DE2249548C3 - Chopper amplifier with field effect transistors - Google Patents

Chopper amplifier with field effect transistors

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DE2249548C3 DE19722249548 DE2249548A DE2249548C3 DE 2249548 C3 DE2249548 C3 DE 2249548C3 DE 19722249548 DE19722249548 DE 19722249548 DE 2249548 A DE2249548 A DE 2249548A DE 2249548 C3 DE2249548 C3 DE 2249548C3
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Johann Dr. Wien Kluegel
Paul Ing. Ober-Lanzendorf Ribarich
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    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/38—Dc amplifiers with modulator at input and demodulator at output; Modulators or demodulators specially adapted for use in such amplifiers
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Description

cHiS^ "akler Nullüb"" £^r£tz&%£%$& cHiS ^ " akler Nullüb ""£ ^ r £ tz &% £% $ &

icn unmogiicn wira. .... ,- „, υηπη 71lr Frklärune des Vorganges nahcrungs-icn impossible wira. ...., - ", υ ηπη 71lr clarification of the process approximate

Die Ursache dieser Störspannungen s.nd bei nor- hegt, kann zur trKiaruing u s^bThe cause of these interference voltages s.nd at nor- hegt, can lead to trKiaruing u s ^ b

malen Raumtemperaturen vor allem die nadelförmi- weise durch e.nen Scha tcr ^^^etzt ™^ ^g.paint room temperatures especially the needle-shaped way through a switch ^^^ etzt ™ ^ ^ g.

gen S.örspitzen, die bei Ansteuerung mit einer Recht- odisch geöffnet und ge.sehassen JJ^- »^ Vornangen s

eckspannung durch die Senken-Tor-Kapazitäten der densein einer Sto.reP'!^ ™η^^"^ Feldeffekttransistoren des Modulators entstehen. 55 dieses Schalte« wird d.e Koppe kapazuat durch d.c^cwave voltage by lowering gate capacitances of densein a Sto. re P '! ^ ™ η ^^ "^ field effect transistors of the modulator arise. 55 this switching« is de Koppe kapazuat by dc ^ c

Es ist bekannt, diese Störspannungen durch eine Störspitze stark aufgelader »nd ka"n ^11J Ja^It is known that these interference voltages strongly positioned loader by a glitch »nd ka" n ^ 11 JJ a ^

zusätzliche Torschaltung, die nach dem Modulator öffnen des Schalters nur .n sto.ender Weiseadditional gate circuit, which after the modulator opens the switch only .n intermittently

angeordnet ist, auszutasten, wodurch vor allem Drift- Anzeigenei"hcit^ntlad n C.n;r,,nB dieser störenden An-is arranged to blank, whereby especially drift A nzei g Enei "HCIT ntlad ^ n C n. r ,, nB this disturb the arrival

hi ifl d Ttbhäikeit Zur stfe" ^^'^^ΪΙΓ/ΪΓ Zc"hi ifl d Ttbhäikeit Zur st f e "^^ '^^ ΪΙΓ / ΪΓ Zc"

angeordnet ist, auszutasten, wodurch vor allem Dri g^is arranged to be blanked, whereby especially Dri g ^

erscheinungen infolge der Temperaturabhängigkeit Zur stfe" ^^phenomena as a result of the temperature dependence Zur st f e "^^

der Störspitzen ausgeschaltet werden sollen. EinVer- 6o zeige werden daherthe interference peaks should be switched off. A ver- 6o will therefore show

fahren dieser Art, bei dem sowohl die Störspitze, hackerverstärker ^ηά^^ drive this type, in which both the jamming tip, hacker amplifier ^ ηά ^^

hervorgerufen durch den übergang des Modulators der Rechtecksteuerspannung descaused by the transition of the modulator of the square wave control voltage of the

aus dem gesperrten Zustand in den leitenden Zustand, lieh um mindestens °>? D™er ^^E!from the locked state to the conductive state, borrowed by at least °>? D ™ he ^^ E!

als auch die Störspitze, hervorgerufen durch den reiat.v zu den Flanken der .^ulatorsteuers^nnungas well as the interference peak, caused by the reiat.v to the flanks of the ulator control

