DE1638488A1 - Device for generating a direct current - Google Patents
Device for generating a direct currentInfo
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Description
Akte Na PHN- 1282 Anmeldung vom» 3· Januar 1967File Na PHN- 1282 Registration dated »January 3, 1967
"Vorrichtung zum Erzeugen eines Gleichstromes" i "Device for generating a direct current" i
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen eines sich linear mit der Amplitude einer Eingangswechselspannung ändernden Gleichstromes, wobei diese Eingangswechselspannung einem Verstärker zugeführt wird, dessen Ausgangswechselstrom eine Reihenschaltung eines Gleichrichtkreises zum Erzeugen des verlangten Gleichstromes und einer mit dem Eingangskreis des Verstärkers gekoppelten Impedanz zum Erhalten einer Stromreihengegenkopplung durchfliesst.The invention relates to a device for generating an input alternating voltage which is linear with the amplitude changing direct current, this input alternating voltage is fed to an amplifier, the output alternating current of which is a series circuit of a rectifying circuit for generating the required direct current and an impedance coupled to the input circuit of the amplifier for maintaining a series of negative feedback flows through it.
Eine solche Vorrichtung ist aus der französischen Patentschrift I.I5O.193 bekannt, wobei als Gleichrichtkreis vorzugsweise die | sogenannte Grätzschaltung mit Dioden verwendet wird. Sie findet z.B. in Messverstärkern zum Messen niedriger Wechselspannungen Anwendung. In dieser bekannten Vorrichtung ist die erwähnte Stromreihengegenkopplung angebracht, um eine linear!sierende Wirkung zwischen dem Eingangsstrom und dem Ausgangsstrom des Verstärkers zu erzielen, wobei ausserdem die Eingangsimpedanz zunimmt. Auf diese Weise kann mit der bekannten Vorrichtung mit grosser Genauigkeit eine Eingangsweohselspannung gemessen werden.Such a device is known from French patent I.I5O.193, the rectifying circuit preferably being the | so-called Graetz circuit with diodes is used. It is used, for example, in measuring amplifiers for measuring low AC voltages Use. In this known device, the mentioned current series negative feedback is attached to a linear! Effect between the input current and the output current of the amplifier to be achieved, with the addition of the input impedance increases. In this way, an input alternating voltage can be measured with great accuracy with the known device.
Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass beim Messen sehr niedriger Eingangswechselspannungen Fehler auftreten. Di^e Fehler werden duroh die im Gleichrichtkreis verwendetenThe known device has the disadvantage that when measuring very low AC input voltages errors occur. The errors become duroh those used in the rectification circuit
282 009 8 26/060? BADOFUG1NaL _£_ 282 009 8 26/060? BADOFUG 1 NaL _ £ _
Dioden herbeigeführt. Es ist allgemein bekannt, dass Dioden einen Schwellwert haben, den eine zugeführte Spannung übersteigen muss., um Stromdurchgang hervorzurufen. Wenn in der bekannten Vorrichtung eine Diode infolge einer sehr niedrigen Eingangswechselspannung am Verstärker eine den betreffenden Schwellwert unterschreitende Spannung führt, wird kein Stromdurchgang erhalten, so dass diese Spannung nicht gemessen werden kann.Diodes brought about. It is common knowledge that diodes have a threshold value that a supplied voltage must exceed in order to cause current passage. If in the known device a diode as a result of a very low AC input voltage at the amplifier one of the relevant If the voltage leads below the threshold value, no current passage is obtained, so this voltage is not can be measured.
