DE3109464C2

DE3109464C2 - Störsignalsimulator zum Aufgeben von Störsignalimpulsen auf die Netzleitung eines einer Störspannungsprüfung zu unterwerfenden elektrischen Gerätes

Info

Publication number: DE3109464C2
Application number: DE19813109464
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Tokyo Sato
Original assignee: Tohoku Metal Industries Ltd
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1981-03-12
Filing date: 1981-03-12
Publication date: 1983-12-15
Also published as: DE3109464A1

Abstract

Der erfindungsgemäße Rauschsignalsimulator umfaßt einen Reflexionsabsorbierkreis, welcher zwischen einem auf dem Prinzip der geladenen Verzögerungsleitung basierenden hochfrequenten Rauschimpulsgenerator und einem der Gleichstromsperrung dienenden Kondensator angeordnet ist, wobei letzterer zu dem Netzanschluß des zu prüfenden Gerätes führt. Der Reflektionsabsorbierkreis besteht dabei aus einem Parallelwiderstand und einem Serienwiderstand. Die Widerstandswerte dieser Widerstände sind so festgelegt, daß die Impedanz, gesehen von der Eingangsseite des Reflexionsabsorbierkreises, gleich der Ausgangsimpedanz des Generators ist und daß die Impedanz, gesehen von der Ausgangsseite des Reflexionsabsorbierkreises, im wesentlichen einer vorgegebenen Standardimpedanz entspricht. Im Bereich des Serienwiderstandes und des der Gleichstromsperrung dienenden Kondensators ist fernerhin eine geerdete Leiterplatte beweglich vorgesehen, wodurch vor Verwendung des Rauschsignalsimulators eine Einstellung der Streukapazität möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Störsignalsimulator zum Aufgeben von Störsignalimpulsen auf die Netzleitung so eines einer Störrpannungsprüfung zu unterwerfenden elektrischen Gerätes gemäß des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Ein derartiger Störsignalsimulator für die Zufuhr eines Hochfrequenzstörimpulses an ein elektrisches Gerät, beispielsweise einem Datenverarbeitungsgerät, ist unter dem Titel »Noise simulators help find peril in power-line defects« in der Zeitschrift »Electronics« vom 7. März 1966, Seiten 117 bis 121, beschrieben. Das Schaltbild auf Seite 120 befaßt sieh dabei mit einer ^M Störimpulssimulierung unter Verwendung des Prinzips der geladenen Verzögerungsleitung. In diesem Zusammenhang wird eine bestimmte Länge an einer Koaxialleitung mit einem Wellenwiderstand von beispielsweise 50 Ω auf einen bestimmten Spannungswert aufgeladen. Sobald ein Quecksilberrelais R 1 geschlossen wird, ergibt sich ein Impuls, welcher sich in Richtung eines Abschluß-Widerstandes von 1 ΜΩ fortpflanzt. Für άψα Impuls erscheint dieser Abschlußwiderstand ein offener Kreis, so daß eine 100<&ige Reflexion stattfindet, worauf der Impuls erneut zurück zum Anfang der Koaxialleitung geleitet wird und dort in einem Ehäwiderstand von 50 Ω absorbiert wird. Die an der betreffenden Impedanz anstehende Spannung erscheint während eines Zeitintervalles, welches der Laufdauer des Impulses entlang der Koaxialleitung hie und zurück entspricht Die Amplitude des erzeugten Impulses entspricht dem halben Wert der zur Aufladung der Koaxialleitung verwendeten Spannung. Dieser Impuls wird über drei Kondensatoren C von J)₁I μΡ an das Gerät gekoppelt Ein Filter trennt den Störimpuis, um auf diese Weise Interferenzen mit nicht zu prüfenden Geräten zu eliminieren.

