DE1163445B - Messumformer zur Umwandlung kleiner Gleichspannungen in Wechselspannungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: GOIr

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 2Ie-28/01

K 39000 IXd/21 e
24. Oktober 1959
20. Februar 1964

Die Erfindung bezieht sich auf Meßumformer zur Umwandlung kleiner Gleichspannungen in Wechselspannungen, bei denen Transistoren als elektronische Schalter wirken. Derartige Meßumformer finden z. B. in Gleichstromverstärkern Anwendung, bei denen die zu messende Gleichspannung in Wechselspannung umgewandelt, in einem Wechselstromverstärker verstärkt und anschließend wieder gleichgerichtet wird. Die als Wechselrichter arbeitenden Transistoren werden bei solchen Umformern üblicherweise im sogenannten inversen Zustand betrieben, d. h., zwischen Basis und Kollektor wird ein Hilf sstrom zugeführt und die Strecke Emitter—Kollektor wird als Schaltstrecke benutzt.

Bei Fließen des Basisstromes entsteht zwischen Emitter und Kollektor eine kleine Restspannung von einigen zehntel mV. Bei Stromlosigkeit der Basis (positive Vorspannung der Basis gegen Kollektor) ist die Kollektor-Emitter-Strecke geöffnet, wobei jedoch ein kleiner Reststrom fließt. Wenn man die zu messende Gleichspannung über einen derartigen Transistorschalter mit dem Eingang des Wechselstromverstärkers verbindet, entsteht ein Meßfehler in der Größe der Transistor-Restspannung. Auch die Restströme erzeugen einen Meßfehler durch den am inneren Widerstand der Meßspannungsquelle auftretenden Spannungsabfall.

Man hat daher vorgeschlagen, zwei entgegengesetzt gepolte Transistoren hintereinanderzuschalten, wobei die beiden Transistoren gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden. Bei Gleichheit beider Transistoren heben sich die Restspannungen gegeneinander auf. Dabei ist jedoch der Durchlaßwiderstand des geschlossenen Schalters verdoppelt, da zwei Transistoren in Reihe geschaltet sind. Bei dieser Anordnung ist der Eingang des Wechselstromverstärkers abwechselnd über den Transistorschalter mit einem und über einen Widerstand mit dem anderen Pol der Meßspannung verbunden. Dieser Widerstand belastet die Meßspannung periodisch, so daß er möglichst groß sein sollte, um die der Meßspannungsquelle entnommene Leistung klein zu halten. Andererseits sollte der Widerstand klein sein, damit der Eingang des Wechselstromverstärkers in den Öffnungszeiten des Transistorschalters möglichst niedrigohmig abgeschlossen ist, da er sonst gegen Einstrahlung von Störspannungen empfindlich wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man vorgeschlagen, zwei abwechselnd eingeschaltete Schaltertransistoren zu benutzen, die die Meßspannung abwechselnd mit zwei entgegengesetzt gepolten Wicklungen eines'im Eingang des Wechselstromverstärkers liegenden Transformators verbinden. Diese Anord-Meßumf ormer zur Umwandlung kleiner Gleichspannungen in Wechselspannungen

Anmelder:

Dipl.-Ing. Ulrich Knick,
Berlin 37, Katharinenstr. 2-4

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Ulrich Knick, Berlin

nung hat jedoch den Nachteil, daß sich die Restspannungen der Schaltertransistoren nicht gegeneinander aufheben, sondern in voller Größe in das Meßergebnis eingehen.

Die durch die Restspannungen und Restströme der Schaltertransistoren erzeugten Meßfehler werden üblicherweise durch Korrekturspannungen kompensiert. Eine derartige Kompensation ist jedoch schwierig, da Restspannungen und Restströme temperaturabhängig sind.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung, die die genannten Nachteile vermeidet. Nach der Erfindung wird ein Meßumformer zur Umwandlung kleiner Gleichspannungen in Wechselspannungen mittels zweier als elektronische Schalter wirkenden Transistoren, bei dem eine Hifswechselspannung je auf den Basis-Kollektor-Kreis der Transistoren einwirkt, verwendet, derart, daß der eine Kollektor mit dem einen und der andere Kollektor mit dem anderen Pol der umzuformenden Gleichspannung verbunden ist und daß bei leitender Verbindung der beiden Emitter die umgeformte Wechselspannung zwischen dieser Verbindung und einem Pol der Gleichspannung abnehmbar ist.

In dieser Anordnung heben sich die Restspannungen der Schaltertransistoren gegeneinander auf, da die Transistoren gleichsinnig mit je einem Pol der zu messenden Gleichspannung verbunden sind. Es werden aber auch die Restströme kompensiert, da beide Transistoren bezüglich der zu messenden Gleichspannung entgegengesetzt gepolt hintereinandergeschaltet sind. Da zwischen den beiden Kollektoren der Schaltertransistoren die Meßgleichspannung auftritt, ist es zweckmäßig, die zwischen Basis und Kollektor aufzubringenden Steuerspannungen an zwei Wicklungen eines Transformators abzunehmen. Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, die zu messende Gleichspannung durch einen Kondensator zu überbrücken,

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um die Erzeugung von störenden Wechselspannungen zwischen den beiden Kollektoren zu verhindern. Derartige Störspannungen können durch die schädlichen Kapazitäten der Transistoren und der Transformatoren erzeugt werden. Es ist weiterhin zweckmäßig, die zwischen Basis und Kollektor liegenden Transformatorenwicklungen untereinander und gegenüber der Primärwicklung abzuschirmen, um die Erzeugung von Störspannungen zwischen den beiden Kollektoren der Schaltertransistoren zu verringern.

Die Zeichnung zeigt das Ausführungsbeispiel einer Schaltung nach der Erfindung. Die zu messende Gleichspannung wird dem Kondensator 1 zugeführt, dessen beiden Pole mit den Kollektoren der beiden Transistoren 2 und 3 verbunden sind. Die Emitter dieser beiden Transistoren sind miteinander und mit dem Eingang des Wechselstromverstärkers 4 verbunden. Die zwischen Kollektor und Basis der beiden Transistoren erforderlichen Steuerspannungen werden über die Wicklungen 5 und 6 des Transformators 7 zügeführt, dessen Primärwicklung 8 mit einer geeigneten Steuerspannung gespeist wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Meßumformer zur Umwandlung kleiner Gleichspannungen in Wechselspannungen mittels zweier als elektronische Schalter wirkenden Transistoren, bei dem eine Hilfswechselspannung je auf den Basis-Kollektorkreis der Transistoren einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kollektor mit dem einen und der andere Kollektor mit dem anderen Pol der umzuformenden Gleichspannung verbunden ist und daß bei leitender Verbindung der beiden Emitter die umgeformte Wechselspannung zwischen dieser Verbindung und einem Pol der Gleichspannung abnehmbar ist.

2. Meßumformer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei hinsichtlich der zwischen Kollektor und Emitter auftretenden Restspannungen und/oder hinsichtlich der Restströme gleiche oder annähernd gleiche Transistoren.

3. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Basis und Kollektor der Transistoren erforderlichen Steuerspannungen über zwei Wicklungen eines Transformators zuführbar sind.

4. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Klemmen der zu messenden Gleichspannung ein Kondensator liegt.

5. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Basis und Kollektor liegenden Transformatorwicklungen untereinander und gegenüber der Primärwicklung abgeschirmt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Radio-Mentor«, 1949, Heft 10, S. 796;
»Funktechnik«, 1958, Nr. 15, S. 532;
»IRE Transactions«, September 1957, S. 276 bis 279;

»Electronics«, September 1958, S. 78 und 79.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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