DE1943358A1

DE1943358A1 - Rectifying electrical circuit

Info

Publication number: DE1943358A1
Application number: DE19691943358
Authority: DE
Inventors: Hertz Bent Faurschou
Original assignee: LARSEN JOHANNES FROEKJAER
Current assignee: LARSEN JOHANNES FROEKJAER
Priority date: 1968-08-30
Filing date: 1969-08-26
Publication date: 1970-03-05
Also published as: CH493157A

Description

Gleichrichtende elektrische Schaltung Gegenstand der Erfindung ist eine gleichrichtende elektrische Schaltung mit einem Eingang zum Einspeisen einer Wechselspannung und einem Ausgang, an welchem ein von der Grösse der Eingangswechselspannung abhängiges Gleichstromsignal abnehmbar ist. Zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Schaltung sind in bekannter Weise ein Wechselspannungsverstärker mit negativer FLückkopplung sowie ein hinter dem Wechselspannungsverstärker angeordnetes gleichrichtendes Schaltungsglied eingeschaltet.Rectifying electrical circuit is the subject of the invention a rectifying electrical circuit with an input for feeding a AC voltage and an output at which one of the size of the input AC voltage dependent DC signal is removable. Between the entrance and the exit the circuit are in a known manner an AC voltage amplifier with negative F feedback as well as a rectifying one arranged behind the AC voltage amplifier Circuit element switched on.

Bei einer Schaltung dieser Art wird das Gleichstromsignal am Ausgang lediglich durch Einweggleichrichtung erzeugt, d.h. durch Gleichrichtung jeweils nur der positiven oder nur der negativen Halbwelle der verstärkten Wechselspannung. Das bringt nicht nur den Nachteil einer grösseren Welligkeit des erhaltenen Gleichstromsignals, sondern auch den häufiger noch mehr ins Gewicht fallenden weiteren Nachteil, dass das Gleichstromsignal im Falle ungleich grosser und/oder ungleich verlaufender positiver und negativer Halbwellen kein getreues Masts der Eingangswechselspannung ist. Dieser Fall tritt insbesondere bei solchen Wechselspannungen auf, die bei der elektrischen Uebertragung oder Aufzeichnung akustischer Ereignisse, wie Sprache und Musik, entstehen. With a circuit of this type, the direct current signal is at the output generated only by one-way rectification, i.e. by rectification in each case only the positive or only the negative half-wave of the amplified alternating voltage. This not only brings the disadvantage of a greater ripple of the received direct current signal, but also the more often more significant disadvantage that the direct current signal in the case of unequal and / or unequal positive ones and negative half-wave is not a true mast of the AC input voltage. This Case occurs in particular with those alternating voltages with the electrical transmission or recording of acoustic events such as speech and music, arise.

Zur Vermeidung der geschilderten Nachteile der Linweggleichrichtung hat man bisher zwei identische Schaltungen der eingangs beschriebenen Art im Gegentaktbetrieb verwendet, wobei eingangsseitig zusätzlich noch ein Symmetrierübertrager oder eine äquivalente elektrische Schaltung erforderlich war. To avoid the disadvantages of linear rectification described above So far you have two identical circuits of the type described above in push-pull operation used, with an additional balun or a equivalent electrical circuit was required.

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, auf einfachere Weise als bisher eine Vollweggleichrichtung unter Verwendung der eingangs beschriebenen elektrischen Schaltung zu ermöglichen. Dieses Ziel wird bei der erfindungsgemässen Schaltung im wesentlichen dadurch erreicht, dass eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Phasenumkehrverstärker mit Verstärkungsfaktor 1 und aus einem hinter diesem Phasenumkehrverstärker angeordneten zweiten gleichrichtenden Schaltungsglied, parallel zu dem hinter dem Wechselspannungsverstärker angeordneten ersten gleichrichtenden Schaltungsglied angeschlossen ist, und dass die zwei gleichrichtenden Schaltungsglieder bezüglich des Ausganges der Schaltung gleichsinnig gepolt sind, wodurch das Gleichstromsignal aus einer Vollweggleichrichtung der Ausgangsspannung des Wechselspannungsverstärkers resultiert. The object on which the present invention is based exists now in it, using full wave rectification in a simpler way than before to enable the electrical circuit described above. This goal will achieved in the inventive circuit essentially in that a Series connection, consisting of a phase reversing amplifier with gain factor 1 and from a second rectifying one arranged behind this phase reversal amplifier Circuit element, parallel to that arranged behind the AC voltage amplifier first rectifying circuit member is connected, and that the two rectifying Circuit elements are polarized in the same direction with respect to the output of the circuit, whereby the DC signal from a full wave rectification of the output voltage of the AC amplifier results.

SIit dieser Schaltung kann gegenüber der bisher bekannten Ausführung zumindest der Eingangssymmetrierübertrager oder eine entsprechende elektronische Schaltung eingespart werden. This circuit can be compared to the previously known version at least the input balancing transformer or a corresponding electronic one Circuit can be saved.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltung kann die negative Rückkopplung des Wechselspannungsverstärkers über einen Rückkopplungspfad bewerkstelligt sein, der ein Paar zueinander parallelgeschalteter gleichrichtender Schaltungsglieder enthält, die einander entgegengesetzt gepolt sind und deren Strom-Spannungs-Kennlinien wenigstens annähernd die gleiche Temperaturabhängigkeit aufweisen wie die Strom-Spannungs-Kenniinien der zwei gleichsinnig gepolten gleichrichtenden Schaltungsglieder. Diese Lösung ist insbesondere bei der Benützung von Halbleiterelementen als gleichrichtende Schaltungsglieder von Vorteil, da sonst eine unter Umständen sehr störende Temperaturabhängigkeit des erzielten Gleichstromsignals auftreten würde. In a particularly advantageous embodiment of the invention The negative feedback of the AC amplifier via a circuit can Feedback path to be established, the pair of mutually parallel-connected Rectifying circuit elements containing each other opposite are polarized and their current-voltage characteristics are at least approximately the same Show temperature dependence like the current-voltage characteristics of the two in the same direction polarized rectifying circuit elements. This solution is particularly useful in the Use of semiconductor elements as rectifying circuit elements is an advantage, otherwise the temperature dependency of the achieved can be very disturbing under certain circumstances DC signal would occur.

