DE2337433B2 - DRIFT COMPENSATED NON-INVERTING DC VOLTAGE AMPLIFIER - Google Patents

DRIFT COMPENSATED NON-INVERTING DC VOLTAGE AMPLIFIER

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DE2337433B2 DE19732337433 DE2337433A DE2337433B2 DE 2337433 B2 DE2337433 B2 DE 2337433B2 DE 19732337433 DE19732337433 DE 19732337433 DE 2337433 A DE2337433 A DE 2337433A DE 2337433 B2 DE2337433 B2 DE 2337433B2
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Manfred Prof. Dr.-Ing. χ 3010 Magdeburg; Ahrend Helge-Jürgen Dipl.-Ing. χ 3018 Magdeburg Seifart
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VEB Kombinat Meß- und Regelungstechnik, χ 4500 Dessau
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    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • H03F1/303—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters using a switching device

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Description

Die Erfindung betrifft einen driftkompensierten nichtinvertierenden Gleichspannungsverstärker, bei dem ein Differenzverstärker, vorzugsweise ein Operationsverstärker, verwendet und die Offsetspannungsdrift durch kurzzeitige Unterbrechung des Meßvorganges verringert wird, wobei eine während der Unterbrechung auf einen Speicherkondensator aufgebrachte Spannung die Offsetspannung während des Meßvorganges nahezu kompensiert.The invention relates to a drift-compensated, non-inverting DC voltage amplifier which uses a differential amplifier, preferably an operational amplifier, and the offset voltage drift is reduced by brief interruption of the measuring process, one during the Interruption of the voltage applied to a storage capacitor reduces the offset voltage during the Measuring process almost compensated.

Die Verstärkung kleiner Gleichspannungen ist bekanntlich durch die in jedem Gleichspannungsverstärker auftretende Offsetspannungs- und Offset-The amplification of small DC voltages is known to be due to that in every DC voltage amplifier occurring offset voltage and offset

stromdrift begrenzt, die sich dem Nutzsignal überlagert. Da diese Driften bei direkten Gleichspannungsverstärkern nicht beliebig klein geheilten werden können, arbeiten sehr hochwertige Gleichspannungsverstärker als Modulationsverstärker, insbesondere Zerhackerverstärker, die jedoch einen sehr hohen Aufwand erfordern und nur eine niedrige Bandbreite besitzen. Außerdem tritt bei solchen Verstärkern, die elektronische Schalter, beispielsweise Feldeffekttransistoren verwenden, eine Temperaturdrift infolge auftretender Spannungsspitzen auf.current drift that is superimposed on the useful signal is limited. Since these drifts are not cured arbitrarily small with direct DC voltage amplifiers can, very high quality DC voltage amplifiers work as modulation amplifiers, in particular Chopper amplifiers, which, however, require a great deal of effort and only a low bandwidth own. In addition, such amplifiers use electronic switches, for example field effect transistors use, a temperature drift due to occurring voltage peaks.

Eine weitere Möglichkeit zur Verringerung der genannten Offsetspannungsdrift bieten Verstärker mit Driftkompensation, die bereits bei mit Elektronenröhren bestückten Gleichspannungsverstärkern unter Benutzung mechanischer Schalter verwendet wurden. Hierbei wird der Meßvorgang unterbrochen und während einer Korrekturphase ein Speicherkondensator auf eine Gleichspannung aufgeladen. Während der Meßphase schaltet man den Speicherkondensator so um, daß seine Spannung die Offsetspannung kompensiert. Nachteilig ist, daß infolge der Verwendung mechanischer Schalter der Meßvorgang sehr lange unterbrochen werden muß. Außerdem sind die Lebensdauer und Zuverlässigkeit derart aufgebauter Gleichspannungsverstärker in vielen Fällen unzureichend.Another way to reduce the said Offset voltage drift offer amplifiers with drift compensation that are already used with electron tubes equipped DC voltage amplifiers using mechanical switches were used. The measuring process is interrupted and a storage capacitor is used during a correction phase charged to a DC voltage. The storage capacitor is switched on during the measurement phase so that its voltage compensates for the offset voltage. The disadvantage is that due to the use of mechanical Switch the measuring process must be interrupted for a very long time. Also, the lifespan and the reliability of DC voltage amplifiers constructed in this way is insufficient in many cases.