Die Erfindung hat den Zweck, diesen Nachteil zu beseitigen, und besteht darin, dass der Gleichrichtkreis durch eine Brückenschaltung gebildet wird, deren einer Teil aus einer Gleichspannungsquelle und mindestens zwei Dioden besteht, dass eine positive Klemme der Gleichspannungsquelle mit einer positiven Elektrode einer der Dioden und eine negative Klemme der Gleichspannungsquelle mit einer negativen Elektrode der anderen Diode verbunden ist und dass der andere Teil der Brückenschaltung aus zwei Zweigen besteht, in denen je eine Impedanz aufgenommen ist, und der gemeinsame Punkt dieser Impedanzen mit einem Punkt des Eingangskreises des Verstärkers verbunden und zwischen den Verbindungspunkten der beiden Brückenteile eine Ausgangsimpedanz, z.B. ein Messinstrument, eingeschaltet ist.The invention has the purpose of eliminating this disadvantage, and consists in that the rectifying circuit by a Bridge circuit is formed, one part of which consists of a DC voltage source and at least two diodes, that a positive terminal of the DC voltage source with a positive electrode of one of the diodes and a negative one Terminal of the DC voltage source is connected to a negative electrode of the other diode and that the other Part of the bridge circuit consists of two branches, in each of which an impedance is recorded, and the common point these impedances are connected to a point of the input circuit of the amplifier and between the connection points an output impedance, e.g. a measuring instrument, is switched on in the two bridge parts.
Die Erfindung verwendet eine an sich bekannte Methode, nach der ein Element oder eine Anzahl von Elementen einer Schaltung mittels einer zusätzlichen Gleichspannung auf einen bestimmten Wert vorgespannt wird oder werden.The invention uses a method known per se, according to which an element or a number of elements of a circuit is or are biased to a specific value by means of an additional DC voltage.
Die Erfindung schafft nun eine Methode, gemäss der mittels einer im Gleiohrichtkreis aufgenommenen Gleichspannungsquelle eine Vorspannung für die Dioden des Gleiohrichters erhalten wird. Diese Dioden sind somit stets voreingestellt, so dass ein minimaler Wechselstrom in der einen oder in der anderen Richtung durch, den Gleiohriohtkreis fHessen kann, ohne von den Schwellwertspannungen der Dioden gehindert zu werden. Die Kondensatoren in der anderen Hälfte der Brücke werden durch diesen Strom aufgeladen bzw. entladen, so dass einThe invention now creates a method according to the means a DC voltage source recorded in the Gleiohrichtkreis a bias is obtained for the diodes of the rectifier. These diodes are therefore always preset so that a minimal alternating current in one or the other direction through which the track circle can flow without being affected the threshold voltages of the diodes to be prevented. The capacitors will be in the other half of the bridge charged or discharged by this current, so that a
0 09825/0602 '0 09825/0602 '
Messstrom zwischen den beiden Kondensatoren·durch ein Messinstrument oder eine Verbrauchervorrichtung fliesst. Am gemeinsamen Punkt der beiden Kondensatoren entsteht gleichfalls durch das Aufladen bzw. das Entladen derselben ein Gleichstrom, der in Form eines Stromreihengegenkopplungssignals einem Eingang des Verstärkers zugeführt wird. Auf diese Weise wird dann zugleich eine linearisierende Wirkung zwischen der Eingangs- und der Ausgangsspannung des Verstärkers erhalten, so dass in Vereinigung mit Vorstehendem in einfacher Weise eine sehr genaue Messung sehr niedriger Wechselspannungen durchgeführt werden kann. Eine solche Gleichspannung für diese Voreinstellung lässt sich weiter auf verschiedene Weisen erhalten. Zu diesem Zweck kann z.B. eine Impedanz oder eine Diode, über der die für die Voreinstellung erforderliche Gleichspannung in der Durchlassrichtung ent- a steht, in einem mit einer Speisequelle verbundenen Ausgangskreis des Verstärkers aufgenommen werden. Insbesondere wenn der Ausgangsgleichstrom des Verstärkers über eine Impedanz oder Diode die erwähnte Gleichspannungsquelle bildet, wird eine Vorrichtung erhalten, die sehr wenige zusätzliche Mittel erfordert .Measurement current flows between the two capacitors · through a measuring instrument or a consumer device. At the common point of the two capacitors, the charging or discharging of the same also creates a direct current which is fed to an input of the amplifier in the form of a current series negative feedback signal. In this way, a linearizing effect between the input voltage and the output voltage of the amplifier is obtained at the same time, so that, in combination with the above, a very precise measurement of very low alternating voltages can be carried out in a simple manner. Such a DC voltage for this preset can also be obtained in various ways. For this purpose, for example, an impedance or a diode, via which the required for the preset DC voltage is in the forward direction corresponds a, in a part connected to a supply source output circuit of the amplifier are added. In particular, if the output direct current of the amplifier forms the mentioned direct voltage source via an impedance or diode, a device is obtained which requires very few additional means.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which:
Fig. 1 blockschematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung zeigt, undFig. 1 is a block diagram of a device according to the invention shows, and
die Figuren 2 und 3 weitere Ausführungsformen einer Vorrich- |Figures 2 and 3 further embodiments of a device |
tung darstellen.representation.