übergang des Modulators aus dem leitenden Zustand 65 derart voreilcnd gemacht, daß der aus Jem Übergangtransition of the modulator from the conductive state 6 5 made so leading that the transition from Jem

in den gesperrten Zustand, ausgetastet wird, ist in der des Modulators vom Durchlaß η den gra^rrten Be in the blocked state, blanked, is in that of the modulator of the passage η the largest range

deutschen Auslegeschrift 1 218 522 beschrieben. Der reich entstehende Stonmpuls voll im DurchjjßberachGerman Auslegeschrift 1 218 522 described. The abundant sound pulse in full flow

Nachteil dieser Anordnung liegt im Aufwand für die des Demodulators hegt, wahrend der aus dem überDisadvantage of this arrangement lies in the effort for the demodulator, while the one from the over

3 43 4

gong deb Modulators vom gesperrten in den leitenden 1. die mittlere Störspannung nur durch die Span-Zust&nd entstehende Stürimpuls voll im Sperrbereich nungs-Zeitfläche des im Durchlaßbereich des des Demodulators liegt. Demodulators liegeöden Störimpulses gegeben Der Erfolg dieser Maßnahme soll an Hand von ist, wobei dieser Störimpuls den Koppelkonden-Fig. I näher erläutert werden. Diese Figur zeigt die 5 sator C praktisch nicht auflädt, und
Steuerspannungen Vx und Ua des Serien-Parallel- 2. der im "Zeitbereich der Sperrung ,des Deroodu-Modulators, die resultierenden Störspitzen US7, ide- lators eintreffende Störimpuls keine störende alisiert als schmale positive Rechteckimpulse darge- Aufladung des Koppelkondensators C2 bewirkt, stellt, sowie die Sieuerspannung ίΛ für den Demodu- da einer Aufladung mit τ, eine sofortige, noch lator. Der Demodulatorkreis, bestehend aus Wechsel- io innerhalb des Sperrbereiches liegende Entladung Spannungsquelle mit Innenwiderstand R1 (Wechsel- ebenfalls mit u folgt. Es befindet sich somit zum spannungsverstärkerausgang), Koppelkondensator C, Zeitpunkt des" Durchlaßbeginnes keine Stör-Schalter S (T3) und Lastwiderstand R0, besitzt zwei ladung im Koppelkondensator C gespeichert.
Zeitkonstanten: Während der Durchlaßphase ^ , ^j1. j τ t ü--,. Tl A
(Schalter S geöffnet) wirkt eine große Zeitkonstante ,5 Es kann sich daher das Tastverhaltnis ~f der τ = C2 · (R, Λ RJ, während der Sperrphase (Schal- ~ . . T t ._„ - Tl terS geschlossen) eine kleine Zettkonstante τ., = C-R,. Demodulatorsteuerspannung vom Tastverhältnis γ Liegt der Zeitpunkt der Umschaltung des Demodu- des Modulators unterscheiden. Durch diese beschrieiators vom gesperrten in den leitenden Zustand im bene zeitliche Verschiebung insbesondere jener Zeitbereich des Auftretens eines Störimpulses. so 20 Flanke, die den Demodulator aus der Sperrung in besteht die Möglichkeit einer starken Aufladung des den Durchlaß steuert, *ird ei reicht, daß die Offset-Koppelkondensators C2 durch jenen Teil des Stör- anzeige klein bleibt und r.ur der wenig quellwiderimpulses, der noch in den Sperrbnreich des Demodu- standsabhängige Teil der Störspitze wirksam wird.
Jators fällt. Die starke Aufladung evklärt sich aus der Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in im Sperrzustand wirksamen kleinen Zeitkonstanter,. 25 Fig. 2 dargestellt. Darin ist M der Modulator mit Diese Störladung fließt während der Durchlaßphase den als Serien-Paralleischalter wirkenden Feldeffektdes Demodulators mit der großen Zeitkonstante r, transistoren T1 und T... Diese beiden Transistoren langsam ab und erzeugt an Ra einen Störspannungs- werden von einem S'teuergenerator G1 mit recht- »nteil mit großer Spannungs-Zeitfiache. eckigen gegenphasigen Spannungen U1 und ίΛ, ange-Weiterhin läßt sich zeigen, daß für den praktischen 30 steuert. An den Eingangsklemmen 1 und 2 des Mo-Fall einer Modulatorsteuerspannung, wjlche die dulators liegt die zu messende Gleichspannung U fiinch-olT-Spannung der Modulatortransistoren nur mit dem Quellwiderstand R0. Der Ausgang des Moivenig übersteigt, die aus dem übergang leitend- dulators ist über die Koppelkapazität C1 mit dem ;esperrt entstehende resultierende Spannungs-Zeit- Verstärker V verbunden, der seinerseits die verstärkte lache des Störimpulses weniger quellwiderstands- 35 Wechselspannung über die Koppelkapazität C2 an abhängig ist als die Störspitze aus dem Übergang den Demodulator D liefert. Dieser Demodulator begesperrt-leitend. sitzt im Beispiel einen als Pa-allelschaiter arbeitenden Werden die Impulsflanken der Rechieekspanriung Feldeffekttransistor Tr Letzterer wird durch die f., des Demodulators zeitlich verschoben und wie Spannung U.t gesteuert, die entweder zeitverschoben ki Fig. 1 gezeigt derart voreilend gemacht, daß Jer 40 gegen U1 und U., von dem Generator G1 abgekitct tus dem Übergang des Modulators vom Durchlaß- oder, wie in der Figur dargestellt, von einem zweiten m den Sperrbereich entstehende Störimpuls voll im Generator G., geliefert wird. Durch die Koppelkapa-Durchlaßbercich