DE2004337B2 - Verfahren zum verstaerken schwacher gleichstromsignale und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum verstaerken schwacher gleichstromsignale und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2004337B2
DE2004337B2 DE19702004337 DE2004337A DE2004337B2 DE 2004337 B2 DE2004337 B2 DE 2004337B2 DE 19702004337 DE19702004337 DE 19702004337 DE 2004337 A DE2004337 A DE 2004337A DE 2004337 B2 DE2004337 B2 DE 2004337B2
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Societe dEtudes, Recherches et Constructions Electroniques-SERCEL, Carquefou (Frankreich)
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Description

Die I rlindung. bezieht sich auf em Verfahren /um Versunken schwacher Gleichstromsignale unier Veiwendung sun Schali\iMiiuluiinu.cn und Drillkorrektureinrichiungen. miiu-ls welcher hei kur/zcili·; spannung^Kt^cm Verstärkcreingang abgetastete und gespeicherte Driflsignale während der Λι beilsphase des Verstärkers diesem /ulühihar sind, sowie auf eine Schaltungsanordnung /um Durchführen des Verfahrens.
Die Verstärkung schwacher Dauersignale, also \on Signalen, die nur wenig über dem Rauschpegel liegen und die mhi Gehern wie Thermoelementen oder Dehnungsmeßstreifen ausgehen wird auf Grund der zunehmenden Automation industrieller Pro/esse immer häufiger erforderlich. Zur Erzielung einer hefriedi- genden Verstärkung ist eine Anordnung erforderlich, die neben einer Anzahl weiterer Eigenschaften gleichzeitig eine möglichst go-inge Drift des Nullpunktes in Abhängigkeit \on Zeit und Temperatur sowie einen sehr niedrigen Scheitelwert-Rauschpegel über einen weiten Bereich aufweist. Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik sind diese beiden I rforderniss.e. nämlich gelinge Drifl und niedriger Rauschpegel, in Verstärkern für schwache Gleichstromsignale unerläßlich.
Bei einer herkömmlichen Ausführung solcher Verstärker wird das Fingangs-Dauersignal mittels eines Zerhackers in peiiodisehc Signale, d. h. in eine Wechselspannung, überfunrt und diese dann \crstärkt. Dieses Ycifahren gibt eine sehr geringe ' angzeitdrift, jedoch einen hohen Rauschpegel anf Grund der heim Umsteuern mit der Frequenz der Wcch* '!spannung entstehenden Spannungsspil/en. Bei einer anderen früheren Ausführungsform solcher Verstärkeranlagen werden Siliziumtransistoren verwendet, die elektrisch und thermisch paarweise derart aufeinander abgestimmt sind, daß sich Unterschiede ihrer Charakteristiken kompensieren. Dieses Verfahren ergibt einen niedrigen Rauschpegel und eine schwache thermische Ni-.llpiMiktdrift. wobei jedoch die Fang/eit-Nullpunktdrift beträchtlich und praktisch nicht zu beherrschen ist.
In Artikeln son D. J. R. Marti n. »The Cascade-Balance Sweni" und »The Reflex-Monitor System», Electronic & Radio F.ngineci. Januar bzw. Februar 195X. sind elektronische Methoden der Driftkorrektur nach Owen Prinz beschrieben. Dabei wird die Korrekturspannung zur Aufladung eines am Vcrstärkereingang angeordneten Kondensators benutzt, und der Verstäikerausgang ist zum Fingang zuiückgeführl. Fs ist notwendig, die Korrektur in kurzen Zeitahständcn zu wiederholen. Außerdem ist es nicht sicher, ob sich der Kondensator genau auf die Driflspannung auflädt. Heim Kaskadenausgleichsvstcin wild das gleichmäßige Arbeiten des Verstärkers dadurch sichergestellt, daß zwei gleichartige Fingangsstufen in paralleler Schaltung vorgesehen sind. Beim reflcxkontrollicrten System werden zwei gleichartige Verstärker mit drei Eingängen benutzt. Dabei dient der eine Kontrollverstärker zum Korrigieren der Drift der Gesamtanordnting. einerseits mittels ßo seiner eigenen Driftkorrektur und andererseits durch Anlegen dieser Korrektlirspannung an den dritten F.ingang des Hauptverstärkers.
