DE1963423A1 - Zeitmultiplexverstaerker - Google Patents

Description

Pcrfenfanwälie . 6122

Dr.-Ing. Wilhelm Reichel Dipl-Ing. V/cL^tmg Bslöhel

6 Fianl:.u.ii a. M. 1 ' ■'

Pafksixüße 13

- THIi SOLARTRON ELECTRONIC GROUP LIMITED, Farnborough, England

; Zeitmultiplexverstärker

,Die Erfindung betrifft einen Zeitmultiplexverstärker, bei dem eine Driftstabilisierung dadurch erreicht wird, daß dem V er- · stärker abwechselnd ein Eingangssignal (Betriebsphase) und ein Bezugssignal, z.B. Erd- oder Massepotential, (Korrekturphase) zugeführt wird» Bekannte Zeitmultiplexverstärker sind mit einem Eingangsanschlußfversehen, der über einen Eingangsschalter und einen Kondensator mit dem Verstärkereingang verbunden ist. Ferner enthalten sie Schalter, die den Eingangs.-anschluß intermittierend direkt mit Bezugspotential verbinden und. gleichzeitig den Verstärkerausgang mit dem Verstärkereingang kurzschließen, um am Kondensator eine Driftkorrekturspannung auszubilden. Dies entspricht der Korrekturphase, in der der Eingangssehalter geöffnet ist, In der Betriebsphase ist der Eingangsschalter geschlossen, um die Eingangsspannung zuzuführen, während die ersten und zweiten Schalter geöffnet sind, Diese Anordnung hat den Nachteil,· daß, obwohl die Spannungsdrift korrigiert wird, die entsprechende.Eingangsstromdrift verbleibt und die Eingangssignalquelle während der Betriebsphase einen Ausgleichstrom abgeben muß. Wenn diese Quelle einen hohen Innenwiderstand aufweist, ergibt sich dadurch ein starker Fehler. Darüberhinaus hat c|er Eingangsschalter, bei dem es sich gewöhnlich um einen Feldeffekttransistor handelt, im geöffneten (gesperrten bzw. nichtleitenden) Zustand keinen unendlich hohen Widerstand, so daß der über ihn fließende Reststrom die Ladung des Eingangskondensators beeinflußt.

¹ 009829/1395

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese !frachteile zu verringern. . - ·

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe, ausgehend von einem Zeitmultiplexverstärker mit einer dem Eingang eines Verstärkers über eine Impedanz in einander abwechselnden Betriebs- und Korrekturphasen ein elektrisches Eingangssignal und ein Bezugs— signal aus einer Bezugssignalquelle zuführenden Vorrichtung, dadurch gelöst, daß die Reihenschaltung aus einem Widerstand, und einem' Kondensator zwischen dem Eingang des Verstärkers und der Bezugsspannungsquelle liegt, daß zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem Verbindungspunkt von Widerstand und Kondensator eine Sehaltvorrichtung liegt, die von einer Steuervorrichtung derart gesteuert wird, daß die Schaltvorrichtung in der Betriebsphase geöffnet und in der Korrekturphase geschlossen wird, um den Kondensator auf einen vom Betrag des Ausgleichstroms des Verstärkers abhängigen Wert au laden.

Die Wirkung dieser Maßnahme besteht darin, daß am Ende der Korrekturphase die Spannung an dem erwähnten Verbindungspunkt so ist, daß der. Spannungsabfall am Widerstand den Ausgleichstrom treibt und, daß bei entsprechend groß gewählter Kapazität des zusätzlichen Kondensators, dieser. Strom während der gesamten folgenden Betriebsphase ständig weiter zugeführt wird. Die Belastung der Signalquelle wird auf diese V/eise beseitigt. -

Die Erfindung ist auf die verschiedensten Verstärkeranordnungen anwendbar. Wenn es sich bei dem Verstärker um einen Geradeaus-Rechenverstärker handelt, ist der herkömmliche Eingangskondensator nur bedingt zusätzlich erforderlich, um die Aus- j gleichspannung (auch Differenz- oder Fehlerspannung genannt) j zu kompensieren. Bei Differential- und JOtentiometer-Anord- ; nungen ist der |3ingangskondensator.normalerweise erforderlich, ^: und "bei der· Differentialanordnung kann ar mit dein anderen Ein- j gang vor bund en sein, mit dem die Reihenschaltimg aus Widerstand und Kondensator nicht verbunden ist.

009829/1395

Bei der Potentiometer- bzw. Spannungsteiler-Anordnung sind ' zwei Ausgangsanschlüsse jeweils mit dem Verstärkerausgang und der Bezugspotentialquelle verbunden, während einer von zwei Eingangsanschlüssen über einen herkömmlichen Eingangskondensator mit dem Verstärkereingang (mit dem die Reihenschaltung aus Widerstand und Kondensator verbunden ist) und der andere mit einem Abgriff eines Spannungsteilers verbunden ist, der an den Ausgangsanschlüssen liegt.

