Widerstandes,

F i g. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Regelschaltung für einen temperaturabhängigen Wider stand nach der Erfindung,

F i g. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Regel schaltung für einen drift behafteten Gleichstromverstär ker nach der Erfindung.

F i g. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel mit eine zweifachen Regelschaltung für einen driftbehaftetei Gleichstromverstärker nach der Erfindung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Prinzipschaltbih der Regelschaltung nach der Erfindung ist mit R. die Regelstrecke bezeichnet. Die über die Regelstreck RS zu übertragende Größe wird ihrem Eingang J

65- zugeführt und am Ausgang/! abgenommen. Eil geringer Anteil der Energie der eingangsseitig züge führten, zu übertragenden Größe X1 wird über eine: eingangsseitigen Abgriff ein Form einer Meßgröße .\Ί

abgenommen, die über einen ersten Meßumformer M1 als Meßgröße χ 1 dem einen Eingang des Verhall nisreglers RG zugeführt wird. Entsprechend wird ein geringer Anteil der Energie der Ausgangsgröße X 2 am ausgangsseitigen Abgriff α in Form der Meßgröße χ 2' über einen zweiten Meßumformer M 2 als Meßgröße χ 2 dem anderen Eingang des Verhältnisreglers RG zugeführt. Der Verhältnisregler RG weist einen dritten Eingang auf, über den er von einem Sollwertgenerator SG für eine gewünschte Sollfunktion /(2, t) des Verhältnisses aus den beiden eingangsseitigen Meßgrößen χ 1 und χ2 programmiert wird. Eine vom Verhältnisregler RG festgestellte Abweichung des Verhältnisses χ 1 zu χ 2 von der vorgegebenen Sollfunktion / (z, i) wird an seinem Ausgang in Form einer Stellgröße Y1 zur Steuerung des Stellgliedes Si wirksam, das seinerseits über seinen Ausgang auf wenigstens einen der die Ubertragungseigenschaften der Regelstrecke bestimmenden Eigenwerte im gewünschten Sinne mit der Stellgröße Y 2 einwirkt.

Für zahlreiche Anwendungsfälle dürfte auf einen oder beide Meßumformer M1 und M 2 verzichtet werden können. In diesem Falle stimmen dann die Meßgrößen χ Γ und x2' mit den Meßgrößen xl und x2 überein.

Der Verhältnisregler AG kann, wie das in Fig. 1 bereits zeichnerisch angedeutet ist, nach einer Weiterbildung der Erfindung ein Differenzverstärker DV sein. Seine Programmierung mit der Sollfunktion/(2, f) durch den Sollwertgenerator SG nach Fig. 1 wird durch eine geeignet bemessene Rückkopplung herbeigeführt. An Hand des in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels für einen solchen Verhältnisregler RG soll dieser Sachverhalt näher erläutert werden. Hierzu sei angenommen, daß die Regelstrecke ÄS ein aktiver Ubertragungsvierpol, und zwar ein mit einer Gleichstromdrift behafteter Gleichstromverstärker ist. In diesem Falle soll gelten

xl' = xl = U_e und x2' = xl = U_a. (1)

Hierin bedeuten U_e und U_a die am Eingang bzw. am Ausgang des Gleichstromverstärkers anstehenden Spannungen. Ein mit Drift behafteter, sonst idealer Gleichstromverstärker hat einen Gleichstromverstärkungsfaktor

(2a) spannung mißt und dem als Sollwert die Verstärkung \> eingegeben ist, die Verstärkungsabweichung

14=

Dieser Gleichstromverstärkungsfaktor ist ungleich dem Wechselstromverstärkungsfaktor

V- = -rr"-. '2b)

Hierbei setzt sich die Ausgangsgleichspannung l/_o= zusammen aus der Driftspannung und der mit dem Verstärkungsfaktor K_ multiplizierten Eingangsgleichspannung l/,₌. Bei einem driftfreien Verstärker ist

V₌ = V„ = V = const. (3)

Die Ausgangsspannung des Verstärkers muß also auf einen Wert geregelt werden, der durch das Produkt

V · U_e gegeben ist. Es kann hier entweder von einer Spannungsregelung mit programmiertem Sollwert

V · U_e oder aber von einer Verstärkungsregelung mit konstantem Sollwert gesprochen werden. Die Funktion eines solchen Regelkreises besteht also darin, daß im Regelkreis, der ständig Ein- und Ausgangs-

gebildet wird und geeignet die Größen gesteueri werden, die innerhalb des Gleichstromverstärkers beispielsweise durch Beeinflussung der Gleichstromarbeitspunkte der Verstärkerelemente, so auf die Verstärkung des Verstärkers einwirken, daß . f V = gegen Null geht und der Verstärker somit nur noch eine äußerst kleine Drift aufweist, die der unvermeidlichen Regelabweichung entspricht.

