DE876253C

DE876253C - Schaltung zum selbsttaetigen Ersatz eines Oszillators oder Verstaerkers durch einen anderen

Info

Publication number: DE876253C
Application number: DEN2313D
Authority: DE
Inventors: Gerard Hepp
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1940-07-20
Filing date: 1941-07-22
Publication date: 1953-05-11
Also published as: NL65109C; GB604247A; US2330582A; FR874459A; BE442229A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung, durch die von einem Oszillator bzw. Verstärker mittels' Entladungsröhren erzeugte bzw. verstärkte elektrische Schwingungen einem Verbraucher zugeführt werden.

Soll eine solche Schaltung dauernd betrieben werden, so ist es wesentlich, daß ein Reserveoszillator bzw. Verstärker vorhanden ist, der bei einer Störung des normalerweise im Betrieb befindlichen Oszillators bzw. Verstärkers in Tätigkeit gesetzt wird. Es ist z.B. in Trägerwellenfernspreehsystemen mit einer Anzahl von Sprechkanälen üblich, die für die verschiedenen Kanäle erforderlichen Trägerwellen einem gemeinsamen Trägerwellengenerator zu entnehmen, beispielsweise durch Frequenzvervielfachung. Um zu vermeiden, daß bei einer Störung in diesem Trägerwellengenerator, durch welche dieser zu oszillieren aufhört oder nur Schwingungen mit verringerter Amplitude erzeugt, alle Kanäle unbrauchbar werden, muß ein Reserveträgerwellengenerator vorgesehen sein, der im Falle einer Störung selbsttätig in Betrieb gesetzt wird und auf diese Weise die Möglichkeit gibt, den Betrieb ununterbrochen fortzusetzen.

Als Beispiel einer Schaltung mit einem Verstärker, der ununterbrochen in Betrieb sein muß, kann ein Fernsprechübertragungssystem mit in der Übertragungsleitung liegenden Verstärkern angeführt werden. Bei einer Störung, z. B. infolge eines an einem der Verstärkerröhren auftretenden Schadens, muß der schadhafte Verstärker selbsttätig durch einen Reserveverstärker ersetzt werden.

Gemäß der Erfindung werden; bei einer Schaltung, die zwei Oszillatoren oder Verstärker mit Entladungsröhren und einen Verbraucher enthält und bei welcher der den Verbraucher normalerweise speisende Oszillator oder Verstärken bei einer Störung durch den anderen ersetzt wird, die beiden Oszillatoren oder Verstärker derart eingerichtet, daß eine zumindest kurzzeitige Veränderung einer der Betriebsspannungen) oder einer der elektrischen ίο Konstanten eines der Oszillatoren oder Verstärker eine plötzliche dauernde Veränderung von dessen Betriebszustand bedingt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert.

In Fig. ι ist die Schaltung eines Oszillators mit einer rückgekoppelten Entladungsröhre 1 dargestellt. Der Gitterkreis dieser Röhre enthält einen Schwingungskreis 2, der mittels einer ■ Rückkopplungsspule 3 in induktiver Beziehung zu dem Anodenkreis steht. Die Kathodenleitung enthält ferner Widerstände 4 und 5, die von einem Kondensator 6 überbrückt sind, der praktisch einen Kurzschluß für die zu erzeugenden Schwingungen bedeutet. Diese Widerstände sind in Reihe mit einem Widerstand 7 an die Anodenspannungsquelle 8 angeschlossen und ferner so bemessen, daß der Spannungsabfall eine solche negative Gittervorspannung hervorruft, daß die Röhre 1 gesperrt <■ ist und die Schaltung nicht oszilliert. Parallel zum Widerstand 5 sind ein. Schalter¹9 und ein von einem Kondensator 11 überbrückter Widerstand 10 vorgesehen. Durch Schließen, dieses Schalters 9 wird die negative Gittervorspannung so weit verringert, daß die Schaltung zu oszillieren beginnt. Durch richtige Einstellung 'der Schaltung kann erreicht werden, daß die Schwingungen bestehen bleiben, auch nachdem der Schalter 9 wieder geöffnet worden ist. Nimmt jedoch die Steilheit der Röhre 1 entweder durch Alter oder infolge Verringerung einer der Speisespannungen ab/ so> hört die Schaltung auf zu oszillieren, und die Schwingungen setzen nicht mehr selbsttätig ein, auch nicht, nachdem die Röhre erneuert worden ist oder die Speisespannungen ihren normalen Wert zurückerhalten haben. .- ._