In Fig. 1 wird mit 2 ein Verstärker mit einer Eingangsklemme 1 und einer Ausgangsklemme 3 bezeichnet. 4 bezeichnet eine Brückenschaltung, deren eine Hälfte die Dioden Dp und D^ und die Gleichspannungsquelle 8 enthält, während ihre andere Hälfte die Kondensatoren C^ und C2 enthält, wobei eine Ausgangsimpedanz z.B. ein Messinstrument, zwischen den Verbindungspunkten der beiden Brückenhälften eingeschaltet ist.In Fig. 1, 2 denotes an amplifier with an input terminal 1 and an output terminal 3. 4 denotes a bridge circuit, one half of which contains the diodes Dp and D ^ and the DC voltage source 8, while the other half contains the capacitors C ^ and C 2 , an output impedance, for example a measuring instrument, being switched on between the connection points of the two bridge halves.
- 4 ~ 009825/0602- 4 ~ 009825/0602
Der gemeinsame Punkt 5 de*1 beiden Kondensatoren C1 und C2 ist in Stromreihengegenkopplung mit einer Impedanz 6 des Verstärkers verbunden.The common point 5 de * 1 of the two capacitors C 1 and C 2 is connected in series negative feedback to an impedance 6 of the amplifier.
Eine etwas andere Ausführung der Brückenschaltung ist in Figur la angegeben. Hierin sind statt der Kondensatoren C1 und Cgi die Widerstände R1 und R2, die einen beträchtlich grösseren Widerstandswert als der Widerstand der Vorrichtung zwischen diesen Widerständen R1 und R2 haben, in die Brücke mitaufgenommen.A slightly different version of the bridge circuit is shown in Figure la. Instead of the capacitors C 1 and Cgi, the resistors R 1 and R 2 , which have a considerably greater resistance than the resistance of the device between these resistors R 1 and R 2 , are included in the bridge.