Mithin ist es bei diesen bekannten Anordnungen notwendig, zwei Verstärker hoher Verstärkung vorzusehen, die einander möglichst gleich sein müssen. Die Korrekturspannung wird dem Eingang der Annrriniinit zueefiihrt. deren Verhalten insbesondere L'htlich der l.ang/eiidrilt dadurch beeinträchtigt werden kann (Koneklui-Asvinmeuie). Die Korrekturen müssen verhältnismäßig hiiulig ausgeführt werden, so daß IJmsehaltungcn mit relativ holier Frequenz vorgenommen werden müssen. Außerdem ist die Nullpunkistahilität mäßig, sie liegt in der Größenordnung von ΙΟΟμΛ'.
Die Eriindung ist darauf gerichtet, unter Vermeidung der erwähnten und weiterer Nachteile mit einfachen Mitteln die zuverlässige Versiäikung schwacher Dauersignale zu ermöglichen, die sich nur wenig aus dem Rauschpegel herausheben, wobei gleichzeitig eine sehr geringe Drifl. sehr schwaches Rauschen, niedriger Eingangsslrom, eine geringe Fmgangskapazität und eine sehr hohe Fingangsimpedan/ vorhanden sein sollen.
Bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß an den Ausgang einer ersten Verstärkerstufe mil hohem Verstärkungsfaktor der eine Eingang einer zweiten, als Differenlialverstärker ausgebildeten Stufen angeschlossen wird, deren anderer Eingang zu einem Speicher für das Driftsignal der ersten Stufe geführt ist. und daß bei spannungslosem Eingang der ersten Stufe das Driftsignal zum Einspeichern im Ausgang letz!erer abgenommen wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren isl es nicht erforderlich, gleichartige Verstärkerstufen vorzusehen, wodurch der Aufwand außerordentlich gesenkt wird. Die Korrekturspannung wird dem Ausgang der ersten, hohe Verstärkung aufweisenden Verstärkerstufe zugeführt, so daß die Korrektur durch symmetrisches Anlaufen der Gleichgewichtslage erfolgt. Für die Umsehallvorgängc genügt eine sehr niedrige Frequenz \on beispielsweise 0.1 bis 1 H/. woduich nicht nur die Schaltstörur.gen stark herabgesetzt weiden, sondern auch eine gi li'e Durchlaßbreite erzieh wird (außer in den kurzen Korreklurzciten). Das Verfahren nach der Erfindung isl somit hervonagend geeignet für die Vcrstäikung schwacher Langzeitsignale, vor allem, wenn die Drift der zweiten Stufe und der folgenden Stufen. wcVhe wegen der geringen Verstärkung selbst gering ist. gemäß bekannten Verfahren ausgeglichen wird, beispielsweise mittels sich ergänzender Ί lansislorpaare. Die erzielbare Nullpunktstabilitäi ist besser als 5;;.V. sie unterscheidet sich also von den obenerwähnten bekannten Anordnungen um einen Faktor von mehr als 20.
