DE2114940B2 - Schaltungsanordnung fuer hochohmige gleichspannungsverstaerker - Google Patents
Schaltungsanordnung fuer hochohmige gleichspannungsverstaerkerInfo
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Description
Siebkondensatoren für den Wechselspannungsvorverstärker erforderlich.
Es wurden bereits selbstschwingende Gleichspannungsverstärker vorgeschlagen, die eine positive
Rückkopplung im Wechselsp&anungsvorverstärkerteil
enthalten. Diese Verstärker sind so ausgelegt, daß sie ständig schwingen, wobei die Amplitude der
Ausgangsspannung des Wechselspannungsvorverstärkers, die ils Steuerspannung für die Transistor-Zerhackerst.ufe
dient, von der Eingangsgleichspannung abhängig ist.
Außer den bereits genannten Nachteilen ergeben sich weitere Nachteile bei der Verwendung einer
sinusförmigen Steuerspannung, die vom Ausgang des Verstärkers abgegriffen wird und deren Amplitude
schwankt, wodurch die Änderung der Restspannung des Zerhackers und die Vergrößerung der Schaitspitzen
hervorgerufen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verstärker für elektronische Regler zu entwickeln.
der durch seine Schaltungsanordnung die geschilderten technischen Mangel weitgehendst beseitigt und
im Bauvolumen auf ein Minimum begrenzt ist.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Schaltungsanordnung entwickelt
wurde, die einem Generator in Form eines bekannten astabilen Multivibrators mit einem kleinen Tastverhältnis
eine Zerhackerstufe mit einem Transistor zuordnet. Eine Elektrode desselben dient zur Aufnahme
von Impulsen kurzer Dauer und ist mit dem Ausgang des Multivibrators verbunden. Die anderen
beiden Elektroden des Transistor-Zerhackeis dienen zur Aufnahme der Gleichspannung. Als Demodulator
ist eine statische Flip-Flop-Stufe vorgesehen. Der erste Eingang des Demodulators ist mit dem Ausgang
des Wechselspannungsvorverstärkers verbunden, während der zweite Eingang zur Aufnahme der
Steuerimpulse des astabilen Multivibrators ausgebildet ist. Von diesen Steuerimpulsen werden nur die
über ein RC-GWed ankommenden Vorderflanken
verwendet.
Fine weitere erfindungsgemäße Lösung besteht
darin, daß die Schaltungsanordnung unter Beibehaltung des beschriebenen astabilen Multivibrators mit
kleinem Tastverhältnis und des Transistor-Zerhakkcrs
ausgeführt ist. Dabei wird eine über einen Teil oder den gesamten Wechselspannungsverstärkcr führende,
frcqucnzunabhängige. mitkoppclnde Rückführung
vorgesehen. Diese erfolgt über einen Wechsclspannungsvorverslärker, einen Kondensator, einen
Widerstand, einen Endtransistor und einen weiteren Widerstand. Dabei ist die Steuerelektrode des Endtransistors
über das ÄC-Glied mit dem Ausgang des WcchselspannungsvorvLTStärkcrs verbunden. Der
F.ndtransistor ist derart gesättigt, daß erst beim Auftreten
von Impulsen entsprechender Polarität am Ausgang des Wechselspannungsvorverslarkers der
F.ndtransistor für die Dauer von annähernd einer halben Periode der Gcncrator-Stcuerspannung gespcrrl
wird.
Diese Anordnung ermöglicht es, den Zerhackervorwiderstand
etwa um die Größe des Tastverhältnisses kleiner zu wählen als den geforderten Eingangswiderstand
des gesamten Verstärkers. Weitere Vorteile sind:
— die Vergrößerung der Amplitude der Ausgangsspannung des Zerhackers
— nur noch ein schwaches Rauschen sowie
— ein schnelles Abfließen der Raumladung des Transistors und dadurch der Eigenstörspannung
des Zerhackers.
Diese Resultate erlauben die Wahl einer hohen Schaltfrequenz und die Verwendung kleiner Koppel-
und Siebkondensatoren.
Das modulierte Signal wird über einen Koppelkondensator dem nachgeschalteien Wechselspannungsvorverstärker
zugeführt. Für die Demodulation
ίο sind erfindungsgemäß zwei Ausführungsarten vorgesehen:
Die erste Ausführung enthält eine an sich bekannte statische Flip-Flop-Stufe. Dabei ist der erste Eingang
über einen Koppelkondensator mit dem Ausgang
des Wechselspannungsvorverstärkers und der zweite Eingang über ein differenzierendes RC-GYied mit
dem Steuergenerator verbunden. Die Vorderflanke des Steuerimpulses versetzt den Endtransistor der
Flip-Flop-Stufe in den leitenden Zustand. Die Rück-
flanke des Steuerimpulses beeinflußt den Schaltzustand der Flip-Flop-Stufe nicht.
