DE1932473A1 - Oberwellenunempfindlicher Wechselspannungs/Gleichspannungs-Umwandler - Google Patents

Description

Oberwellenunempfindlicher Wechselspannungs/ Gleichspannungs-Umwantller

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur ,Umwandlung eines Eingangssignals mit zeitlich veränderlicher Amplitude in ein Gleichstromsignal entsprechender Amplitude, das dann mit bekannten Gleichspannungsmeßgeräten gemessen werden kann. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein System, in dem ein zeitlich veränderliches, periodisches Eingangssignal umgewandelt wird, wobei das System verhältnismäßig unempfindlich ist gegenüber !Frequenzkomponenten, die durch Verzerrungen erzeugte Oberwellen im Eingangssignal zusätzlich zu einer sinusförmigen Grundkomponente auftreten. Die Erfindung kann insbesondere dann eingesetzt werden, wenn es darauf ankommt, daß die Ausgangsgleichspannung proportional ist dem durchschnittlichen.Absolutwert des zeitlich veränderlichen, periodischen Eingangssignals, das seinerseits zwei Nulldurchgänge in jeder Periode der Eingangsgrundfrequenz aufweist.

In dem gegenwärtigen Stand der Technik entsprechenden Systemen zur Umwandlung des durchschnittlichen Absolutwerts (vom Fachmann kurz "Mittelwert" genannt) eines zeitlich veränderlichen, periodischen Eingangssignals in eine Ausgangsgleichspannung, deren Größe proportional der Amplitude des Eingangssignals ist, werden gewöhnlich Elektronenröhren oder Halbleiter-Dioden und -Gleichrichter, mit oder ohne einem Rückkopplungskreis, zur Mittelwertbildung verwendet. Tiefpaßfilter werden verwendet um die vom zeitlich veränderlichen, periodischen Eingangssignal verbleibende Welligkeit in der

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Ausgangsgleichspannung zu beseitigen. Derartige Umwandlungssysterne werden vom Fachmann auch als Mittelwert/G-leichspannungs-Umwandler bezeichnet, wobei stillschweigend vorausgesetzt wird, daß es sich um den durchschnittlichen Absolutwert des Eingangs signals handelt, da ja definitionsgemäß der (nicht absolute) Mittelwert eines Wechselstromsignals Null ist.

ψ Derartige Mittelwert/Gleichspannungs-Umwandler werden als Eingangssignal-Umwandler in digitalen Gleichstrom-Voltmetern benutzt, ferner in Differential- und Potentiometer-Voltmetern, in Vielfachmeßgeräten und in einer großen Zahl anderer, Mittelwerte von Wechselströmen messenden Instrumenten. Die Mittelwert/G-leichspannungs-Urawanälung kann durch Halbwellen- oder Voll//öllengleichrichtung erzielt werden, tfobei nur eine Hälfte der 7/elle (die positive oder die negative Hälfte) bzw. beide Hälften gemittelt und nach Durchgang durch das Tiefpaßfilter in nachgeaehalteten Heßvorrichtungen gemessen und angezeigt-werden·.

In derartigen bekannten Mittelwert/Gleichspannunga-Umwandlern kann hohe Genauigkeit (d.h. hohe Stabilität und Linearität des Gleichspannungsausgangs in .Bezug auf den iVechselspannungseingang) in der !»littelwert/Gleichspannungs-Umwandlung erzielt .verden im Falle zeitlich veränderlicher, periodischer Signale, die im wesentlichen reine Sinuswellen sind und die praktisch frei sind von durch Verzerrungen erzeugte Oberwellen der im wesentlichen sinusförmigen Grundwelle. In den meisten praktischen Anwendungen derartiger Umwandler will man aber nicht den Mittelwert sondern den Effektivwert messen, d.h. nur die t7elle mit der Grundfrequenz,

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unbeeinflußt von Oberwellen. Der quadratische Mittelwert oder -iffektiv.vert wird gewöhnlich bevorzugt, da er wenig von Oberwellen und Verzerrungen eier Wechselstromwelle beeinflußt wird, se lange die Verzerrungen nicht zu groß sind. Der Liittelwert ist dagegen sehr anfällig gegen Obervvellen. Außerdem handelt es sich bei den Effektivvvertinessungen un grundsätzliche Messungen, für Jie unabhän_:;i££ Wechselspannungs/Gleichspannungs-Eichnormalien in industrieeigsnen und staatlichen Eichlaboratorien zur Verfugung stehen.

In bisher bekannten Systemen wurde diese prinzipielle Schwierigkeit z.B. durch Verwendung von Wechselspannungs/Gleiehiäpannungs-Unwandlern beseitigt, die nur auf den Effektivwert des Eingangssignals, nicht aber auf dessen Durchschnittswert ansprechen. Derartige, als Effektivwert-Unwandler bezeichnete Geräte beruhen auf hitzeempfindlichen Elementen, z.B. Thermoelementen oder Thermistoren', da die' 7/ärmeerzeugung im wesentlichen ein Maß für den Sffektivwert einer V/elle ist. Doch sind derartige Geräte ungenau, sprechen nur langsam an, sind gegen Überlastungen sehr empfindlich (v.-obei es zum Durchbrennen und zur Zerstörung des hitzeempfinalichen Elements kommen kann) und sind zeitlich instabil und temperaturabhängig.

Ein Verfahren zur Vermeidung der Oberwellenempfindlichkeit von bekannten Mittelwert/Gleichspannungs-Umwandlern beruht auf der Vorschaltung eines auf die Grundfrequenz der Eingangswelle abgestimmten Bandpaßfilters. Doch ergeben sich dabei beträchtliche Nachteile, die der Anwendbarkeit dieses Verfahrens Grenzen setzen.

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Ein solches Filter beschränkt nämlich den Betrieb auf eine einzige Eingangsfrequenz; oder ein schiaal es Frequenzband; das filter muß für jede neue Eingangsfrequenz ausgewechselt werden. Auch ist es oft unmöglich die Eingangsfrequenz mit größerer Genauigkeit vorherzusagen, so z.B. im Falle industrieller Universalgeräte. Die vcm Filter verursachte Einfügungsdämpfung ist zeitlich veränder-

k lieh und hängt von der Temperatur ab, sodaß es schwierig ist bei der praktischen Anwendung derartiger Systeme hohe Genauigkeiten zu erzielen.

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es eine hochgenaue Vorrichtung zur Umwandlung von 7/echselspannungen in Gleichspannungen zu schaffen, in der der Gleichspannungsausgang in hohem Maße von den Oberwellenkomponenten in der Eingangsepannung unabhängig ißt.

Sin anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung zu schaffen, deren Ausgang weitgehend unempfindlich

" ist gegen Eingangskomponenten die praktisch gleiche Phase wie die Hauptkomponente haben, jedoch ein ungeradzahliges Vielfaches der Frequenz der Hauptkomponente, wobei aber bei der Umwandlung die normale Unempfindlichkeit gegen phasenungleiche ungeradzahlige Oberwellen und alle geradzahligen Oberwellen erhalten bleibt. Die vorliegende Erfindung hat ferner zum Ziel eine derartige Vorrichtung zu schaffen, bei der außerdem die vom Mittelwert der Grundkomponente des Eingangseignais abhängige Ausgangsgleiciispannung im hohen Maße unabhängig ist vom Oberwellengehalt der Eingangswelle.

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Üie vorliegende Erfindung hat ferner zum Ziel eine Vorrichtung der oben genannten Art zu schaffen, bei der die Ausgangsgleichspannung vom Spitzenwert der Komponente mit der Grundfrequenz in einer Weise abhängt, die ein Ansprechen auf die überwellen in der Eingangswelle unmöglich macht.

Die Erfindung hat auch zum Ziel eine Vorrichtung zu schaffen, die allgemein verwendbar ist und deren Anwendungsbereich von l/4^cfo - 1/2>ό analogen und digitalen Vielfachmeßgeräten bis zu hochgenauen (0,01;* - 0,1Jo) Wechselspannungs/Gleichspannungs-Signalumformern für Digital- und Differentialvoltmeter reicht, wobei der Anwendungsbereich auf Präzisionsumwandler mit Genauigkeiten von 0,005 - 0,01fo ausgedehnt werden kann, die zur Messung von hochgenauen Gleichspannungssignalen, s.B. für die verschiedenen Eingänge von Navigations-Kreiselsystenen, benutzt werden können.

Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den.nachfolgenden Ausführungen. Die Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtungen und Anordnungen, die im folgenden anhand von Beispielen beschrieben sind; der Umfang der Erfindung ist durch die Patentansprüche festgelegt. Zum besseren Verständnis der Erfindung und ihrer Ziele wird auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen.

Bei Figur 1 handelt es sich um ein Blockschaltbild der Gesamtanordnung der vorliegenden Erfindung.

Figur 2 ist ein detailliertes Blockschaltbild der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform.

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Figur 3 ist eine graphische Darstellung der ftrundfcomponente und der dritten Oberwelle der Grundkomponente

Figur 4 ist eine ins einzelne gehende .Darstellung der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform.

Figur 5 ist eine graphische Darstellung von Signalformen, die in der in Figur 4 gezeigten Schaltung auftreten können.

Figur 6 ist eine andere senegatisehe Darstellung der in Figur 2 gezeigten Ausführung&form mit gewissen Abänderungen.

Figur 7 ist eine graphische Darstellung von typischen V/ellenformen, die in der in Figur 6 gezeigten Schaltung auftreten können.

Figur 8 ist ein Blockscnaltbild einer zweiten Ausführungsform der in Figur 1 dargestellten Anordnung.

Bei Figur 9 handelt es sich um das Blockscnaltbild einer weiteren, von Figur 2 abweichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 10 ist ein Blockschaltbild einer weiteren, von Figur 2 abweichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 11 ist schließlich die Schaltung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Vorrichtung zur Urzeugung eines entzerrenden Korrektursignals au3 einem zeitlich veränderlichen, zusammengesetzten, periodischen iVeehsalspannungs-Eingangssignal, bestenend aus einer Grundfrequenz und Oberwellenkozaponenten, und zum Addieren dieses Korrsktursignals zum Ausgang eines bekannten Vfechselspannungs/Gleic-hspajmuxiga-

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Umvvnnulers,' aer vorn gleichen. zusammengesetzten Eingangssignal betrieben wird. Bei der Signaladdition sind Amplitude und Polarität des Korrektursignals derart, daß die Wirkung der Hauptobervvellen praktisch ausgeschaltet wird, ""die vom Y/echselspannungs/ (xleichspänminjs-Um-.vandler kommen.