Zur Erläuterung der vorstehend beschriebenen Wirkungsweise ist in Fig. 2 der Zusammenhang zwischen der Gittervorspannung v_s der Röhre 1 und der. Amplitudei der erzeugten Schwingungen dargestellt. Bei kleinen Werten der Gittervorspannung werden, überhaupt keine Schwingungen erzeugt. Wird jedoch .,die.Vorspannung auf einen Wertz/_g' erhöht, .so beginnt die Schaltung plötzlich zu oszillieren, .wob.ei die. Amplitude...der erzeugten Schwingungen i' _ beträgt. Bei weiterer Erhöhung der Gittervorspannung nimmt die Amplitude der erzeugten Schwingungen gemäß der Kurve a-b zu. Wird darauf _ die Gittervorspannung, wieder verringert, so nimmt die Amplitude gemäß der Kurve b-c ab und springt bei v_g"_ von dem Wert i" . plötzlich .auf den Wert Null·.

- Bei der Schaltung nach.Fig. 1 wird nun bei geöffneiem. ..Schalter 9 .die _ Gittervorspannung auf einen zwischen v_s" und v_g' liegenden Wert w_g0 eingestellt, bei dem Schwingungen sich nicht selbsttätig in Gang setzen. Durch kurzzeitiges Schließen des Schalters 9 wird die Gittervorspannung kurzzeitig auf den Wertv/ oder höher erhöht, was zur Folge hat, daß die Schaltung zu oszillieren beginnt. Nachdem der Schalter 9 wieder geöffnet worden ist und die Gittervorspannung somit wieder ihren ursprünglichen. Wert ^₀ angenommen hat, bleiben die Schwingungen mit einer Amplitude i_a bestehen. Hierdurch wird eine Zunahme des mittleren Anodengleichstroms bedingt. Denn wenn die Röhre schwingt, bildet sich infolge der großen negativen Gittervorspannung kein unverzerrter Anodenwechselstrom aus, da die negativen Halbwellen ganz oder doch zum mindesten teilweise unterdrückt sind, während die positiven unverzerrt sich ausbilden. Insofern ist bei verzerrtem Anodenwechselstrom eine Gleichstromkomponente vorhanden, die größer ist als der Anodengleichstrom, der in schwingungslosem Zustand fließt.

Wenn jedoch infolge einer Störung die Spannung der Quelle 8 unter einen bestimmten Wert sinkt, hören die Schwingungen auf und können nicht wieder einsetzen, auch nicht, nachdem die Spannung der Quelle 8 wieder zu dem gewöhnlichen Wert zurückgekehrt ist. Gleichzeitig nimmt der mittlere Anodengleichstrom bis zum Wert Null ab. Das gleiche erfolgt, wenn eine andere Betriebsspannung oder eine der elektrischen Konstanten der Schaltung, wie z. B. die Steilheit der Röhre i, kleiner wird.

Aus vorstehendem folgt, daß die Oszillatorschaltung somit derart eingerichtet und eingestellt ist, daß' eine zumindest kurzzeitige Veränderung einer der Betriebsspannungen eine plötzliche bleibende Veränderung desi Betriebszustandes bedingt, und zwar daß ein nicht arbeitender Oszillator nach kurzzeitiger Erhöhung der Gittervorspannung in Betrieb gestellt wird, während nach einer Veränderung einer der Betriebsspannungen oder einer der elektrischen Konstantem, die eine Abnahme der Amplitude der erzeugten Schwingungen bedingt, der Oszillator außer Betrieb gesetzt wird.

