DE1956866A1

DE1956866A1 - Gleichrichterschaltung mit niedrigem Schwellwert

Info

Publication number: DE1956866A1
Application number: DE19691956866
Authority: DE
Inventors: Benjamin Trok
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1968-11-15
Filing date: 1969-11-12
Publication date: 1970-06-18
Also published as: GB1247766A; US3665290A; DE1956866B2; SE336023B; FR2024875A1; ES373548A1; CH510355A

Description

Dipl.-Phys. Leo Thul
Patentanwalt
Stuttgart - Peuerbach
Kurze Straße 8

B. Trok 2

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, 320 Park Avenue,

NEVJ YORK 22, Ν.Ϊ., USA.

Gleichrichterschaltung mit niedrigem Schwellwert

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichrichterschaltung mit niedrigem Schwellwert und einem dem Gleichrichter vorgeschalteten Verstärker.

Soll eine Gleichrichterschaltung einen niedrigen Schwellwert aufweisen, dann ist es üblich, dem Gleichrichter einen Verstärker vorzuschalten. Bekannte Gleichrichterschaltungen dieser Art mit einem niedrigen Schwellwert haben Nachteile, da sie temperaturabhängig sind und eine genaue Impulsgabe erfordern, woraus sich große Schwierigkelten bei der Fertigung ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise eine Gleiohriohterschaltung zu schaffen, die einen stabilen Arbeitspunkt und einen niedrigen Schwellwert hat.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Gegenkopplungszweig an den Verstärker angeschlossen ist, der den Arbeitspunkt des Verstärkers stabilisiert und die Gleichrichterschaltung sperrt, und daß ein zweiter Gegenkopplungszweig über der Verstärkerschaltung und der Gleichrichterschaltung liegt, der die Linearität zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung der Schaltung sicherstellt und im Ruhezustand, wenn keine Wechselspannung am Eingang liegt, außer Betrieb ist.

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Eine derartige Gleichrichterschaltung v/eist eine hohe Stabilität . auf und gibt nach der Überschreitung eines sehr niedrigen Schwellwertes eine der Eingangswechselspannung proportionale Gleichspan-nung ab, sodaß sie sich in Meß- und Steuereinrichtungen verwenden läßt.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung werden nachstehend anhand von Schaltbildern beschrieben. Es zeigen:

Pig.l ein Blockschaltbild einer Gleichrichterschaltung gemäß der

Erfindung.
Fig.2 ein ausführliches Schaltbild einer Gleichrichterschaltung gemäß der Erfindung.

Der niedrige Schwellwert der Gleichrichterschaltung gemäß der Erfindung ergibt sich aus der verhältnismäßig hohen Wechs.eIstromverstärkung durch den Verstärker P in Pig.l. Der Arbeitspunkt der Schaltung wird durch einen Gegenkopplungszweig Ml stabilisiert. Wenn die Ausgangsspannung am Ausgang der Verstärkerschaltung P genügend hoch ist, wird die Gleichrichterschaltung D leitend und es wird am Ausgang U der Schaltung eine gleichgerichtete Spannung auftreten. Eine gute Linearität zwischen der VJechselspannung, die dem Eingang I zugeführt wird und der Gleichspannung, die am Ausgang U auftritt, wird über einen beträchtlichen dynamischen Bereich durch einen Gegenkopplungszweig M2 erreicht, der nur arbeitet, wenn die Gleichrichterschaltung D leitend ist.

Die Erfindung wird darüberhinaus durch Pig.2 als einfache praktische Schaltung mit nur zwei Transistoren dargestellt. Die Verstärkerschaltung P in Pig.l findet ihr Gegenstück in einer Transistorstufe, die den Transistor Tl in Pig.2 enthält. Ein Gegenkopplungsglied Ml ist zwischen den Kollektor Tl, des Transistors Tl und dessen Basis Tl, geschaltet, wobei letztere das Eingangssignal erhält und die Aufgabe hat, den Kollektor in bezug auf die Gleichspannung konstant zu halten. In Serie zur Basis Tl_fo sind ein Kondensator G und ein Eingangswiderstand R. geschaltet. Die Betriebsspannung des Transistors Tl wird zwischen dem Emitter Tl und dem Kollektor Tl^ zugeführt, wobei der Kollektor Über den Widerstand R mit Spannung versorgt wird. Die Spannung zwischen dem Emitter Tl_ und der Basis. ·· Tl^ ist im wesentlichen stabil. Die Spannung des Kollektors Tl^ soll

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die Spannung an der Basis geringfügig übersteigen. Durch den Widerstand R.., des Gegenkopplungsgliedes Ml wird dem Transistor Tl ein geringfügiger Basisstrom I, zugeführt. Der Spannungsabfall über dem Widerstand R-.-^ ist deshalb R-.-. x I,, und die Spannung an dem Kollektor-Tl, ist dann gleich der"Summe der Basis-Emitterspannung und dem Spannungsabfall an dem Widerstand. R™.-,:» d.h. U. + Rj,, χ I, , die im wesentlichen konstant bleibt. An den Kollektor TL des Transistors Tl ist die Basis T2, eines zusätzlichen Transistors T2 angeschlossen. Der Emitter T2 des Transistors T2 ist als Gegenkopplungsglied

