DE1200432B

DE1200432B - Counter-coupled DC amplifier

Info

Publication number: DE1200432B
Application number: DEV21699A
Authority: DE
Inventors: Edgar S Gilchrist
Original assignee: VAR SYSTEMS Inc DE
Current assignee: VAR SYSTEMS Inc DE
Priority date: 1960-12-09
Filing date: 1961-12-06
Publication date: 1965-09-09

Description

Gegengekoppelter Gleichstromverstärker Die Erfindung betrifft einen gegengekoppelten Gleichstromverstärker, bei dem die Eingangsgleichspannung durch Modulation in eine Rechteckspannung umgeformt, diese Rechteckspannung verstärkt und über einen gesteuerten Demodulator wieder in eine Gleichspannung zurückgewandelt und die Ausgangsspannung des Demodulators auf den Eingangsmodulator rückeeführt: wird. Derartige Verstärker werden bevorzugt für Meßgeräte benötigt, bei denen ein relativ schwacher Meßeingangswert so verstärkt werden muß, daß ein Schreib-, Anzeigegerät oder ähnliche Instrumente zur Verfahrenssteuerung betätigt werden können.Negative feedback DC amplifier The invention relates to a negative feedback DC amplifier, in which the input DC voltage through Modulation converted into a square wave voltage, this square wave voltage is amplified and converted back into a direct voltage via a controlled demodulator and the output voltage of the demodulator is fed back to the input modulator: will. Such amplifiers are preferably required for measuring devices in which a relatively weak measurement input value must be amplified so that a writing, display device or similar procedural control instruments can be operated.

Vielfach ist es ferner erforderlich -, bei Verstärkern für Gleichspannung die Ausgang- und Eingangs- c kreise voneinander zu isolieren, da das eigentliche Meßinstrument, welches ein Thennoelement, ein Widerstands- oder ein Dehnungsmesser sein kann, in vielen Fällen zusätzlich zur Meßspannung eine unerwünschte Fehlspannuno, gegen Erde oder einen anderen Bezugspunkt entwickel!. Diese unerwünschten Fehlspannungen können Wechselspannungen oder auch Grundströme sein. die von anderen Vorrichtungen in der Nachbarschaft erzeugt werden. Diese Fehls annunaen dürfen nicht am Ausgang des Verp C stärkers auftreten, und zwar gerade dann nicht, wenn der Verstärker eine Ausgangsgleichspannung erzeugen soll.In many cases, it is also necessary to isolate the output and input circuits from each other in amplifiers for direct voltage, since the actual measuring instrument, which can be a Thennoelement, an ohmmeter or a strain gauge, in many cases has an undesirable error voltage in addition to the measuring voltage , against earth or another reference point !. These unwanted false voltages can be alternating voltages or base currents. generated by other devices in the neighborhood. Annunaen Fehls this may not at the output of Verp C stärkers occur, precisely not if the amplifier is to generate a DC output voltage.

Bei Verstärkern des Potentiometertyps treten zusätzliche Schwierigkeiten auf, wenn gleichzeitig eine Gleichspannungsisolation zwischen den Eingangs-und Ausgangskreisen durchgeführt werden soll. Bei derartigen bekannten Vorrichtungen wurde bereits eine abgeglichene Rückkopplungsanordnung verwendet, so daß der Ausgang nicht auf die ungewünschten Fehlspannungskomponenten der Eingangsspannung anspricht. Bei anderen bekannten Vorrichtungen wurden zwei Tandemverstärker verwendet. Der erste dieser Tandemverstärker ist dabei als Potentiometer ausgebildet, und der zweite weist eine Strornabgleichvorrichtung auf, mit welcher die C gewünschte Ausgangsgleichspannung erzeugt wird. Für den ersten Verstärker ist ein isolierter Netzanschluß vorzusehen, da bei dieser Form der Energiezuleitung die Zuführung direkt mit dem Meßinstrument verbunden ist. Normalerweise wird auch eine elektrostatische Abschirmung vorgesehen, welche den Gesamten Eingangsverstärker und dessen isolierte Energiezuleitung umgibt. Diese Abschirmung wird mit dem Meßinstrument verbunden, so daß eine Verstärkung der unerwünschten Fehlspannungskomponenten des Meßinstrumentes ausgeschaltet wird. In einer derartigen Anordnung muß die elektrostatische Abschirmuna an der Geräuschquelle mit der Erde verbunden werden, was in vielen Fällen nachteilig ist.In the case of amplifiers of the potentiometer type, additional difficulties arise when DC voltage isolation is to be carried out between the input and output circuits at the same time. A balanced feedback arrangement has been used in such prior art devices so that the output is not responsive to the undesirable off-voltage components of the input voltage. In other known devices, two tandem amplifiers have been used. The first of these tandem amplifier is designed as a potentiometer, and the second has a Strornabgleichvorrichtung with which the C desired output DC voltage is generated. An isolated mains connection must be provided for the first amplifier, since with this form of energy supply the supply is directly connected to the measuring instrument. Normally, an electrostatic shield is also provided, which surrounds the entire input amplifier and its isolated power supply. This shield is connected to the measuring instrument, so that amplification of the undesired fault voltage components of the measuring instrument is eliminated. In such an arrangement, the electrostatic shielding at the noise source must be connected to earth, which is disadvantageous in many cases.

Ferner ist ein Kompensationsmeßverstärker beschrieben worden, bei dem die Eingangsgleichspannung mit einer rückgekoppelten Gleichspannung verglichen wird, wobei die Differenzgleichspannung in eine Wechselspannung umgeformt und nach Demodulation zum Vergleich an den Eingang rückgeführt wird. Die aus der zu verstärkenden Gleichspannung und der Rückspannung gebildete Differenzspannung ist bei diesen Verstärkern nicht direkt transformierbar, d. h. für das Transformieren würden zusätzliche Wechselrichter, Filter und Gleichrichter im hochempfindlichen übergang zwischen Eingangskreis und Differenzsignalverstärker benötigt. Dieser zusätzliche Aufwand verteuert aber die Vorrichtung erheblich.Furthermore, a compensation measuring amplifier has been described in which the input DC voltage is compared with a fed-back DC voltage, the differential DC voltage being converted into an AC voltage and, after demodulation, fed back to the input for comparison. The difference voltage formed by the DC voltage to be amplified and the back tension is not directly transformed with these amplifiers, d. H. For the transformation, additional inverters, filters and rectifiers would be required in the highly sensitive transition between the input circuit and the differential signal amplifier. However, this additional effort makes the device considerably more expensive.

Schließlich sind noch nach dem Kompensationsprinzip arbeitende Meßvorrichtungen beschrieben worden, bei denen aus einer physikalischen Größe eine elektrische Spannung abgeleitet wird, die mit einer zweiten, mittels eines Einstellorgans veränderbaren Spannung dadurch kompensiert wird, daß die zwei Spannungen im entgegengesetzten Sinne im Eingangskreis eines Verstärkers wirken, dessen Aus-,gangskreis einen das Einstellorgan betätigenden C Motor steuert, so daß dieses Organ in Ruhe kommt, sobald die zwei Spannungen einander gleich sind. Die Dämpfung des Meßsystems wird über den ganzen Bereich dadurch konstant gehalten, daß ein Teil der Spannung eines mit dem Motor gekuppelten Tachometergenerators in den Eingangskreis des Verstärkers zur Wirkung kommt, wobei diese Spannung durch die Stellung eines drhene--mit dem Motor gekuppelten Einstellorgans bestimmt wird. Diese Vorrklitung eignet sich nicht für genaueste Messungen, da die im Nullbereich auftretenden kleinen Spannungen den Servomotor niAtaprart steuern können, daß er immer genau im' Nullpunkt stehenbleibt. Spannungsschwankungen durch Temperaturveränderungen oder Alterung der Elemente sind ebenfalls nicht leicht kompensierbar. Auch ist das Meßelement nicht von den Apparateteilen galvanisch getrennt.Finally, measuring devices working according to the compensation principle have been described in which an electrical voltage is derived from a physical variable, which is compensated with a second voltage, which can be changed by means of an adjusting element, in that the two voltages act in the opposite sense in the input circuit of an amplifier, the output circuit of which controls a C motor which actuates the setting element, so that this element comes to rest as soon as the two voltages are equal to each other. The damping of the measuring system is kept constant over the entire range by the fact that part of the voltage of a tachometer generator coupled to the motor comes into effect in the input circuit of the amplifier, this voltage being determined by the position of a wired setting element coupled to the motor . This preconditioning is not suitable for the most precise measurements, since the small voltages occurring in the zero range cannot control the servomotor so that it always stops exactly at the zero point. Voltage fluctuations due to temperature changes or aging of the elements are also not easily compensated. The measuring element is also not galvanically separated from the apparatus parts.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Gleichstromverstärker zu schaffen, welcher geeignet ist, eine elektrische Eingangsspannung geringer Höhe zu einer proportionalen Ausgangsspannung so zu verstärken, daß ein angeschlossenes Verfahrenskontrollinstrument, wie beispielsweise ein Schreiber oder ein Anzeigegerät, betrieben werden kann. Dabei soll eine Gleichspannungsisolation zwischen dem Einc ,gang und dem Ausgang des Verstärkers vorhanden sein, ohne daß eine isolierte Energiezuleitung oder elektrostatische Abschirmungen um die Eingangsstufe des Verstärkers erforderlich sind, und die Eincrangs- und Ausgangssignale sollen kontinuierlich miteinander verglichen werden können.It is therefore the object of the invention to provide a direct current amplifier to create which is suitable for a low level electrical input voltage to amplify a proportional output voltage so that a connected Process control instrument, such as a recorder or display device, can be operated. It should be a DC voltage isolation between the Einc , output and the output of the amplifier without the need for an isolated power supply or electrostatic shielding around the input stage of the amplifier and the input and output signals are to be continuously compared with one another can be.

Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung zur Umwandlung der Rückführspannung in eine Rechteckspannung vor deren Einspeisung in den Eingangskreis erreicht. Bei einem derartigen gegengekoppelten Gleichstromverstärker sind sowohl die Rückführspannung als auch die Differenzspannung leicht direkt transformierbar. Dadurch kann der Meßbereich auf einfache Weise durch Änderungen des betreffenden Transformationsverhältnisses in weiten Grenzen variiert werden. Der Rückführkreis muß nicht, wie bei bekannten Verstärkern, ohne direkten Erdanschluß betrieben werden. Dadurch entfallen die bei galvanischer Isolierung des Rückführkreises gegenüber Erde entstehenden unerwünschten Spannungsschwankungen und erforderlichen Abschirmbleche. Der Rückführkreis und der Differenzwertverstärker sind dabei trotzdem vom Meßelement und voneinander galvanisch isoliert, so daß keine störenden Gleichströme auftreten. Schließlich ist eine Rechteckspannung leichter gegen Spannungsschwankungen und störende Temperatur- und Alterungseinflüsse kompensierbar als eine üblicherweise verwendete Sinusspannung.This is done according to the invention by a device for conversion the feedback voltage into a square wave voltage before it is fed into the input circuit achieved. In such a negative feedback DC amplifier, both the feedback voltage as well as the differential voltage can easily be transformed directly. As a result, the measuring range can be easily changed by changing the relevant Transformation ratio can be varied within wide limits. The feedback loop does not have to be operated without a direct earth connection, as is the case with known amplifiers. This eliminates the need for galvanic isolation of the feedback circuit Unwanted voltage fluctuations and required shielding plates. The feedback circuit and the differential value amplifier are still from the measuring element and galvanically isolated from each other so that no interfering direct currents occur. After all, a square wave voltage is easier against voltage fluctuations and disruptive The effects of temperature and aging can be compensated for as a commonly used one Sinusoidal voltage.

Vorteilhaft ist es, bei den Gleichstromverstärkern nach der Erfindung Transistorkreise zu verwenden, wodurch der Verstärker außerordentlich kompakt und stabil wird und einen geringen Energieverbrauch aufweist.It is advantageous in the DC amplifiers according to the invention To use transistor circuits, which makes the amplifier extremely compact and becomes stable and has a low energy consumption.

Meist ist es erforderlich, den Verstärker den Meßinstrumenten anzupassen, die unterschiedliche Meßbereiche und unterschiedliche Nullpunkteinstellungen aufweisen. Eine Kalibrierung des Verstärkers hierfür wurde bisher mit unterschiedlichen Sätzen von Präzisionswiderständen durchgeführt. In manchen Fällen mußten diese Präzisionswiderstände besonders ausgewählt werden, um die erforderliche Angleichung an besondere Bereiche zu ermöglichen.Usually it is necessary to adapt the amplifier to the measuring instruments, which have different measuring ranges and different zero point settings. A calibration of the amplifier for this was previously done with different sets carried out by precision resistors. In some cases these had to be precision resistors specially selected to make the necessary alignment with particular areas to enable.

Weiterhin ist es oft erforderlich, den Nulleinstellungspunkt des Verstärkers zu verändern; dies wird bei den bisher bekannten Verstärkern ebenfalls mittels Zuschaltung von Präzisionswiderständen durchgeführt.Furthermore, it is often necessary to zero out the amplifier to change; In the case of the amplifiers known up to now, this is also done by switching on carried out by precision resistors.

Der Verstärker nach der Erfindung kann den unterschiedlichen Eingangsbereichen einfach, d. h. ohne verschiedene Werte von den Widerständen, und zwar induktiv, angepaßt werden.The amplifier according to the invention can be adapted to the different input ranges simply, i. H. without having to adapt different values of the resistances, namely inductively.

Ferner kann der Verstärker den unterschiedlichen Eingangsbereichen ' -,J.jarch eine einfache Veränderung der Windungszahlch seiner Transformatorwindung angepaßt werden, ohne daß die Werte irgendwelcher Widerstandskomponenten des Verstärkers verändert werden.Further, the amplifier can the different entrances' -, J.jarch a simple change in the Windungszahlch be adapted to its transformer winding, without the values of any resistor components are changed of the amplifier.

Die gleichen Möglichkeiten sind für die Nullpunkteinstellung und die Bereichseinstellung durch Veränderung der Windungszahl besonderer Bereichs-und Nullpunkttransformatorwicklungen gegeben.The same possibilities are for the zero point adjustment and the Range setting by changing the number of turns of special range and zero point transformer windings given.

In den Fi-Uren der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt, mittels welchem der Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren Betrieb nochmals erläutert werden soll. Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Gleichstromverstärkers gemäß der Erfindung, welcher mit einem Schreiber verbunden ist, F i g. 2 A und 2 B detaillierte Schaltbilder des Vorstärkers und des Schreibers nach F i g. 1 und F i g. 3 A bis 3 J Steuerungsdiagramme der Wellenformen, die an unterschiedlichen Stellen der in den F i g. 2 A und 2 B dargestellten Kreise erzeugt werden.In the figures of the drawing, an exemplary embodiment is shown schematically, by means of which the structure of a device according to the invention and its operation are to be explained again. It shows F i g. 1 is a block diagram of a DC amplifier according to the invention connected to a recorder, FIG. 2 A and 2 B detailed circuit diagrams of the preamplifier and the recorder according to FIG . 1 and F i g. 3 A to 3 J timing charts of the waveforms at different points in the F i g. 2 A and 2 B circles shown are generated.

Der gekoppelte Gleichstromverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung kann ganz allgemein eine Eingangsspannung geringer Größe sehr hoch verstärken, wobei der Ausgang des Verstärkers entweder eine Wechsel- oder eine Gleichspannung abgeben kann. Der erfindungsgemäße Verstärker wird im folgenden in Verbindung mit einer Registrier- oder Aufzeichnungsvorrichtung beschrieben, die von einer Wechselspannung als Verstärkerausgang beaufschlagt ist.The coupled DC amplifier according to the present invention can generally amplify an input voltage of small magnitude very high, whereby the output of the amplifier emit either an AC or a DC voltage can. The amplifier according to the invention is in the following in connection with a Recording or recording device described, which from an alternating voltage is applied as an amplifier output.

In F i g. 1 ist der Verstärker ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Dieser Verstärker 10 weist einen Gleichspannungsrechteckwellenvergleichskreis 11 auf, einen Rechteckwellenverstärker 12, einen Rechteckwellendemodulator und Gleichstromverstärker 13 und einen Umformer 14, welcher eine Gleichspannung in eine Wechselspannung mit Rechteckwellen umformt. In der dargestellten Ausführungsform wird der Wechselstromausgang des Verstärkers 10 einem Aufzeichner20 zugeführt, welcher einen Rechteckwellenverstärker21, einen Schreibverstärker22 und ein Schreiberinstrument23 aufweist, welches einen Schreibstift oder Zeiger 24 betätigt. Weiterhin ist eine Lageabtastvorrichtung vorgesehen, die allgemein mit 30 bezeichnet ist, und die mechanisch mit der Welle des Motors 23 verbunden ist. Diese Vorrichtung wird zur Schaffung eines Rückkopplungssignals verwendet, welches die Lage des Schreibstiftes oder Zeigers 24 anzeigt. Eine Gleichstromquelle 32 ist vorgesehen, um eine gleichgerichtete Spannung in der Leitung 34 für alle Einheiten des Verstärkers 10 und des Schreibers 20 zu schaffen. Diese Gleichstromquelle dient weiterhin zur Erzeugung einer Wechselspannung mit Rechteckwellenforin in der Ausgangsleitung 36. Diese Wechselspannung wird als Bezugs- oder Steuerspannung in verschiedenen Komponenten des Verstärkers 10 und des Schreibers 20 verwendet.In Fig. 1 , the amplifier is designated quite generally with 10 . This amplifier 10 has a DC voltage square wave comparison circuit 11 , a square wave amplifier 12, a square wave demodulator and DC amplifier 13 and a converter 14 which converts a DC voltage into an AC voltage with square waves. In the embodiment shown, the alternating current output of amplifier 10 is fed to a recorder 20 which comprises a square wave amplifier 21, a write amplifier 22 and a pen instrument 23 which actuates a pen or pointer 24. Furthermore, a position sensing device is provided, which is designated generally by 30 and which is mechanically connected to the shaft of the motor 23 . This device is used to provide a feedback signal indicative of the location of the stylus or pointer 24. A DC power source 32 is provided to provide a rectified voltage on line 34 for all units of amplifier 10 and recorder 20. This direct current source also serves to generate an alternating voltage with a square wave shape in the output line 36. This alternating voltage is used as a reference or control voltage in various components of the amplifier 10 and the recorder 20.

