Schaltung zum Konstanthalten einer an den Klemmen eines aus einer Gleichstromquelle mit veränderlicher Spannung gespeisten elektrischen Gerätes auftretenden Betriebsgrösse. Die Erfindung betrifft eine Schaltung, die zum Konstanthalten einer an den Klem men eines elektrischen. Gerätes. auftretenden Betriebsgrösse, das aus einer Gleichstrom quelle mit veränderlicher Spannung gespeist wird, und die besonders vorteilhaft zur Spei sung von Messgeräten oder dergleichen be nutzt werden kann.
Es ist bekannt, zwischen den Klemmen der Speisestromquelle und den Klemmen des Verbrauchergerätes eine Regelschaltung vor zusehen, die eine in der positiven Speiselei tung liegende Regelröhre aufweist, deren innerer Widerstand entsprechend den Ände rungen einer Klemmengrösse derart beeinflusst wird, dass eine an den Klemmen des Ver brauchergerätes auftretende Betriebsgrösse, z. B. die Verbraucherspannung oder bezw. und der innere Widerstand der Speiseschal tung, vom Verbrauchergerät aus gesehen, etwa konstant bleibt.
Unter Klemmengrösse ist die Spannung oder der Strom an den Klemmen der Speisestromquelle oder des Verbrauchergerätes zu verstehen. Bei einer Vorwärtsregelung wird man den innern Wi derstand der Regelröhre entsprechend den Änderungen der Spannung oder des Stromes an den Klemmen. der Gleichstromspeisequelle, bei der Rückwärtsregelung dagegen entspre chend den Änderungen der Spannung oder des Stromes an den Klemmen des Verbrau chergerätes beeinflussen.
Um eine solche an den Klemmen des Verbrauchergerätes auftre tende Betriebsgrösse sehr konstant zu halten, ist es erforderlich, wie ebenfalls bereits be kannt ist, die mit den Änderungen einer Klemmengrösse übereinstimmenden Span- nungsänderungen, bevor diese der Regelröhre zugeführt werden, mittels einer z. B. als Wi- derstandverstärker geschalteten Verstärker röhre zu verstärken.
Weiter ist es bekannt, zur Einstellung der konstant zu haltenden Betriebsgrösse das Steuergitter der Verstärkerröhre leitend mit einem einstellbaren Punkt eines z. B. zwi schen den Ausgangsklemmen der Schaltung angebrachten Widerstandes zu verbinden.
Die bekannten Schaltungen weisen aber den Nachteil auf, dass beim Einstellen der konstant zu haltenden Betriebsgrösse gleich zeitig der mit den Änderungen einer Klem- mengrösse übereinstimmende Teil der der Ver- stärkerröhre zugeführten Spannungsänderun gen geändert wird, weswegen die Kompensa tion der an den Klemmen des Verbraucher gerätes auftretenden Betriebsgrösseschwan- kungen auf ungewünschte Weise beeinflusst wird.
Gegenstand der Erfindung ist eine Schal tung, bei der die besagten Nachteile vermie den werden können.
In. der Schaltung nach der Erfindung, bei der die Konstanthaltung einer an den Klemmen des Verbrauchergerätes auftreten den Betriebsgrösse mittels einer in Reihe mit dem Gerät geschalteten gittergesteuerten Re gelröhre erfolgt, deren Gitter mit den Ände rungen einer Klemmengrösse übereinstim mende Spannungsänderungen, nachdem sie mittels einer gittergesteuerten Verstärker röhre verstärkt worden sind,
zugeführt wer den und bei der das Steuergitter der Ver- stärkerröhre zur Einstellung der konstant zu haltenden: Betriebsgrösse leitend mit einem einstellbaren Punkt eines einen Teil eines Gleichstromspannungsteilers bildenden Wi derstandes verbunden ist, ist erfindungs gemäss der erwähnte Widerstand in die eine, erste Diagonale einer Brückenschaltung auf genommen,
der zwischen den Enden der an dern, zweiten Diagonale mit den Änderungen der Klemmengrösse übereinstimmende Span nungsänderungen zugeführt werden.
Wenn der Regelröhre zum Beispiel so wohl mit den Änderungen der Speisespan- nung als auch mit den Änderungen des Speisestromes übereinstimmende Spannungs änderungen zugeführt werden müssen, so kann dies in der Weise geschehen, dass die mit den Änderungen der Speisespannung über einstimmenden Spannungsänderungen zwi schen den Enden der zweiten Diagonale der Brückenschaltung zugeführt werden,
wäh rend der Brückenschaltung die mit den Än derungen des Speisestromes übereinstimmen den Spannungsänderungen zwischen einem Ende der zweiten Diagonale und dem Ver bindungspunkt zweier weiterer Widerstände zugeführt werden, deren vom erwähnten Ver bindungspunkt abgewendete Enden mit je einem der Enden des in die erste Diagonale der Brückenschaltung aufgenommenen Wi derstandes verbunden sind.