Bei einer Schaltungsanordnung zum Durchführen des angegebenen Verfahrens ist gemäß dei Erfindung vorgesehen, daß die Driftkorrekturcinrichtungen einen Analogspeicher, einen Eingabcv ei stärker für üt:n Analogspeicher und einen Abfrageverstärker für das Korrcktursignal aufweisen, daß der eine Eingang der zweiten Verstärkerstufe und der Fingabevci- stärker an den Ausgang der ersten Stufe und ein zweiter Eingang der zweiten Stufe an den Abfrageverstärkerausgang angeschlossen ist und daß im Rückkoppkingszweig zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem Eingang der ersten Verstärkerstufe Schaltvorrichtungen angeordnet sind, mit deren Hilfe der Eingabeverstärker des Analogspeichers periodisch beatifschlagbar ist, derart, daß das Potential des ersten Eingangs der zweiten Verstärkerstufe abgetastet, der gemessene Wert als Driftkorrektursignal dem Analogspeicher aufgegeben und das Potential des zweiten Eingangs bis zur nächsten
3 4
korrektur aiii diesem eingcspcichericn Wen kmi- andere ilie Slroillkleise öffnende und M.-hliellcndi.·
Mantgeliallen wird. Sclialieinrichlung eriindungsgemüß Verwendung Πη-
I herbei werden also zwei hiiiiereinandergoschalleie den.
\ ersiärkersiul'en benui/t, wovon die /weile Stufe als Um den Verstärkimgsfaklor koiisianl /u hallen
DillerenliaKerstärker ausgebildet und mit einem 5 und seine Regelung /u ermöglichen, ist vnrteilhafi
I ingaiig an den Ausgang der eine hohe Verstärkung der Eingang der ersten Stufe mil dem Ausgang der
aufweisenden eisten Versiärkerslufe angeschlossen lel/ien Stufe des Verstärkers durch Rückkopplung
lsi. während der andere Eingang der zweiten Stufe verbunden. Vorzugsweise ist die erste Stufe des Ver-
/u einem Speicher für das Dnfisignal der ersten siärkeis als DifTerentialeingangssiufe hoher Impedanz
Stille gelühri isl. Diese Anordnung isi ebenso einfach m ausgelegt, wobei das /u verstärkende Signal der
im Aufbau wie zuverlässig im Betrieb, und sie erfüllt einen Klemme des Difi'erentialeingangs /iigeführi
die obengenannten hordeiungen vollauf. wird, während die Signale am Ausgang des Ver-
Ciünsiig ist eine Weiterbildung der Schaltung*- stärkers, welche die gleiche Polarität aufweisen wie anordnung, bei der erliiidungsgemäß ein in Reihe die /ti verstauenden Signale, einerseits für die gemischen der hingangsklemme der Schallungsanord- 15 wünschte Verwendung abgenommen und andererseits, innig und dem Eingang des Verstärkers geschaltetes nach Teilung mit einem einsprechenden faktor zur Schaltglied über ein weiteres Schallglied mit Masse Erzielung des erforderlichen Rückkopplnngsgrades. verbunden ist. wobei zwischen dem Ausgang des der anderen Klemme des Differentiaieingangs zuge-Verstärkers und dem Ausgang der Schallungsanord- führt werden.
rung ein Schaltglied in Reihe liegt und wobei vor 20 Weitere Merkmale, Einzelner.λ und Vorteile der
lind nach jeder Korrekturbelastung der Eingang der Erfindung ergeben sich aus der iOleenden Bcschrei-
Schaltungsanordnung mit dem Eingang des Ver- bung an Tiand der Zeichnung. Darin zeigt
stärkeis und ihr Ausgang mit dem Ausgang des Ver- F i g. 1 ein Funktionsschema eines erfindungs-
itärkers sowie mit dem Eingabeverstärker verbun- gemäßen Verstärkers mit Nullpunkteinstellung,
ilen ist. 25 Fi^.2 ein Schema eines Verstärkers nach Fig. 1,
Der Analogspeicher kann zweckmäßig durch einen mit Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Kondensator gebildet sein. Besonders vorteilhaft ist Verstärker-Mittelstufe,
Cs. wenn zumindest der Eingabe- oder der Abfrage- F i g. 3 ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen
verstärker eine hohe Eingangsimpedanz und den Verstärkers,
Yeistärkungsfakior aufweist. 30 F i g. 4 einen während einer ersten Betriebsphase
Die Schaltvorricluungen bzw. Glieder können aus des Verstärkers wirksamen Teil des Schallschemas
Ikontaktlosen Schaltelementen mit elektronischer Steu- nach F i g. 3 und
ciung bestehen. z.B. aus Halbleitcrclementen wie E ig 5 einen während einer zweiten Betriebsphase
Feldeffekttransistoren oder aus Reihenanordnungen des Verstärkers wirksamen Teil des Schaltschemas
solcher Schaltelemente. 35 nach F i g. 3.
