DE2215302C3 - Schaltungsanordnung zur Verstärkung und Trennung von Gleich- und Wechselströmen oder -Spannungen - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Verstärkung und Trennung von Gleich- und Wechselströmen oder -SpannungenInfo
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Verstärkung und Trennung
von Gleich- und Wechselströmen oder -spannungen mit einem Rechteckgenerator und einer einzigen Speisespannungsquelle, mit einem Eingangsmodulator und
einem Ausgangsverstärker und einem zwischen Ein-S und Ausgangskreis vorgesehenen übertrager.
Derartige Schaltungsanordnungen, die in der Technik
als Trennverstärker bekannt sind, werden überall dort eingesetzt, wo es darauf ankommt, Eingangssignale zu
verstärken und gleichzeitig galvanisch von den Aus
gangssignalen zu trennen.
Bekannt sind seit langem Trennverstärker, die nach dem Zerhackerprinzip arbeiten. Ein solcher Trennverstärker ist in F i g. 1 dargestellt Hierin ist 2 ein
Doppelwegmodulator, 3 ein Übertrager, 4 ein Syn
chrongleichrichter, 5 ein Ausgangsverstärker, 7 die
Speisespannungsquelle und 9 ein Generator, der einen weiteren Übertrager enthält Die galvanische Trennung
ist mit unterbrochenen Linien angedeutet Wie der F i g. 1 entnommen werden kann, sind das Netzteil, der
Eingangskreis und der Ausgangskreis voneinander galvanisch getrennt. Die Funktion dieses bekannten
Trennverstärkers ist folgende:
Die Meßspannung wird durch den Generator 9 und
den Modulator 2 in eine Rechteckspannung umgeformt
und dem Übertrager 3 zugeführt. Die auf die Sekundärseite des Übertragers übertragenen Rechtecksignale werden in dem Synchrongleichrichtor phasenrichtig gleichgerichtet, so daß am Ausgang des
Trennverstärkers ein Signal zur Verfügung steht, dessen
Amplitude dem Eingangssignal proportional ist und
dessen Polung sich mit der Polung des Eingangssignals umkehrt. Die Eigenschaften dieses Trennverstärkers
werden im wesentlichen von den Eigenschaften des Übertragers und des Modulators bestimmt.
Ein Nachteil dieser Art von Trennverstärkern ist, daß neben dem in dem Generator 9 verwendeten Übertrager noch der weitere Übertrager 3 benötigt wird. Dieser
Übertrager 3 muß nun aufgrund des angewandten Steuerungsprinzips, nämlich der Steuerung einer Ampli-
tude, im Gegensatz zu dem Übertrager des Generators 9 Meßeigenschaften aufweisen. Dies hat zur Folge, daß
ein derartiger Trennverstärker relativ viel Platz benötigt. Der hochwertige Meßübertrager, der aufgrund des verwendeten Steuerungsprinzips unbedingt
notwendig ist, verteuert darüber hinaus einen derartigen Trennverstärker nicht unerheblich.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Verstärkung und Trennung von Gleich-
und Wechselströmen oder -spannungen zu schaffen, bei der durch Wahl eines anderen geeigneten Steuerungsprinzips ein gedrängter Aufbau möglich ist, die billiger
ist, und die darüber hinaus noch eine größere Eingangsempfindlichkeit und eine geringere Einstellzeit
als die bekannten Trennverstärker aufweist.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Übertrager außer einer
Primärwicklung mindestens drei Sekundärwicklungen aufweist, daß an die Primärwicklung der Rechteckgene
rator angeschlossen ist, dessen Schwingungen in ihrem
Tastverhältnis durch einen Sperrschwinger steuerbar sind, der im Eingangskreis liegt und dessen Ausgang an
die erste Sekundärwicklung angeschlossen ist, und daß die zweite Sekundärwicklung über eine Gleichrichter
anordnung ein Rückkopplungssignal liefert und daß die
dritte Sekundärwicklung den Ausgangsverstärker aussteuert.
Vorteil, daß im Eingangskreis ein dem Sperrschwinger
vorgeschalteter Eingangsverstärker vorgesehen ist, dessen Speisespannung der Rechteckgenerator Ober
eine weitere Gleicbrichteranordnung liefert die an die erste Sekundärwicklung angeschlossen ist
Eine andere erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der Übertrag« außer einer
Primärwicklung mindestens drei Sekundärwicklungen aufweist daß an die Primärwicklung der Rechteckgenerator
angeschlossen ist dessen Schwingungen in ihrem Tastverhältnis von dem Eingangssignal steuerbar sind,
daß die zweite Sekundärwicklung über eine Gleichrichteranordnung ein Rückkopplungssignal liefert und
daß die dritte Sekundärwicklung den Ausgangsverstärker aussteuert
Vorteilhafterweise sind der Generator und ein ihm vorgeschalteter Eingangsverstärker an die einzige
Speisespannungsquelle angeschlossen.
