CS207979B1

CS207979B1 - Connection of the exact electronic alternator

Info

Publication number: CS207979B1
Application number: CS117479A
Authority: CS
Inventors: Kamil Vrba
Original assignee: Kamil Vrba
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1981-08-31

Description

Vynález se týká zapojení přesného elektronického střídače, obsahujícího dva analogové spínače.The invention relates to the connection of a precision electronic inverter comprising two analog switches.

V některých zařízeních, jako jsou například' měřicí ústředny, elektronické měřicí přístroje, některá zařízení automatizační techniky, případně v chemické instrumentaci je nutno, například za účelem převedení stejnosměrných signálů malých úrovní na signály střídavé, případně za účelem synchronního usměrnění střídavých signálů, přepínat polaritu zesílení zesilovače. K těmto účelům se používá různých střídačů, zpravidla elektronických, které jsou často uváděny rovněž pod názvy zesilovač s řízenou polaritou zesílení, vyvážený či balanční modulátor, synchronní usměrňovač, zesilovač s logicky ovládanou polaritou zesílení a podobně.In some devices, such as data loggers, electronic measuring instruments, some automation equipment, or chemical instrumentation, it is necessary to switch the amplification polarity, for example in order to convert low-level DC signals to AC signals, or to synchronize AC signals. amplifiers. Various inverters are used for this purpose, usually electronic ones, which are also often referred to as amplifier with controlled gain polarity, balanced or balance modulator, synchronous rectifier, amplifier with logically controlled gain polarity and the like.

Známé elektronické střídače často obsahují diferenční operační zesilovač, v jehož zpětnovazebních obvodech se pomocí jednoho nebo častěji několika polovodičových spínačů přepojuje operační zpětnovazební síť tak, že obvod pracuje buď jako invertující zesilovač, nebo po přepnutí spínačů jako neinvertující zesilovač.Known electronic inverters often include a differential opamp in which the feedback circuitry is switched by one or more of several semiconductor switches to operate the feedback network such that the circuit acts either as an inverting amplifier or as a non-inverting amplifier when the switches are switched.

Společnou nevýhodou zmíněných elektronických střídačů, jejichž polarita zesílení je řízena pomocí polovodičových spínačů, je, že se u nich v plné míře projevují nepříznivé reálné vlastnosti polovodičových spínačů, především odpor spínačů v sepnutém stavu a závislost tohoto odporu na okolní teplotě a na přiloženém napětí. Vzhledem k zapojení těchto elektronických střídačů je prakticky odpor polovodičového spínače součástí zpětnovazební sítě operačního zesilovače, což vede při zmíněných reálných vlastnostech spínačů k nepřesnosti a nestabilitě zesílení zesilovače a tím i elektronického střídače.A common disadvantage of said electronic inverters, whose polarity gain is controlled by means of semiconductor switches, is that they fully exhibit unfavorable real properties of the semiconductor switches, in particular the resistance of the switches in the closed state and the dependence of this resistance on ambient temperature and applied voltage. Due to the connection of these electronic inverters, the resistance of the semiconductor switch is practically part of the feedback network of the operational amplifier, which leads to the inaccurate and unstable amplification of the amplifier and thus the electronic inverter.

Tyto nevýhody do značné míry odstraňuje zapojení přesného elektronického střídače podlďvynálezu, jehož podstatou je, že vstup prvního analogového spínače je připojen ke společnému vodiči a výstup prvního analogového spínače a výstup druhého analogového spínače jsou připojeny k výstupu zapojení, přičemž vstupem zapojení je vstup druhého analogového spínače.These disadvantages are largely eliminated by the wiring of a precision electronic inverter according to the invention, wherein the input of the first analog switch is connected to a common conductor and the output of the first analog switch and the output of the second analog switch are connected to the wiring output. .

Výhodou zapojení přesného elektronického střídače podle vynálezu je, že se v něm neuplatňují nepříznivé reálné vlastnosti polovodičových spínačů v sepnutém stavu, neboť odpory spínačů jsou prakticky součástí přímé větve zpětnovazební smyčky operačního zesilovače analogového spínače a velké zesílení tohoto operačního zesilovače potlačuje vliv napěťového ofsetu, časové a teplotní nestability a nelinearity konečné hodnoty odporu polovodičových spínačů v sepnutém stavu na zanedbatelnou míru.The advantage of wiring the precision electronic inverter according to the invention is that it does not apply the unfavorable real properties of the semiconductor switches in the closed state, since the switch resistors are practically part of the direct loop feedback loop of the analogue opamp amplifier. temperature instabilities and non-linearities of the final value of the resistance of the semiconductor switches in the closed state to a negligible extent.