In weiterer Ausgestaltung der vorstehend erwähnten Ausführungsform können die im fUickkopplungspfad liegenden, einander entgegengesetzt gepolten gleichrichtenden Schaltungsglieder eine logarithmische Strom-Spalmungs-Eennlinie aufweisen und z.B. Siliziumdioden sein. Dann erreicht man, dass das Gleichstromsignal-am Ausgang der Schaltung dem Logarithmus der Eingangswechselspannung propotional ist, was beispielsweise für Aussteuerungsmesser in Tonfrequenz-Uebertragungsanlagen erwUnscht ist. In a further development of the above-mentioned embodiment can rectify the oppositely polarized rectifiers lying in the feedback path Circuit elements have a logarithmic current-splitting characteristic and e.g. Be silicon diodes. Then one achieves that the direct current signal at the output of the Circuit is proportional to the logarithm of the AC input voltage, what for example for level meters in audio frequency transmission systems is desired.

Weitere Merkmale und Linzelheiten von Ausführungsformen des Lrfindungsgegenstandes, wie auch deren Vorteile, ergeben sich aus den klsprüchen, aus der nun folgenden Beschreibung und aus der zugehörigen Zeichnung, in welcher ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltung schematisch veranschaulicht ist. Further features and details of embodiments of the subject matter of the invention, as well as their advantages, result from the statements, from the following Description and from the accompanying drawing, in which an exemplary embodiment the circuit according to the invention is illustrated schematically.

Fig. 1 zeigt das elektrische Schaltschema einer Vollweggleiciirichterschaltung, die wahlweise auf logarithmische oder lineare Abhängigkeit des Ausgangsgleichstromsignals von der Lingangswechselspannung umschaltbar ist; Fig. 2 stellt die Strom-Spannungs-Kennlinie der im Rückkopplungspfad des Wechselspannungsverstärkers liegenden gleichrichtenden Schaltungsglieder dar; Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Wechselspannungen am Eingang der Schaltung und am Ausgang des Wechselspannungsverstärkers bei Einstellung auf logarithImische Gleichrichtung; Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung des am Ausgang der Schaltung auftretenden Gleichstromsignals; Fig. 5 und 6 sind zwei Darstellungen analog den Fig. 3 und 4, aber bei Einstellung auf lineare Gleichrichtung. Fig. 1 shows the electrical circuit diagram of a full path rectifier circuit, the optional logarithmic or linear dependency of the output direct current signal can be switched from the input AC voltage; Fig. 2 shows the current-voltage characteristic the rectifying one located in the feedback path of the AC voltage amplifier Circuit elements represent; 3 shows the variation over time of the alternating voltages at the input of the circuit and at the output of the AC voltage amplifier when setting on logarithmic rectification; Fig. 4 shows the time course of the voltage the direct current signal appearing at the output of the circuit; Figures 5 and 6 are two representations analogous to FIGS. 3 and 4, but when setting to linear rectification.

Die in Fig. 1 dargestellte elektrische Schaltung weist einen Eingang mit zwei iinschlussklemmen 11 und 12, sowie einen Ausgang mit zwei Klemmen 13 und 14 auf. Je eine der Eingangs-und Ausgangsklemmen, nämlich 12 und 14, sind miteinander direkt verbunden und an Masse gelegt. Die andere Eingangsklemme 11 steht über einen ohmschen Widerstand R1 mit dem einen Pol des Einganges eines Wechselspannungsverstärkers 15 in Verbindung, dessen anderer Eingangspol an Masse liegt. Vom Ausgang des Wechselspannungsverstärkers 15 ist ein Spannungsrückkopplungspfad 16 zum Hervorrufen einer negativen Rückkopplung zum Verstärkereingang zurückgeführt. Der Rückkopplungspfad 16 enthält eine einen Spannungsabfall erzeugende elektrische Impedanz Rx, die weiter unten näher erläutert wird. The electrical circuit shown in Fig. 1 has an input with two connection terminals 11 and 12, as well as an output with two terminals 13 and 14 on. One of the input and output terminals, namely 12 and 14, are each connected to one another directly connected and grounded. The other input terminal 11 is above one Ohmic resistor R1 with one pole of the input of an AC voltage amplifier 15 in connection, the other input pole is connected to ground. From the output of the AC amplifier 15 is a voltage feedback path 16 for inducing negative feedback fed back to the amplifier input. The feedback path 16 includes a Voltage drop generating electrical impedance Rx, which is explained in more detail below will.

Hinter dem rückgekoppelten VEechselspannungsverstärke«r 15, d.h. zwischen dem Ausgang desselben und der Ausgangsklemme 13 der Schaltung, ist ein erstes gleichrichtendes Schaltungsglied 17 angeordnet, das z.B. eine Halbleiterdiode ist. Parallel zum gleichrichtenden Schaltungsglied 17 ist eine Reihenschaltung angeschlossen, die aus einem Phasenumkehrverstärker 18 mit Verstärkungsfaktor 1 und einem hinter diesem Phasenumkehrverstärker angeordneten zweiten gleichrichtenden Schaltungsglied 19 besteht, das ebenfalls eine Halbleiterdiode sein kann. Die beiden gleichrichtenden Schaltungsglieder 17 und 19 sind bezüglich des Ausganges 13, 14 der Schaltung gleichsinnig gepolt und haben zweckmässig übereinstimmende Bauart und gleiche elektrische Eigenschaften. Behind the fed-back VAC voltage amplification «r 15, i.e. between the output of the same and the output terminal 13 of the circuit, is a first rectifying circuit member 17 which is, for example, a semiconductor diode is. A series circuit is connected in parallel with the rectifying circuit element 17, the one from a phase reversing amplifier 18 with gain 1 and one behind this phase reversing amplifier arranged second rectifying circuit element 19 consists, which can also be a semiconductor diode. The two rectifying Circuit elements 17 and 19 are in the same direction with respect to the output 13, 14 of the circuit polarized and expediently have the same type of construction and the same electrical properties.

