DE1930610B2 - Elektrische Einrichtung zum Regeln der Ubertragungseigenschaften einer aus einem elektrischen Zwei- oder Vierpol bestehenden Regelstrecke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Einrichtung zum Regeln der durch Abhängigkeit der Ausgangsgröße zur Eingangsgröße bestimmten Ubertragungseigenschaften einer aus einem elektrischen Zwei- oder Vierpol bestehenden Regelstrecke.

Regeleinrichtungen dieser Art sind bekannt und werden insbesondere bei Geräten und Anlagen der elektrischen Nachrichten- und Datenverarbeitung.stechnik dazu verwendet, den Einfluß von Störgrößen auf die Übertragungseigenschaften einer Reuelstrecke unwirksam zu machen. Beispielsweise wird auf diese Weise die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom eines elektrischen Verstärkers bei vorgegebener elektrischer Eingangsgröße konstant gehalten. Auch läßt sich auf diese Weise beispielsweise eine Dynamikkompression oder eine Dynamikdehnung eines die Regelstrecke durchlaufenden elektrischen Signals herbeiführen. Regelgrößen sind dabei die Eingangs- oder die Ausgangsgröße, die mit einer Sollgröße verglichen werden und bei denen aus dem Vergleich die Stellgröße gewonnen wird.

Die Durchführung der Regelung bringt dann Schwierigkeiten mit sich, wenn die Rey-igröße nicht unmittelbar gemessen werden kann. Dieser Fall tritt beispielsweise dann auf, wenn bei einem die Regelstrecke darstellenden Gleichstromverstärker die Gleichstromdrift ausgeregelt werden soll, die Regelung selbst jedoch nicht auf die Verstärkung des Verstärkers einwirken darf. Durch die Zeitschrift »Messen, Steuern. Regeln«. Heft 11.1961, S. 454 bis 461 sind Gleichstromdriftregelschaltungen bekannt, bei denen die genannte Forderung dadurch verwirklicht ist. daß die Regelung diskontinuierlich durchgeführt wird, d. h. bei der in bestimmten Zeitabständen die Drift überprüft und gegebenenfalls korrigiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer solchen Regelung, wie sie eingangs vorausgesetzt ist. und bei der die Regelgröße nicht unmittelbar erfaßbar ist, eine Lösung anzugeben, die bei recht einfachem Aufbau eine kontinuierliche Regelung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelost, daß die Ausgangs- und Eingangsgröße der Regelstrecke den Eingängen eines ihr Verhältnis in bezug auf einen Sollwert für dieses Verhältnis regelnden Verhältnisreglers zugeführt sind, dessen Stellgröße ein die Ausgangsgröße beeinflussendes Stellglied im Zuge der Regelstrecke steuert.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das für Mischzweckc an sich bekannte Prinzip der Verhältnisregelung, wie es beispielsweise in modi-

fcjerter Form beim Gegenstund nach der DT-PS 818975 zur Anwendung gelangt, in außerordentlich vorteilhafter Weise auch zur Beseitigung der durch äußere Störgrößen beeinflußten übertrugungseigenjchaften eines elektrischen Zwei- oder Vierpols gerade dann zur Anwendung gelangen kann, wenn die wesentlichen Übertragungseigenschaften der Regelstrecke Verhältnisgrößen, wie Verstärkung und Dämpfung, «nd. Die Regelung des Verhältnisses der Ausgangs- jxtT Eingangsgröße des Regelvierpols ermöglicht es, _:s die auf die Verstärkung oder die Dämpfung des Vierpols einwirkenden äußeren Störgrößen auszuregeln, ohne daß hierdurch die Verstärkung bzw. die Dämpfung des Übertragungsvierpols selbst verändert yitia. Hinsichtlich der Ausregelung der Gleichstromdrift eines Gleichstromverstärkers bedeutet dies, daß es durch die erfindungsgemäße Regelung möglich ist, die Gleicbstromdrift echt auszuregeln, anstatt sie, wie das bei dsn bekannten Gleichstromdriftregeleinrichlungen der Fall ist, durch eine Veränderung der Gleichstromverstärkung des Verstärkers zu kompengieren, und zwar unter Vermeidung eines Betriebs mit periodischen Unterbrechungen, kontir jierlich.

