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Meßstellen-Anwahlschaltung zur Messung kleiner Spannungen Bei betriebsmäßig
durchzuführenden Messungen ist in vielen Fällen einem einzigen Meßinstrument eine
Vielzahl von Meßstellen zugeordnet. Zum Anschalten einzelner Meßstellen an das Meßinstrument
sind Anwahlschalter bekannt, von denen jeweils nur einer eingeschaltet sein darf,
während die ubrigen schalter alle geöffnet sein müssen. Insbesondere bei kleinen
Meßspannungen fallen die Nachteile dieser kontaktbehafteten Schalter zwischen Meßstellenspannung
und Meßinstrument sehr ins Gewicht, vor allem, wenn bereits die Spannungsabfälle
am geschlossenen Kontakt und in den buleitungen zum Schalter für die Meßspannung
eine Rolle spielen und das Meßergebnis nennenswert verändern können. Eine Kompensation
dieser Spannungsabfälle ist nicht möglich, da sie sehr stark alterungsabhängig sind
und da der Kontaktdruck und die Ausbildung der Kontakte von einer Vielzahl von Anwahlschaltern
nicht so eingestellt werden kann, daß sich für alle-chalter immer der gleiche bergangswiderstand
ergibt.
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Auch ein Ubergang von diesen bekannten kontaktbehafteten Schaltungen
zu kontaktlosen V«rbindungen zwischen den einzelnen Meßstellenspannungsquellen und
dem gemeinsamen Meßinstrument ist nicht ohne weiteres möglich, da es bekannt ist;
daß ein Schalt transistor zwar anstelle eines Kontaktes eingesetzt werden kann,
dieser Schalttransistor aber nicht in idealer Weise die Eigenschaften eipes idealen
Schalters (Widerstand null bzw. Widerstand unendhich -sowie galvanische Trennung
zwischen Steuer- und Laststromkreis) besitzt.
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Die neue Metellen-AnwahlachaLtungieigt nun eine Lösung, wie die Nachteile
der Kontaktbehafteten Anwahlschalter durch Einsatz 8 eines SchaLttransistors vermieden
werden können, ohne daß die nicht vollständige Unterbrechung des Stromkreises für
die nicht
eingeschalteten Meßstellen das Meßergebnis beeinflussen
können.
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Die Erfindung betrifft damit eine Meßstellen-Anwahlschaltung zur Messung
kleiner Spannungen, insbesondere für Spannungen im mV-Bereich, bei der als Anwahlschalter
zur wahlweisen Verbindung eines Meßinstrumentes mit einer von mehreren MeBstellen'ein
Schalttransistor in eine Verbindune,sleitung zwischen jeder Meßstelle und dem gemeinsamen
Meßinstrument eingeschaltet ist, während gleichzeitig von den Steueranschlüssen
der ochalttransistoren jeweils nur einer ein Potential besitzt, das den Schalttransistor
in den leitenden Zustand versetzt.
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Das Neue besteht dabei darin, daß der Steueranschluß jedes Schalttransistors
über eine Umkehrstute und eine Sperrdiode mit dem Pol der MedsteLle verbunden ist,
der in Reihe zum Schalttransistor liegt und daß die Polarität der Sperrdiode so
gewählt ist, da2 an ihr im leitende Zustand des Schalttransistors eine Sperrspannunz
ansteht.
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Ein Au8führungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Jede Meßstelle
besitzt eine eßspannungsquelle 1, deren negativer Pol - über eine gemeinsame Verbindungsleitung
2 unmittelbar mit dem gemeinsamen Meßinstrument 3 verbunden ist. -Der positive Pol
+ jeder Meßspannungsquelle 1 ist über je einen Schalttransistor 4 und eine gemeinsame
Leitung 5 ebenfalls mit dem Meßinstrument 3 verbunden. Zur Ansteuerung des ochalttransistors
4 dienen in bekannter Weise Basiswiderstände 6 und 7, die zwischen negativem Potential
N, der Basis des Schalttransistors 4 und der Ein gangsdiode 8 zueinander in Reihe
geschaltet sind. Ein weiterer Widerstand 9 ist zwischen positivem Potential P und
dem Verbindungspunkt zwischen Widerstand 7 und Diode 8 eingeschaltet. Dieser Widerstand
9-ist im Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung einstellbar gemacht.
Der Eingang der Steuerschal-l tung 10 für den Schalttransistor 4 ist an das andere
Ende der Diode 8 angeschlossen, er führt über eine Umkehrstufe 11 zur Leistungsverstärkung
zu dem Steueranschluß 12 dessen Potential die Transistors haltung 10 mit dem Schalttransistor
4 steuert.