An den Ausgang 13, 14 der Schaltung ist ein Verbraucher mit einem Innenwiderstand R20 angeschlossen, dessen Widerstandswert viel grösser ist als der Durchlasswiderstand eines jeden der gleichrichtenden Schaltungsglieder 17 und 19. At the output 13, 14 of the circuit is a consumer with a Internal resistance R20 connected, the resistance value of which is much greater than that Forward resistance of each of the rectifying circuit elements 17 and 19.

Die elektrische Impedanz FLx im lRückkopplungspfad 16 des liechselspannungsvers-tärkers 15 ist zusammengesetzt aus zwei zueinander parallelgeschalteten gleichrichtenden Schaltungsgliedern 21 und 22, die einander entgegengesetzt gepolt sind, und aus einem ohmschen Widerstand R2, der in Reihe mit den gleichrichtenden Schaltungsgliedern 21 und 22 liegt. Ein von aussen her betätigbarer Scnaltkontakt 24 ist parallel zum Widerstand R2 angeordnet und gestattet, diesen Widerstand wahlweise zu überbrücken oder wirksam werden zu lassen. Der elektrische lTiderstandswert des Widerstandes R2 ist viel höher als der Durchlasswiderstand eines jeden der gleichrichtenden Schaltungsglieder 21 und 22. Vorzugsweise hat der Widerstand R2 den gleichen Widerstandswert wie der Verbraucher 20, der an den Ausgang 13, 14 der Schaltung angeschlossen ist. Die Strom-Spannungs-Kennlinie der gleichrichtenden Schaltungsglieder 21 und 22 soll einen logarithmischen Verlauf haben, derart, dass der Spannungsabfall über dem jeweils leitenden dieser Schaltungsglieder dem Logarithmus der Stromstärke proportional ist, wie Fig. 2 veranschaulicht. Gleichrichtende Schaltungsglieder mit einer derartigen logarithmischen Kennlinie sind z.B. Siliziumdioden. Mit Vorteil wird darauf geachtet, dass die Temperaturabhängigkeit der Strom-Spannungs-Kennlinien der gleichrichtenden Schaltungsglieder 21 und 22 etwa gleich der Temperaturabhängigkeit der Strom-Spannungs-Kennlinien der zwei gleichsinnig gepolten gleichrichtenden Schaltungsglieder 17 und 19 ist. Zweckmässig sind sowohl die Schaltungsglieder 21 und 22 als auch die Schaltungsglieder 17 und 19 Siliziumdioden. The electrical impedance FLx in the feedback path 16 of the Liechselvoltage amplifier 15 is composed of two rectifying devices connected in parallel to one another Circuit elements 21 and 22, which are polarized opposite to each other, and off an ohmic resistor R2, which is in series with the rectifying circuit elements 21 and 22 lies. An externally operable Scnaltkontakt 24 is parallel to the Resistor R2 arranged and allows this resistance to be bridged optionally or let it take effect. The electrical resistance of the resistor R2 is much higher than the on-resistance of any of the rectifying circuit elements 21 and 22. Preferably, resistor R2 has the same resistance value as that Consumer 20, which is connected to the output 13, 14 of the circuit. The current-voltage characteristic the rectifying circuit elements 21 and 22 should have a logarithmic curve have in such a way that the voltage drop across the respective conductive of these circuit elements is proportional to the logarithm of the current intensity, as FIG. 2 illustrates. Rectifying Circuit elements with such a logarithmic characteristic are e.g. silicon diodes. It is advantageous to ensure that the temperature dependence of the current-voltage characteristics of the rectifying circuit elements 21 and 22 approximately equal to the temperature dependence the current-voltage characteristics of the two rectifying circuit elements with the same polarity 17 and 19 is. Both the circuit elements 21 and 22 and are expedient the circuit members 17 and 19 silicon diodes.

Der Phasenumkehrverstärker 18 besteht aus einem Operationsverstärker 25 mit negativer Spannungsrückkopplung 26 und aus einer dem rückgekoppelten Operationsverstärker 25 vorgeschalteten Serieimpedanz 4. Im Rückkopplungspfad 26 des Operationsverstärkers 25 liegt eine elektrische Impedanz H5, deren Impedanzwert mit jenem der Serieimpedanz t4 übereinstimmt. The phase reversal amplifier 18 consists of an operational amplifier 25 with negative voltage feedback 26 and from one of the feedback operational amplifier 25 upstream series impedance 4. In the feedback path 26 of the operational amplifier 25 is an electrical impedance H5, the impedance value of which corresponds to that of the series impedance t4 matches.

Zwischen die Ausgangsklemme 13 und die Masse sind in Reihe miteinander eine elektrische Gleichspannun£'squelle 28, ein ohmscher widerstand r.6 und ein Schalter 29 angeschlossen. Between the output terminal 13 and the ground are in series with each other an electrical DC voltage source 28, an ohmic resistor 6 and a Switch 29 connected.

Der elektrische ;;iderstandswert des Widerstandes R6 ist mehrfach grösser als der Innenwiderstand R20 des am Ausgang der Schaltung angeschlossenen Verbrauchers 20. Die Polung der Gleichspannungsquelle 28 und der zwei gleichrichtenden Schaltungsglieder 17 und 19 sind aufeinander derart abgestimmt, dass bei geschlossenem Schalter 29 ein ihegleichstrom durch die Schaltungsglieder 17 und 19 fliesst, dessen Bedeutung weiter unten erläutert ist. Es ist vorteilhaft, die beiden Schalter 24 und 29 mechanisch miteinander zu koppeln, damit immer gleichzeitig beide Schalter miteinander geschlossen oder miteinander geöffnet werden.The electrical resistance of the resistor R6 is multiple greater than the internal resistance R20 of the connected to the output of the circuit Consumer 20. The polarity of the DC voltage source 28 and the two rectifying Circuit elements 17 and 19 are matched to one another in such a way that when the circuit is closed Switch 29 a direct current flows through the circuit elements 17 and 19, the Meaning is explained below. It is advantageous to use the two switches 24 and 29 to be mechanically coupled with one another, so that both switches are always at the same time closed with each other or opened with each other.