Ein vom Wechselspannungsvorverstärker kommender Impuls versetzt mit seiner Vorderflanke die
Flip-F'.op-Stufe in den nichtleitenden Zustand, in
dem der Endtransistor gesperrt ist, wobei die Rückflankc
wiederum keinen Einfluß auf das Schaltverhalten besitzt. Bei fehlenden Impulsen vom Wechselspannungsvorverstärker
bleibt der Endtransistor der Flip-Flop-Stufe im leitenden Zustand.
Die zweite Ausführung verwendet eine über den gesamten Wechselspannungsverstärker oder einen
Teil von diesem führende, jedoch nicht den Zerhacker umfassende, frequenzunabhängige mitkoppelnde
Rückführung.
Die Endstufe des Wechselspannungsverstärkers ist mit dem Vorverstärker über ein RC-Glkd verbunden
und befindet sich solange im gesättigten Zustand, bis Impulse entsprechender Polarität am Ausgang
des Vorverstärkers den Endtransistor für die Dauer etwa einer halben Periode der Generator-Steuerspannung
sperren.
Der Erfindungsgedanke soll an Hand zweier Ausfiihrungsbeispielc
näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines hochohmi-
4S gen Gleichspannungsverstärkers, bei dem die Demodulation
durch eine statische Flip-Flop-Stufe erfolgt. Die zu verstärkende Gleispannung Uy. gelangt
über einen Vorwiderstand 1 an eine Elektrode eines Zerhacker-Transistors 2. Die Steuerelektrode ist mit
dem Ausgang eines astabilcn Multivibrators 3, mit einem kleinen Tastverhältnis von beispielsweise
1 : 100. verbunden. Die zerhackte Gleichspannung wird über einen Koppelkondensator 4 an den Eingang
eines Wcchsclspannungsvorvcrstärkers 5 gelegt.
Die Ausgangsspannung des Wcchselspannungsvorverstärkcrs
5 wird über den Koppelkondcnsator 6 dem einen Eingang 11 einer statischen Flip-Flop-Slufe
10 zugeführt. Der andere Eingang 12 der Flip-Flop-Stnle
10 wird vom Multivibrator 3 über ein
fio differenzierendes /\C-Glied, bestehend aus einem
Widerstand 7 und einem Kondensator 8, und über einen Koppelkondcnsator 9 angesteuert.
Die Flip-FIop-Stufc 10 ist so ausgelegt, daß ihr
nicht dargestellter Endtransistor nur durch die Vorderfianken der Steuerimpulse in den leitenden Zustand
U \ - O versetzt wird. Die Vorderflanken der
Ausgangsimpulse des Wcchsclspannungsvorverstärkei'S 5 schultern einen weiteren nicht Hnropcfelltpn
Transistor der Endstufe in den leitenden Zustand U\ = L. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß
bei Fehlen des Ausgangssignals vom Wechselspannungsverstärker 5 der Ausgangstransistor der FHp-Flop-Stufc
10 leitend bleibt.
F i g. 2 zeigt das Blockschaltbild eines hochohmigen Gleichspannungsverstärkers, bei dem die Demodulation
durch eine frequenzunabhängige mitkoppelnde Rückführung vorgenommen wird. Die Gleichspannung
Uk gelangt über den Vorwiderstand 1 an eine Elektrode des Zerhacker-Transistors 2, dessen
anderen beiden Elektroden die zu zerhackende Spannung aufnehmen. Die Steuerelektrode wird mit dem
Ausgang eines astabilen Multivibrators 3, mit einem kleinen Tastverhältnis von beispielsweise 1: 100,
verbunden. Die zerhackte Gleichspannung wird über einen Koppelkondensator 4 an den Eingang eines
aus einem Wechselspannungsvorverstärker 13, einem Kondensator 15, einem Widerstand 16 und einem
Endtransislor 17 gebildeten Wechselspannungsverstärker gelegt. Die Ausgangsspannung des Wcchselspannungsverstärkers
wird über den Kondensator 15 der Steuerelektrode des Endtransistors 17 zugeführt.