In Fig. 3 sind zwei, solche Oszillatoren dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile wie in Fig. 1 bezeichnen. Die Teile des rechts in der Figur dargestellten Oszillators 12 sind durch Beistriche von denen, des linken Oszillators 13 unterschieden. .

Der Anodenkreis des Oszillators 13 enthält ein von einem Kondensator 14 überbrücktes Relais 15, das einen Schalters i6- betätigt. Ist dieses Relais vom Anodenstrom der Röhre i' erregt, so steht der Schalter 16 nach, rechts, so daß über eine mit Spule 3' gekoppelte Spule 17' der an die Klemmen und 19 angeschlossene Verbraucher Energie vom Oszillator 13 empfängt.

Vorausgesetzt wird, daß auch Oszillator 12 Schwingungen erzeugt, aber dieser kann jetzt keine Energie an den Verbraucher abgeben. Fällt jedoch der Oszillator 13 infolge einer Störung auf die vorstehend, im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene

Weise aus, so wird infolge der Abnahme des mittleren- Anodengleichstroms das Relais 15 aberregt, der Schalter 16 nimmt die dargestellte Stellung ein, und Oszillator 12 liefert nunmehr über die Anodenspule 3 und die Koppelspule 17 Energie an den Verbraucher.

Hieraus folgt, daß diese Oszillatoren derart geschaltet sind, daß die mit dem Außerbetriebsetzen des den Verbraucher speisenden Oszillators bedingte Veränderung des mittleren Anodenstroms des Oszillators die Umschaltung des Verbrauchers auf den Reserveoszillator herbeiführt.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Die Schaltung entspricht im wesentlichen derjenigen der Fig. 3, mit der Maßgabe, daß beim Oszillator 12 das Relais 20, das die Kontakte 23, 25 und 26, das Relais 21, das die Kontakte 9, 9' und 27, und das Relais 22, das die Kontakte 16 betätigt, hinzugefügt worden sind; beim Oszillator 13 betätigt Relais 15 die Kontakte 24 und 28. Sämtliche Kontakte sind in der Ruhestellung dargestellt, d. h. in der Lage, in der das zugehörige Relais nicht erregt ist. Ferner ist die Schaltung mit zwei Alarmkreisen A und B versehen, wobei der Alarmkreis A einen Alarm geben soll, wenn der normalerweise in Betrieb befindliche Oszillator (der Hauptoszillator) ausfällt und auf den Reserveoszillator umgeschaltet wird, während der Alarmkreis B einen dringenden Alarm geben soll, wenn beide Oszillatoren ausfallen.

Der Oszillator 12 ist der Hauptoszillator und 13 ist der Reserveoszillator; beide sind dauernd in Betrieb.

Da beide Oszillatoren arbeiten, sind unter dem Einfluß der mittleren Anodenströme die Relais 20 und 15 erregt; Kontakte 23 und 24 sind geschlossen, Kontakte 25, 26 und 28 sind geöffnet.

Da die Kontakte 26 und 28 geöffnet sind, ist der Alarmkreis A nicht in Betrieb. Relais 21 ist erregt, weil die Kontakte 23 und 24 geschlossen sind; die Kontakte 9, 9' und 27 sind somit geöffnet; da der Kontakt 27 geöffnet ist, ist auch der dringende Alarmkreis geöffnet.

Da Relais 22 infolge des Geöffnetseins des Kontakts 25 nicht erregt ist, nimmt Kontakt 16 die dargestellte Stellung ein, und der Verbraucher ist daher mit dem Oszillator 12 gekoppelt.

Tritt nun infolge einer der vorstehend erwähnten Ursachen eine Störung im Oszillator 12 auf, wodurch dieser ausfällt, so wird infolge der Verringerung des mittleren Anodenstroms das Relais 20 aberregt, wodurch Kontakt 25 und 26 geschlossen und 23 geöffnet werden.