Ist die Regelstrecke ein elektrischer aktiver oder passiver Zweipol, dessen Impedanz durch Störgrößen Schwankungen unterworfen ist, so ist es sinnvoll, daß die Ausgangs- und die Eingangsgröße des Zweipols die Eingangsspannung und der Ausgangsstrom bzw. umgekehrt sind. Dabei ist zum Zweipol entweder parallel eine Stromquelle oder in Reihe eine Spannungsquelle geschaltet, deren Steuereingang mit dem Ausgang des Stellgliedes in Verbindung steht. Auf diese Weise läßt sich mit einfachen Mitteln die Störung des Zweipols ausregeln.

Wie schon angedeutet worden ist, kommt dem Erfindungsgegenstand dann eine besondere Bedeutung IU, wenn die Regelstrecke ein elektrischer aktiver Vierpol, und zwar ein Gleichstromverstärker ist, dessen Glexhstromdrift ausgeregelt werden muß. Wie der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen ergeben haben, kann eine auf diese Weise durchgeführte Gleichstromdriftregelung dann zu einer scheinbaren Uberkompensation führen, wenn eine weitere Störgröße an einer Stelle auftritt, die von der Regelung nicht erfaßt wird. Dieser Fall liegt beispielsweise dann vor, wenn eine Rückwirkung des Verstärkers vom Ausgang auf seinen Eingang auftritt. Hier empfiehlt es fich. die Regelung durch eine zweite Regelschaltung nach der Erfindung in der Weise zu erweitern, daß als Regelstrecke für diese weitere Regelschaltung der einen Zweipol dsrstellende Eingangswiderstand des mit der Gleichstromdrift behafteten Gleichstromverstärkers herangezogen wird.

Zumindest bei der Anwendung der Regelschaltung nach der Erfindung zur Beseitigung von in der Regel durch Temperatureinflüsse bedingten Drifterscheinungen bei Gleichstromverstärkern ist es sinnvoll, die Regelschaltung für eine relativ niedrige Grenzfrequenz auszulegen, da Drifterscheinungen bekanntlich niederfrequente Vorgänge sind. Hierdurch lassen sich auch die durch die Einführung des Regelkreises bedingten Stabilitätsprobleme leicht beherrschen. An sich bestünde die Möglichkeit, die erwünschte Grenzfrequenz der Regelschaltung dadurch festzulegen, da3 den beiden Eingängen des Verhältnisreglers jeweils ein Tiefpaß mit der gewünschten Grenzfrequenz vorgeschaltet wird. Zweckmäßiger ist es jedoch, das den Frequenzbereich der Regelschaltung begrenzende Filter mit Tiefpaßeigenschaften dem Ausgang des Verhältnisreglers nachzuschalten, weil dadurch nicht nur ein Tiefpaß eingespart werden kann, sondern auch eine Beeinträchtigung der gewünschten Regelung durch etwa abweichende Übertragungseigenschaften zwischen den beiden eingangsseitigen Filtern von vornherein ausgeschaltet sind.

In Weiterbildung der Erfindung besteht der Verhältnisregler aus einem rückgekoppelten Differenzverstärker mit sehr hohem Verstärkungsgrad, vorzugsweise ein integrierter Differenzverstärker, dessen Festlegung für den gewünschten Sollwert des Verhältnisses der Ausgangs- und Eingangsgröße x2' und χ 1' durch äußere Beschattung vorgenommen ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines solchen Differenzverstärkers weist seine äußere Beschaltung einerseits ein erstes und ein zweites resistives Element auf, das jeweils einem der beiden Eingänge des Differenzverstärkers in Reihe geschaltet ist und andererseits von einem dritten und einem vierten resistiven Element gebildet ist, ^i:on denen das dritte resistive Element zwischen dem einen Eingang und dem Ausgang des Differenzverstärkers angeschaltet ist und das vierte resistive Element den anderen Eingang mit dem den Eingängen und dem Ausgang des Differenzverstärkers gemeinsamen Bezugspotential verbindet.

