Claims (1)
Schneller Präzisionsgleichrichter., aufgebaut aus wenigstens zwei Operationsverstärkern, gekennzeichnet dadurch, daß dem Ausgang eines Operationsverstärkers (1) zwei Dioden antiparallel nachgeschaltet sind und diese mit den Eingängen eines nachgeschalteten Operationsverstärkers (2) in Differenzverstärkerschaltung verbunden sind und daß diese Dioden in ihrer Verschaltung in für positive und negative Eingangsspannungen getrennten gleichen Rückkoppelzweigen des Operationsverstärkers (1) verschalten sind.Fast precision rectifier., Consisting of at least two operational amplifiers, characterized in that the output of an operational amplifier (1) two diodes are connected in anti-parallel and these are connected to the inputs of a downstream operational amplifier (2) in differential amplifier circuit and that these diodes in their interconnection in for positive and negative input voltages are connected to separate same feedback branches of the operational amplifier (1).
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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft einen Gleichrichter, der die Wechselspannungen in einem großen Frequenzbereich gleichrichtet, wobei der dadurch erzeugte Gleichspannungswert unabhängig von der Frequenz der angelegten Wechselspannung ist. Damit ist der Gleichrichter für die exakte Messung hochfrequenter Wechselspannungen und -ströme einsetzbar.The invention relates to a rectifier, which rectifies the AC voltages in a wide frequency range, wherein the DC voltage generated thereby is independent of the frequency of the applied AC voltage. Thus, the rectifier for accurate measurement of high-frequency AC voltages and currents can be used.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Um den Einfluß des Spannungsabfalls an den Dioden von der Gleichrichterschaltung für größeren Frequenzbereich auf die Ausgangsspannung zu vermeiden, sind verschiedene Schaltungen bekannt, wie sie z. B. in DT-AS 2527658 Fig. 1 und 2 gezeigt werden. Dabei muß durch die Wahl des Verstärkungsfaktors des Operationsverstärkers der Einfluß des Spannungsabfalls an den Gleichrichterdioden eliminiert werden. Da die Gleichrichterelemente im Rückkoppelungszweig des Operationsverstärkers liegen, ist die abzugreifende Ausgangsspannung nicht auf ein festes Potential bezogen, was für die weitere Verarbeitung des Gleichspannungssignals ungünstig ist. Die ebenfalls in DT-AS 2527658 gezeigte Lösung für einen Vollweggleichrichter gleicht die Spannungsabfälle an den Gleichrichterdioden durch die Basis-Emitterspannung des nachgeschalteten Transistors und die Wahl der Verstärkungen der für jede Halbwelle vorgeschalteten Operationsverstärker aus, wodurch sich Verstärkungsschwankungen, z.B. durch Drift usw. negativ bemerkbar machen. An die für die Phasendrehung der negativen Haibwelle benötigten Verstärkerstufen sind gleichfalls hohe Anforderungen hinsichtlich des Phasenganges im Frequenzbereich zu stellen. Andere Schaltungsanordnungen, wie z. B. in DT-OS 2453049, DE-PS 3146163, sind für sehr hohe Frequenzen ausgelegt und auf Temperaturstabiiität gerichtet bzw. betreffen spezielle Wechselspannungs-Gleichspannungsumformerschaltungen wie DE-OS 3610276 für Turner bzw. wie 2539586 für Analog-Digital-Wandler.In order to avoid the influence of the voltage drop across the diodes from the rectifier circuit for a wider frequency range to the output voltage, various circuits are known, as they are for. B. in DT-AS 2527658 Fig. 1 and 2 are shown. It must be eliminated by the choice of the gain of the operational amplifier, the influence of the voltage drop across the rectifier diodes. Since the rectifier elements are in the feedback branch of the operational amplifier, the output voltage to be picked up is not related to a fixed potential, which is unfavorable for the further processing of the DC voltage signal. The solution for a full wave rectifier also shown in DT-AS 2527658 compensates for the voltage drops across the rectifier diodes by the base-emitter voltage of the downstream transistor and the choice of the amplifications of the operational amplifiers connected upstream for each half-wave, whereby gain fluctuations, for example by drift, etc. have a negative effect do. At the required for the phase rotation of the negative Haibwelle amplifier stages also high demands are to be made in terms of the phase response in the frequency domain. Other circuit arrangements, such as. As in DT-OS 2453049, DE-PS 3146163, are designed for very high frequencies and directed to Temperaturstabiiität or concern special AC DC voltage converter circuits such as DE-OS 3610276 for gymnasts or as 2539586 for analog-to-digital converter.