Die Gebrauchs- und íirkungsweise der beschriebenen elektrischen Schaltung ist wie folgt: Jenen an den -ingang 11, 12 der Schaltung eine Wechselspannung mit dem Momentanwert u1 angelegt wird, erscheint am Ausgang des fechselspannungsverstärkers 15 eine iechselspannung mit dem Momentanwert u2, der bei hohem Verstärkun£sfaktor von z.B. 1000 oder mehr durch die Gleichung gegeben ist: Die negative Rückkopplung über den Pfad 16 ist für beide Halbwellen der Ausgangswechselspannung u2 in gleicher Weise wirksam. Das gleichrichtende Schaltungsglied 21 übernimmt die Stromleitung während den einen Halbwellen des Wechselstromes, wogegen das andere gleichrichtende Schaltungsglied 22 die Stromleitung für die andern Halbwellen übernimmt. Im Vergleich zum Rückkopplungsfad 16 ist der Eingang des llechselspannungsverstärkers 15 hochohmig, weshalb der durch den Rückkopplungsfad fliessende Wechselstrom praktisch identisch ist mit dem durch den Lingangsseriewiderstand 1 fliessenden Strom, welcher den ilomentanwert i1 hat. Bei hohem Verstärkungsfaktor des Verstärkers 15 wird die Spannung u2 entgegengesetzt gleich dem Spannungsabfall über der Rückkopplungsimpedanz itx Daher gilt: -u2 = Rx . i1 (2) Es wird nun angenommen, dass die beiden Schalter 24 und 29 geschloCsen sind. Dann ist der widerstand R2 im it-ückJcopplungspfad 16 überbruckt und unwirksam. Demzufolge ist in dieser. Fall die Rückkopplungsimpedanz Rx allein durch den Durchlasswiderstand des jeweils leitenden Schaltungsgliedes 21 bzw.The use and operation of the described electrical circuit is as follows: When an alternating voltage with the instantaneous value u1 is applied to the input 11, 12 of the circuit, an alternating voltage appears at the output of the alternating voltage amplifier 15 with the instantaneous value u2, which occurs at high amplification s factor of e.g. 1000 or more is given by the equation: The negative feedback via the path 16 is effective in the same way for both half-waves of the output alternating voltage u2. The rectifying circuit element 21 takes over the current line during one half-waves of the alternating current, whereas the other rectifying circuit element 22 takes over the current line for the other half-waves. Compared to the feedback path 16, the input of the voltage amplifier 15 has a high resistance, which is why the alternating current flowing through the feedback path is practically identical to the current flowing through the input series resistor 1, which has the instantaneous value i1. If the gain of the amplifier 15 is high, the voltage u2 is the opposite of the voltage drop across the feedback impedance itx. The following therefore applies: -u2 = Rx. i1 (2) It is now assumed that the two switches 24 and 29 are closed. Then the resistor R2 in the it-coupling path 16 is bridged and ineffective. As a result, in this. If the feedback impedance Rx is solely due to the forward resistance of the respective conductive circuit element 21 or

22 gegeben. Da, wie bereits erwähnt, die Strom-Spannungs-Kennlinie der Schaltungsglieder 21 und 22 den in Fig. 2 gezeigten logarithmischen Verlauf hat, ist der Impedanzwert lix in den obigen Gleichungen (1) und (2) keine Konstante, sondern selbst vom Momentanwert i1 der Stromstärke logarithmisch abhängig.22 given. There, as already mentioned, the current-voltage characteristic of the circuit elements 21 and 22 have the logarithmic curve shown in FIG the impedance value lix in equations (1) and (2) above is not a constant, but even logarithmically dependent on the instantaneous value i1 of the current intensity.

Folglich wird U2 = k1 . log U1 + u0 + k2 (3) wobei k1 und ko konstanten sind und u0 der Anfangsspannungsabfall über dem jeweils stromleitenden Schaltungsglied 21 bzw.Hence U2 = k1. log U1 + u0 + k2 (3) where k1 and ko are constants and u0 is the initial voltage drop across the current-conducting circuit element 21 or

22 bei noch sehr kleiner Stromstärke ist, wie Fig. 2 erkennen lässt. Der zeitliche Verlauf der Spannungen u1 und u2 ist in Fig. 3 veranschaulicht. Da der Spannungsverlauf wegen der Komponente u + k2 jeweils einen Knick erfährt, wird diese Komponente auch als "Knickspannung" bezeichnet.22 when the current is still very low, as can be seen in FIG leaves. The time course of the voltages u1 and u2 is illustrated in FIG. 3. There the voltage curve experiences a kink because of the component u + k2 this component is also referred to as "buckling stress".

Für den Phasenumkehrverstärker 18 gilt in Analogie zu Gleichung (1): Da, wie bereits erwähnt, die Impedanzen R4 und R5 den gleichen Wert haben, ist U3 = -u2. Mit anderen Worten bedeutet das, dass der Momentanwert u3 am Ausgang des Phasenumkehrverstärkers 18 gegenüber dem Momentanwert u2 an seinem Eingang lediglich entgegengesetztes Vorzeichen, aber die gleiche absolute Grösse hat. Demzufolge ändern sich die Wechselspannungen u2 und u3 genau im Gegentakt.In analogy to equation (1), the following applies to the phase reversing amplifier 18: Since, as already mentioned, the impedances R4 and R5 have the same value, U3 = -u2. In other words, this means that the instantaneous value u3 at the output of the phase reversal amplifier 18 only has the opposite sign compared to the instantaneous value u2 at its input, but has the same absolute magnitude. As a result, the alternating voltages u2 and u3 change exactly in push-pull.