Obwohl mit Hilfe eines derartigen Simulators ein Impuls dem Netzanschluß eines zu prüfenden Gerätes zugeführt werden kann, hat sich doch herausgestellt, daß die dem Gerät zugeführte Wellenform in Abhängigkeit der Eingangsimpedanz des Gerätes entsprechend Fig. Ia und ib sich verändert Bei bestimmten Eingangsimpedanzen von Geräten tritt dabei eine Schwingungsform auf, so wie sie in Fig. la gezeigt ist Diese Schwingungsform entsteht aufgrund von Reflexionen durch Impedanzfehlanpassung. Dabei sei zu erwähnten, daß bei dem bekannten Simulator eine Impedanzanpassung nicht vorgenommen wird. Da jedoch mit Hilfe eines Störsignalsimulators die verschiedensten Geräte geprüft werden sollen, welche jeweils unterschiedliche Eingangsimpedanzen besitzen, erweist es sich als schwierig, die gewünschte Impedanzanpassung bei verschiedenen Gerätschaften zu erreichen.

Aus der DE-AS 26 05 332 ist ein Störsignalsimulator bekannt, bei dem die erzeugten Störsignale der Netzleitung über eine nicht näher beschriebene Koppelschaltung zugeführt werden. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Störsignalsimuiator zu schaffen, welcher in Verbindung mit Geräten mit unterschiedlichen Eingangsimpeuanzen verwendbar ist, wobei das Auftreten von ungewünschten Schwingungen weitgehend vermieden ist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist hiermit ein Störsignalsimulator geschaffen, mit welchem ein Störimpuls an ein Gerät für Störsimulation abgegeben werden kann, wobei Schwingungen weitgehend unterdrückt sind, indem Reflektionen von dem zu prüfenden Gerät absorbiert werden. Innerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist fernerhin eine Impedanzanpassung möglich, was unter Verwendung einer sehr einfachen Schaltauslegung und demzufolge geringen Kosten möglich ist

Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehene Störsignalsimulator besitzt einen Hochfrequenzstörimpulsgenerator, der auf dem Prinzip der geladenen Verzögerungsleitung arbeitet Der Ausgang dieses Generators ist mit einem aus einem Serienwiderstand und einem Parallelwiderstand bestehenden Kreis verbunden, Das Ausgangssignal dieses Widerstandskreises wird über einen der galvanischen Trennung dienenden Kondensator der Netzleitung eines zu prüfenden Gerätes zugeführt Der von dem Generator abgegebene Hochfrequenzstörimpuls wird auf diese Weise über den Widerstandskreis, den Kondensator und die Netzleitung eingegeben.

Die Widerstandswerte der Serien- und Parallelwiderstände sind derart festgelegt, daß die von der

Eingangsseite des Widerstandskreises sich ergebende Impedanz einen Wert besitzt, der der Ausgangsimpedanz des Generators entspricht, während die an der Ausgangsseite des Widerstandskreises sich ergebende Impedanz jenem Wert entspricht, der durch die daran angeschlossenen Elemente gebildet ist. Die vorgegebene impedanz, ist dabei so gewählt, daß sie den Eingangsimpedanzen der durch den Simulator zu prüfenden verschiedensten Geräte entspricht

Selbst wenn die Eingangsimpedanz des zu prüfenden to Gerätes sich von der vorgegebenen Impedanz unterscheide?, wird das von dem Gerät reflektierte Signal in dem Widerstandskreis mit dem Serien- und Parallelwiderstand absorbiert. Demzufolge wird der dem Gerät zugeführte Störimpuls durch Unterschiede der Eingangsimpedanzen des zu prüfenden Gerätes kaum beeinflußt, so daß eine zuverlässige Simulierung möglich ist.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besieht darin, daß im Bereich des Serienwiderstandes und des vorgesehenen Kondensators eine elektrisch leitfähige geerdete Platte vorgesehen ist, wobei der Abstand zwischen dem Serienwiderstand und dem Kondensator gegenüber dieser Platte eingestellt werden kann. Auf diese Weise kann die Streukapazität des zur Injizierung des Störimpulses in den Netzanschluß dienenden Kreises beeinflußt werden, wodurch der Einfluß der Streukapazität eliminiert werden kann. Bei der Eichung des Störsignalsimulators wird die betreffende Einstellung durchgeführt, indem anstelle des zu prüfenden Gerätes vor der eigentlichen Simulierung ein Lastwiderstand von vorgegebener Impedanz angelegt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche.

Die Erfindung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist Es zeigt

Fig. la und Ib schematische Wellenformen, so wie sie bei einem bekannten Störsignaisimulator bei verschiedenen Ausgangsimpedanzen auftreten,

F i g. 2 ein elektrisches Schaltdiagramm einer Ausführungsform gemäß der Erfindung,

F i g. 3 einen äquivalenten Schaltkreis entsprechend der Ausfühningsform von Fig.2 ζμτ Erläuterung der Auslegung der Serien- und Parallelwiderstände und

Fig.4a und 4b schematische Wellenformen, so wie sie bei einem Rauschsignalsimulator gemäß der Erfindung bei verschiede/jen Impedanzen auftreten.

Im Rahmen der Erfindung ist zwischen einem auf dem Prinzip der geladenen Verzögerungsleitung arbeitenden Störimpulsgenerator und einem mit dem Netzanschluß des Gerätes verbundenen Serienkondensator ein Parallel- und Sertenwiderstand angeordnet, um auf diese Weise Reflektionssignale des von dem zu prüfenden Gerät reflektierten Störimpulses zu absorbieren, wobei gleichzeitig eine Transformation der Eingangsimpedanz des zu prüfenden Gerätes vorgenommen wird, um auf diese Weise Veränderungen, so *o wie sie von der Ausgangsseite des Generators gesehen werden, zu verringern.

Gemäß F i g. 2 ist ein auf dem Prinzip der geladenen Verzögerungsleitung aufbauender Störimpulsgenerator 1 bekannter Bauweise mit einem Reflektionssignalabsorbierkreis 2 verbunden. Der Rauschimpulsgenerator 1 umfaßt dabei eine Gleichstromversorgung 11. deren nositive Klemme über einen Widerstand 13 mit dem Innenleiter einer Koaxialleitung 12 verbunden ist Der ' äußere Leitpr der Koaxialleitung 12 ist hingegen mit der negativen Klemme der Gleichstromversorgung 11 verbunden- Das andere Ende des Innenleiters der Koaxialleitung 12 ist über ein Schaltelement 14 mit einer Ausgangsklemme Ti verbunden, während die negative Klemme' der Stromversorgung 11 mit einer zweiten Ausgangsklemme T₂ verbunden ist Die Koaxialleitung 12 besitzt dabei eine charakteristische Impedanz Za von beispielsweise 50X2, während der Widerstand 13 einen Widerstandswert von beispielsweise 1 ΜΩ besitzt Als Schaltelement 14 wird vorzugsweise ein Quecksilberhochspannungsschalter verwendet jedoch können auch andere Schaltelemente verwendet werden.

Die Ausgangsklemmen Ti und T₂ des Generators 1 sind mit dem Reflektionsabsorbierkreis 2 verbunden. Dieser Reflektionsabsorbierkreis 2 besteht aus einem Parallelwiderstand 21 sowie einem Serienwiderstand 22. Die Festlegung der Widerstandswerte dieser beiden Widerstände 21, 22 soll in dem folgenden noch beschrieben werden. Die Ausgangskf-^me des Serienwiderstandes 22 ist über eine Netzieitung /1 mit dem zu prüfenden Gerät 3 verbunden, wobei zusätzlich ein Kondensator 4 zwischengeschaltet ist um eine Gleichspannungssperre zu bilden. Die andere Ausgangsklemme ist hingegen geerdet

Das betreffende Gerät 3 ist über Leitungen l_t und k mit einer Wechselstromspeisequelle 5 verbunden. Auf der Seite des Verbindungspunktes P des Kondensators 4 mit der Netzleitung J₁ ist fernerhin ein £.C-Filter 6 vorgesehen, wobei die Induktivität L innerhalb der Leitung A zu liegen gelangt Das Chassis des Gerätes 3 ist ebenfalls geerdet Das Ausgangssignal des Reflektionsabsorbierkreises 2 wird über die Netzleitung U dem Gerät 3 zugeführt

Die Funktionsweise de;· beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:

Zuerst wird mit Hilfe der Stromversorgung 11 die koaxiale Leitung 12 aufgeladen. Sobald dani/ das Schaltelement 14 geschlossen bzw. eingeschaltet wird, fließt durch den Widerstand 21 ein Entladungsstrom, wodurch ein Einschaltimpuls über den Widerstand 22, den Kondensator 4 und die Netzleitung /1 dem Gerät 3 zugeführt wird. Es sei jedoch bemerkt, daß der Entladestrom ebenfalls durch den Widerstand 22, den Kondensator 4 und das Gerät 3 fließt Die an dem Generator 1 angeschlossene Impedanz ändert sich dabei in Abhängigkeit der Eingangsimpedanz des Gerätes 3. Demzufolge verändert sich der dem Gerät 3 zugeführte Impuls entsprechend der Eingangsimpedanz des Gerätes 3, was dazu führt daß an dem Gerät 3 und verschiedenen Stellen des Schaltkreises eine Reflektion des zugeführten Impulses stattfindet Diese Tatsache wird b:.'i der erwähnten Literaturstelle nicht berücksichtigt.

Im Rahmten der vorliegenden Erfindung werden durch Verwendung eines Serienwiderstandes 22 in Verbindung mit einem Parallelwiderstand 21 und durch eine in dem folgenden noch zu beschreibende Festlegung der Wiuerstandswerte dieser Widerstände 21,22 Veränderungen der Wellenform sowie Refjektionen aufgrund Veränderungen der Eingangsim-pedanz des zu prüfenden Gerätes verringert. Gemäß F i g. 3 sei angenommen, daß die Ausgangsimpedanz des Generators Za betrage, ferner daß die Widerstandswerte der Widerstände 21,22 die Größen R₂\ und R₇₂ besäßen, daß die Eingangsimpedanz des Gerätes 3 den Wert Zi besitzt und daß die von der Eingangsseite und der

Ausgangsseite des Rcflcktionsabsorbierkreises 2 gesehenen Impedanzen die Werte Z„ und Z_0n, besitzen, hl Bezug auf die Hochfrequenzsignale kann die Kapazität des Kondensators 4 vernachlässigt werden.

Um unter derartigen Bedingungen eine Rcflektion zu unterdrücken, muß Z₀=Zj_n und Zw,sein. Dabei ist

R_n (R_n

Z₁.

während
Z_am

Daraus können dann die folgenden Gleichungen abgeleitet werden:

Zj,

R_n = VZ_L

(D
(2)

10

Falls die Widerstände /?₂i und Rr₁ entsprechend den Gleichungen (I) und (2) festgelegt sind, tritt keine ?ϊ Reflektion des übermittelten Signals an dem jeweiligen Kreis auf.

Die Impedanz Zl des Gerätes 3 ändert sich in Abhängigkeit des zu prüfenden Gerätes. Demzufolge ist es schwierig, die Widerstandswerte der Widerstände 21 _Jo und 22 in Abhängigkeit des zu prüfenden Gerätes abzuändern. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind demzufolge die Widerstandswerte der Widerstände Ä21 und Λ22 so festgelegt, daß ein vorgegebener Wert Zlo als Impedanz Zl gewählt wird. Es sei in diesem Zusammenhang bemerkt, daß im Vergleich zur tatsächlichen Veränderung der Impedanz Zt verändernde Impedanzen Zi_n wesentlich geringer sind. Wenn demzufolge selbst unterschiedliche Geräte zur Simulierung angeschlossen werden und die Eingangsimpedanz Zl gleich Zio ist, wird das von dem Gerät reflektierte Signal in den Widerständen 21 und 22 absorbiert, weil die Impedanzen Zm und Z₀₀, im Vergleich zu der beschriebenen Literaturstelle relativ nahe an den Widerstandswerten Zo und Zl sind.

Anhand der obigen Beschreibung ergibt sich, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung keine unmittelbare Impedanzanpassung gesucht ist Falls eine derartige Impedanzanpassung hergestellt werden sollte, dann wäre eine Koaxialleitung mit einem charakteristischen Wellenwiderstand geeignet, der der Eingangsimpedanz des Gerätes entspricht. Eine derartige Lösung erscheint jedoch nicht geeignet, weil die Belastungsimpedanz entsprechend der zu prüfenden Geräte sich verändert und die Impedanzveränderungen von der Differenz der charakteristischen Impedanz der Koaxialleitungen abhängt Der Wert Zr₀ muß demzufolge innerhalb eines Bereiches gewählt werden, der den Eingangsimpedanzen der zu prüfenden Geräte entspricht. Bei Datenverarbeitungsgeräten liegt dieser Bereich zwischen 30 und 160 α