des Demodulators liegt, während zitätC, wird sichergestellt, daß die zeitlichen Abder aus dem Übergang des Modulators vom gesperr- laufe von U1 und t/„ einerseits sowie von UΛ andcter. in den leitenden Zustand entstehende Störimpuls 45 rerseits sich zueinander nicht verschieben. An den Voll im Sperrbereich des Demodulators liegt, wird Ausgangsklemmen 3 und 4 des Demodulators liegt erreicht, daß: das Anzeigeinstrument mit dem Widerstand RΛ. gong deb modulator from blocked to conductive 1. the average interference voltage only due to the voltage state - the interference pulse that is generated is fully in the blocking range and the time area in the pass range of the demodulator. Demodulator lying interfering pulse given The success of this measure should be based on, with this interfering pulse the coupling condensate Fig. I will be explained in more detail. This figure shows the 5 Sator C practically does not charge, and
Control voltages V x and U a of the series-parallel 2. the interfering pulse arriving in the "time range of the blocking, the derodule modulator, the resulting glitches U S7 , idler no disruptive alized as narrow positive square pulses. Charging of the coupling capacitor C 2 causes provides, as well as the Sieuerspannung ίΛ for the demodulators as a charge with τ, an immediate, yet lator. the demodulator circuit consisting of alternating io within the locking range lying discharge voltage source with an internal resistance R 1 (alternating also follows u. It is therefore to the voltage amplifier output), coupling capacitor C, time of the "passage start, no interference switch S (T 3 ) and load resistor R 0 , has two charges stored in the coupling capacitor C."
Time constants: During the passage phase ^, ^ j 1 . j τ t ü-- ,. Tl A
(Switch S is opened) therefore has a large time constant, 5 It may be the duty ratio ~ f of τ = C2 · (R, Λ RJ, during the blocking phase (formwork ~ T t ._. "-. Tl diester closed) a small Zett constant τ., = C -R ,. Demodulator control voltage differs from duty cycle γ If the time at which the demodulator is switched over differs from the modulator 20 edge, which the demodulator from the blocking in there is the possibility of a strong charging of the conduction controls, it is enough that the offset coupling capacitor C 2 remains small due to that part of the fault display and only the little source resistance, the part of the interference peak that is still active in the restricted area of the demodule-dependent part.
Jators falls. The strong charging evlares itself from the An embodiment of the invention is effective in the blocking state small time constant. 25 Fig. 2 shown. M therein is the modulator These Störladung flows during the release phase to a series Paralleischalter acting Feldeffektdes demodulator r with the large time constant, transistors T 1 and T ... These two transistors slowly and produced at a R a disturbance voltage be from a Control generator G 1 with right-hand part with a large voltage time factor. angular antiphase voltages U 1 and ίΛ, ange-Furthermore it can be shown that for the practical 30 controls. The DC voltage to be measured U fiinch-olT voltage of the modulator transistors with the source resistance R 0 is applied to input terminals 1 and 2 of the Mo case of a modulator control voltage . The output of the Moivenig exceeds that of the transition conductive dulator is connected via the coupling capacitance C 1 with the resulting voltage-time amplifier V , which in turn reduces the increased pool of the interference impulse with less swelling resistance via the coupling capacitance C 2 is dependent on when the interference peak from the transition the demodulator D supplies. This demodulator locked-conductive. sits in the example a working as Pa-allelschaiter If the pulse edges of the Rechieekspanriung field effect transistor T r latter of the demodulator is determined by the f., time-shifted and how voltage U t controlled either time-shifted ki Fig. 1 shown as made, leading that Jer 40 against U 1 and U., abkitct from the generator G 1 tus the transition of the modulator from the pass band or, as shown in the figure, from a second m the blocking area generated interference pulse full in the generator G., is delivered. Due to the coupling capacity of the demodulator, while zitätC, it is ensured that the temporal aberrations from the transition of the modulator from the blocked run of U 1 and t / "on the one hand and from U Λ andcter. Interfering impulses 45 that arise in the conductive state do not, on the other hand, shift with respect to one another. At the full is in the blocking range of the demodulator, output terminals 3 and 4 of the demodulator is reached that: the display instrument with the resistance R Λ .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

