DE1930610C3 - Elektrische Einrichtung zum Regeln der Ubertragungseigenschaften einer aus einem elektrischen Zwei- oder Vierpol bestehenden Regelstrecke - Google Patents
Elektrische Einrichtung zum Regeln der Ubertragungseigenschaften einer aus einem elektrischen Zwei- oder Vierpol bestehenden RegelstreckeInfo
- Publication number
- DE1930610C3 DE1930610C3 DE19691930610 DE1930610A DE1930610C3 DE 1930610 C3 DE1930610 C3 DE 1930610C3 DE 19691930610 DE19691930610 DE 19691930610 DE 1930610 A DE1930610 A DE 1930610A DE 1930610 C3 DE1930610 C3 DE 1930610C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- output
- input
- electrical device
- pole
- differential amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 title claims description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims description 9
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 14
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 7
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001809 detectable Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
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 = Ue und x2' = xl = Ua. (1)
Hierin bedeuten Ue und Ua 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 · Ue gegeben ist. Es kann hier entweder von einer
Spannungsregelung mit programmiertem Sollwert
V · Ue 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 Ue multipliziert, so ergibt sich die Driftspannunj
■11/-=
U.
Die Abweichung des Verhältnisses der Ausgangsspannung [/„ zu Ue 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 Ve und Ua 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 Ue 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 Un 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
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
Rt.. 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 On 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 Rt 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)
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
(Ue) 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.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1434968 | 1968-09-25 | ||
CH1434968A CH496990A (de) | 1968-09-25 | 1968-09-25 | Elektrische Regelschaltungsanordnung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1930610A1 DE1930610A1 (de) | 1970-04-02 |
DE1930610B2 DE1930610B2 (de) | 1975-01-23 |
DE1930610C3 true DE1930610C3 (de) | 1976-08-05 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10251308B4 (de) | Integrierte geschaltete Kondensatorschaltung und Verfahren | |
DE19723645B4 (de) | Anordnung zur Signalübertragung zwischen einer Geberstelle und einer Empfangsstelle | |
DE1588341A1 (de) | Regelkreis | |
EP3030862B1 (de) | Schaltung und verfahren zum ansteuern eines wegmesssensors | |
DE2905583A1 (de) | Vorrichtung zur kompensation der verstaerkung einer schaltungsanordnung mit einer strom-gegenkopplungsschleife | |
DE4018016C2 (de) | Hitzdraht-Luftmengenmesser | |
DE2519845B2 (de) | Schaltungsanordnung zur zusammenfuehrung von hochfrequenzleistungsanteilen | |
DE2240971C3 (de) | Torschaltung | |
DE2600427C3 (de) | Selbstanpassendes Regelungssystem, das sich entsprechend den Eigenschaften seines Regelkreises auf eine optimale Ausbildung selbsttätig einstellt | |
DE1905993B2 (de) | Elektrischer regler, bestehend aus der hintereinanderschaltung eines pidregelverstaerkers und eines diesem vorgeschalteten d-gliedes | |
DE1588276B2 (de) | Stetige Regeleinrichtung | |
DE102014107349B4 (de) | Vorrichtung zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung | |
DE1930610C3 (de) | Elektrische Einrichtung zum Regeln der Ubertragungseigenschaften einer aus einem elektrischen Zwei- oder Vierpol bestehenden Regelstrecke | |
DE102014110672B4 (de) | Schaltung mit einem RC-Filter | |
EP0476075B1 (de) | Auswerteschaltung für einen differentialdrossel-weggeber und anwendung einer solchen schaltung | |
DE1930610B2 (de) | Elektrische Einrichtung zum Regeln der Ubertragungseigenschaften einer aus einem elektrischen Zwei- oder Vierpol bestehenden Regelstrecke | |
DE2933840C2 (de) | Schaltungsanordnung zur Überprüfung und Steuerung der Koeffizienten eines analogen adaptiven Entzerrers | |
DE2909814C2 (de) | Pegelsender mit einstellbarer Sendeamplitude | |
DE102004036536B4 (de) | Linearer Dezibel-Regelverstärker | |
DE2554190C2 (de) | Magnetkompaß | |
DE2224682C3 (de) | Elektronisch einstellbare Dämpfungsschaltung mit konstantem Wellenwiderstand | |
DE1937714C3 (de) | Schaltungsanordnung zum Stabilisieren von Gleichspannung | |
DE2348514C3 (de) | Entzerrungsnetzwerksteuerschaltung | |
EP1543387B1 (de) | Regelvorrichtung und verfahren zum betrieb der regelvorrichtung | |
DE2320154A1 (de) | Summierverstaerker |