Der das ilorrektursignäl liefernde Generator, kurz Entserrstufe genannt, liefert pulsierenden Gleichstrom (wenn vor einem Tiefpaßfilter eingesetzt) oder einen gefilterten Gleichstrom geringer Helligkeit, falls ein Filter in die Entserrstufe eingebaut ist und deren'· Ausgang zu dem des Hauptumwandlers nach dessen Tiefpaßfilter addiert wird. .

Me Ausgangsspannung- der Entzerrstufe kann dem Spitzenwert oder dem Halbwellen- oder Vollwellen-Mittelwert" proportional sein oder in einer anderen Beziehung zum Äusgangssignal stehen. Insbesondere kann die Ausgangsspannung der Entzerrstufe dem Mittelwert eines Teils des zusammengesetzten Eingangssignals proportional sein und nicht de* Durchschnittswert der gesamten Eingangssignalwelle. Wenn ein passender Betrag des Ausgangs der Entzerrstufe dem Ausgang des Hauptumwandlers hinzugefügt wird und die sich ergebende Summenspannung in ihrer Größe neu' festgelegt wird um den gewünschten multiplikativen Faktor für das aus dem Hauptum-7/äüdler und der Entzerrstufe gebildete Ausgangssignal zu ergeben, erhält-man die angestrebte Oberwellenunabhängigkeit des Gesamtäüsgangs. Die Gesamtanordnung, die aus dem Y/echselspannungs/ Gleichspannungs-Hauptumwandler, der Entzerrstufe, Filtern und "der'-Summierstufe besteht, wird im folgenden als oberwellenun-

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empfindlicher Umwandler bezeichnet. Wie im folgenden ausgeführt, kann die Entzerrstufe eine wahlweise Änderung der Verstärkung aes Hauptuoiwandlers zwischen festgesetzten I-hasenwinkeln der Grundwelle ergeben, sodaß die Verstärkung zwischen diesen Winkeln einen bestimmten »Yert hat, während außerhalb dieses Hiasenwinkelbereichs eine andere Verstärkung auftritt.

^ In dem an sich bekannten Hauptumwandler findet eine Mittelwert/Gleichspannungs-Umwandlung statt, doch kann auch eine Spitzenvert-Umwandlung oder ein anderes 7/e chs el spannung s/GIe ic hspannungs-Uinwandlungsverfahren herangezogen werden.

Gemäß Pigur 1, einem Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung, ist ein an sich bekannter Umwandler 1 vorgesehen zur Aufnahme eines zeitlich veränderlichen, periodischen, an den Anschluß 2 angelegten Eingangssignals und zur Abgabe eines, der Größe des Eingangssignal^ proportionalen Ausgangssignals am Anschluß 3. Der Eingangsanschluß 2 ist ferner mit der Bntzerr-

Ψ stui'e 4 verbunden, die an ihren Ausgangsanschluß 5 ein Signal abgibt, dessen Gleichspannungskomponente gemäß der Erfindung proportional ist einer spezifischen Kenngröße des Eingangssignals.

In der Summierstufe und dem Tiefpaßfilter 6 der Figur 1 werden Eingangssignale von den Anschlüssen 3 bzw. 5 zusammengeführt, a.Iu die vom bekannten Umwandler 1 und von der Entzerrstufe 4 kommenden Ausgangssignale werden addiert und dann durch ein Tiefpaßfilter geschickt um Oberwellen und Helligkeit abzuschneiden. Das am Anschluß 7 auftretende Ausgangssignal ist dann der Gleichspannungsäusgang, der von dem zusammengesetzten, ober-

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•<v ellenunabhängigen Umwandler 11 erzeugt »vird.

.Die in Figur 1 punktiert eingezeichnete Verbindung von einem Z.visehenpunkt im Umv/andler 1 zur Entzerrstufe 4 bedeutet, daß das ^ i ngang asignal aer .üntserrstufe 4 oder ein Teil dieses lüingangssignals nach eventueller vorheriger Umformung von einem i-'unkt im umwandler 1 abgenommen v/erden kann. L'ie punktiert eingezeichnete Verbindung 9 ist eine rückführungdlose Verbindung, die iie Entzerrstufe 4 unempfindlich macht für den .-i.ui.gani; des Gesamtunwanülers 11, sie jedoch auf die vom Ausgangsanschluß ;> aes Dmwandlors 1 kommenden Signale ansprechen läkt. Die junktiert eingezeichnete Verbindung 10 stellt den Gsrenkopplungskreis dar, durch den die iüntzerrstufe 4 auf das Ausgangssignal des als ganzen gesehenen Hauptuaivvandlers 11 anspricht. _;ine der beiden Verbindungen 9» 10 wird gewählt, je nach .Ιβώ gewünschten G-esamtverhalten aes oberwellenunempiindlichen Gesamtumwandlers 11.

Die lintzerrstufe 4 ist ein Wechs^lopannungs-Hilfsumwandler, dessen An&prechempfinalichkeit oberwellenabhängig ist (bezogen aui: die Ansprechempfinalicukeit für die G-rundfrequenz) un^i von der Überwellenempfindlichkeit des Umwandlers 1 abweicht (figur 1). 7enn daher der Ausgang der ^ntzerrstufe 4 zu den des Ura.vandlers I addiert wird (entsprechende Vorzeichen und Morraierungsfaktoren vorausgesetzt), kann sich eine völlige Ausschaltung oder eine starke Reduzierung der Wirkung einer oder mehrerer Oberwellen im Ausgangssignal am Anschluß erzielen lassen. TJm die Entzerrstufe 4 automatisch auf eine spezielle Wechselspannungs/Gleichspannungß-Umwandlung einzustellen, wird ein Grleichspannungsanteil

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des gesamten, vom oborwellenunempfindlichen Umwandler 11 gelieferten Aus^ngssignals vom Anschluß 7 über die Verbindung 10 abgenommen und aamit der Pegel zur Signalbegrüiizung in der .Jn tzerrstufe 4 eingestellt. In einer anderen Betriebsfor;i vvira der normale, unkorri;;ierte .aisgang des Umwandlere 1 (AnbcLluu ~j) zu diesem Zweck über, die Verbindung 9 der ^ntzerrstufe 4 zugeführt. Jede uieser Möglichkeiten die Funktionsweise der .Vechsel-

w sjannungo/Gleichspannungs-ümw^adlung mittels der Entzerr j fcufe 4 zu bestimmen hat bestimmte Vorteile und !lachteile, wie in der Beschreibung dieser Ausführungenormsn noch näher ausgeführt ,veraen wird.

In den folgenden Ausführungen wira überall stillschweigend vorausgesetzt, da^ Aussagen, die sich auf die Phasenwinkel 0 und 90° der Wellen beziehen, auch für 180 bzw. 270 richtig sind. V/ie aem iachaann bekannt, zeigt aie Theorie eier ?ouri3rxUialyse, dais Phasenverschiebungen in sinusförmigen V.'ellen durch Addition z.veier anderer Sinus«ellen aer· gleichen Frequenz und geeigneter Amplituden erzeugt wer^i-jii iiünnen, wen.i die eine uer V/ellen eine Phasenverschiebung von 0 oder 1 υθ° hat \m\ die andere eine Phasenverschiebung von 90° o^er ^70^ auf.vei^t. In allen Betrachtungen des Einflusses von Oberv/ellen L,ut Berechnungen, z.B. Berechnungen des Mittelwerts, braucht man also nur eine Simu-?;elle (die um 0° oder 130° phasenverschoben^* .velle) und eine Kosinuswelle (die um 90° oder 270° phasenverschobene 'Seile) für jede Oberwelle in Betracht zu ziehen um die Auswirkungen- der Oberwelle auf die Berechnungen völlig zu erfassen. Da um 0° und

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180 phasenverschoben Wellen ebenso wie um 90 und 270 phasenverschobene './eilen keine verschiedenen Auswirkungen ergeben, braucht man nur ua 0° und 90 phasenverschobene .'/eilen zu betrachten um den Einfluß von Oberwellen auf die Y/echselspannungs/ (rleichspanaungs-Uinwandlung vollständig angeben zu können.

jis ist dein !'''uchmann bekannt, daß Additio-n von geradzahligen, um 0° oder 90° phasenversehobenen überwellen, oder von ungeradzahligen, u;n 90° phasenverschobenen Oberwellen (in jedem Fall handelt es sich um Oberwellen kleiner Amplitude) zu einer gleichphasigen sinusförmigen G-rundwelle den G-esamteffekt Hull im lüttelwert des aus der addition resultierenden Gesamtsignals ergibt (abgesehen, von einem vernachlässigbar kleinen Effekt zweiter Ordnung). Lies ist eine iolge der Tatsache, daß in jeder Halbwelle der gleichphasigen Grundwelle Halbv.ellen der Oberwellen mit ' gleichen und umgeKenrten Vorzeichen auftreten, die eine Auslöschung bewirken.

!Tür ungeradzahlige, nicht phasenverschobene Oberwellen kann eine beträchtliche positive oder negative Veränderung des Mittelwerts erwartet werden, wenn derartige Oberwellen summiert und gemittelt werden mit gleichphasigen oder um 90 phasenverschobenen Grundwellen. Die Phasenbeziehung zwischen der Grundwelle und den Oberwellen bestimmt die Polarität der Veränderung. i)er Grund dafür ist, daß in jeder Halbwelle der Grundwelle eine ungerade Zahl von Halbwellen der Oberwellen (mit verschiedenen Vorzeichen) auftritt, was zu einem Fehlersignal führt.

Man kann eine Korrektur einführen,"■ die eine Punktion des

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Eingangssignals ist und von der Größe der dritten Oberwelle (oder, genauer, irgendeiner gleichphasigen, ungeradzahligen Oberwelle) relativ zur Amplitude der G-rundwelle abhängt, ohne dabei die Wirkung der anderen Oberwellen zu verstärken (die in einer üblichen Berechnung des Mittelwerts als vernachlässigbar klein oder als Null angesetzt werden). Ψβηχι dieses Hilfssignal mit richtigem Vorzeichen und mit richtiger Größe dem Ausgang eines bekannten TJmwandlere zuaddiert wird, wird die Wirkung der dritten und aller anderer ungeradzahliger, gleichphasiger Oberwellen praktisch eliminiert, ohne daß dabei die Wirkung der ohnehin vernachlässigbar kleinen, anderen Oberwellen (geradzahlige Oberwellen und um 90° phasenverechobene, ungeradzahlige Oberwellen) verstärkt würde.