Ein Ersatz der mechanischen Schalter durch elektronische Schalter bringt zusätzliche Fehler, da die elektronischen Schalter wesentlich höhere Durchlaßwiderstände und niedrigere Sperrwiderstände als die mechanischen Schalter besitzen und zusätzlich eine Beeinflussung durch die Kapazität der Steuerelektroder der elektronischen behaltet auftritt.Replacing mechanical switches with electronic switches brings additional errors, since the electronic switches have significantly higher forward resistances and lower blocking resistances than the mechanical switches and also an influence by the capacitance of the control electrode the electronic keeps appearing.

Alle bekannten driftkompensierten Gleichspannungsverstärker sind für invertierenden bzw. für Differenzverstärkerbetrieb vorgesehen. In der Prozeßmechanik werden jedoch zunehmend hochohmige Verstärker benötigt, die in einfacher Weise durch invertierenden Betrieb handelsüblicher Operationsverstärker realisiert werden könnten, wenn eine Driftkompensation möglich wäre.All known drift-compensated DC voltage amplifiers are for inverting or differential amplifier operation intended. In process mechanics, however, there is an increasing need for high-impedance amplifiers, which can be simply converted by inverting Operation of commercially available operational amplifiers could be realized if a drift compensation it is possible.

Von den bekannten Schaltungen zur Driftkompensation ließen sich nur die Schaltungen für Differenzverstärkerbetrieb jedoch mit kaum vertretbar hohem Aufwand zur nichtinvertierenden Verstärkung anwenden. Of the known circuits for drift compensation, only the circuits for differential amplifier operation can be used however, use it for non-inverting amplification with hardly justifiable high effort.

Zweck der Erfindung ist es, einen driftkompensierten nichtinvertierenden Gleichspannungsverstärker verhältnismäßig geringen Aufwandes, langer Lebensdauer, großer Zuverlässigkeit und hoher Meßgenauigkeit zu schaffen.The purpose of the invention is to provide a drift-compensated non-inverting DC voltage amplifier relatively little effort, long service life, great reliability and high measurement accuracy to accomplish.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen driftkompensierten nichtinvertierenden Gleichspannungsverstärker zu entwickeln, der bei Verwendung von Differenzverstärkern und elektronischen Schaltern eine hohe Bandbreite und gutes dynamisches Verhalten aufweist und mit dem es möglich ist, eine Driftkorrektur annähernd so schnell vorzunehmen, wie es die dynamischen Eigenschaften des Differenzverstärkers zulassen, so daß die wirksame Bandbreite des Gleichspannungsverstärkers durch die Driftkorrektur nicht wesentlich verringert wird. Weiterhin ist die Schaltung so anzuordnen, daß sich die vom idealen Verhalten abweichenden Eigenschaften elektronischer Schalter, vor allem der endliche Durchlaß- und Sperrwiderstand sowie die Rückwirkung zwischen dem Stromkreis des Schalters und des Steuergenerators, nicht nachteilig auswirken.The invention is based on the object of a drift-compensated, non-inverting DC voltage amplifier to develop when using differential amplifiers and electronic switches has a high bandwidth and good dynamic behavior and with which it is possible to use a Carry out drift correction almost as quickly as the dynamic properties of the differential amplifier allow, so that the effective bandwidth of the DC voltage amplifier by the drift correction is not reduced significantly. Furthermore, the circuit is to be arranged in such a way that it differs from the ideal Behavior deviating properties of electronic switches, especially the finite pass-through and Blocking resistance as well as the reaction between the circuit of the switch and the control generator, do not have an adverse effect.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Anschluß des Speicherkondensators während der Kompensationsphase in bekannter Weise direkt oder über einen elektronischen Schalter, vorzugsweise über einen Feldeffekttransistor, mit dem Ausgang des Differenzverstärkers oder mit einem anderen Schaltungspunkt, dessen Potential eine eindeutige Funktion der Spannung des Ausgangs des Differenzverstärkers ist, in Verbindung steht und der andere Anschluß des Speicherkondensators vorzugsweise über einen elektronischen Schalter mit dem einen Eingang des Differenzverstärkers und gleichzeitig über einen weiteren elektronischen Schalter oder über einen Widerstand mit einem Bezugspotential, vorzugsweise Masse, verbunden ist. Hierbei liegt zwischen den beiden Eingängen des Differenzverstärkers eine der Spannung des Speicherkondensators proportionale Spannung. Bei Differenzverstärkern mit nicht vernachlässigbarem Eingangsstrom ist der ohmsche Widerstand zwischen dem Verbindungspunkt der am Eingangskreis des Differenzverstärkers liegenden elektronischen Schalter und dem Bezugspotential in der Kompensationsund Meßphase gleich groß.According to the invention the object is achieved in that a connection of the storage capacitor during the compensation phase in a known manner directly or via an electronic switch, preferably via a field effect transistor, with the output of the differential amplifier or with another circuit point, its potential is a clear function of the voltage at the output of the differential amplifier is, is in communication and the other connection of the storage capacitor is preferably via an electronic one Switch with one input of the differential amplifier and at the same time with another electronic switch or via a resistor to a reference potential, preferably ground is. One of the voltage of the is between the two inputs of the differential amplifier Storage capacitor proportional voltage. With differential amplifiers with a non-negligible Input current is the ohmic resistance between the connection point on the input circuit of the Differential amplifier lying electronic switch and the reference potential in the Kompensationsund Measuring phase is the same.

