DE2260440B2 - Gleichspannungstrennverstärker - Google Patents
GleichspannungstrennverstärkerInfo
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
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- H03K7/06—Frequency or rate modulation, i.e. PFM or PRM
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Description
Als Modulator, der ein frequenz- und pulsdauer-
moduliertes Wechselspannungssignal liefert, kann ein
nach dem Ladungsmengen kompensationsverfahren
arbeitender Spannungs-Frequenz-Umformer einge-
Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungs- so setzt werden, wie er z. B. in ATM, September 1965,
trennverstärker mit einem Modulator für das Ein- S. R 113 ff., beschrieben ist. Ein derartiger Modugangssignal,
einer diesem nachgeschalteten Wechsel- lator arbeitet in der Weise, daß das Eingangssignal
Stromübertragungsstrecke und einem an diese ange- einem Integrator zugeführt wird. Erreicht die Ausschlossenen
Demodulator. Gleichspannungstrennver- gangsspannung des Integrators einen bestimmten
stärker dienen dazu, kleine und mittlere Spannungen 55 Wert, so wird auf den Eingang des Integrators ein
zu messen, die sich auf einem hohen Spannungs- Impuls mit bestimmtem Ladungsinhalt und mit einer
potential gegen Erde befinden. Der Eingang für die der Polarität des Eingangssignals entgegengesetzten
zu messenden Spannungen muß daher vom Verstär- Polarität gegeben. Macht man die Ladungsmenge
kerausgang galvanisch getrennt sein. Im allgemeinen des Impulses abhängig von der entstehenden Imwird
das Eingangssignal moduliert und zur Potential- 60 pulsfrequenz oder dem zeitlichen Abstand der Imtrennung
ein Trennübertrager zwischen den Ein- pulse, das ist die Periodendauer, so kann man eine
und Ausgang geschaltet. Üblich ist es, das Eingangs- gewünschte Nichtlinearilät erzielen, d. h., die Aussignal
einer Amplitudenmodulation zu unterwerfen. gangsspannung kann z. B. proportional dem Quadrat,
Verstärker mit einer solchen Modulation sind auch dem Logarithmus oder der Wurzel aus der Eingangsais Zerhackerverstärker bekannt. Ein solcher Ver- 65 spannung gemacht werden. Als Modulator kann ferstärker
ist z. B. in der DT-AS 18 11 987 beschrivben. ner ein Spannungs-Frequenz-Umformer, der nach
Diese Zerhackerverstärker haben den Nachteil, daß dem Entladeprinzip arbeitet, eingesetzt werden. Derdie
Amplituden der Wechselspannungssignale, die artige Spannungs-Frequenz-Umformer enthalten
3 ' 4
ebenfalls einen Integrator, der aber nicht durch Im- Modulator und Demodulator müssen ihre Versor-
pulse konstanten Ladungsinhalts, sondern durch gungsspannungen aus getrennten Netzgeräten erhal-
Kurzschließen seines Eingangs entladen wird. ten, da sie auf verschiedenen Gleichspannungspoten-
An Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungs- tialen liegen. Hierzu ist ein Transformator Tr vorge-
beispiel gezeigt ist, werden im folgenden die Erfin- 5 sehen, der außer einer Primärwicklung Wl zwei ge-
dung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher trennte Sekundärwicklungen W 2 und W 3 aufweist,
beschrieben und erläutert. £s zeigt an die jeweils ein Netzgerät angeschlossen ist.
