DE2047981C2

DE2047981C2 - Schaltung zur Speisung von Potentiometergebern, Widerstandsthermometern od. dgl

Info

Publication number: DE2047981C2
Application number: DE19702047981
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. Guenzel; Karl Zoddel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-09-30
Filing date: 1970-09-30
Publication date: 1975-01-30
Also published as: DE2047981A1; DE2047981B2

Description

.15

Es ist bekannt Potentiometergeber. Widerstandsthermometer od. dgl., bei denen ein veränderlicher Widerstand bzw Teilwiderstand mit Hilfe des Spannungsabfalls bestimmt wird, den ein durch den Widerstand fließender Strom hervorruft, mit einem eingeprägten Strom zu speisen. Als Stromquelle kann beispielsweise ein Transistor dienen, in dessen Kollektorkreis ein eingeprägter Strom Hießt, der gleichzeitig den zu messenden Widerstand durchsetzt. Wegen des Temperaturganges der Spannung an der Basis des Transistors und der Spannung zwischen Emitter und Basis ist der eingeprägte Strom bis zu einem gewissen Grad von der Umgebungstemperatur abhängig. Eine Kompensation dieser Temperaturabhängigkeit ist nur unvollkommen möglich.

In der schweizerischen Zeitschrift »Technische Mitteilungen PTT«, Nr. 6, 1960, ist auf den S. 185 bis 200 in einem Aufsatz »Transistorverstärker mit Gegenkopplung«, insbesondere auf den S. 196 und 197, die Strom-Parallelgegenkopplung bei Transästorverstärkern beschrieben. Unter anderem ist auch erwähnt, daß diese Art Gegenkopplung vor allem eine ^ Stabilisierung der Stromverstärkung bewirkt.

Diesem Bekannten gegenüber lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltung nach dem Oberbegriff die Temperaturabhängigkeit einer Stromquelle zu verringern und zugleich den Spannungs- abfall an einem Gegenkopplungswiderstand in seiner Auswirkung auf die von dem Potentiometergeber abgegebene Meßspannung zu kompensieren.

Bei einer Schaltung zur Speisung von Potentiometergebern, Widerstandsthermometern od. dgl. mit einem von einer Referenzspannungsquelle abgeleiteten eingeprägten Strom, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Stromspeisung über einen an sich bekannten Operationsverstärker mit ebenfalls bekannter Strom-Parallelgegenkopplung erfolgt und der Spannungsabfall über einen Gegenkopplungswiderstand des Operationsverstärkers mittels einer einstellbaren, von der Referenzspannungsquelle abgeleiteten Spannung kompensiert ist.

Mit Hilfe der Strom-Parallelgegenkopplung des Operationsverstärkers wird die Spannung der tempe raturkompensierten Referenzquelle auf einfache Weise ohne nennenwerten Zusatzfehler in einen einge prägten Strom umgesetzt. Dabei wird der Spannungsabfall am Gegenkopplungswiderstand, der die Auswertung der am Potentiometergeber einfallenden Spannung erschweren könnte, kompensier·

Im einzelnen wird die Referenzspannung über einen Widerstand an eine der Eingangsklemmen dc.s Operationsverstärkers gelegt und diese Eingangsklemme über einen weiteren Widerstand und den Potentiometergeber mit der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers verbunden. Dabei ist der Anschlußpunkt des Potentiometergebers an den weiteren Widerstand über den Gegcnkopplungswiderstand mit der zweiten Eingangsklemme des Operationsverstärkers verbunden. Der Abgriff des Potentiomeieriiebers >st über einen Widerstand und die Referen/-spannunesquellc über einen einstellbaren Widerstand an eine "der Eingangsklemmen eines die Spannung am Potentiometergeberabgriff weiterverarbeitenden Meßverstärkers angeschlossen.

Die Erfindung wird an Hand einer Figur, die cm Ausführungsbeispiel als Blockschaltbild darstellt. näher erläutert.

In der Figur ist ein Potentiometergeber RFS zu erkennen. Dieser Geber ist an die A.usgangsklemme eines Operationsverstärkers K1 angeschlossen. Die andere Klemme des Potentiometergebers ist über einen Widerstand R3 mit Massepotential verbunden. Die Zuleitungen zum Potentiometergeber, der von ('-.τ Speise- und Meßeinrichtung entfernt montiert ist. sind durch Widerstände RZl bzw. RZ3 dargestellt. Der Operationsverstärker Kl erhält seine Eingangsspannung über einen Widerstand Rl von einer K 011-stantspannungsquclle K. deren wesentlicher Bestandteil eine nicht weiter dargestellte temperaturkompensierte Referenzdiode ist. Diejenige der beiden Eingangsklemmen des Operationsverstärkers 1 1. die nicht auf Massepotenlial liegt, ist außerdem über einen Widerstand Rl mit der Verbindungsleitiing zwischen dem Widerstand R2> und dem Potenliomclcrgeber RFS verbunden. Der Spannungsabfall IL zwischen dem Abgriff S des Potentiometergebers und der rechten Anschlußklemme des Potentiometergebers wird über einen Widerstand RS zusammen mit einem Spannungsabfall L _ro am Widerstand Λ3. der als Gegenkopplungswiderstand für den Operationsverstärker Vi dient, und einem Spannungsab fall l!_RA am Zulcitungswidcrstand einer der Eingangsklemmen eines zweiten Operationsverstärkers Vl zugeführt. Der Operationsverstärker Vl dient der Verstärkung der Meßspannung. Der Zuleitungswiderstand der Abgriffsleitung ist mit RZl bezeichnet. Die Summe der Eingangsspannung des Operationsverstärkers Vl ist mit U bezeichnet. Der Opcrationsver-