Anhand von in den Fig.2 und 3 dargesellten
Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert
Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die
Steuerung über einen Sperrschwinger erfolgt,
Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die
Steuerung direkt durch das Eingangssignal erfolgt
In Fig. 2 ist 10 ein Übertrager, der eine Primärwicklung
12 und drei Sekundärwicklungen 13, 14, IS auf einem gemeinsamen Kern trägt. An die /weite
Sekundärwicklung 14 ist eine Gleichrichteranordnung
19 angeschlossen, die an ihrem Ausgang ein RUckkopplungssignal
zur Verfügung stellt. An die erste Sekundärwicklung 13 sind eine weitere Gleichrichteranordnung
20 und der Ausgang eines Sperrschwingers 17 angeschaltet der von einem Eingangsverstärker 18
angesteuert wird. Der Eingangsverstärker 18 wird von dem Eingangssignal beaufschlagt. Seine Speisespannung
erhält er von der weiteren Gleichrichteranordnung 20, die außerdem den Sperrschwinger 17 versorgt.
Die dritte Sekundärwicklung 15 steuert über eine dritte Gleichrichteranordnung 21 einen Ausgangsverstärker
22 an, an dessen Ausgang das Ausgangssignal abgegriffen werden kann. Der Ausgangsverstärker 22
wird von einer Speisespannungsquelle 23 versorgt, die gleichzeitig an einen Rechteckgenerator 16 angeschlossen
ist der an die Primärwicklung 12 angeschaltet ist.
Die Funktion der Schaltungsanordnung wird nachfolgend erläutert wobei als Eingangssignal eine Gleichspannungangenommen
wird:
Der Rechteckgenerator 16 liefert Rechteckimpulse mit konstanter Amplitude, deren Tastverhältnis — daß
ist das Verhältnis von Impulsdauer zur Pausendauer — veränderbar ist Solange der Generator ohne Steuerung
durch den Sperrschwinger arbeitet, ist das Tastverhältnis sehr verschieden von eins, der Rechteckgenerator
16 gibt unsymmetrische Rechteckspannungen an die Primärwicklung 12 ab. Diese Rechteckschwingungen
werden über die zweite Sekundärwicklung 14 und die Gleichrichteranordnung 19 in eine Gleichspannung
umgesetzt deren Größe und Polarität vom Tatverhältnis abhängt. Durch die Rückführung dieser
Spannung UK auf den Eingang des Eingangsverstärkers
IS wird ein Regelvorgang ausgelöst. Das Tastverhältnis wird dabei durch die Steuerung des Sperrschwingers so
weit verschoben, bis die Spannung Uk bis auf einen sehr kleinen Regelrest gleich der Spannung Ue ist. Da nun
weiterhin die dritte Sekundärwicklung 15 genauso aufgebaut ist wie die zweite Sekundärwicklung 14 und
die Gleichrichteranordnung 21 identisch ist mit der Gleichrichteranordnung 19, ist auch die am Ausgang der
dritten Gleichrichteranordnung 21 anstehende Steuerspannung Ust gleich der Rückkopplungsspannung Uk-Da
die Spannung Uk für Ue = 0 ebenfalls auf Null
geregelt wird, ist demnach auch die Steuerspannung USl
und damit auch die Ausgangsspannung Ut gleich NuIL
Ist die Eingangsspannung Ue nun verschieden von Null,
so wird sie durch den Eingangsverstärker 18 verstärkt dem Sperrschwinger 17 zugeführt dessen Ausgangssignal
die erste Sekundärwicklung 13 ansteuert In Abhängigkeit von der Größe der Eingangsspannung Ue
ändert sich nun der Kippzeitpunkt des Sperrschwingers 17, der damit über seinen an die erste Sekundärwicklung
13 angeschossenen Ausgang den Rechteckgenerator 16 zu unterschiedlichen, von der Größe der Eingangsspannung
Ue abhängigen Zeitpunkten mit einem Stromimpuls
überlastet Das hat jedesmal ein Kippen des Rechteckgenerators zur Folge. Damit wird also das
Tastverhältnis der Rechteckschingungen des Rechteckgenerators 16 mittels des Sperrschwingers 17 durch die
Eingangsspannung Uc verändert. Die Amplitude der
Rechteckschwingungen des Rechteckgenerators 16 bleibt dabei unabhängig von der Größe der Eingangsspannung Ue. Das verwendete Steuerungsprinzip —
nämlich die Steuerung des Tastverhältnisses durch die Eingangsspannung Ue — hat zur Folge, daß der
Übertrager 10 keine Meßeigenschaften aufzuweisen braucht.