Wenn die Halbwellen der Spannung u2 negativ und jene der Spannung u3 positiv sind, fliesst beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein Strom durch das gleichrichtende Schaltungsglied 19 zur Ausgangsklemme 13, wogegen während den positiven Halbwellen der Spannung u2 ein Strom durch das gleichrichtende Schaltungsglied 17 zur Ausgangsklemme 13 fliesst. Somit wird das am Ausgang 13, 14 der Schaltung gewonnene Gleichstromsignal durch Vollweggleichrichtung erhalten. Die zwischen den Ausgangsklemmen 13 und 14 auftretende pulsierende Gleichspannung hat den Momentanwert U4, wobei u4 = U2 # u4 = #u2# -u17 bzw. #u3# -u19 (5) j - u17 bzw. iu3 # t - U19 (5) In dieser Gleichung ist u17 bzw. u19 der Spannungsabfall, der über dem jeweils stromleitenden gleichrichtenden Schaltungsglied 17 bzw. 19 entsteht. Da der Innenwiderstand R20 des am Ausgang 13, 14 angeschlossenen Verbrauchers 20 vergleichsweise gross gewählt ist, ergibt sich zwischen den Klemmen 13 und 14 praktisch die Leerlaufspannung, d.h. in der obigen Gleichung (5) werden die Subtrahenden u17 und u19 gleich null.If the half-waves of the voltage u2 are negative and those of the voltage u3 are positive, in the illustrated embodiment a current flows through the rectifying circuit element 19 to the output terminal 13, whereas during the positive half-waves of the voltage u2 a current flows through the rectifying circuit element 17 to the output terminal 13. The direct current signal obtained at the output 13, 14 of the circuit is thus obtained by full-wave rectification. The pulsating DC voltage occurring between the output terminals 13 and 14 has the instantaneous value U4, where u4 = U2 # u4 = # u2 # -u17 or # u3 # -u19 (5) j - u17 or iu3 # t - U19 (5) In this equation, u17 or u19 is the voltage drop that occurs across the current-conducting rectifying circuit element 17 or 19, respectively. Since the internal resistance R20 of the consumer 20 connected to the output 13, 14 is selected to be comparatively high, the open circuit voltage between the terminals 13 and 14 is practically the result of the no-load voltage, ie in the above equation (5) the subtrahends u17 and u19 are equal to zero.

Der in diesem Fall erhaltene Verlauf des Homentanwertes U4 der Gleichspannung am Ausgang 13, 14 der Schaltung ist in Fig. 4 in bezug auf die gestrichelt dargestellte Abszissenachse eingezeichnet.The curve of the instantaneous value U4 of the direct voltage obtained in this case at the output 13, 14 of the circuit is shown in Fig. 4 with respect to that shown in dashed lines The abscissa axis is shown.

Für die meisten Anwendungen ist es nun erwünscht, die Komponente u + k2 aus der Ausgangsgleichspannung u4 zu eliminieren, damit die Gleichspannung ausschliesslich proportional log |u1 1 wird. Dieses Ziel kann erreicht werden, indem man dafür sorgt, dass in den gleichrichtenden Schaltungsgliedern 17 und 19 ein Spannungsabfall u17 bzw. u19 entsteht, der gleich der Komponente u + k2 ist, so dass dann der Momentanwert U4 der Gleichspannung den in Fig. 4 in bezug auf die voll ausgezogene Abszissenlinie dargestellten Verlauf hat. Man könnte daran denken,den erwünschten Spannungsabfall durch eine entsprechende Belastung des Ausganges 13, 14 der Schaltung herbeizuführen, z.B. durch entsprechende Verkleinerung des Innenwiderstandes R20 des Verbrauchers 20. Bei dieser Massnahme würde der in den Schaltungsgliedern 17 und 19 entstehende Spannungsabfall jedoch vom variablen Momentanwert des Stromes abhängen, wogegen die zu eliminierende Komponente uO + k2 konstant ist, wenn man zunächst einmal von Temperatureinflüssen absieht. Die erwähnte Belastung des Ausganges 13, 14 würde also eine Veränderung der Kurvenform des Spannungsverlaufes u4 zur Folge haben, wobei die Strom-Spannungs-Kennlinie der gleichrichtenden Schaltungsglieder 17 und 19 sich bemerkbar machen würde. For most applications it is now desirable to use the component u + k2 to be eliminated from the output DC voltage u4 so that the DC voltage becomes exclusively proportional to log | u1 1. This goal can be achieved by one ensures that in the rectifying circuit elements 17 and 19 a voltage drop u17 or u19 arises, which is equal to the component u + k2, so that the instantaneous value U4 of the direct voltage is that in FIG. 4 with respect to the solid abscissa line shown course. One could think of the desired voltage drop to bring about by a corresponding loading of the output 13, 14 of the circuit, e.g. by reducing the internal resistance R20 of the consumer accordingly 20. With this measure, the resulting in the circuit members 17 and 19 would However, the voltage drop depends on the variable instantaneous value of the current, whereas the component to be eliminated uO + k2 is constant if one first starts with Apart from temperature influences. The mentioned load on the output 13, 14 would thus result in a change in the curve shape of the voltage curve u4, wherein the current-voltage characteristic of the rectifying circuit elements 17 and 19 would make itself felt.

In der Schaltung gemäss Fig. 1 sind daher andere Massnahmen zur Eliminierung der Komponente uO + k2 aus der Ausgangsgleichspannung u4 vorgesehen, ncimlich der Hilfsstromkreis mit der konstanten Gleichspannungsquelle 28, dem widerstand R6 und dem Schalter 29. wenn der Schalter 29 geschlossen ist, fliesst durch den erwähnten Hilfsstromkreis ein Kuhegleichstrom i6. Da der Innenwiderstand k20 des Verbrauchers 20 mehrfach grösser ist als die Summe des Durchlasswiderstandes eines jeden der gleichrichtenden Schaltungsglieder 17 und 19 und des ohmschen Ausgangswiderstandes eines jeden der Verstärker 15 und 1S, fliesst praktisch der gesamte l:uhegleichstrom i6 durch die Schaltungsglieder 17 und 19, während nur ein vernachlässigbarer Teil des Stromes i6 durch dem Verbraucherwiderstand R20 fliesst. leil andererseits der Viderstandswert des Widerstand des R6 mehrfach grösser ist als der Durchlasswiderstand der gleichrichtenden Schaltunsglieder 17 und 19, bleibt die Stärke des Ruhegleichstromes i6 praktisch konstant. Durch entsprechende Wahl des Widerstandes R6 oder der Spannung der Gleichspannungsquelle 28 wird nun zweckmässig der Ruhestrom i6 derart eingestellt, dass der durch ihn über den gleichrichtenden Schaltungsgliedern 17 und 19 hervorgerufene Spannungsabfall u17 bzw. u19 gleich der Komponente u + k2 der gleichgerichteten Spannung u4 ist. Dadurch wird erreicht, dass die Ausgangsgleichspannung U4 den in Fig. A in bezug auf die voll ausgezogene Abszissenachse dargestellten Verlauf hat, den man wünscht. Damit keine merkliche Belastung des Ausganges 13, 14 durch den Hilfsstromkreis 28, 6' 29 eintritt, ist der Jiderstand R6 zweckmässig mehrfach grösser als der Innenwiderstand R20 des Verbrauchers 20. In the circuit according to FIG. 1, there are therefore other measures for elimination the component uO + k2 from the output DC voltage u4 provided, Namely the auxiliary circuit with the constant DC voltage source 28, the resistor R6 and the switch 29. when the switch 29 is closed, flows through the mentioned auxiliary circuit a cow direct current i6. Since the internal resistance k20 of the Consumer 20 is several times greater than the sum of the forward resistance of a each of the rectifying circuit elements 17 and 19 and the ohmic output resistance of each of the amplifiers 15 and 1S, practically the entire quiescent direct current flows i6 through the circuit elements 17 and 19, while only a negligible part of the current i6 flows through the load resistor R20. leil on the other hand the The resistance value of the resistance of the R6 is several times greater than the forward resistance of the rectifying circuit elements 17 and 19, the strength of the quiescent direct current remains i6 practically constant. By choosing the resistor R6 or the voltage accordingly of the DC voltage source 28, the quiescent current i6 is now appropriately set in such a way that that the caused by him over the rectifying circuit members 17 and 19 Voltage drop u17 or u19 equal to the component u + k2 of the rectified Voltage is u4. This ensures that the output DC voltage U4 corresponds to the in Fig. A has the course shown in relation to the fully drawn abscissa axis, that one wishes. So that no noticeable load on the output 13, 14 by the Auxiliary circuit 28, 6 '29 occurs, the J resistor R6 is expediently several times greater than the internal resistance R20 of the consumer 20.