Die Gleichspannungsquelle 8 hat eine Gleichspannung U1, die nach der Erfindung zum Überwinden der Schwe 11 wert spannungen U2 und U, der Dioden D2 und D-, dient. Zu diesem Zweck bildet die Brückenhälfte mit dieser Gleichspannungsquelle S, den Dioden D2 und D^ und der Vorrichtung 7 einen Gleichstromkreis, so dass die Spannungen Ug und U, die Dioden D2 und D, voreinstellen. Vorzugsweise wird die Spannung U1 ^U2 + U-* gewählt. Wenn die Wechselspannung des Verstärkers 2 dem Ausgang 3 zugeführt wird, wird diese Spannung von den Dioden D2 und D, gleichgerichtet, so dass der Kondensator C1 negativ und der Kondensator C2 positiv aufgeladen wird. Dadurch fliesst ein Messstrom als Entladungsstrom zwischen den beiden Kondensatoren C1 und C2 durch die Vorrichtung 7· Da die Dioden voreingestellt sind, ist bereits bei einer sehr niedrigen Wechselspannung ein Messstrom vorhanden. Die zugeführte Spannung braucht dabei somit keine Spannungsschwellwerte der Dioden D2 und D-, zu überwinden.The DC voltage source 8 has a DC voltage U 1 which, according to the invention , serves to overcome the threshold voltages U 2 and U, the diodes D 2 and D-. For this purpose, the bridge half forms a direct current circuit with this direct voltage source S, the diodes D 2 and D ^ and the device 7, so that the voltages Ug and U, the diodes D 2 and D, are preset. The voltage U 1 ^ U 2 + U- * is preferably selected. When the alternating voltage of the amplifier 2 is fed to the output 3, this voltage is rectified by the diodes D 2 and D, so that the capacitor C 1 is charged negatively and the capacitor C 2 is charged positively. As a result, a measuring current flows as a discharge current between the two capacitors C 1 and C 2 through the device 7. Since the diodes are preset, a measuring current is already present at a very low alternating voltage. The voltage supplied does not therefore need to overcome any voltage threshold values of the diodes D 2 and D-.
Am gemeinsamen Punkt 5 der Kondensatoren C1 und C2 entsteht ein Gleichstrom, der zum Erzielen der linear!sierenden Wirkung in Form eines Stromreihengegenkopplungssignals der Impedanz des Verstärkers 2 zugeführt wird. Eine ähnliche Wirkung hat die Schaltungsanordnung nach Figur la. Weil die Widerstände R1 und R2 relativ gross im Vergleich mit dem Widerstand der Vorrichtung 7 sind, wird ebenso ein Messgleichstrom durch die Vorrichtung J fliessen.At the common point 5 of the capacitors C 1 and C 2 , a direct current arises which, in order to achieve the linearizing effect, is fed to the impedance of the amplifier 2 in the form of a current series negative feedback signal. The circuit arrangement according to FIG. La has a similar effect. Because the resistances R 1 and R 2 are relatively large in comparison with the resistance of the device 7, a measuring direct current will also flow through the device J.
009825/0602009825/0602
Figuren 2 und J5 zeigen weitere Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der Erfindung.Figures 2 and J5 show further embodiments of a device according to the invention.
Dabei bezeichnet T1 einen Transistor mit einem Kollektor 3 als Ausgangsklemme, an den eine Impedanz 9 angeschlossen ist, die weiter mit einer Klemme einer Speisequelle 12 verbunden ist Die Gleichspannungsquelle nach der Erfindung wird in diesem Falle durch eine-Impedanz 10,11 (Fig. 2) oder durch eine Diode D1 (Fig. Ji) gebildet, die mit der Impedanz 9 in Reihe geschaltet sind, durch die ein Gleichstrom der Speisequelle 12 fliesst. Die Schaltungsanordnung ist weiter gleich der der Fig. 1. Ein Gleichstrom I der Speisequelle 12 erzeugt über dem Widerstand 10 der Impedanz 10,11 eine Gleichspannung U1, die der erwähnten Gleichspannung U1 der Gleichspannungsquelle der Fig. 1 entspricht. Vorzugsweise ist der Widerstand 10 von einem Kondensator 11 überbrückt, so dass die Spannung U1 in geringerem Masse von dem Wechselstrom im Ausgangskreis des Transistors T1 abhängig ist. In entsprechender Weise wird durch den Gleichstrom I über der Diode D1 der Fig. 3 eine Spannung U1 erzeugt, die vorzugsweise nahezu der Schwellwertspannung dieser Diode entspricht. Die Dioden D2 und Ό-, mit Schwellwertspannungen U2 und U, führen auch diese Spannung U1, die eine Voreinstellung dieser Dioden liefert. Zu diesem Zweck mussT 1 denotes a transistor with a collector 3 as the output terminal, to which an impedance 9 is connected, which is further connected to a terminal of a supply source 12. 