Es geschieht nun folgendes: Infolge des Schließens von 26 wird Alarm gegeben; infolge des Schließens von 25 wird Relais 22 erregt, das Kontakt 16 umschaltet und den Verbraucher mit dem Oszillator 13 koppelt. Das Öffnen von 23 hat keine weitere Wirkung.

Sollte auch Oszillator 13 ausfallen, wodurch das Relais 15 aberregt wird, so öffnet sich der Kontakt 24, wodurch 21 aberregt, Kontakt 27 geschlossen und dringender Alarm im Kreis B gemacht wird.

Das gleiche erfolgt natürlich, wenn beide Oszillatoren gleichzeitig, z. B. infolge einer Störung in der gemeinsamen Speisespannung, ausfallen.

Infolge der Aberregung des Relais 21 werden außerdem die Kontakte 9 und 9' geschlossen, wodurch die negative Gittervorspanung derart verringert wird, daß beim Zurückkehren der Speisespannung beide Oszillatoren wieder zur Wirkung kommen. Hierdurch werden die Relais 20 und 15 wieder erregt und die Kontakte 9 und 9' wieder geöffnet. Mittels der Schaltung mach Fig. 4 wird somit erzielt, daß, wenn beide Oszillatoren infolge des Fehlens wenigstens einer der Speisespannungen außer Tätigkeit gesetzt werden, unter dem Einfluß der mittleren Anodenströme einer Entladungsröhre eine Umschaltung stattfindet, wodurch beide Oszillatoren in eine solche Lage versetzt werden, daß wenigstens- einer beim Zurückkehren der fehlenden Speisespannung dem Verbraucher Energie zuführt;

Ähnliche Eigenschaften, wie die Schaltung nach Fig. ι zeigt, sind mit der Schaltung nach Fig. 5 erzielbar, in der gleiche Bezugszeichen wieder gleiche Teile wie in den vorigen Figuren darstellen. Bei dieser Schaltung ist mit der Anodenspule 3 eine Spule 29 gekoppelt, die einen Teil der Ausgangsenergie einem Gleichrichter 30 zuführt. Die hierdurch erhaltene gleichgerichtete Spannung, die über dem Widerstand 10 entsteht, wird dazu verwendet, die über die Widerstände^ und 5 auftretende negative Gittervorspannung zu verringern.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist wie folgt: Die über die Widerstände 4 und 5 auftretende große negative Vorspannung verhütet, daß die Röhre 1 Schwingungen erzeugt. Wird der Schalter 9 kurzzeitig geschlossen, so wird der Arbeitspunkt der Röhre 1 derart verschoben, daß Schwingungen erzeugt werden und in der Spule 29 eine Wechselspannung induziert wird. Diese Spannung wird vom Gleichrichter 30- gleichgerichtet, wodurch über den Widerstand 10 eine Ausgleichspannung auftritt, die den Arbeitspunkt der Röhre 1 derart verschiebt, daß fortdauernd Schwingungen erzeugt werden. Wenn jedoch infolge einer Störung beispielsweise die Speisespannung unter einen bestimmten Wert sinkt, verringert sich die Amplitude der erzeugten Schwingungen, die ausgleichende Gitterspannung über den Widerstand 10 nimmt ab, und die negative Gitterspannung der Röhre 1 wird vergrößert. Hierdurch wird ihrerseits die Amplitude der erzeugten Schwingungen verringert usw., so daß schließlich die Röhre außer Betrieb gesetzt wird.

Bei dieser Schaltung ist dafür Sorge zu tragen, daß eine Erhöhung der Gittervorspannung keine Erhöhung der Amplitude der erzeugten Schwingungen bedingt, weil sonst die Schaltung absatzweise zu oszillieren beginnt, was vermieden werden muß. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so muß ein begrenzendes Element in die Schaltung eingefügt werden, z. B. ein Spannungsbegrenzer, wie eine Glimmlampe, parallel zum Widerstand io<.