Iin Betrieb der erl'mdungsgemäßcn Schaltungs· F i g. 1 und 2 zeigen ein allgemeines und ein anordnung wechseln sich zwei Phasen von ungleicher detailliertes Funktionsschema des Yerstä'kers. der Dauer periodisch ab. In der ersten Phase, die sich unter der Bezeichnung/I einen Bestandteil der Schalnahczu über den gesamten Zeitraum einer Periode tungsanordnung bildet, welche als bevorzugte Auserstreckt, wandelt der Verstärker eine am Eingang 40 führungsforin der Erfindung in F i g. 3 dargestellt ist. angelegte Gleichspannung in eine am Ausgang ab- F i g. 1 zeigt einen insgesamt mit A bezeichneten nehmbarc. verstärkte und einer Last zuführbare Verstärker für schwache Gleichstromsignale. Dieser Gleichspannung um. wobei dei Nullpunkt des Ver- Verstärker A umfaßt eine erste S1UfCz)1 mit Diffestärkers duieh den Abfiagev erstärker in Abhängigkeit rentialeingang und großem Spannungsverstärkimgsvon dem während der voraufgegangenen Phase in 45 faktor, eine mittlere Stufe A., mit DiffereiUialeingang den Analogspeicher eingegebenen Spannungswert und eine Endstufe /f:i mit hohem Stromverstärkungsirestcucrt wird und die Ausgangsspannung durch die faktor, mit nicht diffcrcntiellem Eingang. Die beiden hmgabcschaltung des ipannimgskonslanthaltcrs in Eingangsklemmcn E1 und E2 des Differentialeinganges einen /weiten Speicher eingegeben wird. der ersten Stufe/I1 bilden den Eingang des Ver-
In der /weiten Phase, die so kurz ist. wie es die 50 itärkers/l. Der Ausgang der ersten Stufe/I, ist mit
Zeitkonstante des Verstärkers und der Anordnung eiti.m der Eingänge der mittleren Stufe A1 verbunden,
für die Nullpun'r.teinstcllung zuläßt, ist der Ver- der als Zi1 bezeichnet ist. Die beiden mit B1 und ti,
Stärkereingang kurzgeschlossen. Die Eingabeschaltung bezeichneten Eingänge der mittleren Stufe A1 sind an
der Anordnung für die Nullpunkteinstcllung gibt in im Zusammenhang mit F i g. 3 beschriebene VOr-
den ersten Speicher eine der Drift der ersten Ver- 55 richtungen angeschlossen. Dei Ausgang der mittleren
stärkerstufe entsprechende Spannung ein. Gleich- Stufe /I2 ist m;t dem Eingang der Endstufe A-, vcr-
zcitig wird die Spannung am Ausgang durch den bundcn. deren mit SA bezeichneter Ausgang zugleich
Abfrageverstärker des Spannungskonstanthalter auf den Ausgang des Verstärkers A bildet,
dem in der voraufgegangenen Phase in den zweiten in F i g. 2 sind gewisse Teile des Verstärkers nach
Speicher eingegebenen Wert gehalten. 60 Fig. 1 mehr im einzelnen dargestellt, insbesondere
Das Schließen und Öffnen der für die beiden das Prinzip der elektrischen Schaltungsanordnung, geschüdeiten Betrbbsphasen erforderlichen Schal· In dem Verstärker A sind die erste Stufe A1 und die tungsverbindungen erfolgt durch in die betreffenden Endstufe A3 entsprechend F i g. 1 dargestellt; die Schaltungen des Verstärkers eingesetzte SchaUvor- mittlere Stufe A2 ist, entsprechend dem dargestellten richtungen, welche zum Schließen bzw. Unterbrechen 65 Ausführungsbeispiel, durch ein Paar mit ihren Emitder erforderlichen Stromkreise gesteueit werden und tern verbundener Transistoren gebildet. Die Eineinen einfachen, gleichzeitigen und prellfreien Schalt- gänge B1, B2 dieser Stufe liegen jeweils an der Basis Vorgang gewährleisten. Es kann jedoch auch jede eines Transistors, während der Ausgang an den