In zahlreichen Anwendungsfällen, in denen der für den Vergleich benötigte Sollwert eine Konstante ist, sind die resistiven Elemente lisieare Widerstände. Mitunter kann es zweckmäßig sein, wenigstens eines der resistiven Elemente steuerbar auszuführen.

in Weiterbildung der Erfindung kann der Sollwert für das Verhältnis durch ein Programm /(2, t) vorgegeben sein, wobei ζ eine andere, nicht dem Eingang der Regelstrecke zugeführte Größe und f die Zeit sind.

Bei manchen Anwendungsfallen ist es auch zweckmäßig, die Ein- und die Ausgangsgröße Xi und Xl der Regelstrecke den Eingängen des Verhähnisreglers über Meßwertumformer als Meßgrößen χ 1 und x2 zuzuführen.

An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 das Prinzipschema einer Regelschaltung nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Verhältnisregler nach einer Weiterbildung der Erfindung,

Fig. 3 das Ersatzschaltbild eines einen Zweipol darstellenden temperaturabhängigen Widerstandes.

F i g. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Regelschaltung für einen temperaturabhängigen Widerstand nach der Erfindung.

F i g. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Regelschaltung für einen drift behafteten Gleichstromverstärker nach der T.rfindung,

Fig. 6 ein drittes Auslührungsbeispiel mit einei zweifachen Regelschaltung für einen driftbehafteter Gleichstromverstärker nach der Erfindung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten PrinzipschaUbild der Regelschaltung nach der Erfindung ist mit Λί die Regelstrecke bezeichnet. Die über die Regelstrecke RS zu übertragende Größe wird ihrem Eingang £ zugeführt und am Ausgang A abgenommen. Eir geringer Anteil der Energie der eingangsseitig züge führten, zu übertragenden Größe X1 wird über einer eingangsseitigen Abgriff e in Form einer Meßgröße χ I

abgenommen, die über einen ersten Meßumformer M1 als Meßgröße χ 1 dem einen Eingang des Verhältnisreglers RG zugeführt wird. Entsprechend wird ein geringer Anteil der Energie der Ausgangsgröße X 2 am ausgangsseitigen Abgriff α in Form der Meßgröße χ 2' über einen zweiten Meßumformer Ml als Meßgröße x2 dem anderen Eingang des Verhältnisreglers RG zugeführt. Der Verhältnisregler RG weist einen dritten Eingang auf, über den er von einem Sollwertgenerator SG für eine gewünschte Sollfunktion /(2, f) des Verhältnisses aus den beiden eingangsseitigen Meßgrößen χ 1 und x2 programmiert wird. Eine vom Verhältnisregler RG festgestellte Abweichung des Verhältnisses χ 1 zu χ 2 von der vorgegebenen Sollfunktion f{2,t) wird an seinem Ausgang in Form einer Stellgröße Y1 zur Steuerung des Stellgliedes Sf wirksam, das seinerseits über seinen Ausgang auf wenigstens einen der die Ubertragungseigenschaften der Regelstrecke bestimmenden Eigenwerte im gewünschten Sinne mit der Stellgröße Y 2 einwirkt.

Für zahlreiche Anwendungsfälle dürfte auf einen oder beide Meßumformer M1 und M 2 verzichtet werden können. In diesem Falle stimmen dann die Meßgrößen χ Γ und χ 2' mit den Meßgrößen xl und χ 2 U herein.