Im allgemeinen müssen, um eine an den Klemmen des Verbrauchergerätes auftretende Betriebsgrösse konstant zu halten, die Wi derstände der Brückenschaltung bezw. die weiteren Widerstände eine solche Grösse haben, dass die ihnen zugeführten, mit den Speisespannungsänderungen oder bezw. und der Speisestromänderungen übereinstimmen- den Spannungsänderungen keinen oder nur einen geringen Potentialunterschied zwischen den Enden des in die erste Diagonale der Brückenschaltung aufgenommenen Wider standes verursachen.
Um eine besondere Gleichstromquelle zur Speisung des Gleichstromspannungsteilers, von dem ein einstellbarer Punkt mit dem Gitter der Verstärkerröhre leitend verbunden ist, zu vermeiden, sind vorzugsweise die in einem Ende der zweiten Diagonale der Brückenschaltung liegenden Enden der Wi derstände mit je einer der Ausgangsklemmen der Schaltung verbunden, an denen die kon stant zu haltende Betriebsgrösse auftritt.
An Hand der Zeichnung sind im folgen den zwei günstige Ausführungsformen der Schaltung nach der Erfindung näher erläu tert.
In Fig. 1 ist eine Schaltung dargestellt, mit der eine von der Grösse der Ausgangs spannung unabhängige Kompensation von durch Speisespannungsänderungen an den Ausgangsklemmen auftretenden Spannungs schwankungen erzielt wird.
Fig. 2 stellt ein vereinfachtes Schaltbild der für die Wirkung der Schaltung nach Fig. 1 wesentlichen Teile dar. In Fig. 3 ist eine Schaltung dargestellt, mit der eine von der Grösse der Ausgangs spannung unabhängige Kompensation der durch Speisespannungsänderungen an den Ausgangsklemmen auftretenden Spannungs- schwankungen und gleichzeitig ein von der Grösse der Ausgangsspannung auf eine be stimmte Weise abhängiger oder unabhängiger innerer Widerstand der Speiseschaltung,
vom Verbrauchergerät aus gesehen, erzielt werden kann.
Fig. 4 zeigt ein vereinfachtes Prinzip schaltbild der Schaltung nach Fig. 3.
In Fig. 1 ist eine in Reihe mit dem zwi schen den Ausgangsklemmen 5 und 6 an zuschliessenden Verbrauchergerät geschaltete, gittergesteuerte Regelröhre mit 1 bezeichnet. Die zwischen den Klemmen 3 und 4 anzu schliessende Speisestromquelle liefert Gleich strom.
Die zwischen den Klemmen 5 und 6 auf tretende Ausgangsspannung kann durch zwei Ursachen variieren, und zwar erstens durch Spannungsänderungen der zwischen den Klemmen 3 und 4 angeschlossenen Gleich stromquelle und zweitens infolge einer va riierenden Stromaufnahme des zwischen den Klemmen 5 und 6 angeschlossenen Verbrau chergerätes.
Zum Ausgleich der durch Speisespan nungsänderungen an den Klemmen 5 und 6 auftretenden Spannungsschwankungen wer den in der Schaltung nach Fig. 1 mit den Änderungen der Speisespannung übereinstim mende Spannungsänderungen, die zwischen Anode und Kathode der Regelröhre 1 auftre ten, über einen Spannungsteiler dem Gitter einer als Widerstandsverstärker geschalteten Röhre 2 zugeführt;
die verstärkten Span nungsänderungen werden von dem Anoden widerstand 7 der Röhre 2 abgegriffen und dem Steuergitter der Regelröhre zugeführt, weswegen; der innere Widerstand der Regel röhre bei zunehmender Speisespannung zu- und bei abnehmender Speisespannung ab nimmt.
Zum Einstellen der Grösse der konstant zu haltenden Klemmenspannung ist das Gitter der Verstärkerröhre 2 über eine Batte rie 8, die dazu bestimmt ist dem- Gitter eine feste Vorspannung zu erteilen, leitend mit einem einstellbaren Punkt eines Widerstan des R4 verbunden, der einen Teil eines zwi schen den Klemmen 5 und 6 angeschlossenen, aus drei in Reihe geschalteten Widerständen R3, R4 bezw. R, bestehenden Gleichstrom spannungsteilers bildet.
Mit dessen Hilfe kann die Gittervorspannung der Röhre 2 und infolgedessen die Grösse der zwischen den Klemmen 5 und 6 auftretenden Spannung geändert werden.
Zum klaren Verständnis der Wirkungs- weise der Schaltung sei vorläufig der Wider stand BZ ausser Betracht gelassen.