Eine weitere Möglichkeit der erfindungsgemäßen Ausführung besteht darin, daß ein Anschluß des Speicherkondensators mit dem Ausgang des Differenzverstärkers oder mit einem anderen Schaltungspunkt, dessen Potential eine eindeutige Funktion der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers ist, in Verbindung steht und der andere Anschluß des Speicherkondensators über einen elektronischen Schalter mit einem Bezugspotential, vorzugsweise Masse verbunden ist. Ein Eingang des Differenzverstärkers ist vorzugsweise über einen elektronischen Schalter mit einem Schaltungspunkt verbunden, dessen Potential proportional der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers ist. Der andere Eingang des Differenzverstärkers steht während der Kompensationsphase über einen elektronischen Schalter mit einen Bezugspotential, vorzugsweise Masse, oder einem Schaltungspunkt in Verbindung, dessen Potential proportional zur Ausgangsspannung des Differenzverstärkers während der Meßphase oder während der Kompensationsphase ist. Bei Differenzverstärkern mit nicht vernachlässigbarem Eingangsstrom ist der ohmsche Widerstand zwischen dem Verbindungspunkt der im Eingangskreis des Differenzverstärkers liegenden elektronischen Schalter und dem Bezugspotential in der Kompensations- und Meßphase gleich groß.Another possibility of the embodiment according to the invention is that a connection of the storage capacitor with the output of the differential amplifier or with another circuit point, whose potential is a clear function of the output voltage of the differential amplifier, in connection stands and the other connection of the storage capacitor via an electronic switch with is connected to a reference potential, preferably ground. An input of the differential amplifier is preferred connected to a circuit point via an electronic switch, its potential is proportional to the output voltage of the differential amplifier. The other input of the differential amplifier stands during the compensation phase via an electronic switch with a reference potential, preferably ground, or a circuit point in connection, whose potential is proportional to Output voltage of the differential amplifier is during the measurement phase or during the compensation phase. With differential amplifiers with a non-negligible The input current is the ohmic resistance between the connection point of those in the input circuit of the differential amplifier electronic switch and the reference potential in the compensation and measuring phase are the same size.

Die Schaltung kann auch so verändert werden, daß an den Ausgang des Differenzverstärkers mittelbar oder unmittelbar ein zusätzlicher Speicherkondensator zur Zwischenspeicherung des Nutzsignals geschaltet ist.The circuit can also be changed in such a way that it is transmitted indirectly to the output of the differential amplifier or an additional storage capacitor is connected directly for intermediate storage of the useful signal is.

Hierbei ist der zusätzliche Speicherkondensator während der Kompensationsphase durch einen elektronischen Schalter, vorzugsweise einen Feldeffekttransistor, vom Ausgang des Differenzverstärkers abgetrennt, da dessen Ausgangsspannung während der Xompensationsphase nur von der Offsetspannung des Differenzverstärkers und nicht vom Nutzsiignal bestimmt wird.In this case, the additional storage capacitor is an electronic one during the compensation phase Switch, preferably a field effect transistor, separated from the output of the differential amplifier, since its output voltage during the compensation phase depends only on the offset voltage of the Differential amplifier and is not determined by the useful signal.

