DE1120588B - Gleichstromverstaerker fuer Messzwecke nach dem Modulationsprinzip mit einem als Modulator arbeitenden Differential-Schwingkondensator - Google Patents

Description

• Gleichstromverstärker für Meßzwecke nach dem Modulationsprinzip mit einem als Modulator arbeitenden Differential-Schwingkondensator Zur Messung von Spannungen an Quellen mit extrem hohem Innenwiderstand oder zur Messung von extrem kleinen Strömen sind Meßverstärker nach dem Trägerfrequenzprinzip bekannt. Die Meßspannung wird dabei einem Schwingkondensator zugeführt, der sie in eine proportionale Wechselspannung umwandelt. Die Wechselspannung wird durch einen normalen RC-gekoppelten Verstärker verstärkt und anschließend mit einem phasenempfindlichen Gleichrichter in eine Gleichspannung zurückverwandelt. Voltaspannungen zwischen den Elektroden des Schwingkondensators können einen Nullpunktfehler im Verstärkungskanal hervorrufen. Durch einen Differential-Schwingkondensator am Eingang des Verstärkers wird schon eine Verminderung der Empfindlichkeit gegenüber solchen Störspannungen erzielt. Doch kommen auch bei einem mit Differential-Schwingkondensator ausgestatteten Meßverstärker Fälle vor, in denen Störspannungen einen erheblichen Nullpunkt- oder anderen Fehler hervorrufen können. Störspannungen können beispielsweise durch Gitterstromänderungen der ersten Verstärkerstufe entstehen. Es können aber auch Voltaspannungen Störspannungen hervorrufen.
• Bei einer Modulatorschaltung mit einem Differential-Schwingkondensator ist die mittlere Elektrode des Kondensators über einen Koppelkondensator mit dem Gitter der Eingangsstufe verbunden. Gleichspannungen an dieser Mittelelektrode werden mit der doppelten Erregerfrequenz des Schwingkondensators moduliert. Diese Spannung kann unter Umständen den Verstärker übersteuern. Dabei wird auch die Verstärkung der mit der Trägerfrequenz modulierten Meßspannung ungünstig beeinflußt. Ist der Differential-Schwingkondensator nicht absolut symmetrisch, so tritt außer der mit der doppelten Erregerfrequenz modulierten Störspannung auch eine Störspannung mit Erregerfrequenz auf, die nach ihrer Gleichrichtung am Ausgang des Verstärkers einen Nullpunktfehler ergibt. Dieser Nullpunktfehler entspricht einer Störgleichspannung an den Eingangsklemmen des Modulators, die unter Umständen größer sein kann als der Fehler, der durch Voltaspannungen zwischen den ruhenden Elektroden des Schwingkondensators verursacht wird. Derartige Umstände sind beispielsweise eine relativ große Voltaspannung an der Schwingelektrode des Kondensators oder die Tatsache, daß der Koppelkondensator gegenüber dem Gitter der Eingangsstufe des Verstärkers keinen unendlichen Isolationswiderstand aufweist.
• Die Erfindung zeigt einen Weg, die geschilderten Fehler zu verringern. Sie geht von einem Gleichstromverstärker für Meßzwecke, bestehend aus einem Wechselstromverstärker, an dessen Eingang ein als Modulator arbeitender Differential-Schwingkondensator angeschaltet ist und dessen Ausgangsspannung mittels eines mit der Erregerfrequenz des Schwing" kondensators gesteuerten Gleichrichters gleichgerichtet wird, aus, dessen kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß zur Kompensation von an der Mittelelektrode des Schwingkondensators auftretenden Störgleichspannungen eine am Ausgang des Wechselstromverstärkers über einen mit der doppelten Erregerfrequenz des Schwingkondensators gesteuerten Gleichrichter gewonnene Gleichspannung auf den Eingang des Wechselstromverstärkers zurückgeführt wird.
• Mit Hilfe des zweiten phasenabhängigen Gleichrichters, der eine Komponente von doppelter Trägerfrequenz gleichrichtet und diese Gleichspannungen der Mittelelektrode des eingangsseitigen Schwingkondensators zuführt, kann also eine beträchtliche Verkleinerung des restlichen Nullpunktfehlers erzielt werden.
• Als phasenabhängiger Gleichrichter können Zerhackergleichrichter oder gesteuerte Diodengleichrichter nach Art des Ringmodulators oder auch antiparallel geschaltete Trioden verwendet werden.
• An Hand der Schaltskizze eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. An zwei Eingangsklemmen e1 und e... liegt eine Meßgleichspannung U1 an. Sie wird über ein Siebglied R1, Cl einem aus drei Belägen B1, B.., B, bestehenden Differential-Schwingkondensator zugeführt. Die Beläge B1 und B.3 des Schwingkondensators sind fest, während B., als schwingende Elektrode ausgebildet ist. Sie wird durch eine nicht dargestellte Erregerschaltung zu Schwingungen von der Frequenz ., angeregt. Zwischen der schwingenden Elektrode B., und der festen Elektrode B,; entsteht eine der Eingangsgleichspannung proportionale Wechselspannung von der Frequenz (.-). die über einen Blockkondensator C., einen Wechselspannungsverstärker V aussteuert. Die Ausgangsspannung des Verstärkers V wird zwei phasenabhängigen Gleichrichtern Gll und Gl.> zu- geführt. Gll wird durch eine Steuerspannung mit der Frequenz ", gesteuert. Seinem Ausgang wird die verstärkte Meßspannung U., entnommen. Der Gleichrichter Gl.= wird von einer Wechselspannung mit der Frequenz 2(,-) gesteuert. Sein Ausgangsgleichstrom erzeugt über einen Widerstand R, einen Spannungsabfall. welcher als Kompensationsspannung für eine an der schwingenden Elektrode B., liegende Störspannung wirkt. Der Widerstand R, ist Teil eines Spannungsteilers, der aus einem Widerstand R., und dem Widerstand R3 besteht. Der Kompensationskreis für die Störspannungen an B., kann aber auch anders ausgelegt werden. Es kann z. B. die Ausgangsspannung des Gleichrichters Gl" direkt der Elektrode B2 zugeführt werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Gleichstromverstärker für Meßzwecke_ bestehend aus einem Wechselstromverstärker, an dessen Eingang ein als Modulator arbeitender Differential-Schwingkondensator angeschaltet ist und dessen Ausgangsspannung mittels eines mit der Erregerfrequenz des Schwingkondensators gesteuerten Gleichrichters gleichgerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von an der Mittelelektrode des Schwingkondensators auftretenden Störgleichspannungen eine am Ausgang des Wechselstromverstärkers über einen mit der doppelten Erregerfrequenz des Schwingkondensators gesteuerten Gleichrichter gewonnene Gleichspannung auf den Eingang des Wechselstromverstärkers zurückgeführt wird.
2. 2. Meßverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der phasenempfindliche Gleichrichter aus zwei gesteuerten antiparallel geschalteten Trioden besteht.