CH660267A5

CH660267A5 - CHARGE AMPLIFIER CIRCUIT.

Info

Publication number: CH660267A5
Application number: CH439683A
Authority: CH
Inventors: Reinhard Boschanig; Gerhard Dipl-Ing Woess
Original assignee: Avl Verbrennungskraft Messtech
Priority date: 1982-08-26
Filing date: 1983-08-11
Publication date: 1987-03-31
Also published as: DE3330043A1; ATA322482A; DE3330043C2; AT377132B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ladungsverstärkerschaltung mit einem Operationsverstärker, einem Gegenkopplungskondensator zwischen invertierendem Eingang und Ausgang des Operationsverstärkers und einer Rückstelleinrichtung zur Entladung des Gegenkopplungskondensators. The invention relates to a charge amplifier circuit with an operational amplifier, a negative feedback capacitor between the inverting input and output of the operational amplifier and a reset device for discharging the negative feedback capacitor.

Bei beispielsweise in piezoelektrischen Messsystemen verwendeten Ladungsverstärkern ist es notwendig, möglichst hochisolierende Eingangsstufen zu verwenden; d.h., die Eingangsleckströme sollen sehr klein sein, damit sie keine störende Drift der Ausgangsspannung verursachen. Diese Forderung wird üblicherweise durch die Verwendung einer sehr hochohmigen Eingangsstufe (MOSFET, J-FET) und einer hochisoliert ausgeführten Leitungsführung für die Eingangsleitung erfüllt. MOS-FET-Eingangsstufen haben den Nachteil, dass sie gegenüber Überspannungen sehr empfindlich sind. Bei Spannungen über etwa 100 V wird der MOSFET meist durch einen Durchschlag zerstört. Obwohl im normalen Betrieb durch das Ladungsverstärker-Prinzip die Spannung am Eingang auf Null bleibt, können in manchen Fällen höhere Spannungen auftreten; z.B. In charge amplifiers used, for example, in piezoelectric measuring systems, it is necessary to use input stages which are as highly insulating as possible; i.e. the input leakage currents should be very small so that they do not cause an annoying drift in the output voltage. This requirement is usually met through the use of a very high-resistance input stage (MOSFET, J-FET) and a highly insulated line routing for the input line. MOS-FET input stages have the disadvantage that they are very sensitive to overvoltages. At voltages above about 100 V, the MOSFET is usually destroyed by a breakdown. Although the voltage at the input remains at zero due to the charge amplifier principle in normal operation, higher voltages can occur in some cases; e.g.

durch Berührung oder beim Anschliessen eines Kabels bzw. Aufnehmers. Es ist zwar bekannt, die extrem hochohmige MOSFET-Eingangsstufe gegen Überspannung zu schützen; die in Frage kommenden Schutzelemente (Zenerdioden, Halbleiterdioden, Überspannungsabieiter) verschlechtern jedoch die Isolationseigenschaften und bewirken daher Leckströme. by touching or when connecting a cable or transducer. It is known to protect the extremely high-resistance MOSFET input stage against overvoltage; the protective elements in question (Zener diodes, semiconductor diodes, surge arresters), however, impair the insulation properties and therefore cause leakage currents.

J-FET-Eingangsstufen haben gegenüber MOSFET-Ein-gangsstufen den Vorteil, dass sie nicht empfindlich gegen Überspannungen sind, sie haben jedoch gegenüber MOSFET-Ein-gangsstufen einen grösseren Leckstrom, der zudem stark temperaturabhängig ist. Je 8°C Temperaturerhöhung verdoppelt sich beim J-FET der Leckstrom. J-FET input stages have the advantage over MOSFET input stages that they are not sensitive to overvoltages, but they have a larger leakage current compared to MOSFET input stages, which is also strongly temperature-dependent. The leakage current doubles for every 8 ° C temperature increase with the J-FET.