Damit der vorgenannte zusätzliche Speicherkondensator schnell umgeladen wird, ist zwecltmäßigerweise der Gleichspannungsverstärker gegengckoppelt und die auf den Eingang des Differenzverstärkers zurückgeführte Gegenkopplungsgröße proportional zur Ausgangsspannung oder zum Ausgangsstrom desSo that the aforementioned additional storage capacitor is charged quickly, is expedient the DC voltage amplifier fed back and fed back to the input of the differential amplifier Negative feedback quantity proportional to the output voltage or the output current of the

Gleichspannungsverstarkcrs. Hierdurch wird auch der Durchlaßwiderstand des mit dem vorgenannten Speicherkondensator verbundenen Schalters in der Wirkung reduziert.DC voltage amplifiers. This also increases the forward resistance of the storage capacitor mentioned above associated switch reduced in effect.

Soll eine größtmögliche Driftkompensation erzielt werden, so ist die auf den Eingang des Differenzverstärkers zurückgeführte Gegcnkopplungsgrölk proportional zur Ausgangsspannung des Differenzverstiirkers zu wählen. Zur Verringerung des durch die gesperrten elektronischen Schalter fließenden Stromes und Verhinderung einer zu schnellen Entladung der Speicherkondensatoren sind ein oder mehrere der genannten elektronischen Schalter mit Hilfe weiterer elektronischer Schalter oder anderer bekannter Mittel so zu schalten, daß sich jeweils beide Anschlüsse der elektronischen Schalter während der Meßphase auf nahezu gleichem Potential befinden.If the greatest possible drift compensation is to be achieved, this must be applied to the input of the differential amplifier fed back negative feedback quantity proportional to the output voltage of the differential amplifier to choose. To reduce the current flowing through the blocked electronic switch and preventing the storage capacitors from discharging too quickly are one or more of the said electronic switch with the help of other electronic switches or other known means to switch in such a way that both connections of the electronic switch are open during the measuring phase are almost the same potential.

Unzulässige Änderungen der Ladung des Speicherkondensators, die durch Strom- und Spannungsspitzen beim Umschalten der elektronischen Schalter hervorgerufen werden können, werden dadurch verhindert, daß einige oder alle Ein- und/oder Ausschaltzeitpunkte der elektronischen Schalter durch an sich bekannte Mittel gegeneinander geringfügig verzögert sind.Impermissible changes in the charge of the storage capacitor caused by current and voltage peaks can be caused when switching the electronic switch, this prevents that some or all of the on and / or off times of the electronic switch by itself known means are slightly delayed from one another.

Die Vorteile der Erfindung kommen insbesondere dadurch zum Ausdruck, daß die Kompensation der Offsetspannung bzw. der Offsetspannungsdrift mit hoher Genauigkeit und vor allem erheblich schneller erfolgt, als es bisher möglich war. Dieses letzte Merkmal ist so stark verbessert, daß es mit der erfindungsgemäßen Lösung möglich ist, ohne wesentliche Reduzierung der Bandbreite eines Gleichspannungsverstärker die Offsetspannung und deren Drift um mehrere Größenordnungen zu verringern, wobei der zusätzliche schaltungsmäßige Aufwand gegenüber bekannten Lösungen sehr gering ist.The advantages of the invention are particularly expressed in that the compensation of the Offset voltage or offset voltage drift with high accuracy and, above all, considerably faster takes place than was previously possible. This last feature is so much improved that it is compatible with the present invention Solution is possible without significantly reducing the bandwidth of a DC voltage amplifier to reduce the offset voltage and its drift by several orders of magnitude, the additional circuit complexity compared to known solutions is very low.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigtThe invention will be explained in more detail below using two exemplary embodiments. It shows