Ein System zur Erzeugung einer derartigen Korrekturfunktion, im vorliegenden Fall eines partiellen Mittelwerts, soll nun unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 der Zeichnungen erläutert werden. Figur 3A zeigt eine Grundwelle 21 und Figur 3B die gleichphasige oder um 0° phasenverschobene dritte Oberwelle 22. Figur 3C zeigt punktiert (mit 23 bezeichnete Linie) die in Figur 3A mit 21 bezeichnete Grundwelle neben einer weiteren Welle 24» die die Summe der Grundwelle 21 aus Figur 3A und der dritten Oberwelle 22 aus Figur 3B darstellt. Man sieht aus Figur 3B, daß für die Mittelwertbildung über die Welle 24 der Beitrag des von der Halbwelle 30 erzeugten Fehlers durch eine der Halbwellen 29 bzw. 31 genau kompensiert wird, sodaß der Gesamtfehler durch den Mittelwert der anderen Halbwelle 31 bzw. 29 gegeben ist.

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Zusätzlich zu den Nulldurchgängen bei Ο» η und 2Π (die in Figur 3A für die Grundwelle 21 dargestellt sind) und dem positiven Maximum für den Winkel τι/2 sind in Figur 3A die beiden zusätzlichen Winkel O₁ und Op ^zu beiden*Seiten des positiven Maximums bei κ/2 angegeben.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, in der der bekannte Wechselspannungs/Gleichspannungs-Ümwandler 1 der Figur 1 als Mittelwert/GrleichspannungB-Umwandler H dargestellt ist. Der Entzerrstufe 4 der Figur 1 entspricht der über die Spitzenwerte mittelnde Umwandler 13, der auf verschiedene Signalbegrenzungspegel eingestellt werden kann. Sine vorzugsweise Ausführungsform umfaßt die Gegenkopplung 10 vom Ausgang des oberwellenunempfindlichen Umwandlers 12 zum Hilfseingang 8 des über die Spitzenwerte mittelnden Umwandlers 13.

Die Betriebsweise des oberwellenunempfindlichen Umwandlers 12 der Figur 2 (dargestellt am Beispiel der in Figur 3 dargestellten Welle) ermöglicht eine Kompensation des Fehlers im Mittelwert der Ausgangsgleichspannung am Anschluß 3 des bekannten Mittelwert/Gleichspannungs-Umwandlers 14 der Figur 2 mittels der gleichphasigen dritten Oberwelle, die als Komponente auftritt. Die im folgenden anhand der dritten Oberwelle gegebenen Erläuterungen sollen nur als Beispiel dienen. In den Erläuterungen könnte in analoger Weise eine andere nichtgeradzahlige, gleichphasige Oberwelle zur Kompensation der Fehler herangezogen werden.

Die Entzerrstufe 13 der Figur 2 spricht, verglichen mit der Ansprechempfindlichkeit des üblichen Umwandlers 14, besonders

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-H-

auf die dritte Oberwelle (für das betrachtete Beispiel) der Grundwelle an, sodaß Teile dieser Oberwelle leicht abgenommen werden können.

Der Begrenzungspegel der Entzerrstufe 13 der Figur 2 wird in der weiter unten beschriebenen Weise derart eingestellt, daß die Eingangawelle zwischen den Winkeln O₁ und O₂ (^FiS^ur 3A) ^ begrenzt wird. Anders ausgedrückt: Da 0.. und O₂ symmetrisch zum Schweitelwert (bei n/2) der Grundwelle 21 gelegen sind, wird ein einziger Begrenzungspegel in Bezug auf den Scheitelwert eder ßrundwelle 21 der Figur 3A festgelegt und dieser Begrenzungspegel ist in Figur 3A mit ke^ bezeichnet.

Wie in Figur 3B dargestellt, schneiden die von O₁ und O₂ in Figur 3A nach unten gezogenen Linien kleine positive Abschnitte 32, 33 der beiden positiven Halbwellen 29, 31 der dritten Oberwelle ab (Figur 3B). Wenn ein Mittelwert der dritten Oberwelle 22 nur zwischen den Winkeln CL und O₂ genommen würde, würde der Mittelwert die vorwiegend negative Halbwelle 30 sowie die kleinen positiven Abschnitte 32, 33 umfassen. Wenn O₁ und O₂ variiert werden, jedoch so, daß beiderseits gleiche Abstände vom Bezugspunkt π/2 eingehalten werden, dann bewegt sich, wie aus Figur 3 ersichtlich, der Mittelwert über den zwischen O₁ und O₂ gelegenen Teil der dritten Oberwelle von vorwiegend negativen Werten (für O₁ größer als 60° aber kleiner als tc/2) über Null (für O₁ = 30°) zu einem vorwiegend positiven iVert (für O. kleiner als 30°). Dies ergibt sich aus den relativen Mittelwerten der zum Mittelwert beitragenden Abschnitte 29, 30 und 31 der dritten Oberwelle

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Der zwischen den Winkeln Q₁, Q₂ gebildete Mittelwert der dritten Oberwelle erscheint am Ausgang der Entzerrstufe 13, wo er in seiner Größe verändert (normiert) und dem Ausgang des Mittelwert/Gleichspannungs-Umwandlers H zuaddiert wird. Der gemittelte Anteil der dritten Oberwelle wird entweder dem am Anschluß 3 auftretenden Signalmittelwert zuaddiert oder von ihm abgezogen, wodurch sich am Anschluß 7 ein Gesamtmittelwert ergibt, zu dem die durch Verzerrungen erzeugte, dritte Oberwellenkomponente keinen Beitrag liefert.

Der Ausgang der Entzerrstufe 13 muß in geeigneter Weise in seiner Größe verändert (normiert) werden um den unerwünschten Wirkungen des zwischen Q. und Q₂ auftretenden Maximums der Grundwelle Rechnung zu tragen. Falls eine derartige Kompensation nicht durchgeführt würde, würde das am Anschluß 7 auftretende, zusammengesetzte Ausgangssignal in unrichtiger Weise durch den Beitrag der Grundwelle verändert werden.

Wenn über die Spitzenwerte der zusammengesetzten Schwingung 24 (Figur 3C) zwischen den Winkeln Q. und O^ gemittelt wird und der dabei entstehende Mittelwert mit dem Absolutwert des von 180° + Q^ bis 180° + Q₂ genommenen Mittels des zweiten (negativen) Spitzenwerte (Vollwellenbetrieb) vereinigt wird, so ergibt sich beim Addieren (bzw. Subtrahieren) des so erhaltenen Werts zum (bsv/. vom) Mittelwert der zusammengesetzten Welle 24 der Figur 3C-kein Einfluß auf den von geradzahligen Oberwellen oder von um 90 phasenverschobenen, ungeradzahligen Oberwellen erzeugten

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Fehler, da ein symmetrisch um den Wert n/2 genommener Mittelwert der Oberwellen JTuIl. ergibt.

Es läßt sich zeigen, daß O^-, Q₂-Werte derart gewählt werden können, daß sich eine Aufhebung der positiven Halbwellen ergibt, die verbleiben, wenn, ein Mittelwert der fünften Oberwelle im Intervall von O bis te gebildet wird in einer Weise analog zur Mittelwertbildung für die dritte Oberwelle. Es läßt sich ferner L· zeigen, daß phasenrichtige dritte und fünfte Oberwellen gleichzeitig unter Bedingungen ausgeschaltet werden können, die außerdem eine Aufhebung höherer, phasenrichtig erscheinender, ungeradzahliger Oberwellen ergeben.

Dazu wird das in Figur 3C mit 26 bezeichnete Gebiet über dem Begrenzungspegel ke₁ betrachtet, wobei e- den Spitzenwert der Grundkomponente des Eingangssignals darstellt, und k eine noch zu bestimmende Konstante ist. Der Wert von k (für einen ' gegebenen Spitzenwert e*" der Grundwellenamplitude) legt die beiden Winkel O₁, O₂ fest, wobei O₁, O₂ die Phasenwinkel der Grundwelle 21 bezeichnen, die den Begrenzungspegel ke.. schneidet. Eine einfache Beziehung zwischen k,-e., O₁ und 0« kann in der folgenden Weise abgeleitet werden:

ke^ = e,j s inO^
oder k = sin O^ j

da ©₂ symmetrisch zu κ/2 gelegen ist, liegt O₂ im zweiten Quadranten und somit gilt

ke^ = e^sinög
oder k = sin O₂ .

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JPerner gilt aufgrund der Symmetrie: O₂ = R - O₁.

Der Wert von k kann durch Berechnung der Gesamtfläche (zwischen O und n) der schraffierten Gebiete 26, 28 in figur 3C erhalten werdenj der dabei erhaltene Wert wird vom theoretisehen Wert der Fläche (zwischen 0 und Tt) unter der Halbwelle der Grundkomponente 21 abgezogen. Der Wert von k ist dann gleich der Zahl, die die Fläche 26 gleich der auf diese Weise erhaltenen Differenz macht.

Um nur den von der dritten Oberwelle erzeugten Fehler zu eliminieren, wird k auf einen Wert eingestellt, derart, daß der Begrenzungspegel die Grundwelle 21 schneidet und daß O₁ = 60° und O₂ = 120°. Der sich von der Fläche 26 der Figur 3C ergebende Mittelwert wird dann normiert und mit dem Ausgang des bekannten Umwandlers 14 in der Filter/Addierstufe 6 vereinigt, wodurch sich ein fehlerfreies Ausgangssignal am Anschluß 7 ergibt.

Wenn man zwei phasenrichtige, ungeradzahlige Oberwellen gleichzeitig kompensieren will (z.B. die i-te und die .1-te Oberwelle), kann man den k-Wert bestimmen, indem man O₁-, O₂-Werte wählt, die symmetrisch zum Winkel Ir liegen. Aus der Einschränkung, daß JO₁ im zweiten Quadranten und ö°i in* dritten Quadranten liegt, ergibt sich:

ke₁ s e-j sin©

und O₂ = 2* -

Das bedeutet für die i-te und j-te Oberwelle: 1O₁ = K - χ (1)

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- 18 - y -

und JO₁ = Ti + χ (2)

Addition ergibt:

(i + O)O₁ = 2π (3)

oder O₁ = 2π/(1 + j) (4). '

Das heißt also, wenn man z.B. die Umwandlung des Mittelwerts

unempfindlich für dritte und fünfte Oberwellen machen will, so

müßte gemäß der obigen Gleichung O₁ - n/4 gewählt werden, wie

^w in Figur 3. Wenn entsprechend die Umwandlung des !Mittelwerts unempfindlich für dritte und siebte Oberwellen sein soll, so muß O₁ gleich n/5 gemacht werden.