Der in der Oszillatorschaltung nach Fig. 5 angewendete Grundgedanke ist auch auf Verstärker anwendbar. Dabei sind zwei Fälle zu unter-

scheiden. Im einen Fäll enthalten die zu verstärkenden Schwingungen,' eine Komponente von gleichbleibender Größe und Frequenz, wie sie z. B. bei Verstärkern für Trägerwellentelephonie vor~ kommt. Hierbei kann der Ausgangsseite des· Verstärkers eine Wechselspannung von gleichbleibender Größe entnommen und einem Gleichrichter zugeführt werden, entsprechend, dem durch Fig. 5 wiedergegebenen .Grundgedanken. Im zweiten Fall, wo keine konstant bleibende Komponente vorhanden, ist, wie" z. B, bei Verstärkern für Sprache und Musik, ist mittels einer außerhalb des Frequenzbereichs· liegenden Hilfsschwingung, die dem.Gitter einer der Röhren zugeführt wird, die gleiche Wir- *5 kung erzielbar, was... an Hand der Fig, 6 erörtert

werden soll, . . .-

Hierin . .ist. .ein widerstandgekoppelter Zweistufenverstärker dargestellt, in dem auf die bereits mehrfach erwähnte Weise mittels der Teile 4, 5, 6, 7, 10 und 11 die Röhre 1 eine so große negative Vorspannung erhält, daß sie gesperrt ist. _ Die zu verstärkenden Schwingungen, die z. B. über eine. Fernsprechlinie empfangen werden,, werden über den Niederfrequenztransformator 32. dem Gitter der Röhre 1. zugeführt,_: und außerdem wird eine .Hilfsschwingung; mit außerhalb des. zu verstärkenden Bereichs Hegender Frequenz und gleichbleibender Amplitude über den Transformator .33 diesem Gitter aufgedrückt. Die Röhre 50 ist mittels des übliehen Kondensators 34 und. Widerstands 35 mit dem Anodenkreis der Röhre ι gekoppelt. Die Röhre 50 erhält eine negative ,Vorspannung durch einen von einem . Kondensator. 37 .. ,überbrückten Kathodenwiderstand 36. ._ ._.,...:·. Im Ausgangskreis der Röhre 50 ist z. B. eine Fernsprechlinie 38 über einen Ausgangstransformator 3.9 angeschlossen. Die Primärsp'ule des Ausgangstransformators ist von einem Kondensator 40 überbrückt. Der Ausgangskreis enthält auch den auf die Hilfsschwingung abgestimmten Kreis 41; die in diesem Kreis gegebenenfalls auftretenden Schwingungen induzieren in Spule42 eine Wechselspannung, die von dem Gleichrichter 30 gleichgerichtet wird, so daß. über dem Widerstand eine Gleichspannung auftritt.

Beim Inbetriebsetzen wird der Schalter 9 kurzzeitig geschlossen,· die Einstellung der Röhre ist dann normal und sowohl die vom Transformator 32 als auch die vom Transformator 33 zugeführten Schwingungen werden durch die Einrichtung verstärkt. Infolgedessen gelangt über den Kreis- 41, die Spule 42 und den Gleichrichter 30 eine Gleichspannung an den Widerstand 10, wodurch die normale Einstellung der Röhre 1 bestehenbleibt, auch wenn der Schalterg wieder geöffnet wird. Auch diese Schaltung kann wieder gemäß Fig. 4 erweitert .werden.

Sinkt jedoch, z. B. infolge einer Störung, beispielsweise einer Veränderung in den elektrischen Konstanten der Vorrichtung, die Amplitude der. verstärkten oder erzeugten Schwingungen, so ver-■ ringert sich auch die am.Widerstand 10 auftretende Ausgleichspannung; die Röhre 1 wird auf einen.

unvorteilhafteren Arbeitspunkt eingestellt, wodurch die Amplitude der im Ausgangskreis der Vorrichtung auftretenden Spannungen noch mehr verringert wird usw. und wodurch schließlich die Vorrichtung sich selbst außer Betrieb setzt.