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel an Hand eines in Elektrometerschaltung betriebenen Differenzverstärkers, der als Operationsverstärker ausgebildet ist und bei dem der Speicherkondensator während der Kompensationsphase mit dem Ausgang des Differenzverstärkers verbunden ist,1 shows an exemplary embodiment using a differential amplifier operated in an electrometer circuit, which is designed as an operational amplifier and in which the storage capacitor during the Compensation phase is connected to the output of the differential amplifier,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel an Hand eines in Elektrometerschaltung betriebenen Differenzverstärkers, der als Operationsverstärker ausgebildet ist und bei dem der Speicherkondensator immer mit dem Ausgang des Differenzverstärkers verbunden ist,2 shows a further exemplary embodiment using a differential amplifier operated in an electrometer circuit, which is designed as an operational amplifier and in which the storage capacitor always is connected to the output of the differential amplifier,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm der Schließ- und Öff nungszeiten der in den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 2 verwendeten elektronischen Schalter 1; 2; 3; 4. Fig. 3 is a timing chart of the closing and opening times of the Publ in the embodiments according to Figures 1 and 2 used are electronic switches. 1; 2; 3; 4th

In Fig. 1 und 2 sind elektronische Schalter 1; 2; 3; 4, ein Differenzverstärker 5 und Speicherkonden satoren 6; 7, ein Gegenkopplungswiderstand 8 sowie Widerstände 9; 10; 11 dargestellt. In Fig. 1 and 2 electronic switches 1; 2; 3; 4, a differential amplifier 5 and storage capacitors 6; 7, a negative feedback resistor 8 and resistors 9; 10; 11 shown.

Wie Fig. 1 zeigt, sind während der Meßphase die elektronischen Schalter 1; 4 und während der Kompensationsphase die elektronischen Schalter 2; 3 geschlossen. Während der Kompensationsphase wird der Speicherkondensator 6 nahezu auf die Offsetspannung des Gleichspannungsverstärkers aufgeladen. Bei genügend langer Kompensationsphase erfolgt die Aufladung während einer Kompensationsphase nahezu vollständig. Bei kürzerer Kompensa tionsphase benötigt man meist mehrere Zyklen. As FIG. 1 shows, the electronic switches 1; 4 and during the compensation phase the electronic switch 2; 3 closed. During the compensation phase, the storage capacitor 6 is charged almost to the offset voltage of the DC voltage amplifier. If the compensation phase is long enough, the charging takes place almost completely during a compensation phase. A shorter compensation phase usually requires several cycles.

Während der Meßphase schaltet man den Speicherkondensator 6 so in Reihe zum invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 5, daß er dessenDuring the measurement phase, the storage capacitor 6 is connected in series with the inverting one Input of the differential amplifier 5 that he is the

5 Offsetspannung je nach der Größe der auf dem Speicherkondensator 6 gespeicherten Ladung nahezu völlig kompensiert.5 offset voltage depending on the size of the on the storage capacitor 6 stored charge is almost completely compensated.

Während der kurzen Kompensationsphase speichert der Speiche !kondensator 7 das am Ende derDuring the short compensation phase, the spoke capacitor 7 stores this at the end of the

ίο vorhergehenden Meßphasc anliegende Ausgangssignal. Durch den elektronischen Schalter 4 wird der Speicherkondensator 7 vom Ausgang des Differenzverstärkers 5 abgetrennt.ίο output signal pending previous measuring phase. The electronic switch 4 removes the storage capacitor 7 from the output of the differential amplifier 5 separated.

Die Gegenkopplungsspannungwird vom Speichcrkondensator 7 zum invertierenden Eingang des Differenzverstäirkers S zurückgeführt. Das hat den Vorteil, daß der endliche und relativ große Durchlaßwiderstand des elektronischen Schalters 4 mit in die Gegenkopplungsschleife einbezogen wird. Dadurch ergibt sich eine sehr kleine Umladungszeitkonstante für den Speicherkondensator 7 und die Bandbreite des Gleichspannungsverstärkers wird im wesentlichen durch die Bandbreite des Differenzverstärkers 5 bestimmt. The negative feedback voltage is generated by the storage capacitor 7 fed back to the inverting input of the differential amplifier S. That has the advantage, that the finite and relatively large forward resistance of the electronic switch 4 is also in the negative feedback loop is included. This results in a very small recharge time constant for the Storage capacitor 7 and the bandwidth of the DC voltage amplifier is essentially determined by the bandwidth of the differential amplifier 5.

