DE809671C - Diskriminatorschaltung zur Erzeugung einer hinsichtlich der Polaritaet vom Vorzeichen der Frequenz- oder Phasendifferenz zweier Wechsel-spannungen abhaengigen Gleichspannung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Diskriminatorschaltung zur Erzeugung einer Gleichspannung, deren Polarität von dem Vorzeichen der Frequenz- oder Phasendifferenz zweier Wechselspannungen abhängig ist, und ist besonders vorteilhaft verwendbar zur Erzeugung einer in Schaltungen für selbsttätige Frequenzkorrektion (AFC) erforderlichen, z. B. einer als veränderliche Reaktanz wirksamen Verstärkerröhre zuzuführenden Regelspannung.

Es ist bekannt, für selbsttätige Frequenzkorrektion um 90° phasenverschobene Komponenten der einen der zu vergleichenden Wechselspannungen den Anoden zweier als Mischröhren wirksamen, von der anderen Wechselspannung gleichphasig gesteuerten Trioden zuzuführen. Die in diesem Falle erzeugten Schwebungsspannungen sind um 90 ° phasenverschoben, das Vorzeichen dieses Phasenunterschieds ist von dem Vorzeichen der Frequenzdifferenz der verglichenen Wechselspannungen abhängig. Indem die Schwebungsspannungen über Transformatoren den Steuergittern zweier weiterer Trioden zugeführt werden, die sich durch eine galvanische, kreuzweise Kopplung gegenseitig sperren, wird, je nachdem die eine oder die andere der Schwebungsspannungen voreilt, die eine oder die andere, der beiden letztgenannten Trioden gesperrt, und es entsteht zwischen ihren Anoden eine hinsichtlich der Polarität von dem Vorzeichen der Frequenzdifferenz der verglichenen Wechselspannungen abhängige Gleichspannung.

Indem gemäß einem älteren gemachten Vorschlag die phasenverschobenen Schwebungsspannungen über eine Gleichstromkopplung kreuzweise gekoppelten Verstärkerröhren zugeführt werden, ergibt sich eine Schaltung, die nicht nur Frequenzdifferenzen, sondern auch Phasenunterschiede der verglichenen Wechselspannungen vorzeichengemäß angibt. Die Größe der

erzeugten Gleichspannung ist bei beiden erwähnten Schaltungen in erster Näherung stets die gleiche.

Gemäß der Erfindung können solche Schaltungen wesentlich vereinfacht werden, indem die als Mischröhren zur Erzeugung der Schwebungsspannungen wirksamen Verstärkerröhren kreuzweise, vorzugsweise galvanisch, rückgekoppelt werden. Auf diese Weise werden die bei solchen Schaltungen bereits vorhandenen Mischröhren auch zur Umwandlung des Phasen-Unterschieds der Schwebungsspannungen, oder, im Falle des Synchronismus der verglichenen Wechselspannungen, der Amplitudendifferenz der Schwebungsspannungen in eine hinsichtlich der Polarität dem Vorzeichen des Phasenunterschieds bzw. der Amplitudendifferenz der Schwebungsspannungen entsprechende Gleichspannung benutzt, die dem Ausgangskreis der Mischstufe über ein Glättungsfilter entnommen werden kann.
Zum Unterschied gegenüber der vorstehend erwähnten bekannten Schaltung oder dem älteren Vorschlag ist nunmehr die Größe der erzeugten Gleichspannung nicht mehr in erster Näherung unabhängig von dem Frequenz- oder Phasenunterschied der verglichenen Wechselspannungen, vielmehr nimmt sie bei zunehmendem Frequenzunterschied der verglichenen Wechselspannungen zu einem von der Zeitkonstante des Mischröhrenkreises bedingten Frequenzunterschied allmählich bis zu einem Maximalwert zu, um bei größeren Frequenzunterschieden wieder abzunehmen. Eine solche Frequenzabhängigkeit ist für viele Anwendungen von besonderer Bedeutung. Bei Schaltungen für selbsttätige Frequenzkorrektion wird auf diese Weise eine stabüe Einstellung auf den angestrebten Gleichgewichtszustand ohne Anwendung besonderer Maßnahmen ermöglicht.

Bei genügender Amplitude einer der zu vergleichenden Wechselspannungen, die bei selbsttätiger Frequenzkorrektion eines örtlichen Oszillators im allgemeinen bei den von diesem Oszillator erzeugten Schwingungen zur Verfügung steht, kann eine übliche Anodengleichspannung der Mischröhre entbehrt werden, und an ihrer Stelle können von den zu vergleichenden Wechselspannungen diejenigen mit hinreichender Amplitude als Anodenspannung für beide Mischröhren benutzt werden.

