DE1285618B

DE1285618B - Zur Messung des Kapazitaetsunterschiedes zweier Kondensatoren dienende Oszillatorschaltung

Info

Publication number: DE1285618B
Application number: DEB86783A
Authority: DE
Original assignee: BJEREDE BJOERN ERIK
Current assignee: BJEREDE BJOERN ERIK
Priority date: 1965-04-27
Filing date: 1966-04-22
Publication date: 1968-12-19
Also published as: US3582827A; GB1150436A; SE306970B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine zur Messung von Kapazitätsunterschieden zweier Kondensatoren dienenden Oszillatorschaltung, bestehend aus einem rückgekoppelten Verstärker, der die Kondensatoren zwischen Ausgang und Eingang enthält.
In der Meßtechnik müssen sehr oft zwischen zwei Kapazitäten auftretende Kapazitätsunterschiede festgestellt werden. Derartige Probleme treten z. B. dann auf, wenn zwei unbekannte Kapazitäten - beispielsweise die Erdkapazitäten von zwei Leitern eines in der Nachrichtentechnik verwendeten Kabels - miteinander verglichen werden müssen oder wenn die Größe einer unbekannten Kapazität sehr genau gemessen und/oder über längere Zeiträume registriert werden soll, indem sie mit der bekannten Kapazität eines Kondensators verglichen wird. Derartige Meßprobleme können am einfachsten dadurch gelöst werden, indem die auftretenden Kapazitätswerte in Frequenzwerte umgesetzt werden, so daß man mit Hilfe einer Frequenzmessung ein Vergleichsmaß für die auftretenden Kapazitäten bzw. Kapazitätsänderungen erhält.
Es ist ferner bereits bekannt (USA.-Patentschrift 3037165), einen mit einem Rückkopplungsübertrager versehenen Oszillator vorzusehen, welcher an der Ausgangsseite des Oszillatorverstärkers mit einer Brückenschaltung versehen ist, die in zwei ihrer Zweige die zu vergleichenden Kondensatoren und in den anderen Zweigen die mit einer Mittelanzapfung versehene Primärwicklung des Rückkopplungsübertragers aufweist. Eine derartige Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Oszillatorschaltung nur dann in Schwingungen gehalten ist, wenn die eine der beiden Kapazitäten größer als die andere ist. Bei Gleichheit der Kapazitäten - d. h.
Abgleich der Brückenschaltung - bzw. umgekehrter Kapazitätsdifferenz werden jedoch in der Oszillatorschaltung keine Schwingungen ausgebildet, so daß in dem zuletzt genannten Bereich keine Aussage über einen auftretenden Kapazitätsunterschied gemacht werden kann.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Oszillatorschaltung zur Messung von Kapazitätsunterschieden zu schaffen, die diese obengenannten Nachteile nicht aufweist und die bei einem äußerst einfachen Schaltungsaufbau eine sehr genaue Aussage über auftretende Kapazitätsunterschiede ermöglicht, wobei es unerheblich ist, welche der beiden zu vergleichenden Kapazität die größere ist.
Erfindungsgemäß wird dies durch die im Anspruch 1 im einzelnen angegebene Ausgestaltung erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen der Oszillatorschaltung nach der Erfindung geben die folgenden Ansprüche an.
Weitere Einzelheiten der Oszillatorschaltung nach der Erfindung sollen an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltdiagramm der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung und Fig. 2 ein schematisches Schaltschema einer auf dem Prinzip des Wien-Oszillators arbeitenden Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.
Im folgenden soll auf die Zeichnung, insbesondere auf F i g. 1, Bezug genommen werden.
F i g. 1 zeigt einen Verstärker 1, der mit Ausgangsklemmen 2 und 3 versehen ist. Von diesen Klemmen führen Leitungen zu zwei Kondensatoren 4 und 5, deren Kapazitäten miteinander verglichen werden sollen.
Das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Rückkopplungsnetzwerk, das einerseits über eine Anschlußklemme 7 mit dem Verstärkereingang und den beiden anderen Anschlüssen der zu vergleichenden Kondensatoren 4, 5, andererseits über einen Spannungsteiler 8 mit der Verstärkerausgangsklemme 2 verbunden ist.
F i g. 2 zeigt das schematische Schaltschema einer besonderen Ausführungsform der Erfindung. In dieser Figur sind die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 verwendet worden, wobei die in der Elektronik gebräuchlichen Symbole benutzt worden sind.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung soll im folgenden erörtert werden.
Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung erzeugen die Ausgangsspannungen des Verstärkers Ströme, die durch die zu vergleichenden Kapazitäten fließen. Durch den erfindungsgemäßen Schaltungsaufbau werden diese Ströme zu einem Gesamtstrom zusammengefaßt, der dem Rückkopplungskreis zugeführt wird. Falls die beiden Ausgangsspannungen des Verstärkers amplitudenmäßig gleich, phasenmäßig jedoch um 1800 gegeneinander verschoben sind, entspricht dieser Gesamtstrom dem Unterschied der beiden durch die Kapazitäten geführten Teilströme. Da nach der Barkhausenschen Schwingungsbedingung die Phasendrehung im gesamten Rückkopplungskreis eines Oszillators immer gleich Null ist, wird eine Phasendrehung des Rückkopplungsstromes durch eine Änderung der Oszillatorfrequenz ausgeglichen. Da der Rückkopplungsstrom der Kapazitätsdifferenz der beiden zu vergleichenden Kondensatoren entspricht, bewirkt eine Änderung der Kapazitätsdifferenz eine Änderung der Oszillatorfrequenz.
Andert sich die Differenz der Kapazitäten der zu vergleichenden Kondensatoren, so erfolgt dadurch eine entsprechende Anderung der Oszillatorfrequenz.
Diese Frequenzänderung kann, beispielsweise mittels eines elektronischen Rechners, zur Messung oder Registrierung der Änderung des Unterschieds zwischen den Kapazitäten der Kondensatoren benutzt werden.

Claims

Patentansprüche : 1. Zur Messung des Kapazitätsunterschiedes zweier Kondensatoren dienende Oszillatorschaltung, bestehend aus einem rückgekoppelten Verstärker, der die Kondensatoren zwischen Ausgang und Eingang enthält, dadurch gekennzeichn e t, daß der Verstärker (1) zwei in Gegenphase zueinander liegende Ausgänge (2, 3) hat, dessen einer (2) über ein die Selbsterregung der Schaltung bewirkendes Rückkopplungsnetzwerk (6) mit dem Verstärkereingang verbunden ist, und daß die Kondensatoren (4, 5) zusätzliche Rückkopplungswege bilden, indem sie mit je einem ihrer Anschlüsse an die beiden Verstärkerausgänge (2, 3) und mit den beiden anderen Anschlüssen an den Eingang (7) des Verstärkers (1) geführt sind.
2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Rückkopplungsnetzwerk (6) verbundene Ausgang (2) des Verstärkers (1) mit einem eine Einjustierung der Schaltung ermöglichenden Spannungsteiler (8) verbunden ist.