Nach dem heutigen Stand der Technik gibt es demnach zwei Grundtypen von Eingangsschaltungen für Ladungsverstärker: According to the current state of the art, there are two basic types of input circuits for charge amplifiers:

1) Extrem hochohmige MOSFET-Eingangsschaltungen, die sich für quasistatischen Messbetrieb eignen, jedoch den Nachteil haben, dass sie empfindlich gegenüber Überspannungen sind. 1) Extremely high-resistance MOSFET input circuits, which are suitable for quasi-static measurement operation, but have the disadvantage that they are sensitive to overvoltages.

2) J-FET-Eingangsschaltungen, die wegen der Eingangsleckströme mit Gegenkopplungswiderstand (Fig. 1) betrieben werden und deshalb nur für dynamische Messungen geeignet sind. 2) J-FET input circuits which are operated with negative feedback resistance (Fig. 1) because of the input leakage currents and are therefore only suitable for dynamic measurements.

3) Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladungsverstärkerschaltung der eingangs genannten Art zu realisieren, die quasistatischen Messbetrieb erlaubt und zusätzlich unempfindlich gegenüber Überspannungen ist. 3) The object of the present invention is to implement a charge amplifier circuit of the type mentioned at the outset, which allows quasi-static measurement operation and is also insensitive to overvoltages.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass zur Kompensation der Drift der Ausgangsspannung des Ladungsverstärkers am Ausgang des Ladungsverstärkers eine Schaltungsanordnung mit einem Gleichspannungsverstärker, einem A/D-Wandler, D/A-Wandler und Widerstand vorgesehen ist, welche vor der Messung in einer Abgleichphase automatisch die Eingangsleckströme durch einen von ihr erzeugten Strom Ic kompensiert und diesen Strom während der anschliessenden Messphase konstant hält. This object is achieved according to the invention in that, to compensate for the drift of the output voltage of the charge amplifier at the output of the charge amplifier, a circuit arrangement with a DC voltage amplifier, an A / D converter, D / A converter and resistor is provided, which before the measurement in In an adjustment phase, the input leakage currents are automatically compensated by a current Ic generated by them and this current is kept constant during the subsequent measurement phase.

Eine bevorzugte Ausführung der Ladungsverstärkerschaltung besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung darin, In a further embodiment of the invention, a preferred embodiment of the charge amplifier circuit consists in

dass der Ausgang des Ladungsverstärkers über den Gleichspannungsverstärker mit dem A/D-Wandler verbunden ist, dass der A/D-Wandler einen Eingang aufweist, über welchen er so steuerbar ist, dass er — mit fixer Abtastrate laufend — das ihm vom Gleichspannungsverstärker zugeführte Analogsignal digitalisiert (Zustand «ABGLEICHEN»), bzw. dass er den zuletzt begonnenen Digitalisierungsvorgang beendet und den letzten Digitalwert festhält (Zustand «MESSEN»), dass der Ausgang des A/D-Wandlers mit einem D/A-Wandler verbunden ist, dem das Ausgangssignal des A/D-Wandlers zugeführt ist, und dass der Analogausgang des D/A-Wandlers über den Widerstand mit dem Signaleingang des Operationsverstärkers verbunden ist. that the output of the charge amplifier is connected to the A / D converter via the DC voltage amplifier, that the A / D converter has an input via which it can be controlled in such a way that it - running at a fixed sampling rate - receives the analog signal supplied to it by the DC voltage amplifier digitized (state "ADJUST"), or that it ends the last digitization process started and records the last digital value (state "MEASURE"), that the output of the A / D converter is connected to a D / A converter to which the Output signal of the A / D converter is supplied, and that the analog output of the D / A converter is connected via the resistor to the signal input of the operational amplifier.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Verwendung eines zusätzlichen zweiten typengleichen Operationsverstärkers, der so angeordnet ist, dass er im Betrieb der Schaltung möglichst gleiche Temperatur wie der erste Operationsverstärker aufweist und welcher mit Hilfe eines A particularly advantageous embodiment of the invention consists in the use of an additional second operational amplifier of the same type, which is arranged in such a way that it has the same temperature as the first operational amplifier during operation of the circuit and which with the aid of a

