DE1904133B2 - Schaltungsanordnung zur extremwertauswahl elektrischer spannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Extremwertauswahl elektrischer Spannungen.

Es sind derartige Schaltungen bekannt (österreichische Patentschrift 220 235), bei denen jede als elektrische Spannung vorgegebene Meßgröße über einen Gleichrichter an das Meßgerät bzw. einen diesem vorgeschalteten Verstärker geschaltet ist. Nachteilig bei derartigen Schaltungen ist der am Ausgang der Auswahlschaltung auftretende ungenaue Meßwert, der um die Diodenspannung gegenüber dem Eingangswert verfälscht ist. Eine derartige Schaltung arbeitet nur dann mit ausreichend kleinen Anzeigefehlern, wenn der Widerstand der Spannungsquellen für die Einzelmeßwerte klein ist und die Spannungsbereiche der Einzelmeßwerte möglichst groß sind. Sind Meßsignale relativ niedriger Spannung zu verarbeiten, müssen, wie ebenfalls bekannt, Kunstschaltungen angewendet werden, um dem Linearitätsfehler der Gleichrichter im unteren Meßbereich zu begegnen. Zu diesem Zweck wird eine Verschiebung des Nullpunkts in der Verstärkereingangsschaltung vorgenommen, indem mit Hilfe einer konstanter. Spannungsquelle und einer Spannungsteilerschaltung dem am Verstärker anliegenden Meßsignal eine Konstanispannung überlagert wird. Es ist weiterhin bekannt. den Fehler der Gleichrichter durch einen zusätzlichen Gleichrichter nachzubilden und im entgegengesetzten Wirkungssinn in den Meßkreis des Meßverstärkers einzuführen.

Mit der letztgenannten Maßnahme lassen sich theoretisch gute Ergebnisse erzielen. Es ist jedoch in der Praxis schwierig, insbesondere bei einer größeren Anzahl von Meßkreisen mit Gleichrichtern, einen gegenzuschaltenden Gleichrichter zu finden, welcher bezüglich seiner Kennlinie den übrigen Gleichrichterspannungen relativ stark streuen und temperatur- und belastungsabhängig sind.

Es sind weitere Schaltungen bekannt, die mit eingeprägten Strömen arbeiten und bei denen der EiP-gangswert genau im Ausgang abgebildet wird. Diese 4<> Schaltungen sind, wie auch die vorgenannten, relativ aufwendig, da die Meßsignalc in einer Reihe von Meß- und Trennverstärkern umgeformt werden müssen.

Es besteht die Aufgabe, eine möglichst einfache Schaltungsanordnung zur Extremwertauswahl elektrischer Spannungen zu schaffen, bei der der am Ausgang auftretende ausgewählte Wert möglichst genau dem Meßwert entspricht, da er angezeigt, registriert oder für Rcgelaufgahen weiterverarbcilet werden soll.

Ausgehend von bekannten Schaltungsanordnungcn zur Extremwertauswahl elektrischer Spannungen, bei denen jede der Spannungen am Eingang eines Verstärkers liegt, mit dem Ausgang jedes Verstärkers eine Diode in Reihe geschaltet ist und alle Verstiiikerausgänge über die Dioden parallel geschaltet sind. ist die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker stark gcgengekoppclt sind und daß die Gegenkopplung aller Verstärker von dem Verkniipfungspunkt der Vcrstärkerausgänge nach den Dioden als gemeinsamem Potentialpunkt ausgehen.

Infolge der starken Gegenkopplung der Verstärker, bei entsprechender Verstärkung, besteht, wie bekannt, am Ausgang ein dem Eingangssignal proportionales "5 Signal. Dadurch, daß die Gegenkopplung aller Verstärker von dem Verkniipfungspunkt der Verstärkerausgänge nach den Dioden als gemeinsamem Poten- ^hCT,

tialpunkt ausgeht, wird erreicht, daß der Spannungsabfall über die Dioden und die von der Krümmung der Diodenkennlinie herrührenden Ungenauigkeiten vernachlässigbar sind. Die in den meisten Fällen zur Verstärkung der Meßsignale sowieso notwendigen Verstärker werden hier gleichzeitig dazu beuntzt, die bei den bekannten Schaltungen auftretenden Fehler zu vermindern oder zu beseitigen.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Fig. 1 und 2 zwei Allsführungsbeispiele dargestellt und im folgenden beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine Schaltung zur Maximalwertauswahl;

Fig. 2 zeigt eine Schaltung zur Minimalwertauswahl.

