DD141584A1 - Bezugsspannungsquelle - Google Patents

Description

Berlin, den 13.3.1979

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Bezugsspannungsquelle

Die Erfindung bezieht sich auf Spannungsquellens insbesondere auf Bezugsspannungsquellen.

Die Erfindung kann als Quelle der zeitlich stabilen Rechteck-Eichsignale, zum Beispiel in automatischen Meßsystemen verwendet werden.

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Es ist bereits eine Bezugsspannungsquelle bekannt, die eine Brückenschaltung mit Zener-Diodenstabilisatoren in zwei gegenüberliegenden Zweigen und mit Widerständen in zwei anderen Zweigen sowie zwei Operationsverstärker enthält, die abwechselnd an die Ausgangsklemme der Quelle angeschlossen werden»

Der erste Verstärker ist durch den Invertiereingang mit der Anode und durch den Ausgang mit der Katode eines der Zener-Diodenstabilisatoren verbunden, der zweite Verstärker aber ist durch den Invertiereingang mit der Katode und durch den Ausgang mit der Anode dos anderen Zener-

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Diodenstabilisators der Brückenschaltung verbunden (siebe z.B. Urheberrecht der UdSSS Nr. 445037, Klasse G 05F, 1/56).

In dieser Lösung ist jedoch keine Möglichkeit für eine gleichzeitige Steuerung der Gleichkomponente der Ausgangsspannung und der Amplitude der Rechteck-Wechselspannung vorgesehen.

Ziel der Erfindung .

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Erweiterung von Punktionsmöglichkeiten für die Verwendung der Bezugsspannungsquelle.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bezugsspannungsquelle zu entwickeln, in der durch die Änderung der Schaltung eine hohe zeitliche Stabilität der Ausgangsspannung und die Möglichkeit der elektrischen Steuerung der Gleichkomponente der Rechteck-Ausgangsspannung erreicht werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Bezugsspannungsquelle auf der Grundlage einer Brückensehaltung, in der in den gegenüberliegenden Zweigen zwei Zener-Diodenstabilisatoren und zwei Widerstände eingeschaltet sind und die zwei abwechselnd an die Ausgangsklemme der Bezugsspannungsquelle anzuschließenden Operationsverstärker enthält, der erste von denen durch den Invertiereingang mit der Anode und durch den Ausgang mit der Katode eines der Zener-Diodenstabilisatoren, der zweite aber durch den Invertier-

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eingang mit der Katode and durch den Ausgang mit der Anode des anderen Zener-Diodenstabilisators der Brückenschaltung verbunden ist, erfindungsgemäß ebenfalls zwei Tastenschaltungen besitzt, von denen jede an den Hichtinvertiereingang des entsprechenden Operationsverstärkers angeschlossen ist und deren Eingänge die Steuerspannung der BeζugsSpannungsquelle zugeführt wird.

Jede der Tastenschaltungen kann mit der Ausgangsklemme der Quelle über die in Reihe geschalteten Widerstand und Kondensator verbunden sein«,

Es ist zweckmäßig, wenn die Bezugsspannungsquelle eine Integrier-Rückkopplung besitzt, die mit einem Operationsverstärker bestückt ist j dessen Invertiereingang mit dem Ausgang der Bezugsspannungsquelle in Verbindung steht, seinem Hichtinvertiereingang die Steuerspannung der Bezugsspannungsquelle zugeführt wird, sein Ausgang aber an die Eingänge beider Tastenschaltungen angeschlossen ist_o

Eine solche elektrische Schaltung der Bezugsspannungsquelle ermöglicht die Erweiterung ihrer Punktionsmöglichkeiten. Unter anderem ermöglicht sie durch elektrische Spannung den Wort der Gleichkomponente der Rechteck-Ausgangsspannung vorzugeben, ohne den Vollausschlag (den Summenwert der positiven und der negativen Amplitude) der Wecbselkomponente des Ausgangssignals zu ändern»

Nachstehend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeich

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nung zeigen:

Fig. 1: eine elektrische Schaltung der erfindungsgemäßen Bezugsspannungsquelle;

Fig. 2: eine elektrische Schaltung der erfindungsgemäßen Besugsspannungsquelle mit einer Integrier-Bückkopplung.