Eine weitere Verbesserung läßt sich bei dieser Anordnung dadurch erzielen, daß man einen Ausgangsschalter zwischen den Verstärkerausgang- und den einen Ausgangsanschluß legt, wobei dieser Schalter in der Korrekturphase geöffnet,ist, und daß man einen weiteren Kondensator zum Spannungsteiler parallel schaltet. Infolgedessen bleibt die Ausgangsspannurig am Spannungsteiler während der Korrekturphase gleich, so daß der Singangsschalter während dieser Phase nicht zur Entkopplung bzw. Abtrennung des Eingangs erforderlich ist. Vorzugsweise ist jedoch ein Eingaiigswiderstand vorgesehen, der den anfänglichen Ladestrom begrenzt.

Vorzugsweise liegt zwischen dem zusätzlichen Kondensator und dem Spannungsteiler ein Trennverstärker, dessen Verstärkungsfaktor etwa gleich eins ist, z.B. ein Emitterfolger.

Die Erfindung jitfird anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in Zeichnungen dargestellt sind, näher besehrieben.

Pig. T ist ein schematisches Schältbild eines Dekannten Zeitmultiplexverstärkers und die

Pig» 2 und 3 sind schematische Schaltbilder zweier Ausführungs-· beispiele nach der Erfindung.

«AP 009829/1395 '

Bei der bekannten Anordnung ,nach Pig« 1 ist ein erster Eingangsanschluß 10 mit dem positiven ("+) Eingang, eines Differential-" Verstärkers 12 über einen Kondensator C. verbunden, dessen · Kapazität etwa 0,1 Mikrofarad betragen kann. Der Ausgang des Verstärkers ist mit einem ersten Ausgangsanschluß 14 verbunden* Der negative (-) Eingang des Verstärkers 12 und der zweite Aus- ^v; gangsanschluß 16 sind mit Erde oder Masse verbunden. Ein Span- · nungsteiler aus Widerständen R^ und R^ lieg* zwischen den An- \ Schlüssen H und 16, und der zweite Eingangsanschluß 18 ist mit ' ■ dem Verbindungspunkt von R^ und Rp verbunden. Der Widerstand R^ . sollte wesentlich größer als der Widerstand R« sein, z.B. R^ = 99 Kilo-Ohm und R₂ =1 Kilo-Ohm.. ; - - -

Ein erster Schalter 20 liegt zwischen dem Eingangsanschluß 10 ■ und Erde oder Masse. Ein zweiter Schalter 22 liegt zwischen dem , Ausgang des Verstärkers und dem'positiven Eingang» Bei beiden Schaltern und weiteren kann es sich um Feldeffekttransistoren:"■-'■,-'--.j.i handeln, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist. Ein Eingangs-· schalter 24 liegt zwischen dem Eingangsanschluß 10 und dem Kondensator C₁, um den Eingang während der Korrektur phase abzutren-.;v nen. Die Schalter werden in an sich bekannter Weise gesteuert," so daß Betriebsphasen, in denen 24 geschlossen und 20 sowie 22 geöffnet sind, mit Korrekturphasen, in denen 24 geöffnet und 20 sowie 22 geschlossen sind, einander abwechseln. Der Schalter 24 * wird vom Ausgang Q eines freischwingenden Multivibrators 26 an- ' gesteuert, während die Schalter 20 und 22 vom Ausgang (2 angesteuert werden. Die beiden Zustände des Multivibrators bestim- "* men daher jeweils die Betriebs- und Korrekturphasen* 7

Um zu gewährleiBten, daß der Schalter 24 schließt, nachdem· die -'^s Schalter 20und 22öffnen, und daß 20 und 22 schließen, nachdem ; 24 öffnatj können an sich bekannte^Schaltungsanordnungen ver- ., wendet

009829/139S ⁰HGtNALINSPECTSd

— 5 —

'In der Korrekturphase ist die Spannung am Ausgang des Verstär-, kers gleich der Drift am Eingang, und CL wird entsprechend aufgeladen. In der Betriebsphase wird die auf den Eingang einwirkende Drift im Verhältnis, von (E^ + Eo)/R₂ verringert. Diese Anordnung hat Jedoch die bereits erwähnten Nachteile.

Viele Teile der Ausführungsbeispiele nach der Erfindung entsprechen denen der Anordnung nach Pig. 1 und sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. Im folgenden werden daher nur die Unterschiede gegenüber der Anordnung nach Pig. 1 beschrieben.

.,So sind nach Pig. 2 ein Widerstand R, und ein Kondensator C₂ zusätzlich zwischen dem positiven und dem negativen Eingang (letzterer liegt auf Bezugspotential) des Verstärkers 12 in Reihe geschaltet. Der Schalter 22 liegt jetzt zwischen dem Verstärkerausgang und dem Verbindungspunkt 28 zwischen R* und Gp. Während der Korrekturphase *Cp lädt sich der Kondensator CL· soweit auf, daß er das Potential des Verbindungspunktes 28 soweit anhebt, daß der Widerstand R, gerade den erforderlichen Drift-Ausgleichstrom liefert. Die Kapazitätdes Kondensators O_n ist so groß gewählt, z.B. ein Mikrofarad bei R₃ = 100 Kilo-Ohm, daß er diesen Strom während der gesamten folgenden Betriebsphase abgibt. Die Stärke dieses Stroms kann bei etwa ein Nanoampöre liegen.

Bei der Weiterbildung nach Pig. 3 ist der Eingangsschalter 24 weggelassen und durch einen Widerstand R. ersetzt. Ein Ausgangsschalter 29 liegt zwischen dem Verstärkerausgang und dem Anschluß H und wird gegenüber den Schaltern 20 und 22 durch das Ausgangssignal des Ausgangs Q des Multivibrators 26 phasenverschoben angesteuert. Ein Kondensator G, liegt parallel zum Spannungsteiler R^j.Rp, ist jedoch durch einen als Trennverstärker wirkenden Emitterfolger 30 von diesep getrennt.

009829/1395

In der Korrekturphase trennt der Schalter 29 den Verstärkerausgang vom Kondensator C,, der die Spannung am Spannungsteiler R-, R« über den Trennverstärker 30 aufrechterhält, so daß es möglich ist, den störenden Eingangsschalter 24 nach den Pig. I und 2 wegzulassen« ■

009829/1395

Claims (7)

1. Patentansprüche

   Λ ι Zeitmultiplexversiärfeer mit einer dem Eingang eines Verstärkers über eine Impedanz in einander abwechselnden Betriebsund Korrekturphasen ein elektrisches Eingangssignal und ein Bezugssignal aus einer Besragssignalquelle zuführenden Vorrichtung, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (H,) und einem Kondensator (Cp) zwischen dem Eingang des Verstärkers (12) und der Bezugs-, epannungsquelle liegt, daß zwischen- dem Ausgang des Verstärkers und dem Verbindungspuiikt (28) von Widerstand (E,) und Kondensator (Ο«) eine Schaltvorrichtung (22) liegt, die von einer Steuervorrichtung (26) derart gesteuert wird, daß die. Schaltvorrichtung (22) in der Betriebsphase geöffnet und in der Korrekturphaee geschlossen wird.
2. 2. Zeitmultiplexverstärker nach Anspruch 1, dadurch

   g e k e η η ζ ei c h η e t, daß die Eingangsimpedanz ein Kondensator (C|) iet* .
3. 3. Seitmultiplexverstärker nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r ch g β k e n η ze i c h η e t,' daß der Eingangsanschluß (10) und die Bezugssignal quelle jeweils über eine" Schaltvorrichtung (24 tmö 20), die von der Steuervorrichtung (26) so gesteuert v/erden, daß sie phasenverschoben zueinander geöffnet und geschlossen werden, mit der Eingangsimpedanz (C₁) verbunden sind.
4. 4. ZeitmultiplexverstUrker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge ken η ze i c h η e t, daß der Eingangsanschluß (10) mit der Eingangsimpedanz (C₁) über einen Eingangswiderstand (B/) und die Bezugssignalquelle mit der Eingangsimpedanz über eine Schaltvorrichtung (20) verbunden ist, die von der Steuervorrichtung (26) derart gesteuert wird, daß sie in der Korrekturphase geschlossen wird· .

   009829/1395
5. 5. Zeitmultiplexverstärker-nach einem der Ansprüche? 1 - 4", dadurch geke η η ζ e i c h η e t, daß ein erster und ein zweiter-Auagangsanschluß'* (T4» Ϊ6) .jeweils mit dem Verstärkerausgang· und der Bezugssignalquelle und:ein erster und ein zweiter Eingangsanschluß (10, 18) jeweils mit der Eingangsimpedanz (O₁) und einem Abgriff eineis'Spannungsteilers .(R₁ ,:R₂) verbunden sind·, der zwischen} den Ausgangsänschlüsseri liegt. .
6. 6. Zeitmultiplexverstärker nach Anspruch 5t d a d u r· c h gekennze ich η e t,. daß der Ausgang des Verstärkers (12) mit dem ersten Ausgangsarischluß' (H) über eine Ausgangsachaltvorrichtung (28) verbunden ist, die von der Steuervorrichtung (26) derart gesteuert wird, jäaß sie in der Korrekturphase geöffnet wird, und daß ein weiterer Kondensator (C*) zum Span-: nungsteiler,(H^yRg) parallel geschaltet ist.
7. 7. Zeitmultiplexveretärker nach Anspruch 6, d a d u r c h

   g e k e η η ζ e i c h η et, daß zwischen dem weiteren Kondensator (CU) und"dem Spänriuhgsteiler (R₁, Eg) ein Trennverstärker

   (30) liegt. ^ .;,.": ,

   009829/1395

   iNSPECTEf ' j¹.