Es sei zuerst die allgemeine Wirkungsweise der Teile des Verstärkers 10 betrachtet. Die Eingangsspannung wird im Ausführungsbeispiel von einem Thermoelement40 erzeugt und über die Anschlüsse 41 und 42 dem Eingangsvergleichskreis 11 zugeführt. Der Eingangskreis 11 vergleicht diese Gleichspannung mit der rechteckförmigen Rückkopplungsspannung, welche vom Kreis 14 über die Leitung 44 zugeführt wird. Der Vergleich wird durchgeführt, nachdem die Rückkopplungsspannung mittels eines Rückkopplungstransformators im Vergfeichskreis 11 reduziert worden ist. Der Unterschied zwischen der Thermoelementausgangsspannung und der Rückkopplungsspannung tritt als rechteckförmige Differenzspannung mit entsprechender Phase im Leiter 45 auf und wird zum Rechteckwellenverstärker 12 geleitet, in welchem diese Welle verstärkt wird. Diese verstärkte Differenzspannung wird über den Leiter 46 dem Rechteckwellendemodulator und Gleichstromverstärker 13 zugeleitet. Der Kreis 13 wird mit der Bezugsspannung aus der Zuleitung 36 beaufschlagt. Es wird dadurch eine Gleichspannung verhältnismäßig großer Spannungshöhe im Ausgangsleiter 50 erzeugt. Diese kann als Ausgangsspannung des Verstärkers verwendet werden, falls das angeschlossene überwachungsinstrument mit Gleichspannung betrieben werden muß. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ändert sich die im Leiter 50 erzeugte Spannung vom Mindestwert - 0,4 V bis zur Höchstspannung -2,0 V bei einem vorbestimmten Spannungsbereich des Thermoelements 40. Der Umformer 14 bewirkt eine Umformung der Gleichspannung des Leiters 50 in eine Wechselspannung mit Rechteckwelle, deren Amplitude genau der Gleichspannung im Ausgangsleiter 50 entspricht. Diese rechteckförmige Spannung wird über den Leiter 44 zum Vergleichskreis 11 zurückgeführt, wo diese mit der Eingangsspannung vom Thermoelement 40 verglichen wird.First, consider the general operation of the parts of amplifier 10 . In the exemplary embodiment, the input voltage is generated by a thermocouple 40 and fed to the input comparison circuit 11 via the connections 41 and 42. The input circuit 11 compares this DC voltage with the square-wave feedback voltage which is supplied from the circuit 14 via the line 44. The comparison is carried out after the feedback voltage has been reduced in the comparison circuit 11 by means of a feedback transformer. The difference between the thermocouple output voltage and the feedback voltage occurs as a square-wave differential voltage with a corresponding phase in the conductor 45 and is passed to the square-wave amplifier 12, in which this wave is amplified. This amplified differential voltage is fed to the square wave demodulator and direct current amplifier 13 via the conductor 46. The reference voltage from the supply line 36 is applied to the circuit 13. As a result, a DC voltage of a relatively high voltage level is generated in the output conductor 50. This can be used as the output voltage of the amplifier if the connected monitoring instrument has to be operated with DC voltage. -2.0 V The inverter 14 0.4 V to the maximum voltage at a predetermined voltage range of the thermocouple 40 causes a reshaping of the DC voltage of the conductor 50 into an AC voltage with rectangular wave - in the illustrated embodiment, the voltage generated in the conductor 50 changes from the minimum value whose amplitude corresponds exactly to the DC voltage in the output conductor 50 . This square-wave voltage is fed back via the conductor 44 to the comparison circuit 11, where it is compared with the input voltage from the thermocouple 40.

Die rechteckförmige Ausgangsspannung des Umsetzkreises 14 kann ebenfalls als Ausgangsspannung des Verstärkers 10 verwendet werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Ausgangsspannung dem Schreiber20 über einen Koppelkondensator 55 und einen Mischwiderstand 56 zugeleitet. In dem Verstärker21 wird die Ausgangsspannung mit einer rechteckförTnigen Wechselspannung verglichen, die durch die Lage des Anzeigekreises 30, welcher die Schreibstiftlage darstellt, bestimmt wird. Das sich ergebende Abweichungssignal wird im Verstärker21 verstärkt und über die Leitun-58 dem Schreibverstärker 22 zugeleitet. Der Verstärker 22 wird mit der rechteckförmigen Bezugsspannung über den Leiter 36 beschickt und demoduliert die Rechteckspannung und schafft eine modifizierte Gegentaktgleichspannung in den Leitern 60 und 61, die zueinander gegenüberliegenden Rotorwicklungen 63 und 64 des Weicheisenrotors 70 des Schreibinstruments 23 führen. Der Stator des Instruments 23 kann aus halbzylindrischen, geschichteten Körpern 65 und 66 bestehen, die von den Permanentmagneten 67 und 68 derart polarisiert werden, daß ein permanentes magnetisches Feld quer zum Rotor 70 des Instruments 23 erzeugt wird. Dadurch richtet sich der Roter 70 selbst bezüglich des perinanenten Magnetfeldes, das von den Statormagneten erzeugt wird, aus. Falls keine Ungleichheit in den Spannungen in den Leitern 60 und 61 herrscht, nimmt der Rotor 70 die in F i g. 1 dargestellte Mittellage ein, in welcher Lage sich der Zeiger oder Schreibstift 24 in der Mitte des Bereiches befindet. Der Rotor wird aus dieser Mittellage herausgedreht, und zwar in übereinstimmung mit einer Spannung entsprechender Polarität in einer der Leitungen 60 oder 61, und der Zeiger oder Schreibstift 24 folgt der Bewegung des Rotors. Eine derartige Anordnung dürfte in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkungsweise für jeden Fachmann klar sein. Der Zeiger oder Schreibstift 24 nimmt ' dann eine Lage ein, die der Größe der Eingangsspannung entspricht, die vom Verstärker10 über den Leiter44 zugeleitet wird.The square-wave output voltage of the conversion circuit 14 can also be used as the output voltage of the amplifier 10 . In the exemplary embodiment shown, this output voltage is fed to the recorder 20 via a coupling capacitor 55 and a mixer resistor 56. In the amplifier 21, the output voltage is compared with a square-wave alternating voltage, which is determined by the position of the display circuit 30, which represents the position of the pen. The resulting deviation signal is amplified in the amplifier 21 and fed to the write amplifier 22 via the line 58. The amplifier 22 is supplied with the square-wave reference voltage via the conductor 36 and demodulates the square-wave voltage and creates a modified push-pull DC voltage in the conductors 60 and 61, which lead opposite rotor windings 63 and 64 of the soft iron rotor 70 of the writing instrument 23 . The stator of the instrument 23 can consist of semi-cylindrical, layered bodies 65 and 66 , which are polarized by the permanent magnets 67 and 68 in such a way that a permanent magnetic field is generated across the rotor 70 of the instrument 23. As a result, the red 70 aligns itself with respect to the permanent magnetic field generated by the stator magnets. If there is no imbalance in the voltages in conductors 60 and 61 , rotor 70 takes the values shown in FIG. 1 shows a central position, in which position the pointer or pen 24 is located in the middle of the area. The rotor is rotated out of this central position in accordance with a voltage of the corresponding polarity in one of the lines 60 or 61, and the pointer or pen 24 follows the movement of the rotor. Such an arrangement should be clear to any person skilled in the art in terms of its structure and its mode of operation. Which is supplied from the Verstärker10 over the Leiter44 the pointer or pen 24 receives' then a location that corresponds to the magnitude of the input voltage.