F i g. 1 ein Übersichtsschaltbild eines Ausführungs- F i g. 2 zeigt Einzelheiten des Modulators. Der Ein-
beispiels ynd die gangsstrom IE wird an einem Summenpunkt SP des
Fig. 2 und 3 Einzelheiten des Modulators bzw. io Integrators mit dem Verstärker Vl und dem Integra-
des Demodulators der Anordnung nach F i g. 1. tionskondensator Cl durch den Mittelwert des Ge-
In der Anordnung nach F i g. 1 wird das Eingangs- genkopplungsstromes IK kompensiert. Beim Untersignal
über eine doppelt abgeschirmte koaxiale Ein- schreiten der Triggerschwelie eines Transistors Ts
gangsbuchse einem Modulator MOD zugeführt. Die- gibt ein diesem nachgeschalteter monostabiler Multiser
ist innerhalb einer inneren Abschirmung ange- 15 vibrator MV einen negativen Impuls einer bestimmbracht,
während die äußere Abschirmung den ten Dauer ab. Mit Hilfe eines Widerstandes R 6 und
gesamten Trennverstärker umgibt. Das Eingangs- einer negativen Referenzspannung — URel x wird diesignal
gelangt über einen Eingangswiderstand R1 auf sem Impuls der negative Strom IK zugeordnet. Die
den nichtinvertierenden Eingang eines Eingangsver- Impulsfrequenz, die dem Übertrager V zugeführt
stärkers Vl, dessen Ausgang über einen Spannungs- 20 wird, ist proportional dem Eingangsstrom IE bzw. der
teiler Pl, dessen· Fußpunkt an Masse liegt, auf den Eingangsspannung UE. In den Impulspausen fließt
invertierenden Eingang gegengekoppelt ist. Dieser aus der positiven Referenzspannungsquelle +UReti
Gegenkopplungszweig des Verstärkers ist umschalt- ein positiver Strom IK, dessen Größe durch die Größe
bar, so daß der Trennverstärker einen großen Bereich der Spannung + URcll und des Widerstandes RS beder
Eingangsspannung überstreichen kann. An den 25 stimmt ist. Zur Voreinstellung einer Mittenfrequenz
Eingangsverstärker Vl ist über einen einstellbaren wird dem Summierpunkt SP zusätzlich ein Referenz-Abschwächungswiderstand
R 3 ein Integrator ange- strom IRll zugeführt.
schlossen, der aus einem Verstärker V2 und einem In der Anordnung nach Fig. 3 werden die von
Integrationskondensator Cl besteht. Die Ausgangs- dem Übertrager Ü abgegebenen Impulse demoduliert,
spannung des Verstärkers Vl wird auf integriert, bis 30 Sie gelangen über einen Verstärker V 3 auf einen
die Ausgangsspannung des Verstärkers V2 einen Diodenschalter DSl, der entsprechend dem im Mo-Wert
erreicht, bei dem ein diesem nachgeschalteter dulalor verwendeten Diodenschalter DSl aufgebaut
Diskriminator D/5 anspricht. Dieser liefert dann ist. Dadurch werden die Impulse auf gleiche Amplieinen
Ausgangsimpuls konstanter Dauer, der in einer tude gebracht. An den Diodenschalter DSl schließt
Schaltungseinheit 51 auf konstante Amplitude ge- 35 sich ein invertierender Verstärker V7 an, dessen Ausbracht
wird, so daß der Impuls eine bestimmte La- gangsimpulse in gleicher Weise wie die Gegenkoppdungsmenge
aufweist. Die Impulse konstanter La- lungsimpulse des Modulators bei einer Periodendungsmenge
werden dem Eingang des Integrators dauer T die konstante Impulsdauer τ aufweisen. Ihre
zugeführt und entladen diesen. Danach beginnt der Amplitude beträgt +J7Rff.„ während in den Puls-Integrationsvorgang