Dieser ist bei fehlendem Steuersignal über den Widerstand 16 so aufgesteuert, daß er sich im gesättigten
Zustand befindet. Der Widerstand 14 realisiert eine frequenzunabhängige mitkoppelnde Rückführung
zwischen der Endstufe mit dem Transistor 17 und dem Eingang des Wechselspannungsvorverstärkers
13. Bei Auftreten von Impulsen bestimmter Polarität am Ausgang des Wechselspannungsvorverstärkers
13 wird der Endtransistor 17 in den gesperrten Zustand versetzt, dessen Dauer annähernd der
halben Periode der Generator-Steuerspannung entspricht. Zur Gewährleistung dieser Funktion ist da
RC-G\\ed mit seinem Kondensator 15 und Wider
stand 16 entsprechend dimensioniert.
Für eine Potentialtrennung und nachfolgend Gleichrichtung sind ein Übertrager 18, eine Diode 1!
und ein Kondensator 20 vorgesehen.
der
Aufstellung verwendeten Bezugszeichen
ul
Uy.
Vorwiderstand Transistor-Zerhacker Multivibrator Koppel kondensator
Wechselsparnungsvorverstärker Koppelkondensator Widerstand )
differenzier. /fC-Giied Kondensator )
Koppelkondensator statische Flip-Flop-Stufe erster Transistor-Eingang zweiter Transistor-Eingang
Wechselspannungsvorverstärker Widerstand Kondensator Widerstand Endtransistor Übertrager
Diode Kondensator = Ausgangsspannung = Betriebsspannung -- zu verstärkende Eingangsspannung
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
.■■■"?*■
Claims (3)
1. Schaltungsanordnung für hochohmige densator (20) vorgesehen sind.
Gleichspannungsverstärker sowohl mit Genera- 5
Gleichspannungsverstärker sowohl mit Genera- 5
torsteuerung für eine Transistor-Zerhackerstufe
mit einem Wechselspannungsvorverstärker und
Demodulator als auch mit einem Transistor-Zerhacker und einem nachgeschalteten, rückgekoppelten
Wechselspannungsverstärker bei io Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
gleichzeitig erfolgender Demodulation in elektro- für hochohmige Gleichspannungsverstärker sowohl
nischen Reglern, dadurch gekennzeich- mit Generatorsteuerung für eine Transistor-Zerhaknet,
daß als Generator ein an sich bekannter, kerstufe mit einem Wechselspannnungsvorverstärker
astabiler Multivibrator (3) mit einem kleinen und Demodulator als auch mit einem Transistor-Tastverhältnis
von beispielsweise 1:100 verwen- 15 Zerhacker und einem nachgeschalteten, rückgekopdet
wird, dem eine Zerhackerstufe mit einem pelten Wechselspannungsverstärker bei gleichzeitig
Transistor (2) zugeordnet ist, dessen eine Elek- erfolgender Demodulation in elektronischen Regiern.
trode mit dem Ausgang des Multivibrators (3), Elektronische Regler sind gekennzeichnet durch
zur Aufnahme von Impulsen kurzer Dauer ver- Verstärker mit einem sehr hohen Verstärkungsgrad,
bunden ist, während die anderen beiden Elektro- 20 wobei das erforderliche Zeitverhalten des Regler?
den des Transistor-Zerhackers (2) die Gleich- durch Rückführnetzwerke bestimmt wird, die im allspannung
aufnehmen und daß als Demodulator gemeinen ÄC-Glieder enthalten,
eine an sich bekannte statische Flip-Flop-Stufe Bei der Anwendung an Regelstrecken mit großen
eine an sich bekannte statische Flip-Flop-Stufe Bei der Anwendung an Regelstrecken mit großen
(10) eingesetzt ist, deren erster Eingang (11) mit Zeitkonstanten, z. B. Temperaturregelstrecken, werdem
Ausgang des Wechselspannungsvorverstär- 25 den ebenfalls Regler mit großen Zeitkonstanten bekers
(5) verbunden ist und deren zweiter Eingang nötigt. Da in der Praxis Zeitkonstanten bis zu
(12) zur Aufnahme der über einen Widerstand (7) 60 min. erforderlich sind, die Kapazitätswerte wegen
und einen Kondensator (8), als differenzierendes des erforderlichen Volumens jedoch nicht beliebig
/iC-Glied wirkend, ankommenden Vorderflanken vergrößert werden können, müssen die Widerstandsder
Steuerimpulse des astabilen Multivibrators (3) 30 werte für das /?C-Glied möglichst groß gewählt werausgebildet
ist. den. Daraus folgt für den Verstärker, daß dessen
2. Schaltungsanordnung für hochohmige Eingangswiderstand um 1 bis 2 Zehnerpotenzen
