DE2122561A1

DE2122561A1 - Meßverstärker

Info

Publication number: DE2122561A1
Application number: DE19712122561
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Nadler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-05-07
Filing date: 1971-05-07
Publication date: 1972-11-09

Description

Meßverstärker Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßverstärker mit einer Speiasquelle und einem in Reihe dazu liegenden Widerstand an den Eingangsklammen des Verstärkers und einem Gegenkopplungswiderstand zwischen einer ausgangsklemme und der mit dem in Reihe zur Speisequelie liegenden Widerstand verbundenen Eingangsklemme sowie einem spannungemesser zwischen der Ausgangsklemme und Masse. Dian@ rt der Schaltung eines Meßverstärkers ist al saugschal tung bekannt (ATM, Lieferung 268, Mai 1958, Seite R66, blld 2). sie kann dazu benutzt werden, einen Widerstande went zu messen, wobei der Prüfling als Gegenkopplungswiderstand eingesotzt wird und als Spelsequelle eine Referenzspannungsquelle dient. Der mit der Speisequelle in Reihe liegende Widerstand wird als Vergleichswiderstand henutzt. Zur Anzeige kann ein Drehspulinstrument oder auch ein analog-Digital-Umsetzer mit Ziffernanseige benutzt werden. Diese Anordnung zur Messung eins Widerstandes nat den Nachteil, daß der Prüfling einer oft unerwünscht großen Belastung ausgesetzt ist, weil wegen der Anpassung an das Spannungsmeßinstrument die Ausgangsspannung des Verstärkers möglichst zwischen 1 und 10 V liegen sollte.
Dieser Nachteil wird bei dem eingangs beschriebenen Meßverstärker dadurch behoben, daß gemaß der Erfindung ein zweiter Verstärker in Spannungsfolgerschaltung mit einer seiner zwei Eingangsklemmen an den Abgriff eines parallel zum spannungsmesser geschalteten spannungsteilersangeschlossen ist und der Gegenkopplungswiderstant ausgaugsseitig an der ausgangsklemme des zweiten Verstärkers anstatt an der Ausgangsklemme des Meßverst@@kers liegt.
Von der Ausgangsspannung des Keßverstärkers wird also eine Teilspannung ahgegriffon und durch den zweiten Verstärker entkoppelt dem Gegenkopplungswiderstant zugeführt.
Dadurch kann erreicht werden, daß am Prüfling (Gegenkopplungswiderstand ) nur noch beisplelsweise 0,1 V anliegen, Die Belastung des Prüflings kann dadurch um einen Faktor 100 bis 10.000 verringert werden. Trotzd m bleibt die von dem Meßinstrument ausgewortete Spannung gleich. Die Schaltung nach der Erfindung läßt sich zweckmäßig mit integrierten Verstärkorn aufbauen Der Spannungsteiler besteht aus zwei hochkonstanten Widerständen. daraus folgt zusammen mit dem ümstand, daß der zweite Verstärker voll im Gegenkopplungszweig des Meßverstärkers liegt, daß kein nennenswerter Fehlerzuwachs gegenüber der cinfachon Saugschaltung entsteht.
Mit der schaltung nach der Erfindung köunen ouch gut Ströme gemessen werden. Der Vorteil debei ist dann, daß der den Meßbereich bestimmende Gegenkopplungswiderstand für kleine Leistungsbelastung dimensioniert werden kann, und daß der Eingangswiderstand der Meßschaltung infolge der Gegenkopplung nahezu Mull ist. Der in Reihe zur Speisequelle liegende Widerstand ist dann durch den Innonwiderstand der Stromquelle gegeben, Für beide Verstärker werden Operationsverstärker eingesetzt.
Die Schaltung wird anhond zweier Figuren näher orlöutert.
Figur 1 stellt einen Meßverstärker in der bisber bokannten saugschaltung dar.
Figur 2 ist ein ausführungsbeispiel der Lrfindung zur Mesaung eines Widerstandes.
Figur 1 zeigt einen Meßverstärker 1, an dessen einer Eingangsklemme eine speiscspannungsquelle 2 mit der Spannung Um über einen in Reihe geschalteten Widerstand 3 mit dem Wert Rv liegt. Die andere Eingangsklemme ist mit lasse bzw. der an Masse gelegten Klemme der Speisespannungsquelle verbunden. Die Ausgaugsklemme des Verstärkers 1 ist zur Messung der Ausgangsspannung UA mit einer Eingangsklomme eines Moßinstrumentes 4 verbunden, dessen andere Eingangsklomme an Masse liegt. Weiter ist die /ausgangsklemme des Verstärkers 1 mit derjenigen Einganesklemme, an der der Widerstand 3 liegt, über einen Gegenkopplungswiderstand 5 vom Widerstandswert Rx verbunden. Die Ausgangsspannung A des Verstärkers 1 bestimmt sich aus der Gleichung (1) UA = Rx l ## (1) 3s folgt daraus, daß die Spannung UA proportional dem unbckannten Widerstand Rx ist, welul der Faktor UE/RV konstant gehalten wird. Die Schaltung nich Figur 1 kann also zur Widerstondsmessung herangezogen werden, wobei der zu messende Widerstand als Gegenkopplungswiderstand eingesetzt wird. Der Vergleichswiderstanduwert Rv und die Höhe der Referenzspannung UE bestimmen dabei den Meßbereich.
Gemäß Figur 2 ist die Schaltung nach Figur 1 dahingehend erweitert, dß der Widerstand 5 ausgangsseitig nicht unmittelbar an die Ausgangsklemme des Meßverstärkers 1 angeschlossen ist, sondern über einen zweiten Verstärker 6 an einem Abgriff eines Spannungsteilers 7 für die Ausgangsspannung UA liegt. Der Spannungsteiler 7 besteht aus hochkonstanten Widerständen R1 und R2. Die nicht am Abgriff des SpanIlungsteilers liegende Eingangsklemme des Verstärkors 6 ist njt der Ausgangskiemme des Verstärkers 6 verbund n. Von der Ausgangsspannung UA des Meßverstärkers 1 wied aiso eine Toilspannung abgegriffen und durch den Verstärker 6 entkoppelt dem Prüfling sugeführt. Diese Span nung ergibt sich @ durch U2 = UA . (R2/R1 + R2) (2) Da für R1 und R2 auch hochkonstante Widerstände eingesetzt werden und der Verstärker V2 voll im Gegeckopplungszweig liegt, entsteht bei der neuon Schaltung nach Figur 2 kein nennenswerter Fehlerzuwachs gegenüber der bekannten Schaltung nach Figur 1.
In einer ausgeführten Schaltung konnte die Spannungshelastung des Prüflings mit der schaltung nach der Erfindung auf 1/10 herabgesetzt werden. Die Laistungsbelastung konnte auf 1/100 des ursprünglionen wertes verringort werden.
Die beschriebene Schaltung kann ebenfalls gut verwendet werden, wenn es gilt, Ströme ohne Spannungsabfall in der Me@schaltung zu messen bzw. wenn die zugehörigen gegenkopplungswiderstände geringe Verlustleistung haben sollen. Als Meßschaltung dient wieder die erweiterte Saugschaltung nach figur 2, Anstelle von Rv und UE tritt dann die zu messende Stromquelle mit ihrem Innenwiderstand. der Widerstand Rx wird dafür durch einen Festwiderstand ersetzt, welcher den Me@bereich festlegt.
6 P a t e n t a n s p r ü c h e 2 Figuren