Wenn die dritte und fünfte Oberwelle ausgewählt werden (wie das gewöhnlich der Fall ist, da diese Oberwellen in tatsächlichen Messungen überwiegen und ihre Wirkung wegen der niedrigen Oberwellenzahl besonders groß ist), so wird jedes Paar aufeinanderfolgender ungeradzahliger Oberwellen (d.h. also die 11. und 13., die 1.9. und 21., usw.) gleichfalls eliminiert und kann nicht den Gesamtmittelwert beeinflussen. Es läßt sich nämlich mathematisch zeigen, daß alle Oberwellen ausgeschaltet sind, deren COBnO₁-Werte gleich Bind, Da, wie schon gezeigt, O₁ = n/4 für die dritte und fünfte Oberwelle, ergibt sich:

cos 3O₁ · cos 5O_t » - -U (5).

Für O₁ = U/4 gilt COBnO₁ « - -~ für η =11, 13, 19, 21, 27, 29 UBW*

Mit Figur 3A folgt ferner für O₁ = τι/4 (da k gleich dem Sinus von O₁ ist):

k = sin*/4 = i|- ■. ' (6).

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Wie weiter oben ausgeführt, müssen die Ausgänge des Ihittelwert/Gleichspannungs-Umwandlers 14- und der Entzerrstufe 13 in geeigneter Weise in ihrer Größe verändert werden, sodaß der G-es am tau s gang in der gewünschten Weise frei ist von durch Oberwellen erzeugten Fehlern.

Hierzu kann eine Gleichung in folgender Weise für die erwünschte Ausgangskompensation abgeleitet werden:

A_T = (X(A₀ + f?A) (7),

wobei Am den am Anschluß 7 (Figur 3) auftretenden Gesamtausgang bezeichnet; A ist die gesamte, den schattierten Abschnitten 26, 28 in Figur 3 entsprechende Fläche zwischen den "Werten 0 und Λ . A bezeichnet die Fläche 26 der Figur 3. Mit α ist der Normierungsfaktor bezeichnet, mit dem der Mittelwert A_ multipliziert werden muß (im Falle des Vollwellenbetriebsj bei Halbwellenbetrieb muß der Faktor 2ά benutzt werden). (3 bezeichnet schließlich den Koeffizienten, der bei Multiplikation mit <x den Gesamtkoeffizienten ergibt, mit dem dann A (der Mittelwert über die Spitzenwerte der Eingangswelle) multipliziert werden muß. Die Koeffizienten gelten nur bei Vollwellengleichrichtung sowohl für den gewöhnlichen Mittelwert A_Q als auch für den Mittelwert A der Spitzenwerte. Wenn der übliche Mittelwert im Halbwellenbetrieb erhalten wird (wobei aber die Mittelwertbildung über die Spitzenwerte, wie vorher beschrieben, im VoUwellenbetrieb genommen werden muß um in der Ausgangsgleiehspannung alle anderen Oberwellen unverändert zu halten_f für die der übliche Halbwelien- oder Vollwellen-Mittelwert normalerweise unveränderlich ist),

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muß die Verstärkung in dem zum zusammengesetzten Ausgang führenden Zweig- für den üblichen Mittelwert doppelt so groß wie
der vorher berechnete Wert sein, da der für Halbwellenbetrieb
berechnete Gleichspannungswert halb so groß ist wie der für
Vollwellenbetrieb berechnete.

Der Pegel ICe₁, bei dem das Abschneiden einsetzt, muß bei
Anwesenheit von Oberwellen unverändert bleiben, doch ist keine
| getrennte Darstellung der Grundwelle möglich, aus der der Punkt berechnet werden könnte, der genau das i/füF-fache des Scheitelwerts der G-rundweHe ausmacht. In der in Figur 2 dargestellten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und in einigen anderen, weiter unten beschriebenen Ausführungsformen beruht die Bestimmung des Pegels, auf dem die Eingangsspitzenwerte abgeschnitten werden müssen und unterhalb dessen sie gemittelt werden müssen, auf der einzigen in Bezug auf. den Eingangsscheitelwert der Grundwelle invarianten Größe, nämlich auf dem oberwellenunempfindlichen Ausgangsmittelwert. ΈβΏ.η keine Oberwelleneffekte auftreten, ist der Mittelwert einer Sinuswelle gegeben durch

e = Ie₁ (8),

wobei e den richtigen, auch bei Oberwellen unveränderlichen
Mittelwert bezeichnet. Es wurde gezeigt, daß k = V2/2 ist. Dann folgt

^e₁ = ^e₁ (9).

Einsetzendes e^-VPerts aus Gleichung (18), d.h. also von 5-e" in die rechte Seite von Gleichung (9) liefert

e (10).

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Das bedeutet also, bei der Multiplikation des Gesamtmittelwerta e mit "--r- ergibt sich der gewünschte invariante Pegel ke*, der benutzt wird zur Begrenzung und dem Aussondern der Eingangsscheitelwerte und der Scheite !werte des phasenumgekehrten Eingangssignals (siehe Figur 3 und weitere* Figuren).

Das Schaltbild der Figur 4 bezieht sich auf eine bestimmte Ausführungsform des in Figur 2 gezeigten Blockschaltbilds. Figur 4 zeigt einen Mittelwert/Gleichspannungsumwandler mittlerer Genauigkeit, der mit einer Entzerrstufe zusammengeschaltet ist und Gegenkopplung aufweist.

Insbesondere ist im Zusammenhang mit Figur 4 angenommen, daß das dem Anschluß 2 zugeführte Eingangssignal nicht nur eine Grundwelle sondern auch verschiedene Oberwellen enthält, je nach dem jeweiligen Meßobjekt, wobei jedoch die Oberwellen nie zu mehr als zwei Nulldurchgängen der Grundwelle in einer einzigen Periode führen. Dieser Eingang wird über den Kopplungskondensator 72 an die Kathode des Gleichrichters 60 angelegt, der die Funktion des Mittelwert/Gleichspannungs-ümwandlers 14 in Figur 2 hat. Natürlich ist es dem Fachmann aus den obigen Ausführungen sofort verständlich, daß ein Vollweg-Gleichrichter mit zwei Gleichrichterelementen eingesetzt werden könnte. Der Widerstand 61 stellt die Erdung des Ausgangs (Anode) des Gleichrichters 60 her, sodaß also das am Widerstand 61 auftretende, pulsierende Gleichspannungspotential negativ ist.

Das am Anschluß 2 erscheinende Eingangssignal wird über den Kopplungskondensator 72 der Primärwindung 52 des Umkehr-

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transformator 71 zugeführt, dessen Sekundärwicklung 53 der (im folgenden beschriebenen) Entzerrstufe das Eingangssignal mit umgekehrter oder um. 180° phasenverschobener Polarität (in Bezug auf die Polarität des am Anschluß 2 angelegten Signals) zuführt. Ein Transformator ist als Beispiel gezeigt; ebenso gut könnte eine Phasenumkehrstufe verwendet werden.

Die Entζerrstufe 13 der Figur 2 ist in Figur 4 als 3nt-

^ zerrstufe 70 innerhalb der gestrichelten Linien angegeben. Die Entzerrstufe besteht aus einem Völlweg-Gleichrichter (Dioden 58, 59), die von zwei gegensinnig gepolten Eingangsspannungen gleicher Größe über die Trennwiderstände 55," 56" gespeist werden und über die Widerstände 69 bzw. 68 eine Vorspannung vom Ausgangsanschluß 7 des zusammengesetzten, oberwellenunempfindlichen Mittelwert/Gleichspannungs-ümwandlers erhalten.

Außer für die größten negativen Spitzenwerte der Eingangswelle sind die Dioden 58, 59 gesperrt aufgrund der Spannungs-

^ . teilerwirkung der Widerstände 55, 69 für die Sekundärzelle bzw. 56, 66 für die Primärwelle. Der erfaßte //ellenanteil hängt vom Teilungsverhältnis der Widerstände 55, 69 und 56, 68 ab, sowie von der Größe des positiven Gleichspannungs-Ausgangssignals am Anschluß 7.

Die Dioden 51, 73, 74, 76, 77 und die ihnen zugeordneten Widerstände sowie die -E₃ Vorspannung eliminieren die Spannungsabfälle in den Gleichrichtern 58, 59, 60. Ein Spannungsabfall an zwei Dioden wird für die drei Eingänge zur *intzerrstufe 70 benötigt (nämlich die beiden ge^ensinnig gepolten tfechselspan-

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nungseingänge von der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Transformators" 71 sowie der Gleichspannungseingang E«), da die ungefähr gleichen 7/iderstände 55, 69 und 56, 68 eine 2:1 Spannungsteilung in den Eingangskreisen der Entzerrstufe 70 hervorrufen. Das Verfahren zur Elaminierung der Spannungsabfälle an den Gleichrichterdioden kann wahlweise eingesetzt werden, da die in Kgur 4 dargestellte Ausführungsform auch ohne diese jSliminierung oberwellenunempfindlich bleiben würde* Doch empfiehlt es sich zur Erzielung größerer Genauigkeit in der Umwandlung des Gesamtmittelwerts die hier dargestellte oder eine gleichwertige Anordnung zur Eliminierung des Spannungsabfalls an den Dioden zu verwenden.

Die am gemeinsamen Anodenanschluß der beiden Gleichrichter 58, 59 erscheinenden negativen Spitzenwerte der Eingangswelle werden addiert und dann dem Eingangswiderstand 64 des aus einer Summierstufe und einem Filter bestehenden Funktionsverstärkers 67 zugeführt* Der zweite Eingang zum Verstärker 67 wird vom Ausgang des bekannten Gleichrichters oder Mittelwert-Umwandlers 60 gebildet und an den Eingangswiderstand 62 angelegt. Der Gegenkopplungskreis des Funktionoverstärkers 67 umfaßt den Widerstand 65, der zusammen mit dem Eingangswiderstand 62-die entsprechende Größenwerteinstellung des gewöhnlichen Mittelwerts ergibt; ferner ergibt das Zusammenwirken des Widerstands 65 mit dem Eingangswiderstand 64 (der eine Verbindung zum Ausgang der Entzerrstufe darstellt) die Mittelwerte der zwischen den V7inkeln θ , Q^ gewählten Spitzenwerte (siehe Figur 3), wie

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oben erläutert,

Figur 5 zeigt Beispiele der in der Schaltung der Figur 4 auftretenden Signalformen unter Weglassung aller für die Funktionsweise unwichtigen Spannungsabfälle. Figur 5A zeigt eine typische Eingangswelle, d.h. eine mit verschiedenen Oberwellen durchsetzte Grundwelle, wie sie häufig in der Praxis auftritt. Die mit E₁ bezeichnete Welle ist in Figur 4 an den ^ Eingangsanschluß 2 angelegt.

Figur 5B zeigt das Ausgangssignal des Phasenumkehr-Transformators 71, das am "heißen" Ende 53 der Sekundärwicklung auftritt und dort mit E₂ bezeichnet ist.

