DE2223333C3 - Wechselstrommeßschaltung mit elektronischen Schaltern - Google Patents

Description

tronischen Schalter durch Widerstände überbrückt, und an den Ausgang des betreffendtn Spannungsroigers wird der Eingang des Spciinungstransformators angeschlossen, dessen Ausgang über einen Widerstand mit dem gemeinsamen Punkt der Normalkondensatoren verbunden ist.

Auf diese Weise werden auch die Ableitströme der Normaikoftdensatoren beträchtlich verringert.

Zweckmäßigerweise wird in der Wechselstrommeßbrücke in jedem aus einem Normalkondensator und einem diesen Kondensator umschaltenden Schalter bestehenden Stromkreis an der Schalterseite ein Widerstand in Reihe geschaltet und an den gemeinsamen Punkt des Widerstands und des Schalters in jedem Stromkreis mit. einer seiner Herausführungen ein zusätzlicher Kondensator angeschissen, während die zweiten Heranführungen der zusätzlichen Kondensatoren zu einem gemeinsamen Punkt verbunden werden, dabei wird an den Ausgang des Spannungsfolgers, der parallel zu dem Brückenzweig geschaltet ist, der an dem Brückenzweig zur Wahl des Meßbereichs an der Seite der Speisediagonalc anliegt, ein Spannungstransformator angeschlossen, dessen eines Ende der Sekundärwicklung mit dem Eingang des genannten Spannungsfolgers, während das andere mit dem gemeinsamen Punkt der zusätzlichen Kondensatoren verbunden werden.

Diese Ausgestaltung der Erfindung fördert die Verringerung der Ableitströme über die Normalkondensatoren für die Meßbereichwahl und die sie umschaltenden Schalter.

Zweckmäßig ist auch, daß in der Wechselstrommeßbrücke der Spannungstransformator eine zusätzliche Hochspannungswicklung enthält, die über einen Kondensator parallel zu dem Brückenzweig für die Wahl des Meßbereichs geschaltet ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Wechselstrom-Meßschaltung gestattet es, die Güte der in der Wechselstrom-Meßschaltung vorhandenen elektronischen Schalter durch die Verringerung der wirksamen Ableit-Wechselströme um einige Größenordnungen wesentlich zu erhöhen. Die maximal erreichbare Zahl der Größenordnungen wird hauptsächlich bestimmt durch: die Güte der modernen elektronischen Verstärker, maximal erreichbare Eingangs- und maximal erreichbare Ausgangswiderstandswerte sowie die Si bilität des Übertragungsfaktors, und kann heute Drei, Vier und mehr betragen.

Die erfindungsgemäße Wechselstrom-Meßschaltung gestattet also, die durch das Vorhandensein von Restwiderständen der geschlossenen Schalter (sowohl elektronischer als auch elektromechanischer Schalter) sowie durch Verluste der mit diesen Schaltern umzuschaltenden Normalelemente bedingten Meßfehler um ein bis zwei Größenordnungen zu verringern und Meßfehler auf die Größen herabzusetzen, die durch die NichtStabilität (hauptsächlich durch Zeit- bzw. Temperaturinstabilität) dieser Parameter bedingt sind.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das grundsätzliche Schaltbild der erfindungsgemäßen Wechselstrom-Mcßschaltunp mit elektronischen Schaltern, nämlich Transistorschaltern vom p-n-p-Typ (in F i g. 1 bedeutet: U₁ -= Sperrspannung, U₂ = Kommutierungs- oder Umschaltsignal, t/₃ = Speisespannung. l/~ = Wechselspannung), Fie. 2 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Wechselstrom-Meßschaliung in einer universellen^automatischen Wechselstrom-Digitalmeßbrücke,

F i g. 3 das Ersatzschaltbild des oberen Zweiges mit einem der Abgleichkreise (in F i g. 3 bedeutet: U_ub = Spannung zwischen den Punkten α und b der in F i g. 2 gezeigten Brücke, U_bd = Spannung zwischen den Punkten h und d, k* — Verhältnis zwischen den Windungszahlen der'Wicklungen 45 und 42 des Transformators 39, C_x = Prüfling, R₂ = Ersatzableitwiderstand des Normalkondensators 13 nach der Reihenersatzschaltung, r = Widerstand des geschlossenen Schalters 16).

Wie Fig. 1 zeigt, schaltet ein Transistorschalter 1 einen Zweig 2 mit dem Normalwiderstand eines Meßkreises 3 um. Zur Bildung des Steuersignals für das Sperren des Transistorschalters 1 ist an den Eingang des durch den Transistorschalter 1 umzuschaltenden Zweiges 2 ein Spannungsverstärker 4 angeschlossen, der im Vergleich zu dem Zweig 2 und dem Meßkreis 3 einen ausreichend großen Eingangswiderstand und einen Verstärkungsfaktor gleich oder nahe Eins hat. An den Ausgang des Spannungsverstärkers 4 ist ein Addierer 5 angeschlossen, der die Ausgangswechselspannung des Verstärkers 4 und die Sperrspannung des Transistorschalters 1 (insbesondere die Gleichspannung U₁) addiert, die dem Ausgang einer Gleichstromquelle 6 entnommen wird. Das auf diese Weise gebildete Sperrsignal wird vom Ausgang des Addierers 5 in einen Stromkreis 7 für die Umschaltung der Steuersignale (der hier als elektromechanischer Schalter dargestellt ist) eingespeist, über den es unter Einwirkung des entsprechenden Umschaltsignals U., auf den Steuereingang (die Basis) des Transistorschalters 1 gegeben wird. Die in Fig. L gezeigte Schaltung arbeitet folgenderweise: Die Spannung am Eingang des durch den Transistorschalter 1 umzuschaltenden Zweiges 2 gelangt über den Verstärker 4 (im gegebenen Fall über einen Spannungsfolger) in den Addierer 5, wo sie zu der Sperrspannung 4- U_x addiert wird. Die Summenspannung wird über den Stromkreis 7 für Umschaltung von Steuersignalen auf den Steuereingang (die Basis) des Transistorschaltcrs 1 gegeben, wodurch dieser gesperrt wird.

Ist der Verstärkungsfaktor des Spannungsverstärkers 4 gleich 1 ± f., so wird dabei der Wechselablsitstrom über den Zweig 2 gleich

mit ε = die durch die NichtStabilität der elektronischen Apparatur bestimmte Größe (f <C< 1) / = Effektivwert des Ableitstromes; Z = komplexer Schalterableitwiderstand.

Der Effektiv-wert des Ableitstroms verringert sicr somit um das r~'-fache.

Die modernen elektronischen Verstärker gestatter die Erhaltung von f- ~ 10"³ — ΙΟ"⁴ und sogar klei ncr, d. h.. nach dem erfindungsgemäßen Vcrfahrei läßt sich die Effektivität (die Güte) der clektroni sehen Schalter tatsächlich um drei, vier und meh Größenordnungen erhöhen.

Das in Fig. 2 gezeigte Schaltbild der universellei automatischen Digital-Wechselstrombrücke mit de erfindungsgemäßen Wcchselstrom-Meßschaltung um faßt eine Meßschaltung 8 im Betriebszustand de Messung der Parameter von einem kapazitiven Prüf