Der Rotor75 des Einstellungsübertragungskreises 30 ist mechanisch mit dem Rotor 70 des Instruments 23 verbunden, so daß der Rotor75 in eine Lage gedreht wird, die der Lage des Schreibstiftes24 entspricht. Eine Bezugsrechteckwelle, welche im hohen Maße eingeregelt ist und die im wesentlichen eine konstante Amplitude aufweist, wird im Eingangsvergleichskreisll des Verstärkers10 erzeugt und über den Leiter76 den Statorwicklungen77 und 78 des Einstellungsübertragungskreises 30 zugeleitet. Dadurch wird ein Rechteckwellenrückkopplungssignal in der Rotorwickluno,79 erzeugt, deren Amplitude proprotional zur Einstellung des Rotors 75 bezüglich des Stators der Einstellungsübertragungsvorrichtung 30 ist. Das Rechteckwellenbezugssignal wird ebenfalls der Serienschaltung eines Widerstandes 80, eines Potentiometers 81 und eines Widerstandes 82 zugeleitet, so daß eine Rechteckwelle konstanter Amplitude zwischen der Verbindungsstelle des Widerstandes 80 und des Potentiometers 81 und dem gemeinsamen Erdpotential entnommen werden kann. Die an der Verbindungsstelle des Widerstandes 80 und des Potentiometers 81 erzeugte Rechteckwelle wird zur Nulleinstellung der Aufzeichnungsvorrichtung 20 verwendet und wird ohne Rücksicht auf die Lage des Rotors 75 kontinuierlich erzeugt. Der Wert dieser Nulleinstellungsrechteckwelle ist durch das Potentiometer81 veränderbar. Die Nulleinstellungsrechteckwelle, die parallel zum Potentiometer81 und Widerstand82 erzeugt wird, wird in Serie dem Rechteckwellensignal, welches an der Wicklung79 der Vorrichtung30 erzeugt wird, addiert. Ein Vorschaltwiderstand83 ist parallel zur Rotorwicklung79 geschaltet, um die richtige Beziehung zwischen der Nulleinstellungsrechteckwelle und der Rechteckwelle zu schaffen, die die Rückkopplungslage darstellt. Die im Rotor79 erzeugte Rechteckwelle und die Nulleinstellungsrechteckwelle werden über ein Feinbereichspotentiometer 84 '. einen Koppelkondensator85 und einem Widerstand86 dem Eingang des Rechteckwellenverstärkers 21 zugeleitet. Durch Einstellung des Potentiometers 84 kann der Bereich des Aufzeichnungsgerätes 20 entsprechend dem Ausgangssignal vom Verstärker 10 eingestellt werden.The rotor 75 of the setting transmission circuit 30 is mechanically connected to the rotor 70 of the instrument 23 so that the rotor 75 is rotated to a position which corresponds to the position of the pen 24. A reference square wave, which is regulated to a high degree and which has an essentially constant amplitude, is generated in the input comparison circuit of the amplifier 10 and fed via the conductor 76 to the stator windings 77 and 78 of the setting transmission circuit 30. As a result, a square wave feedback signal is generated in the rotor winding 79, the amplitude of which is proportional to the setting of the rotor 75 with respect to the stator of the setting transmission device 30 . The square wave reference signal is also fed to the series circuit of a resistor 80, a potentiometer 81 and a resistor 82 , so that a square wave of constant amplitude can be taken between the junction of the resistor 80 and the potentiometer 81 and the common ground potential. The square wave generated at the junction of the resistor 80 and the potentiometer 81 is used to zero the recording device 20 and is generated continuously regardless of the position of the rotor 75. The value of this zero setting square wave can be changed by the potentiometer81. The zero adjustment square wave generated in parallel with potentiometer 81 and resistor 82 is added in series to the square wave signal generated on winding 79 of device 30. A ballast resistor 83 is connected in parallel with the rotor winding 79 to provide the proper relationship between the zeroing square wave and the square wave which is the feedback position. The square wave generated in the rotor79 and the zero adjustment square wave are set via a fine range potentiometer 84 '. a coupling capacitor 85 and a resistor 86 fed to the input of the square wave amplifier 21. By adjusting the potentiometer 84, the range of the recorder 20 can be adjusted according to the output signal from the amplifier 10 .

Die Schaltung der in F i g. 1 dargestellten Einheiten wird an Hand der F i g. 2 A und 2 B näher erläutert. Ein großer Parallelkondensator 100 ist zwischen die Eingangsanschlüsse 40 und 41 des Vergleichskreises 11 geschaltet. Dadurch wird jede Wechselstromkomponente, die zwischen den Thermoelementanschlüssen auftreten kann, unterdrückt. Der positive Eingangsanschluß 41 ist mit dem oberen Ende der Primärwicklung 101 eines Transformators 102 verbunden. Das untere Ende dieser Wicklung ist mit dem Emitter eines Transistors 103 verbunden. Der Transistor 103 wird als synchronisierter elektrischer Schalter verwendet. Der Kollektor des Transistors 103 ist mit dem oberen Ende einer Feinbereichseinstellungswicklung 105 eines Rückkopplungstransformators 106 verbunden. Die Rückkopplungsspannung, die auf den Leiter 44 vom Kreis 14 aufgedrückt wird, wird der anderen Wicklung 107 des Transformators 106 zugeleitet. Der Transformator 106 weist ferner eine Grobbereichseinstellungswicklung 108 auf. Die Anzahl der Wicklungen oder Windungen kann verändert werden, um den Verstärker unterschiedlichen Eingangsbereichen anzupassen. Dies ist schematisch durch einen Pfeil angedeutet, der sich durch die Transformatorwicklung 108 erstreckt. Ein Bereichseinstellungspotentiometer 109 ist parallel zur Wicklung 105 geschaltet. Der Ab- griff des Potentiometers 109 ist in Serie mit der Wicklung 108 geschaltet. Die rechteckförmige Spaniiiing, die der Wicklung 107 zugeleitet wird, induziert in beiden Wicklungen 105 und 108 eine Amplitude, die eine direkte Funktion der Windungsverhältnisse der Wicklung 107 und der Wicklung 105 und 108 ist. Die beiden Rechteckwellen, die an den Wicklungen 105 und 108 entstehen, werden additiv in Serie dem Kollektor des Transistors 103 zugeleitet.The circuit of the in F i g. 1 shown units is based on the F i g. 2 A and 2 B explained in more detail. A large parallel capacitor 100 is connected between the input terminals 40 and 41 of the comparison circuit 11. This suppresses any AC component that may appear between the thermocouple terminals. The positive input terminal 41 is connected to the upper end of the primary winding 101 of a transformer 102. The lower end of this winding is connected to the emitter of a transistor 103 . The transistor 103 is used as a synchronized electrical switch. The collector of transistor 103 is connected to the top of a fine range adjustment winding 105 of a feedback transformer 106 . The feedback voltage impressed on conductor 44 from circuit 14 is fed to the other winding 107 of transformer 106. The transformer 106 also includes a coarse range adjustment winding 108 . The number of turns or turns can be changed to adapt the amplifier to different input ranges. This is indicated schematically by an arrow which extends through the transformer winding 108 . A range adjustment potentiometer 109 is connected in parallel with winding 105 . The tap of the potentiometer 109 is connected in series with the winding 108 . The rectangular span that is fed to winding 107 induces an amplitude in both windings 105 and 108 which is a direct function of the turns ratios of winding 107 and winding 105 and 108 . The two square waves that arise on windings 105 and 108 are added to the collector of transistor 103 in series.

Das untere Ende der Wicklung 108 ist mit einer Wicklun- 105 eines Nulleinstellun-s- und Kaltstellen-C CD kompensationstransformators 116 verbunden. Der Transformator 116 weist eine Wicklung 117 auf, wel-C eher eine rechteckförmige Bezugswechselspannung C C C mit im wesentlichen konstanter Amplitude zugeleitet wird. Diese Wechselspannung wird von der rechteckförini-en Wechselspannung abgeleitet, die vom Leiter 36 aus der Energiequelle 32 entnommen wird. Die Polarität und die Anzahl der Windungen der Wicklun-en 115 können zur Nullpunkteinstellung verändert werden. Dies ist in F i 2A durch einen Pfeil angedeutet. Das Verhältnis der Amplitude in der Wicklun- 115 und in der Wickluna 117 wird durch das '55icklungsverhältnis zwischen diesen beiden Wicklun-en bestimmt. Eine Wicklung 120 zur Feineinstellung des Nullpunktes ist am Transformator 116 vor-esehen. In dieser Wicklun- wird eine rechteckförmige Wechselspanpung erzeugt. deren Amplitude proportional zu dem Wicklungsverhältnis zwischen den Wicklungen 117 und 120 ist.The lower end of the winding 108 is connected to a winding 105 of a zero setting and cold junction C CD compensation transformer 116 . The transformer 116 has a winding 117 to which a square-wave reference AC voltage CCC with an essentially constant amplitude is fed in. This alternating voltage is derived from the square-wave alternating voltage which is taken from the conductor 36 from the energy source 32 . The polarity and the number of turns of the windings 115 can be changed for setting the zero point. This is indicated in FIG. 2A by an arrow. The ratio of the amplitude in the winding 115 and in the winding 117 is determined by the winding ratio between these two windings. A winding 120 for fine adjustment of the zero point is provided on the transformer 116. A rectangular alternating voltage is generated in this winding. the amplitude of which is proportional to the turns ratio between windings 117 and 120.

Ein Potentiometer 121 ist parallel zur Wicklung 120 geschaltet, so daß jede gewünschte Größe der in dieser Wicklung erzeugten Wechselspannung ausgewählt werden kann. Die Abzweigung des Potentiometers 121 ist mit dem unteren Ende der Wicklun-115 verbunden, so daß die in den Wicklungen 115 und 120 erzeugten Spannungen in Serie mit den in den )Alicklung n 105 und 108 des Transformators le 106 erzeugten dem Kollektor des Transistors 103 zuceleitet werden.A potentiometer 121 is connected in parallel with the winding 120 so that any desired size of the alternating voltage generated in this winding can be selected. The junction of the potentiometer 121 is connected to the lower end of the winding 115, so that the voltages generated in the windings 115 and 120 are fed to the collector of the transistor 103 in series with those generated in the windings 105 and 108 of the transformer le 106 will.

In der Kaltstellenkompensationswicklung 125 des Transformators 116 wird eine rechteckförmige Wechselspannung erzeugt, deren Größe proportional dem Windunasverhältnis der Wicklungen 117 und 125 ist. Ein Spannungsteller in Form eines Widerstandes 126, vorzu-Sweise aus demi\'ulltemperaturl,-oeffizie-iit und einem Widerstand 127 mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, beispielsweise aus Kupfer, ist parallel zur Wicklung 125 geschaltet, so daß ein Teil der rechteck-förmigen Spannung der Wicklung 125 am Widerstand 127 auftritt, und zwar mit einer Amplitude, die proportional zu den relativenWiderstandswerten der Widerstände 126 und 127 ist. Aus dem Vorstehenden ist zu erkennen, daß eine Anzahl von rechteckförmigen Wechselspannungen aus den Wicklungen der Transformatoren 106 und 116 in Serie zwischen dem Kollektor des Transistors 103 und dem negativen Anschluß 42 des Vergleichskreises 11 zusammengeschaltet werden. Alle diese Wechselspannungen, die unterschiedliche Phasen aus noch zu beschreibenden Gründen aufweisen können, werden derart additiv kombiniert, daß der Kollektor des Transistors:103 im Hinblick auf das Potential des Anschlusses 42 um einen Betrag schwingt, der gleich der Summe der Amplituden der einzelnen Wechselspannungen ist. Der Transistor 103 wird während des positiven Halbperiodenteils der Schwingung dieser zusammengesetzten Spannung hochleitend gehalten, so daß die zusammengesetzte rechteckförmige Spannung in diesem Zeitraum mit der Thermoelementspannung verglichen wird. Die genau einregulierte rechteckförmige Spannung konstanter Amplitude, welche der Wicklung 117 des Transformators 116 zugeleitet wird, wird auch einer Wicklung 130 eines Schalttransfonnators 131 zugele ' itet. Der Transformator 131 ist mit einer weiteren Wicklung 132 versehen, zu welcher ein aus den Widerständen 133 und 134 bestehender Spannungsteiler parallel geschaltet ist. Auf diese Weise wird am Widerstand 134 eine rechteckfönnige Spannung erzeugt und zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors 103 angelegt, so daß dieser Transistor als elektronischer Schalter wirkt. Es sei bemerkt, daß der Transistor in seiner socrenannten umgekehrten Lage betätigt wird. so daß ein verhältnismäßig geringer Spannungsabfall zwischen Emitter und Kollektor des Transistors auftritt, der in der Größenordnung von 1 mV liegt, wenn der Transistor voll leitend ist. A square-wave alternating voltage is generated in the cold junction compensation winding 125 of the transformer 116 , the magnitude of which is proportional to the wind speed ratio of the windings 117 and 125 . A voltage regulator in the form of a resistor 126, preferably made up of demi \ 'ull Temperaturl, -oeffizie-iit and a resistor 127 with a positive temperature coefficient, for example made of copper, is connected in parallel to the winding 125 , so that part of the square-wave voltage of winding 125 across resistor 127 occurs with an amplitude proportional to the relative resistance values of resistors 126 and 127 . From the above it can be seen that a number of square-wave alternating voltages from the windings of the transformers 106 and 116 are connected in series between the collector of the transistor 103 and the negative terminal 42 of the comparison circuit 11 . All these alternating voltages, which can have different phases for reasons to be described, are additively combined in such a way that the collector of the transistor: 103 oscillates with respect to the potential of terminal 42 by an amount equal to the sum of the amplitudes of the individual alternating voltages . The transistor 103 is kept highly conductive during the positive half-cycle portion of the oscillation of this composite voltage, so that the composite square-wave voltage is compared with the thermocouple voltage during this period. The exact einregulierte rectangular voltage of constant amplitude which is of the winding 117 of the transformer 116 supplied is also surmounts a winding 130 of a Schalttransfonnators zugele 131 '. The transformer 131 is provided with a further winding 132 , to which a voltage divider consisting of the resistors 133 and 134 is connected in parallel. In this way, a square-wave voltage is generated across resistor 134 and applied between the base and collector of transistor 103 , so that this transistor acts as an electronic switch. It should be noted that the transistor is actuated in its generally inverted position. so that there is a relatively small voltage drop between the emitter and collector of the transistor, which is of the order of 1 mV when the transistor is fully conductive.

Wird der Trans-stor103 während der negativen Halbperiode der Schaltwelle hochleitend gehalten, so C wird in derWicklung 101 des Ausgangstransformators C C 102 eine rechteckförmige Spannung erzeugt, deren Amplitude proportional dern Unterschied zwischen der Gleichspannung des Thermoelementes und der positiven Spitze der zusammengesetzten rechteckförmigen Wechselspannung ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel und mit der in der Zeichnung dargestellten Transformatorpolarität wird der Spitzenwert der zusammengesetzten Wechselspannung etwas .r a ößer als die Thermoelementspannung gewählt, so daß in der Wicklun- 101 ein negativer Spannungswert auftritt (Differenzwert). Dieser wird in der gleichen Phase durch den Transformator 102 übertagen und über einen Kopplungskondensator140 und eine Leituno, 45 dem ersten Transistorverstärker 141 des Rechteckwellenverstärkers 12 zuaeleitet.Is trans-stor103 kept highly conductive of during the negative half period of the switching shaft, so C is the output transformer CC generates a rectangular voltage of winding 101 102, whose amplitude is proportional countries difference between the DC voltage of the thermocouple and the positive peak of the composite AC rectangular wave voltage. In the illustrated embodiment and with the transformer polarity shown in the drawing, the peak value of the composite alternating voltage is selected somewhat larger than the thermocouple voltage, so that a negative voltage value occurs in the winding 101 (differential value). This is transmitted in the same phase by the transformer 102 and fed to the first transistor amplifier 141 of the square wave amplifier 12 via a coupling capacitor 140 and a line 45.

Der Transistorverstärker 141 ist in an sich bekannter Weise ausgelegt und mit einem Emittervorspannungskreis ausgestattet, so daß die Rechteckwelle, die auf die Basiselektrode des Transistors aufgegeben wird, verstärkt, jedoch mit umgekehrter Polarität zum Kollektor des Transistors 141 weitergeleitet wird.The transistor amplifier 141 is designed in a manner known per se and equipped with an emitter bias circuit so that the square wave that applied to the base electrode of the transistor, amplified, but with the reverse Polarity is passed to the collector of transistor 141.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird der verstärkte Differenzwert nicht unmittelbar der Wicklung 107 des Rückkopplungstransfonnators 106 zugeleitet, sondern zuerst in eine Gleichspannung entsprechender Amplitude umgewandelt und dann verstärkt als Ausgangsspannung des Verstärkers verwendet. Die Ausgangsgleichspannung wird dann in eine rechteckförn-dge Wechselspannung zurückverwandelt und sowohl als Ausgangswechselspannung des Meßverstärkers als auch als Rückkopplungsspannung verwendet, die der Wicklung107 zugeführt wird. Bei dieser Anordnung kann die Wellenform der Rückkopplungsspannung ausreichend gut ausgebildet werden, um den oben beschriebenen Vergleich der Thennoelementspannung mit dem der Rückkopplungsspannung zu ermöglichen. Der in der Wicklung 101 erzeugte Differenzwert liegt im Bereich von Mikrovolt. Rauschspannungen, Schaltstörungen und andere störende Einflüsse wirken daher auf diesen in höherem Maße als auf größere Spannungswerte ein. Diese Rauschspannungen u.dgl. werden daher während der Umwandlung der Wechselspannung in eine Gleichspannung ausgefiltert. Um diese Umwandlung durchzuführen, wird der Differenzwert über einen Kondensator150 dem Kollektor eines Transistors 151 zugeführt, dessen Emitter geerdet ist. Die Spannung im Leiter36 ist zur Basis des Transistors151 über einen Widerstand 152 derart geschaltet, daß der Transistor 151 im negativen Halbperiodenteil in seiner voll leitenden Stellung gehalten wird. Während dieser Perioden ist der Kondensator 150 mit der Erde kurzgeschlossen und wird auf einen Wert aufgeladen, welcher der Größe der Eingangsspannung im Leiter 46 entspricht. Während der nichtleitenden Perioden des Transistors 151 lädt der Kondensator 150 einen Speicherkondensator 155 über einen Widerstand 156 auf, so daß ein im wesentlichen gleichgerichtetes Potential am Kondensator 155 erzeugt wird. Diese Gleichspannung wird über einen Widerstand 157 der Basiselektrode eines Transistors 160 zugeführt, welcher als Gleichstromverstärker wirkt. Der Emitter des Transistors 160 ist geerdet und der Kollektor dieses Transistors ist mit der -18-Volt-Zuführung über einen Widerstand 161 verbunden. Um eine weitere Filterung und Abgleichung zu erzielen, wird ein weiterer Filterkondensator 162 mit einer verhältnismäßig großen Kapazität zwischen den Kollektor des Transistors 160 und Erde geschaltet. Die Gleichspannung, die diesem Kondensator entnommen wird, wird auf die Leitung 50 als Gleichstromausgang des Verstärkers 10 gegeben.According to a further development of the present invention, the amplified difference value is not fed directly to the winding 107 of the feedback transformer 106 , but is first converted into a DC voltage of a corresponding amplitude and then used in an amplified manner as the output voltage of the amplifier. The DC output voltage is then converted back into a square-wave AC voltage and used both as the output AC voltage of the measuring amplifier and as the feedback voltage which is fed to the winding 107. With this arrangement, the waveform of the feedback voltage can be made sufficiently good to enable the comparison of the thennocouple voltage with that of the feedback voltage as described above. The difference value generated in the winding 101 is in the range of microvolts. Noise voltages, switching disturbances and other disturbing influences therefore have a greater effect on this than on larger voltage values. These noise voltages and the like are therefore filtered out during the conversion of the alternating voltage into a direct voltage. To carry out this conversion, the difference value is fed through a capacitor 150 to the collector of a transistor 151 , the emitter of which is grounded. The voltage in conductor 36 is connected to the base of transistor 151 via a resistor 152 in such a way that transistor 151 is held in its fully conductive position in the negative half-cycle part. During these periods, the capacitor 150 is short-circuited to ground and is charged to a value which corresponds to the magnitude of the input voltage in the conductor 46. During the non-conductive periods of the transistor 151 , the capacitor 150 charges a storage capacitor 155 via a resistor 156 , so that an essentially rectified potential is generated at the capacitor 155. This direct voltage is fed via a resistor 157 to the base electrode of a transistor 160 , which acts as a direct current amplifier. The emitter of transistor 160 is grounded and the collector of this transistor is connected to the -18 volt supply through a resistor 161 . To achieve further filtering and equalization, another filter capacitor 162 with a relatively large capacitance is connected between the collector of transistor 160 and ground. The DC voltage that is taken from this capacitor is applied to line 50 as the DC output of amplifier 10 .

