DE2901567C2

DE2901567C2 - Schaltungsanordnung mit Verstärker mit Ausgangsübertrager

Info

Publication number: DE2901567C2
Application number: DE19792901567
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(grad.) 3340 Wolfenbüttel Baudisch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-01-13
Filing date: 1979-01-13
Publication date: 1982-09-09
Also published as: DE2901567A1

Description

k=Rn/Re=k ■ RdRx

mit 0 < k< oo und O < k'< «> derart gewählt sind, daß an der primären Induktivität (L 1) des Ausgangsübertragers (O) eine Spannung (Ua) entsteht, bei welcher der schädliche Einguß des primären Wirkwiderstandes Rc auf den Klirrfaktor verringert ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitkopplungsweg (6) zu einem ändert . ( + ) als dem ersten (-) Eingang des Verstärkers (V) führt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß O,⁴ <£<100 gewählt ist

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß 1 < k¹ < 10 gewählt ist

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 1 < k'< 1,1 gewählt ist

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da? k «1 gewählt ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß k< 1 gewählt ist

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsübertrager einen magnetisierbaren Kern aufweist.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben.

Ein Übertrager, beispielsweise ein Ausgangsübertrager, der einem Verstärker nachgeschaltet ist weist eine Reihe von unerwünschten Eigenschaften auf: Beispielsweise verschlechtert sich bei tiefen Frequenzen der Frequenzgang und der Klirrfaktor bei Yollaussteuefungi außerdem erhöht sich der Ausgangsscheinwider- ^: stand. Man könnte daran denken, diese nachteiligen Eigenschaften dadurch zu vermindern, daß man eine Gegenkopplungsschallung anwendet, wobei die Gegenkopplungsspannung einer zusätzlichen Wicklung auf dem Übertrager entnommen werden kann. Diese zusätzliche Wicklung stellt aber bereits einen relativ hohen Aufwand dar und es ergeben sich durch die Gegenkopplungsschaltung Stabilitätsprobleme.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Eigenschaften eines Übertragers auf andere Weise und mit geringerem Aufwand zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die Schaltungsanordnung gelöst, deren Merkmale im Patentanspruch 1 angegeben sind. Ausführungsformen mit zusätzlichen Verbesserungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der Erfindung ist von der Überlegung ausgegangen worden, daß einer der Gründe für die oben angegebene unerwünschten Eigenschaften eines Übertragers im primären Kupferwiderstand liegt An ihm entsteht ein Spannungsabfall, so daß an der Induktivität der Primärseite des Übertragers nicht die volle Lingangsspannung des Übertragers zur Verfugung steht und daher nicht auf die Sekundärseite transformiert werden kann. Bei Übertragern mit magnetisierbarem, z. B. Eisenkern ist außerdem die Ausgangsübertrager-Ausgangsspannung mit einem Klirrfaktor behaftet

Durch eine besondere Art von Rückkopplung, für die jedoch keine zusätzliche Wicklung auf dem Übertrager erforderlich ist können diese fehlerhaften Eigenschaften eines Übertragers kompensiert werden.

Dies wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert:

Dort ist ein Operationsverstärker V dargestellt mit einem invertierenden und einem nicht invertierenden Eingang, zwischen welchen die Spannung Ud liegt Der Schaltungsanordnung wird an den Eingangsklemmen 1 und 2 — letztere liegt an Massepotential M — eine Eingangsspannung Ue zugeführt. Zwischen der Klemme 1 und dem invertierenden Eingang des Verstärkers V liegt ein Eingangsserienwiderstand Re und vom Verstärkerausgang führt ein Gegenkopplungsweg mit einem Gegenkopplungswiderstand Rn zurück zum invertierenden Eingang. In diesem Gegenkopplungsweg fließt ein Gegenkopplungsstrom Ig zu einem Knotenpunkt 3. Zwischen der Klemme 1 un>i ^em Knotenpunkt 3 fließt der Eingangsstrom Ie, während in den invertierenden Eingang des Verstärkers V der Strom IdX fließt, der jedoch so klein ist daß er im Folgenden vernachlässigt wird. Dies gilt auch für den Strom Id 2, der in den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers Vfließt

Ausgangsseitig ist dem Verstärker V ein Übertrager Ü mit Eisenkern 7 nachgeschaltet, von dessen Primärseite der Kupferwiderstand Re und die Primärseitige Induktivität L1 dargestellt sind. An dieser primärseitigen Induktivität fällt die Spannung Ua ab, die ohne besondere Maßnahmen nicht proportional ist zur Eingangsspannung Ue, wegen des unvermeidlichen Spannungsabfalls am primären Kupferwiderstand Rc.

