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Je nach Meßbereich ergibt sich ein mehr oder weniger großer Abstand
der Eingangsspannung von der
Referenzspannung, der einer Einstellung
sowohl des Beginns der Entladung als auch der Entladezeit Grenzen setzt. Es gibt
jedoch Anwendungsfälle, in denen dieser Bereich nicht ausreicht.
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Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung derart ausgebildet,
daß der Ladestrom über die Auswerteeinrichtung geführt ist und daß der Entladestromkreis
durch die Auswerteeinrichtung derart steuerbar ist, daß der Entladevorgang erst
dann einsetzt, wenn in der Auswerteeinrichtung nach einer vorgegebenen Zeit kein
Ladestromimpuls mehr festgestellt wurde.
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Durch diese Maßnahmen ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Schaltungsanordnung,
die es auf besonders einfache Weise gestattet, in einem großen Bereich sowohl den
Beginn der Entladung als auch die Entladezeit in einer dem jeweiligen Anwendungsfall
entsprechenden Weise einzustellen, so daß die Kondensatorspannung nach einer definiert
einstellbaren Zeitkonstante einer abnehmenden Eingangswechselspannung folgt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Schaltungsanordnung
derart ausgebildet, daß parallel zu einem weiteren, über einen Widerstand aufladbaren
Kondensator ein durch die Ladestromimpulse in den leitenden Zustand steuerbarer
erster Transistor geschaltet ist und daß der Verbindungspunkt des Kondensators mit
dem Widerstand an die Basis eines im Entladestromkreis liegenden zweiten Transistors
geführt ist, und daß der Widerstand an ein Potential geführt ist, das den zweiten
Transistor bei gesperrtem ersten Transistor öffnet.
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Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine vorteilhafte Steuerung des
Entladestromkreises durch die Ladestromimpulse, die auf einfache Weise für die gewünschte
unterste Frequenzgrenze ausgelegt werden kann.
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Es kann sich ferner als zweckmäßig erweisen, die Schaltungsanordnung
derart auszubilden, daß die Basis des ersten Transistors über eine aus einem Widerstand
und einem Kondensator bestehende Serienschaltung an einen Anschluß der Gleichrichterschaltung
geführt ist, an dem den Ladestromimpulsen entsprechende Spannungsimpulse auftreten,
und daß der Verbindungspunkt des Kondensators mit dem Widerstand über einen weiteren
Widerstand an eine Versorgungsspannung geführt ist, die den Transistor sperrt.
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Man kann den Spannungsabfall, den der Ladestrom in einem Widerstand
hervorruft, als Steuerkriterium verwenden. Bei einer Schaltungsanordnung mit einer
Gleichrichterschaltung, bei der an den Ausgang eines über eine Diode gegengekoppelten,
mit der gleichzurichtenden Spannung gespeisten Verstärkers über eine Diode und einen
dazu in Serie liegenden Widerstand der Kondensator und der nicht invertierende Eingang
eines Differenzverstärkers angeschlossen ist, dessen Ausgang mit dem invertierenden
Eingang des Differenzverstärkers unmittelbar und über einen Widerstand an den Eingang
des Verstärkers geführt ist, hat es sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, daß der
mit der Auswerteeinrichtung verbundene Anschluß der Gleichrichterschaltung durch
den Ausgang des Verstärkers gebildet ist.
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Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Spitzenwertgleichrichtung;
in
F i g. 2 ist ein Stromlauf einer Schaltungsanordnung zur Spitzenwertgleichrichtung
dargestellt.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung wird die periodische
Wechsel- oder Impulsspannung Ue einer Gleichrichterschaltung 1 zugeführt, die aus
der Diode 10 und dem Kondensator 11 besteht und am Ausgang die Gleichspannung Us
abgibt. In die Zuführung der Gleichspannung Ue zur Gleichrichterschaltung 1 ist
die Auswerteeinrichtung 3 eingeschleift. Parallel zum Kondensator 11 liegt der Entladestromkreis
4, der durch die Auswerteeinrichtung 3 gesteuert wird.
