DE2209787C2

DE2209787C2 - Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von durch Gleichtaktspannungsänderungen hervorgerufenen Gleichtaktsignalen in Meßanordnungen

Info

Publication number: DE2209787C2
Application number: DE19722209787D
Authority: DE
Inventors: Friedrich 1000 Berlin Zuther
Original assignee: Auergesellschaft GmbH
Current assignee: Auergesellschaft GmbH
Priority date: 1972-03-01
Filing date: 1972-03-01
Publication date: 1974-03-14
Also published as: GB1422417A; FR2174635A5; DE2209787B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die es ermöglicht, den Meßwertgeber und den folgenden Differenzverstärker aus der gleichen Spannungsquelle zu betreiben, auch wenn der Meßwertgeber über variable, nicht konstante Widerstände mit der Spannungsquelle des Verstärkers verbunden ist, wie z. B. unterschiedliche Längen von Anschlußleitungen, insbesondere wenn deren Widerstände gegenüber dem inneren Widerstand des Meßwertgebers nicht vernachlässigbar sind.

Bei Operationsverstärkern, die als Differenzsignalverstärker oder kurz als Differenzverstärker zur Verstärkung des Signals von Meßwertgebern eingesetzt werden, ist das sogenannte Gleichtaktunterdrükkungsverhältnis ein wichtiger Faktor für die Genauigkeit, mit der die Meß-Schaltung arbeitet, da Gleichtakteingangsspannungsänderungen an den beiden Eingängen des Differenzverstärkers Fefilspannungen, d. h. Gleichtaktsignale hervorrufen. Für Operationsverstärker wird deshalb die Gleichtaktunterdrückung im Datenblatt des Verstärkern angegeben. Der Meß-Fehler, der durch Gleichtaktspannungsänderungen im Verstärker auftritt, kann also durch Auswahl eines entsprechenden Operationsverstärkers klein gehalten, aber nicht eliminiert werden.

Bei Meßwertgebern, die oft in größerer Entfernung eingesetzt werden, bei denen der Innenwiderstand in der gleichen Größenordnung liegt wie der Widerstand der Versorgungsleitungen, ist es bisher notwendig, wenn ein erheblicher zusätzlicher Meßfehler durch die Gleichtaktspannungsänderungen vermieden werden soll, diesen aus einer gesonderten, vom Meßverstärker unabhängigen, d.h. galvanisch getrennten, konstanten Spannungsquelle zu betreiben.

Um Gleichtaktspannungsandcrungen, insbesondere bei hochohmiigen Meßwertgebern, weitestgehend zu eliminieren,"sind Schaltungen bekanntgeworden, die zusätzlich zwei weitere Differer..;versiärki.-! einsetzen, die dann als Impedanzwandler arbeiten Außerdem ist bekannt, in die Eingan^Ieitungen unmittelbar vor dem Differenzverstärker gleiche relati·. hüchühmige Widerstände zur Symmetrierung zu legen.

Notwendig zur Gleiehtuktsignalunterdrüekung isi in jedem Fall, daß bei Ausführung dieser Schaltun-

gen eine möglichst exakte Schaltungssymmetrie für beide Eingänge eingehalten wird; dies erfordert, dal.'-die zur Beschaltung der Differenzverstärker notwendigen Widerstände gleiche Temperaturkoeffizienten und eine hohe Genauigkeit aufweisen. Die Toleranz sollte wenigstens bei 0.5% liegen.

Bei allen diesen Schaltungen bedarf es deshalb hei entsprechendem Aufwand eines sorgfältigen Aufbau^ unter Beachtung einer möglichst symmetrischen Anordnung. Im Be.'nebszustand köniten sich noch er-

hebliche Änderungen der vorher eingestellten symmetrischen Anordnungen ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die die aufgezeigten Mängel eliminiert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Regelanordnung bekannter Schaltung in die Zuleitungen des Meßwertgebers so geschalte; wird, daß dieser und damit der Eingang des Differenzverstärkers stets auf konstantem Potential gegenüber dem gemeinsamen Potential der Speisespannungs- bzw. -stromquelle gehalten wird.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ein Meßwertgeber wird in bekannter Weise mit einem Konstantstrom betrieben.

