CS233254B1

CS233254B1 - Connection for switching sensitivity of measuring instruments with closed back loop

Info

Publication number: CS233254B1
Application number: CS102983A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Zrubec; Lubomir Podolan
Original assignee: Vladimir Zrubec; Lubomir Podolan
Priority date: 1983-02-16
Filing date: 1983-02-16
Publication date: 1985-02-14

Abstract

Zapojenie je určené na prepinanie citlivosti meracích prístrojov s uzavretou spatnovazobnou slučkou. Jeho účelom je umožnil prepinanie citlivosti meracieho přístroje bez nežiadúceho vplyvu na zosilnenie elektrického retazca, do ktorého je zapojený. Uvedeného účinku sa dosahuje využitím zákonitostí negatlvnej spátnej vazby s použitím jediného invertujúceho zosilnovača a pasivných odporových prvkov. Je obzvlášt výhodný pre meracie přístroje pracujúce v režime s uzavretou slučkou negatlvnej spátnej vazby, hlavně pre supravodivé kvantové magnetometreThe connection is intended for changing the sensitivity of measuring devices with a closed feedback loop. Its purpose is to enable the sensitivity of the measuring device to be changed without any unwanted influence on the amplification of the electrical chain to which it is connected. The mentioned effect is achieved by using the laws of negative feedback with the use of a single inverting amplifier and passive resistance elements. It is particularly advantageous for measurement devices operating in closed-loop negative feedback mode, especially for superconducting quantum magnetometers

Description

Vynález rieši problém udržania konštantného zosilnenia spátnovázobnej slučky pri přepínaní citlivosti meracích prístrojov s uzavretou slučkou negatívnej spátnej vazby»The invention solves the problem of maintaining a constant feedback loop gain when switching the sensitivity of closed loop negative feedback meters.

V zapojeniach elektronických prístrojov sa často používajú abvody, tvoriace uzavřete spátnovázobné reťazae, ktorých přenosové parametre musia zostať konstantně v požadovanom frekvenčnom pasme pri přepínaní rozsahov citlivosti meracieho prístroja. Obvykle sa jedná o meracie přístroje s uzavretou slučkou negatívnej spátnej vazby· Takéto zápoje nie pri správnom návrhu mnohonásobné zváčšuje dynamický rozsah snímača meraného signálu, podstatné zlepšuje jeho linearitu a účinné potláča vplyv zmien parametrov obvodových prvkov na přesnost’ prístroja. Výstupný signál sa však musí odoberať priamo z jedného stupňa spatnovazobného reťazaa, bez použitia obvodov s aktivnyrni a pasivnými elektronickými prvkami mimo. celej spát no vázo bnej slučky, vnášajúcich prídavnú nestabilitu. Aby sa vlastnosti zapojenia s uzavretou slučkou negatívnej spátnej vazby v plnej miere využili, jednou z podmienok je zachovat’ pri přepínaní citlivosti prístroja konstant ný zisk celej slučky. Preto v spátnovázobnom reťazci za zosilňovacím stupňom so skokovou změnou zisku, z ktorého sa odo233 254 bera výstupný signál, následuje ďalší stupen s inverznou změnou zisku· Obidva účinky sa kompenzujú a celkové zosilnenie spátnovázobnej slučky zostáva konstantně· Takéto riešenie však vyžaduje váčší počet přepínacích bodov a vo vačšine prípadov aj aktívnych zosiInovacích prvkov a oddělovacích obvodov.Electronic devices often use encoders that form closed feedback chains, whose transmission parameters must remain constant in the desired frequency band when switching the sensitivity ranges of the meter. Typically, these are closed loop negative feedback meters. Such cans do not greatly increase the dynamic range of the measured signal sensor when properly designed, substantially improving its linearity and effectively suppressing the impact of changes in circuit parameters on instrument accuracy. However, the output signal must be taken directly from one stage of the feedback chain, without the use of active and passive electronic components outside. all over the sleep loop, bringing additional instability. In order to take full advantage of the closed-loop negative feedback loop wiring characteristics, one of the conditions is to maintain a constant loop gain across the loop when switching the instrument sensitivity. Therefore, in the feedback chain after the gain step boost amplifier from which the output signal is taken from233 254, the next inverse gain step follows · Both effects are compensated and the overall feedback loop gain remains constant · However, such a solution requires a greater number of switching points and in most cases also active amplifiers and isolation circuits.

Uvedené nevýhody v podstatnej miere odstraňuje zapojenie na prepínanie citlivosti meracích prístrojov s uzavretou spátnovázobnou slučkou podlá vynálezu, ktorého podstata spočí va v tom, že zosilňovač obvodu má svoj invertujúci vstup připojený cez vstupný odpor na výstupnú svorku přenosového stupňa spátnovázobnej slučky cez prvý spátnovázobný odpor a v sérii s ním zapojený druhý spátnovázobný odpor na výstup zosilňovača obvodu, spojený s výstupnou svorkou meracieho prístroja· Spoločný obvod spátnovázobných odporov je připojený na vstupnú svorku nasledujúčeho stupňa spátnovázobnej slučky a cez přepínač spojený s jedným z uzemněných přepínatelných odporov·The aforementioned disadvantages are substantially eliminated by the sensitivity switching circuit of the closed loop feedback meters of the present invention, wherein the circuit amplifier has its inverting input coupled via an input resistor to the output stage of the loop feedback loop through the first loop feedback resistor. · A common feedback resistor circuit is connected to the input terminal of the next stage of the feedback loop and via a switch connected to one of the grounded switchable resistors.

