DE2249548A1

DE2249548A1 - CHOPPER AMPLIFIER WITH FIELD EFFECT TRANSISTORS

Info

Publication number: DE2249548A1
Application number: DE19722249548
Authority: DE
Inventors: Johann Dr Kluegel; Paul Ing Ribarich
Original assignee: Gossen GmbH
Current assignee: Gossen GmbH
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1972-10-10
Publication date: 1973-04-19
Also published as: AT313976B; DE2249548C3; DE2249548B2

Description

Zerhackerverstärker mit Feldeffekttransistoren Die Erfindung betrifft einen Zerhackerverstärker mit FeldefEekttransistoren, dessen Modulator als Serien-Parallel-Schalter arbeitet, wobei der Modulator durch zwei gegenphasige Rechteckspannungen und der Demodulator durch eine Rechteckspannung angesteuert wird. Field Effect Transistor Chopper Amplifiers The invention relates to a chopper amplifier with field effect transistors, its modulator as a series-parallel switch works, the modulator by two anti-phase square wave voltages and the Demodulator is controlled by a square wave voltage.

Zerhackerverstärker dienen dazu, sehr kleine Gleichspannungen auf meßbare Beträge zu verstärken. Zerhackerverstärker mit Feldeffekttransistoren erzeugen im Eingangskreis Störspannungen, die in manchen Einsatzfällen die Messung verfälschen können. Einer dieser Einsatzfälle ist die Verwendung als empfindlicher Indikatorverstärker in hochohmigen Gleichstrommeßbrücken. Die Störspannungen weisen dann eine starke Abhängigkeit vom Innenwiderstand der Meßbrücke auf, wodurch ein exakter Nullabgleich unmöglich wird.Chopper amplifiers are used to generate very small DC voltages amplify measurable amounts. Generate chopper amplifiers with field effect transistors Interference voltages in the input circuit, which in some cases falsify the measurement can. One of these applications is the use as a sensitive indicator amplifier in high-resistance direct current measuring bridges. The interference voltages are then strong Dependence on the internal resistance of the measuring bridge, whereby an exact zero adjustment becomes impossible.

Die Ursache dieser Störspannungen sind bei normalen Raumtemperaturen vor allem die nadelförmigen Störspitzen, die bei einer Ansteuerung durch eine Rechteckspannung durch die Drain-Gate-Kapazitäten der Feldeffekttransistoren des Modulators entstehen.The cause of these interference voltages are at normal room temperatures especially the needle-shaped interference peaks that occur when triggered by a square-wave voltage arise from the drain-gate capacitances of the field effect transistors of the modulator.

Es ist bekannt, diese Störspannungen durch eine zusrtzliche Torschaltung, die nach dem Modulator angeordnet ist, auszutasten, wodurch vor allem Drifterscheinungen infolge der Temperaturabhängigkeit der Störspitzen ausgeschaltet werden sollen. Ein Verfahren dieser Art, bei dem sowohl die Störspitze, hervorgeruSen durch den Uebergang des Modulators aus dem gesperrten Zustand in den leitenden Zustand als auch die Störspitze, hervorgerufen durch den Uebergang des Modulators aus dem leitenden Zustand in den gesperrten Zustand ausgetastet wird, ist in der deutschen Auslegeschrift Nr. 1 218 522 beschrieben. Der Nachteil dieser Anordnung liegt im Aufwand für die zusätzliche Torschaltung und darin, daß durch die Torschaltung zusätzliche Störspitzen erzeugt werden. Die deutsche Auslegeschrift Nr. 1 959 488 beschreibt eine einfachere Anordnung zur Austastung beider Störspitzen des Modulators, doch besteht hierbei der Nachteil, daR infolge der unvermeidlichen Verbreiterung der Störspitzen nach dem Durchlaufen des Wechselspannungsverstarkers die kurzzeitige Austastung auf die beschriebene Art nur unvollkommen gelingt.It is known to control these interference voltages by an additional gate circuit, which is arranged after the modulator to be blanked, which mainly causes drift phenomena should be switched off due to the temperature dependence of the glitches. A procedure of this kind in which both the glitch, evoked by the transition of the modulator from the blocked state to the conductive state as well as the spike caused by the transition of the modulator from the conductive state is blanked in the locked state is in German Auslegeschrift No. 1 218 522 described. The disadvantage of this arrangement is Effort for the additional gate circuit and the fact that additional gate circuitry Glitch peaks are generated. The German Auslegeschrift No. 1 959 488 describes a simpler arrangement for blanking both glitches of the modulator, however there is the disadvantage that, due to the inevitable widening of the Interference peaks after passing through the AC voltage amplifier the short-term Blanking in the manner described only succeeds imperfectly.