Der Verhältntsregler RG kann, wie das in Fig. 1 bereits zeichnerisch angedeutet ist, nach einer Weiterbildung der Erfindung ein Differenzverstärker D V sein. Seine Programmierung mit der Sollfunktion /(z, f) durch den Sollwertgenerator SG nach F i g. 1 wird durch eine geeignet bemessene Rückkopplung herbeigeführt. An Hand des in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels für einen solchen Verhältnisregler RG soll dieser Sachverhalt näher erläutert werden. Hierzu sei angenommen, daß die Regelstrecke RS ein aktiver Ubertragungsvierpol, und zwar ein mit einer Gleichstromdrift behafteter Gleichstromverstärker ist. In diesem Falle soll gelten

x\ =r xl = V_r und x2 = x2 = U_a. (I)

Hierin bedeuten V_f und U_a die am Eingang bzw. am Ausgang des Gleichstromverstärkers anstehenden Spannungen. Ein mit Drift behafteter, sonst idealer Gleichstromverstärker hat einen Gleichstromverstärkungsfaktor

V, = jj* (2a)

Dieser Gleichstromverstarkungsfaktor ist ungleich dem Wechselstromverstärkungsfaktor

spannung mißt und dem als Sollwert die Verstärkung V eingegeben ist, die Venttärkungsabweichung

Hierbei setzt sich die Ausgangsgleichspannung l/_a= zusammen aus der Driftspannung und der mit dem Verstärkungsfaktor K. multiplizierten Eingangsgleichspannung U_e=. Bei einem driftfreien Verstärker ist

V₌ = J/, = V = const. (3)

Die Ausgangsspannung des Verstärkers muß also auf einen Wert geregelt werden, der durch das Produkt f" V_e gegeben ist. Es kann hier entweder von einer Spannungsregelung mit programmiertem Sollwert V · U_e oder aber von einer Verstärkungsregelung mit konstantem Sollwert gesprochen werden. Die Funktion eines solchen Regelkreises besteht also darin, daß im Regelkreis, der ständig Ein- und Ausgangsgebildet wird und geeignet die Größen gesteuert werden, die innerhalb des Gleichstromverstärkers, beispielsweise durch Beeinflussung der Gleichstromarbeitspunkte der Veirstärkerelemente, so auf die Verstärkung des Verstärkers einwirken, daß AV = gegen Null geht und dur Verstärker somit nur noch eine äußerst kleine Drift aufweist, die der unvermeidlichen Regelabweichung entspricht.

Wird die Gleichung (4) mit der Eingangsspannung U, multipliziert, so ergibt sich die Driftspannung

W. = t/.. - V^ ■ Γ,.. (5)

Die Abweichung des Verhältnisses der Ausgangsspannung V_a zu V_e von dem die Verstärkung V darstellenden Sollwert läßt sich also in einer Differenz ίο ausdrücken, die mit Hilfe des in F i g. 2 dargestellten Differenzverstärkers DV dargestellt werden kann. Die eine Spannung darstellende Stellgröße Y1 am Ausgang des Differenzverstärkets soll bei Driftfreiheit Null sein. Es muß also gelten

^1$ K1 · I U_a = Y1 = K l(t/. - V ■ U_e) = 0. (6)

H.trin bedeutet K1 der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers, der mit Rücksicht auf einen kräftigen Reglereingriff sehr groß gegen Eins sein muß.

Der als Differenzverstärker DV ausgeführte Verhällnisregler RG wird zweckmäßig in integrierter Bauweise mit weitgehend idealen Operationsverstärkereigenschaften ausgeführt. Hiernach weist er theoretisch einen Eingangswiderstand Unendlich, einen Ausgangswiderstand Null und eine unendliche Verstärkung auf. Ein solcher Verstärker muß. soll die Regelschaltung einwandfrei arbeiten, selber driftfrei sein und eine hohe Linearität aufweisen. Dies läßt sich bei solchen integrierten Differenzverstärkern in einfacher Weise durch eine starke Rückkopplung herbeiführen. Beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 2 ist diese Rückkopplung einerseits durch den Widerstand R 3 zwischen dem »Minuseingang« und dem Ausgang des Differenzverstärkers und durch den einstellbaren Widerstand R4 zwischen dem »Plusaus gang« und dem den beiden Eingängen und dem Ausgang gemeinsamen Bezugspotential gegeben. W herhin sine noch zwei hochohmiige Widerstände R Ϊ und R i vorgesehen, die in Reihe zu den beiden Eingänger des Differenzverstärkers DV geschaltet sind und übe die an den Eingängen die Eingangs- und die Ausgangs spannung U_e und V„ des Gleichstromverstärkers an stehen.