Durch diese Art der Eliminierung der Komponente u + k2 wird zugleich ein weiterer Vorteil von grosser praktischer Bedeutung erzielt. Insbesondere wenn die gleichrichtenden Schaltungsglieder 21 und 22 Halbleiterdioden sind, ist in der Gleichung (3) die Grösse u in erheblichem Masse von der Temperatur der Dioden abhängig. Diese Temperaturabhängigkeit lässt sich durch die Anwendung des Hilfsstromkreises 2d, R6, 29 und die Verwendung von weiteren Halbleiterdioden als Schaltungsglieder 17 und 19 weitgehend kompensieren. Der über den als Schaltun,sglieder 17 und 19 dienenden Halbleiterdioden durch den Ruhegleichstrom i6 hervorgerufene Spannungsabfall u17 bzw. u19 ist nämlich in ähnlicher Weise temperaturabhängig wie die Grösse @. Line für die Praxis ausreichende Kompensation der Temperatureinflüsse wird erreicht, wenn sämtliche vier gleichrichtenden Schaltungsglieder 17, 19, 21 und 22 gleichartige Halbleiterdioden, z.B. Siliziumdioden, sind. This type of elimination of the component u + k2 is at the same time achieved another advantage of great practical importance. Especially if the rectifying circuits 21 and 22 are semiconductor diodes, is in the Equation (3) the variable u depends to a considerable extent on the temperature of the diodes. This temperature dependence leaves by using the Auxiliary circuit 2d, R6, 29 and the use of other semiconductor diodes than Circuit elements 17 and 19 largely compensate. The one about that as a circuit link 17 and 19 serving semiconductor diodes caused by the quiescent direct current i6 The voltage drop u17 or u19 is temperature-dependent in a similar way as the size @. Line sufficient compensation for temperature influences in practice is achieved when all four rectifying circuit elements 17, 19, 21 and 22 are similar semiconductor diodes such as silicon diodes.

Werden die Schalter 24 und 29 geöffnet, so wird die Schaltung gemäss Fig. 1 von logarithinierender aul lineare Vollweggleichtung umgeschaltet. Die Impedanz Rx im Rückkopplungspfad 1 C, des Wechselspannunsverstärkers 1 5 ist in diesem fall praktisch ausschliesslich durch den Widerstandswert des Widerstandes R2 gegeben, da dieser Widerstandswert mehrfach höher ist als der Durchlasswiderstan des Jeweils stromleitenden gleichrichtenden Schaltunsgliedes 21 bzw. 22. If the switches 24 and 29 are opened, the circuit according to FIG Fig. 1 switched from logarithinous to linear full path equalization. The impedance Rx in the feedback path 1 C, of the AC voltage amplifier 1 5 is in this case practically exclusively given by the resistance value of resistor R2, because this resistance value is several times higher than the forward resistance of the respective conductive rectifying circuit element 21 or 22.

die logaritmisch verlaufende Strom-Spannungs-Kennkinie der Schaltungsglieder 21 und 22 hat deshalb praktisch keinen ninfluss auf den Gesamtwiderstand der Rückkopplungsimpedanz Rx' die demzufolge jetzt als konstant anzusehen ist. Daher wird in diesen' Fall: -u2 = k3 . u1 + u0 (6) Der Summand u0 hat seine Ursache wieder im Anfangsspannungsabfall über den Schaltungsgliedern 21 und22 bei sehr kleiner Stromstärke i1, weil die Schaltungsglieder 21 und 22 erst beim Ueberschreiten einer gewissen Spannung leitend werden. Der Verlauf der Momentamwerte u1 und u2 ist in Fig. 5 gezeigt.the logarithmic current-voltage characteristic of the circuit elements 21 and 22 therefore has practically no influence on the total resistance of the feedback impedance Rx 'which is therefore now to be regarded as constant. Therefore, in this' case: -u2 = k3. u1 + u0 (6) The summand u0 has its cause again in the initial voltage drop over the circuit elements 21 and 22 at a very low current i1, because the circuit elements 21 and 22 only become conductive when a certain voltage is exceeded. The history of the instantaneous values u1 and u2 is shown in FIG.

der Phasenumkehrverstärker 18 arbeitet genau gleicht wie im vorherigen Fall. Seine Ausgangswechselspannung u3 verläuft genau im Gegentakt zur Spannung u2. the phase reversal amplifier 18 works exactly the same as in the previous one Case. Its output alternating voltage u3 runs in exactly the opposite direction to the voltage u2.