Kollektor eines der Transistoren angeschlossen ist. Weiterhin ist in F i g. 2 schematisch die mit dem Eingang £, verbundene Quelle V der zu verstärkenden Gleichspannung dargestellt. An den Eingang E2 ist ein Rückkopplungsnetzvverk geschaltet, welches am Ausgang Spannungsteiler-Widerstände Rx und R2 aufweist (Fig. 2). Mit einer derartigen Rückkopplungsschaltung hält sich der Verslärkungsfaktoi bzw. Gewinn des Verstärkers A bei einem Wert etwa gleich [R1 R2)IR1. solange der Verstärkungsfaktor der Stufe Ax ausreichend groß ist. z. B. im Bereich %on 500 bis 1000.
Die in F i g. 2 durch die Widerstände Rx und R1 gebildete Gegenkopplung ist gemäß F i g. 3 als Netzwerk von Widerständen und Feldeffekttransistoren ausgeführt, nämlich den Schalttransistoren F1 und T100n. In F i g. 3 ist eine Verstärkeranlage dargestellt, mit einer strichpunktierten Umgrenzung, die eine an die Anschlußklemme angeschlossene elektrische Abschirmung darstellt. Die zu verstärkende Spannung wird /wischen einer Eingangsklemme V und dem Masse-Anschluß M angelegt. Die verstärkte Spannung ist abnehmbar zwischen einer Ausgangsklemme S und einem Masse-Anschluß .W: sie kann eine Last Z speisen. Die Stromversorgung des Verstärkers ist durch die mit ALlM bezeichnete Einrichtung daigestellt. Mit T1 bis T10 und T50. T101, und Γιηηη bezeichnete Schaltvorrichtungen dienen zur Unterbrechung der Stromkreise, in die sie eingefügt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Schallsorrichtungen Feldeffekttransistoren, es kann jedoch auch jede gleichwertige Schalteinrichtung verwendet werden. Die Wirkungsweise dieser Schalt- \orrichtungen wird späterhin an Hand der F i g. 4 und 5 beschrieben.
Der Verstärker nach F i g. 3 weist einen Verstärker A der an Hand \on F i g. 2 beschriebene'! Art. eine Anordnung für die Nullpunkteinstcllung mit Differcn/verstärkern. nämlich einem Eingabeverstärker Ax und einem Abfrageverstärkei Λ5· einen Kondensator C, als Analogspeicher, einen Spannungskonstanthalter mit Differenzverstärker An und Kondensator Cn Miwie jeweils mit R bezeichnete Widerstände auf. die zusammen das in F i g. 2 mit Λ, und R2 bezeichnete Rückkopplungs-Widerstandsnetzwerk bilden.
Die Verstärker Ax und A- bilden zusammen mit Jcm Kondensator C, eine unter der Bezeichnung Abia>t- bzw. Sampling-Sperrkreis (echaniilloncur-Moqueui) bekannte Schaltung, desgleichen der Verstärker A,- mit dem Kondensator C1-. Diese Verstärker sind als Leistungsverstärker mit einem Spani"iiimis\ers(ärkungsfaktor geschaltet, der im wesentlichen gleich 1 ist.
