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Schaltung zur Gleichrichtung von Wechselspannungen mit Hilfe einer
Duodiode, insbesondere zur Verwendung als Voltmeter
Die bisher bekanntgewordenen
diodenvoltmeter, bei denen zwecks Erhöhung der Meßgenauigkeit eine Kompensation
Ides Diodenruhestromes (Emissionsstromes) üblich ist, haben den Nachteil, daß die
vom Anzeigegerät angegebenen Werte der Meßspannung nicht genügend unabhängig slind
von den Spannungsschwankungen der Heizstromquelle für die Glühkathode der Diode.
In den bekannten Schaltungen, bei denen der Ruhestrom der Diode durch eine konstante
Hilfsspannung bzw. einen konstanten Hilfsstrom kompensiert wird, verändert sich
der Nullpunkt des Anzeigegerätes, sobald die Heizspannung der Diode und damit der
Emissionsstrom sich ändert.
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Es ist nun weiterhin bereits eine Schaltung vorgeschlagen worden,
bei der zur Kompensation, des Ruhestromes der zur Gleichrichtung dienenden Diode
derRuhestrom einer zweitenDiode verwendet wird und bei der zweckmäßigerweise beide
Dioden zu einer Duodiode vereinigt werden. Die Kathoden der beiden Diodenstrecken
sind in dieser Schaltung mit dem veränderbaren Mittelabgriff eines Widerstandes
verbunden, dessen Teile von dem Ruhestrom ,der Gleichrichtungs- und der Kompensationsdiode
in entgegengesetzter Richtung durchflossen werden. Das Anzeigeinstrument mißt dann
die an den Enden des Widerstandes auftretende Spannung. Bei dieser Anordnung werden
zwar, wenn
die Ruheströme Ibeider Dioden gleich groß sind, die Nullpunktsänderungen
am Anzeigegerät infolge vonHeizspannungsschwaakungen fast ausgeglichen.
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In der Praxis sind aber die Ruheströme lin den einzelnen Diodenstrecken
einer Duodiode nicht genau gleich und auch großen, verschieden verlaufenden zeitlichen
Änderungen unterworfen. Dies erfordert eine entsprechende Nachstellung des veränderlichen
Mittelabgriffes an dem vom Anzeige-,instrument überbrückten Widerstand, wodurch
zwangsläufig Idie Größe des Ausschlages am Anzeigeinstrument, der einer bestimmten
Meßspannung entspricht, d. h. die Empfindlichkeit des Anzeigeinstrumentes, geändert
wird. iGegenstand der Erfindung, durch welche die Nachteile der genannten Diodenvoltmeter
vermilden werden, ist eine Schaltung zur Gleichrichtung von Wechselspannungen mit
Hilfe einer Duodiode, insbesondere zur Verwendung als Voltmeter, bei der eine Diode
(Gleichrichtungsdiode) zur Gleichrichtung der Wechselspannung, die andere Diode
(Kompensationsdiode) zur Kompensation des in der Gleichrichtungsdiode fließenden
Ruhestromes dient. Gemäß der Erfindung wird in der Kompensationsdiode ein der Heizspannung
der Duodiode proportionaler Strom als Kompensationsstrom benutzt.
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Die Erfindung sei an Hand des in der Abb. I dargestellten, als Ausführungslbeispiel
des Erfindungsgedankens zu wertenden D uodiodenvoltmeters näher erläutert: D ist
die Duodiode mit den beiden Diodenstrecken e und f, von denen e als Gleichrichtungsdiode
und f als Kompensationsdiode dient.
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Die Kathode der Duodiode ist im festen Anschlußpunkt d einerseits
über die Reihenschaltung zweier fester Wide,rstände R2 und R1 mit der Anode der
Gleichrichtungsdiode, andererseits über eine den festen Widerstand R3, ,die HeizstromquelleH
der Duodiode und den veränderbaren Widerstand R4 enthaltende Reihenschaltung mit
der Anode der Kompensationsdiode verbunden. Das Anzei.gegerät G mißt die an den
nicht miteinander verbundenen Klemmen m und n der Widerstände R2 und R3 auftretende
Spannung.