Wird die Gleichung (4) mit der Eingangsspan nung U_e multipliziert, so ergibt sich die Driftspannunj

■11/-=

U.

Die Abweichung des Verhältnisses der Ausgangsspannung [/„ zu U_e von dem die Verstärkung V darstellenden Sollwert läßt sich also in einer Differenz ausdrücken, die mit Hilfe des in F i g. 2 dargestellten Differenzverstärkers DV dargestellt werden kann. Die eine Spannung darstellende Stellgröße Y1 amAusganj; des Differenzverstärkers soll bei Driftfreiheit Null sein Es muß also gelten

κι ■ .11/. = π =

₁₁ - v-uj = o. (6i

Hierin bedeutet K1 der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers, der mit Rücksicht auf einen kräftigen Reglereingriff sehr groß gegen Eins sein muß.

Der als Differenzverstärker DV ausgeführte Verhältnisregler RG wird zweckmäßig in integriertei Bauweise mit weitgehend idealen Operationsverstärkereigenschaften ausgeführt. Hiernach weist er theore tisch einen Eingangswiderstand Unendlich, einer Ausgangswiderstand Null und eine unendliche Verstärkung auf. Ein solcher Verstärker muß, soll die Regelschaltung einwandfrei arbeiten, selber driftfre: sein und eine hohe Linearität aufweisen. Dies laß) sich bei solchen integrierten Differenzverstärkern ir einfacher Weise durch eine starke Rückkopplung herbeiführen. Beim Ausführungsbeispiel nach dei F i g. 2 ist diese Rückkopplung einerseits durch der Widerstand R 3 zwischen dem »Minuseingang« unc dem Ausgang des Differenzverstärkers und durch der einstellbaren Widerstand R4 zwischen dem »Plusaus gang« und dem den beiden Eingängen und dem Ausganj gemeinsamen Bezugspotential gegeben. Weiterhin sine noch zwei hochohmige Widerstände R1 und J?; vorgesehen, die in Reihe zu den beiden Eingängei des DüTerenzverstärkers DV geschaltet sind und übe; die an denEingängen die Eingangs- und die Ausgangs spannung V_e und U_a des Gleichstromverstärkers an stehen.

Die Rückkopplungen eines solchen integriertei Differenzverstärkers mit den Eigenschaften eines idea len Operationsverstärkers lassen sich in einfache Weise unter Anwendung des Superpositionsprinzip berechnen. Für den invertierten Kanal allein ergib

sich für die Stellgröße Y1 _ am Ausgang des Differenz Verstärkers, hervorgerufen durch die Eingangsspan nung U_e die Beziehung

R3 Rl

Entsprechend gilt für die Stellgröße y 1 ₊ des nich invertierten Kanals am Ausgang des Differenzver

stärkers, hervorgerufen durch die Ausgangsspannung U₁₁ des Gleichstromverstärker, die Beziehung

VI ^{R4 Rl + R3} Il (K.

Die Gleichungen (7) und (8)gelten unter der Voraussetzung, daß R 1 sehr groß gegen den Innenwiderstund der die Eingangsspannung U₁. liefernden Quelle und Rl sehr groß gegen den Innenwiderstand der die Ausgangsspannung U₁₁ liefernden Quelle ist bzw. daß die Innen widerstände der Quellen U_n und U₁. in Rl bzw. Rl enthalten gedacht sind.

Die überlagerung der beiden Kanäle ergibt für die Stellgröße Y 1 am Ausgang des Differenzverstärkers die Beziehung

M = > I₊ + Vl. ₍₉₎

[7 _ J?i ^Rl ^{+ Λ3}_ _ ^R3

'" Rl + R4 Rl ' ¹RT

Die Gleichung (9) muß die Gleichung (3) erfüllen, so daß gilt

R ^

Kl- V^.- U₁. = ~
K 1

(10)

Die Wechselstrom verstärkung K_ und die Verstärkung K1 des Differenzverstärkers DV sind im allgemeinen festgelegt. Entsprechendes gilt für die der Ankopplung dienenden Widerstände R 1 und Rl an den Gleichstromverstärker, die hochohmigsein sollen, so daß das System der Gleichungen (10) und (11) bis auf die Widerstände R 3 und R 4 bestimmt ist. Die für die Rückkopplung zuständigen Widerstände R 3 und R 4 errechnen sich aus den Gleichungen (10)und(l l)zu