Zapojení přesného elektronického střídače po207979 dle vynálezu je schematicky zobrazeno na výkrese.The wiring of a precision electronic inverter according to the invention is schematically shown in the drawing.

Zapojení zahrnuje dva stejné analogové spínače la a lb, z nichž každý obsahuje operační zesilovačThe circuitry comprises two identical analog switches 1a and 1b, each containing an operational amplifier

2. K invertujícímu vstupu 3 operačního zesilovače 2 je přes vstupní odpor 4 připojen vstup 5 zmíněného analogového spínače 1, přes první spínač 6 výstup 7 operačního zesilovače 2 a přes sériovou kombinaci druhého spínače 8 a podélného odporu 9 rovněž výstup 7 operačního zesilovače 2. Mezi zmíněným podélným odporem 9 a druhým spínačem 8 je výstup 10 analogového spínače 1. Řidiči vstupy 11 jednotlivých spínačů 6 a 8 jsou připojeny k jim příslušným výstupům 12 řídicího obvodu 13 spínačů 6 a 8.2. To the inverting input 3 of the operational amplifier 2 is connected via input resistor 4 the input 5 of said analog switch 1, through the first switch 6 the output 7 of the operational amplifier 2 and through the serial combination of the second switch 8 and the longitudinal resistor 9 also the output 7 of the operational amplifier 2. said longitudinal resistor 9 and the second switch 8 is the output 10 of the analog switch 1. The control inputs 11 of the individual switches 6 and 8 are connected to their respective outputs 12 of the control circuit 13 of the switches 6 and 8.

Vstup 5 prvního analogového spínače la je připojen ke společnému vodiči 14, neinvertující vstup 15 operačního zesilovače 2 prvního analogového spínače la je připojen ke vstupu 5 druhého analogového spínače lb a neinvertující vstup 15 operačního zesilovače 2 druhého analogového spínače lb je připojen ke společnému vodiči 14. Výstup 10 prvního analogového spínače la a výstup 10 druhého analogového spínače lb jsou připojeny k výstupu 16 zapojení a vstupem zapojení je vstup 5 druhého analogového spínače lb.The input 5 of the first analog switch 1a is connected to the common conductor 14, the non-inverting input 15 of the operational amplifier 2 of the first analog switch 1a is connected to the input 5 of the second analog switch 1b and the non-inverting input 15 of the operational amplifier 2 of the second analog switch 1b is connected to the common conductor 14. The output 10 of the first analog switch 1a and the output 10 of the second analog switch 1b are connected to the wiring output 16 and the wiring input is the input 5 of the second analog switch 1b.

Řídicí obvod 13 spíná spínače 6 a 8 známým způsobem tak, že vždy je sepnut buď první spínač 6 prvního analogového spínače la a druhý spínač 8 druhého analogového spínače lb, kdežto ostatní spínače 6 a 8 jsou rozpojeny, nebo je sepnut druhý spínač 8 prvního analogového spínače la a první spínač 6 druhého analogového spínače lb, kdežto ostatní spínače 6 a 8 jsou rozpojeny.The control circuit 13 switches switches 6 and 8 in a known manner so that either the first switch 6 of the first analog switch 1a and the second switch 8 of the second analog switch 1b are closed, while the other switches 6 and 8 are open or the second switch 8 of the first analog switch is closed. the switches 1a and the first switch 6 of the second analog switch 1b, while the other switches 6 and 8 are open.

V případě, že je sepnut první spínač 6 prvního analogového spínače la a druhý spínač 8 druhého analogového spínače lb, přičemž zbývající spínače 6 a 8 jsou rozpojeny, je výstupní napětí zapojení určeno pouze druhým analogovým spínačem lb, který se chová z hlediska svého výstupu 10 a tedy i z hlediska výstupu 16 zapojení jako obecně známý invertujicí zesilovač a jeho výstupní napětí je kde u₂ značí výstupní napětí zapojení, u_x vstupní napětí zapojení, R₃ hodnotu vstupního odporu 4 druhého analogového spínače lb a R₄ hodnotu podélného odporu 9 rovněž druhého analogového spínače lb.If the first switch 6 of the first analog switch 1a and the second switch 8 of the second analog switch 1b are closed, the remaining switches 6 and 8 are open, the output voltage of the wiring is determined only by the second analog switch 1b, which behaves in terms of its output 10. and therefore, in terms of output 16 of the wiring as generally known inverting amplifier and its output voltage is where u ₂ denotes the output voltage connections for _x input voltage connections, _R3 value of the input resistor 4 of the second analog switch lb and R ₄ value elongate resistor 9 also second analog switch lb.