An Hand der Zeichnung, die eine besonders einfache

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltung darstellt, folgt nachstehend eine nähere Erläuterung.

In der Fig. 1 werden die zu vergleichenden Wechselspannungen f_x und f₉ den Eingangsklemmen 1 und 2 zugeführt. Die Spannung f_x wird über Koppelkondensatoren 3, 4 gleichphasig als Anodenspannung den Anoden der Triodenmischröhren 5,6 zugeführt, deren gegenseitig verbundene Kathoden nicht galvanisch sondern über einen Kondensator 7 für die Eingangsfrequenzen geerdet sind. Der Spannung f₂ werden mittels antiparallel geschalteter, phasendrehender Netzwerke mit Widerständen 8,9 und Kondensatoren 10,11 zwei um 90° phasenverschobene Komponenten entnommen, die über Gitterkondensatoren 12 bzw. 13 den Steuergittern der Mischtrioden zugeführt werden. Die Mischröhren 5,6 sind galvanisch kreuzweise gekoppelt, indem das Steuergitter einer jeden der Mischröhren über einen Widerstand 14 bzw. 15 mit einem vorzugsweise einstellbaren Anzapfpunkt eines zwischen Anode und Kathode der anderen Mischröhre eingeschalteten Widerstandes 16 bzw. 17 verbunden ist.

Die Ausgangsgleichspannung tritt am Ausgangskondensator 18 eines mit der Anode der Mischröhre 6 verbundenen Glättungsfilter mit Reihenwiderstand 19 auf.

Ähnlich wie bei den obenerwähnten älteren Schaltungen treten an den Anoden der Mischröhren 5, 6 und somit an den Kondensatoren 3,4 und den die Röhren Tiberbrückenden Widerständen 17, 16 um 90 ° phasenverschobene Schwebungsspannungen von dem Frequenzunterschied zwischen den verglichenen Wechselspannungen entsprechender Frequenz auf. Eilt nun z.B. die Schwebungsspannung an der Rohres ^m bezug auf die an der Röhre 6 vor, so führt Röhre 5 während einer halben Periode der Schwebungsfrequenz eher und dank der kreuzweisen Kopplung mehr Strom als die Röhre 6, wobei Röhre 6 infolge der kreuzweisen Kopplung praktisch gesperrt wird. Während eines von der Zeitkonstante des Mischröhrenkreises bedingten Teils der nächstfolgenden Halbperiode der Schwebungsfrequenz bleibt die Röhre 6 nahezu gesperrt.

Zwischen den Anoden der Mischröhren, also an der Reihenschaltung der Uberbrückungswiderstände 16, 17 entsteht eine pulsierende Gleichspannung, deren Polarität von dem Vorzeichen des Phasenunterschiedes der Schwebungsspannungen und somit von dem Vorzeichen der Frequenzdifferenz der verglichenen Wechselspannungen abhängig ist. Diese pulsierende Gleichspannung ist im Eingangskreis des Glättungsfilters 18, 19 an einem zwischen Anode der Röhre 5 und Erde eingeschalteten Widerstand 20 wirksam.

Im Falle des Synchronismus der verglichenen Spannungen ist die Schwebungsfrequenz naturgemäß Null. Das bei von Null abweichender Schwebungsfrequenz auftretende Vorzeichen des Phasenunterschieds der Schwebungsspannungen wird nunmehr als Vorzeichen des Amplitudenunterschieds der Schwebungsspannungen wirksam. Es tritt nunmehr am Ausgangskondensator 18 des Glättungsfilter eine hinsichtlich der Polarität dem Vorzeichen des erwähnten Amplitudenunterschieds entsprechende Gleichspannung auf. Die Größe dieser Spannung ist von der Größe des Phasen-Unterschieds der (synchronen) verglichenen Spannungen abhängig.

Vorstehend wurde bereits auf den Zusammenhang zwischen Schwebungsfrequenz und Zeitkonstante der Mischröhrenkreise hingewiesen. Wenn nämlich während einer Halbperiode der Schwebungsfrequenz die während einer vorangehenden Halbperiode entstandene Ladung z. B. des mit der Anode der Röhre 5 verbundenen Kondensators 3 nicht größtenteils abfließen kann, für welches Abfließen im wesentlichen die vom Kondensator 3, Widerstand 17 und Kondensator 7 bedingte Zeitkonstante maßgebend ist, wird in einer folgenden Halbperiode der Schwebungsfrequenz die Restladung einer etwaigen Polaritätsänderung der Spannung an der Reihenschaltung der Widerstände 16, 17 entgegenwirken.