Figur 5C zeigt die am Ausgang bzw. der Anode des Halbwellen-Gleichrichters 60 auftretende Spannung.

Figur 5D zeigt die an dem mit E. bezeichneten Punkt in Figur 4 auftretende Welle. Das Signal bei E. hat etwa die halbe Amplitude des am Eingang zum Serienwiderstand $6 auftretenden . Signals E^ (da angenommen wird, daß am Kondensator 72 kein Spannungsabfall auftritt), denn eine Signalverkleinerung wird durch den aus den Widerständen 56 und 68 gebildeten Spannungsteiler erzeugt.

Das bei E. auftretende, in Figur 5D dargestellte Signal hat ferner eine bestimmte Versetzung oder Abweichung, die gleich ist einem Teil von E„, multipliziert mit dem Wert des Widerstands 56, geteilt durch die Summe der Werte der Widerstände 56 und 68. In ähnlicher Weise erzeugen die Widerstände 55 und 69 mit der umgekehrten Eingangswelle E₂ (Figur 5B) von

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der Sekundärwicklung 53 des Transformators 71 und mit der Ausgangsgleichspannung E„ die reduzierte Spannungsabweichung E₅₁ die in Figur 5E dargestellt ist. Die in figuren 5D und 5-B unterhalb der Nullinie gelegenen Wellenabschnitte sind in der in Figur 5D dargestellten Welle mit 81, 82 bezeichnet und entsprechend mit 83, 84 für die Welle der Figur 5E. Dies sind die einzigen Abschnitte in beiden Wellen, die durch die Gleichrichter 59 bzw. 58 gehen und dann, wie in Figur 4 gezeigt, an den Anschlüssen dieser Gleichrichter abgenommen werden, wobei sich die in Figur 5F mit Eg bezeichnete Welle ergibt. Diese Folge von Scheitelwerten stellt die gewünschten, zwischen den Winkeln Θ., Op gewählten Scheitelwerte aus der Vollweg-Gleichrichtung in der vorher beschriebenen Form dar. Die Wahl der Winkel hängt von den fielativwerten der verschiedenen Widerstände in der in Figur 4 gezeigten Schaltung ab.

Die Welle Eg an der Verbindungsstelle der Anoden der Dioden 58, 59 und die Welle E₅ (Figuren 5F bzw. 5C) werden über die Eingangswiderstände 64 bzw. 62 summiert und dem Funktionsverstärker 67 zugeführt, dessen Gegenkopplungskreis den Widerstand 65 und den Parallelkondensator 66 umfaßt. Das sich ergebende Ausgangspotential hat die umgekehrte Polarität der Summe der Eingangssignale, die negativ war, da die Verstärkung des Verstärkers 67 negativ ist. Deshalb ist die Ausgangsgleiehspannung E₇ positiv. Diese Ausgangsgleichspannung stellt den gewünschten oberwellenunempfindlichen Mittelwert der in Figur 5A gezeigten Eingangswelle dar.

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Eine ine einzelne gehende Beschreibung des Betriebs des bekannten Funktionsverstärkers 67 mit seiner Addierstufe, seinem Filter und den Gegenkopplungskreisen findet sich in dem von der Firma McGraw Hill Book Co; I964 herausgegebenen Buch "Electronic Analog and Hybrid Computers" von Korn und Korn.

Die folgenden Werte der in -der Schaltung der Figur 4 benutzten Widerstände wurden bestimmt um die Koeffizienten der Gleichungen (6) und (7) zu erhalten:

62: 10 kiloohm

65: 16,4-6 kiloohm

55 und 56: 4,44 kiloohm

68 und 69; 4 kiloohm

64: 4,6 kiloohm

Diese Werte ergeben die richtigen Verstärkungen 2oc (Halbwellenbetrieb in der Mittelwertbildung) und aß für den Mittelwert der abgeschnittenen Spitzenwerte, sowie den richtigen Hormierungsfaktor Ar— mal Ausgangsgleichspannung E_r, um den Ausgang zu begrenzen, sodaß Spitzenwerte erzeugt werden, deren Mittelwert dann gebildet werden muß und vom oberwellenunempfindlichen Ausgang in der Gegenkopplung zurückgeführt werden muß. Die Schaltung der Figur 4 und die oben angegebenen Werte für die Widerstände 62, 65, 55, 56, 68, 69 und 64 eliminieren die phasengleichen 3., 5., 11., 13. sowie weitere Oberwellen in der vorher beschriebenen Weise (siehe Gleichung (5)). Mit einem anderen Satz von Widerstandswerten tfürde ciie Schaltung

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der Figur 4 die Wirkung anderer phasenrichtiger ungeradzahliger Oberwellen eliminieren, die in den Gleichungen (1) und (2) durch die Indices i bzw. 3 bezeichnet sind; die Koeffizienten a, ß und k werden in der vorher beschriebenen Weise gefunden.

Figur 6 zeigt das Blockschaltbild einer anderen Ausführungsforin, mit der sich eine höhere Genauigkeit als mit der in Figur 4 gezeigten Schaltung erzielen läßt.

Im folgenden wird nun auf die Schaltung der Figur 6 und auf Figur 7 Bezug genommen, die an bestimmten Stellen der Schaltung der Figur 6 auftretende Wellenformen darstellt. Der Eingang B. (Figur 7A) wird an den Anschluß 2 angelegt. Die Welle besteht aus einer Grundwelle und höheren Oberwellen. jSine genaue Halbwellen-Gleichrichtung findet in dem, den ümkehrverstärker 106 umfassenden Funktionsgleichrichter statt unter Mithilfe der Gegenkopplungsdioden 104, 105» der Rückkopplung swiderstände 102, 103, und des Eingangswiderstands 101, der an den Eingangsanschluß 2 angeschlossen ist. Eine genaue Beschreibung derartiger mit Funktionsverstärkern zusammengeschalteter Präzisionsgleichrichter ist im vorher erwähnten Buch "Electronic Analog and Hybrid Computers" von Korn und Korn im neunten Kapitel auf den Seiten 344, 345, 359, gegeben.

Die axis der Halbwellen-Gleichrichtung erhaltene Präzisionsausgangsspannung Eq vom Funktionsverstärker 106 ist als negativer Teil der Wellenform 8A angedeutet.

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Addition der Spannungen Eg und E^ über die Widerstände 108 und 107 (wobei* der Wert des Widerstands 107 halb so groß ist wie der des Widerstands 108, vorausgesetzt, die Verstärkung des Funktionsgleichrichters ist 1 und die Widerstände 103 und 101 sind gleich groß) bedeutet in bekannter Weise Vollweg-Gleichrichtung für den Eingang E^, wie in dem vorher benannten Buch auf Seiten 359 und 360 beschrieben. Ohne den dritten Eingangswideretand 111 wurden somit der aus Summierstufe und Filter bestehende Funktionsverstärker zusammen mit den Eingangswiderständen 107 und 108,sowie der Funktionsverstärker 112 mit dem Gegenkopplungswiderstand 1.09 und dem gegenkoppelnden Filterkondensator 110 (entsprechend der Summierstufe und dem Filter in Figur 4) dem Ausgangsanschluß 7 eine Spannung zuführen, die mit der Eingangswechselspannung E. im üblichen Sinne in Beziehung steht.

Ein zusätzlicher Funktionsgleichrichter (der den Funktionsverstärker 119 mit Gegenkopplungsdioden 117, 118 und die Gegen- w kopplungswiderstände 115, 116 umfaßt) und die die Verstärkung bestimmenden Eingangswiderstände 113, 114 und 123 bilden die Entzerrstufe in der in Figur 6 dargestellten Anordnung.

Die Gegenkopplungsausgangsspannung E₇ ist der dritte Eingang zum Funktion&VGrütärker 119· Diese Sx^annung wird durch den Widerstand 123 normiert, wenn 3., 5., sowie 11., 13. usw. gleichphasige Oberwellen ausgeschaltet werden sollen, wobei gemäß Gleichung (10) eine Multiplikation mit -—■ notwendig ist (Figur 7D). Diese positive Spannung wirkt als kompensierende Vorspannung für die negative Spannung aus der Vollweg-Gleichrichtung (Figur

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7C), sodaß nur negative Spitzenwerte bleiben, die größer sind als die Vorspannung. Die Folge von Spitzenwerten wird in der Umkehrstufe 119 umgekehrt und erscheint als Potential Eq als Ausgangsspannung des Funktionsverstärkers 119. Tatsächlich erscheint das Potential Eq an der Verbindungsstelle der Gegenkopplungsdiode mit dem Widerstand 118 bzw. 115. Die Polaritätsumkehr wird durch eine Umkehrstufe 122 zusammen mit Eingangs- und Gegenkopplungswiderständen 120, 121 erzielt. Das Ergebnis ist die Spannung E₁₀, die einfach die negative bzw. umgekehrte Form des Eg-Signals von Figur 7E darstellt. Die Spannung E₁₀ wird als Ausgang der Entzerrstufe an den aus Summierstufe und Filter bestehenden Funktionsverstärker 112 über den Eingangswiderstand 111 angelegt. Da die Gesamtverstärkung für den üblichen Mittelwert c4 beträgt und die Verstärkung für den Ausgang der Entzerrstufe (wie von Gleichung (7) verlangt) aß beträgt, erscheint ein oberwellenunempfindlicher Mittelwert, der an den Anschluß 7 angelegt vvird (Ausgangsspannung E„) und der Eingangsspannung E₁ am Anschluß 2 entspricht.

Dabei ist zu beachten, daß der unterhalb des Pegels ke₁ gelegene Anteil der Wellenform 24· der Figur 3 die Grundwelle abzüglich der Oberwellenanteile der über der ke..-Linie gelegenen Spitzenwerte enthält (wie durch Fourier-Analyse gezeigt werden kann) und damit sehr wohl unerwünschte, gleichphasige Oberwellen in der Umwandlung der Eingangswelle ausschalten könnte, wenn in der vorher beschriebenen Weise die Fläche oberhalb der ke₁-Linie benutzt wird. Um der Wirkung der größeren Grundkoinponente ent-

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sprechend Rechnung zu tragen, muß jedoch der ct-V/ert verändert ■ werden.

Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der in Figur 1 schematisch gezeigten Anordnung. In diesem Pail hängt der Begrenzungspegel nicht von der am Anschluß 7 erscheinenden Ausgangsspannung des gesamten oberwellenunempfindlichen ümwandlers ab (diese Ausgangsspannung stellt das am wenigsten von Oberwellen

ψ beeinflußte Signal dar), sondern der Begrenzungspegel wird von dem am Anschluß 3 erscheinenden Ausgang des bekannten Mittelwert/ Gleichspannungs-Umwandlers 1 bestimmt und über die in Figur 8 mit 9 bezeichnete Verbindungsleitung übertragen. Obwohl der Ausgang von dem bekannten Mittelwert/Gleichspannungs-Umwandler nicht unbeeinflußt bleibt von phasengleichen ungeradzahligen Oberwellen (während der Ausgang des gesamten Umvvandlersystems. sehr wohl unbeeinflußt bleibt), kann dieser Ausgang benutzt werden, wenn die Verzerrung der Eingangsspannung verhältnismäßig geringfügig ist und Effekte zweiter Ordnung in der am Anschluß 7 erscheinenden Ausgangs spannung S₁, auch bei Verwendung eines oberwellenabhängigen Begrenzungspegels klein sind, d.h. auf jeden Fall kleiner als alle von gleichphasigen, ungeradzahligen Oberwellen resultierenden Veränderungen. Die in Figur 8 gezeigte Ausführungsform .kann eine brauchbare Unabhängigkeit von ungeradzahligen Oberwellen ergeben, die größer ist als die bei ausschließlicher Verwendung des Mittelwert/Grleichspannungs-Umwandlers erzielte Unabhängigkeit. Diese Anordnung isi; besonders zweckmäßig, wenn der Begrenzungspegel ohne Gegenkopplung erzeugt

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werden soll.

Die Anordnung der Figur 8 kann mit elektronischen Bauelementen aufgebaut werden, die vergleichbar sind denen des in Figur 2 schematise}.!, und in den Figuren 4 und 6 im einzelnen dargestellten oberwellenunempfindlichen Umwandlers. Doch bedeutet die Ausführungsform der Figur 8 nicht notwendigerweise die "Verwendung der Verstärker, Transformatoren, Dioden, Widerstände und Kondensatoren der in Figuren 4 und 6 gezeigten Schaltungen; vielmehr können verschiedene andere Bauelemente-Anordnungen zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens verwendet werden.

In anderen Ausführungsformen können Teile des Eingangssignals anstelle der Spitzenwerte vorteilhaft verwendet werden.

Wenn man Figur 2 als alternative Ausführungsform zu Figur 6 betrachtet, so sieht man, daß man gleichartige Ergebnisse erhält durch Erhöhung der Verstärkung im bekannten, den Mittelwert bildenden Kanal, nachdem die Eingangswelle den Spitzenwert erreiettt hat, an dem die gegengekoppelte Gleichspannung zu begrenzen beginnt. Dadurch ersetzt man den getrennten Mittelwert der abgeschnittenen Eingangsspitzen und deren Addition zum üblichen Mittelwert. In der Alternativlösung wird die Verstärkung um einen Betrag angehoben, der den richtigen Koeffizienten (B aur Vergrößerung der Spitzenwerte des Eingangssignals wie vorher ergibt.

Dem Fachmann ist ersichtlich, daß in den verschiedenen An-Ordnungen verschiedene Kombinationen von Bauteilen verwendet werden können zur Anhebung der Verstärkung für die Spitzenwerte über den ke.-I-e^el, wenn Entzerrung und Summation (Addition des _

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üblichen Ausgangs und der Korrektursignale) in einem einzigen Schritt durchgeführt werden.

Die Erfindungsidee kann in zwei weiteren Ausführungsformen der in Figur 1 im Prinzip gezeigten Anordnung verwirklicht werden. In der ersten, in Figur 9 dargestellten Ausführungsform, wird ein über die Spitzenwerte mittelnder Umwandler für die Entzerrstufe zusammen mit einem üblichen Spitzenwert/Gleichspannungs-Umwandler für den Wechselspannungs/Gleichspannungs-Hauptumwandler eingesetzt (anstelle des Mittelwert/Gleichspannungs-Umwandlers, der in den vorhergehenden Ausführungsformen für die übliche Wechselspannungs/Gleichspannungs-Umwandlung eingesetzt wurde)· In der zweiten, in Figur 10 dargestellten Ausführungeform ist ein Spitzenwert/Gleichspannungs-Umwandler für die Entzerrstufe vorgesehen; die übliche Mittelwert/Gleichspannungs-Umwandlung wird für den Wechselspannungs/Gleichspannungs-Hauptumwanäler beibehalten.

Figur 9 ist ein einfaches Blockschaltbild der ersten Ausführungsform} es gleicht dem der Figur 2 bis auf zwei Einzelheiten; Vertauschung "des üblichen Mittelwert/Gleichspannungs-Ümwandlers 14 in Figur 2 gegen einen üblichen Spitzenwert/Gleichepannungs-Umwandler 230 in Figur 9, und zusätzlich die punktierte linie 9 in Figur 9 wie in Figur 1. Die punktierte Linie 9 zeigt an, daß die an die über Spitzenwerte mittelnde Entzerratufe 13 angelegte Begrenzungsspannung wie in den vorhergehenden Ausführungsf ormen (siehe Figuren 1 und 2) entweder als Gegenkopplung vom Oberwellenunempfindlichen Ausgang E„ am Anschluß 7 (über die Leitung 10)

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abgenommen werden kann, oder in gegenkopplungsfreier Weise vom Ausgang des üblichen Wechselspannungs/Gleichspaimungs-Umwandlers 230 (Anschluß 3).

Die Umwandlung von Spitzenwerten in Gleichspannung ist praktisch oberwellenunempfindlich, abgesehen von den um 0 phasehverschobenen ungeradzahligen und den um 90° phasenverschobenen geradzahligen Oberwellen, die die Spitzenwerte einer additiv aus einer Grundkomponente und diesen Oberwellen zusammengesetzten Welle beeinflussen. Positive und negative Spitzenwerte der zusammengesetzten Welle werden aber im entgegengesetzten Sinne durch die um 90 phasenverschobenen geradzahligen Oberwellen beeinflußt. Beispielsweise vermindert eine um 90 phasenverschobene zweite Oberwelle die Amplitude des ersten Spitzenwerts der Grundkomponente bei der Addition, wohingegen die (in diesem Palle negative) Amplitude des zweiten Spitzenwerts der Grundkomponente reduziert, wird. Damit ist eine auf Spitzenwerten beruhende Umwandlung in Gleichspannung unempfindlich gegenüber um 90° phasenverschobene geradzahlige Oberwellen. Ea bleibt nur die Empfindlichkeit gegenüber den Oberwellen, die auch den Spitzenwert der Eingangswelle beeinflussen können, d.h. phasengleiche ungeradzahlige Oberwellen (im falle eines-mittelstarkenOberwellengehalts). Die Obexwellenempfindlichkeit im Falle der Spitzenwert/Gleichspaiinungs-Umwandlung ist jedoch., nicht umgekehrt proportional der OberwellennuHuaer, wie im JPalle der Mittelwert/ GIeichspannungß-Umwandlung. Vielmehr addieren sich die Spitzenwerte der phasengleichen ungeradzahligen Oberwellen direkt zu

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den Spitzenwerten der Grundkomponente, unabhängig von(Ler Oberwellennummer.

Wenn die Ausgänge der beiden Umwandler der Figur 9 wie vorher (bei Gleichung (7)) unter Verwendung eines Horraierungsfaktors « und eines weiteren Normierungsfaktors ß für die Entzerrstufe wie vorher vereinigt werden, so kann man zeigen, daß für die gesamte Ausgangsgleichspartnung E₇ von der Summierstufe und dem Filter gilt:

worin Evp die Spitzenwert-Ausgangsspannung des Umwandlers 230 und Ep, . die Ausgangsspannung der Entzerrstufe 13 bezeichnet.

Gemäß den vorher angestellten Überlegungen zur Ableitung von O₁, ß und k (im Zusammenhang mit Figur 2 gebrauchte Gleichungen) kann man durch Einsetzen in Gleichung (11) zeigen, daß zur gleichzeitigen Ausschaltung der dritten und fünften Oberwelle gelten muß ϊ

^ cos3e., = '- Tr/ß (12)

^0085O₁ = - Vß (13)

(Es wurde vorausgesetzt, daß 3©.j im zweiten, und 5O₁ im dritten Quadranten liegt.)

Eine numerische Lösung derJrleicliungen (12)-Xuid (13) ergibt O₁ = 41 °f ß = 17,3 und Ir= 8in41° = 0,655. Diese Werte müssen in Betracht gezogen werden, wenn das in Figur 9 gezeigte Blockschaltbild benutzt werden sollj Schaltelemente und Kreise ähnlich, aber nicht notwendigerweise gleich den vorher beschriebenen sind

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vorgesehen. Wenn man andere als die 3. und 5. Oberwelle ausschalten will, muß man Gleichungen (12) und (13) nochmals ausrechnen und die dabei gefundenen Werte für 6,, ^ und Ic der Berechnung der in den neuen Schaltkreisen verwendeten Wider- '. stände und Kondensatoren zugrundelegen.

Figur 10 zeigt das Blockschaltbild einer einfachen Ausführungsform der Erfindung. Wie schon erwähnt, zeigt diese Figur die Verwendung des üblichen Hittelwert/Gleichspannungs-Umwandlers 14 der Figur 2; als Eritzerrstufe dient jedoch ein Spitzenwert-Umwandler 250, dessen Ausgang wie vorher dem Mittelwert-tJmwandler H in der Summierstufe 6 zuaddiert wird. Der Ausgang 7 der Summierstufe stellt dann den Gesamtausgang des oberwellenunempfindlichen Umwandlers.dar. Hierbei werden keine Gleichspannung s-Hilfs signale J*ür die Entzerrstufe benötigt. Aus diesem. Grund sind auch nicht die Leitungen 9 und 10 der Figur 1 vorgesehen, obwohl ein zusätzlicher Gleichspannungseingang (gegengekoppelt oder direkt) eingeführt werden könnte, ohne vom Erfindungsgedanken abzugehen.

In einer Form, die der Ableitung der Gleichung (11) ähnelt, kann man zeigen, daß gelten muß

^E7 ^{= 0}^³³AVg + P¹Pp) -(¹O-

um die Ausgangsspannung E„ am Ausgangsanschluß 7 nach der Summierstufe zu erhalten. Daraus erhält man

nach Einsetzen der bekannten Gleichungen

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E_pp = 2(e_t + β_η) " (16) .