Die Wirkungsweise der in F i g. 3 dargestellten r.in/clanordnungen wird im folgenden an Hand von I i g. 4 und 5 beschrieben. Hierbei sind die F i g. 4 und 5 TeiNchaltbildcr der Anordnung gemäß F i g. 3. und zwar entsprechend dem Schaltzusland bei Normalbetricb b/w. während des Ausführens '.on Korrekturen. F- i e. 4 zeigt insbesondere, daß der erhaltene Verstärkungsfaktor 100 beträgt, wozu aus dem erwähnten Netzwerk lediglich der allein leitende Feldeffekttransistor T100 eingezeichnet ist. Die in nichtleitendem Zustand befindlichen Schaltvorrichtungen sind nicht gezeichnet, also solche, die den Stromkreis sperren, in dem sie angeordnet sind. Dementsprechend sind alle in F i g. 4 und 5 dargestellten Schahvorriehtiinsen in leitendem Zustand.
In dem Schema der F i g. 4 sind nur die Sehalt-Mirrichtungen 'Tn. T2. Tn und T10n leitend, in dem Schema der F i g. 5 jedoch die Schaller T3 bis 7'„. Wie im folgenden noch erläutert werden soll, erfüllen die Schaltvorrichtungen 7",. T1n. T-o. T10n und T100n gleiche Aufgaben. Die Erläutet ung des Schaltgliedcs T100 dient mithin als Beispiel für die Funktionsbeschreibung irgendeiner der Schaltvorriehlungen.
In F i g. 4 ist die Eingangsklemme Γ des Verstärkers A an den Eingang T-, der ersten Verstärkerstufe .·!, angeschlossen. Der Ausgang SA der lindstufe A3 ist mit der Ausgangsklemme .S' verbunden, an welche die Last / angeschlossen ist. und mit dem Widerstands-Netzwerk R. Die Schaltvorrichtung T10n befindet sich in leitendem Zustand und verbindet einen Punkt des Widerslands-Nei/werkes R mit dem Eingang E., der ersten Stufe .), unter Bildung eines Rückkoppiungs/vveiges. Abhängig von der Bemessung der Werte der Widerstände R und von dem jeweils jn leitendem Zustand befindlichen Schaltglied hat der Rückkopplungsgrad jeweils einen Wert, der den Verstärkungsfaktor des Verstärkers A in an sich bekannter Weise bestimmt. Beispielsweise kann die dargestellte Verstärkeranlage mit einem Spannungsverstärkungsfaktor von 1. 10. 50. 100 oder 1(XIO arbeiten.
Wie weiterhin aus F i g. 4 hervorgeht, ist der Ausgang S auch mit dem Kondensator Cn verbunden, der dadurch mit der Spannung des Ausgangs S aiifgeladen wird. Außerdem wird die der Ladung des Kondensators C1 entsprechende Spannung durch den Abfrageverstärker /I5 mit dem Gewinn 1 an den Eingang B1 der mittleren Stufe A2 angelegt, so daß diese Stufe die Differenzspannung der Eingänge Bx und B1 veistärkt und ihr Nullpunkt entsprechend der Spannung des Kondensators Cx eingestellt ist. Auf Grund der hohen Eingangsimpedanz des Abfrageverstärkers Ah ist die Stromabgabe des Kondensators C, an ihn derart gering, daß der Kondensator C1 nur sehr langsam entladen wird.
Dank dieser Anordnung wird in der ersten Phase des Arbeitszyklus des Verstärkers .1 die am Eingang I angelegte Spannung verstärkt und dem Ausgang 5 sowie der Last Z zugeführt. Der Nullpunkt der mill· leren Stufe A2 wird durch die an ihrem Eingang B. liegende, von dem Kondensator C, über den Abfrageverstärker A-, weitcrgeleitcte Spannung geregelt, wodurch die während der voraufgegangenen Phase air Eingang/?, aufgetretene Driftspannunc kompen>ieii
5·-' wird. Gleichzeitig wild die am Ausgang 5 auftretende Ausgangsspannung im Kondensator C,; gespeichert In der Anordnung nach F i g. 5 wird das Aus·
gangssigiui! am Ausgang 5 durch den Verstärker .-I1 geliefert, d. h.. die genannte Rückkopplung ist nie'.