stärker weist einen Gegenkopplungswiderstand R6 auf. Zur Kompensation des Spannungsabfalls U^ am Gegenkopplungswiderstand R3 dient eine aus der Konstantspannungsquelle K abgeleitete Kompensationsspannung, die über einen veränderlichen Widerstand R 4 der gleichen Eingangsklemme des Operationsverstärkers Vl zugeführt ist wie die Spannung am Abgriff des Potentiometergebers. Die Sj-innung der Konstantspannungsquelle ist mit U_K und die Aust^angsspannung des Operationsverstärkers Vl mit U_A bezeichnet. Der Strom durch den Widerstand R \ ist mit /,, der Strom durch den Widerstand R2 mit /,, der Strom durch den Widerstand R3 mit /₃ und der Strom durch den Potentiometergeber RFS mit 1 _ts bezeichnet. i_S

Der dem Poteniiometergeber RFS eingeprägte Strom folgt der Gleichung (1):

Rl

(D

C. ι = Mf + C₁₁,., - L)

R6
RS

R6

R4

13)

Aus der Figur ist ohne weiteres ersichtlich, daß außerdem für den Spannungsabfall am Zuleitungswiderstand RZ3 und für den Spannungsabfall am Gcgenkopplungswiderstand R 3 die Gleichungen (4) und (5) gelten:

Uoy-i — /ft ' RZj

Cr₃ =

Nach dem Einsetzen der Gleichungen (4) und (5) in Gleichung (3) gilt für die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Vl Gleichung (6):

Rl

^R3

Am Abgriff S des Potentiometergebers RFS entsteht eine der jeweiligen Stellung u des Schleifers proportionale Spannung, die der Gleichung |2) gehorcht:

IC = n- RFS /,,. (2)

Diese Spannung soll für Meßzwecke mit Hilfe des zweiten Operationsverstärkers 12 in eine eingeprägte Spannung C, umgesetzt werden. Am Eingang des Operationsverstärkers 12 sind darüber hinaus jedoch auch noch die Spannungen U_R/. C_R, sowie die über den Widerstand R 4 zugeführte Kompensationsspannung wirksam. Unter der Annahme, daß RS » RZ und RFS ist. gilt für die Ausgangsspannung des Operationsverstürkers Vl die Gleichung (3):

Deren additives Glied ist als Slörglied zu betrachten. Es verschwindet durch entsprechend·: Bemessung des Widerstandes R4 wie aus Gleichungen 17) und INI hervorgeht:

R4=

'■■(

R3\

RS

RA - RS

RZi (\

, - C₁

Rl
R2
R3

R 3

:n ■ R 5

*■ R 2

40 Die Gleichung (K) zeigt außerdem, daß die Grölte der Spannung L^ der Konstantspannungsquelle auf den Abgleich des Störgliedes ohne Einfluß ist. Das bedeutet, daß die Anordnung eine hohe Nullpunktstabilität aufweist, ferner geht aus Gleichung (K) hervor, daß auch der Zuleitungswiderstand RZ3 auf einfache Weise mit Hilfe des Widerstandes R4 ! ompensiert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

204798!

Patentansprüche:

1, ,Schaltung zur Speisung von Potentiometernebern, Widerstandsthermometern od. dgl. mit einem von einer Referenzspannungsquelle abgeleiteten eingeprägten Strom, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromspeisung über einen an sich bekannten Operationsverstärker (Pl) mit ebenfalls bekannter Strom-Parallelgegenkopp lung erfolgt und der Spannungsabfall über einen Gegenkopplungswiderstand (R 3) des Operationsverstärkers (Vl) mittels einer einstellbaren, von der Referenzspannungsquelle (K) abgeleiteten Spannung kompensiert ist. '5
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung (U_K) über einen Widerstand [Rl) an einer der Eingangsklcmmcn des Operationsverstärkers (Kl) liegt und diese Eingangsklemme über einen weiteren Widerstand (R2> und den Potentiometergeber [RFS) an die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers (Kl) angeschlossen ist und der Anschlußpunkt des Potentiometergebers (RFS) an den weiteren Widerstand (K 2) über den Gegenkopplungswiderstand [R3) mit der anderen Eingangsklemme des Operationsverstärkers (Kl) verbunden ist und daß der Abgriff (S) des Potentiometergebers [RFS) über einen Widerstand (R5) sowie die Referenzspannungsquelle (K) über einen einstellbaren Wiuerstand (R4) mit der einen Eingangsklemme eines Meßverstärkers (K 2) verbunden sind.