ling in einer Reihenersatzschaltung, die einen Ende der Wicklung 43 des Transformators 39 gePrüfling 9 aufweist, der mit Hilfe eines Verbindungs- schaltet ist; Stromkreise für die Kompensation von kabels'10 mit parasitären Kapazitäten angeschlossen Widerständen der geschlossenen Schalter 16 und der ist die die Meßdiagonale und den an den Prüfling 9 Verlustparameter der Normalkondensatoren 13 und an' der Seite der Speisediagonale anliegenden Brük- 5 14 in Form von Widerständen 50 und 51, die in die kenzweig nebenschließen, ein Organ für die Wahl des aus Normalkondensatoren 13, 14 und den Schaltern Meßbereichs das als zwei parallele Sätze von Nor- 16 bestehenden Kreise an der Seite der Schalter 16 malwiderständen 11 und 12 (gezeigt sind nur der in Reihe geschaltet und mit einer Herausführung an erste und der letzte Widerstand) und Kondensatoren die gemeinsamen Punkte der Widerstände 50, 51 und 13 und 14 (gezeigt sind ebenfalls nur der erste und io der Schalter 16 von zusätzlichen Kondensatoren 52 der letzte) ausgeführt ist, die mittels elektronischer und 53 angeschlossen sind, deren zweite Herausfüh- oder elektromechanischer Schalter 15 und 16 umge- rung zu einem gemeinsamen Punkt vereinigt und an schaltet werden, und zwei diskrete Abgleichorgane, das Ende der nicht geerdeten Wicklung 45 des Transdie als durch direkt geschaltet gezeigte Transistor- formators 39 angeschlossen sind; Stromkreise für schalter 21 und 22 umschaltbare und eine regelbare 15 die Kompensation der parasitären Kapazitäten der Kapazität und ein regelbares Leitvermögen realisie- Normalwiderstände 11 und 12 in Form von zusätzrende Sätze von Parallelketten aus Normalkonden- liehen Abgleichkondensatoren 54 und 55 und eines satoren 19 und 20 (gezeigt ist der erste und der letzte Kompensationskondensators 56, der zwischen der Kondensator) und von Parallelketten aus Widerstän- gemeinsamen Schiene der Normalwiderstände 11 und den 17 und 18 (gezeigt ist ebenfalls der erste und der 20 12 und einem der Enden der nicht geerdeten Wickletzte Widerstand) ausgeführt sind, sowie zwei Nor- lung 44 des Transformators 39 geschaltet ist. Die malwiderstände 23 und 24. Umschalteinrichtungen 30 und 31 sind mit den

Zur Brückenschaltung gehören darüber hinaus: Steuereingängen (Basen) der Transistorschalter 21 ein Speisegenerator 25 der Meßschaltung 8 mit einem und 22 durch Trenndioden 57 verbunden. Zwischen Transformator 26 am Ausgang, ein Verstärker 27 25 der phasengleichen Ausgangswicklung 41 des Transdes Brückenverstimmungssignals, eine Steuerschal- fprmators 38 und dem Eingang des Spannungsfolgers tung 28 Einrichtungen 29, 30 und 31 zur Umschal- 32 ist ein veränderlicher Kondensator 58 geschaltet, tung und Anzeige von Meßergebnissen der Schalter Die universelle automatische Digital-Wechsel-

15 16, 21 und 22 und zwei Spannungsfolger 32 strombrücke, die in F i g. 2 gezeigt ist, arbeitet fol-(Emitte'rfolger). Die Eingänge dieser Folgeschaltun- 30 genderweise:

gen sind angeschlossen an die Ecken der Speise- Der Abgleich der Brücke nach den Steuersignalen

diagonale parallel zu den Brückenzweigen, die die der Steuerschaltung 28, die aus dem durch den Spanobengenannten diskreten Abgleichorgane enthalten, nungsverstärker 27 verstärkten Verstimmungssignal und an die Ausgänge der Folgeschaltungen, die ver- gebildet sind, erfolgt mit Hilfe der Umschalteinrichbunden sind über Ballastwiderstände 33 mit den Ba- 35 lungen 29, 30 und 31, von deren Ausgängen die Umsen der Transistorschalter 21 und 22 und über einen schaltsignale zunächst auf die Schalter 15 und 16 des Trennkondensator 34 mit dem Verbindungspunkt des Meßbereich-Wahlorgans und dann über die Trenn-Ausgangs einer Quelle 35 negativer Spannung mit dioden 57 auf die Transistorschalter 21 und 22 der hohem Wechselstrom-Ausgangswiderstandswert und diskreten Abgleichorgane gegeben werden. Um den einer gemeinsamen Schiene von Vorspannwiderstän- 40 Einfluß der Ableitströme der Transistorschalter 21 den 36 der Kollektorübergänge der Schalter 22, die und 22 auf die Meßgenauigkeit zu beseitigen, werdie Normalkondensatoren 19 und 20 umschalten, den die Spannungen an den Eingängen der durch die über Trennkondensatoren 37 sind Transformatoren genannten Schalter umzuschaltenden Zweige, d. h. 38 und 39 angeschlossen. Der Transformator 38 hat der Normalwiderstände 17 und 18 und der Normalzwei Wicklungen: eine Primärwicklung 40 und eine 45 kondensatoren 19 und 20, mit Hilfe der Emitterfolsekundäre oder Hochspannungswickiung 41, die je- ger 32 zu den Gleichspannungen addiert, die ihren weils ein geerdetes Ende haben. Dieser Transfor- Arbeitspunkten entsprechen, und über die Ballastmator kann als ein Spartransformator ausgeführt widerstände 33 auf die Steuereingänge (auf die Bawerden. Der Transformator 39 enthält eine Primär- sen) der Transistorschalter 21 und 22 gegeben. Die wicklung 42 und drei Sekundärwicklungen 43, 44 50 Größen der Widerstände 33 werden derart gewählt, und 45. Die Wicklungen 42 und 43 weisen ebenfalls daß sie viel geringer im Vergleich zu den Eingangsein jeweils geerdetes Ende auf. Die Universalität widerständen der gesperrten Transistorschalter 21 oder der mehrfunktionelle Charakter der Brücke und 22 relativ zu ihren Steuereingängen (Basen) und wird durch Umschaltung von Kontakten eines Relais gleichzeitig ausreichend groß sind, um die Emitter-46 realisiert, die für die Neuabstimmung der Meß- 55 folger 32 nicht zu überlasten. An Stelle der Widerschaltung 8 in Anpassung an verschiedene Typen stände 33 können Transistor- oder Diodenschalter von Prüflingen dienen: bei Kapazität in einer Rei- angewandt werden, wenn die Belastbarkeit der Spannen- oder Parallelersatzschaltung, bei Induktivität in nungsfolger 32 aus irgendwelchem Grund nicht ereiner Reihenersatzschaltung und bei Wirkwiderstand höht werden kann oder wenn die Eingangswidermit induktiver oder kapazitiver Komponente. Die 60 stände selbst der elektronischen Schalter 21 und Brücke enthält außer den genannten Baugruppen zu gering sind.

und Elementen: Stromkreise für die Kompensation Um die Ableitströme über die Vorspannungswi-

von Widerständen der gesättigten Schalter 22 und der derstände 36 der Kollektorkreise der Transistorschal-Verlustparameter der Normalkondensatoren 19 und tcr 22, die die Normalkondensatoren 19 und 20 um-20 in Form von Widerständen 47 und 48, die die 65 schalten, zu beseitigen, ist die gemeinsame Schiene Schalter 22 überbrücken, und eines Widerstands 49, der genannten Widerstände mit der gesonderten der zwischen der gemeinsamen Schiene der Normal- Quelle 35 der Gleichvorspannung (für das hier angekondensatoren 19 und 20 und dem nicht geerdeten führte Beispiel einer negativen Spannung) über den

Trennkondensator 34 sowie mit dem Ausgang des der Lage der Kontakte des Relais 46 entsprechenden Emitterfolgers 32 verbunden, wobei infolgedessen sich die Ableitströme über die Vorspannungswiderstände 36 ebenso wie die Ableitströme über die Transistorschalter 22 um das f-'-fache verringern, wenn der Verstärkungsfaktor oder der Übertragungskoeffizient des Emiterfolgers gleich 1 + ε ist.

Um die Beeinflussung der Meßgenauigkeit durch

Somit ist, um die Gleichung K₁ = — R? zu erhalten, folgende Bedingung zu erfüllen:

Nun sei zum Abgleichkreis der Ableitwiderstände der Normalkondensatoren 13 und 14 für die Meßbereichwahl und der Widerstände der sie umschaltenden Schalter 16 im geschlossenen Zustand überge-

g gg gangen. In diesem Fall ist es unzweckmäßig, den Ab-

den Widerstand der geschlossenen Transistorschal- io gleich nach dem oben beschriebenen Verfahren tung 22 und der Ersalzableitwiderstände der Normal- durchzuführen, da sich die Kapazitäten der Kondenkondensatoren 19 und 20' zu beseitigen, sind die Ab- satoren 13 und 14 voneinander um fünf oder sogar gleichwiderstände 47 und 48 und der Widerstand 49 mehr Größenordnungen unterscheiden; eben darum vorgesehen. werden alle Abgleichfehler zur Überbrückung sämt-