Mittels der gleichrichtenden Schaltungsglieder 17 und 19 wird jeweils die positive Halbwelle der Wechselspannung u2 bzw. U3 gleichgerichtet und der Ausgangsklemme 15 zugeführt, so dass auch in diesem Fall eine Vollweggleichrichtung entsteht. Die Ausgangsgleichspannung u4 ist gleich der jeweils durchgelassenen Halbwelle der Wechsel spannung u2 bzw. u3 vermindert um den Spannungsabfall in dem jeweils stromleitenden Schaltungsglied 17 bzw. 19. Wenn sowohl der rückgekoppelte techselspannungsverstärker 15 als auch der Phasenumkehrverstärker 18 eine vernachlässigbare Ausgangsimpedanz aufweisen und wenn sich der Widerstand des jeweils stromleitenden gleichrichtenden Schaltungsgliedes 21 oder 22 zu der im Rückkopplungspfad 16 liegenden Impedanz R2 wie der Widerstand des jeweils stromleitenden gleichrichtenden Schaltungsgliedes 17 bzw. By means of the rectifying circuit elements 17 and 19, respectively the positive half-wave of the alternating voltage u2 or U3 is rectified and the output terminal 15 is supplied, so that a full wave rectification also occurs in this case. the DC output voltage u4 is equal to the half-wave of the alternation that is passed through voltage u2 or u3 reduced by the voltage drop in the current conducting Circuit element 17 or 19. If both the feedback AC voltage amplifier 15 and the phase reversing amplifier 18 have a negligible output impedance have and if the resistance of the current conducting rectifying Circuit element 21 or 22 to the impedance R2 lying in the feedback path 16 like the resistance of the current conducting rectifying circuit element 17 or

20 19 zur Impedanz R20 des VerbrauchersFerhält, dann stellt sich über dem jeweils stromleitenden gleichrichtenden: Schaltungsglied 17 bzw. 19 selbsttätig der gleiche Spannungsabfall ein wie über dem jeweils stromleitenden gleichrichtenden Schaltungsglied 21 bzw. 22. Dies führt zu dem Ergebnis, dass die Komponente Uo in der Gleichung (6) für die Ausgangsgleichspannung U4 eliminiert wird. Demzufolge ist dann jede Halbwelle der am Ausgang 13, 14 der Schaltung erscheinenden Gleichspannung u4 praktisch genau proportional zur entsprechenden Halbwelle der Eingangswechselspannung u1 am Eingang 11, 12 der Schaltung (vergl. Fig. 6). Darüberhinaus lässt sich auch in diesem Fall eine sehr erwünschte automatische Kompensation der Temperatureinflüsse auf die gleichrichtenden Schaltungsglieder 17, 18, 21 und 22 erzielen, wenn die letzteren alle gleiche Bauart und Kennlinie aufweisen und die Impedanz R20 des Verbrauchers 20 die gleiche Grösse wie die Impedanz R2 hat. 20 19 to the impedance R20 of the consumerF, then arises via the current conducting rectifying: circuit element 17 or 19 automatically the same voltage drop as across the current conducting rectifying one Circuit element 21 or 22. This leads to the result that the component Uo in the equation (6) for the output DC voltage U4 is eliminated. As a result is then every half cycle of the DC voltage appearing at the output 13, 14 of the circuit u4 practically exactly proportional to the corresponding half-wave of the AC input voltage u1 at the input 11, 12 of the circuit (see FIG. 6). In addition, you can also in this case a very desirable automatic compensation of the temperature influences to achieve the rectifying circuit elements 17, 18, 21 and 22 when the the latter all have the same design and characteristic curve and the impedance R20 of the consumer 20 has the same size as the impedance R2.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsvariante der beschriebenen Schaltung kann der Ruhegleichstrom i6, der bei der logarithmierenden Gleichrichtung erwünscht ist, anstatt durch den in Fig. 1 gezeigten Hilfsstromkreis 28, R6 29 durch eine elektronisch stabilisierte Konstantstromquelle erzeugt werden. In an embodiment variant, not shown, of the one described Circuit can use the quiescent DC current i6, which occurs in the case of logarithmic rectification is desired rather than through the auxiliary circuit shown in FIG 28, R6 29 can be generated by an electronically stabilized constant current source.

Hierbei ist es beispielsweise möglich, den Kollektorstrom eines Transistors in Basisschaltung als den Ruhegleichstrom i6 zu benützen.Here it is possible, for example, to measure the collector current of a transistor to be used in the basic circuit as the quiescent direct current i6.

Während bei dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Ausgangsgleichspannung U4 mit positiven Halbwellen erzeugt wird, ist es ebenso möglich, die Ausgangsspannung U4 mit negativen Halbwellen zu erzeugen, indem die beiden gleichrichtenden Schaltungsglieder 17 und 19 mit umgekehrter Polarität eingefügt werden. In diesem Fall muss auch die Richtung des Ruhegleichstromes i6 für die logarithmierende Gleichrichtung umgekehrt werden, indem die Polarität der Gleichspannungsquelle 28 gewechselt wird. While in the illustrated and described embodiment a DC output voltage U4 with positive half-waves is generated, it is the same possible to generate the output voltage U4 with negative half-waves by the two rectifying circuit elements 17 and 19 inserted with reversed polarity will. In this case, the direction of the quiescent direct current i6 must also be used for the logarithmic Rectification can be reversed by changing the polarity of the DC voltage source 28 is changed.

Es ist natürlich nicht in jedem Fall erforderlich, die Schaltung derart auszubilden, dass sie wahlweise auf logarithmierende oder auf lineare Gleichrichtung umschaltbar ist. Man kann ebenso gut die Schaltung nur für logarithmierende Gleichrichtung oder nur für lineare Gleichrichtung bauen. Im Falle der linearen Gleichrichtung braucht der Innenwiderstand R20 des am Ausgang 13, 14 angeschlossenen Verbrauchers 20 nicht unbedingt hochohmig zu sein, sofern der Rückkopplungswiderstand R2 dem Verbraucherinnenwiderstand R20 gleich gemacht wird und die einander entgegengesetzt gepolten gleichrichtenden Schaltungsglieder 21 und 22 im Rückkopplungspfad 16 die gleiche Strom-Spannungs-Kennlinie haben wie die gleichsinnig gepolten gleichrichtenden Schaltungsglieder 17 und 19. Of course, the circuit is not required in every case to be designed in such a way that they can be used for logarithmic or linear rectification is switchable. One can just as easily use the circuit for logarithmic rectification only or build for linear rectification only. In the case of linear rectification the internal resistance R20 of the consumer connected to output 13, 14 is required 20 not necessarily to be high resistance, provided that the feedback resistor R2 dem Internal consumer resistance R20 is made equal and opposed to each other polarized rectifying circuit elements 21 and 22 in the feedback path 16 the have the same current-voltage characteristic as the rectifying polarities with the same polarity Circuit elements 17 and 19.