Beiden bekannten Anordnungen haftet der Nachteil an, daß durch die Austastvorgänge starke Aufladungen der im Verstarkungszug liegenden Koppelkapazitäten auftreten. Die aus der Entladung dieser Kapazizäten resultierende mittlere Störgleichspannung gibt infolge der Wirkung der Austasteinrichtungen, die ebenfa'ls als Zerhacker wirken, eine Wechselspannung, die nach Vrstirkung und Demodulation eine Ausgangsspannung lieferte auch wenn die zu messende Spannung Null ist fOffsetan2eige).Both known arrangements have the disadvantage that by the Blanking processes strong charges of the coupling capacities in the reinforcement train appear. The mean DC interference voltage resulting from the discharge of these capacitances due to the effect of the blanking devices, which also act as chopper, an alternating voltage which, after processing and demodulation, becomes an output voltage also provided if the voltage to be measured is zero f offset display).

Der vorliegenden Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der erwähnten Nachteile mit geringem Aufwand einerseits die Offsetanzeige an sich möglichst klein zu halten und andererseits den quellwiderstandsabhängigen Anteil der Störspitzen auszuschalten.The present invention was therefore based on the object Avoidance of the disadvantages mentioned with little effort, on the one hand, the offset display to keep as small as possible and, on the other hand, to keep the swell resistance-dependent To switch off the proportion of glitches.

Dio Erfindung geht von der Tatsache aus, daß der rechteckig angesteuerte Modulator nadelförmige Störspitzen erzeugt, die nach Verstärkung eine Koppelkapazität aufladen, die den Ausgang des Vzrstärkers mit dem Demodulator verbindet. Der rechteckig angesteuerte Feldeffekttransistor des Demodulators kann näherungsweise durch einen Schalter ersetzt werden, der beispielsweise parallel zum Ausgang liegt und periodisch geöffnet und kurzgeschlossen wird. Im kurzgeschlossenen Zustand dieses Schalters wird die Koppelkapazität durch die Störspitze rasch vollständig aufgeladen und kann sich nach Öffnen des Schalters nur in störender Weise über das Anzeigeinstrument entladen.The invention is based on the fact that the rectangular controlled Modulator generates needle-shaped interference peaks, which after amplification create a coupling capacitance charge that the The output of the amplifier connects to the demodulator. The rectangular controlled field effect transistor of the demodulator can approximately be replaced by a switch that is, for example, parallel to the output and is periodically opened and short-circuited. In the short-circuited state this Switch, the coupling capacitance is quickly and completely charged by the interference spike and after opening the switch can only be viewed in a disruptive manner via the display instrument unload.

Zur starken Vzrminderung dieser störenden Anzeige wird erfindungsgemäß diejenige und nur diejenige Störspitze durchgelassen, die zeitlich unmittelbar auf das Ende des gesperrten Zustandes des Demodulators folgt. Diese Maßnahme ist deshalb erfolgreich, weil die Störspitze, die zeitlich unmitteilbar auf den Beginn des gesperrten Zustandes des Demodulators folgt und ebenfalls eine starke Aufladung des Koppelkondensa tors bewirkt, sich nicht über das Anzeigeinstrument entladen kann.In order to greatly reduce this disturbing display, according to the invention the one and only that disturbance peak that is immediately timed to pass through the end of the locked state of the demodulator follows. This measure is therefore successful because the glitch that was not timed to the beginning of the blocked State of the demodulator follows and also a strong charge of the coupling capacitor tors causes it to be unable to discharge via the display instrument.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung geht von der Tatsache aus, daß die Störspitze, hervorgerufen durch den Ubergang des Modulators aus dem gesperrten Zustand in den leitenden Zustand, eine stärkere Quellwiderstandsabhängigkeit besitzt als diejenige, die durch den Übergang des Modulators aus dem leitenden Zustand in den gesperrten Zustand entsteht. Dies hat seine Erklärung darin, daß zwar sämtliche Schaltvorgänge der Feldeffekttransistoren des Serien-Parallel-Modulators mit quellwiderstandsabhängigen Lade- und Enttadevorgängen der Drain-Gate-Kapazitäten verbunden sind. Es heben sich aber beim tibergang des Modulators aus dem leitenden in den gesperrten Zustand die entgegengesetzt gerichteten Spannungszeitflächen der Lade- und Entladevorgänge gegenseitig annähernd auf. Dies ist bei dem Übergang des Modulators aus dem gesperrten Zustand in den leitenden Zustand deshalb nicht der Fall, .weil die Entladung über die sehr niedrigen Durchlaßwiderstände der Feldeffekttransistoren erfolgt, während die Aufladung über die hochohmige Parallelschaltung von Quellwiderstand und Widerstand des Verstärkereinganges stattfindet.The further embodiment of the invention is based on the fact that the glitch caused by the transition of the modulator from the blocked State in the conductive state, has a stronger dependence on the source resistance than that caused by the transition of the modulator from the conductive state to the locked state arises. This is explained by the fact that all Switching operations of the field-effect transistors of the series-parallel modulator with source resistance-dependent Charging and discharging processes of the drain-gate capacitances are connected. It stand out but when the modulator transitions from the conductive to the blocked state, the oppositely directed voltage-time areas of the charging and discharging processes mutually approximately on. This is when the modulator changes from the locked state in the conductive state therefore not the case, .because the discharge takes place via the very low forward resistance of the field effect transistors, while charging via the high-resistance parallel connection of the source resistance and resistance of the amplifier input takes place.