Fig. 1: Aus den Meßspannungen U₁, U₁. LK₁ soll der Maximalwert ausgewählt werden. Jeder dieser Spannungen ist ein Eingang eines Verstärkers V₁. V., und V₃ zugeordnet; diese sind als stark spannüngsgegengekoppelte Gleichspannungsverstärker mit zwei gegensinnig wirkenden Eingängen in Differenz schaltung mit Gleichtaktunterstützung und einen nach zwei Seiten steuerbaren Ausgang ausgebildet. In den Ausgängen der Verstärker sind Dioden D₁, D₁. D., angeordnet, die so geschaltet sind, daß sie von den Verstärkerausgängen her gesehen in Durchlaßrichtung liegen. Die Ausgänge aller Verstärker sind parallelgeschahet u;id arbeiten auf den Ausgangswiderstand /?_α, ar. dem die Ausgangsspannung U_n abfällt. Die parallelgeschalteten Gegenkopplungen der Verstärker gehen ebenfalls von dem gemeinsamen Ausgangspunkt aus. Bei dieser Schaltung wird stets nur der Verstärker mit dem größten Eingangssignal in seinem Arbeitsbereich liegen und diesen Maximalwert am Eingang auf den Ausgang übertragen. Die übrigen Verstärker sind stark negativ außerhalb der Arbeitsbereiche ausgesteuert, da in ihrem Eingang das kleinere Eingangssignal einem größeren Gcgunkopplungssignal gegenübersteht, das \on dem gemeinsamen Ausgang abgenommen wird und proportional dem größten Eingangssignal ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung kann auch zur Minimalwertauswahl benutzt werden, wenn die Dioden in umgekehrter Richtung in die Ajsgangslcitungen eingeschaltet sind. Es können jedoch dann nur negative Ausgangssignale entstehen

Fig. 2: Um auch bei der Minimalwcrtauswah¹ positive Ausgangssignale zu erhalten, wird eine Zusatzschaltung verwendet, wie sie in der Figur dargestellt ist. Der Sthaltungsaufbau der eigentlichen Auswahlschaltung entspricht dem in F i 2. I gezeigten mit dem Unterschied, daß die Dioden D^ bis /λ, von den Verstärkerausgängen her gesehen in Sperrichtimg liegen. An den gemeinsamen Ausgang der Auswahlschaltung ist zusätzlich eine Glcichspannungsc|uellc U_z und ein mit ihr in Reihe liegender Widerstand R₁ angeschaltet. Diese sind so dimensioniert, daß in den Atisgangskreis ein Strom t, eingespeist wird, der größenmäßig dem Strom entspricht, der bei maximaler Aussteuerung über den Ausgangswiderstand R_a fließt. Dieser Strom I₁ fließt über eine der Dioden D₁, D₂ oder D., in einen der Verstärkerausgänge ab. Infolge der Gegenkopplung der Verstärker vom gemeinsamen Ausgang her, stellt sich bei positiven Eingangsspannungen eine der kleinsten Eingangsspannung proportionale Ausgangsspannung ein. Nur der Verstärker mit der kleinsten Eingangssparinung ist im Arbeitsbereich, die übrigen werden wegen der

gemeinsamen Gegenkopplung in positiver Richtung übersteuert und ihre Ausgangsdioden liegen in Sperrrichtung, so daß dieser Steuerzustand nicht übertragen werden kann.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung läßt sich in geeigneter Weise auch zu einer Begrenzungsschaltung ausbauen.

Stehen zur Auswahl in den Eingängen der Verstärker Wechselspannungen an, so werden je nach Phasenlage deren augenblickliche Amplitudenwerte aussortiert oder begrenzt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Extremwertauswahl elektrischer Spannungen, wobei jede der Spannungen am Eingang je eines Verstärkers liegt, mit dem Ausgang jedes Verstärkers eine Diode in Reihe geschaltet ist und alle Verstärkerausgänge über die Dioden parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die VerVerstärker (Kj, K.„ F₁) stark gegengekoppelt sind und daß die Gegenkopplungen aller Verstärker von dem Verknüpfungspunkt der Verstärkerausgänge nach den Dioden (D₁, D.,, D,_t) als gemeinsamem Potentialpunkt ausgehen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (K₁, K₂, K.,) Gleichspannungsverstärker mit zwei gegensinnig wirkenden Eingängen in Differenzschaltung mit Gleichtaktunterdrückung und nach zwei Seiten steuerbaren Ausgängen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen