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Brückenartiges, durch Gleichstrom reguliertes Dämpfungsglied Die Erfindung betrifft ein brückenartiges Dämp- fungsglied, welches durch Gleichstrom regelbar ist und in dem als Regelelemente Dioden angewendet sind.
In Regelkreisen ist es sehr oft notwendig, die Dämpfung in bestimmten Verbindungswegen kontinuierlich zu ändern. Als Regulierglied kann z. B. eine Diode angewendet werden, wobei ihre gekrümmte Strom-Spannungskennlinie ausgenützt wird, die in Fig. 1 dargestellt ist. Der dynamische (Wechsel- strom.-) Widerstand der Diode Rd =
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= cotg a ändert sich mit der Lage des Arbeitspunktes P.
Der dynamische Widerstand der Diode Rd verringert sich mit Vergrösserung des Regulierungsgleichstromes 1d, welcher in der Durchlassrichtung fliesst. Durch die Einschaltung einer Doppeldiode in den in der Fig. 2 dargestellten bekannten Kreis sind Voraussetzungen zur Regulierung der Ausgangswechsel= spannung U2 des Dämpfungsgliedes als der Funktion des Reguliergleichstromes 1d gegeben.
Die Dämpfung des Vierpols in Fig. 2 ist dann durch folgende Beziehung ausgedrückt: b - 1n = f (1d). Die Schaltung gemäss Fig. 2 wird sehr
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oft in der über- tragungstechnik zwecks Kompression im sogenannten Kompander angewendet. Eine andere bekannte Schaltung des Regulierungsgliedes ist in Fig. 3 dargestellt.
Es ist eine Brückenschaltung mit zwei Dif- ferentialtransformatoren Trl und Tr2, mit der Impedanz Z1 und vier Dioden in Graetzvollwegschal- tung. Der Verlauf des Verhältnisses
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in Abhängigkeit von 1d ist in: Fig. 4 angedeutet.
Unter der Voraussetzung, dass die Zahl der Windungen beider Sekundärwicklungen des Eingangstransformators gleich ist n, = n2, die Zahl der Windungen beider Primärwicklungen des Ausgangstransformators gleich ist n3 = n4 und die (dynamische) Impedanz der Dioden Z2 der Ausgleichsimpedanz Z1 gleicht, wird der elektromagnetische Fluss im Transformator Tr2 aufgehoben und die Spannung U2 sinkt auf Null. (Die Dämpfung b ist also oo.) Diesem Zustand entspricht im Diagramm in. Fig. 4 der Strom Ido.
Im praktischen Fall sinkt die Spannung U2 nicht bis auf Null, wie dies mit der vollausgezogenen Linie dargestellt ist. Falls dagegen die Impedanz der Dioden Z2 von der Ausgleichsimpedanz Z1 unterschiedlich wird, steigt die Spannung U2, bis die Dämpfung b das Minimum erreicht.
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten bekannten Schaltungen haben jedoch bestimmte Nachteile. Das System gemäss Fig. 2 wendet zwar aus Sparsamkeitsgründen nur zwei Dioden an, der praktische Regulierungsbereich ist jedoch ungefähr 10mal kleiner als bei den Systemen mit vier .
Dioden gemäss Fig. 3, wobei noch ausserdem eine grössere Leistungsaufnahme einerseits aus der Stromquelle des Regulierungsgleichstroms 1d und anderseits aus der Wechselspannungsquelle EG auftritt. Das. System gemäss Fig. 3 wendet vier Dioden an, was unwirt- schaftlich ist und bestimmte Nachteile bei der Kas- kadenschaltung der Dämpfungsglieder aufweist, falls ein höherer Regulierungsbereich erreicht werden soll.
Die erfindungsgemässe Schaltung nützt die Vorteile der Anwendung von nur zwei Dioden aus, unter Beibehaltung oder sogar Verbesserung der Eigenschaften der in Fig. 3 dargestellten Systeme mit vier Dioden.
Insbesondere ermöglicht diese Schaltung einen ausgeglichenen Zustand (U2 --> 0) auch in, dem Falle zu schaffen, wenn der Strom Ido = 0 ist, so dass die erfindungsgemässe Anordnung gleichzeitig auch als Expander ausgenutzt werden kann, wo die
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Dämpfung b mit steigendem Jd schon von 1d > 0 an sinkt.
Das Wesen dieser Anordnung beruht darin, dass in dem Regulierungszweig nur zwei Dioden derart eingeschaltet sind, dass sie eine Gegentaktschaltung für Wechselstrom und eine Parallelschaltung für Regulierungsgleichstrom bilden, wobei jede von den Dioden mit einer Hilfsimpedanz überbrückt ist, deren Wert zusammen mit der Diodenimpedanz im ausgeglichenen Zustand der Brückenschaltung der Hälfte des Wertes der Ausgleichimpedanz gleich ist.