Die so in ihrem Tastverhältnis durch die Eingangsspannung Ue gesteuerte Rechteckschwingung des
Rechteckgenerators 16 liegt an der Primärwicklung 12 an, von wo aus sie auf die Sekundärwicklungen 13,14,15
übertragen wird. Die Sekundärwicklung 13 leitet aus der Rechteckschwingung mit Hilfe der Gleichrichteranordnung
20 eine Gleichspannung ab, die der Versorgung des Eingangsverstärkers 18 und des Sperrschwingers 17
dient. Die zweite Sekundärwicklung 14 gibt die Rechteckschwingungen auf die Gleichrichteranordnung
19, die an ihrem Ausgang eine Rückkopplungsgleichspannung Uk zur Verfügung stellt, deren Größe und
Richtung vom Tastverhältnis der Rechteckschwingungen abhängt und die auf die Größe der Eingangsspannung
Ue geregelt wird. Ist dies erreicht, so ist auch die
am Ausgang der dritten Gleichrichteranordnung 21 zur Verfügung stehende Steuerspannung Usi gleich der
Eingangsspannung Ue. Die Steuerspannung Us1 wird in
dem Ausgangsverstärker 22, der beispielsweise ein Operationsverstärker sein kann, verstärkt, so daß
dessen Ausgangsspannung U, proportional zur Eingangsspannung Ue ist. Zur Versorgung der gesamten
Schaltungsanordnung ist vorteilhafterweise nur die eine Speisespannungsquelle 23 notwendig, die die Versorgungsspannung
für den Generator 16 und den Ausgangsverstärker 22 liefert. Der Eingangsverstärker
18 wird dagegen vorteilhafterweise durch die Gleichrichteranordnung 20 aus dem Rechteckgenerator 16
versorgt.
In Fig.3 sind für die gleichen Baugruppen die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2 verwendet Auch
hier weist der Übertrager 10 wieder die Primärwicklung 12 und die drei Sekundärwicklungen 13,14,15 auf. Der
Rechteckgenerator 16 ist auch hier an die Primärwicklung 12 angeschlossen, während die drei SekundärwicklungLi
13,14,15 die drei Gleichrichteranordnungen 20, 19, 21 beaufschlagen. Der Rechteckgenerator 16 wird
von dem Eingangsverstärker 18 direkt angesteuert Beide werden von der einzigen Speisespannungsquelle
23 gespeist.
In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt nun die Steuerung des Tastverhältnisses der Rechteckschwingungen
des Rechteckgenerators 16 direkt durch die im Eingangsverstärker 18 verstärkte Eingangsspannung
Die Gleichrichteranordnung 19 stellt wieder eine Rückkopplungsspannung Uk zur Verfügung, die von
den Rechteckschwingungen über die Sekundärwicklung 14 abgeleitet wird und der Eingangsspannung Ue
gleichgemacht wird. Da auch hier die Gleichrichteranordnungen 19, 21 und die Sekundärwicklungen 14, 15
untereinander gleich sind, ist Ust = Uk, so daß für Uk = Ue die Ausgangsspannung U, = V ■ Ue wird,
wobei V der Verstärkungsfaktor des Ausgangsverstärkers 22 ist Vorteilhafterweise kommt man auch bei
diesem Ausführungsbeispiel mit der einzigen Speisespannungsquelle 23 aus, die den Eingangsverstärker 18
und den Rechteckgenerator 16 versorgt, während der Ausgangsverstärker 22 seine Speisespannung von der
Sekundärwicklung 13 über die Gleichrichteranordnung 20 erhält. Da auch hier nur das Tastverhältnis der
Rechteckschwingungen des Rechteckgenerators 16 in Abhängigkeit von der Eingangsspannung Uc gesteuert
wird, während die Amplitude der Rechteckschwingungen von der Eingangsspannung Ue unbeeinflußt bleibt
kann der Übertrager 10 als Übertrager ohne Meßeigen schafen ausgebildet sein. Im Gegensatz zu den
Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 erfolgt die Steueruni des Tastverhältnisses der Rechteckschwingungen hiei
direkt durch die Eingangsspannung Uc ohne Zwischen
Schaltung eines Sperrschwingers. Neben Gleichspan nungen können auch Gleichströme in der erfindungsge
mäßen Schaltungsanordnung verarbeitet werden. Eben
ίο so sind auch Wechselgrößen als Eingangssignal«
zulässig.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zi
sehen, daß man auf Grund des gewählten Steuerungssy stems — nämlich der Steuerung des Tastverhältnisse!