^{und E}Avg■=· W^(ei + V^{n) (l7)}'l·

in denen E, den Mittelwert der Ausgangsspannung des Umwandlers 14 und fipp die Spitzenwert-Ausgangsspannung des umwandlers 250 bezeichnen; <* und p bezeichnen den gesamten Normierungsfaktor bzw. den ITormierungsfaktor der Entzerrstufe, e. bedeutet den Spitzenwert der Grundkomponente am Eingang und e_ß den Spitzenwert der η-ten Oberwelle. Setzt man den Koeffizienten von e_n gleich ITuIl und löst nach ß auf, so ergibt sich

(3 = -TTT (¹⁸>*

1 1

Das heißt, ist ß z.B. gleich - ^rK oder - -p-TC , so wird eine

phasengleiclie dritte oder fünfte Oberwelle vollkommen eliminiert, doch lassen sich beide Oberwellen nicht gleichzeitig mit diesem Verfahren eliminieren. Es läßt sich aber eine sehr zufriedenstellende Kompromißlösung treffen, die eine gute, wenngleich nicht vollständige Ausschaltung der beiden Oberwellen (oder irgendwelcher anderer, phasengleicher ungeradzahliger Oberwellen) gestattet. Das mit H bezeichnete"Verhältnis der η-ten Oberwelle zur Grundkomponente kann von Gleichung (15) für den allgemeinen Pail als das Verhältnis der Koeffizienten von e und e₁ gefunden v/erden:

^Hn = ⁽Ie ^{+ 2wß})AlF +■ ²«e> (19).

Dies läßt sich vereinfachen zu

^Hn = <ife +-.>)7Ci.+ P) (20).

Ein ß-Wert, der zur Elimination des größten Teils der gleichpha- . sigen dritten und fünften Oberwellen führt, kann aus dem Grund-

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Wellenverhältnis der dritten und fünften Oberwellen_? d.h. aus H../HL bestimmt werden. Für gleiche und entgegengesetzte Polaritäten ergibt sich für gleiche Grundwellenverhältnisse der

dritten und fünften Oberwellen (E, = -H₁-) aus Gleichung (20): 1 /1

V -"ζ YT ^^ i*^ f » C tr ι *

Daraus folgts

r 15π

worin E., und H₅ (Gleichung (20)) 1/11 bzw. -1/11 statt 1/3 bzw. 1/5 betragen (n = 3 und η = 5).

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfordert den geringsten Aufwand an Einzelteilen. Die in irage stehende Ausführungsform macht die Anwesenheit beider Polaritäten im Eingangssignal überflüssig.

Insbesondere hat diese Ausführungsform Gegentakt-Ausgänge, d.h. die Mittelwerte werden aus Halbwellen gebildet und anschließend werden die beiden Halbwellen-Mittelwerte zusammengesetzt um das Äquivalent eines Vollwellen-Mittelwerts zu erhalten» Die beiden Halbwellen-Mittelwerte werden kombiniert, indem die Differenz der beiden Werte gebildet wird. Das einfachste Verfahren dies zu erreichen ist es einen Ausgang zwischen den beiden Halbwellen-Mittelwerten vorzusehen, d.h. ein Meßinstrument oder einen anderen Verbraucher direkt dazwischenzuschalten, wie in den beiden Ausführungsformen noch im einzelnen beschrieben wird. Jedoch kann ebenso gut eine explizite Differenzbildung vorgenommen werden, oder es kann eine Verbraucher-Vorrichtung mit einem Vollwellen-Eingang eingesetzt werden.

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Figur 11 ist ein Beispiel dieser zusätzlichen Ausführungsform, worin die Gleichspannungs-Begrenzungsspannungen von den Ausgängen zweier oberwellenunempfindlicher, Mittelwerte bildender Halbwellen-Anordnungen kreuzweise abgenommen werden. Der V/eehselspannungseingang Ε™ ist an den Anschluß 299 angelegt, der über die Diode 300 und den Widerstand 301 geerdet ist. Die Diode und der Widerstand 301 ergeben an- ihrer Verbindungsstelle einen negativen Halbwellen-Mittelwert, der an die Sntkopplerstufe angelegt wird. Diese Entkopplerstufe hat die Verstärkung T und hohen Eingangs- und niedrigen Ausgangswiderstand. Gleichzeitig wird Ej^ an einen aus den .Viderständen 303 und 304 bestehenden Spannungsteiler angelegt, dessen Mitte mit der Diode 305 verbunden ist. .7enn eine vom Ausgang eines über positive Halbwellen mittelnden Elements abgenommene Spannung Ep die richtige Vorspannung für den /Widerstand 304 ergibt, sodaß der richtige Abschneidepegel für Diode 305 eingestellt ist, ergibt die Summe der W Gleichspannungskomponenten der Ausgänge der Dioden 300, 305 einen oberwellenunerapfindlichen Halbwellen-Mittelwert. Wie vorher beschrieben, hat dieser Halbwellen-Mittelwert nicht die grundsätzliche Empfindlichkeit gegenüber geradzahligen, um 90° phasenverschobenen Oberwellen, die der übliche (Halbwellen- oder Vollwellen-) Mittelwert hat. Der Verstärker 306, seine Entkopplerstufe der Verstärkung 1 mit hohem Eingangsv/iderstand und niedrigem Ausgangswiderstand, puffert den Ausgang der Diode 305, Die Ausgänge der Entkopplerstufen 302, 306 werden über V/iderstände bzw. 308 summiert und die dabei erhaltene Summe E-, mit dem

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Kondensator 309 gefiltert.

In ähnlicher Weise wird ein oberwellenunempfindlicher, positiver Halbwellen-Mittelwert berechnet vermittels der an sich bekannten Halbwellen-^Diode 310 und dem Widerstand 311. Der Verbindungspunkt dieser beiden Schaltelemente ist mit der Entkopplerstufe 512 verbunden. Zur Berechnung des Llittelwerts dient ferner die vorgespannte Diode 313, deren aus den Wlderständen 314, 315 gebildeter Spannungsteiler so bemessen ist, daß die Vorspannung an' der Diode 313 den summierten Ausgang E? der Entkopplerstufen 302 und 306 entspricht. Der Ausgang der Diode 31^ wird der Entkopplerstufe 316 zugeführt. Die Summation der Ausgänge der Entkopplerstufen ^12, 316 geschieht über die v/iderstände 317, 318. Der Kondensator 319 dient zur Filterung. Der Gesamtausgang der Anordnung wird dann zwischen E^ und E* abgenommen, z.B. "mit dem Anzeigeinstrument 320, das zwischen die Ausgangsanschlüsse der in einer Summierschaltung zusammengeschalteten Entkopplerstufen geschaltet ist.

Bei den Entkopplerstufen kann es sich um einfache Emitter-Folgevei-stärker handeln. Bei Bedarf kann eine Diode mit dem Ausgang eines solchen Emitter-Folgeverstärkers in Serie geschalt.et werden um den Spannungsabfall an der Basis/Emitter-Diode des Emitter-Folgeverstärkers zu kompensieren. Eine verbesserte Entkopplerstufe kann mit einem Funktionsverstärker geschaffen werden, wie dem Fachmann bekannt.

In einer Abänderung der in Figur 11 gezeigten Ausführungsform werden die zwei Entkopplerstufen 302, 306 (sowie die Ent-

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"■: ; ■ 4AH!«M5?O ΐίΑ'ϊ

kopplerstufen 316» 312) durch Funktionsverstärker ersetzt. In dieser Anordnung werden die Ausgänge der Gleichrichter 300,-305 (sowie die Gleichrichter 313 und 310 für das zweite Paar von Entkopplerstufen) am Eingang des Funktionsverstärkers summiert, statt einzeln von den Entkoppleretufen verstärkt und dann am Ausgang derselben "summiert zu werden. Der Funktionsk verstärker hat einen einzigen Ausgang. Das Gesamtergebnis is"t unabhängig davon, ob die Summation an den Verstärkereingängen oder an den Ausgängen der Entkopplerstufen vorgenommen wird.

Die vorstehenden Ausführungen und die Zeichnungen beziehen sich auf vorzugsweise Ausführungsformen der Erfindung. Abänderungen, die dem Fachmann sofort ersichtlich sind, können im Hahmen der Erfindungsidee vorgenommen werden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist deshalb nicht durch die im einzelnen beschriebenen und dargestellten Beispiele, sondern ausschließlich durch die folgenden Patentansprüche begrenzt.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE *

   1.\System zur Umwandlung eines zeitlich veränderlichen, zusammengesetzten elektrischen Signals in ein Gleichspannungssignal, gekennzeichnet durch die Zusammenschaltung eines Funktionsgleichrichters mit einem Gegenkopplungskreis zum Anlegen des Gleichspannungssignals an den Funktionsgleichrichter um die Leitfähigkeit des Punktionsgleichrichters proportional dem Gleichspannungssignal zu verändern.

   2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgleichrichter erste und zweite Funktionsglöichrichter umfaßt und daß der Gegenkopplungskreis so.ausgeführt ist, daß das Gleichspannungssignal an mindestens einen der Funktionsgleichrichter angelegt ist. ·

   3. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Filter zur Veränderung und Mittelwertbildung des Gleichspannungssignals.

   4. System nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Kombination der von den ersten und zweiten Funktionsgleichrichtern kommenden Ausgangssignale.

   5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter zur Aufnahme des Ausgangssignals ausgebildet ist, das von den Mitteln zur Kombination der von den Funktionsgleichrichtern kommenden Ausgangssignale abgegeben wird.

   6. System nach Anspruch 2 zur Umwandlung einer zeitlich veränderlichen, zusammengesetzten, periodischen Eingangswelle in Gleichspannung, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gleichrich-

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   ter ein Wechselspannungs/Gleichspannungs-Umwandler (1) ist; daß der zweite Gleichrichter (4) ein zweiter Y/echselcjpannungs/Gleichbpannungü-Uuvvandlsr mit einer iimpfindlichkeit ist, die uuf überwellen in der Ausgangswelle bevorzugt anspricht und von uer OberwellenempfindlichKeit des ersten Gleichrichters abweicht; daß eine Signal-Voreinstellung ergebende, an die Ausgänge der Utavvandler angeschlossene Mittel (9» 15) sowie mittel i;ur Summierung (6) der von jedem Umwandler kommenden voreingestellten Signale vorgesehen sind.

   7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge der Wechselspannungs/Gleichspannungs-Umwandler (1, 4) parallelgeschaltet sind.

   8. System nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß einer der .Vechselspannungs/Gleichspannungs-Umwanaler (14) so ausgebildet ist, daß die Ausgangs&pannung vom absoluten LIittelwert der Eingangswelle abhängig ist.

   9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der andere der iVechselüpannungs/Gleichspannungs-Umwandler (4) so ausgebildet ist, daß seine Ausgangsspannung vom absoluten Hittelwert von Abschnitten der momentanen tfellenform der üingangswelle abhängt, die einen gewissen Gleichspannungspegel überschreiten, der seinerseits von einem der Ausgänge des Systeas oder von einem der Umwandler abgenommen wird.

