Verstärkereinrichtung mit logarithmischer Abhängigkeit der Ausgangsgröße
von der Eingangsgröße Die Erfindung bezieht sich auf Verstärkereinrichtungen mit
logarithmischer Abhängigkeit der Ausgangsgröße von der Eingangsgröße, wie sie für
viele Zwecke, z. B. bei der Messung von Schwingungen, Wuchtgüten, Schalldrücken
usw., erwünscht ist.Amplifier device with logarithmic dependence of the output variable
on the input variable The invention relates to amplifier devices with
logarithmic dependence of the output variable on the input variable, as it is for
many purposes, e.g. B. when measuring vibrations, balancing qualities, sound pressures
etc., is desired.
Im allgemeinen arbeiten Pegelschreiber oder Anzeigegeräte mit logarithmischer
Skala entweder mit Kompensatoren, die an einem Potentiometer mit logarithmischer
Kennlinie ihre Kompensationsspannung beziehen, oder es werden Meßwerke mit angenähert
logarithmischer Feldverteilung verwendet. Das erste Verfahren ist zwar sehr genau,
wenn es gelingt; den Kompensationswiderstand genügend genau mit logarithmischer
Charakteristik zu fertigen, ist aber außerordentlich aufwendig, während das zweite
Verfahren im allgemeinen nur eine Messung über praktisch eine Dekade zuläßt und
die logarithmische Teilung der Anzeige doch nur in erster Näherung gültig ist.In general, level recorders or display devices work with a logarithmic
Scale either with compensators attached to a potentiometer with a logarithmic mixer
The characteristic curve is related to its compensation voltage, or measuring units are also approximated
logarithmic field distribution is used. The first procedure is very precise,
If it succeeds; the compensation resistor with sufficient accuracy with logarithmic
Producing a characteristic is, however, extremely complex, while the second
The method generally only allows one measurement over practically a decade and
the logarithmic division of the display is only valid as a first approximation.
Diese Nachteile werden vermieden, wenn gemäß der Erfindung der Eingang
des Verstärkers an einem Spannungsteiler aus mindestens einem ohmschen Widerstand
und einem Widerstand mit logarithmischem Verhalten des Widerstandswertes in Abhängigkeit
von einer elektrischen Steuergröße liegt und dessen Ausgangsstrom den logarithmisch
veränderlichen Widerstand mittelbar oder unmittelbar steuert. Als Widerstand mit
logarithmischem Verhalten des Widerstandswertes in Abhängigkeit von einer elektrischen
Steuergröße kann z. B. ein Widerstand mit negativer oder positiver Temperaturcharakteristik
(z. B. NTC) verwendet werden. Die Steuergröße ist in diesem Falle der Heizstrom.These disadvantages are avoided if, according to the invention, the input
of the amplifier at a voltage divider consisting of at least one ohmic resistor
and a resistor with a logarithmic behavior of the resistance value as a function of
from an electrical control variable and its output current is logarithmic
directly or indirectly controls variable resistance. As a resistance with
logarithmic behavior of the resistance value as a function of an electrical
Control variable can e.g. B. a resistor with negative or positive temperature characteristics
(e.g. NTC) can be used. The control variable in this case is the heating current.
Zur Kompensation eines durch äußere Temperatureinflüsse bedingten
Fehlers ist es vorteilhaft, dem ohmschen Widerstand des Spannungsteilers in an sich
bekannter Weise einen temperaturabhängigen Widerstand parallel zu schalten.To compensate for a caused by external temperature influences
Error, it is advantageous to the ohmic resistance of the voltage divider in itself
known way to connect a temperature-dependent resistor in parallel.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das in
der Zeichnung dargestellt ist. In dieser ist mit 1 ein stromgegengekoppelter Verstäker
bezeichnet, zwischen dessen Eingangsspannung und Ausgangsstrom eine lineare Beziehung
besteht. Ein Anzeigeinstrument ist mit 2 und die Eingangsklemme mit 3 bezeichnet.
Der Eingang 4 des Verstärkers liegt an einem Spannungsteiler aus dem ohmschen Widerstand
5 und einem Widerstand mit negativer Temperaturcharakteristik 6 (NTC-Widerstand).