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Parallel zum Ei gang der Transistorschaltung 10 und dem positiven
Pol + jeder Meßspannungsquelie liegt nun eine weitere Umkehrstufe 13 in Reihe zu
einer Sperrdiode 14.
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PUr das vorliegende Beispiel sei angenommen, daß zur Ansteuerung der
Schalttransistoren und der Umkehrstufen entweder positives Potential P oder Masse
M an den Steueranschluß 12 gelegt wird.
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Ist dieser Steueranschluß 12 positiv, so erscheint Massepotantial
M am Eingang der Transistorschaltung 10. Bedingt durch die Umkehrstufe 13 liegt
an dem Ausgang dieser Umkehrstufe 13 positives Potential P, das eine Sperrspannung
an der Sperrdiode 14 hervorruft. Damit kann von der Meßspannungsquelle 1 her kein
Strom mehr über die Diode 14 fließen. Außerdem bewirkt das Massepotential M am Eingang
der Transistorschaltung 10 daß - bedingt durch die Reihenschaltung der Widerstände
6 und 7 zwischen Eingang und negativem Potential N - an der Basis des Schalttransistors
4 negatives Potential ansteht. Dies hat zur Folge, daß der Schalttransistor 4 sperrt.
Der positive Pol + der Meßspannungsquelle 1 ist daher vollständig abgetrennt, zumal
auch über den Schalttransistor 4 wegen der Auftrennung des Steuerkreises duroh die
in Sperrichtung beanspruchte Sperrdiode 14 kein Strom mehr fließen kann.
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Bei einer der dargestellten Transistorschaltungen 10 wird der Steuersnschluß
12 nicht an positiven Potential P, sondern an Masse M liegen. In diesem Fall liegt
am Eingang der Transistorschaltung 10 positives Potential P und am Ausgang der Umkehrstufe
13 Massepotential M. Dies hat zur Folge, daß ein Steuerstrom über den Widerstand
9, den Widerstand 7, die Basisemitterstrecke des Schalttransistors 4 und die Sperrdiode
14 fließen kann. Dieser Steuerstromkreie bewirkt, daß der Schalttransistor 4 seinen
leitenden Zustand einnimmt. Die Höhe des Steuerstromes hängt nur von den Widerständen
in dem Steuerstromkreis und der estern, daran anliegenden Spannung ab, die unabhängig
von der tießspannung ist. Aus diesem Grunde läßt sich durch Anpassung des tiderstandstertes
dee Widerstandes 9 erreichen, daß eine bestimmte Sollektor-Emitter-Spannung an jeden
der vorhandenen Schalttrånsistoren 4 auftritt, wenn der betreffende Schalttransistor
4 leitend wird. Diese für alle Schalttransistoren gleichmäßig große Kollektor-Emitter-annung
läßt sich nun
durch entsprechendes Einstellen des Spannungsmeßgerätes
3 leicbt kompensieren, so daß es täglich ist, die Meßspannungen der Meßspannungsquelle
1 unmittelbar anzuzeigen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schaltung
des Schalttransistors 4 so gewählt, daß sich am Spannungsmeßinstrument 3 die Summenspannung
aus der Meßspannung und der Kollektor-Emitter-Spannung einstellt. Eine Kompensation
der Kollektor-Emitter.-Spannung ist daher ohne weiteres schon durch eine Nullpunktsverschiebung
des Instrumentes möglich.
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Weitere Möglichkeiten der Kompensation der Kollektor-Emitter-Spannung
bestehen in der Einfügung einer konstanten Kompensationsspannung in das Spannungsmeßinstrument
3. (Nullpunktsabgleich) oder in der Kompensation durch zwei gegeneinander geschaltete,
gleichart:ig aufgebaute Transistoren, bei denen sich die Kollektor-Emitter-Spannungen
gegenseiti-g aufheben.
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Bei den kleinen Strömen, die sich bei der messung der Spannungs-Werte
der einzelnen MeßspannungsqueIlen ergeben, kann man annehnen, daß der Meßstrom wesentlich
kleiner ist als der Steuerstrom des zugehörigen Schalttransistort 4. Ein derartig
kleiner Strom kann ohne weiteres über den Transistor entgegen der Emitterpfellrich.tung
fließen, so daß der positive Pol + der Meßspannungsquelle an den Emitter angeschlossen
werden kann.
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1 Figur 4 Eatentansyruch.e