Um die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen möglichst genau beschreiben zu können, sind der Beschreibung nachstehend angeführte Abbildungen beigefügt: Fig. l: Kennlinie der Diode, Fig. 2: Bekannte Schaltung des Dämpfungsgliedes mit zwei Dioden, Fig. 3: Bekannte Schaltung des Dämpfungsgliedes mit vier Dioden, Fig. 4: Verlauf der Dämpfung des Gliedes gemäss Fig. 3 in Abhängigkeit vom Regulierungsgleichstrom, Fig. 5: Ein Ausführungsbeispiel des Dämpfungs- gliedes vom brückenartigen Typ gemäss der Erfindung, Fig 6:
Eine weitere mögliche Vereinfachung der Schaltung des erfindungsgemässen Dämpfungs- gliedes, Fig 7: Eine andere mögliche Vereinfachung des erfindungsgemässen Dämpfungsgliedes, Fig. 8:
Eine Kaskadenschaltung von zwei Dämp- fungsgliedern gemäss der Erfindung. Eingangs wurde mit Hilfe der Diodenkennlinie und Darstellung des Dämpfungsverlaufes des Gliedes in Abhängigkeit vom Regulierungsgleichstrom 1d in Fig. 4 die Wirkungsweise der bekannten Schaltungen in den Fig. 2 und 3 beschrieben.
Soweit in den Ausführungsbeispielen der erfindungsgemässen Anordnung Elemente angewendet sind, die mit denen in den bekannten in Fig. 2 und 3 dargestellten Anordnungen gleich sind, sind sie auch mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In der Fig. 5 stellt EG die an die Primärwicklung des Eingangstransformators Tri angeschlossene Wechselstromquelle dar. Zu der Sekundärwicklung ni des Eingangstransformators Trl ist in Serie die Ausgleichsimpedanz Z, geschaltet und an die Mitte der Sekundärwicklung n2 ist ein Pol der Stromquelle des Regulierungsgleichstromes 1d geschaltet.
Die Sekundärwicklung n2 des Eingangstransformators Trl, welche durch zwei Dioden mit der Primärwicklung n3 des Ausgangstransformators Tr2 verbunden ist, an deren Mitte. der zweite Pol der Stromquelle des Regulierungsgleichstroms 1d angeschlossen ist, bildet den Regulierungszweig der Brücke. Die Sekundärwicklung ni des Eingangstransformators Tri mit der Ausgleichsimpedanz Zl, die überkreuzt zu der Primärwicklung n4 des Aus- gangstransformators Tri, angeschlossen ist, bildet den Ausgleichszweig der Brücke.
Die Spannung U2 ist die Ausgangsspannung des Dämpfungsgliedes an der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators Tr-.
Der grundsätzliche Unterschied gegenüber der Schaltung gemäss Fig. 3 beruht in der Schaltung der Dioden im Regulierungszweig, die so angeschlossen sind, dass sie für die Wechselstromkomponente eine Gegentaktschaltung bilden, wobei sie aber vom Standpunkt des Regulierungsstromes parallel geschaltet sind. Die Gleichstromquelle des Regulierungs- stromes ist an die Mitte der Sekundärwicklung n2 des Eingangstransformators Trl und an die Mitte der Primärwicklung n:; des Ausgangstransformators Tr2 angeschlossen.
Jede der Dioden ist noch mit einer Hilfsimpedanz überbrückt, wobei die Impedanz der Diode zusammen mit der Hilfsimpedanz gleich 1/"> Z:, sein muss, um die Bedingung einer ausgeglichenen Brücke in einem breiten Frequenzbereich auch bei der Forderung für Ido - 0 (Expandor) zu erfüllen. Vom Standpunkt des Wechselstromes arbeiten die beiden Dioden in Gegentaktschaltung, welche bekanntlich die durch die geraden Harmonischen verursachte nichtlineare Verzerrung unterdrückt.
In der Fig. 6 ist eine vereinfachte erfindungsgemässe Schaltung dargestellt. Dadurch, dass die Sekundärwicklung n, des Eingangstransformators Tri in Reihe mit der Ausgleichsimpedanz Z1 überkreuzt zwischen die Dioden und die Primärwicklung n3 des Ausgangstransformators Tr2 angeschlossen ist, ist die Wicklung n3 des Ausgangstransformators gemeinsam für den Regulierungszweig und den Ausgleichszweig des Gliedes. Dadurch ist die Primärwicklung n4 in dem Ausgangstransformator Tr, weggefallen.
In der Fig. 7 ist eine weitere Vereinfachung des erfindungsgemässen Dämpfungsgliedes dargestellt, in dem auch die Sekundärwicklung n, des Aus- gangstransformators Tri weggefallen ist. Die Wicklungen n2 und n3, die gemeinsam dem Regulierungszweig und dem Ausgleichszweig dienen, sind mit Hilfe der Belastungsimpedanz Z1 gegenseitig überkreuzt verbunden, welche gleichmässig in beiden Armen des Kreuzes zu 1/2 Z1 verteilt ist.
Diese Lö- sung erfordert jedoch gegenüber der Lösung gemäss Fig. 6 einen grösseren Leistungsbedarf aus der Gleichstromregulierungsquelle.
Zum Erreichen eines grösseren Regulierungsbereiches ist es möglich, zwei oder noch mehrere Regulierungssysteme in Kaskade zu schalten. Eine besonders günstige Schaltung ist in Fig. 8 dargestellt, welche durch eine Kaskadenverbindung von zwei Grundsystemen gemäss Fig. 6 ausgebildet ist, aber sparsam nur zwei Transformatoren anwendet. Der Regulierungsbereich reicht hier über das Verhältnis 1 :1000 hinaus.
Im Regulierungszweig des Systems gemäss Fig. 6 wäre es auch möglich, den Ausgangstransformator wegfallen zu lassen, falls zugelassen würde, dass der Regulierungsgleichstrom durch die Belastung fliesst.
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