In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung fällt daher die Störspitze, hervorgerufen durch den Übergang des Modulators aus dem gesperrten Zustand in den leitenden Zustand im wesentlichen in den gesperrten Zustand des Demodulators und die Störspitze, hervorgerufen durch den Übergang des Modulators aus dem leitenden Zustand in den gesperrten Zustand im> wesentlichen in den leitenden Zustand des Demodulators.In the further embodiment of the invention, therefore, the interference spike falls, caused by the transition of the modulator from the locked state to the conductive state essentially in the locked state of the demodulator and the spike caused by the transition of the modulator from the conductive one State in the locked state essentially in the conductive state of the Demodulator.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Figur dargestellt. Darin ist M der Modulator mit dem als Serienschalter wirkenden Feldeffekttransistor T1 und dem als Parallelschalter wirkenden Feldeffekttransistor T2. Diese beiden Transistoren werden von einem Steuergenerator G1 mit rechteckigen gegenphasigen Spannungen U1 und U2 angesteuert. An den Eingangsklemmen 1-2 des Modulators liegt die zu messende Gleichspannung U mit dem Quellwiderstand R Der Ausgang des Modulators ist über die Q.An embodiment is shown in the figure. Inside is M the modulator with the field effect transistor T1 acting as a series switch and the acting as a parallel switch field effect transistor T2. These two transistors are generated by a control generator G1 with square voltages U1 in antiphase and U2 controlled. The one to be measured is connected to input terminals 1-2 of the modulator DC voltage U with the source resistance R The output of the modulator is via the Q.

Koppelkapazität C1 mit dem Verstärker V verbunden, der seinerseits die Wechselspannungen über die Koppelkapazität C2 an den Demodulator D liefert. Dieser Demodulator besitzt einen als Parallelschalter arbeitenden Feldeffekttransistor T3. Dieser wird durch die Spannung U3 gesteuert, die entweder zeitverschoben gegen U1 und U2 von dem Generator G1 abgeleitet wird oder wie in der Figur dargestellt von einem zweiten Generator G2 geliefert. Dieser zweite Generator kann dann ein abweichendes Schaltverhältnis gegenüber dem Schaltverhältnis des Generators G1 besitzen. Durch die Koppelkapazität C3 wird sichergestellt, daß Synchronismus zwischen bestimmten Impulsflanken der drei Steuerspannuigmbesteht. An die Ausgangsklemmen 3-4 des Demodulators ist das Anzeigeinstrument mit dem Widerstand RA gelegt.Coupling capacitance C1 connected to the amplifier V, which in turn supplies the AC voltages to the demodulator D via the coupling capacitance C2. This demodulator has a field effect transistor working as a parallel switch T3. This is controlled by the voltage U3, which is either time-shifted against U1 and U2 is derived from the generator G1 or as shown in the figure supplied by a second generator G2. This second generator can then be a Have a different switching ratio compared to the switching ratio of the generator G1. The coupling capacitance C3 ensures that synchronism between certain There are pulse edges of the three control voltages. To the output terminals 3-4 of the demodulator the indicating instrument is placed with the resistance RA.

Claims

r Chopper amplifier with field effect transistors, its modulator works as a series-parallel switch, the modulator by two antiphase Square wave voltages and the demodulator is controlled by a square wave voltage, characterized in that that and only that interference peak let through that is immediately timed to the end of the locked state of the demodulator follows.

2. Chopper amplifier according to claim l, characterized in that the glitch caused by the transition of the modulator from the blocked State in the conductive state essentially in the blocked state of the demodulator falls and that the glitch caused by the transition of the modulator the conductive state to the blocked state essentially to the conductive state State of the demodulator falls.

L e r s e i t e