Gleichspannungsverstärker sowohl mit Genera- größer sein muß, um die Größe der Zeitkonstanten
torsteuerung für eine Transistor-Zerhackerstufe ausschließlich durch die 7?C-Glieder zu bestimmen,
mit einem Wechselspannungsvorverstärker und 35 Bekannt sind Gleichspannungsverstärker mit
Demodulator als auch mit einem Transistor- Transistor- oder mechanischen Zerhackern am Ein-Zerhacker
und einem nachgeschalteten, rück- gang und nachgeschalteten Wechselspannungsvergekoppelten
Wechselspannungsverstärker bei stärkern und Demodulatoren. Bei Modulationsvergleichzeitig
erfolgender Demodulation in elektro- stärkern ist die Drift in erster Linie von dem Driftnischen
Regiern dadurch gekennzeichnet, daß als 40 verhalten des Modulators abhängig. Hierbei h;ibcn
Generator ein an sich bekannter, astabiler MuI- mechanische Zerhacker gegenüber Transistor-Zertivibrator
(3) mit einem kleinen Tastverhältnis hackern den Vorteil der kleineren Drift. Nachteilig
von beispielsweise 1 : 100 verwendet wird, dem gegenüber Transistor-Zerhackern sind die geringere
ein Transistor-Zerhacker (2) zugeordnet ist. Lebensdauer der mechanischen Zerhacker, das Aufdessen
eine Elektrode zur Aufnahme von Impul- 45 treten von Resonanzen, die Empfindlichkeit gegensen
kurzer Dauer mit dem Ausgang des Multi- über mechanischen Schwingungen und der höhere
vibrators (3) verbunden ist, während die anderen Preis.
beiden Elektroden des Transistor-Zerhackers (2) In den bekannten Schaltungen für die Modulato-
zur Gleichspannungsaufnahme vorgesehen sind, ren werden sinus- oder rechteckförmige Steuerspan-
und daß eine über einen Teil oder den 50 nungen verwendet, bei den letzteren mit einem
gesamten Wcchsekpannungsverstärker, bestehend Tastverhältnis von annähernd 1 :2. Auf Grund der
aus einem Wechsclspannungsvorverstärker (13), eingangs dargelegten Forderungen bezüglich des
einem Kondensator (15), einem Widerstand (16) Eingangswiderstandes des Gleichspannungsverstär-
und einem Endtransislor (17), führende frequenz- kers benötigt man bei den bisher bekannten Schalunabhängige, mitkoppelnde Rückführung über 55 tungen mit Parallel-Zerhackern einen sehr großen
den Widerstand (14) vorgesehen ist und daß der Zerhacker-Vorwiderstand. Hieraus ergeben sich folin
der Endstufe des Wechselspannungsverstärkers gende Nachteile:
befindliche Endtransistor (17), mit seiner Steuer- 1. Es tritt eine Verminderung der Amplitude der
elektrode über ein aus einem Kondensator (15) Ausgangsspannung des Zerhackers durch die
und einem Widerstand (16) bestehendes RC- ßo Spannungsteilung zwischen dem Vorvviderstand
Glied mit dem Ausgang des Wechselspannungs- des Zerhackers und dem Sperrwiderstand des
Vorverstärkers (13) verbunden und derart gesät- Transistors in Erscheinung,
tigt ist, daß er erst beim Auftreten von Impulsen 2. Als weiterer Nachteil ist ein relativ starkes
entsprechender Polarität am Ausgang des Wech- Rauschen zu verzeichnen und es ist infolge des
selspannungsvorverstärker(13) für die Dauer von 65 langsamen Abfließens der Raumladung und der
annähernd einer halben Periode der Generator- langsamen Entladung der Schaltkapazitäten
Steuerspannung gesperrt wird. eine Begrenzung der Schaltfrequenz nach oben
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gegeben. Außerdem sind große Koppel- und
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DE2114940B2 true DE2114940B2 (de) | 1973-02-15 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2114940C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4835486A (en) * | 1986-04-28 | 1989-05-30 | Burr-Brown Corporation | Isolation amplifier with precise timing of signals coupled across isolation barrier |
US5444600A (en) * | 1992-12-03 | 1995-08-22 | Linear Technology Corporation | Lead frame capacitor and capacitively-coupled isolator circuit using the same |
-
1971
- 1971-03-27 DE DE19712114940 patent/DE2114940C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2114940A1 (de) | 1972-03-23 |
DE2114940C3 (de) | 1973-09-13 |
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