,5 der Rechteckschwingungen durch die Eingangsspan
nung — mit nur einem Übertrager auskommt, der kein« Meßeigenschaften zu haben braucht. Dieser Übertrage
sorgt für die galvanische Trennung von Eingangskreis Ausgangskreis und Speisespannungsquelle. Vorteilhaf
terweise kommt man mit einer einzigen Speisespan nungsquelle aus, da die nicht an die Speisespannungs
quelle angeschlossenen Baugruppen die benötigt' Versorgungsspannung von einer der Sekundärwicklun
gen über eine Gleichrichteranordnung erhalten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Schaltungsanordnung zur Verstärkung und Trennung von Gleich- und Wechselströmen oder
-spannungen mit einem Rechteckgenerator und einer einzigen Speisespannungsquelle, mit einem
Eingangsmodulator und einem Ausgangsverstärker und einem zwischen Ein- und Ausgangskreis
vorgesehenen Übertrager, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager (10) außer einer
Primärwicklung (12) mindestens drei Sekundärwicklungen (13,14,15) aufweist, daß an die Primärwicklung (12) der Rechteckgenerator (16) angeschlossen
ist, dessen Schwingungen in ihrem Tastverhältnis durch einen Sperrschwinger (17) steuerbar sind, der
im Eingangskreis liegt und dessen Ausgang an die erste Sekundärwicklung (13) angeschlossen ist, daß
die zweite Sekundärwicklung (14) über eine Gleichrichteranordnung (19) ein Rückkopplungssignal liefert und daß die dritte Sekundärwicklung (15)
den Ausgangsverstärker (22) aussteuert.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangskreis ein dem
Sperrschwinger (17) vorgeschalteter Eingangsverstärker (18) vorgesehen ist, dessen Speisespannung
der Rechteckgenerator (16) über eine weitere Gleichrichteranordnung (20) liefert, die an die erste
Sekundärwicklung (13) angeschlossen ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannungsquelle (23)
an den Generator (16) und den Ausgangsverstärker (22) angeschlossen ist
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsverstärker (22)
eine dritte Gleichrichteranordnung (21) vorgeschaltet ist.
5. Schaltungsanordnung zur Verstärkung und Trennung von Gleich- und Wechselströmen oder
-spannungen mit einem Rechteckgenerator und einer einzigen Speisespannungsquelle, mit einem
Eingangsmodulator und einem Ausgangsverstärker und einem zwischen Ein- und Ausgangskreis
vorgesehenen Übertrager, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager (10) außer einer Primärwicklung
(12) mindestens drei Sekundärwicklungen (13,14,15)
aufweist daß an die Primärwicklung (12) der Rechteckgenerator (16) angeschlossen ist, dessen
Schwingungen in ihrem Tastverhältnis von dem Eingangssignal steuerbar sind, daß die zweite
Sekundärwicklung (14) über eine Gleichrichteranordnung (19) ein Rückkopplungssignal liefert und
daß die dritte Sekundärwicklung (15) den Ausgangsverstärker (22) aussteuert.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sekundärwicklung
(13) über eine weitere Gleichrichteranordnung (20) die Speisespannung für den Ausgangsverstärker (22)
liefert.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Generator (16) und ein ihm
vorgeschalteter Eingangsverstärker (18) an die einzige Speisespannungsquelle (23) angeschlossen
sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722215302 DE2215302C3 (de) | 1972-03-29 | Schaltungsanordnung zur Verstärkung und Trennung von Gleich- und Wechselströmen oder -Spannungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722215302 DE2215302C3 (de) | 1972-03-29 | Schaltungsanordnung zur Verstärkung und Trennung von Gleich- und Wechselströmen oder -Spannungen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2215302A1 DE2215302A1 (de) | 1973-10-18 |
DE2215302B2 DE2215302B2 (de) | 1977-06-16 |
DE2215302C3 true DE2215302C3 (de) | 1978-01-26 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004019142A1 (de) * | 2004-04-21 | 2005-11-17 | Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG | Signal-Vervielfacher, insbesondere Signalverdoppler für Messsignale |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004019142A1 (de) * | 2004-04-21 | 2005-11-17 | Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG | Signal-Vervielfacher, insbesondere Signalverdoppler für Messsignale |
DE102004019142B4 (de) * | 2004-04-21 | 2010-06-24 | Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG | Signal-Vervielfacher, insbesondere Signalverdoppler für Messsignale |
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