zusätzliche TorscMtyng und auch darin, daß durch Patentanspruch: St^8 "^ 'additional TorscMtyng and also in that by claim: St ^ 8 "^ ' Zerhackerverstärker mit Feldeffekttransistoren 7^i2Ä^g^A«Ä to S und galvanisch trenendem Wechselspannung»- 5 e,ne «^^^""ffiSeben: Die Austastung verstärker, dessen Modulator als Serien-Parallel- spitzen des Modulators bescnn *Chopper with field effect transistors 7 ^ i2Ä ^ g ^ A "Ä to S and electrically trenendem AC" - 5 e, ne "^^^""ffiSeben: The blanking amplifier whose modulator as a series-parallel peaks of the modulator bescnn * schalter arbeitet, wobei der Modulator durch erfolgt ξ«£» ^s?™ der periodisch für kurze zwei gegenphasige Rechteclcspannungen und der kenden ™*cf^™fjst°nd ^steuert wird. Die Demodulator, der beispielsweise als Parallel- Zen m den Ie tenden ^-usw | schalter ausgebildet ist, durch eine Rechteck- 10 dazu nougϊ S^te"1^1,,^ gewonnen. Ein spannung angesteuert werden, dadurch ge - zierten SW"Sif* **" besteht darin, daß infolge kennzeichnet, daß die Impulsflanken der Nachte.1 d»eser Anordnung; oesi Durchlaufenswitch works, whereby the modulator is carried out by ξ «£» ^ s ? ™ which is periodically controlled for two brief antiphase right-hand voltages and the kenden ™ * c f ^ ™ fjs t ° nd ^. The demodulator, for example as a parallel Zen m den Ie tend ^ -usw | switch is formed by a rectangular 10 to nougϊ S ^ te " 1 ^ 1 ,, ^ won. A voltage to be controlled, marked by S W" Si f * ** " consists in that as a result indicates that the Impulse edges of the nights. 1 of this arrangement; oesi traversing Rechtecksteuerspannung (Us) des Demodulators der Verbreiterung,der Stongu n ^ (D) zeiüich um mindestens die Dauer eines Stör- d« w^hsehp™gsverStarK β Square-wave control voltage (U s ) of the demodulator of the broadening, the Stongu n ^ (D) zeiüich by at least the duration of a disturbance d « w ^ hsehp ™ gsver St ar K β impulses relativ zu den Flanken der Modulator- ^ Hilfe des differenzierten Meu B Steuerspannungen (U1, U2) derart voreilend ge- kommen S^ßt dn n haftet der weiterepulse relative to the flanks of the modulator ^ aid of the differentiated B Meu control voltages (U 1, U 2) are in such a way, leading overall S ^ SST n dn adheres the ition al macht werden, daß der aus dem Übergang des Beiden ^nten An_ oran g'· k will make that from the transition of the two ^ nth An_ oran g '· k Modulators (M) vom Durchlaß in den gesperrten Nachteil an, daß durcht*e^ Au^ g g Bereich entstehende Störimpuls (^7) voll im Au ladungen d. "?«·ε" Dic aus' der Entladung Durchlaßt-eich des Demodulators (D) hegt, M pelkapaataKn auft -"· J^ ^ Modulator (M) from the passage in the blocked disadvantage that throught * e ^ Au ^ gg area resulting interference pulse (^ 7 ) fully in the Au charges d. "?« · Ε "Dic from the discharge through-pass calibration of the demodulator (D), M pelkapaataKn open -" · J ^ ^ während der aus dem übergang des Modulators dieser Kapa/na^J^ -k der Austaslcin. (M) vom gesperrten in den leitenden Zustand spannung gib^ntolg ^ der spannung als Zerentstehende Störimpu!-(£/ST) voll imSPerrbereich ^^^Γ^^c]sPZung, ^e nach des Demodulators (D) hegt. V^tarkut und ^modulation eine Ausgangsspan-during the from the transition of the modulator this Kapa / na ^ J ^ - k the Austaslcin . (M) from cutoff to conduction voltage give ^ ^ ntolg the s pan voltage as Zerentstehende Störimpu - (£ / ST) fully imS P errber ei ch ^^^ ^^ Γ c] s P to ng, e ^ after of the demodulator (D). V ^ tarkut and ^ modulation an output voltage nune liefert, auch wenn die zu messende Spannung Nulfist(OfTsetaiueige).nune delivers, even if the voltage to be measured is zero (OfTsetaiueige). Dieser unerwünscht Effekt wird nach der deuthif 1 950 488 durch Einfügung cncsAccording to the deuthif 1 950 488 by inserting cncs Dieser unerwünscht EffektThis undesirable effect sehen Auslegeschrift 1 950 488 durch Einfügung cncs ,ο Netzwerkes vermindert. Dieses Netzwerk .st jedoch hochohmig und führt mit allen darn.t verbundenensee interpretation 1 950 488 by inserting cncs, ο network diminished. However, this network .st high resistance and leads to all darn.t connected Die Erfindung betriff; eine Zerhackerverstärker Nachteilen auch noch zu einem Spannungsvcrlust mit Feldeffekttransistoren und galvanisch trennendem des Nutzsignais. AufgabeThe invention concerns; a chopper amplifier disadvantages also result in a loss of voltage with field effect transistors and galvanically isolating the useful signal. task Wechselspannungsverstärker, dessen Modulator als Der vorhegenden Erfindung lag aho^ AuI^UAC voltage amplifier, the modulator of which was the present invention aho ^ AuI ^ U Sericn-Parallelschalter arbeitet, wobei der Modulator 35 zugrunde, unter Vcrme dung ^r trwahntui ^h durch zwei gegenphasige Rechteckspannungen und teile mit geringem Auf^ d ™'„t,,^n der Demodulator, der beispielsweise als Parallel- anzeige an s.ch klein zu halten und andere s^ts duschalter ausgebildet ist, durch eine Rechteckspannung quellwiderstandsabhang.gen Anteil der Ston,p,t/c, d möglichst auszuschalten.Sericn parallel switch operates, the modulator 35 is based, among Vcrme dung ^ r trwahntui ^ h by two anti-phase square wave voltages and parts with low to ^ d ™ '"t ,, ^ n of the demodulator, for example as a parallel display of s. to keep ch small and other s ^ ts shower switch is designed to switch off quellwiderstandsabhang.gen portion of the Ston, p, t / c, d as possible by a square wave voltage. schalter ausgebildet ist, durch eine Rechteckspannung quellwideg angesteuert werden. möglichst auszuschalten. T.lK„c- aus Zerhackerverstärker dienen dazu, sehr kleinen Die Erfindung geh von de Γ Jf ^,^ Gleichspannungen auf meßbare Beträge zu veistär- rechteckig angesteuerte Modulato "^^0™ ken. Zerhackerverstärker mit Feldeffekttransistoren spitzen erzeugt, d.e nac ^ ^Urkung une erzeugen im Eingangskreis Störspannungen, die in kapazität unerwünscht au fladcn d.* ^ vielen Einsatzfällen die Messung verfälschen können. des Wcchsclspannungs-Verstarkers mit d,m Einer dieser Einsatzfälle ist die Verwendung als 45 lator verbindet erforderlich um driftempfindlicher Indikatorverstärker in hochohmigen Die Koppclkapaz,tat st ^^J1· ™ ™ switch is designed to be driven source wideg by a square wave voltage. turn off if possible. T. lK "c - from chopper serve very small The invention go from de Γ Jf ^, ^ dc voltages to measurable amounts to veistär- rectangular controlled Modulato" ken ^^ 0 ™ produces sharp chopper with field effect transistors, de nac ^ ^ Urkung une. generating in the input circuit noise voltages ^ many applications may influence the measurement, the in capacity undesirable au fladcn d. *. of Wcchsclspannungs-ampli d, m One of these applications is the use as 45 lator connects required to drift sensitive indicator amplifier in the high-resistance the Koppclkapaz, tat st ^^ J 1 · ™ ™
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