Die Werte der Widerstände 47 und 48, die den 15 lieber Normalkondensatoren 13 und 14 und folglich parasitären Widerständen A₁-, welche den Brücken- auch des Kondensators mit der geringsten Kapazität zweig bc des Meßkreises 8 beim Schließen der Tran- (z. B. des Kondensators 13) durch einen verhältnissistorschalter 22 überbrücken, gleich oder ungefähr mäßig kleinen Widerstand führen, was bei der Argleich gewählt werden, gestatten es, die parasitären beil im unteren Meßbereich unzulässig große fehler Widerstände, die den genannten Brückenzweig bei 20 hervorrufen wird. Hier wird deswegen ein anderer geschlossenen und geöffneten Transistorschaltern 22 Weg verfolgt, der die Durchführung des Abgleichs

nur dann gestattet, wenn der Schalter des entsprechenden Kreises geschlossen ist. Dazu wird in Reihe mit jedem der Kreise der Widerstand 50, 51 geschaltet, dessen Wert der Summe der Widerstände r des geschlossenen Schalters 16 und des Ersatzverlust-

mit Widerstandes des entsprechenden Normalkondensa-

tors 13, 14 (mit dem Verlustfaktor tg O₁-) nach der Rinhenersatzschaltung, der gleich

g g

überbrücken, abzugleichen.

Der Widerstandswert R₁ ist gleich

Ri —

r, == Widerstand des gesättigten Transistorschalters, der einen der beiden Kondensatoren 19 und 20 mit der Kapazität C umschaltet;

Λ, = Ersatzverlustwiderstand dieses Kondensators nach der Reihenersatzschaltung mit dem

Verlustfaktor ts,5 [r = ^-\
^e \² ωC)'

Dabei ist

R₂ ^=
ω

R_t~»

^ist' nahekommt.

Die Ersatzschaltung des oberen Brückenzweiges ³⁵ (*^:' S- 2) mit einem der Abgleichkreise (die Brücke \ arbeitet im i-ten Meßbereich) ist in Fig. 3 gezeigt.

Aus dieser Schaltung folgt, daß beim Vorhandensein

^ft)<-· einer Quelle der Abgleichspannung mit einer EMK

^we8^en gleich — k.₂ · U_bd, wobei k_i das Windungsverhältnis

40 der Wicklungen 45 und 42 des Transformators 39 ist, und beim Einschalten eines der zusätzlichen Kondensatoren, z. B. des Kondensators 52 mit der Kapa-Parallel zu dem Brückenzweig bc bleibt ah;o unab- zität C₁-", die Spannung im Punkt »e« der Spannung hängig vom Zustand der Transistorschalter 22 ein j_m Punkt »fe« gleich sein muß. Wenn man die gegewisser Widerstand R? geschaltet, der den parallel- 45 ringe Größe der Ersatzverlustw;..!erstände des Norgeschalteten Widerständen R₁ ungefähr gleich ist. malkondensators 13, des Widerstandes r des ge-

Zum Abgleich des Widerstandes Rj braucht man schlossenen Schalters 16 und des Wertes r_; des Wieinen Stromkreis, der es gestattet, einen ihm gleich _,», _ΡΛ ·,,,., 1 , „ ^. -, großen negativen Widerstand parallel zu schalten. Verstandes 50 irn Vergleich Zu₇₇^₇ (gemäß Fig. 3, Das wird mit Hilfe des Widerstandes 49, eines der 50 berücksichtigt, so erhält man (mit einer Genauigkeil Spannungsfolger 32 und des an den Ausgang des ge- bis auf unendlich kleine Abweichungen der zweiter nannten Spannungsfolge rs angeschlossenen Transfor- Gößd)
mators 39 bzw. 38 mit phasengleichen sekundären
Hochspannungswicklungen 43 bzw. 41 realisiert, deren Windungszahlen sich zu den Windungszahlen der 55
Primärwicklungen 42 bzw. 40 gleich groß verhalten
und gleich k (k > 1) sind.