von neuem. Mit zunehmender 40 pausen die Spannung — URct 2 am Ausgang des Ver-Eingangsspannung
erhöht sich die Frequenz der Aus- stärkers Vl liegt. Diese Impulse werden in einem
gangsimpulse des Diskriminators DlS. Da die Aus- Aktivfilter mit dem Verstärker V 8 und nicht näher
gangsimpulse konstante Dauer haben, ändert sich fer- bezeichneten Integrationswiderständen und Kondenner
das Puls-Pausen-Verhältnis. Das Eingangssignal satoren integriert, so d^ß am Ausgang des Verstärwird
also gleichzeitig frequenz- und pulsdauermo- 45 kers V 8 ein Gleichspannungssignal erhalten wird, das
duliert. dem Mittelwert der Ausgangsspannung des Verstär-
Der Diskriminator D/5 speist ferner die Primär- kers Vl proportional ist. Für dieses Gleichspanwicklung
eines Impulsübertragers Ü, an dessen Se- nungssignal, das mit u bezeichnet sein soll, gilt die
kundärwicklung über einen Verstärker V3 der De- Beziehung:
modulator DEM angeschlossen ist. In diesem werden 5°
modulator DEM angeschlossen ist. In diesem werden 5°
zunächst die Impulse konstanter Dauer auf gleiche u = U , ·(—- _ Λ = i/ (2τ ■ f — I)
Amplitude gebracht und anschließend in einem über Rcl'2 \ T ) Re'2
einen Kondensator C 2 gegengekoppelten Verstärker
einen Kondensator C 2 gegengekoppelten Verstärker
VA integriert. Das Ausgangssignal dieses Integrators Die Ausgangsspannung ist also pioportional dem
durchläuft einen Tiefpaß TP und gelangt dann auf 55 Mittelwert und zugleich proportional der Pulsfolge-
einen Ausgangsverstärker V6. Am Eingang des Aus- frequenz /, wenn die Impulsdauer τ konstant ist. Dies
gangsverstärkers wird dem Signal ein mit Hilfe eines bedeutet, daß im ersten Fall das Modulationssignal
Potentiometers Pl einstellbares konstantes Potential als pulsdaucrmoduliertes Signal und im zweiten Falle
zwecks Einstellung der Nullage überlagert. als frequenzmoduliertes Signal demoduliert wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Gleichspannungstrennverstärker mit einem gangssignal ist r
Modulator für das Eingangssignal, einer die- 5 Der vorliegenden Erfindung hegt die Auigabczusem nachgeschalteten Wechselstromübertragungs- gründe, einen Trennverstärker zu schaffen, zwischen strecke und einem an diesen angeschlossenen dessen Ausgangs- und Eingangsspannung eine ge-Demodulator, dadurch gekennzeich- wünschte Beziehung, z. B. Proportionalität, mit hoher net, daß ein Modulator (MOD) eingesetzt ist, Genauigkeit besteht und der dennoch mit wenig Aufder ein frequenz- und pulsdauennoduliertes io wand herstellbar ist.
Modulator für das Eingangssignal, einer die- 5 Der vorliegenden Erfindung hegt die Auigabczusem nachgeschalteten Wechselstromübertragungs- gründe, einen Trennverstärker zu schaffen, zwischen strecke und einem an diesen angeschlossenen dessen Ausgangs- und Eingangsspannung eine ge-Demodulator, dadurch gekennzeich- wünschte Beziehung, z. B. Proportionalität, mit hoher net, daß ein Modulator (MOD) eingesetzt ist, Genauigkeit besteht und der dennoch mit wenig Aufder ein frequenz- und pulsdauennoduliertes io wand herstellbar ist.