2) or formed by a diode D 1 (Fig. Ji) , which are connected in series with the impedance 9, through which a direct current from the supply source 12 flows. The circuit arrangement is also the same as that of FIG. 1. A direct current I of the supply source 12 generates a direct voltage U 1 across the resistor 10 of the impedance 10, 11, which corresponds to the mentioned direct voltage U 1 of the direct voltage source of FIG. The resistor 10 is preferably bridged by a capacitor 11, so that the voltage U 1 is less dependent on the alternating current in the output circuit of the transistor T 1. In a corresponding manner, a voltage U 1 is generated by the direct current I across the diode D 1 of FIG. 3, which voltage preferably corresponds almost to the threshold voltage of this diode. The diodes D 2 and Ό-, with threshold voltages U 2 and U, also carry this voltage U 1 , which supplies a presetting of these diodes. For this purpose must
12 + U, sein. Auf diese Weise sind sämtliohe Dioden im Begriff sich zu öffnen, so dass bei einer minimalen Wechselspannung am Kollektor des Transistors T1 eine Gleichricht- ä wirkung erhalten wird. Die Wirkungsweise ist weiter gleich der in Fig. 1 bzw. Figur la im Falle, dass die Widerstände R1 und R2 zusammen mit dem Kondensator C-* verwendet werden, beschriebenen Wirkungswelse. Es sei dabei bemerkt, dass die Impedanz 9 grosser als die Impedanz zwischen dem Punkt 5 und dem Eingang des Verstärkers 2 sein muss. Dies ist erforderlich, da sonst die positive Wechselspannungekomponente durch die Diode D1 bzw. durch die Impedanz 10,11 statt durch die Diode D-x zum Kondensator Cg fliesst. Die Verwendung der Diode D1 12 + U, be. In this way sämtliohe diodes are to open in the process so as to obtain a one rectifying like the effect of a minimum AC voltage at the collector of the transistor T. The mode of operation is also the same as that described in FIG. 1 or FIG. La in the event that the resistors R 1 and R 2 are used together with the capacitor C- *. It should be noted that the impedance 9 must be greater than the impedance between the point 5 and the input of the amplifier 2. This is necessary because otherwise the positive alternating voltage component flows through the diode D 1 or through the impedance 10, 11 instead of through the diode Dx to the capacitor Cg. The use of diode D 1
in Pig. 3 ergibt noch den Vorteil, dass bei Änderungen der Schwellwertspannungen der Dioden D2 und D, infolge von Temperaturänderungen gleichfalls eine Änderung der Schwellwertspannung der Diode D1 auftritt. Dadurch kann die Bedingung für die Spannungen U, ==/U2 + U, stets annähernd erfüllt werden. Es sei bemerkt, dass eine der Dioden D2 und D-, gegebenenfalls durch eine Anzahl in Reihe geschalteter Dioden ersetzt werden kann, wobei stets die Gleichspannungsquelle bzw. die Widerstände bzw. die Diode D1 (oder auch in diesem Falle eine Anzahl in Reihe geschalteter Dioden) eine Gleichspannung in den Gleichrichtkreis einführen, die einen genügend hohen Wert haben muss, um die Summe der Schwellwertspannungen zu überwinden.in Pig. 3 also has the advantage that when the threshold voltages of the diodes D 2 and D change due to temperature changes, there is also a change in the threshold voltage of the diode D 1 . As a result, the condition for the voltages U, == / U 2 + U, can always be approximately fulfilled. It should be noted that one of the diodes D 2 and D- can optionally be replaced by a number of diodes connected in series, the DC voltage source or the resistors or the diode D 1 (or in this case also a number in series) switched diodes) introduce a DC voltage into the rectifier circuit, which must have a sufficiently high value to overcome the sum of the threshold voltages.
00982 5/060200982 5/0602
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