Der Widerstand des Meßwertgebers 1 liegt in Reihe mit veränderlichen bzw. nicht konstanten Widerständen 4 und 5 und einer Konstantstrom-Stabilisierungsschaltung 6 an einer mit einem Differenzverstärker 3 gemeinsamen Spannungsquelle 2. Ferner liegt in diesem Stromkreis eine Regelschaltung 7. die mit einer Seite des Widerstandes des Meßwertge bers 1 verbunden ist und diesen Punkt auf konstantem Potential gegenüber der Bezugsleitung 8 hält. Ua ist die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 3. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Ausführung der Regelschaltung?. Ein Operationsverstärker 9 vergleicht die Spannung an einem Anschluß des Meßwertgebers 1 mit der Span-

.55 nung einer Zenerdiode 10, die über einen Vorwider-Stand 12 mit dem anderen Potential verbunden ist, und steuert einen Transistor 11 so, daß beide Spannungen gleich bleiben, auch wenn die Widerstände 4 und 5 ihrem Wert ändern.

(So Fig.3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Speisung des Meßwertgebers mit Konstantspannung z. B. für den Fall, daß der Meßwertgeber als Brückenschaltung ausgebildet ist. Als Speisespannung der Brücke wirkt dann die Differenz der Aus- gangsspannungen der beiden Regelanordnungen 7 und 7 a.

Die Regelanordnung 7 α entspricht derjenigen von 7. Ein Operationsverstärker 9 α vergleicht die Span-

nung an der Verbindung zwischen dem Meßwertgeber I und dem Widerstand 4 mit der Spannung einer Zenerdinde H)a, die über einen Vorwiderstand Hu mit dem anderen Potential verbunden ist, und steuert einen Transistor 11 a.

Mit Hilfe der angegebenen Schaltungsanordnung können Gleichtaktspannungsänderungen, also Gleichtaktsignale, unterdrückt werden, die durch Anschaltung von Meßwertgebern an Differenzverstarkern entstehen, insbesondere wenn beide aus der gleichen Spannungs- bzw. Stromquelle betrieben werden. Hierbei ist es nicht notwendig, daß besonderer Wert auf hohe Symmetrie der Schaltung und Genauigkeit der in dienen Strom- bzw. Spannungszweigen geschalteten Widerstände gelegt werden muß.

Vergleichende Messungen an Schaltungen bi^annter Art, die symmetrisch ausgelegt waren und deren Widerslände eine Toleranz von besser als ±0,5¹Vo aufwiesen, ergaben eine Gleichtaktuntcrdrückung von W dB.

Eine Schaltung mit zwei zusätzlichen Operationsverstärkern zur Symmetrierung, wobei Widerstände mit einer Toleranz von ± l°/o verwendet wurden, ergab eine Gleichtaktunterdrückung von etwa 80 dB.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 bis 3 mit Widerständen, deren Toleranz bei ± 10⁰/o lag, ergab eine Gleichtaktunterdrückung besser als 10OdB.

Für die echten Unteransprüche 2 bis 4 wird Patentschutz nur in Verbindung mit dem Patentanspruch 1 begehrt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von durch Gleichtaktspannungsänderungen hervorgerufenen Gleichtaktsignalen in Meßanordnungen, bei der Meßwertgeber und Differenzverstärker aus einer gemeinsamen Spannungs- bzw. Stromquelle betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelanordnung (7; 7 a) bekannter Schaltung in die Zuleitungen des Meßwertgebers (J) so geschaltet wird, daß dieser und damit der Eingang des Differenzverstärkers (3) stets auf konstantem Potential gegenüber dem gemeinsamen Potential der Speisespannungs- (2) bzw. -stromquelle gehalten wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (1) in bekannter Weise mit einem Konstantstrom (6) gespeist wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (1) in bekannter Weise aus einer Konstantspannung betrieben wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (1) als Brückenschaltung ausgeführt ist.