Sekundärseitig enthält der Übertrager O den sekundären Kupferwiderstand R 2 und die sekundäre Induktivität L 2, deren Serienschaltung mit den Ausgangsklemmen 4 und 5 verbunden ist, zwischen denen die Ausgangsspannung U_A liegt

Zur Primärwicklung des Übertragers Ü ist ein

Mitkopplungswiderstand Rx in Serie geschaltet, durch welchen der Strom Ia ebenso zum Massepotential M<

fließt, wie durch die Primärwicklung (weil der Strom

toi vernachlässigbar klein ist!).

Anhand der folgenden Berechnung wird gezeigt, daß bei einer bestimmten Bemessung der Widerstände Rn> Re, Rx in Anpassung an den primären Kiipferwiderstand Rc dafür gesorgt werden kann, daß an der primärseitigen Induktivität Li eine Spannung Ua entsteht, die der Eingangsspannung Ue genau propor*

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tiona! ist, so daQ der schädliche Einfluß des primärseitigen Kupferwiderstandes Rc kompensiert werden kann. Dabei werden, wie bei Operationsverstärkern möglich, eine Reihe von Voraussetzungen gemacht, nämlich Wl=O, /£/2=0, Ud=O, du mit einer sehr hohen Verstärkung des Operationsverstärkers V und sehr hohen Eingangswiderständen gerechnet wird. Damit ergibt sich:

Nach Einsetzen der Gleichung 7 in Gleichung 6 ist ersichtlich, daß sich diese Gleichungen nur erfüllen lassen, wenn gilt:

k = RnIRe

(GI. 8)

sowie:

RnIRe = KRcIRx

Ud=O = - IgRn + IaRc + Ua Ua = IgRn - IaRc
Mit Ig= - Ie ergibt sich
Ua=- IeRn - IaRc

(Gl. 1) Ό oder: (G1.2)

Rx = KReRcIRn mit k¹ = 1

(Gl. 9)

(G1.3)

Darin wird Ie gemäß Gleichung 4 eingesetzt, die sich folgendermaßen errechnet:

Ue=IeRe+ Ud+IaRx, woraus folgt, wegen Ud=O: Ie = (Us - IaRx)IRe

_T, [Ue-IaRx) _D , „

Ua= - Rn - IaRc

Re

Ua = - — (Ue- IaRx) - IaRc Re

(Gl. 4) (Gl. 5)

(Gl. 6)

Aufgabengemäß soll gelten:

Ua= - k- Ue, worin keine Konstante ist.

(Gl. 7)

Bei A^ = I wird eine Kompensation des primären Kupferwiderstandes Rc und eine Verringerung des übertragerbedingten Klirrfaktors erreicht Bei jf>l (Überkompensation) sind beide Effekte in abgeschwächter Form vorhanden.

Für eine Serienfertigung ist z. B. eir Wert von ca. 1.1 anzustreben, um zu verhindern, daß durch Bauteiltoleranzen ein Wert von k < 1 erreicht wird, da dieser, bei der üblichen kapazitiven Ankopplung des Ausgangsübertrajfers zu einer niederfrequenten Schwingneigung der Gesamtschaltung führt.

Bei k<\ (Unterkompensation) kann, sofern der Ausgangsübertrager nicht kapazitiv angekoppelt ist, auch der sekundärssitige Kupferwide^rstand kompensiert werden, jedoch steigt der Klirrfaktor mit sinkendem W wieder an, falls ein Eisenkern 7 vorhanden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung mit Verstärker mit dem Verstärkerausgang nachgeschalteter, mit einem Wirkwiderstand Rc behafteter Primärwicklung eines Ausgangsübertragers (Ü) und mit einem Gegenkopplungswiderstandswert Rn zwischen dem Verstärkerausgang und einem ersten Verstärkereingang (—) sowie mit einem Serienwiderstandswert Re zwischen diesem Verstärkereingang und der zugehörigen Eingangsklemme (1) der Schaltungsanordnung,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Mitkopplungsweg (6) vorgesehen ist, welcher von der mit der Primärwicklung verbundenen Seite eines Mitkopplungswiderstandes Rx ausgeht, der in Serie zur Primärwicklung des Ausgangsübertragers (Ü) angeordnet ist, wobei