R3 =

(12)

Rl

(13)

Eine Versjärkungsabweichung 1 V₌ vom Verstärkungssollwert K_, die bei der Anordnung nach F i g. 2 des einen Differenzverstärker darstellenden Verhältnisreglers lediglich durch Widerstandsverhältnisse im Rahmen einer äußeren Beschallung des Differenzverstärkers eingegeben ist, liefert also am Ausgang des Differenzverstärkers eine der Driftspannung IU₁, proportionale Spannung.

yi = κι ILU · Π4)

Bei der vorstehenden Betrachtung eines als Verhältnisregler RG verwendeten rückgekoppelten integrierten Differenzverstärkers für die Ausregelung der Gleichstromdrift eines Gleichstromverstärkers wurde aus Gründen der Einfachheit davon ausgegangen, daß die die Sollfunktion /(2,ϊ) nach Fig. 1 darstellende Sollgröße eine konstante Verstärkung V ist. Die Eingabe des Sollwertes in den Vcrhälinisregler durch eine einfache äußere Beschallung des Differcn/verstärkers Dl ist jedoch keineswegs auf Festwerte beschränkt. Die Verstärkung V könnte selnstverständlieh auch eine beispielsweise von der Eingangsspanniing U₁. wiederum abhängige Größe sein. Die Realisierung der Eingabe einer solchen Sollfunklion erfolgt in einfacher Weise durch entsprechende Dimensionierung und Ausbildung von die Widerstände R3 und R4

to entsprechend den Gleichungen (121 und (13) ersetzenden resistiven Elementen für den Fall, daß die Wechselstromverstärkuing V\. keine Konstante, sondern eine Funktion eben der Eingangsspanniing i\ ist. Ist die Sollfunktion von Größen abhängig, die mit dem Eingangssignal nicht korrelierl sind, so sind die resistiven Elemente wenigstens teilweise mit Steuerelektroden auszurüsten, denen die entsprechenden Größen zuzuführen sind.

Die Regelschaltung nach der Erfindung mit einem Verhältnisregler läßt sich, wie einleitend bereits /um Ausdruck gebracht worden ist, nicht nur auf elektrische Vierpole, sondern auch auf elektrische Zweipole anwenden. Dem Verständnis dieses Sachverhalts dient das Ersatzschaltbild nach F i g. 3. Es zeigt einen den eigentlichen Zweipol darstellenden Widersland R. Die Temperaturabhängigkeil dieses Widerstandes R läßt sich durch eine dem als temperalurkonslant angenommenen Widerstand parallelgeschaltete Stromquelle Q₀ darstellen, die einen von der Temperatur abhängigen Strom /_(J liefert. Es ergibt sich somit das in Fig. 3 angegebene Ersatzschaltbild eines Widerslandes R_t.. an dem eine Spannung U₁. anliegt und durch den ein Strom /,. fließt, der sich von dem durch den Widerstand R fließenden Strom / um den temperaturabhängigen Strom /„ der Stromquelle O_n unterscheidet. Demnach eiaibl sich für diesen Widersland

l;.

. (15)

Es ist offensichtlich, daß der temperaturabhängige Strom /_(l der temperaturabhängigen Stromquelle als innere Größe des Zweipols nicht gemessen werder kann. Dagegen läßt sich der Zweipolwiderstand R₁ aus einer Strom- und Spannungsmessung ermitteln Mit anderen Worten läßt sich unter Anwenduni der Regelschaltung nach Fig. 1, insbesondere mil einem Verhältnisregler nach F i g. 2. eine Abweichung des Zweipolwiderstandes R₁. vom Sollwert, z. B. von Widerstand R. dadurch herbeiführen, daß das Stell glied Sf nach F i g. 1 eine Stromquelle, die dabei derr Zweipol parallel geschaltet ist, mit entgegengesetzte! Polarität so steuert, daß der temperaturabhängig! Strom /,, durch den Strom dieser zweiten Stromquelh im Sinne einer Temperaturstabilisierung des Zweipol: kompensiert wird.