V případě, že první spínač 6 prvního analogového spínače la a druhý spínač 8 druhého analogového spínače lb jsou rozpojeny, přičemž druhý spínač 8 prvního analogového spínače la a první spínač 6 druhého analogového spínače lb jsou sepnuty, je výstupní napětí u₂ zapojení dáno pouze prvním analogovým spínačem la, který má z hlediska svého výstupu 10 a tedy i z hlediska výstupu 16 zapojení, obdobné vlastnosti jako neinvertující zesilovač s operačním zesilovačem a výstupní napětí střídače zapojeného podle vynálezu proto je . O¹ u₂ - (i + -5i) _{U) f} λ kde R[ značí hodnotu vstupního odporu 4 prvního analogového spínače la a R₂ hodnotu podélného odporu 9 rovněž prvního analogového spínače la.In the case that the first switch 6 of the first analog switch la and the second switch 8 of the second analog switch lb are opened, the second switch 8 of the first analog switch la and the first switch 6 of the second analog switch lb is closed, the output voltage u ₂ engagement only by the first The analogue switch 1a, which has the same characteristics as the non-inverting amplifier with the operational amplifier in terms of its output 10 and hence the output 16, and therefore the output voltage of the inverter connected according to the invention is. O ¹ u ₂ - (i + -5i) _{U) f} λ where R [denotes the input resistance value 4 of the first analog switch 1a and R ₂ denotes the longitudinal resistance value 9 of the first analog switch 1a.

Při volbě R₂ = (k — 1) R_x a R₄ = kR₃, je činnost zapojení střídače podle vynálezu obecně popsána vztahemWhen selecting R ₂ = (k - 1) R _x and R ₄ = kR ₃ , the inverter connection activity of the invention is generally described by

- kuj první spínač 6 prvního analogového spínače la a druhý spínač 8 druhého !· analogového spínače lb sepnuty, ^u2 = ' ostatní spínače 6 a 8 rozepnuty- the first switch 6 of the first analogue switch 1a and the second switch 8 of the second analogue switch 1b are closed, ^for 2 = 'the other switches 6 and 8 are open

- kuj první spínač 6 prvního analogového spínače la a druhý spínač 8 druhého analogového spínače lb rozpojeny, ostatní spínače 6 a 8 sepnuty.- the first switch 6 of the first analog switch 1a and the second switch 8 of the second analog switch 1b are open, the other switches 6 and 8 are closed.

V tomto vztahu značí k zesílení elektronického střídače podle vynálezu, přičemž k > 1. Zapojení je vhodné zejména pro zesílení k = 1, poněvadž pak lze výhodně volit hodnoty odporů 4 a 9 tak, že Rj = °=, R₃ = R₄ = R, R₂ je libovolné, kďe Rznačí zvolenou hodnotu odporů 4 a 9 druhého analogového spínače lb a přesnost zesílení střídače je tedy dána pouze přesností a stabilitou odporů 4 a 9 druhého analogového spínače lb.In this relation, it denotes the amplification of the electronic inverter according to the invention, where k> 1. The connection is particularly suitable for amplification k = 1, since the resistance values 4 and 9 can then be chosen such that Rj = ° =, R ₃ = R ₄ = R, R ₂ is arbitrary where Rznačí selected value resistors 4 and 9 of the second analog switch lb and accuracy of gain of the inverter is given by only the accuracy and stability of the resistor 4 and the second analog switch 9 lb.

Elektronického střídače podle vynálezu lze s výhodou využít ve všech případech, kdy je třeba přesně přepínat polaritu zesílení zesilovače, jak je tomu například v měřicí a přístrojové technice.The electronic inverter according to the invention can be advantageously used in all cases where it is necessary to precisely switch the amplification polarity of the amplifier, as is the case, for example, in measuring and instrumentation technology.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Connection of a precision electronic inverter comprising two analog switches, each containing an operational amplifier, to whose inverting input the input of said analog switch is connected via an input resistor, an operational amplifier output through a first switch and an operational amplifier output through a serial combination of the second switch and longitudinal when between the longitudinal resistance and the second switch there is an analog switch output and the control inputs of each switch are connected to their respective control circuit outputs, characterized in that the input (5) of the first analog switch (1a) is connected to a common conductor (14) , the non-inverting input (15) of the operational amplifier (2) of the first analog switch (1a) is connected to the input (5) of the second analog switch (1b), the non-inverting input (15) of the operational amplifier (2) of the second analog switch (1b) connected to the common conductor (14) and the output (10) of the first analog switch (1a) and the output (10) of the second analog switch (1b) are connected to the wiring output (16), the input being the input (5) of the second analog switch lb).