Dievorstehende Beschreibung lässt klar erkennen, dass mit der dargestellten und beschriebenen Schaltung eine Vollweggleichrichtung ohne Benützung eines Syinmetrierübertragers möglich ist, was eine beträchtliche Einsparung bedeutet. Ein weiterer für die Praxis wichtiger Vorteil ist die geschilderte einfache Möglichkeit der Kompensation des Temperatureinflusses auf die gleichrichtenden Schaltungsglieder. The above description clearly shows that with the illustrated and described circuit a full-wave rectification without the use of a synchronization transformer is possible, which means a considerable saving. Another for practice An important advantage is the simple possibility of compensating the Influence of temperature on the rectifying circuit elements.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Rectifying electrical circuit with an input for feeding an alternating voltage and an output at which one of the size of the input alternating voltage dependent DC signal is removable, with between the input and the output the circuit has an AC voltage amplifier with negative feedback as well as a Rectifying circuit element arranged behind the AC voltage amplifier is switched on, characterized in that there is a series connection from a phase reversal amplifier (18) with amplification factor 1 and from a rear this phase reversing amplifier arranged second rectifying circuit element (19), parallel to the first arranged behind the AC voltage amplifier (15) rectifying circuit element (17) is connected, and that the two rectifying chaltnsglieder (17, 19) with respect to the output (13, 14) of the circuit in the same direction are polarized, whereby the direct current signal (u4) from a full wave rectification the output voltage (u2) of the AC voltage amplifier (15) results.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the negative Feedback of the echselvoltage amplifier (15) via a feedback path (16) is accomplished, the a pair of rectifying parallel-connected Circuit elements (21, 22) which are polarized opposite to one another.

3. Circuit according to claim 2, characterized in that the two mutually parallel rectifying Circuit elements (21, 22) in the feedback path (16) have current-voltage characteristics, their temperature dependence at least approximately equal to the temperature dependence of the current-voltage characteristics which is two rectifying circuit members (17, 19) polarized in the same direction.

4. Circuit according to claim 2 or 3, characterized in that those in the feedback path (16), oppositely polarized, rectifying Circuit elements (21, 22) have a logarithmic current-voltage characteristic (Fig. 2) have and s.B. Silicon diodes are.

5. Circuit according to one or more of claims 1 to 4, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the rectifying polarized in the same direction Circuit elements (17, 19) have a linear current-voltage characteristic.

w. Circuit according to one or more of claims 1 to 4, thereby characterized in that the polarized rectifying circuit elements (17, 19) are connected in series with an electrical impedance (20), the impedance value of which is several times greater than the forward resistance of the mentioned rectifying Circuit elements.

7. Circuit according to claim 6, characterized in that the electrical Impedance (20) is a consumer connected to the output of the circuit.

6. Circuit according to one or more of claims 1 to 7, characterized characterized in that the two polarized rectifying circuit elements (17, 19) in an auxiliary circuit (26, üt6, 29) with a practically constant quiescent direct current (i6) are switched on.

9. Circuit according to claim 8, characterized in that the auxiliary circuit a constant DC voltage source (28) and one connected in series with this contains electrical resistance (exer6), the resistance value of which is several times greater is than that of a consumer (20) connected to the output of the circuit, whose resistance value in turn is several times greater than the forward resistance the rectifying circuit elements (17, 19) with the same polarity -.

10. Circuit according to claim 8, characterized in that the auxiliary circuit contains an electronically stabilized constant current source.

11. Circuit according to one of claims 8 to 10, characterized in that that the quiescent direct current (i6) is set in such a way that the one caused by it Voltage drop (u17; u19) across the current-carrying one of the polarized in the same direction rectifying circuit elements (17, 19) at least approximately the same as that of the oppositely polarized rectifying circuit elements (21, 22) caused buckling stress (uO + k2).

12. Circuit according to one or more of claims 2 to 11, characterized characterized in that the feedback path (16) of the AC voltage amplifier (15) except for the oppositely polarized rectifying circuit elements (21, 22) contains an electrical impedance (X2) in series with these, whose Impedance value several times higher than the forward resistance of the mentioned rectifying Circuit elements.

13. Circuit according to claim 12, characterized in that both the feedback AC voltage amplifier (15) as well as the Phase reversal amplifiers (18) have a negligibly small output impedance, and that the resistance of each current-conducting one is opposite to one another polarized rectifying circuit elements (21, 22) to the one in the liückkopplungspfad (16) lying impedance 2) as the resistance of the respective current-conducting of the same direction polarized rectifying switching element (17, 19) to the impedance of a circuit output (132 14) lying consumer (20) behaves.

14. Circuit according to claim 13, characterized in that the impedance values the impedance (.i2y) in the feedback path (16) and the across the circuit output (17, 14) lying consumer (20) are the same and the circuit elements are the same (17, 19, 21, 22) have the same design and characteristic.

15. Circuit according to one or more of claims 12 to 14, characterized characterized in that an electrical contact that can be optionally switched on and off (24) for bridging the in the feedback path (16) of the AC amplifier (15) lying electrical impedance (R2) is present.

16. Circuit according to one or more of claims 1 to 15, permanent through characterized in that the AC voltage amplifier (15) and the phase inversion amplifier (18) each have a negative voltage feedback (16; 26).

17. Circuit according to claim 16, characterized in that the phase reversal amplifier (18) from an operation amplifier (25) with one from its output to its Input retracting voltage feedback path (26), in which one electrical impedance (R5) # lies, and from one of the input of the fed back Operational amplifier (25) upstream series impedance (R4) is made, whose impedance value with that in the feedback path (26) of the operational amplifier (25) Impedance (L; 5) # matches.