Um die im Leiter 50 auftretende Gleichspannung in eine entsprechende Wechselspannung mit Rechteckwellenform um u andeln, die einen guten, flachen Kopfteil und entsprechend gut ausgebildete Flanken aufweist, wird die Gleichspannung dem Emitter eines Serienschalttransistors 170 im Kreis 14 zugeleitet. Der Kollektor des Transistors 170 liegt an einem Ausgangskoppelkondensator 171 und am Kollektor eines Vorschalttransistors 172. Der Emitter des Transistors 172 liegt an Erde, und die Wechselspannung der Leitung 36 wird dazu verwendet, um abwechselnd die Transistoren 170 und 172 hochleitend zu halten, so daß die rechte Seite des Kondensators 171 zuerst mit der Leitung 50 über den Transistor 170 verbunden ist und dann über den Transistor 172 mit der Erde. Diese Wechselspannung wird auf diese Weise der Primärwicklung 175 eines Schalttransformators 176 zugeführt, der mit einer Sekundärwicklung 177 versehen ist, die einen Mittelabgriff aufweist. Das obere Ende der Wicklung 177 ist über einen Widerstand 178 mit der Basiselektrode des Transistors 170 verbunden. Das untere Ende der Wicklung 177 ist über einen Widerstand 179 mit der Basiselektrode des Transistors 172 verbunden. Der Mittelabgriff der Wicklung 177 ist mit beiden Kollektoren der zwei Transistoren 170 und 172 verbunden.To andeln occurring in the conductor 50 DC voltage into a corresponding AC voltage of rectangular waveform to u which has a good, flat head part and in accordance with well-trained flanks, the DC voltage is 170 supplied to the emitter of a series switching transistor in the circuit fourteenth The collector of transistor 170 is connected to an output coupling capacitor 171 and to the collector of a ballast transistor 172. The emitter of transistor 172 is connected to ground and the AC voltage on line 36 is used to alternately keep transistors 170 and 172 high so that the right side of the capacitor 171 is first connected to the line 50 via the transistor 170 and then via the transistor 172 to ground. This alternating voltage is fed in this way to the primary winding 175 of a switching transformer 176 which is provided with a secondary winding 177 which has a center tap. The upper end of the winding 177 is connected to the base electrode of the transistor 170 through a resistor 178 . The lower end of the winding 177 is connected to the base electrode of the transistor 172 through a resistor 179 . The center tap of winding 177 is connected to both collectors of the two transistors 170 and 172 .

Beide Transistoren 170 und 172 werden in invertierter Form betrieben. Die rechteckförmige Wechselspannung der Leitung 36 wird vorzugsweise ebenfalls mittels Transistorschaltung erzeugt, die ihrerseits über die -18-Volt-Leitung 34 gespeist wird. Die Spannung im Leiter 34 wird vorzugsweise mittels eines Spannungsregelkreises im Kreis 32 geregelt, so daß Änderungen in der Leitungsspannung, die zu dieser Energiezuführungsvorrichtung führen, keinen wesentlichen Einfluß auf die Gleichstromspannung im Leiter 34 haben.Both transistors 170 and 172 are operated in inverted form. The square-wave alternating voltage of the line 36 is preferably also generated by means of a transistor circuit, which in turn is fed via the -18 volt line 34. The voltage in conductor 34 is preferably regulated by means of a voltage control loop in circuit 32 so that changes in the line voltage which lead to this energy supply device have no significant effect on the DC voltage in conductor 34.

Die Wellenform der verschiedenen rechteckförmigen Wechselspannungen in der Schaltung des Verstärkers 10 zeigen die F i g. 3 A bis 3 J. Die rechteckförmige Wechselspannung im Leiter 36 ist in Fi g. 3 A dargestellt. Die Rechteckwelle 200 weist eine Amplitudenhöhe von annähernd 18 V auf, und die Halbperioden haben gleiche Längen. Die Halbperioden sind mit 1 und 2 bezeichnet, so daß die genauen Phasenbeziehungen im Kreis festgestellt werden können. Die Rechteckwelle 200 wird der Basis des Transistors 192 im Kreis 11 zugeführt. Während der Halbperiode 2 der Rechteckwelle 200 wird der Transistor 192 hochleitend, so daß dessen Kollektor ün wesentlichen Erdpotential aufweist. Während der entgegengesetzten oder 1 Halbperiode der Rechteckwelle 200 ist der Transistor 192 nicht leitend. Die Zenerdiode 194 leitet, sobald die Spannung am Kollektor des Transistors 192 in negativer Richtung auf 5,6 V abfällt. Die Zenerdiode 194 hält das Potential am Kollektor des Transistors 192 auf -5,6 V, während jeder 1 Halbperiode der Rechteckwelle 200. Dadurch wird am Kollektor des Transistors 192 eine Rechteckwelle 201 erzeugt, deren Phasenbeziehung in F i g. 3 B dargestellt ist. Die Spannungshöhe der Welle 201 beträgt 5,6 V.The waveforms of the various square-wave alternating voltages in the circuit of the amplifier 10 are shown in FIGS. 3 A to 3 J. The square-wave alternating voltage in the conductor 36 is shown in Fi g. 3 A. The square wave 200 has an amplitude level of approximately 18 volts and the half-periods are equal in length. The half-periods are labeled 1 and 2 so that the exact phase relationships in the circle can be determined. Square wave 200 is applied to the base of transistor 192 in circuit 11 . During half cycle 2 of square wave 200, transistor 192 becomes highly conductive so that its collector has a substantial ground potential. During the opposite or 1 half cycle of square wave 200, transistor 192 is non-conductive. The Zener diode 194 conducts as soon as the voltage at the collector of the transistor 192 drops to 5.6 V in the negative direction. The Zener diode 194 keeps the potential at the collector of the transistor 192 at -5.6 V, during every 1 half cycle of the square wave 200. As a result, a square wave 201 is generated at the collector of the transistor 192 , the phase relationship of which is shown in FIG. 3 B is shown. The voltage level of shaft 201 is 5.6 V.

Die im hohen Maße eingeregelte Rechteckwelle 201 wird dann über einen Kondensator 196 der Wicklung 117 des Transformators 116 und der Wicklung 130 des Transformators 131 zugeführt. Die Wellenfonn der Welle 202 der F i g. 3 C tritt in der Wicklung 132 des Transformators 131 auf.The square wave 201, which is regulated to a high degree, is then fed to the winding 117 of the transformer 116 and to the winding 130 of the transformer 131 via a capacitor 196. The waveform of wave 202 of FIG. 3 C occurs in winding 132 of transformer 131 .