Zwischen Anode und Kathode der Regel röhre 1 auftretende, mit den Änderungen der Speisespannung übereinstimmende Span- nungsänderungen werden einem Spannungs- teiler zugeführt, der aus der Reihenschaltung der Widerstände Ri, R4 und R3 und des über die Ausgangsklemmen 5,
6 parallel zu den Reihenwiderständen R° und R3 geschalteten Widerstandes R, besteht. (Zwischen den Klemmen 5 und 6 treten keine Wechselspan nungen auf, und es müssen diese somit für Wechselspannungen als gegenseitig unmittel- bar verbunden betrachtet werden.) Der Wi derstand R, ist in den Gitterkreis der Röhre 2 aufgenommen und auf diese Weise wird bei geeigneter Wahl der Widerstände R1, R3,
R4 und R, ein solcher Teil der Speisespan- nungsänderungen dem Gitter der Verstärker röhre zugeführt, dass zwischen den Klemmen 5 und 6 durch die Regelung des innern Wi- derstandes der Röhre 1 eine konstante Span nung herrscht.
Wird nun aber der mit dem Gitter der Verstärkerröhre 2 verbundene einstellbare Punkt des Widerstandes R4 zur Einstellung der Grösse der Ausgangsspan nung verschoben, so wird gleichzeitig eine Änderung des der Verstärkerröhre 2 zuge führten Teils der Speisespannungsänderungen erfolgen, und es ist demzufolge die an den Klemmen 5 und 6 auftretende Spannung nicht mehr von Speisespannungsänderungen unabhängig.
Um diesen Übelstand zu beheben, ist in der Schaltung nach Fig. 1 der Widerstand R<B>!!</B> angeordnet. Auf diese Weise entsteht für Wechselspannungen die in Fig. 2 dargestellte Brückenschaltung.
Der Widerstand R4 ist in die eine (erste) Diagonale dieser Brückenschaltung aufge nommen, und es werden mit den Änderungen. der Speisespannung Vi übereinstimmende Spannungsänderungen (dVi) der Brücken- schaltung zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände B1, BZ und dem der Wider stände R3 und R, zugeführt;
diese Verbin dungspunkte bilden die Enden der andern (zweiten) Diagonale, wobei der eine mit der Anode und der andere mit der Kathode der Regelröhre 1 verbunden; ist.
Durch eine solche Wahl der Wider stände R1, R2, R3 und R" dass
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werden zwischen den Enden der zweiten Diagonale auftretende Spannungsänderungen keinen Potentialunterschied zwischen den Enden der ersten Diagonale oder zwischen den Enden des Widerstandes R4 verursachen.
In diesem Fall herrscht also zwischen jedem Punkt des Widerstandes R4 und einem der Enden der zweiten Diagonale,' unabhängig von der Grösse des Widerstandes R4, ein vorher bestimmter,
gleicher Teil der zwischen den Enden der zweiten Diagonale auftreten den Spannungsänderungen. Durch das Ver schieben des mit dem Gitter der Röhre 2 leitend verbundenen einstellbaren Punktes des Widerstandes R4 ändert sich mithin zwar die Gleichstromvorspannung des Gitters sowie die Grösse der zwischen den Klemmen 5 und 6 herrschenden Spannung V", es wird aber die Kompensation der infolge Speise- spännungsänderungen an den,
Klemmen 5 und 6 auftretenden Spannungsschwankungen nicht beeinträchtigt.
Wenn bei einer Regelschaltung entspre chend Fig. 1 der innere Widerstand der Speiseschaltung, vom Verbrauchsgerät aus gesehen, unabhängig oder auf eine bestimmte Weise von der eingestellten Grösse der kon stant zu haltenden Ausgangsspannung ab hängig sein soll, kann eine Schaltung nach Fig.1 verwendet werden, bei der der Brücken schaltung zwischen den Enden der zweiten Diagonale s Gatt Spannungsänderungen d Yi mit den Änderungen des Speisestromes über einstimmende Spannungsänderungen zuge führt werden,
die von einem in Reihe mit dem Verbraucher geschalteten Widerstand (vergleiche R, in Fig. 3) abgegriffen werden können.
Im erstgenannten Fall sollen die Wider stände der Brückenschaltung derart gewählt werden, dass wieder:
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gilt; in diesem Fall ist die Brückenschaltung im Gleichgewicht.
Im letztgenannten Fall soll aber das Gleichgewicht der Brückenschaltung gestört sein, und es wird die Grösse der Widerstände R1, R=, R3 und R, derart gewählt, dass bei Einstellung des Schleifkontaktes des Wider standes R1 an zwei verschiedenen Punkten desselben (z. B. den Enden), entsprechend zwei bestimmten, verschiedenen Ausgangs spannungen, der innere Widerstand für jede der beiden Einstellungen die gewünschte Grösse hat. Es wird dann bei einer Vergrösse rung der Ausgangsspannung der innere Wi derstand allmählich zu- oder abnehmen.