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

660 267 660 267

RückkopplungsWiderstandes, eines am Ausgang angeordneten Potentiometers und eines den Potentiometerabgriff mit dem Signaleingang des ersten Operationsverstärkers verbindenden Widerstandes einen Strom Ig erzeugt, der annähernd gleich gross ist und gleichen Temperaturgang wie der Strom Im am Signaleingang des ersten Operationsverstärkers aufweist und dadurch diesen Strom grob vorkompensiert, womit über den Gleichspannungsverstärker, A/D-Wandler, D/A-Wandler und Widerstand nur mehr der Strom Ic zur Feinkompensierung erzeugt wird. Damit kann der Eingangsleckstrom mit Hilfe der zusätzlichen Schaltung grob hinsichtlich Temperatureinflüssen vorkompensiert werden, wodurch der A/D-Wandler geringere Auflösung haben kann, da er nur die Feinkompensierung durchzuführen hat. Feedback resistor, a potentiometer arranged at the output and a resistor connecting the potentiometer tap to the signal input of the first operational amplifier generates a current Ig that is approximately the same size and has the same temperature response as the current Im at the signal input of the first operational amplifier and thereby roughly precompensates this current, with which Only the current Ic is generated for fine compensation via the DC voltage amplifier, A / D converter, D / A converter and resistor. With the help of the additional circuit, the input leakage current can thus be roughly pre-compensated for temperature influences, as a result of which the A / D converter can have a lower resolution since it only has to carry out the fine compensation.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass eine RückStelleinrichtung, bestehend aus einer monostabilen Kippstufe und einem von dieser über ein Relais gesteuerter Kontakt, verwendet wird, dass am Beginn der Abgleichphase über den Eingang die Kippstufe so gesteuert ist, A further advantageous embodiment of the invention consists in that a reset device consisting of a monostable multivibrator and a contact controlled by it via a relay is used so that at the beginning of the balancing phase the multivibrator is controlled via the input in such a way that

dass der Kontakt kurzzeitig schliesst und damit den Gegenkopplungskondensator entlädt. that the contact closes briefly and thus discharges the negative feedback capacitor.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird für den A/D-Wandler eine Ausführungsform verwendet, welche vom Prinzip her Eingangssignale mit Netzfrequenz oder einem Vielfachen der Netzfrequenz unterdrückt. According to a further advantageous embodiment of the invention, an embodiment is used for the A / D converter which, in principle, suppresses input signals with a network frequency or a multiple of the network frequency.

Die Erfindung wird an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail using a few exemplary embodiments. Show it:

Fig. 1 eine Ladungsverstärkerschaltung bekannter Art, Fig. 2 eine Gegenüberstellung von dynamischem und quasistatischem Verhalten, 1 shows a charge amplifier circuit of a known type, FIG. 2 shows a comparison of dynamic and quasi-static behavior,

Fig. 3 eine Ausführung gemäss der Erfindung im Block-schaltplan und Fig. 3 shows an embodiment according to the invention in the block diagram and

Fig. 4 und 5 je eine weitere Ausführungsform gemäss der Erfindung in gleicher Darstellungsweise. 4 and 5 each another embodiment according to the invention in the same representation.

Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Summe aller im Eingangskreis auftretenden Leckströme verursacht eine Drift der Ausgangsspannung, welche üblicherweise dadurch begrenzt wird, dass man (vergleiche Schaltplan Fig. 1) parallel zum Gegenkopplungskondensator Cl einen Widerstand R1 schaltet. Der Widerstand R1 bewirkt, dass die Ausgangsspannung Ui nur bis zu jenem Wert driftet, bei dem der Strom Ii gleich gross wie die Summe aller Leckströme (liso + Iin) ist. Durch den Widerstand R1 wird aber auch der Kondensator Cl entladen, der die vom nicht dargestellten Aufnehmer abgegebene Ladung (Nutzsignal) speichert. Diese Entladung hat den Nachteil, dass wegen der Zeitkonstante R1 Cl nur kurze Messzeiten ohne Signalverzerrungen möglich sind. The same parts are provided with the same reference numerals. The sum of all leakage currents occurring in the input circuit causes a drift in the output voltage, which is usually limited by switching a resistor R1 in parallel with the negative feedback capacitor C1 (see circuit diagram in FIG. 1). The resistor R1 causes the output voltage Ui to drift only up to the value at which the current Ii is the same as the sum of all leakage currents (liso + Iin). Resistor R1 also discharges capacitor Cl, which stores the charge (useful signal) emitted by the sensor (not shown). This discharge has the disadvantage that, because of the time constant R1 Cl, only short measuring times are possible without signal distortions.

Der Unterschied zwischen dynamischem und quasistatischem Verhalten wird in Fig. 2 dargestellt. Die gestrichelten Linien 23, 25 und 27 zeigen das Driftverhalten, die Sprungantwort und den Frequenzgang für den quasistatischen Ladungsverstärker; die Kurven 24, 26 und 28 zeigen dieselben Charakteristika für den dynamischen LadungsVerstärker. Man sieht, The difference between dynamic and quasi-static behavior is shown in Fig. 2. The dashed lines 23, 25 and 27 show the drift behavior, the step response and the frequency response for the quasi-static charge amplifier; curves 24, 26 and 28 show the same characteristics for the dynamic charge amplifier. One sees,

dass beim dynamischen Ladungsverstärker entsprechend der Kurve 24 die Drift begrenzt bleibt, was aber den Nachteil mit sich bringt, dass die untere Grenzfrequenz entsprechend Kurve 28 nicht mehr Null ist und ausserdem ein Rechtecksignal entsprechend Kurve 26 verzerrt wiedergegeben wird. that in the dynamic charge amplifier according to curve 24, the drift remains limited, but this has the disadvantage that the lower cut-off frequency according to curve 28 is no longer zero and, moreover, a square wave signal according to curve 26 is reproduced distorted.

Der eigentliche Ladungsverstärker besteht gemäss Fig. 3 aus dem Operationsverstärker 1 und dem Gegenkopplungskondensator 2. Ohne die erfindungsgemässe Kompensationsschaltung würde der Ausgang 3 des Ladungsverstärkers eine Drift der Ausgangsspannung aufweisen, die von den Strömen 4 (Iin) und 5 (liso) verursacht wird. 3, the actual charge amplifier consists of the operational amplifier 1 and the negative feedback capacitor 2. Without the compensation circuit according to the invention, the output 3 of the charge amplifier would have a drift in the output voltage, which is caused by the currents 4 (Iin) and 5 (liso).

Die erfindungsgemässe Kompensationsschaltung besteht aus einem Gleichspannungsverstärker 6, einem A/D-Wandler 7, einem D/A-Wandler 8 und einem Widerstand 9. Über den Eingang 18 kann der A/D-Wandler 7 so gesteuert werden, dass er The compensation circuit according to the invention consists of a DC voltage amplifier 6, an A / D converter 7, a D / A converter 8 and a resistor 9. The A / D converter 7 can be controlled via the input 18 so that it

— mit fixier Abtastrate laufend — das ihm vom Gleichspannungsverstärker 6 zugeführte Analogsignal digitalisiert (Zustand «ABGLEICHEN»), oder dass er den zuletzt begonnenen Digitalisierungsvorgang beendet und anschliessend den letzten Digitalwert festhält (Zustand «MESSEN»), Mit dem D/A-Wandler 8 wird das digitale Ausgangssignal des A/D-Wandlers 7 wieder in ein analoges Spannungssignal zurückgewandelt. Dieses Spannungssignal wird dem Widerstand 9 zugeführt, wodurch ein Strom 10 (Ic) in den Summierpunkt 11 des Operationsverstärkers 1 fliesst. - running at a fixed sampling rate - digitizes the analog signal supplied to it by the DC voltage amplifier 6 (state "COMPARE"), or that it ends the last digitization process started and then records the last digital value (state "MEASURE"), with the D / A converter 8 the digital output signal of the A / D converter 7 is converted back into an analog voltage signal. This voltage signal is fed to the resistor 9, whereby a current 10 (Ic) flows into the summing point 11 of the operational amplifier 1.