In F i g. 3 D ist die Spannung des Thermoelementes 40 dargestellt. Das Potential des Anschlusses 42 ist zu Bezugszwecken als Nullpotential dargestellt. In F i g. 3 E ist die Ausgangsspannung E" des Verstärkers 10 dargestellt. Das Erd- oder gemeinsame Potential ist als Nullpotential dargestellt und das Potential im Leiter 50 als negatives Potential. Die Ausgangsspannung E" die in F i g. 3 E dargestellt ist, variiert von einem Minimum. von --0,4 V bei Nullausschlag bis zu einem Maximum von -2,0 V bei Vollausschlag des Meßinstrumentes. Wie in F i g. 3 F dargestellt, ist während der 1 Halbperioden der Transistor 172 und während der 2 Perioden der Transistor 170 geöffnet, die Rechteckwelle 204 hat eine Amplitudenhöhe, die gleich der Spannung E, im Leiter 50 ist.In Fig. 3 D the voltage of the thermocouple 40 is shown. The potential of terminal 42 is shown as zero potential for reference purposes. In Fig. 3 E , the output voltage E "of the amplifier 10 is shown. The ground or common potential is shown as zero potential and the potential in the conductor 50 as a negative potential. The output voltage E", which is shown in FIG. 3 E varies from a minimum. from --0.4 V with zero deflection to a maximum of -2.0 V with full deflection of the measuring instrument. As in Fig. 3 F is shown, open during the half periods of the transistor 172, and during the 2 periods of the transistor 170, the rectangular wave 204 has, which is an amplitude level equal to the voltage E in the conductor 50th

Wie bereits im vorstehenden ganz allgemein ausgeführt, kann die rechteckförmige Wechselspannung des Leiters 44 als Ausgangswechselspannung des Verstärkers 10 und als Rückkopplungsspannung verwendet werden. Unter den im vorstehenden beschriebenen Bedingungen, bei welchen der Ausgangsbereich des Leiters 50 1,6 V beträgt, (von -0,4 bis -2,0 V), sei angenommen, daß die Wicklung 107 vierhundert Windungen hat. Dies bedeutet, daß für einen Ausgangsbereich von 1600 mV (1,6 V) jede Windung der Wicklung 108 4 mV des Eingangsbereichs darstellt. Der Vergleich der Thermoelementspannung mit der Rückkopplungsspannung wird für den Spitzenwert der Rechteckwelle durchgeführt. Demzufolge entspricht jede Windung der Wicklung 108 2 mV der Therinoclementenspannung und jede halbe Windung der Wicklung 108 entspricht 1 mV des Eingangsbereichs.As already stated quite generally above, the square-wave alternating voltage of the conductor 44 can be used as the output alternating voltage of the amplifier 10 and as a feedback voltage. Under the conditions described above, in which the output range of conductor 50 is 1.6 V (from -0.4 to -2.0 V), it is assumed that winding 107 has four hundred turns. This means that for an output range of 1600 mV (1.6 V), each turn of winding 108 represents 4 mV of the input range. The comparison of the thermocouple voltage with the feedback voltage is performed for the peak value of the square wave. Accordingly, each turn of the winding 108 corresponds to 2 mV of the Therinoclement voltage and each half turn of the winding 108 corresponds to 1 mV of the input range.

Die in der F i g. 3 G dargestellte, in der Wicklung 108 entstehende Rechteckwelle 205 und die Rechteckwelle 204 sind bezüglich ihrer Amplituden verzerrt dargestellt, damit diese besser sichtbar gemacht werden können. Während der öffnungsperioden des elektronischen Schalttransistors 103 wird die positive Spannung des Ihermoelementes 40 mit dem positiven Spitzenwert der RechteckweHe205 verglichen. Die sich ergebende Differenz zwischen diesen beiden Werten erscheint als Rechteckwelle in der Wicklung 101 des Ausgangstransformators 102. Dieser Betriebszustand ist in F i g. 3 H dargestellt. Die Rechteckwellenkomponenten, die durch die Nulleinstellung und die Kaltstellenkompensationswicklungen erzeugt werden-, müssen gleicherweise genau mit der Rückkopplungsrechteckwelle und den Leitperioden des Transistors 103 synchronisiert sein. Weiterhin müssen diese Rechteckwellen ebenfalls flache oder gerade Kopfteile aufweisen, so daß die zusammengesetzten rechteckförmigen Wechselspannungen, die auf den Kollektor des Transistors 103 gegeben werden, mit der Eingangsgleichspannung verglichen werden können. Der Transistor 151 wird während der 2 Halbperioden der Rechteckwelle 207, wie F i g. 3 J zeigt, leitend. Dann schließt er die rechte Seite des Kondensators 150 mit der Erde kurz, so daß die nachfolgende oder 1 Halbperiode der Rechteckwelle 207 gegen Erdpotential negativ wird. Dadurch wird der Kondensator 155 über den Widerstand 156 negativ aufgeladen, so daß am Kondensator 155 eine negative Gleichspannung liegt, die im Gleichstromverstärkungstransistor 160 verstärkt wird, so daß eine große Gleichstromspannung am Kondensator 162 erzeugt wird, welche den Gleichstromausgang, des Verstärkers 10 bildet.The in the F i g. 3 G shown, resulting in the winding 108 square wave 205 and the square wave 204 are represented with respect to their amplitudes distorted, so that they can be made more visible. During the opening periods of the electronic switching transistor 103 , the positive voltage of the thermocouple 40 is compared with the positive peak value of the square wave 205. The resulting difference between these two values appears as a square wave in the winding 101 of the output transformer 102. This operating state is shown in FIG. 3 H. The square wave components generated by the zeroing and cold junction compensation windings must likewise be precisely synchronized with the feedback square wave and the conduction periods of transistor 103. Furthermore, these square waves must also have flat or straight headers so that the composite square-wave AC voltages applied to the collector of transistor 103 can be compared with the DC input voltage. The transistor 151 is turned on during the 2 half cycles of the square wave 207, as shown in FIG. 3 J shows conductive. Then he short-circuits the right side of the capacitor 150 to earth, so that the subsequent or 1 half cycle of the square wave 207 becomes negative with respect to earth potential. This causes the capacitor 155 to be negatively charged via the resistor 156 , so that a negative DC voltage is applied to the capacitor 155 , which is amplified in the DC amplifying transistor 160 , so that a large DC voltage is generated at the capacitor 162 , which forms the DC output of the amplifier 10 .

Es sei angenommen, daß die Einstellung des Kreises bei einer bestimmten Thermoelementenspannung stabilisiert ist. Wenn die Eingangsspannung abnimmt, wird die Amplitude der Abweichungsspannung größer, wie aus F i g. 3 H entnommen werden kann. Diese größere Abweichungsspannung, welche dann im Rechteckwellenverstärker 12 verstärkt wird, wird im Kreis 13 demoduliert, so daß die Spannung am Kondensator 155 in viel höherem Maße negativ ist als es der Fall war, ehe die Thermoelemententspannung abnahm. Wenn die Spannung am Kondensator 155 in höherem Maße negativ wird, verkleinert dies die Amplitude der Rückkopplungsrechteckswelle, die im Kreis 14 erzeugt wird. Dies wiederum vermindert die Abweichungsspannung entsprechend dem angenommenen kleineren Wert der Thermoelementenspannung. Der Kreis wird an einem Punkt stabilisiert, an welchem die Rückkopplungsspannung wiederum etwas größer als der neue Ihermoelementeneingang ist. Die Wicklung 105 weist vorzugsweise lediglich eine einzelne Windung auf, und durch eine Einstellung des Potentiometers 109 kann jeder gewünschte Bruchteil des 2-Millivolt-Bereiches ausgewählt werden, der durch die Wicklung 105 dargestellt wird.It is assumed that the setting of the circuit is stabilized at a certain thermocouple voltage. As the input voltage decreases, the amplitude of the deviation voltage becomes larger as shown in FIG. 3 H can be removed. This larger error voltage, which is then amplified in the square wave amplifier 12, is demodulated in the circuit 13 so that the voltage on the capacitor 155 is negative to a much greater extent than it was before the thermocouple relaxation decreased. As the voltage on capacitor 155 goes more negative, this reduces the amplitude of the feedback square wave generated in circle 14. This in turn reduces the error voltage in accordance with the assumed lower value of the thermocouple voltage. The circle is stabilized at a point where the feedback voltage is again slightly larger than the new thermocouple input. The winding 105 is preferably only a single turn, and any desired fraction of the 2 millivolt range represented by the winding 105 can be selected by adjusting the potentiometer 109.

Weil die Anzahl der Windungen der Wicklung 115 lediglich in Schritten von Halbwindungen verändert werden kann, ist die Wicklung 120 mit einem parallel geschalteten Potentiometer 121 ausgerüstet. Auch die Wicklung 120 besteht vorzugsweise ledig-Ech aus einer Windung, so daß die rechteckförmige Wechselspannung leicht eingeregelt und dadurch die Nulleinstellung genau durchgeführt werden C C kann, auch wenn die gewünschte Nullpunktverschiebung nicht ein exaktes Vielfaches von 1,#,mV beträat.Because the number of turns of the winding 115 can only be changed in steps of half turns, the winding 120 is equipped with a potentiometer 121 connected in parallel. The winding 120 also preferably consists of one turn, so that the square-wave alternating voltage can be easily adjusted and thus the zero setting can be carried out precisely CC , even if the desired zero shift is not an exact multiple of 1, #, mV.