Die Rückkopplungen eines solchen integriertei Differenzverstärkers mit den Eigenschaften eines idea Jen Operationsverstäirkers lassen sich in einfache Weise unter Anwendung des Superpositionsprinzip berechnen. Für den invertierten Kanal allein ergib

sich für die Stellgröße Y1 _ am Ausgang des Differenz Verstärkers, hervorgerufen durch die Eingangsspan nung U_e die Beziehung

ti. --Jg-

Entsprechend gilt für die Stellgröße YI + des nicli invertierten Kanals am Ausgang des Differenzvei

stärkers, hervorgerufen durch die Ausgangsspannung U₁, des Gleichstromverslürkers, die Beziehung

VI ^R4

⁺ ~ R 2 + R4

R\ + A3

U_n. (8)

Die Gleichungen (7) und (8) gelten uriter der Voraussetzung, daß R 1 sehr groß gegen den Innenwiderstand der die Eingangsspannung U₁. liefernden Quelle und R2 sehr groß gegen den Innenwiderstand der die Ausgangsspannung U₁, liefernden Quelle ist bzw. daß die Innen widerstände der Quellen U₁, und U₁. in Rl bzw. R 2 enthalten gedacht sind.

Die Überlagerung der beiden Kanäle ergibt für die Stellgröße Y 1 am Ausgang des Differenzverstärkers die Beziehung

Yi = Vl₊ +

R4

_ ..^ Rt + R3 R3

• ' R2 + R4 ' "Ri" " ~ ■' ^RT "

Die Gleichung (9) muß die Gleichung (3) erfüllen, so daß gilt

D 1

Ki U= U-

R4
R 2 4- R 4

Rl + R3
Rl

(10)

(ID

Die Wechselstromverstärkung K. und die Verstärkung Ki des Differenzverstärkers DV sind im allgemeinen festgelegt. Entsprechendes gilt für die der Ankopplung dienenden Widerstände R 1 und R 2 an den Gleichstromverstärker, die hochohmig sein sollen, so daß das System der Gleichungen (10) und (11) bis auf die Widerstände R 3 und R 4 bestimmt ist. Die Tür die Rückkopplung zuständigen Widerstände R 3 und R 4errechnen sich aus den Gleichungen (10) und (1 l)zu

R4 =

R3 = Ri Ki- V^ . R2

¹ — I + — -

R2

(12)

(13)

Eine Versjärkungsabweichung W= vom Verstärkungssollwert K., die bei der Anordnung nach F i g. 2 des einen Differenzverstärker darstellenden Verhältnisreglers lediglich durch Widerstandsverhältnisse im Rahmen einer äußeren Beschallung des Differenzverstärkers eingegeben ist, liefert also am Ausgang des Differenzverstärkers eine der Driftspannung I U„ proportionale Spannung.

YI = Kl lt/_o=. (14)

Bei der vorstehenden Betrachtung eines als Verhältnisregler RG verwendeten rückgekoppelten integrierten Differenzverstärkers für die Ausregelung der Gleichstromdrift eines Gleichstromverstärkers wurde aus Gründen der Einfachheit davon ausgegangen, daß die die Sollfunktion/(z,r) nach Fig. 1 darstellende Sollgröße eine konstante Verstärkung V ist. Die