In der Schaltung nach Fig. 3 ist, ebenso wie in der nach Fig. 1, der einen Teil eines Gleichstromspannungsteilers bildende Wider stand R4 in die erste Diagonale einer aus den Widerständen BI, R,2, R3 und Bzi bestehenden Brückenschaltung (vergleiche Fig. 4) auf genommen.
Dieser Brückenschaltung werden zwischen den Enden der zweiten Diagonale mit den Speisespannungsänderungen über einstimmende Spannungsänderungen (dVi) zugeführt, die einem mit den Eingangsklem men 3 und 4 verbundenen Spannungsteiler 9, 10 entnommen werden.
Ausserdem werden aber der Brückenschal tung mit den Änderungen des Speisestromes (i) übereinstimmende Spannungsänderungen zwischen dem im einen Ende der zweiten Diagonale liegenden Verbindungspunkt der Widerstände R3, R6 und dem Verbindungs- punkt zweier weiterer Widerstände R,, Ra zugeführt,
deren von dem letztgenannten Verbindungspunkt abgewendete Enden mit je einem der Enden des Widerstandes R4 ver bunden sind.
Diese Spannungsänderungen werden von einem in den negativen Speiseleiter geschal teten Widerstand Re abgegriffen und betra gen somit 4i <I>.</I> Re.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, bilden die Widerstände R, und R$ zusammen mit den Widerständen R3 und R, eine zweite Brük- kenschaltung.
Wenn eine von der Grösse der Ausgangs spannung unabhängige Kompensation der an den; Ausgangsklemmen auftretenden Span- nungsschwankungen und ausserdem ein von der Grösse der Ausgangsspannung unabhän giger innerer Widerstand erforderlich ist, so müssen die Widerstände der Brückenschal tungen in Fig. 3 derart gewählt werden, dass:
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Wenn eine von der Grösse der Ausgangs spannung unabhängige Kompensation der an den Ausgangsklemmen auftretenden Span nungsschwankungen und übrigens ein von der Grösse des Ausgangsspannung auf eine bestimmte Weise abhängiger innerer Wider stand erforderlich ist, so soll, wie oben an Hand von Fig. 2 bereits dargetan wurde, das Gleichgewicht der durch die Widerstände R3, R" R, und R8 gebildeten, für Speise stromänderungen wirksamen Brückenschal tung gestört werden,
was in der Schaltung nach Fig. 3 im gewünschten Masse durch eine geeignete 'Wahl, der Widerstände R, und R8 erreicht werden kann.
Es sei bemerkt, dass oben stillschweigend vorausgesetzt wurde, dass die Verstärkungs grade der Röhren 1 und 2 und die Steilheit der Röhre 1 unabhängig von der Grösse der Ausgangsspannung sind. Bei Verwendung von Trioden für Verstärker- und Regelröhre ist dies, was die Verstärkungsgrade betrifft, häufig richtig. Es zeigt sich aber, dass die Steilheit der Röhre 1 bei wachsender Aus gangsspannung ein wenig zunimmt. Diese Steilheitsänderung kann eine unerwünschte Änderung des innern Widerstandes der Schaltung beim Einstellen der Grösse der Ausgangsspannung herbeiführen, z.
B. wenn der innere Widerstand unabhängig von der Grösse der Ausgangsspannung sein soll.
Dies kann dadurch vermieden werden, dass in der Schaltung nach Fig. 3 dafür Sorge getragen wird, dass je nachdem durch Ver grösserung von R4 eine grössere Ausgangs spannung eingestellt wird, dem Gitter der Verstärkerröhre 2 ein kleinerer Teil der am Widerstand B, auftretenden Spannungsände rungen (dz . R6) zugeführt wird. Dazu wer den die Widerstände R7 und R$ derart ge wählt, dass
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ein wenig grösser als ist.
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Die genau richtige gegenseitige Grösse der Widerstände R, und R$ lässt sich am ein fachsten versuchsweise ermitteln.
In. den dargestellten Schaltungen sind so wohl für die Regel- als auch für die Ver- stärkerröhre Trioden benutzt. Es wird aber ohne weiteres einleuchten, dass statt Trioden ebenfalls Röhren mit mehreren Gittern ver wendet werden, können.
Falls Mehrgitterröhren als Verstärker und Regelröhre verwendet werden, kann es gegebenenfalls im Hinblick auf die, Abhän gigkeit der Verstärkungsgrade dieser Röhren von der Grösse der Ausgangsspannung erfor derlich sein, das Gleichgewicht der Brücken schaltungen) im Gegensatz zum obengesehil- derten zu stören bezw. mehr zu stören, als übrigens erforderlich wäre, um den Einfluss von Änderungen der Verstärkungsgrade aus zugleichen.