Ein einfaches Ausführungsbeispiel für eine solch« Temperaturstabilisierung eines Zweipols zeigt F i g. 4 Die Regelschaltung RK ist hier in Form eines Vierpol· dargestellt, der ausgangsseitig der zu regelnde tempe raturabhängige Zweipol mit seinem Widerstand R angeschaltet ist. Die eingangsseitigen Anschlüsse de die Regelschaltung RK darstellenden Vierpols bildei dabei die Anschlüsse des temneraturstabilisiertei Zweipols, dessen Widerstand hier zum Unterschiec vom temperaturabhängigen Widerstand R_t mit R bezeichnet ist. Wie Fig. 4 erkennen läßt, wird dii Eingangsspannung t',' dem »Pluseingang« des dei

609 632'328

Verhältnisregler RG darstellenden Differenzverstärkers über den Widerstand Rl zugeführt, während am »Minuseingang« zusätzlich der als Spannungsabfall am Widerstand Rm wirksame, in den Zweipol hineinfließende Strom /,' auftritt. Die Widerstände K 1, R 2, R 3 und R4 sind so bemessen, daß die Gleichung

Vl = Kl

Rm

■ R..

(16)

erfüllt ist. Zur frequenzmäßigen Begrenzung der Regelschaltung ist dem Ausgang des Differen/verstärkers ein Tiefpaß TP mil geeignet bemessener Grcnzfrequenz nachgeschaltet, über den der Differenzverstärker mit seinem Ausgang auf den Steuereingang des Stellgliedes für die bereits erwähnte Stromquelle Qo arbeitet. Die Stromquelle Q,', liefert einen dem temperaturabhängigen Strom /₀ entgegengesetzten Strom I,], der, wie bereits oben angeführt worden ist, mit Hilfe der Regelschaltung so gesteuert wird, daß im Sinne einer Temperaturstabilisierung des Zweipols der temperaturabhängige Strom /₀ kompensiert wird.

Der für die Umformung des Zweipolstromes in eine Spannung erforderliche Widerstand Rm in Reihe zum zu regelnden Zweipol gibt in Verbindung mit dem Spannungsteiler aus den Widerständen Rl und R4 die Möglichkeit, den durch die Regelschaltung RK gebildeten Vierpol als Dämpfungsglied mit einem mit dem Sollwidersland des zu regelnden Zweipols übereinstimmenden Wellenwiderstand auszubilden. Eine solche Bemessung bringt vor allem auf dem Gebiete der integrierten Schaltungstechnik erhebliche Vorteile, weil hier gleichsam die Regelschaltung in den in seiner Temperatur zu kompensierenden Zweipol hinein integriert werden kann. In besonders günstig gelagerten Rillen kann der Differenzverstärker mit seinem Ausgang unmittelbar auf den zu regelnden Zweipol arbeiten. Die Ausgangsgröße des Differenzverstärkers übernimmt dann unter Forlfall des Tiefpasses TP des Stellgliedes Si und der Stromquelle ζ},', die Funktion des Stromes /O-

Das in Fig. 5 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Regelschaltung mit einem von einem integrierten Differenzverstärker Dl Gebrauch machenden Verhältnisresiler RC zur kontinuierlichen Driftregelimg bei einem vier Stufen 1 bis 4 aufweisenden Gleichstromverstärker GV. Die Regelung wird hier in der Weise durchgeführt, wie sie an Hand der Rechnung in Verbindung mit Fig. 2 bereits erläutert wurde.

Die Eingangsspannung am Eingang £ des Verstärkers wird über eine eingangsseitige Auskopplung c und den Widerstand R1 dem »Minuseingang« des Differenzverstärkers DV und die Ausgangsspannung am Ausgang A über eine ausgangsseitige Auskopplung a

ίο und den Widerstand Λ2 dem »Pluseingang« des Differenzverstärkers zugeführt. Die Bemessung der Widerstände R2> und R4 ist für die Eingabe eines vorgegebenen Verstärkungswertes als Sollwert bemessen. Dem Ausgang des Differenzverstärkers ist wiederum ein die Regelung frequenzmäßig begrenzter Tiefpaß TP nachgeschallet, der ausgangsseitig mit dem Steuereingang des Stellgliedes verbunden ist. Die Regelung des Gleichstromverstärkers GV bei Abweichung seiner Verstärkung vom eingegebenen Sollwert erfolgt hier über eine Regelung der geregelten Betriebsgleichspannungen Ul und U 4 für die Stufen 2 und 4 des Verstärkers. Die Regelschaltung ist, von dem die Regelstrecke darstellenden Gleichstromverstärker GV abgesehen, durch eine unterbrochene Linie umrandet und als Regelschaltung RK' bezeichnet.