5:". in Funktion. Dabei sind die Eingänge /:',. E1 de ersten Stufe .-I1 untereinander und mit Masse kurz geschlossen. Am Eingang S1 dei Mittelstufe .-i., de \ erslärkers A trill nun eine Spannung in Abhangig kcit von der Drift der ersten Stufe .-I1 (wie in F i g.
oder 2 dargestellt) auf. Diese Spannung wird unte Verstärkung mit dem Gewinn i durch den Eingabe Verstärker .-11 an den Kondensator C, angelegt, si daß dieser entsprechend aufgeladen wird. Gleich zeitig wird die Verbindung zwischen dem Ausgang S.
und de; Ausgangsklcminc 5 geöffnet. Jedoch bleib der Ausgang S des Verstärkers A mit dem aus den Kondensator C,-, und der VersLärkerstufe AR abgebil deten Spannungskonstanthalter verbunden, so da
die Spannung an der Ausgangsklemme S gleich der Spannung der Kondensatorladung Cn bleibt.
Dadurch wird in dieser zweiten Betriebsphase des Verstärkers der Ausgang S auf der gleichen Spannung gehörten wie am Schluß der voraufgegangenen Phase. obgleich der Ausgang SA der Endstufe A von der Klemme S abgeschaltet ist. Gleichzeitig sind die fingänge E1. E2 der ersten Stufe Ax kurzgeschlossen,
• nd ihre Driftspannung ist über Bx in dem Kondensator C1 eingespeichert.
Die erste und die zweite Phase wechseln sich feriediseh ab, wobei die Dauer der zweiten Phase
icgenüber der der ersten ku ζ ist. EO beträgt z. B. ie Dauer eines Arbeitszyklus 1 bis 10 Sekunden. Ivobei die Dauer der zweiten Phase weniger als 10Z0 der Dauer der ersten Phase beträgt. Der Übergang ton der einen zur anderen Phase erfolgt durch gleichleitiges Steuern der Schalttransistoren unter Her-Itellung der jeweiligen Schaltungen nach F i g. 4
• nd 5.
Auf Grund der wirksamen Driftkorrektur bei dem Irfindungsgemäßen Verstärker können an seinen Ein- Iängen E1, E2 Glieder bzw. Elemente hoher Impeanz Verwendung finden, wie z. B. Fcldeffekttran- listoren. Die Driftkorrektur ist nur für die erste ttu'e Ax des Verstärkers erforderlich, da dessen Drift tiit dem Verstärkungsfaktor der folgenden Ver-Itärkerstufen multipliziert wird; der geringere Veritärkungsfaktor der folgenden Stufen führt nur zu •iner vernachlässigbaren Drift.
Ein wichtiger Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der an den Verbraucher Z gelieferte Strom zu !einem Zeitpunkt unterbrochen ist. insbesondere luch nicht im Augenblick des Korrekturvorganges. t)ie Störung des an die Last Z abgegebenen Signals durch die Korrektur ist äußerst schwach und tritt •ls parasitäre Spannungsspitze von einigen uV für die Dauer von einigen as mit einer Wiederkehr-Ircquenz von 1 I is 0.1 Hz auf. Im Vergleich zu bislerigen Vorrichtungen zur Driftkorrektur. die auf iinem Zerhacken beruhen, ist somit die Amplitude der das Signal überlagernden parasitären Spannungs- ■pitzen um den Faktor 10 bis 50 verringert, und die frequenz solcher Spannungsspitzen ist mehr als ICO OOOfach untersetzt.

