CS214973B1

CS214973B1 - Synchronous rectifier wiring

Info

Publication number: CS214973B1
Application number: CS591280A
Authority: CS
Inventors: Lubor Svoboda; Jiri Hudecek
Original assignee: Lubor Svoboda; Jiri Hudecek
Priority date: 1980-08-29
Filing date: 1980-08-29
Publication date: 1982-06-25

Abstract

Zapojení obsahuje dva spínací tranzistory, operační zesilovač, budič, dva nabíjecí odpory, dva oddělovací odpory, dva zpětnovazební odpory, dva omezovači odpory, dva zpětnovazební kondenzátory a filtrační kondenzátor. Spínací tranzistory jsou zapojeny inverzně a připojeny na operační zesilovač a budič. Na operační zesilovač je napojena dvojice paralelní kombinace zpětnovazebního odporu a zpětnovazebního kondenzátoru. Mezi emitory spínacích tranzistorů je zapojen filtrační kondenzátor. Zapojení je určeno především pro měřicí usměrňovače.The circuit contains two switching transistors, an operational amplifier, a driver, two charging resistors, two decoupling resistors, two feedback resistors, two limiting resistors, two feedback capacitors and a filter capacitor. The switching transistors are connected inversely and connected to the operational amplifier and the driver. A pair of parallel combinations of a feedback resistor and a feedback capacitor are connected to the operational amplifier. A filter capacitor is connected between the emitters of the switching transistors. The circuit is intended primarily for measuring rectifiers.

Description

Vynález řeší zapojení synchronního usměrňovače, obsahující zesilovač a budič, určené zejména pro měřicí usměrňovače.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a synchronous rectifier circuit comprising an amplifier and an exciter, particularly for measuring rectifiers.

Při vyhodnocení elektrických měrných veličin střídavých napětí nebo proudů je nutné zachování jak lineárního měřítka, tak 1 odolností údaje vůči rušivým vlivům, zvláště pro hodnoty kolem nulové hodnoty. Je-li měrná veličina, napětí nebo proud, představována modulovaným signálem, je nutné její demodulaci provést se zachováním linearity, polarity a s omezením vlivu rušivých napětí. Tyto podmínky nejlépe splňuje synchronní usměrňovač. Jeho funkce spočívá ve stanovení součinu amplitudy vyhodnocovaného signálu se signálem referenčním obdélníkovým. Běžně jsou známé a užívané synchronní usměrňovače ve formě jednoduchého klíče nebo spínače řízeného referenčním signálem. Z elektronických spínačů s polovodičovými prvky jsou známa zapojení s diodami v kruhovém modulátoru, nebo s klíčovacím tranzistorem. U diod je nutný jejich výběr, u tranzistorových spínačů ve známých zapojeních pak ruší jejich odchylka napětí v sepnutém stavu. U spínače s tranzistorem MOS nebo FET může navíc být na závadu jeho podstatný odpor ve vodivém stavu.When evaluating electrical measurements of alternating voltages or currents, it is necessary to maintain both the linear scale and the 1 resistance of the data to disturbances, especially for values around zero. If the measured quantity, voltage or current is represented by a modulated signal, its demodulation must be performed while maintaining linearity, polarity and reducing the influence of interfering voltages. These conditions are best met by a synchronous rectifier. Its function is to determine the product of the amplitude of the evaluated signal with the rectangular reference signal. Commonly known and used synchronous rectifiers are in the form of a simple key or a switch controlled by a reference signal. Electronic switches with semiconductor elements are known to be connected with diodes in a circular modulator or with a keying transistor. The diodes have to be selected, in the case of transistor switches in known wiring the voltage deviation in the closed state is canceled. In addition, a switch with a MOS or FET may have a defective conductive resistance.

□vedené nedostatky odstraňuje zapojení synchronního usměrňovače podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že vstupní svorka zapojení je připojena jednak přes první nabíjecí odpor na emitor prvního, spínacího tranzistoru, který je přes první oddělovací odpor napojen na invertující vstup operačního zesilovače, jednak přes druhý nabíjecí odpor na emitor druhého spínacího tranzistoru který je připojen přes druhý oddělovací odpor na neinvertující vstup zesilovače. Báze prvního spínacího tranzistoru je přes omezovači odpor, stejně jako báze druhého spínacího tranzistoru přes druhý omezovači odpor, připojena na budič. Mezi invertujícím vstupem zesilovače a jeho výstupem, připojeným na výstupní svorku zapojení, je připojena paralelní kombinace) prvního zpětnovazebního odporu a prvního zpětnovazebního kondenzátoru. Mezi neinvertujícím vstupem zesilovače a nulovou svorkou je zapojena paralelní kombinace druhého zpětnovazebního odporu a druhého zpětnovazebního kondenzátoru. Mezi emitory spínacích tranzistorů je zapojen filtrační kondenzátor.The drawbacks eliminated by the wiring of the synchronous rectifier according to the invention. It is based on the fact that the input terminal of the circuit is connected to the emitter of the first switching transistor connected to the inverting input of the operational amplifier via the first charging resistor and to the emitter of the second switching transistor connected via the second charging resistor. through a second isolation resistor to the non-inverting amplifier input. The base of the first switching transistor is coupled to the exciter via a limiting resistor as well as the base of the second switching transistor via the second limiting resistor. A parallel combination of the first feedback resistor and the first feedback capacitor is connected between the inverting input of the amplifier and its output connected to the wiring output terminal. A parallel combination of the second feedback resistor and the second feedback capacitor is connected between the non-inverting input of the amplifier and the zero terminal. A filter capacitor is connected between the emitters of the switching transistors.