Falls für den Wert Z/o 95 Ω gewählt werden und der Wert Zo gleich 50 Ω ist, dann ergeben sich für die Widerstände R₂\ und R₂₃ die Werte von 73 Ω bzw. 65 Ω. Bei Einsatz derartiger Widerstandswerte wurde die bei unterschiedlichen Ausgangsbelastungen von 15 Ω und 3ööw sich ergebenden weiientormen ermittelt Die dabei erzielten Wellenformen sind in den F i g. 4a und 4b dargestellt Anhand eines Vergleiches mit den Fig. la und Ib ergibt sich, daß über einen weiten Bereich von Ausgangsimpedanzen keine Schwingungswellenformen auftreten.

Bei Verwendung eines Störsignalsimulaiors werden hochfrequente Störimpulse auf die Speiseleitung eines Gerätes gegeben. Demzufolge wird die Streukapazität auf civ-i" durch den Widersland 22 und dem Kondensator 4 gebildeten Leitung nicht vernachlässigt Falls die Streukapazität vor der Durchführung der Störsignalsimulierung eingestellt wird, kann dieselbe den Prüfvorgang nicht beeinflussen. Zu diesem Zweck ist eine elektrische Leiterplatte 7 beweglich im Bereich des Widerstandes 22 und des Kondensators 4 angeordnet und mit Erde verbunden. Die Streukapazität kann dann eingestellt werden, indem der Abstand gegenüber dem Widerstand 22 und dem Kondensator 4 verstellt wird. Die Einstellung wird unter Verwendung einer Standardausgangsbelastung mit einer Impedanz von Z_ia vor dem eigentlichen Prüfvorgang durchgeführt.

Da im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch Verwendung eines Serien- und Parallelwiderstandskreises eine Impedanztransformation durchgeführt wird, kann eine Koaxialleitung mit einem relativ niedrigen Wellenwiderstand, beispielsweise von 50 Ω, verwendet werden, was dazu führt, daß die dazugehörigen Anschlußelemente wie elektrischen Stecker relativ klein dimensioniert werden können. '

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

-■-■ Patentansprüche: - ■"■■'■■'

1. Störsignalsimulator zum Aufgeben von Störsignälimpulsen auf die Netzleitung eines einer s Störspannungsprüfung zu unterwerfenden elektrischen Gerätes, wobei ein auf dem Prinzip der geladenen Verzögerungsleitung' basierenden Impulsgenerator sowie eine Koppelschaltung zwischen dem Impulsgenerator und dem zu prüfenden Gerät mit einem vor der Netzspeisung angeordneten Kondensator vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Impulsgenerator^ (1) und dem Kondensator (4) ein der Absorption der von dem elektrischen Gerät (3) fc> reflektierten Wellen dienender Kreis (2) vorgesehen ist, welcher aus einem zwischen dem Impulsgenerator (1) und dem Kondensator (4) vorgesehenen Serienwiderstand (22) und einem zwischen dem Ausgabe des Impulsgenerators (1) und Masse angeordneten Paraiieiwidersiand (2f) besteht, wobei die Widerstandswerte dieser beiden Widerstände (21, 22) so festgelegt sind, daß die von der Eingangsseite des Reflektionsabsorbierkreises (2) her gesehene Impedanz gleich der Ausgangsimpedanz des Impulsgenerator? (1) ist, während die von der Ausgangsseite des Reflektionsabsorbierkreises (2) gesehene Impedanz gleich einer vorgegebenen Impedanz ist

2. Störsignalsimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Serienwiderstandes (22) und dej Kondensators (4) eine elektrisch leitfähige geerdete Platte (7) vorgesehen ist, deren Abstand gegenüber dem SerHnwiderstand (22) und dem Kondensator (4) einstellbar ist.

3. Störsignalsimulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpedanz des Impulsgenerators (1) den Wert von ungefähr 50 Ω besitzt

4. Störsignalsimulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgewählte Ausgangsimpedanzwert 95 Ω besitzt und daß die Widerstandswerte der beiden Widerstände (22, 21) 65 und 73 Ω betragen.

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