Eingabe des Sollwertes in den Verhällnisregler durch eine einfache äußere Beschallung des Differenzverstärkers DV ist jedoch keineswegs auf Festwerte beschränkt. Die Verstärkung V könnte selbstverständlieh auch eine beispielsweise von der Eingangsspannung U₁. wiederum abhängige Größe sein. Die Realisierung der Eingabe einer solchen Sollfunktion erfolgt in einfacher Weise durch entsprechende Dimensionierung und Ausbildung von die Widerstände R3und R4 entsprechend den Gleichungen (12) und (13) ersetzenden resistiven Elementen für den Fall, daß die Wechselstromverstärkung W keine Konstante, sondern eine Funktion eben der Eingangsspannung t/₍. ist. Ist die Sollfunktion von Größen abhängig, die mit

is dem Eingangssignal nicht korreliert sind, so sind die resisliven Elemente wenigstens teilweise mit Steuerelektroden auszurüsten, denen die entsprechenden Größen zuzuführen sind.
Die Regelschaltung nach der Erfindung mit einem Verhältnisregler läßt sich, wie einleitend bereits zum Ausdruck gebracht worden ist, nicht nur auf elektrische Vierpole, sondern auch auf elektrische Zweipole anwenden. Dem Verständnis dieses Sachverhalts dient das Ersatzschaltbild nach F i g. 3. Es zeigt einen den eigentlichen Zweipol darstellenden Widerstand R. Die Temperaturabhängigkeit dieses Widerstandes R läßt sich durch eine dem als temperaturkonstant angenommenen Widerstand parallelgeschaltete Stromquelle Q₀ darstellen, die einen von der Temperatur abhängigen Strom /_n liefert. Es ergibt sich somit das in F i g. 3 angegebene Ersatzschaltbild eines Widerstandes R_r. an dem eine Spannung U_e anliegt und durch den ein Strom /,, fließt, der sich von dem durch den Widerstand R fließenden Strom / um den temperaturabhängigen Strom /„ der Stromquelle Q₀ unterscheidet. Demnach ergibt sich für diesen Widerstand

ι.;. (/, + I_n) R

= R (l + J⁰Y l!5

Es ist offensichtlich, daß der temperaturabhängige Strom /₀ der temperaturabhängigen Stromquelle als innere Größe des Zweipols nicht gemessen werden kann. Dagegen läßt sich der Zweipolwiderstand R₁.

aus einer Strom- und Spannungsmessung ermitteln. Mit anderen Worten läßt sich unter Anwendung der Regelschaltung nach Fig. 1. insbesondere mit einem Verhältnisregler nach F i g. 2. eine Abweichung des Zweipolwiderstandes R,. vom Sollwert, z. B. vom Widerstand R, dadurch herbeiführen, daß das Stellglied Si nach Fig. 1 eine Stromquelle, die dabei dem Zweipol parallel geschaltet ist, mit entgegengesetzter Polarität so steuert, daß der temperaturabhängige Strom /₀ durch den Strom dieser zweiten Stromquelle im Sinne einer Temperaturstabilisierung des Zweipols kompensiert wird.

Ein einfaches Ausführungsbeispiel für eine solche Temperaturstabilisierung eines Zweipols zeigt F i g. 4. Die Regelschaltung RK ist hier in Form eines Vierpols dargestellt, der ausgangsseitig der zu regelnde temperaturabhängige Zweipol mit seinem Widerstand R_c angeschaltet ist. Die eingangsseitigen Anschlüsse des die Regelschaltung RK darstellenden Vierpols bilden dabei die Anschlösse des temperaturstabilisierten Zweipols, dessen Widerstand hier zum Unterschied vom temperaturabhängigen Widerstand R₁, mit R'_e bezeichnet ist. Wie F i g. 4 erkennen läßt, wird die Eingangsspannung U'_r dem »Pluseingang« des den

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Verhältnisregler RG darstellenden Differenzverstärkers über den Widerstand Rl zugeführt, während am »Minuseingang« zusätzlich der als Spannungsabfall am Widerstand Rm wirksame, in den Zweipol hineinfließende Strom /; auftritt. Die Widerstände KI, R2, R 3 Und R 4 sind so bemessen, daß die Gleichung

η . _K, («ä

(16)

erfüllt ist. Zur frequenzmäßigen Begrenzung der Regelschaltung ist dem Ausgang des Differenzverstärkers ein Tiefpaß TP mit geeignet bemessener Grenzfrequenz nachgeschaltet, über den der Differenzverstärker mit seinem Ausgang auf den Steuereingang des Stellgliedes Für die bereits erwähnte Stromquelle Qn arbeitet. Die Stromquelle ζ),', liefert einen dem temperaturabhängigen Strom /₀ entgegengesetzten Strom /„. der, wie bereits oben angeführt worden ist. mit Hilfe der Regelschaltung so gesteuert wird, daß im Sinne einer Temperaturstabilisierung des Zweipols der temperaturabhängige Strom /₀ kompensiert wird.

Der für die Umformung des Zweipolstromes in eine Spannung erforderliche Widerstand Rhi in Reihe zum zu regelnden Zweipol gibt in Verbindung mit dem Spannungsteiler aus den Widerständen R 2 und R4 die Möglichkeit, den durch die Regelschaltung RK gebildeten Vierpol als Dämpfungsglied mit einem mit dem Sollwiderstand des zu regelnden Zweipols übereinstimmenden Wellenwiderstand auszubilden. Eine solche Bemessung bringt vor allem auf dem Gebiete der integrierten Schaltungstechnik erhebliche Vorteile, weil hier gleichsam die Regelschaltung in den in seiner Temperatur zu kompensierenden Zweipol hinein integriert werden kann. In besonders günstig gelagerten Fällen kann der Differenzverstärker mit seinem Ausgang unmittelbar auf den zu regelnden Zweipol arbeiten Die Ausgangsgröße des Differenzverstärkers übernimmt dann unter Fortfall des Tiefpasses TP des Stellgliedes St und der Stromquelle Q, die Funktion des Stromes /_n.

Das in Fig. 5 dargestellte weitere Ausrührungsbeispiel zeigt die Anwendung der erfindungsgemüßen Regelschaltung mit einem von einem integrierten Differenzverstärker DV Gebrauch machenden Verhältnisregler RCi zur kontinuierlichen Driftregelung bei einem vier Stufen 1 bis 4 aufweisenden Gleichstromverstärker GK. Die Regelung wird hier in der Weise durchgeführt, svie sie an Hand der Rechnung in Verbindung mit Fig. 2 bereits erläutert wurde.

Die Eingangsspannung am Eingang E des Verstärkers wird über eine eingangsseitige Auskopplung c und den Widerstand Rl dem »Minuseingang« des DifTcrenzverstärkers DV und die Ausgangsspannung am Ausgang A über eine ausgangsseitige Auskopplung α

ίο und den Widerstand R2 dem »Pluseingang« des Differenzverstärkers zugeführt. Die Bemessung der Widerstände R 3 und R 4 ist für die Eingabe eines vorgegebenen Verstärkungswertes als Sollwert bemessen. Dem Ausgang des Differenzverstärkers ist wiederum ein die Regelung frequenzmäßig begrenzter Tiefpaß TP nachgeschaltet, der ausgangsseitig mit dem Steuereingang des Stellgliedes verbunden ist Die Regelung des Gleichstromverstärkers GV bei Abweichung semer Verstärkung vom eingegebenen Sollwert erfolgt hier über eine Regelung der geregelten Betriebsgleichspannungen Vl und 1'4 für die Stufen 2 und 4 des Verstärkers. Die Regelschaltung ist. von dem die Regelstrecke darstellenden Gleichstromverstärker GV abgesehen, durch eine unterbrochene Linie umrandet und als Regelschaltung RK' bezeichnet.