Wechselspannungssignal liefert, und daß der De- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-
modulator (DEM) im Falle, daß die Übertra- löst, daß ein Modulator eingesetzt ist, der em fre-
gungsstrecke die Impulsflanken verfälscht, ein quenz- »ind pulsdauennoduliertes Wecnselspannungs-
Demodulator für frequenzmodulierte Signale und signal liefert, und daß der Demodulator im Falle,
im Falle, daß die Impulsflacken genau und ohne 15 daß die Übertragungsstrecke die Impulsflanken ver-
Zeitfehler übertragen werden, ein Demodulator fälscht, ein Demodulator für frequenzmodulierte
für pulsdauermodulierte Signale ist. Signale und im Falle, daß die Impulsflanken genau
2. Gleichspannungstrennverstärker nach An- und ohne Zeitfehler übertragen werden, ein Demoduspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mo- lator für pulsdauermodulierte Signale ist. Verwendet
dulator (MOD) ein nach dem Ladungsmengen- ao man nämlich einen Demodulator für frequenzmodukompensationsverfahren
oder nach dem Entla- lierte Signale, so darf das modulierte Signal beliebige
dungsverfahren arbeitender Spannungs-Frequenz- Verarmungen des Kurvenverlaufs und, abgesehen
Umformer (F2, Cl, DIS, 51) ist. von Laufzeitverzerrurrgen, beliebige Verzögerungen
3. Gleichspannungstrennverstärker nach An- erleiden. Das modulierte Signal kann Fomit über Leispruch
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die 25 tungen oder Lichtleiter mit einer I euchtdiode am
Übertragungsstrecke ein Übertrager (Ü) ist, des- Eingang und einer Fotodiode am Ausgang beliebig
sen Primärwicklung von dem Modulator (MOD) übertrager, werden. Im Demodulator muß dafür jegespeist
ist und an dessen Sekundärwicklung ein doch eine Demodulationszeitkonstante mit der ver-Demodulator
angeschlossen ist, in dem die Aus- langten, gegebenenfalls hohen Genauigkeit, nachgegangsimpulse
des Übertragers (V) auf konstante 30 bildet werden, was bei Trägerfrequenzen, die ober-Amplitude
gebracht und in einem Tiefpaßfilter halb 50 bis 100 kHz liegen, einen größeren Aufwand
(TP) in ein Gleichspannungssignal umgewandelt erfordert. Verwendet man dagegen einen Demoduwerden,
lator für pulsdauermodulierte Signale, so benötigt
4. Gleichspannungstrennverstärker nach An- man keinen Generator zur Erzeugung der Demoduspruch
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die 35 lationszeitkonstante. Dafür müssen jedoch die Im-Übertragungsstrecke
eine Leuchtdioden-Foto- pulsflaaken genau und ohne Zeitfehler vom Modudiodenstrecke
ist, deren Leuchtdiode vom Modu- lator zum Demodulator übertragen werden. Em lator gespeist ist und an deren Fotodiode ein Trennübertrager erfüllt im allgemeinen diese Forde-Demodulator
angeschlossen ist, in dem die Aus- rung, so daß in einem einfachen Trennverstärker
gangsimpulse der Fotodiode auf konstante Am- 40 ohne größere Übertragungsstrecke, bei dem also die
plitude gebracht und in einem Tiefpaßfilter (TP) Impulse nur innerhalb des Verstärkergehäuses überin
ein Gleichspannungssignal umgewandelt wer- tragen werfen, ein solcher Trerrnverstärker eingeden.
setzt werden und man mit einem einfachen Demodulator für pulsdauermodulierte Signale auskommen
45 kann.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19722260440 DE2260440C3 (de) | 1972-12-11 | Gleichspannungstrennverstärker | |
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FR7342973A FR2210047B3 (de) | 1972-12-11 | 1973-12-03 | |
US423118A US3921088A (en) | 1972-12-11 | 1973-12-10 | Direct-current isolation amplifier |
JP48139558A JPS4990471A (de) | 1972-12-11 | 1973-12-11 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722260440 DE2260440C3 (de) | 1972-12-11 | Gleichspannungstrennverstärker |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2260440A1 DE2260440A1 (de) | 1974-06-27 |
DE2260440B2 true DE2260440B2 (de) | 1975-05-22 |
DE2260440C3 DE2260440C3 (de) | 1976-01-15 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS4990471A (de) | 1974-08-29 |
FR2210047B3 (de) | 1976-10-15 |
FR2210047A1 (de) | 1974-07-05 |
NL7315398A (de) | 1974-06-13 |
DE2260440A1 (de) | 1974-06-27 |
US3921088A (en) | 1975-11-18 |
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Legal Events
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E771 | Valid patent as to the heymanns-index 1977, willingness to grant licences | ||
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