Claims (7)

Patentanspüchc:
1. Verfahren zum Verstärken schwacher Gleichttromsignale in einem Gleichstroms erstärker unter Verwendung von Schaltvorrichtungen und Driftkorrcktureinrichtungen. mittels welcher bei kurzzeitig «pannungsloscm Verstärkereingang abgetastete und gespeicherte Driftsignale während der Arbeitsphase des Verstärkers diesem zufiihrbar H'nd. dadurch g c k e η η ζ e i c h η c t. daß an den Ausgang einer ersten Verstärkerstufe M1) mit hohem Verstärkungsfaktor der eine Eingang (/?,) einer zweiten, als Differenzialverstärker ausgebildeten Stufe (Λ.,) angeschlossen wird, deren Anderer Eingang [B1) zu einem Speicher für das Driftsignal der ersten Stufe (Ax) geführt ist. und daß bei spannungslosem Eingang (E1. E2) der ersten Stufe (Ax) das Driftsignal zum Einspeichern am Ausgang letzterer abgenommen wird (F ig. J).
2. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Driftkrrriktureinrichtungen einen Analogspeicher (C4), einen Eingabeverstärker (A4) für den Analogspeicher und einen Abfrageverstärker [A5) für das Korrektursignal aufweisen, daß der eine Eingang (Bx) der zweiten Verstärkerstufe (A3) und der Eingabeverstärker (Ax) an den Ausgang der ersten Stufe (Ax) und ein zweiter Eingang (B2) der zweiten Stufe an den Abfrageverstärkerausgang (T5) angcs;r lossen ist und daß im RückkoppliingfZAeig zwischen dem Ausging (5) des Verstärkers (A) und dem Eingang (E2] der ersten Verstärkerstufe (Ax) Schaltvorrichtungen (Tx. T10, T50, T100, Txm) angeordnet sind, mit deren Hilfe der Eingabeverstärker (A4) des Analogspeichers (C1) periodisch beaufschlagbar ist, derart, daß das Potential des ersten Eingangs (Bx) der zweiten Verstärkerstufe (At) angetastet, der gemessene Wert als Driftkorrektursignal dem Analogspeicher (C4) aufgegeben und das Potential des zweiten Eingangs (B2) bis zur nächsten Korrektur auf diesem eingespeicherten Wert konstantgehalten wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Reihe zwischen der Hingangsklemme (V) der Schaltungsanordnung und dem Eingang (E1) des Verstärkers (A) geschaltetes Schaltglied (T2). das über ein weiteres Schalt glied (T3) mit Masse verbunden ist, daß zwischen dem Ausgang {SA) des Verstärkers (A) urd dem Ausgang (S) der Schaltungsanordnung ein Schalt glied (Tn) in Reihe liegt und daß vor und nach jeder Korrekturabtastung d^r Eingang (Π der Schaltungsanordnung mit dem Eingang (E1) des Verstärkers (A) und ihr Ausgang (S) mit dem Ausgang (SA) des Verstärkers (A) sowie mit dem Eingabeverstärker (Ax) verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Analogspeicher (C4) durch einen Kondensator gebildet ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, dal? zumindest der Eingabe- oder der Abfrageverstärker (/I1 bzw. A:,) eine hohe Eingangsimpc.Ian7 und den Verstärkungsfaktor 1 aufweist.
f>. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichiiincen bzw. Glieder au? kontaktofen Schaltelementen mit elektronische! Steuerung bestehen. 7. B. aus Halbleiterelcir.enter oder aus Reihenanordnungen solcher Schaltelemente.
7. SchaltaniTdnrng wenigstens nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrich-Hingen Feldeffekttransistoren oder Reihenschaltungen solcher Transistoren sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnunsien
DE19702004337 1969-05-21 1970-01-30 Verfahren zum verstaerken schwacher gleichstromsignale und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens Pending DE2004337B2 (de)

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