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BDie Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Die zu messende Wechselspannung
wird an den Klemmen a, b zugeführt und in der Diode e gleichgerichtet. Der entstehende,
über die Widerstände R1 und R2 fließende Gleichstrom, dem durch den Blockierungskondensator
C der Weg in Iden Hochfrequenzteil versperrt ist, erzeugt an R2 eine Gleichspannung,
,die von ,dem Instrument G, für das der Widerstand R3 einen Vorwiderstand darstellt,
an-.gezeigt wird. Infolge des durch ideen Ruhestrom der Strecke bedingten Spannungsabfalles
an R2 tritt zwischen den Klemmen m und d, auch wenn die Meßspannung Null ist, eine
Spannung auf, die die Anzeige des Gerätes G fälschen würde. Um diese Spannung Idaher
zu kompensieren, wird durch entsprechende Einstellung des Widerstandes R4 die Stärke
des in der Kompensationsdiode fließenden, im wesentlichen von der Heizstromquelle
herrührenden Gleichstromes so eingeregelt, daß inflge des durch diesen Strom an
dem Widerstand R3 hervorgerufenen Spannungsabfalles an den Punkten d und n die gleiche,
aber entgegengesetzte Spannung entsteht wie an den Punkten m, d durch Iden Ruhestrom
der Diode e, so daß Idas Instrument G also auf Null einspielt.
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Durch richtige Bemessung der Widerstandswerte von R1 R2, R8 und R4
läßt sich, wie später noch erläutert wird, erreichen, daß in dem Bereich der normalerweise
zu erwartenden Heizspannungsschwanlkungen und bei den üblichen zeitlichen Änderungen
des Emissionsstromes in beidenDiodenstrecken der Nullpunkt des Anzeigeinstrumentes
sich praktisch nicht ändert. Da außerdem beim Einstellen dieses Nullpunktes die
Widerstände R2 und R3 nicht verändert werden, list auch die Anzeigeempfindlichkeit
des Instrumentes unabhängig von der Nullpunkteinstellung.
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In der Abb. 2 ist zur genaueren Erläuterung der Wirkung der Schaltung
nach Abb. I der Span nungsabfall J R am Widerstand R2 bzw. R3 in Abhängigkeit von
der Heizspannung Uh aufgetragen. Die dargestellten Kurven, von denen J2 R2 bzw.
J3 R3 den Verlauf des Spannungsabfalles an R2 bzw. R3 zeigen, wurden bei folgenden
Widerstandswerten aufgenommen': Rt = IO 000 Ohm, R2 = 10 980 Ohm, R3 = 341 Ohm und
R4 = 15 000 Oh,m (veränderlich). Dlie Heizspannung, die normalerweise 4 Volt beträgt,
wurde in den Grenzen von 3,6 bis 4,4 Volt verändert. Wie die Abb. 2 erkennen läßt,
stimmen in dem Bereich der üblichen Heizspannungsschwankungen von t 3 36/0, d. h.
zwischen den gestrichelt dargestellten Werten 3,88 bzw. 4,I2 Volt, die beiden Kurven
praiktisch überein, so Idaß also diese Schwankungen keine Veränderung des Nullpunktes
am Anzeigegerät mit sich bringen. Aber auch der schädliche Einfluß ,der großen und
in den beiden Diodenstrecken e und f verschieden verlaufenden zeitlichen Änderungen
des Emissionsstromes kannidurch entsprechende Nachregelung von Hand am Widerstand
R4 ausgeschaltet werden, ohne daß die Empfindlichkeit des Anzeigegerätes sich merklich
ändert.
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Die Schaltung gemäß der Erfindung kann selbstverständlich nicht nur
für die Anzeige und Messung von Wechselspannungen, sondern überall dort mit Vorteil
verwendet werden, wo eine Gleichrichtung der Wechselspannung benötigt wird, die
von den üblichen Heizspannungsschwankungen und normalerweise vorhandenen Änderungen
der Röhren-Daten der Gleichrichteranordnung unabhängig ist.
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Ferner ist es für die Erfindung nicht unbedingt erforderlich, daß
als Heizstromquelle eine Wechselstromquelle Verwendung findet, sondern es kann ebensogut
auch eine Gleichstromquelle hierfür benutzt werden, wobei lediglich auf richtige
Polung geachtet werden muß.