Bei Gleichstromverstärkern mit einer großen Bandbreite von beispielsweise I GHz kommen für die Dimensionieruiig nur hochfrequenztechnische Gesichtspunkte in Frage. Dies erzwingt insbesondere bei mit Transistoren ausgeführten Verstärkern eine nicht zu vernachlässigende Rückwirkung der Driftregelung am Ausgang auf den Eingang. Es zeigt sich, daß bei Anwendung einer Driftregelung bei einem so breitbandigen Verstärker nach Fig 5 eine Rückwirkung der Regelung auf den Eingang auttritt, die eine scheinbare Uberkompensation bewirkt. Diese tiberkompensation läßt sich in einfacher Weise, wie F i g. 6 schematisch angibt, dadurch beseitigen, daß dem Eingang E des Gleichstromverstärkers GP eine Regelschaltung RK nach F i g. 4 vorgeschaltet wild, die so bemessen ist. daß sie die Drift des Eingangswiderstandes, die durch die Rückwirkung der Verstärkertransistoren auftritt, ausregelt. Der »Minuseingang« des Differenzverstärkers erhält in diesem Falle, wie in F i g. 6 angegeben, seine Eingangsspannung von der am Eingang E' der Regelschaltung RK anstehenden Eingangsspannung über die eingangsseifige Auskopplung e'.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Elektrische Einrichtung zum Regeln der durch Abhängigkeit der Ausgangsgröße zur Eingangsgröße bestimmten Ubertragungseigenschaften einer aus einem elektrischen Zwei·· oder Vierpol bestehenden Regelstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs- und Eingangsgröße (X2 und Xl) der Regelstrecke (RS) den >° Eingängen eines ihr Verhältnis in bezug auf einen Soliwert für dieses Verhältnis regelnden Verhähnisregler (RG) zugeführt sind, dessen Stellgröße (Y I) ein die Ausgangsgröße (X2) beeinflussendes Stellglied (St) im Zuge der Regelstrecke steuert. >5

2. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Regelstrecke ein elektrischer aktiver oder passiver Zweipol ist, dessen Impedanz durch Störgrößen Schwankungen unterworfen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs- und die Eingangsgröße des Zweipols (RJ die Eingangsspannung (U_e) ui.d der Ausgangsstrom (/,,) bzw. umgekehrt sind und daß zum Zweipol entweder parallel eine Stromquelle (ft,) oder in Reihe eine Spannungsquelle geschaltet ist, deren Steuereingang *5 mit dem Ausgang des Stellgliedes (Sf) in Verbindungsteht.

3. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Regelstrecke ein elektrischer aktiver Vierpol ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vierpol eir Gleichstromverstärker [GV) ist, dessen Regelgröße ■ 'ie Gleichstromdrift ist.

4. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet. dc<3 der Zweipol der Eingangswiderstajid einjs mi? einer Gleichstromdrift behafteten Gleichstromvcrstärkers (GV) ist.

5. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgang des Verhältnisreglers [RG) ein den Frequenzbereich der Regelschaltung begrenzendes Filter (7P) mit Tiefpaßeigenschaften nachgeschaltet ist.

6. Elektrische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verhältnisregler (RG) ein rückgekoppelter Differenzverstärker [DV) mit sehr hohem Verstärkungsgrad, vorzugsweise ein integrierter Differenzverstärker ist. dessen Festlegung für den gewünschten Sollwert des Verhältnisses der Ausgangs- und Eingangsgröße x2' und χ Γ durch äußere Beschaltung vorgenommen ist.

7. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Beschaltung des Differenzverstärkers einerseits ein erstes und ein zweites resistives Element vorsieht, das jeweils einem der beiden Eingänge des Differenzveistärkers (DV) in Reihe geschaltet ist und andererseits von einem dritten und einem vierten resistiven Element gebildet ist, von denen das dritte resistive Element zwischen dem einen Eingang und dem Ausgang des Differenzverstärkers angeschaltet ist und das vierte resistive Element den anderen Eingang mit dem den Eingängen und dem Ausgang des Differenzverstärkers gemeinsamen Bezugspotential verbindet.

8. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die resistiven Elemente lineare Widerstände (Rl, Rl, R3 und A4) sind.

9. Elektrische Einrichtung nuch Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der resistiven Elemente steuerbar ist.

10. Elektrische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für das Verhältnis durch ein Programm Jf (z, D vorgegeben ist.

11. Elektrische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Ausgangsgröße (X I und X 2) der Regelstrecke (KSj den Eingängen des Verhältnisreglers (Rd) über Meßwertumformer [M 1, Λ/2) als Meßgrößen (x 1 und x2) zugeführt sind.