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Solange ein Ladestrom in die Gleichrichterschaltung 1 fließt, ist
Üe Us. Fließt kein Ladestrom mehr, ist 0e < Us, und der Kondensator C soll entladen
werden. Zu diesem Zweck wird der Auswerteteil 3 festgestellt, ob der Kondensator
aufgeladen wird. Ist dies nicht der Fall, steuert der Auswerteteil 3 den Entladeteil
bzw. Entladestromkreis 4 an, der so lange einen Widerstand parallel zum Kondensator
11 legt, bis Üe> U5 ist.
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Da der Ladestrom nicht kontinuierlich fließt, sondern nur aus kurzzeitigen
Stromspitzen bzw. Ladestromstößen besteht, enthält der Auswerteteil 3 eine in Fig.1
nicht näher dargestellte Verzögerung, die den Entladestromkreis 4 erst ansteuert,
wenn nach einer festgelegten Zeit keine Stromspitzen mehr aufgetreten sind.
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Entsprechend F i g. 2 ist die Gleichrichterschaltung mit gegengekoppelten
Verstärkern aufgebaut.
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Sie enthält die Differenzverstärker 13, 19, die durch Operationsverstärker
gebildet sind. Die Eingangsspannung Ue wird dem Minus-Eingang des über die Diode
14 gegengekoppelten Operationsverstärkers 13 über den Widerstand 12 zugeführt, so
daß am Eingang des Verstärkers 13 die Spannung Ut liegt. Der Plus-Eingang des Operationsverstärkers
13 liegt an Erde.
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Der Ausgang des Operationsverstärkers 13 ist über die Diode 15, den
dazu in Serie liegenden Widerstand 17 an den Plus-Eingang des Operationsverstärkers
19 geführt, der über den Kondensator 18 an Erde liegt. Die Polung der Diode 15 ist
so gewählt, daß am Plus-Eingang des Operationsverstärkers 19 eine positive Spannung
auftritt.
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Der Ausgang des Operationsverstärkers 19 gibt gegen Erde die gleichgerichtete
Spannung Us ab und ist mit dem Minus-Eingang unmittelbar verbunden und von dort
über den Widerstand 16 an den Minus-Eingang des Operationsverstärkers 13 geführt.
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Mit der Voraussetzung, daß die Gleichspannungsverstärkung der Gesamtschaltung
gleich dem Verhältnis des Widerstandes 16 zum Widerstand 12 ist, stellt sich bei
negativ werdender Eingangsspannung Ue wegen der Gegenkopplung über beide Operationsverstärker
13 und 19 der Zustand Us = V Ue ein. Der Operationsverstärker 19 dient als Impedanzwandler
und besitzt die Verstärkung eins. Der Kondensator 18 wird über die Diode 15 und
den Widerstand 17 auf die Spannung v Ue aufgeladen.
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Der Widerstand 17 dient lediglich zum Schutz des Operationsverstärkers
13 und zur weiteren Vermin derung der Schwingneigung und fällt mit etwa 10 Q nicht
ins Gewicht.
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Steigt die Eingangsspannung Ue wieder an, so wird die Diode 15 gesperrt
und dadurch die Gegenkopplung aufgetrennt. Die Spannung U, am Eingang des Operationsverstärkers
13 sinkt nun so weit, bis die
Diode 14 leitet und den Operationsverstärker
13 gegenkoppelt. Da jetzt der invertierende Eingang mit dem Ausgang verbunden ist,
ist die Verstärkung Null.
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Während dieser Zeit sinkt die Spannung am Kondensator 18 praktisch
nicht ab, da nur der sehr hohe Eingangswiderstand des Operationsverstärkers 19 und
der Sperrwiderstand der Diode 15 parallel zum Kondensator 18 liegen. Bei der folgenden
negativen Halbwelle wird die Diode 15 nur so lange leitend, bis der Ladungsverlust
im çKondensator 18 ausgeglichen ist.
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Bei dieser bekannten Gleichrichterschaltung geht die Diodenschwelle
praktisch nicht ein. Die Gleichrichtung ist damit praktisch linear, insbesondere
auch bei Spannungen, die wesentlich kleiner als 1 V sind.