Im Zustand «ABGLEICHEN» bildet die beschriebene Schaltung mit den Elementen 6, 7, 8, 9 zusammen mit dem Ladungsverstärker 1, 2 einen geschlossenen Regelkreis. Die Eingangsleckströme 4 und 5 würden eine Drift der Ausgangsspannung 3 verursachen; diese Spannung wird jedoch verstärkt und dem A/D-Wandler zugeführt, wodurch über den D/A-Wandler und den Widerstand 9 ein Kompensationsstrom 10 entsteht, welche die Eingangsleckströme 4 und 5 kompensiert und somit der Drift der Ausgangsspannung 3 entgegenwirkt. Die Ausgangsspannung 3 wird dadurch auf einen vernachlässigbar kleinen Wert gehalten. Es wird also nicht nur der Eingangsleck-Strom 4 (Iin) der Eingangsstufe des Operationsverstärkers 1 kompensiert, sondern darüber hinaus auch noch ein eventuell fliessender Isolationsleckstrom 5 (liso)- Dieser Isolationsleckstrom 5 wird einerseits durch die temperaturabhängige Eingangsoffsetspannung des Operationsverstärkers 1 und andererseits durch den Isolationswiderstand eines angeschlossenen nicht dargestellten Messwertaufnehmers, beispielsweise eines piezoelektrischen Messwertaufnehmers, mit Kabel und Stecker bestimmt. Durch die erfindungsgemässe Kompensationsschaltung ist es daher möglich, auch mit Aufnehmern und Kabeln, die keine extrem hohe Isolation aufweisen, etwa mit Isolationswerten bis herab zu IO9 Ohm, quasistatisch zu messen. In the state “ADJUST”, the circuit described with the elements 6, 7, 8, 9 together with the charge amplifier 1, 2 forms a closed control loop. The input leakage currents 4 and 5 would cause the output voltage 3 to drift; however, this voltage is amplified and fed to the A / D converter, which results in a compensation current 10 via the D / A converter and the resistor 9, which compensates for the input leakage currents 4 and 5 and thus counteracts the drift of the output voltage 3. The output voltage 3 is thereby kept at a negligibly small value. Not only is the input leakage current 4 (Iin) of the input stage of the operational amplifier 1 compensated, but also a possibly flowing insulation leakage current 5 (liso) - this insulation leakage current 5 is determined on the one hand by the temperature-dependent input offset voltage of the operational amplifier 1 and on the other hand by the Insulation resistance of a connected sensor, not shown, for example a piezoelectric sensor, is determined with a cable and plug. The compensation circuit according to the invention therefore makes it possible to measure quasi-statically even with transducers and cables that do not have extremely high insulation, for example with insulation values down to IO9 ohms.

Im Zustand «MESSEN» ist der Regelkreis unterbrochen, da sonst auch das Nutzsignal auf Null geregelt würde. Der vom Regelkreis zuletzt eingestellte Kompensationsstrom 10 (Ic) bleibt erhalten, solange sich das System im Zustand «MESSEN» befindet, da sein Wert von der am Ausgang des A/D-Wandlers 7 anstehenden digitalen Information bestimmt wird. The control circuit is interrupted in the «MEASURE» state, since otherwise the useful signal would also be regulated to zero. The compensation current 10 (Ic) last set by the control loop is retained as long as the system is in the “MEASURE” state, since its value is determined by the digital information present at the output of the A / D converter 7.