Die Einschaltung des Widerstandes 49 zwischen *S°' 4. _r

dem Eingang eines der Spannungsfolger 32 und einer ω Cj

der genannten Wicklungen des an den genannten 60 ^m

Spannungsfolger angeschlossenen Transformators ist dem Einschalten des negativen Widerstandes R₁

äquivalent, dessen Wert gleich „ m + 1

Ci = Ct

Größenordnung):

ω C₁-"
_B1jt

m + 1

L_

ω C₁-

^m ~

daraus folgt

1 -k
ist,
wobei R,_a der Wert des Widerstandes 49 ist.

Die Gewinnung der Spannung, welche der Span nung an dem Meßbereichorgan identisch und gleicl ist, ist jedoch mit der Notwendigkeit der Heraus

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führung des Potentials der Ecke »c/« der Meßdiagonale aus dem Verstärker 27 des Versümmungssignals verknüpft, was in den meisten Fällen erschwert ist. In der erfindungsgemäßen Meßschaltung wird zum Abgleich Spannung von dem Zweig, der dem Zwe.'g des Meßbcreichwahlorgans an der Seite der Speisediagonale benachbart ist, unter Berücksichtigung de,· Gleichheit der Spannungen an diesen Zweigen bei abgeglichener Brücke angelegt. Die Kompensation der parasitären Kapazitäten, die das Meßbereichwahlorgan überbrücken, ist besonders in den Meßbereichen wichtig, wenn als Meßbereichwahlorgan ein Widerstand eingesetzt wird, da dabei die parasitäre Kapazität durch Änderung der Größe des Normalmaßes nicht kompensiert werden kann, wie dies bei einem Normalkondensator der Fall ist. Die Kompensation wird hier ähnlich wie die oben bereits erwähnte Kompensation von R? durchgeführt.

Die Besonderheit der Kompensation besteht in diesem Fall darin, daß, bevor man die Kompensation durchführt, die parasitären Kapazitäten, die die Widerstände 11 und 12 überbrücken, abgeglichen werden müssen, wobei man sie durch Anschließen der zusätzlichen Kapazitäten 54 und 55 (s. F i g. 2) bis auf die Größe der maximalen parasitären Kapazität oder bis auf eine gewisse fixierte, diese überschreitende Größe vergrößert, sowie darin, daß die Abgleichspannung von dem Zweig genommen wird, der an dem Meßbereichwahlzweig gegenüber der Speisediagonale anliegt. Durch Anwendung der Ersatzschaltung, die der in F i g. 3 gezeigten ähnlich ist, ist es nicht schwer, die Beziehung zu erhalten, die die Kapazitätsgröße C_k des Abgleichkondensators 56 und das Windungszahlverhältnis A'₃ der Wicklungen 44 und 42 des Transformators 39 in Zusammenhang bringt:

C*=C„_M„(*3-1).

Die Kompensation der parasitären Kapazität des Verbindungskabels bei den Fernmessungen oder der parasitären Kapazität bei dem Dreiklemmen-Anschluß des Prüflings erfolgt auf die gleiche Weise, da aber diese Kapazität nicht konstant ist, muß auch die Kapazität des Abgleichkondensators veränderlich sein. In den meisten Fällen läßt sich diese parasitäre Kapazität messen. Deswegen wird die Skala der Kapazität des Abgleichkondensators 58 in Meßeinheiten

ίο der parasitären Kapazität, z. B. in Pikofarad. geeicht und in die Meßbrücke vor der Messung eingeführt. Kann aus irgendwelchen Gründen die Kapazität des Verbindungskabels nicht gemessen werden, so kann man durch Anschließen des Prüflings 9 mit den bekannten Parametern und durch Reduktion der Meßbrückenangaben auf die bekannten mit Hilfe der Regelung der Kapazität des veränderbaren Kondensators 58 gleichzeitig sowohl ihren Einfluß kompensieren als auch sie messen; sie ist gleich der Anzeige auf der Skala des veränderbaren Kondensators 58.