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Die Gleichrichterschaltung 1 bewirkt eine Spitzengleichrichtung,
bei der die gleichgerichtete Ausgangsspannung einer steigenden Eingangswechselspannung
schnell folgen kann. Um dies auch für fallende Eingangswechselspannungen zu erreichen,
ist der Ausgang des Operationsverstärkers 13 an die Auswerteeinrichtung 3 geführt,
die den Entladestromkreis steuert. Diese Auswerteeinrichtung 3 enthält den Transistor
35, dessen Basis über den Widerstand 33 und den dazu in Serie liegenden Widerstand
32 an die Versorgungsspannung - Ufi geführt ist. Der Verbindungspunkt der Widerstände
32 und 33 ist über den Kondensator 31 an den Ausgang des Operatic 15 verstärkers
13 angeschlossen. Der Kolleki- r des Transistors 35 ist über den Widerstand 34 an
die Versorgungsspannung t UB, über den Kondensator 36 an die weitere Versorgungsspannung
- Uß und über die Diode 37 an die Basis des Transistors 42 geführt, dessen Emitter
an Erde liegt und dessen Kollektor über den Widerstand 41 an den Plus-Eingang des
Operationsverstärkers 19 angeschlossen ist. Die Diode 37 ist so gepolt, daß sie
mit gleicher Polung in Serie zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 42 liegt.
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Der in F i g. 2 gezeigten Schaltungsanordnung liegt die Erkenntnis
zugrunde, daß am Ausgang des Differenzverstärkers 13 selbst bei gleichbleibender
Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 1 kurze Spannungsspitzen auftreten,
die als Kriterium für die Steuerung des Entladestromkreises dienen können.
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Die Spannung am Ladekondensator 18 weist zwar eine kaum meßbare Welligkeit
auf; bedingt durch die große Leerlaufverstärkung des Operationsverstärkers 13 reicht
diese geringe Welligkeit jedoch aus, um am Ausgang dieses Verstärkers kurze Spannungsimpulse
zu erzeugen, die ausgehend von der Spannung Null bis etwa auf den Wert der am Kondensator
liegenden Spannung anwächst.
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Da der Transistor 35 erst bei Spannungen oberhalb der Schwellenspannung
der Basis-Emitter-Strecke durchgesteuert wird, wird bei kleineren Gleichspannungen
am Ladekondensator 18 zwischen die Gleichrichterschaltung 1 und der Auswerteeinrichtung
2 eine lineare Verstärkerschaltung eingefügt.
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Beim Aufladen des Kondensators 18 treten am Ausgang des Operationsverstärkers
13 kurzzeitige Spannungsspitzen auf, die den Ladestromspitzen entsprechen. Diese
Spitzen gelangen über den Kondensator 31 und den Widerstand 33 zur Basis des Transistors
35 und machen diesen leitend. Dadurch wird der Kondensator 36, der sich sonst über
den Widerstand 34 auflädt, dauernd entladen.
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Bleiben die Spannungsspitzen aus, kann ein Basisstrom über den Widerstand
34 und die Diode 37 in den Transistor 42 fließen, sobald die Spannung am Kondensator
36 die Schwellspannung der Diode 37 und des Transistors 42 überschritten hat.
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Der Kondensator 18 kann sich jetzt über den Widerstand 41 entladen.
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Wird Us wieder kleiner als v Ue, so sperrt der Transistor 42, da
der Transistor 35 kurzzeitig leitet und den Kondensator 36 entlädt; der Entladevorgang
ist damit beendet.
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Die Wartezeit von dem Zeitpunkt an, zu dem keine Spannungsspitzen
mehr auftreten, bis zum Einsetzen des Entladevorganges wird durch den Kondensator
36 bestimmt und ist in weiten Grenzen einstellbar. Damit ist die Möglichkeit gegeben,
daß die Ausgangsspannung Us einer sich in der Amplitude ändernden Eingangsspannung
sehr schnell folgt.
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Andererseits können aber auch kurzzeitige Änderungen, die nur in längeren
Zeitabständen auftreten, insbesondere überlagerte Störspannungen, in vorteilhafter
Weise für eine gewisse Zeit gespeichert werden, wenn die Wartezeit entsprechend
lang gewählt wird.