Zapojení synchronního usměrňovače podle vynálezu oproti dosud používaným diodovým usměrňovačům zachovává linearitu výstupního napětí i kolem nulové hodnoty vstupního signálu, rozlišuje fázi, resp. polaritu, vstupního střídavého napětí a účinně potlačuje rušivá napětí nekoherentní s měřeným signálem. Zapojení používá dvou spínacích tranzistorů připojených na operační zesilovač. Spínací tranzistory jsou v inverzním zapojení. To zaručuje jejich minimální zbytkové napětí v sepnutém stavu. Uvedené zapojení spínacích tranzistorů zaručuje velký poměr vodivostí spínačů v sepnutém stavu. Jejich dvoučinným zapojením se též kompenzuje teplotní závislost zbytkových napětí. Výběr spínacích tranzistorů není nutný. Případný rozdíl jejich zbytkových napětí lze zahrnout do odchylky napětí vstupů operačního zesilovače, kterou lze dalším zapojením v operačním zesilovači kompenzovat. Spínací .tranzistory jsou řízeny do bází proudem, který je dodán budičem v obvyklém zapojení.The synchronous rectifier circuit according to the invention, in comparison with the diode rectifiers used so far, maintains the linearity of the output voltage even around the zero value of the input signal. polarity, input AC voltage and effectively suppresses interfering voltages incoherent with the measured signal. The circuit uses two switching transistors connected to the operational amplifier. Switching transistors are in inverse connection. This guarantees their minimum residual voltage when switched on. Said switching transistor connection guarantees a high ratio of the conductivity of the switches in the closed state. Their double-acting connection also compensates for the temperature dependence of the residual stresses. The selection of switching transistors is not necessary. Possible difference of their residual voltages can be included in the voltage variation of the operational amplifier inputs, which can be compensated by further connection in the operational amplifier. The switching transistors are controlled to the bases by a current that is supplied by the driver in the usual wiring.

Na připojeném výkresu je schematicky znázorněno příkladné zapojení synchronního usměrňovače podle vynálezu.The attached drawing shows schematically an exemplary connection of a synchronous rectifier according to the invention.

Zapojení synchronního usměrňovače obsahuje první spínací tranzistor, 1, druhý spínací tranzistor 2, operační zesilovač 3, budič 4. Vstupní svorka 5 zapojení je připojena přes první nabíjecí odpor 11 na emitor prvního spínacího tranzistoru 1, který je napojen přes první oddělovací odpor 13 na invertující vstup 31 operačního zesilovače 3. Vstupní svorka 5 zapojení je rovněž připojena přes druhý nabíjecí odpor 12 na emitor druhého spínacího tranzistoru 2, který je připojen přes druhý oddělovací odpor 14 na neinvertující vstup 32 operačního zesilovače 3. Báze prvního spínacího tranzistoru 1 je přes první omezovači odpor 17, stejně jako báze druhého spínacího tranzistoru 2 přes druhý omezovači odpor 18, připojena na budič 4. Mezi invertujícím, vstupem 31 operačního zesilovače 3 a jeho výstupem, připojeným na výstupní svorku 6 zapojení, je připojena paralelní kombinace prvního zpětnovazebního odporu 15 a prvního zpětnovazebního kondenzátoru 19. Mezi neinvertujícím vstupem 32 operačního zesilovače 3 a nulovou svorkou je zapojena paralelní kombinace druhého zpětnovazebního odporu 18 a druhého zpětnovazebního kondenzátoru 20. Mezi emitory spínacích tranzistorů 1 a 2 je zapojen filtrační kondenzátor 21.The wiring of the synchronous rectifier comprises a first switching transistor 1, a second switching transistor 2, an operational amplifier 3, an exciter 4. The wiring input terminal 5 is connected via a first charging resistor 11 to an emitter of a first switching transistor 1 which is connected via a first decoupling resistor 13 to an inverting. the input 31 of the operational amplifier 3. The input input terminal 5 is also connected via a second charging resistor 12 to the emitter of the second switching transistor 2, which is connected via a second decoupling resistor 14 to the non-inverting input 32 of the operational amplifier 3. a resistor 17, as well as the base of the second switching transistor 2 via a second limiting resistor 18, is connected to an exciter 4. Between the inverting input 31 of the operational amplifier 3 and its output connected to the output terminal 6 is a parallel combination of the first feedback resistor 15 and a first feedback capacitor 19. A parallel combination of a second feedback resistor 18 and a second feedback capacitor 20 is connected between the non-inverting input 32 of the opamp 3 and the zero terminal. A filter capacitor 21 is connected between the emitters of the switching transistors 1 and 2.