Die Leckströme 4 und 5 ändern sich nur langsam, da sie vorwiegend exemplar- und temperaturabhängig sind. Sie werden daher auch während der Zeitspanne, in der sich das System im Zustand «MESSEN» befindet, mit genügender Genauigkeit vom konstanten Strom 10 (Ic) kompensiert. The leakage currents 4 and 5 change only slowly, since they are mainly dependent on the type and temperature. They are therefore compensated by the constant current 10 (Ic) with sufficient accuracy even during the period in which the system is in the «MEASURE» state.

Durch den auflösungsbedingten Quantisierungsfehler des A/D-Wandlers 7 können die Leckströme 4 (Iin) und 5 (liso) nicht exakt kompensiert werden. Die Präzision der Regelung ist somit abhängig von Offsetspannung und Verstärkungsfaktor des Verstärkers 6 und von der Auflösung des A/D-Wandlers 7. The leakage currents 4 (Iin) and 5 (liso) cannot be exactly compensated for by the resolution-related quantization error of the A / D converter 7. The precision of the control is therefore dependent on the offset voltage and the gain factor of the amplifier 6 and on the resolution of the A / D converter 7.

Ist der notwendige Variationsbereich des Kompensationsstromes gross und soll gleichzeitig der Quantisierungsfehler klein gehalten werden, ist ein hochauflösender A/D-Wandler notwendig. If the necessary variation range of the compensation current is large and the quantization error is to be kept small at the same time, a high-resolution A / D converter is necessary.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 sind der erste Operationsverstärker 1 und ein zweiter Operationsverstärker 12 typengleich und so in der Schaltung angeordnet, dass sie möglichst gleiche Temperaturen haben. Der Operationsverstärker 12 erzeugt mit Hilfe des Widerstandes 13 eine Spannung am Ausgang 16, welche proportional seinem Eingangsstrom 17 ist. In the embodiment according to FIG. 4, the first operational amplifier 1 and a second operational amplifier 12 are of the same type and are arranged in the circuit in such a way that they have the same temperatures as possible. The operational amplifier 12 uses the resistor 13 to generate a voltage at the output 16 which is proportional to its input current 17.

Bei den typengleichen Operationsverstärkern ändern sich die Eingangsleckströme in Abhängigkeit von der Temperatur nach der gleichen Gesetzmässigkeit. With operational amplifiers of the same type, the input leakage currents change depending on the temperature according to the same principles.

Wird das Potentiometer 14 z.B. bei Raumtemperatur so eingestellt, dass der Strom 15 (Ig) dem Strom 4 (Iin) entspricht, so bleibt das Gleichgewicht auch dann zumindest annähernd erhalten, wenn sich die Temperatur ändert. If the potentiometer 14 e.g. set at room temperature so that the current 15 (Ig) corresponds to the current 4 (Iin), the equilibrium is at least approximately maintained even if the temperature changes.

Der Regelkreis (1, 2, 6, 7, 8, 9), wie zu Fig. 3 bereits be5 The control loop (1, 2, 6, 7, 8, 9), as already shown in FIG. 3, be5

io io

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

660 267 660 267

4 4th

schrieben, muss nun nur noch die Differenz der Ströme 15 (Ig) und 4 (Iin) und den Strom 5 (liso) kompensieren. now only has to compensate for the difference between currents 15 (Ig) and 4 (Iin) and current 5 (liso).

Erfindungsgemäss kann der Gegenkopplungskondensator 2 mit Hilfe der in Fig. 5 dargestellten zusätzlichen Schaltung 19, 20, 21 entladen werden. Dieser Vorgang erfolgt immer am Beginn einer Abgleichphase, wobei über den Eingang 18 und die monostabile Kippstufe 19 das Relais 20 so gesteuert wird, dass der Kontakt 21 kurzzeitig geschlossen wird. Dies bewirkt, dass am Anfang des Abgleichvorganges der Gegenkopplungskondensator 2 bereits entladen ist und somit die Dauer des Abgleichvorganges verkürzt wird. According to the invention, the negative feedback capacitor 2 can be discharged with the aid of the additional circuit 19, 20, 21 shown in FIG. 5. This process always takes place at the beginning of an adjustment phase, relay 20 being controlled via input 18 and monostable multivibrator 19 in such a way that contact 21 is closed briefly. This has the effect that, at the beginning of the adjustment process, the negative feedback capacitor 2 is already discharged and the duration of the adjustment process is thus shortened.

