DE1801705A1

DE1801705A1 - Zweipolelement mit quadratischer Kennlinie

Info

Publication number: DE1801705A1
Application number: DE19681801705
Authority: DE
Inventors: Blankenburg Dipl-Ing Klaus H
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1968-10-08
Filing date: 1968-10-08
Publication date: 1970-12-17
Also published as: DE1801705B2

Description

B E S C H R E I B U N G zu der Patentanmeldung Zweipolelement mit quadratischer Kennlinie Der vorliegenden Erfindung liest die Aufbabe zugrunde, ein Zweipolelement mit quadratischer Strom-Spannungskennlinie zu schaffen, das eich durch einfachen Aufbau und geringen Preis auszeichnet und mit dem vor allem die werschiedonartigsten Viorpolachaltungen mit quadratischer Steuerkennlinie bzw. zum Messen des Effektivwertes von Wechselspannungen aufbaubar sind.
Diese Aufgabe wird erfidnungsgemäss gelöst durch die Verwendung eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors, dessen Gate-Anschluss entweder mit dem Drain-Anschluse oder mit dem Sourc-Anschluss verbunden ist.
Es werden vorzugsweise solche Sperrschicht-Feldeffekttransistoren verwendet, die einen kleinen /ert ftlr die Gate-Abschnürspannung (pinch off voltage) besitzen.
Durch die erfindungsgemässe Schaltung eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors wird ein Zweipolelement erhalten, dessen Strom-Spannungskennlinie durch Null verläuft und sich aus einem linearen und eine.
quadratischen Anteil gemäss der Funktion (1) i - Gu + Tu² zusammensetzt. 6 und T sind dabei Kenndaten des Transistors, die durch Messung er:iittelt werden. G ist der Kehrwert des Kanalwiderstandes des Transistors, der je nach Transistortyp in der Grössenordnung von 20 bis 00 Oh. liegt.
Messungen an handelsüblichen Sporrechicht-Feldeffekttransistoren haben ergeben, dass die Stromspannungskennlinie im Bereich zwischen u s - 0,6 V und u 1 0,6 V in guter Näherung der oben angegebenen Funktion folgt.
Mit einem erfindungsgemäss als Zweipol geschalteten Sperrschicht-Feldeffekttransistor lassen sich gemäss den Unteransprüchen sowohl Vierpol-Schaltungen mit quadratischer Steuerkennlinie als auch Vierpolschaltungen zum Messen dee Effektivwertea von Weohselspannungen aufbauen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen naher erläutert.
Fig. 1 bis 5 zeigen verschiedene Schaltungsbeispiele ftir die Verwendung eines erfindungagemässen Zweipolelementes in bekannten Gleichrichterschaltungen.
Bei den dargestellten Gleichrichterschaltungen sind Jeweils anstelle der üblichen Dioden Sperrschicht-Feldeffekttransistoren T1 T T4 vorgesehen, deren Gate-Anschlüsse mit den Source-Anschlüssen verbunden sind. Ebensogut könnten die Gate-Anschlüsse jeweils auch mit den Drain-Anschlüssen verbunden sein.
Bei der Brückengleichrichterschaltung nach Pig. 1 und bei der Gegentakt-Gleichrichterschaltung na h Fig. 2 ist den Ausgangaklemlen 2-2 jeweils ein beliebig großer ohmseher Widerstand R1 parallel geschaltet. Unter der Annahme, das die Stro.-Spannungskennlinien der als Zweipole geschalteten Feldeffekttransistoren gleich und durch die Gleichung (1) gegeben sind, ist die Besiehung zwischen Ausgangsstrom i2 und Eingangsspanung u1 näherungsweise quadratisch.
In der Brückenleichrichtcrechaltung nach Fig. 3, der Gegentaktgleichrichterschaltung nach Fi.. 4 sowie der Einweggleichrichterschaltung nach Fig 5 ist den Ausgangsklemmen 2-? Jeweils ein Widerstand R2 und ein Kondensator C parallel geschaltet. Wenn der Kondensator C so bemessen ist dass die Spannung U7 niherungsweise eine reine Gleichspannung ist, dann ist diese Gleichspannung ein Mass fr den Effektivwert U1eff der Eingangsspannung u1.
Um einen grossen Wert der Ausgangsspannung u2 zu erzielen, ist es vorteilhaft den Widerstand R2 möglichst gross zu wählen.
Unter der Annahme, dass die Strom-Spannungsicennlinien der als Zweipole geschalteten Feldeffekttransistoren gleich und durch die Beziehung ( 1 ) gegeben sind, erhält man für die Schaltung nach Fig. 3 die folgende Näherungsformel: (3) u2 = 1/2 T/G u²1eff für R2 # 1/G Diese Beziehung gilt näherungsweise für kleine Werte des Effektivwertes u1eff der Eingangsspannung u1.
Für die Schaltung nach Fig. 4 erhält man den halben Wert der Ausgangaspannung u2, Für die Schaltung nach Fig. 5 erhilt man den doppelten Wert der Ausgangsspannung u2; diese Schaltung ist jedoch nur dann verwendbar, wenn die Eingangsspannung u1 keinen Gleichspannungsanteil enthält.
Die Schaltungen nach Fig. 3 bis 5 eignen sich also als Effektivwert-Gleichrichter, sofern der Kondensator C sc gross gewählt ist, dass die Ausgangsapannung u2 näherungsweise als Gleichspannung bebetrachtet werden kenn bzw. dass der in der Ausgangsepannung u2 enthaltene Wechselspannungsanteil sehr viel kleiner als die Eingangsspannung u1 ist.
Patentansprüche

Claims

Patentransprüche Zweipolelement mit quadratischer Strom-Spannungs-Kennlinie, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Sperrschicht-Fedeffekttransistor, dessen Gate-Anschluss entweder mit dem Drain-Anschluss oder mit dem Source-Anachluse verbunden iet.
2. Vierpolsohaltung mit quadratischer Steuerkennlinie g e k e n n z e i o h n e t d u r c h die Anordnung von zwei oder mehreren Zweipolelementen nach Anspruch 1 in einer Gegentakt- oder BrUckengleichrichterschaltung, deren Ausgang mit eines ohmschen Widerstand (R1) beschaltet ist (?ig. 1 und 2).
3. Schaltung zum Messen des Effektivwertes einer Wechselgpannung, g e k e n n z e i c h n e t d u r o h die Anordnung eines oder mehrerer Zweipolelemente nach Anspruch 1 in einer Einweg-, Gegentakt- oder Brückengleichrichterschaltung, deren Ausgang ein vorzugsweise hoher Widerstand (R2) und ein Kondensator (C) grosser Kapazität parallel geschaltet sind.

L e e r s e i t e