Auch den Schaltungen nach den Fig. 5 und 6 wohnt somit die Eigenschaft inne, daß nach einer kurzzeitigen Behebung der Sperrung fortdauernd Schwingungen erzeugt oder verstärkt werden und diesen erzeugten oder verstärkten Schwingungen eine Ausgleichspannung entnommen wird, welche die Sperrspannung zumindest teilweise behebt und die nach einer zumindest kurzzeitigen Veränderung einer der Betriebsspannungen.oder einer der elektrischen Konstanten, die eine Abnahme der Amplitude der.erzeugten oder verstärkten Schwingungen bedingt, derart schnell abnimmt, daß der Oszillator ⁸Q oder Verstärker außer Betrieb gesetzt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zum selbsttätigen Ersatz eines Oszillators . oder Verstärkers durch einen anderen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Oszillatoren oder Verstärker derart eingerichtet sind, daß schon eine kurzzeitige Veränderung einer der Betriebsspannungen oder einer der elektrischen Konstanten eines der Oszillatoren oder Verstärker eine.plötzliche, dauernde Veränderung von dessen Betriebszustand bedingt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, die zwei Oszillatoren enthält, dadurch gekennzeichnet, daß beide Oszillatoren eine solche negative Gittervorspannung aufweisen, daß nach einer zumindest kurzzeitigen Erhöhung dieser Gittervorspannung fortdauernd Schwingungen erzeugt werden, und infolge einer zumindest kurzzeitigen Veränderung einer der Betriebsspannungen oder einer der elektrischen Konstanten, die eine Abnahme der Amplitude der erzeugten Schwingungen bedingt, der Oszillator außer Betrieb gesetzt wird.

3. Schaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß beide Oszillatoren oder Verstärker durch eine an eine der Elektroden einer Entladungsröhre angelegte Spannung gesperrt sind und derart eingerichtet sind, daß nach einer zumindest kurzzeitigen Behebung dieser Sperrung fortdauernd Schwingungen erzeugt oder verstärkt werden, wobei den erzeugten oder verstärkten Schwingungen eine Ausgleichspannung entnommen wird, welche die Sperr- ^U5 spannung zumindest teilweise behebt und welche nach einer zumindest kurzzeitigen Veränderung einer der Betriebsspannungen oder einer der elektrischen Konstanten, die eine Abnahme der Amplitude der erzeugten oder verstärkten Schwingungen bedingt, derart schnell abnimmt, daß der Oszillator oder Verstärker außer Be-

. trieb gesetzt wird,

4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch. gekennzeichnet, daß die mit dem Außerbetrieb- ¹²S . setzen des den Verbraucher speisenden

Oszillators oder Verstärkers bedingte Veränderung des mittleren Anodenstroms einer Oszillator- oder Verstärkerröhre die Umschaltung des Verbrauchers auf den anderen Oszillator oder Verstärker bewirkt.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß infolge der Veränderung des mittleren Anodenstroms auch der nicht mit dem Verbraucher verbundene Oszillator oder Verstärker in Tätigkeit gesetzt wird.

6. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn beide Oszillatoren oder Verstärker infolge des Fehlens zumindest einer der Speisespannungen außer Tätigkeit gesetzt werden, unter dem Einfluß der mittleren Anodenströme einer Entladungsröhre beider Oszillatoren oder Verstärker eine Umschaltung stattfindet, wodurch beide Oszillatoren oder Verstärker in eine solche Lage versetzt werden, daß zumindest einer beim Zurückkehren der ao fehlenden Speisespannung dem Verbraucher Energie zuführt.

7. Schaltung nach Anspruch 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daiß die mit dem Außerbetriebsetzen des den Verbraucher speisenden Oszillators oder Verstärkers bedingte Veränderung des mittleren Anodenstroms einer Oszillator- oder Verstärkerröhre einen Alarmkreis in Gang setzt.

8. Schaltung nach Anspruch 2,3,4,5,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn beide Oszillatoren oder Verstärker außer Betrieb gesetzt werden, ein Alarmkreis unter dem Einfluß der Veränderung der mittleren Anodenströme einer Entladungsröhre beider Oszillatoren oder Verstärker in Gang gesetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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