Bei Gleichstromverstärkern mit einer großen Bandbreite von beispielsweise 1 GHz kommen für die Dimensionierung nur hochfrequenztechnische Gesichtspunkte in Frage. Dies erzwingt insbesondere bei mit Transistoren ausgeführten Verstärkern eine nicht zu vernachlässigende Rückwirkung der Driftregelung am Ausgang auf den Eingang. Es zeigt sich, daß bei Anwendung einer Driftregelung bei einem so breitbandigen Verstärker nach F i g. 5 eine Rückwirkung der Regelung auf den Eingang auftritt, die eine scheinbare Überkompensation bewirkt. Diese Überkompensation läßt sich in einfacher Weise, wie F i g. 6 schematisch angibt, dadurch beseitigen, daß dem Eingang £ des Gleichstromverstärkers GV eine Regelschaltung RK nach F i g. 4 vorgeschaltet wird, die so bemessen ist, daß sie die Drift des Eingangswiderstandes die durch die Rückwirkung der Verstärkertransistorer auftritt, ausregelt. Der »Minuseingang« des Differenzverstärkers erhält in diesem Falle, wie in F i g. 6 ange geben, seine Eingangsspannung von der am Eingang £ der Regelschaltung RK anstehenden Eingangsspan nung über die eingangsseitige Auskopplung e'.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche: ί --

1. Elektrische Einrichtung zum Regeln der durch Abhängigkeit der Ausgangsgröße zur Ein- gangsgröße bestimmten Übertragungseigenschaften einer aus einem elektrischen Zwei- oder Vierpol bestehenden Regelstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs- und Eingangsgröße (X 2 und .Yl) der Regelstrecke (RS) den "> Eingängen eines ihr Verhältnis in bezug auf einen Sollwert für dieses Verhältnis regelnden Verhältnisregler (RG) zugeführt sind, dessen Stellgröße (Yl) ein die Ausgangsgröße (X 2) beeinflussendes Stellglied (Si) im Zuge der Regelstrecke steuert. '5

2. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Regelstrecke ein elektrischer aktiver oder fassiver Zweipol ist, dessen Impedanz durch Störgrößen Schwankungen unterworfen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs- und die Eingangsgröße des Zweipols (A₁,) die Eingangsspan-•ung (U_e) und der Ausgangsstrom (I _e) bzw. umgekehrt sind und daß zum Zweipol entweder parallel •ine Stromquelle (Q₀) oder in Reihe eine Spannungsquelle geschaltet ist, deren Steuereingang *5 mit dem Ausgang des Stellgliedes (Sf) in Verbindung steht.

3. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, fcei der die Regelstrecke ein elektrischer aktiver Vierpol ist, dadurch gekennze^;chnet. daß der Vierpol ein Gleichstromverstärker (GV) ist, dessen Regelgröße die Gleichstromdrift ist.

4. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweipol der Eingangswiderstand eines mit einer Gleichstromdrift behafteten Gleichstromverstärkers (GF) ist.

5. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgang des Verhältnisreglers (RG) ein den Frequenzbereich der Regelschaltung begrenzendes Filter (TP) mit Tiefpaßeigenschaften nachgeschaltet ist.

6. Elektrische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verhältnisregler IRG) ein rückgekoppelter Differenzverstärker (DK) mit sehr hohem Verstärkungsgrad, vorzugsweise ein integrierter Differenzverstärker ist. dessen Festlegung für den gewünschten Sollwert des Verhältnisses der Ausgangs- und Eingangsgröße χ 2' und χ 1 durch äußere Beschallung vorgenommen ist.

7. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Beschallung des Differenzverstärkers einerseits ein erstes lind ein zweites resisti^es Element vorsieht, das jeweils einem der beiden Eingänge des Differenz-Verstärkers (DK) in Reihe geschaltet ist und andererseits von einem dritten und einem vierten resistiven Element gebildet ist, von denen das dritte resistive Element zwischen dem einen Eingang und dem Ausgang des Difkrenzverstärkers angeschallet ist und das vierte resistive Element den anderen Eingang mit dem den Eingängen und dem Ausgang des Differenzverstärkers gemeinsamen Be/:ugspotcnlial verbindet.

8. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die resistiven Elemente lineare Widerstände (Rl, R2. R3 und R4) sind.

9 Elektrische Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens, eines der resistiven Elemente steuerbar ist.

10 Elektrische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für das Verhältnis durch em Programm f(z, t) vorgegeben ist.

11. Elektrische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Ein- und Ausgangsgröße (X 1 und Xl) der Regelstrecke (R5) den Eingängen des Verhältnisreglers (R6) über Meßwertumformer (Ml, Af 2) als Meßgrößen (xl und x2) zugeführt sind.