Alle hier gezogenen Schlußfolgerungen gelten nicht nur für die vierzweigigen Brücken, sondern auch für alle Wechselstrom-Brücken. So kann man zum Beispiel in Transformatorbrücken an Stelle der Spannungsfolger zusätzliche Transformatorwicklungen mit in Reihe geschalteten Quellen der Sperrspannung einsetzen.

Aus dem oben Gesagten folgt auch, daß die bei der errindungsgemäßen Wechselstrom-Meßschaltung verwendeten Varianten der Kompensation von parasitären Parametern eine kontaktlose, diskret regelbare Kapazität mit einem weiten Regelbereich und hoher Güte zu realisieren gestatten, die an und füi sich breite Anwendung in Wechselstrom-Meßschaltungen finden kann. Auf die gleiche Weise kann auch eine Induktivität mit hoher Güteeigenschaft realisien werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

ι ζ hält die über einen Kondensator (56) paralle! zu Patentansprüche: dem Meßbereichwahlzweig geschaltet ist.

1. Wechseistrom-Meßschaitung mit elektronischen Schaltern, deren Steuersienale Sperrspan- 5 wr^u.^ut^^ \* η nungensind, gekennzeichnet durch eine Die Erfindung betrifft eine Wechsels rom-Meß-Einrichtung, die bei der Erzeugung von Steuer- schaltung mit elektronischen Schaltern, deren Steuerlignalen zum Sperren jedes elektronischen Schal- signale Sperrspannungen sind _MpR . „_nno · ters zu den Sperrspannungen eine Wechselspan- Bekannt ist e.ne Wechselstrom-Meßschaltung mu Bung addiert, die ungefähr amplituden- und pha- io elektronischen Schaltern (vgl. Ju R . Agamalov sengleich der Wechselspannung am Eingang des V. Ju. K η e 11 e r; Digitale automatische Wechseldurch den betreffenden elektronischen Schalter strombrücke mit koordiniertem Abgleich in »Pnbory (1) umzuschaltenden Zweiges (2) der Meßschal- i sistemy uprawlenija«, 1971, 2 341bis Jo) wobei die tune (3) ist elektronischen Schalter durch Gleichstromsignale

2. Wechselstrom-Meßschaltung nach" An- 15 entsprechender Polarität bzw. Amplitude gesteuert, Spruch 1 in einer Wechselstrombrücke, wobei die d. h. geöffnet bzw. geschlossen werden. Wechselstrom-Meßschaltung einen Meßbereich- So werden z. B. Transistorschalter vom p-n-p-Typ wahlzweig und einen Brückenzweig mit minde- durch negative Ströme geoffne! die in die Basis gestens einem Abgleichorgan der Brücke in Form leitet werden, und durch an die Basis angelegte posivon parallelgeschalteten Stromkreisen, beste- 20 tive Spannungen gesperrt.

hend aus in Reihe geschalteten Normalelementen Die Nachteile einer derartigen Wechselstrom-Meß-

und sie umschaltenden elektronischen Schaltern, schaltung sind: große sowohl aktive als auch kapazi-

hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung tive Ableit-Wechselströme, die über gesperrte elek-

parallel zu jedem Brückenzweig mit dem Ab- Ironische Schalter in die Steuerkreise fließen, die eine

gleichorgan einen Spannungsfolger (32) aufweist, 25 Vergrößerung der Meßfehler verursachen und die

dessen Ausgang über einen Ballastwiderstand (33) obere Grenze des Bereichs der Betnebsfrequenzen

mit den Steuereingängen der elektronischen Schal- der Speisung von Meßkreisen begrenzen; der nicht-

ter (21, 22) verbunden ist. lineare Charakter der Ableitstrome, besonders beim

3. Wechselstrom-Meßschaltung nach An- Umschalten hoher Spannungen, und ein nicht großer Spruch 2, in der die Normslelemente des Ab- 30 (im Falle der Halbleiter, z. B. der 1 ransistorschalter) gleichorgans Normalkondensatoren sind, dadurch Pegel des zulässigen Wechselspannungsabfalls am gekennzeichnet, daß die elektronischen Schalter Schalter.