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Leßverstärker mit einer Speisequelle und einem in Reihe dazu liegenden Widerstand an Eingangsklemmen des Verstärkers und einem Gegenkopplungswiderstand zwischen einer ausgangsklemme und der mit dem in reihe zur spelsequelle llegenden widerstand verbundenen Eingandsklemme sowie einem spannungsmesser zwischen der ausgang@@lemme und Masse, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein zwell@r Verstärker (6) In spannungsfolgerschaltung mit einer seiner zwei Eingangsklemmen am Abgriff eines parallel zum spannungsmesser (4) geschalteten Spannungsteiler (7) angeschlossen i.st und der Gegenkop-plungswiderstand (5) ausgangsseitig an der ausgangsklemme des zweiten Ve@stärkers (6) anstatt an der Ausgangsklemme des Meßverstärkers (1) liegt.
2. Keßverstärker nach Auspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die andere der Eingangsklemmen des zweiten Verstärkers (6) mit seiner Ansgangsklemme verbunden ist.
3. Meßverstärker nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß der Spandungsteiler (7) aus zwei hochkanstanten Widerständen (R1, R2) besteht.
4. leßveratärker nach Anspruch 1 oder einem der folgenden d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Speisequelle (2) eine Refer:nzspannung (U2) abgitt und der dazu in Reihe liegunde Widerstand (3) ein Vergleichswiderstand zu dem als Meßobjekt dienenden Gegenkopplungawiderstand (5) ist.
5. Maßvorstärker nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, ausgenonmen anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Speisequelle (2) eine stromquelle ist und der dazu In Reihe geschaltete Widerstand (3) der Innenwid@@@and der Quelle (2) ist.
6. Meßverstärker nach Knspruch 1 oder einem der fol"enden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die verwendeten Verstärker (1, 6) Operationsverstärker sind.