Im Eingangskreis des Ladungsverstärkers fliessen nicht nur Leckströme, sondern unter Umständen auch von benachbarten Netzleitungen induzierte Fehlerströme. Diese Ströme sind Wechselströme und sollen daher nicht von der Kompensations-s einrichtung 6, 7, 8, 9 kompensiert werden, da ansonsten der Kompensationsstrom 10 (Ic) bei Beendigung des Abgleichvorganges um den zu diesem Zeitpunkt fliessenden Augenblickswert des Fehlerwechselstromes verfälscht wird. Aus diesem Grund wird für den A/D-Wandler eine Ausführungsform ver-10 wendet, welche vom Prinzip her Eingangssignale mit Netzfrequenz oder einem Vielfachen der Netzfrequenz unterdrückt. Not only leakage currents flow in the input circuit of the charge amplifier, but also, under certain circumstances, fault currents induced by neighboring power lines. These currents are alternating currents and should therefore not be compensated for by the compensation device 6, 7, 8, 9, since otherwise the compensation current 10 (Ic) is falsified by the instantaneous value of the alternating fault current flowing at the time when the adjustment process is ended. For this reason, an embodiment is used for the A / D converter, which in principle suppresses input signals with line frequency or a multiple of the line frequency.

v v

2 Blätter Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

660 267

1.Charge amplifier circuit with an operational amplifier, a negative feedback capacitor between the inverting input and output of the operational amplifier and a reset device for discharging the negative feedback capacitor, characterized in that a circuit arrangement with a DC voltage amplifier (6 ), an A / D converter (7), D / A converter (8) and resistor (9) is provided, which automatically measures the input leakage currents (4 and 5) by a current generated by it before the measurement in an adjustment phase ( Ic, 10) compensates and keeps this current constant during the subsequent measurement phase (Fig. 3).

2. Charge amplifier circuit according to claim 1, characterized in that the output (3) of the charge amplifier is connected to the A / D converter (7) via the DC voltage amplifier (6), that the A / D converter has an input (18) , via which it can be controlled in such a way that it digitizes the analog signal supplied to it by the DC voltage amplifier (6) during the adjustment phase, or that it ends the digitization process that was started last and records the last digital value during the subsequent measurement phase the output of the A / D converter (7) is connected to the D / A converter (8) to which the output signal of the A / D converter (7) is fed, and that the analog output of the D / A- Converter (8) is connected via the resistor (9) to the signal input of the operational amplifier (1).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Charge amplifier circuit according to claim 1 or 2, characterized by the use of an additional second operational amplifier (12) of the same type, which is arranged such that it has the same temperature as the first operational amplifier (1) during operation of the circuit and which with the aid of a feedback resistor (13), a potentiometer (14) arranged at the output and a resistor (22) connecting the potentiometer tap to the signal input of the first operational amplifier (1) generates a current (Io, 15) which is approximately the same size and has the same temperature response as the current (Iin, 4) at the signal input of the first operational amplifier (1), and thereby roughly precompensates this current, thus using the DC voltage amplifier (6), A / D converter (7), D / A converter (8) and resistor ( 9) only the current (Ic, 10) is generated for fine compensation (Fig. 4).

4. Charge amplifier circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that a back section device, consisting of a monostable multivibrator (19) and one of these via a relay (20) controlled contact (21) is used that at the beginning of the adjustment phase the input (18) the flip-flop is controlled so that the contact (21) closes briefly and thus discharges the negative feedback capacitor (2) (Fig. 5).

5. Charge amplifier circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that an embodiment is used for the A / D converter (7), which suppresses input signals with line frequency or a multiple of the line frequency.