Wie bereits ausgeführt, ist die Rechteckwellenkomponente, die am Widerstand127 auftritt, entgegengesetzt polarisiert zur Rechteckwelle, die an der Rückkopplungswicklung 108 auftritt, so daß die Rechteckwellenkomponente am Widerstand 127 zum Thermoelementenausgang zwischen den Anschlüssen 41 und 42 hinzugefügt wird. Die Rechteckwellenkomponente, die am Widerstand 127 auftritt, kann in vielen Fällen eine unerwünschte Nullverschiebung bewirken. Die Nullpunktverschiebungswicklung 115 hat die weitere Aufgabe, jegliche unerwünschte Nullpunktverschiebung zu kompensieren, die gegebenenfalls durch die Kaltstellenkompensation hervorgerufen werden kann, so daß der Verstärker 10 die erforderliche Minimalspannung bei einem vorbestimmten Thermoelementeneingang liefert. Wenn die Rechteckwellenkomponente am Widerstand 127 eine Spitzenamplitude von 15 mV hat, kann die Wicklung 115 siebeneinhalb Windungen haben, um eine Nullpunktverschiebung durch diese Rechteckwelle zu kompensieren, falls nicht noch aus anderen Gründen eine weitere Kompensation einer Nullpunktverschiebung erforderlich ist. As previously stated, the square wave component appearing across resistor 127 is polarized in the opposite direction to the square wave appearing across feedback winding 108 so that the square wave component across resistor 127 is added to the thermocouple output between terminals 41 and 42. The square wave component appearing across resistor 127 can in many cases cause an undesirable zero shift. The zero point shift winding 115 has the further task of compensating for any undesired zero point shift which may possibly be caused by the cold junction compensation, so that the amplifier 10 supplies the required minimum voltage at a predetermined thermocouple input. If the square wave component at resistor 127 has a peak amplitude of 15 mV, winding 115 can have seven and a half turns to compensate for a zero point shift caused by this square wave, unless further compensation for a zero point shift is required for other reasons.

Im Aufzeichnungsgerät 20 wird ein elektrisches Nullabgleichssystem verwendet. Die Statorwicklungen 77 und 78 der Übertragungseinheit 30 werden an die in hohem Maße einregulierte rechteckförmige Spannung 201 (F i g. 3 B) angeschlossen, so daß sich ein entsprechendes magnetisches Feld am Rotor75 ausbildet. Durch dieses Feld wird in der Rotorwicklung 79 eine rechteckförmige Spannung induziert, deren Amplitade sich mit der Stellung des Rotorg 75 relativ zum Stator verändert. Wenn sich der Schreibstift oder Zeiger 24 in seiner Mittellage befindet und der Rotor 75 in der in F i g. 2 B gezeigten Lage, so hat die in der Rotorwicklung 79 induzierte Spannung einen Wert, der in der Mitte zwischen dem Minimal-und Maximalwert liegt. Diese Spannung wird mit der am Potentiometer 81 und am Widerstand 82 rechteckförmigen Spannung kombiniert. Diese zusammen- gesetzte Rechteckwelle wird mit der Eingangsspannung vom Leiter 44 verglichen.An electrical zeroing system is used in recorder 20. The stator windings 77 and 78 of the transmission unit 30 are connected to the highly regulated square-wave voltage 201 (FIG . 3 B), so that a corresponding magnetic field is formed on the rotor 75. This field induces a square-wave voltage in the rotor winding 79 , the amplitude of which changes with the position of the rotor 75 relative to the stator. When the pen or pointer 24 is in its central position and the rotor 75 is in the position shown in FIG. 2B, the voltage induced in the rotor winding 79 has a value which lies in the middle between the minimum and maximum value. This voltage is combined with the square-wave voltage at potentiometer 81 and resistor 82. This composite square wave is compared to the input voltage from conductor 44.

Die gleichgerichteten Spannungen an den Kondensatoren 226 und 227 werden in den Ausgangstransistoren 230 und 231 verstärkt. Der Kollektor des Transistors 230 ist mit einem Ende der Rotorwicklung 63 und der Kollektor des Transistors 231 mit einem Ende der Rotorwicklung 64 verbunden. Die anderen Enden der Wicklungen 63 und 64 liegen an der -18-Volt-Zuführungsleitung. Die Emitter der Transistoren 230 und 231 liegen über einem gemeinsamen Widerstand 240 an Erde, so daß bei Abwesenheit irgendeiner Spannung an den Kondensatoren 226 und 227 die Transistoren 230 und 231 einen sehr kleinen Strom ziehen und der Rotor 70 die in F i g. 2 B dargestellte Mittellage einnimmt.The rectified voltages on capacitors 226 and 227 are amplified in output transistors 230 and 231. The collector of transistor 230 is connected to one end of rotor winding 63 and the collector of transistor 231 is connected to one end of rotor winding 64. The other ends of windings 63 and 64 are on the -18 volt supply line. The emitters of transistors 230 and 231 are connected to ground via a common resistor 240 so that in the absence of any voltage across capacitors 226 and 227, transistors 230 and 231 draw a very small current and rotor 70 draws the same voltage as shown in FIG. 2 B assumes the central position shown.

Die Phase des Abweichungssignals ändert sich in Abhängigkeit von der Größe der Eingangsspannung. Das gesamte System wirkt derart, daß der Schreiber oder Zeiger24 in übereinstimmung mit der Amplitude der rechteckförmigen Eingangsspannung am Leiter44 eingestellt wird. Eine Diode235 ist zwischen den Leiter34 und dem Kollektor des Transistors 230 geschaltet. Weiterhin ist eine Diode 236 zwischen den Kollektor des Transistors 231 und den Leiter 34 geschaltet. Die Dioden 235 und 236 sind vorgesehen, um induktive Störungen auszuschalten, welche von den Rotorwicklungen 63 und 64 ausgehen und die Transistoren 230 und 231 zerstören könnten.The phase of the deviation signal changes depending on the magnitude of the input voltage. The entire system operates in such a way that the writer or pointer 24 is set in accordance with the amplitude of the square-wave input voltage on conductor 44. A diode 235 is connected between conductor 34 and the collector of transistor 230 . Furthermore, a diode 236 is connected between the collector of the transistor 231 and the conductor 34. The diodes 235 and 236 are provided in order to switch off inductive interferences which emanate from the rotor windings 63 and 64 and which could destroy the transistors 230 and 231.

In der vorstehenden Beschreibung wurde eine besondere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, auf welche die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist. Es können innerhalb der Schaltungen Abänderungen vorgenommen werden, die immer noch im Bereich des Erfindungsgedankens liegen.In the foregoing description, a particular embodiment has been used of the invention, to which the present invention is not limited is. Changes can be made within the circuits, always still lie within the scope of the inventive concept.

Claims

1. A negative feedback DC amplifier in which the input DC voltage by modulating in a square wave voltage converted, amplified, these square-wave voltage and converted back into a DC voltage across a controlled demodulator and fed back the output voltage of the demodulator to the input of the modulator, g e k hen -zeichne t d By means of a device (14) for converting the feedback voltage into a square-wave voltage before it is fed into the input circuit.

2. Negative feedback direct current amplifier according to claim 1, characterized by electronic switching means which limit the voltage comparison to a period part of the feedback voltage. 3. Negative feedback DC amplifier according to spoke 1 or one of the following claims, characterized by a feedback transformer (106), the primary winding (107) of which has the feedback voltage applied to it, and by an input transformer (102), the primary winding (101) of which is in series with the secondary winding (105) of the feedback transformer (106) and the transducer such. B. the thermocouple (40). 4. Negative feedback DC amplifier according to spoke 3, characterized by a transistor (103) connected between the secondary winding (105) of the feedback transformer (106) and the primary winding (101) of the input transformer (102). 5. negative feedback DC amplifier according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that the secondary winding of the feedback transformer (106) is variable in its number of turns, each half turn of the secondary winding (105) corresponds to 1 mV of the measuring range of the input voltage. 6. negative feedback DC amplifier according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that each turn of the secondary winding (105) of the feedback transformer (106) corresponds to a predetermined integer number of millivolts of the measuring range of the input voltage. 7. negative feedback DC amplifier according to claim 3 or one of the following claims, characterized in that the feedback transformer (106) has a third winding consisting of one turn which is connected in series with the secondary winding. 8. negative feedback direct current amplifier according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that the demodulator, the modulator and the input circuit are synchronized by means of a square wave voltage. 9. negative feedback direct current amplifier according to claim 2, characterized by electronic switching means which limit the voltage comparison to half a period of the feedback voltage. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1007 510; U.S. Patent No. 2,826,733.