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über einen "G.egenkopplungs zweig M2 mit der Basis Tl, des Transistors Tl νβ^μηάβη. Somit sind in.der Gleichrichterschaltung gemäß der Erfindung zwei Gegenkopplungszweige enthalten. Einer dieser Gegenkopplungszweige, Ml, ist ausgelegt, den Kollektor gleichspannungsmäßig stabil zu halten und gleichzeitig die Spannung zwischen der Basis T2, und dem Emitter T2 des Transistors T2 genügend niedrig zu haiten, damit der Transistor T2 im Ruhezustand, d.h., wenn keine Wechselspannung am Eingang I liegt, gesperrt ist. Dagegen ist der Gegenkopplungszweig M2, der nicht wirksam wird, bis der Transistor T2 leitend wird, so bemessen, daß zwischen der angelegten Wechselspannung und der entstehenden Gleichspannung eine lineare Abhängigkeit besteht. In Fig.2 ist der Kollektor T2, des zweiten Transistors T2 über einen Ausgangswiderstand R , mit der Betriebsspannung verbunden .

Normalerweise, d.h. wenn keine Wechselspannung an den Eingang I gelangt, erscheint eine Gleichspannung, die gleich -R.,, χ I, ist, zwischen der Basis T2, und dem Emitter T2 des Transistors T2. Diese Spannungsdifferenz zwischen der Basis T2, und dem Emitter T2 des Transistors T2 soll nicht ausreichend groß sein, um dem Transistor T2 zu erlauben leitend zu werden. Deshalb ist der Transistor T2 ganz gesperrt. Demnach ist der Kollektorstrom Null und der Spannungsabfall über dem Widerstand R _fc ist ebenfalls Null.

VJenn der Basis Tl, des Transistors Tl ein Wechselspannungssignal " zugeführt wird, wird während der positiven Halbwelle der Transistor Tl übersteuert und der Transistor. T2 gesperrt gehalten, wobei folglich die Spannung zwischen dessen Basis T2, und dessen Emitter T2

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zusätzlich abnimmt. Deshalb wird, während der positiven Halbwelle dos Weohselsparmungs-Eingangssignales kein Ausgangssignal entstehen.

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Während der negativen Halbwelle wird die Spannung des Kollektors TL_ zunehmen, bis der Transistor T2 zu leiten und der Gegenkopplungszweig M2 zu arbeiten beginnt. Infolge der Verstärkung des Transistors tritt dies bei sehr niedrigen Eingangs Signalen ein. Die Verstärkung ist im wesentlichen durch das Verhältnis des Widerstandes R. , der an die Transistarbasis Tl, angeschlossen ist, zum Widerstand R.,, der Gegenkopplungsschleife gegeben. Wenn der Kollektor Tl, des Transistors Tl positiv wird, leitet der Transistor Tl einen Strom. Über den Gegenkopplungszweig M2 wird somit eine Gegenkopplung zur Basis TI· eintreten. Der Strom durch den Transistor T2 wird dann nahezu dem Eingangsstrom des Transistors Tl gleich. Da der

V/iderstand R , ebenso bemessen ist wie der Widerstand R. , wird der U^-C m

Spannungsabfall am V/iderstand R", gleich dem Spannungsabfall am Wi- ^ derstand R. sein, da während der negativen Halbwelle am Eingang derselbe Strom durch die Widerstände R.. und R ,fließt. Wenn der Wert des Widerstandes R , größer gewählt wird als der V/ert des Wi-

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derstandes R." , so kann Verstärkung erreicht werden. Jedoch ist es in diesem Fall wichtig, daß die Halbwellen der Ausgangsspannung direkt proportional der Eingangsspannung sind. Diese Linearität wird mit Hilfe des Gegenkopplungszvreiges M2 sichergestellt.

In der oben beschriebenen bevorzugten Schaltung kann die gleichgerichtete Wechselspannung, die am Ausgang auftritt, mit Hilfe eines Kondensators ausgefiltert v/erden. Durch Parallelschaltung des Kondensators zum Widerstand R. ergibt sich eine Gleichspannung, die proportional dem Mittelwert der gleichgerichteten './echselspannung * ist. Wird der Kondensator zwischen dem Kollektor T2, und dem Emitter T2 des Transistors T2 angeschlossen (nicht dargestellt), dann ergibt sich eine Gleichspannung, die dem Spitzenwert der angelegten Wechselspannung proportional ist.

1 Patentanspruch

1 Blatt Zeichnung mit 2 Figuren

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Claims

Patentanspruch

Gleichrichterschaltung rait niedrigem Schwellwert und einem dem Gleichrichter vorgeschalteten Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Gegenkopplungszweig (Ml) an den Verstärker (P) angeschlossen ist, der den Arbeitspunkt des Verstärkers (P) stabilisiert und die Gleichrichterschaltung (D) sperrt, und daß ein zweiter Gegenkopplungszweig (M2) über der Verstärkerschaltung (P) und der Gleichrichterschaltung (D) liegt, der die Linearität zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung der Schaltung sicherstellt und im Ruhezustand, wenn keine Wechselspannung am Eingang (i) liegt, außer Betrieb 1st.

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