Zur Erläuterung des Einflusses der Zeitkonstante ist in Fig. 2 die Größe der Ausgangsgleichspannung e nach Maßgabe des Frequenzunterschieds f₁ -f_% der verglichenen Wechselspannungen dargestellt. In dieser Figur gilt die Kurve α für größere Zeitkonstante als die Kurve b. Verglichen mit Kurve b weist die zuerst genannte Kurve α einen steileren Verlauf auf. Der positive oder negative Maximalwert der Ausgangsspannung e tritt bei um so kleineren Differenzfrequenzen der verglichenen Wechselspannungen auf, je größer die Zeitkonstante wird.

Bei zu synchronisierenden Wechselspannungen von etwa 10 kHz ergab sich, daß nachstehende Werte der in der Schaltung verwendeten Widerstände und Kondensatoren zufriedenstellende Ergebnisse lieferten:

R₁₀ = R_n = 10 000 Ohm C₃-C₄ = 10 000 pF

= #15 = 0,5

#17 = 0,5 #19 = #20 = 0,5

16

Megohm C₇ = 20000 pF
Megohm C₈-C₉= 1330 pF Megohm C₁₂= C₁₃= 10000 pF C₁₈= 500000 pF.

Die in Fig. 1 dargestellte galvanische, kreuzweise Kopplung kann durch eine kapazitive, induktive oder gemischte Kopplung ersetzt werden, wobei darauf zu achten ist, daß die Zeitkonstante der Kopplungskreise nicht zu groß wird. Bei z. B. kapazitiver Kopplung werden die äußersten Flanken der Kurven in Fig. 2 steller.

Eine größere Konversionssteilheit der Mischröhren kann durch Anwendung einer üblichen Anodengleichspannung bewerkstelligt werden. Dabei tritt jedoch am Ausgangskondensator die Überlagerung der erwünschten Ausgangsspannung und der Anodengleichspannung auf. Indem die Ausgangsspannung den in den Kathodenleitungen der Mischröhren enthaltenen Widerständen entnommen wird, kann dies gewünschtenfalls verhütet werden.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Diskriminatorschaltung zur Erzeugung einer Gleichspannung, deren Polarität von dem Vorzeichen des Frequenz- oder Phasenunterschieds zweier Wechselspannungen abhängig ist, besonders zur Erzeugung einer für selbsttätige Frequenzkorrektion geeigneten Regelspannung, wobei gegenseitig phasenverschobene Komponenten der einen Wechselspannung in einer Mischstufe mit Verstärkerröhren mit der anderen Wechselspannung gemischt und der gegenseitige Phasen- oder Amplitudenunterschied der so erzeugten Niederfrequenzschwebungsspannungen in die zu erzeugende Gleichspannung umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die als Mischröhren wirksamen Verstärkerröhren kreuzweise rückgekoppelt sind und die erwünschte Gleichspannung dem Ausgangskreis der Mischstufe entnommen wird.
2. 2. Diskriminatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischröhren galvanisch rückgekoppelt sind.
3. 3. Diskriminatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter einer jeden der beiden Mischröhren über einen Widerstand mit einem Anzapfpunkt eines die andere Röhre überbrückenden Widerstandes verbunden ist.
4. 4. Diskriminatorschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenleitungen der Mischröhren mit dem für die Frequenz der verglichenen Wechselspannungen gegebenenfalls kapazitiv geerdeten Verbindungspunkt der Überbrückungswiderstände verbunden sind.
5. 5. Diskriminatorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erwünschte Gleichspannung über ein Glättungsfilter den Überbrückungswiderständen entnommen wird.
6. 6. Diskriminatorschaltung nach einem der Ansprüche ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenspannung der Mischröhren ausschließlich von einer der zu vergleichenden Wechselspannungen gebildet wird, welche z. B. kapazitiv einer Mischröhrenanode zugeführt wird.
7. 7. Diskriminatorschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erwünschte Gleichspannung von der geglätteten Anodenmischspannung einer der Röhren gebildet wird.
8. 8. Diskriminatorschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der zwischen den Klemmen der Anodenwechselspannungsquelle liegenden Mischröhrenkreise kleiner ist als eine einzige Periode der höchsten, wahrnehmbaren Schwebungsfrequenz.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   O 929 7.