Dabei kann der ohmsche Widerstand 5 des Teilers auch durch den Innenwiderstand der
speisenden Quelle dargestellt werden. Der vom Verstärker gelieferte, über das Meßwerk
2 fließende Strom I beheizt diesen NTC-Widerstand, indem er auch die Heizwendel
7 durchfließt.The invention is explained using an exemplary embodiment that is shown in FIG
the drawing is shown. In this, 1 is a current counter-coupled amplifier
denotes a linear relationship between its input voltage and output current
consists. A display instrument is designated with 2 and the input terminal with 3.
The input 4 of the amplifier is connected to a voltage divider from the ohmic resistor
5 and a resistor with negative temperature characteristics 6 (NTC resistor).
The ohmic resistance 5 of the divider can also be determined by the internal resistance of the
feeding source. The one supplied by the amplifier, via the measuring mechanism
2 flowing current I heats this NTC resistor by also having the heating coil
7 flows through.
Das Temperaturverhalten eines NTC-Widerstandes ist durch die Gleichung
bestimmt. Da die Temperatur T annähernd quadratisch mit dem Strom I verläuft, gilt
also
wobei Cl, C2 und C3 Konstanten sind. Mithin ändert sich der Widerstandswert des
am Verstärkereingang liegenden Zweiges des Spannungsteilers in Abhängigkeit von
der Eingangsamplitude nach einer logarithmischen Funktion. Überstreicht der Wert
des NTC-Widerstandes im vorgegebenen Temperaturintervall beispielsweise zwei Dekaden,
so kann die Meßeinrichtung infolge der quadratischen Beziehung zwischen
T und I vier Dekaden überstreichen. Durch Vor- und Parallelwiderstände
8 und 9 zum NTC-Widerstand 6 kann man die logarithmische Charakteristik in diesem
Bereich leicht bis auf eine, bei Geräten der in Rede stehenden Art übliche Genauigkeit
von 1 db darstellen. Diese Genauigkeit gilt über die ganze Skala, also für kleine
Werte ebenso wie für große.The temperature behavior of an NTC resistor is given by the equation certainly. Since the temperature T is approximately the square of the current I, the following applies where Cl, C2 and C3 are constants. As a result, the resistance value of the branch of the voltage divider located at the amplifier input changes as a function of the input amplitude according to a logarithmic function. If the value of the NTC resistance sweeps over two decades in the specified temperature interval, for example, the measuring device can sweep over four decades as a result of the quadratic relationship between T and I. By means of series and parallel resistors 8 and 9 to the NTC resistor 6, the logarithmic characteristic in this area can easily be represented up to an accuracy of 1 db, which is usual for devices of the type in question. This accuracy applies across the entire scale, i.e. for small values as well as for large ones.
Der Temperaturgang der Einrichtung läßt sich, wie Versuche ergaben,
kompensieren, wenn man dem ohmschen Widerstand des Spannungsteilers einen weiteren
NTC-Widerstand 10 parallel schaltet, der lediglich durch die Umgebungstemperatur
beeinflußt wird.As experiments have shown, the temperature range of the device can be
compensate if you add another to the ohmic resistance of the voltage divider
NTC resistor 10 connects in parallel, which is only affected by the ambient temperature
being affected.
Die Schaltungsanordnung hat den besonderen Vorteil, daß sie durch
einfaches Abschalten des NTC-Widerstandes im Spannungsteiler auf lineares Verhalten
umgeschaltet werden kann, so daß sie wahlweise eine lineare oder logarithmisch abhängige
Ausgangsgröße in zwei, drei oder vier Dekaden liefert, wobei die Anzahl der Dekaden
durch entsprechendes Shunten der Ausgangslast eingestellt wird, z. B. eines Anzeigeinstrumentes.The circuit arrangement has the particular advantage that it by
simple switch-off of the NTC resistor in the voltage divider for linear behavior
can be switched so that it can be linear or logarithmically dependent
Returns the output variable in two, three or four decades, with the number of decades
is adjusted by appropriate shunting of the output load, z. B. a display instrument.