Die Bezugsspannungsquelle ist auf der Grundlage einer Brückenschaltung ausgeführt, in deren gegenüberliegende Zweige zwei Zener-Diodenstabilisatoren 1; 2 (Fig. 1) und zwei Widerstände 3; 4 zugeschaltet sind. An die Ausgangsklemme 5 d.®*¹ Bezugsspannungsquelle werden durch Tasten 6j 7 zwei Operationsverstärker 8; 9 abwechselnd geschaltet. Der Verstärker 8 ist durch den Invertiereingang 10 mit der Anode, durch den Ausgang aber mit der Katode des Zener-Diodenstabilisators 1 verbunden, der Verstärker 9 ist durch den Invertiereingang 11 mit der Katode, durch seinen Ausgang aber mit der Anode des Zener-Diodenstabilisators 2 verbunden. Die Steuereingänge 12; 13 der Tasten 6; 7 sind an Ausgänge eines Taktimpulsgenerators 14 geschaltet.

Die erfindungsgemäße Bezugsspannungsquelle besitzt zwei Tastenschaltungen 15; 16, die in Reibe verbunden und deren Steuereingänge 17; 18 an den Generator 14 angeschlossen sind. Die Ausgänge der Tastenschaltungen 15; 16 sind an die Nichtinvertiereingänge 19; 20 der Verstärker 8 bzw. 9 angeschlossen.

Die anderen Eingänge der Tastenschaltungen 15; 16 sind an die Singarigsklemme 21 der Quelle angeschlossen, an die die

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Steuerspannung der Quelle angelegt wird.

Zwischen dem'Nicbtinvertiereingang 19; 20 jedes der Verstärker 8j 9 und ihrem Ausgang ist ein Widerstand 22 bzw«, 23 angesohlossen_e

Erfindungsgemäß ist jede Tastenschaltung 15; 16 mit der Ausgangsklerame 5 der Bezugsspannungsquelle durch eine RC-Kette aus in Reihe geschaltetem Widerstand 24 oder 25 (Figo 2) und einem Kondensator 26 oder 27 verbunden«

Die erfindungsgemäße Bezugsspannungsquelle kann eine Integrier-Rückkopplung aufweisen,, In dem zu behandelnden Beispiel ist diese Rückkopplung aus einem Operationsverstärker 28 mit einem Eingangswiderstand 29 und einem Kondensator 30 im Rückkopplungskreis gebildet. Sin iJlchtinver.tiereingang y\ des Verstärkers 28 ist an die Eingangsklemme 21 der Bezugsspannungsquelle und sein Ausgang an die Eingänge der Tastenschaltungen 15? 16 geschaltet.

Die Arbeitsweise der Bezugsspannungsquelle ist wie folgt: Die Operationsverstärker 8 und 9 haben eine Zweipolspeisung, welche es ermöglicht, die Ausgangsspannungen der Verstärker 8 und 9 in einem breiten Bereich zu ändern.

Beim stationären Betrieb der Bezugsspannungsquelle wird am Ausgang des Verstärkers 8 stabilisierte positive Spannung und am Ausgang des Verstärkers 9 stabilisierte negative Spannung gebildet. Ihre Stabilität ist dabei äußerst hoch, weil der Ausgangsstrom der Zener-Diodenstabilisatoren 1$ 2 stabilisiert ist_e Der Arbeitsstrom des Zener-Diodenstabilisators 1 wird durch das Verhältnis der

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Summe der Spannungsabfälle des Zener-Diodenstabilisators 2, der Tastenschaltungen 15; 16 und des Obmwertes des Widerstandes 4· bestimmt, der Arbeitsstrom des 'Zener-Diodenstabilisators 2 aber wird durch das Verhältnis der Summe der Spannungsabfalle des Zener-Diodenstabilisators 1, der Tastenschaltungen 15; 16 und des Ohmwertes des Widerstandes 3 bestimmt» Der Arbeitsstrom der Tastenschaltung 15 wird durch das Verhältnis des Spannungsabfalls des Zener-Diodenstabilisators 1 und des Widerstandes 22, der Tastenschaltung 16 aber durch das Verhältnis des Spannungsabfalls des Zener-Diodenstabilisators 2 und des Widerstandes 23 bestimmt. '

Die Tastenschaltungen 15 und 16 befinden sich durch die vorhandenen Widerstände 22; 23, welche den Gleichstrom durch die Tastenschaltungen 15; 16 sichern, der dem Ausgangsstrom gleich ist, der durch Tasten 6; 7 durchfließt, ständig im Sinscbaltzustand. Die Tasten 6 und 7 schalten abwechselnd die Ausgänge der Verstärker 8 und 9 an <Ü9 Ausgangsklemme 5 an«

An der Ausgangsklemme 5 wird Recbteck-Wechselspannung gebildet, deren Vollausschlag (Summenwert der positiven und der negativen Amplitude):

U ·£ U₂ + U₁₆ + U₁₅ + U₁ - U₆ - U₇ ^'U₂ + U₁ gleich ist, wo U₁, U₂, U₆, Un, U₁C und U₁₆ - Spannungsabfall an Elementen der elektrischen Schaltung der Quelle (1, 2, 6, 7» 15 bzw, 16) ist. '. .·