   10. System nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Gleiehspannungspegel bei etwa dem *■*- -fachen v/ert des absoluten Spitzenwerts der Grundkomponente der Eingangswelle eingestellt

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   "wird.

   11. System nach "Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der "/echselspan^ungs/Gleichspannungs-Urawandler "(250) so ausgebildet ist, daß er eine von den Spitzenwerten der xlingangswelle abhangige Ausgangεspannung ergibt. ..

   12. System nach Anspruch-11, dadurch gekennzeichnet, daß der andere σ er './•echselspannungs/Gleichspannungs-Umwandler (14) so -(ausgebildet ist, dal;· seine AusgangtSpannung von absoluten üättelvvert der Eingang sw eile abhängt,

   13. cystein nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der ..niere der .-/ecliüelspannungs/Gleichspännungs-Umwanuler so ausgebildet ist, daß seine Ausgangsspannung vorn Absolutwert von Abschnitten der momentanen -singangswellenform abhängt, die über einen, von einem der Aixsgange des Systems, oder von einem der Wechselspannungs/Gleichspannungs-Umwandler abgenommenen Gleichspannungspegel liegen.

   14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungspegel auf einen Wert eingestellt ist, der dem Wert sin41° mal dem absoluten Spitzenwert der Grundkomponente der Eingangswelle entspricht.

   15. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beide Umwandler nur auf die Grundkomponente und die ungeradzahligen Oberwellen ansprechen, die gleichphasig oder um 180° gegen die Grundkomponente verschoben sind.

   16. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Werts der an den Ausgang des Bpitzenwertempfindlichen Umwandlers angeschlossenen, eine Signal-Voreinstellung ergebenden Mittel zum Wert der an den Ausgang des auf den absolu-

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   ten Mittelwert ansprechenden Umwandlers angeschlossenen, eine

   " 1 1 Signal-Voreinstellung ergebenden Mittel zwischen - ^j und - ~ liegt, wenn die Ausgänge der beiden Umwandler positive Gleich-- ". spannungssignaIe sind, wobei η die Nummer der Oberwellen bezeichnet, deren Wirkung reduziert werden soll und auf die die Umwandler ansprechen.

   17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß aas Verhältnis o.en *«Vert - rHfä hat,

   18. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Umwandler (106) ein Verstärker hoher Verstärkung mit zwei Ge&enkopplungskrelsen umfaßt, erste nur in einer Richtung stromleitende Mittel (105), die Stromfluß nur währned der positiven Abschnitte der üingangswelle in einem Gegenkopplungskreis zulassen, zweite nur in einer Richtung stromleitende Mittel (104) im anderen Gegenkopplungbkreis, die Stromfluß nur während der negativen Abschnitte der Eingangswelle zulassen, Lastwiderstände (102,

   ψ 105) in jedem Gegenkopplungskreis, und Mittel zur Abnahme eines einpoligen Ausgangssignals vom Lastwiderstand in mindestens einem ier Gegenkopplungskreise.

   19· System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Umwandler ein hochverstärkender Verstärker (119) mit zwei Gegenkopplungskreisen ist, der erste nur in einer Richtung" strom-Qurchlässige llittel (118) in einem Gegenkopplungskreis enthält, sodaß Strom nur während der positiven Abschnitte der Eingangswelle fließen kann, und zweite, in einer Richtung stromdurchlässige Mittel (1.17)" im anderen Gegenkopplungskreis, sodaß Strom nur

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   während der negativen Abschnitte der Eingangswelle fließen kann, daß Lastwiderstände (115» 116) in. jedem Gegenkopplungskreis, Jlittel um ein unipolares Ausgangssignal vom Lastwiderstand in mindestens einem der G-egenkopplungskreise abzunehmen, und Summieranschlüsse (125) am Eingang des Verstärkers (119,) vorgesehen sind, daß eine Verbindung zwischen dem Ausgang des ersten Umwandlers (106) und dem Summieranschluß (125) vorgesehen ist, und daß Mittel vorgesehen sind um eine gewisse Gleichspannung von- einem der Ausgänge des Systems oder vom ersten Umwandler abzunehmen und dem Summieranschluß (125) zuzuführen.

   20. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Umwandler (70) zwei Dioden (58, 59) umfaßt, von denen zwei erste gleichartige Elektroden miteinander verbunden sind, während die zweiten gleichartigen Elektroden so an den Eingang angeschlossen sind, daß sie auf Spitzenspannungen entgegengesetzter Polarität ansprechen, daß ferner WIderstände (55, 56) zur Erzeugung eines Spannungsabfalls der Spitzenspannungen in Serie zwischen den Anschluß für die Eingangswelle und die zweiten Elektroden der Dioden (58, 59) geschaltet sind, und daß Widerstände (68, 69) die zweiten gleichartigen Elektroden der Dioden (58, 59) und einen Anschluß für eine Bezugsgleichspannung (-E₅) verbinden, und daß eine Verbindung zwischen dem Ausgang der Summierstufe (67). und. dem Anschluß für die Bezugsgleichspannung (-.Bg) vorgesehen ist. . . . ,

   21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,. ctaß im. ersten Umwandler eine Diode (60) derart angebracht ist, daß nur

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   eine Polarität der Eingangswelle durchgelassen .vird.

   22. System nach Anspruch 20, dadurch gekemizeicimet, daß

   im ersten Umwandler ein weiteres Paar von Dioaen vorgesehen ist, von denen zwei erste gleichartige Elektroden verbunien t>ind,. während die aweiten gleichartigen Elektroden der Dioden ^o angeschlossen sina, daß sie Spitzenspannungen umgekehrter Polarität von der üingangswelle erhalten.

   23. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Umwandler auf den aus der Vollwegglaichrichtung erhaltenen Absolutwert der -iingangswelle anspricht, und daß der andere Umwandler mit der Summierstufe eine Einheit bildet.

   ^4. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Umwandler erste und zweite Dioden (300, 310) enthält, von denen zwei verschiedene Elektroden zusammengeschaltet und ait dem Anschluß für die Eingangswelle verbunden sind, daß der zweite Umwandler erste und zweite Spannungsteiler (303, 304, 314, 315) enthält, die jeweils mit einem Pol mit dem Eingangsanschluß (299) verbunden sind, daß dritte und vierte Dioden (305, 313) vorgesehen sind, daß der Ausgang des ersten Spannungsteilers (303, 304) mit der Anode der dritten Diode (305) und der Ausgang des . zweiten Spannungsteilers (314, 315) mit der Kathode der vierten Diode (313) verbunden sind, daß Mittel (307, 308) zur Summierung und Filterung der Ausgänge der ersten (300) und dritten (305) Diode über geeignete Signal-Voreinstellungsmittel (302, 306) vorgesehen sind, und daß Mittel zur Sumrnierung und Filterung der Ausgänge der zweiten" und vierten Diode (310, 313) über geeignete

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   Signal-Voreinstellungsmittel (312, >16) vorgesehen εϊηα, daß eine Verbindung zwischen dem summierten, gefilterten Ausgang eier ersten unu dritten Mode (500, 305) vorgesehen ist, die eine Vorspannung der vierten Dioue (313) über einen Teil (315) äet, zweiten Spannungsteilern ergibt, daß eine Verbindung zwischen dem summierten, gefilterten Ausgang der zweiten (310) und vierten (313) Diode vorgesehen ist, die eine Vorspannung an der dritten Diode (305) über einen Teil (304) des ersten Spannungsteilers ergibt, und daß Mittel zur Bestimmung der Differenz zwischen den summierten Ausgängexi vorgesehen sinä.

   25. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Summieranschluß am Eingang jedes Um.vandlers vorgesehen ist, dal; eine Verbindung zwischen dem Eingangsanschluß (2) und eine;.! ersten Summieranschluß am Eingang des ersten Umwandlers (106) angebracht ist, daß der Eingangsanschluß (2) über erste, eine Signal-Voreinstellung ergebende I.Iittel (113) mit einem zweiten Summieranschluß am Eingang des zweiten Umwandlers (119) verbunden ist, daß der Ausgang des ersten Umwandlers ("106) über zweite, eine Signal-Voreinstellung ergebende Mittel (114) mit dem zweiten Summieranschluß verbunden ist, daß eine Phasenumkehrstufe (122) vorgesehen ist, daß ein Summier- und Filterverstärker (112) mit einem dritten Summieranschluß (124) am Eingang vorgesehen ist, daß der Eingangsanschluß (2) über dritte, eine Signal-Voreinstellung ergebende Mittel (107) mit dem dritten Summieranschluß (124). verbunaen ist, daß ein unipolarer Ausgang einer ersten Folarität des ersten Umwandlers (106) über vierte, eine Signal-Voreinstellung

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   ergebende iiittel (108) mit dem dritten Summieranschluß (124) verbunden ist, daß eine unipolare Ausgangsspannung mit der der ersten entgegengesetzten Polarität vom zweiten Umwandler (119) •über die Umkehrstufe (122) und fünfte Signal-Voreinstellungsmittel (111) dem dritten Summieranschluß (124) zugeführt wird, und daß der Ausgang des Summier- und Filterverstärkers (112) über sechste Signal-Voreinstellmittel (123) mit dem zweiten

   ^ Summiei-anschluß (125) verbunden ist.

   26. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß kittel zur selektiven Veränderung des Verstärkungsgrades des ersten Umwandlers (106) innerhalb gewisser Phasenwinkel der Srundwe-lle vorgesehen sind, sodaß die Verstärkung im Bereich zwischen den Phasenwinkeln von der Verstärkung außerhalb dieses Bereichs abweicht, wobei dann die Wirkung der Oberwellenkomponenten in der Weile am Ausgang der Umkehrstufe (122) verringert erscheint.

   ) 27. System nach Anspruch 26,-- dadurch gekennzeichnet, dall die Y/inkel entsprechend der Ordnung der zu reduzierenden Oberwellen gewählt werden.

   26. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die .-Zinke 1 (2n - 1 )ή/4 betragen, wobei η die Folge der natürlichen ganzen Zahlen bezeichnet, sodaß die Verstärkung an den Endpunkten von Winkelabschnitten im Verhältnis (1 + \f2)/1 erscheint, wobei der Zähler die relative Verstärkung eines Abschnitts nach einem Winkel darstellt, für den η geradzahlig ist, und der Fenner die relative Verstärkung für den Absennitt nach einem Winkel, für den

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   η ungeradzahlig ist.

   29. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dak aie i/inkel von der Lage der Punkte abhängen, an denen der Absolut.vert der Eingangs spannung einen im, System oder einen Teil desselben erzeugten Gleichspannungspegel schneidet.

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