Die in DE-AS 2651813 beschriebene Schaltungsanordnung mit einem Operationsverstärker zur schwellenlosen Einweggleichrichtung einer Wechselspannung betrifft nur die Einweggleichrichtung.The circuit arrangement described in DE-AS 2651813 with an operational amplifier for threshold-free half-wave rectification of an AC voltage relates only to the half-wave rectification.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel ist ein schneller Gleichrichter, der auf kleine Wechselspannungen anspricht, über einen großen Frequenzbereich arbeitet und der die aus bauelementebedingter Abhängigkeit resultierenden Verstärkungsunterschiede und Phasenverschiebungen im Frequenzbereich in ihrem Einfluß auf die Ausgangsgröße kompensiert.The aim is a fast rectifier, which responds to small AC voltages, operates over a wide frequency range and compensates for the component-dependent dependency resulting gain differences and phase shifts in the frequency domain in their influence on the output variable.
Wesen der ErfindungEssence of the invention
Der Erfindung zugrunde liegende AufgabeThe problem underlying the invention
Die Erfindung löst die Aufgabe, in einer Schaltungsanordnung für schnelle Gleichrichter den Einfluß der gleichrichtenden Elemente, insbesondere ihrer unterschiedlichen, temperatur- und frequenzabhängigen Schwellenspannungen in ihrer Wirkung auf die Ausgangsgröße — die gleichgerichtete Spannung — zu kompensieren.The invention solves the problem of compensating in a circuit arrangement for fast rectifier the influence of the rectifying elements, in particular their different temperature and frequency-dependent threshold voltages in their effect on the output variable - the rectified voltage.
Merkmale der ErfindungFeatures of the invention
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vom Ausgang eines Operationsverstärkers 1 zum nichtinvertierenden Eingang eines nachfolgenden Operationsverstärkers 2 eine Diode 3 in Anode-Katode-Richtung und vom selben Ausgang zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 2 eine Diode 4 in Katode-Anode-Richtung geschalten wird und die Rückkoppelung von beiden Zweigen zum Eingang des Operationsverstärkers 1, der als invertierender Operationsverstärker geschalten ist, erfolgt.According to the invention the object is achieved in that the output of an operational amplifier 1 to the non-inverting input of a subsequent operational amplifier 2, a diode 3 in anode-cathode direction and the same output to the inverting input of the operational amplifier 2, a diode 4 is switched in the cathode-anode direction and the feedback from both branches to the input of the operational amplifier 1, which is connected as an inverting operational amplifier, takes place.
Diese Verschaltung hat zur Folge, daß der Operationsverstärker 1 bei Nichtanliegen einer Eingangsspannung eine gegen unendlich gehende Verstärkung hat. Der Rückkopplungszweig über die Dioden 3 und 4 ist unwirksam, wodurch der Operationsverstärker 1 am Ausgang ein Eigenschwingen mit der Amplitude der Summe der Schwellenspannung der Dioden 3 und 4 zeigt. Weil jedes Überschreiten dieser Amplitude die Rückkopplung wirksam macht, wird die Eigenschwingung unterdrückt. Jede am Eingang des Operationsverstärkers 1 angelegte von 0 verschiedene Spannung bewirkt damit das Wirksamwerden der Rückkopplung, die den Operationsverstärker 1 in eine Verstärkung von 1 (Ua/Ue = 1) einstellt, womit die am Eingang liegende positive Spannung an der Katode der Diode 3 bzw. negative Spannung an der Anode der Diode 4 im gleichen Betrag erscheint. Der nachgeschaltete Operationsverstärker 2 arbeitet als Differenzverstärker. Durch den Widerstand 5 und die Kapazität 6 wird die am Ausgang des Operationsverstärkers 2 anliegende pulsierende Gleichspannung geglättet.This interconnection has the result that the operational amplifier 1 has a gain that goes to infinity when there is no input voltage. The feedback branch via the diodes 3 and 4 is ineffective, whereby the operational amplifier 1 at the output a natural oscillation with the amplitude of the sum of the threshold voltage of the diodes 3 and 4 shows. Since any exceeding of this amplitude makes the feedback effective, the self-oscillation is suppressed. Each voltage applied to the input of the operational amplifier 1, which is different from 0, thus causes the feedback to take effect, which sets the operational amplifier 1 to a gain of 1 (Ua / Ue = 1), whereby the positive voltage at the input of the diode 3 and / or . Negative voltage at the anode of the diode 4 in the same amount appears. The downstream operational amplifier 2 operates as a differential amplifier. Through the resistor 5 and the capacitor 6, the voltage applied to the output of the operational amplifier 2 pulsating DC voltage is smoothed.