Bei Änderung der Umgebungsbedingungen, zum Beispiel der Temperatur, ändern sich Spannungsabfälle an den Tasten 6;

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und den Tastenschaltungen 15; 16, die im Vergleich zu der Ausgangsspannung geringe Werte ha"ben, gleichzeitig um einen gleichen Wert, und der Vollausschlag der Ausgangs« spannung dagegen ändert sich nicht_β

Bei Ungleichheit der Ausgangsspannungsimpulse umgekehrter Polarität unter den Bedingungen deren· gleicher Dauer, oder bei ungleicher Dauer der ungleichnamigen Impulse der gleichen Amplitude in der Ausgangsspannung erfolgt eine Verschiebung der Gleichkomponente der Ausgangsspannung„

Jeder Unterschied der Gleichkomponente von dem Wert der Steuerspannung an der Klemme 5 erzeugt im Widerstand 29 einen" Strom, der integriert wird und der das Potential im Zusammenschaltungspunkt der Tastenschaltungen 15? 16 sowie an den Invertiereingängen 10j 11 und somit an den Ausgängen der Verstärker 8 und 9 verschiebt, so daß die Gleichkomponente an der Ausgangsklemme 5 ae& erforderlichen Wert Rechnung trägt.

Zum Beispiel bei Speisung eines induktiven Teilers bezüglich der gemeinsamen Schiene der Quelle wird die Klemme an eine gemeinsame Schiene angeschlossen, der induktive Teiler wird direkt an die Ausgangsklemme 5 angeschlossen ohne Gefahr eines Genauigkeitsverlustes des induktiven Teilers auf Kosten des Leer~Gleichstroms₀

Kapazitive Widerstandsstromkreise sind positive Rückkopplung vom Ausgang der Hinrichtung auf die Nichtinvertiere ingänge 19; 20 der Verstärker 8; 9 nach Wechselspannung und dienen zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Änderung der Ausgangsspannung der Einrichtung bei Umschaltimgenr

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Die geschilderte Ausführung der Bezugsspannungsquelle ist deshalb sehr günstig, weil bei Erdung des Zusammenschaltungspunktes der eingeschalteten Tasten 15» 16 zuerst bei Einschaltung der Taste 6 und bei Ausschaltung der Taste 7 und danach bei Einschaltung der Taste 7 und der Ausschaltung der Taste 6 die Ausgangsspannungen der Bezugsspannungsquelle mit Gleichstrom gemessen und somit der Effektiv- und Mittelwert der absoluten Größe der zu erzeugenden Wechselspannung mit der Umwandlungsgenauigkeit bestimmt werden können.

Die Möglichkeit eines koordinierten Anschlusses der Bezugsspannungsquelle an den Verbraucher ohne Einführung eines Trennkondensators garantiert eine genaue Übertragung der Rechteck-Wechselspannung, .

Claims (3)

1. η 7 Q-I ^ 13.3.1979

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   1. Bezugsspannungsquelle auf der Grandlage einer Brückenscbaltung, in der in den gegenüberliegenden Zweigen zwei Zener-Diodenstabilisatoren und zwei Widerstände eingeschaltet sind und die auch zwei aufeinanderfolgend an die Ausgangsklemme der Quelle anzuschließenden Operationsverstärker enthält, der erste von denen durch den Invertiereingang mit der Anode und durch den Ausgang mit der Katode eines der Zener-I)iodenstabilisatoren_s der zweite aber durch den Invertiereingang mit der Katode und durch den Ausgang mit der Anode des anderen Zener-Diodenstabiiisators der Brückenschaltung verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß sie zwei Tastenschaltungen (15; 16) besitzt, jede von denen an den Nichtinvertiereingang (19$ 20) des Operationsverstärkers (8 bzw« 9) angeschlossen ist und an deren Eingängen die Steuerspannung der Quelle angelegt wird«,
2. 2. Bezugsspannungsquelle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß jede der Tastenschaltungen (15$ 16) mit der Ausgangsklerome (5) der Quelle über in Eeihe geschalteten Widerstand (24; 25) und Kondensator (26; 27) verbunden ist«,
3. 3. Bezugsspannungsquelle nach Punkt 1 öder 2, gekennzeichnet dadurch, daß sie eine Integrier-Rückkopplung besitzt, die mit einem. Operationsverstärker (28) bestückt ist, dessen Invertiereingang mit der Ausgangsklemme (5) der Quelle in Verbindung steht, seinem Nichtinvertiereingang (31) die Steuerspannung der Quelle zugeführt wird, sein Ausgang aber an die. Eingänge beider Tastenschaltungen (15; 16) angeschlossen ist«,

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