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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Übertragen elektrischer Ladungs- oder Spannungssignale über eine lange Messleitung, insbesondere für piezoelektrische Messwertwandler, wobei dem Ausgang des das Ladungs- oder Spannungssignal liefernden Gebers als erstes aktives Schaltelement in Feldeffekttransistor (FET oder MOSFET) nachgeschaltet ist, dessen Steuereingang vom Ladungs- oder Spannungssignal beaufschlagt ist.
Dem Stammpatent liegt die Aufgabe zugrunde, Störspannungseinflüsse, wie Brummspannungen, induktive und kapazitive Störspannungen, Spannungsabfälle in der Masseleitung u. dgl., welche die Durchführung von Messungen mit piezoelektrischen Messwertwandlern erschweren und das Messergebnis verfälschen, weitgehend zu vermeiden.
Zu diesem Zweck ist gemäss dem Stammpatent die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors mit dem Kollektor eines weiteren Transistors verbunden, dessen Emitter über einen Arbeitswiderstand des Feldeffekttransistors und dessen Basis unmittelbar mit der Senkenelektrode des Feldeffekttransistors zusammengeschaltet sind, wobei in den Stromkreis der von den beiden Transistoren gebildeten komplementären Schaltung zwischen die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors und das Bezugspotential ein Widerstand eingeschaltet ist, der zusammen mit der Transistorschaltung eine durch das Ladungs- oder Spannungssignal des Gebers gesteuerte Stromquelle bildet, und am Ende der an den Ausgang der Transistorschaltung, der durch den Emitter des weiteren Transistors gebildet ist,
angeschlossenen Messleitung sind ein Arbeitswiderstand oder ein Operationsverstärker und eine Speisespannungsquelle angeschaltet. Mit dieser Schaltungsanordnung wird das vom Messwertwandler abgegebene Ladungs- oder Spannungssignal in ein Stromsignal umgewandelt und eine Stromquelle mit hohem Ausgangswiderstand gebildet, so dass die nachteiligen Eigenschaften eines niederohmigen Spannungssignals durch die Vorteile eines hochohmigen Stromsignals umgangen werden.
Die Erfindung hat eine Verbesserung dieser durch das Stammpatent geschützten Schaltung zum Gegenstand und besteht darin, dass zwischen den Ausgang der Transistorschaltung und die anschliessende Messleitung ein weiterer Feldeffekttransistor geschaltet ist, dessen Quellenelektrode mit dem Emitter des zweiten Transistors, dessen Senkenelektrode mit der abgehenden Messleitung und dessen Torelektrode mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden sind. Durch diese Massnahme wird die Speisespannung der Schaltung stabilisiert und der Ausgangswiderstand wesentlich erhöht. Die Spannung an der mit einem sehr kleinen Durchgriff behafteten Tor-Quellen-Strecke des weiteren Feldeffekttransistors wird als Referenzspannung verwendet, wodurch der Durchgriff um ein Vielfaches, etwa um den Faktor 50 bis 200, verkleinert wird.
Eine auf den Eingang wirkende Störspannung wird daher um den gleichen Faktor unterdrückt, so dass der Einfluss von Störspannungen auf das Messergebnis praktisch zur Gänze ausgeschaltet wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Schaltung liegt darin, dass die Speiseleitung, welche zugleich Signalleitung ist, trotzdem zweipolig geschaltet werden kann.
Nachfolgend ist die erfindungsgemässe Schaltung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, welches in der Zeichnung dargestellt ist.
Die erfmdungsgemässe Schaltung schliesst an einen Messwertgeber--l--an, der beispielsweise aus einem piezoelektrischen Druck- oder Beschleunigungsmesser bestehen kann und zwischen eine geerdete oder an Masse liegende Bezugsleitung--2--und eine Signalleitung --3-- geschaltet ist. Die Signalleitung --3-- führt zum Steuereingang eines Feldeffekttransistors-4-, der als erstes aktives Schaltelement dient.
Parallel zum Messwertgeber-l-sind zwischen die Bezugsleitung-2-und die Signalleitung --3-- eine
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einer komplementären Schaltung zusammengeschaltet : Die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors --4-- ist mit dem Kollektor und dessen Senkenelektrode mit der Basis des bipolaren Transistors--11--verbunden, während der Emitter des Transistors --11-- über einen Arbeitswiderstand--12--des Feldeffekttransistors --4-- an die Verbindung zwischen dessen Senkenelektrode und der Basis des Transistors--11-angeschlossen ist.
Als Feldeffekttransistor --4-- wird vorteilhaft ein sogenannter Depletion-Typ MOSFET oder ein Junction-Typ FET verwendet.
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angeschlossen, dessen Torelektrode mit dem Kollektor des bipolaren Transistors --11-- und dessen Senkenelektrode mit der abgehenden Messleitung--5--verbunden ist, welche eine beliebige Länge aufweisen kann. Am Ende der Messleitung-5-sind in diese eine Last, die aus einem Arbeitswiderstand--M-- besteht sowie eine Speisespannungsquelle--8--angeschaltet. Schliesslich ist ein Auswertegerät--6--für die Messsignale über Leitungen--16 und 17--dem Arbeitswiderstand--14--nachgeordnet.
Vor das Auswertegerät--6--kann allenfalls ein Operationsverstärker geschaltet sein.
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--3-- demTransistoren--4, 11 und 11'- bestehende Schaltung. Der zwischen Emitter und Basis des Transistors --11-- liegende Widerstand-12-lässt einen durch die Emitter-Basis-Spannung bestimmten Strom durch den Feldeffekttransistor-4-fliessen. Der Widerstand --10-- eliminiert eine kontinuierliche Ladungsdrift auf den Eingang. Der in die Quellenleitung des Feldeffekttransistors --4-- eingeschaltete Widerstand --7-bestimmt zusammen mit der durch den eingestellten Senkenstrom bedingten Tor-Quellen-Spannung den durch
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stabilisiert- dient als Referenzspannung.
Durch diese Massnahme wird erreicht, dass Störspannungen, die in der Erdschleife der Zuleitung vorhanden sind und sich hauptsächlich über den Durchgriff des Transistors --4-- auf den Eingang der Schaltung auswirken, um den Faktor 50 bis 200 vermindert werden, d. h. dass der Einfluss einer Störspannung von beispielsweise 10 V auf einen Wert von nur 1 bis 4 mV absinkt. Der weitere Vorteil, wonach Speiseleitung und Signalleitung identisch sind, wird beibehalten, so dass die Verwendung einer zweipoligen Leitung genügt. Der Innenwiderstand der gesamten Schaltung steigt auf etwa 2, 5 bis 10 Mn bei einer Steilheit von 1 mA/V.