Hlavnou výhodou obvodu podlá tohto vynálezu je, že zmenšuje počet potřebných přepínacích bodov a počet potřebných aktívnych a pasivných elektronických prvkov· Zapojenie přitom zabezpečuje obvykle požadovanú nízku impedanciu výstupu meracieho prístroja a nízku impedanciu výstupu určeného na nadviazanie ďalších stupňov spátnovázobnej slučky, ktorej zosilnenie zostáva pri přepínaní citlivosti konstantně·The main advantage of the circuit according to the invention is that it reduces the number of switching points required and the number of active and passive electronic components required. The circuitry ensures the usually required low impedance of the meter output and low impedance of the output intended to follow the other stages of the feedback loop. Sensitivity constant ·

Na pripojenom výkrese je schematicky znázorněné zapojenie na prepínanie citlivosti meracích prístrojov s uzavretou spatnou slučkou·The attached drawing shows a schematic diagram of the sensitivity switching of closed-loop measuring instruments ·

- 3 233 254- 3 233 254

Zapojenie na prepínanie citlivosti meracich prístrojov s uzavretou spátnovázbovou slučkou pozostáva z invertujúceho zosilňovača Tl, ktorého vstup je připojený cez odpor R1 na výstupnú svorku A příslušného přenosového stupňa spátnovázohnej slučky a cez odpor R2 a v sérii s ním zapojený odpor R3 na výstup zosilňovača Tl, spojený s výstupnou svorkou B2 meracieho přístroje· Spoločný bod odporov R2 a R3 je připojený na vstupná svorku Bl nasledujúceho stupňa spátnovázobnej slučky a cez přepínač PÍ spojený s jedným z uzemněných odporov R4 až Rn·The sensitivity switching circuit of closed-loop measuring instruments consists of an inverting amplifier T1, the input of which is connected via a resistor R1 to the output terminal A of the respective transmission loop stage and a resistor R2 connected in series with the resistor R3 connected to the amplifier T1 output. the common terminal of resistors R2 and R3 is connected to the input terminal B1 of the next stage of the feedback loop and via a switch P1 connected to one of the grounded resistors R4 to Rn ·

Napáťový signál zo svorky A sa privádza na vstup invertujúceho zosilňovača Tl cez odpor Rl. Zosilnené napátie, určené na napájanie ďalších stupňov spátnovázobného reťazca sa odoberá zo svorky Bl, pričorn zosilnenie určuje poměr odporov R2 a Rl. Toto napátie zostáva konstantně pri impedančných změnách v obvode, spósobených přepínáním odporov R4 až Rn, oyplyvňujúcich spolu s odporem R3 napátie na nízko impedančnom výstupe B2, ktorý móže byť priamo výstupem celého meracieho prístroja· Vhodnou volbou odporov R3 a R4 až Rn, ktorých hodnoty možno presne vypočítat, dá sa dosiahnuť skoková změna výstupného signálu v požadovaných rozsahách citlivosti· Napátia na svorkách B2 a Bl sú přitom navzájom viazané tak, že aj případný drift zosilňovača Tl je kompenzovaný účinkom uzavretel slučky negativnoj spátnej vazby, do ktorej je obvod zaradený.The voltage signal from terminal A is applied to the input of the inverting amplifier T1 via a resistor R1. The amplified voltage to supply the other stages of the feedback chain is taken from terminal B1, the gain being determined by the ratio of resistances R2 and R1. This voltage remains constant during circuit impedance changes caused by switching resistors R4 to Rn, which, along with R3, are venting the voltage at low impedance output B2, which can be directly output of the whole measuring instrument. The voltages at terminals B2 and B1 are interconnected in such a way that even the possible drift of the amplifier T1 is compensated by the effect of the closed loop of the negative feedback loop into which the circuit is assigned.

Obvod může byť použitý všeobecne v oblasti prístrojovej techniky v případech, keď je potřebné signál zosilniť a rozdělit na vetvu s konštantným a ovládatelným zosilnením·The circuit can be used in general in the field of instrumentation in cases where it is necessary to amplify the signal and divide it into a branch with constant and controllable gain.

Jeho výhody sa však v plnej miere uplatnia hlavně pri použi4However, its benefits will be fully realized mainly in use4

233 tí v systémech s uzavretou spatnovazobnou slučkou. Jedným z príkladov je jeho praktické použitie v supravodivých kvanto vých magnetometrech s uzavretou slučkou negativnéj spatnéj vazby» kde pri přepínaní citlivosti nahrádza obvykle značné zložitéjšie zapojenia, vyžadujuce aj inverznú změnu zosilne nianiektoréhe ďalšieho obvodu slučky·233 in closed-loop closed loop systems. One example is its practical use in closed-loop, negative-loop, superconducting quantum magnetometers, where, when switching sensitivity, it replaces the usually more complex circuitry, requiring inverse change to amplify somewhat another loop circuit.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Circuit-breaker sensing circuitry with closed feedback loop characterized in that the circuit amplifier (TI) has its inverting input connected through the input resistor (R1) to the output terminal (A) of the transmission loop of the feedback loop and through the first feedback resistor (R2) and a second feedback resistor (R3) connected thereto to the output of the amplifier (TI) of the circuit »connected to the output terminal (B2) of the meter, wherein

-A common sleep point resistor (R2 and R3) is connected to the input terminal (B1) of the next stage of the feedback loop and via a switch (P1) connected to one of the grounded switchable resistors (R4) to / Rn /