(21, 22) durch Widerstände (47, 48) überbrückt Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Wechselsind und an den Ausgang des Spannungsfolgers strom-Meßschaltung der eingangs genannten Art da-(32) der Eingang eines Spannangstransformators 35 hingehend zu verbessern, daß ihre Genauigkeit er-(39) angeschlossen ist, dessen Ausgang über einen höht wird, indem die Ableitströme insbesondere über Widerstand (49) mit dem gemeinsamen Punkt der die elektronischen Schalter in deren Offenstellung be-Normalkondensatoren (19, 20) verbunden ist. trächtüch (um einige Größenordnungen) verringert

4. Wechselstrom-Meßschaltung nach An- werden, um gleichzeitig eine Erweiterung des Bcipruch 2 oder 3, in der der Meßbereichwahl- 40 triebsfrequenzbereichs sowie eine Erhöhung des zutweig als parallelgeschaltete Stromkreise, beste- lässigen Wechselspannungsabfalls an den gesperrten hend aus in Reihe geschalteten Normalelementen elektronischen Schaltern bei gleichzeitiger Verringe- und sie umschaltenden Schaltern ausgebildet ist, rung der Nichtlinearität der Ableitströme zu erdadurch gekennzeichnet, daß in jeden Stromkreis, reichen.

der aus dem Normalkondensator (13, 14) und 45 Diese Aufgabe wird bei einer Wechselstrom-MeB-

dem ihn umschaltenden Schalter (16) besteht, an schaltung der eingangs genannten Art gelöst durch

der Seite des Schalters (16) ein Widerstand (50, eine Einrichtung, die bei der Erzeugung von Steuer-

$1) in Reihe geschaltet ist und im gemeinsamen Signalen zum Sperren jedes elektronischen Schalters

Punkt des Widerstandes (50, 51) und des Schal- zu den Sperrspannungen eine Wechselspannung ad-

ters (16) in jedem Stromkreis ein zusätzlicher 50 diert, die ungefähr amplituden- und phasengleich der .

Kondensator (52, 53) mit einer seiner Herausfüh- Wechselspannung am Eingang des durch den betref-

rung angeschlossen ist, während die zweiten Her- fenden elektronischen Schalter umzuschaltenden

tusführungen der zusätzlichen Kondensatoren Zweiges der Meßschaltung ist.

(52, 53) zu einem gemeinsamen Punkt vereinigt Die Erfindung wird bei einer derartigen Wechsellind, wobei an den Ausgang des Spanuungsfol- 55 strom-Meßschaltung in einer Wechselstrombrücke, gers (32), der parallel zum Brückenzweig geschal- wobei die Wechselstrom-Meßschaltung einen Meßtet ist, der an den Meßbereichwahlzweig an der bercichwahlzweig und einen ßrückenzweig mit min-Seite der Speisediagonale angrenzt, der Span- destens einem Abgleichorgan der Brücke in Form nungstransformator (39) angeschlossen ist, dessen von parallelgeschaltelen Stromkreisen, bestehend aus eines Ende der Sekundärwicklung (45) mit dem 60 in Reihe geschalteten Normalelementen und sie umEingang des genannten Spannungsfolgers (32) schaltenden elektronischen Schaltern, hat, dadurch und dessen anderes Ende mit dem gemeinsamen weitergebildet, daß die Einrichtung parallel zu jedem Punkt der zusätzlichen Kondensatoren (52, 53) Brückenzweig mit dem Abgleichorgan einen Spanverbunden sind. nungsfolger aufweist, dessen Ausgang über einen

5. Wechselstrom-Meßschaltung nach An- 65 Ballastwiderstand mit den Steuereingängen der elekspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Span- tronischen Schalter verbunden ist. nungstransformator (39) eine zusätzliche Sekun- Wenn in der Wechselstrommeßbrücke die Normaldärwicklung (Hochspannungswicklung) (44) ent- elemente Normalkodensatoren sir.d, werden die elek-