Filtrační kondenzátor 21 se nabíjí přes druhý nabíjecí odpor 12 a první spínací tranzistor 1 tak, že má kladný potenciál na vývodu spojeném s emitorem druhého spínacího tranzistoru 2. Při záporné půlvlně je druhý spínací tranzistor 2 sepnut a filtrační kondenzátor 21 je nabíjen přes první nabíjecí odpor 11 a sepnutý druhý spínací tranzistor 2 tak, že záporný potenciál je na vývodu spojeném s emitorem prvního spínacího tranzistoru 1. Z toho je patrno, že obvod synchronně usměrňuje vstupní signál. Napětí vytvořené na filtračním kondenzátoru 21 je zesíleno operačním zesilovačem 3 v obvyklém zapojení. Střídavá složka napětí je potlačena aktivní filtrací operačního zesilovače 3, kterou zajišťují zpětnovazební kondenzátory 19, 20. Napěťové zesílení operačního zesilovače 3 je dáno poměrem zpětnovazebních odporů 15, 18 k oddělovacím odporům 13, 14 za předpokladu, že zpětnovazební odpory 15, 18 mají stejnou hodnotu a -rovněž oddělovací odpory 13, 14 mají navzájem stejnou hodnotu. Výstupní na2 pěti synchronního usměrňovače je na výstupní svorce 8 zapojení proti společnému vodiči. Je-li vstupní signál na vstupní svorce 5 zapojení připojen galvanicky, je hodnota odchylky napětí na výstupní svorce 6 synchronního usměrňovače dána jen součtem, případně rozdílem odchylek spínacích tranzistorů 1 a 2 a operačního zesilovače 3. Při střídě spínání 1:1 se neuplatňuje na výstupní svorce 6 případná stejnosměrná superpozice vstupního napětí. Střída spínání 1:1 se nastavuje v budiči 4 pomocí druhé, harmonické signálu. Správně nastavený synchronní usměrňovač nereaguje na signály o kmitočtech, které jsou sudými násobky kmitočtu budiče 4 synchronního usměrňovače.The filter capacitor 21 is charged via the second charging resistor 12 and the first switching transistor 1 so that it has a positive potential at the outlet connected to the emitter of the second switching transistor 2. At a negative half-wave, the second switching transistor 2 is closed and the filter capacitor 21 is charged through the first charging resistor. 11 and the second switching transistor 2 is closed so that the negative potential is on the terminal connected to the emitter of the first switching transistor 1. It can be seen that the circuit synchronously rectifies the input signal. The voltage generated on the filter capacitor 21 is amplified by the operational amplifier 3 in a conventional circuit. The AC voltage component is suppressed by the active filtering of the operational amplifier 3 provided by the feedback capacitors 19, 20. The voltage amplification of the operational amplifier 3 is given by the ratio of the feedback resistors 15, 18 to the decoupling resistors 13, 14 assuming the feedback resistors 15, 18 have the same value. and the separating resistors 13, 14 have the same value. The output at 2 of the five synchronous rectifiers is on the output terminal 8 wiring against a common conductor. If the input signal at the input terminal 5 of the wiring is galvanically connected, the value of the voltage deviation at the output terminal 6 of the synchronous rectifier is given only by the sum or the difference of the deviations of switching transistors 1 and 2 and the operational amplifier. terminal 6 of the potential superposition of the input voltage. The switching ratio 1: 1 is set in the exciter 4 by means of a second, harmonic signal. A correctly set synchronous rectifier does not respond to signals at frequencies that are even multiples of the frequency of the synchronous rectifier exciter 4.

Zapojení podle vynálezu je určeno především pro měřicí usměrňovače.The circuit according to the invention is intended primarily for measuring rectifiers.

Claims

A synchronous rectifier circuit, comprising an amplifier and an exciter, particularly for measuring rectifiers, characterized in that the input terminal (5) is connected via a first charging resistor (11) to an emitter of a first switching transistor (1) connected via a first decoupling. a resistor (13) to the inverting input (31) of the operational amplifier (3), both via a second charging resistor (12) to the emitter of the second switching transistor (2) connected via a second decoupling resistor (14) to the non-inverting input (32) the base of the first switching transistor (1) is through the first limiting resistor (17) as well as the base

SUMMARY of the second switching transistor (2) via a second limiting resistor (18), is connected to an exciter (4), while a parallel is connected between the inverting input (31) of the opamp (3) and its output connected to the output terminal (8). the combination of the first feedback resistor (15) and the first feedback capacitor (19) and between the non-inverting input (32J) of the operational amplifier (3j and the zero terminal) is connected in parallel a combination of the second feedback resistor (16) and the second feedback capacitor (20) a filter capacitor (21) is connected to the transistors (1, 2).