Bei Differenzverstärkern mit nicht vernachläs.sigbarem Eingangsstrom wird zum Zwecke der Kompensation der Stromdrift der ohmsche Widerstand des eingeschalteten elektronischen Schalters 1 zusammen mit dem am Eingang der Schaltung liegenden nicht dargestellten Generatorwiderstand genauso groß gewählt wie die Summe der ohmschen Widerstände des eingeschalteten elektronischen Schalters 2 und der parallelgeschalteten Widerstände 10 und 11.In the case of differential amplifiers with something that cannot be neglected To compensate for the current drift, the input current is the ohmic resistance of the switched on electronic switch 1 together with the one at the input of the circuit is not The generator resistance shown is selected to be the same as the sum of the ohmic resistances of the switched on electronic switch 2 and the resistors 10 and 11 connected in parallel.

In einer anderen nicht dargestellten Variante kann der Gegenkopplungswiderstand 8 mit dem Ausgang des Differenzverstärkers S verbunden werden. Das hat zur Folge, daß der Speicherkondensator 6 während der Kompensationsphase mit höherer Genauigkeit auf die Onsetspannung des Differenzverstärkers 5 aufgeladen wird. Hierdurch wird jedoch die Umladezeitkonstante des Speicherkondensators 7 vergrößert und damit die Bandbreite des Gleichspannungsverstärkers verringert.In another variant, not shown, the negative feedback resistor 8 can be connected to the output of the differential amplifier S are connected. This has the consequence that the storage capacitor 6 during the compensation phase to the onset voltage of the differential amplifier with higher accuracy 5 is being charged. However, this reduces the charge reversal time constant of the storage capacitor 7 and thus the bandwidth of the DC voltage amplifier decreased.

Im, Beispiel gemäß Fig. 2 ist abweichend zu der in Fig· 1 gezeigten Ausfuhrung der eine Anschluß des Speicherkondensators 6 dauernd mit dem Ausgang des Differenzverstärkers S verbunden. Weiterhin ist der zweite Anschluß des Speicherkondensators 6 während der Kompensationsphase über den elektronischen Schalte: 3 mit Masse verbunden. Während der Kompensationsphase wird der Speicherkondensator 6 auf eine zur Offsetspannung des Differenzverstärkers 5 proportionale Spannung aufgeladen. Während der Meßphase wird diese Spannung des Speicherkondensators 6 der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers S so entgegengeschaltet, daß die Offsetspannung nahezu kompensiert wird. Die Gegenkopplung vom Ausgang zum Eingang des Differenzverstärkers 5 mit Hilfe der Widerstände 10; 11 verringert unter anderem die Auswirkung von Ladungsänderungen des Speicherkondensators 6 während der Meßphase. In the example according to FIG. 2, unlike the embodiment shown in FIG. 1, one terminal of the storage capacitor 6 is permanently connected to the output of the differential amplifier S. Furthermore, the second connection of the storage capacitor 6 is connected to ground via the electronic switch: 3 during the compensation phase. During the compensation phase, the storage capacitor 6 is charged to a voltage proportional to the offset voltage of the differential amplifier 5. During the measuring phase, this voltage of the storage capacitor 6 is switched against the output voltage of the differential amplifier S in such a way that the offset voltage is almost compensated. The negative feedback from the output to the input of the differential amplifier 5 with the aid of the resistors 10; 11 reduces, among other things, the effect of changes in charge of the storage capacitor 6 during the measurement phase.

Wie beispielsweise in Fig. 3 angedeutet ist, kam man zur Verringerung des Einflusses der SpannungsAs indicated, for example, in FIG. 3, the effect of the stress was reduced spitzen auf die auf dem Speicherkondensator 6 ge speicherte Offsetspannung die Ein- und Ausschalt flanken der elektronischen Schalter 1; 2; 3; < geringfügig verzögern.peak on the offset voltage stored on the storage capacitor 6, the on and off edges of the electronic switch 1; 2; 3; < delay slightly.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Driftkompensierter nichtinvertierender Gleichspannungsverstärker, bei dem ein Differenzverstärker, vorzugsweise ein Operationsverstärker, verwendet und die Offsetspannungsdrift durch kurzzeitige Unterbrechung des Meßvorganges verringert wird, wobei eine während der Unterbrechung auf einen Speicherkonde.isator aufgebrachte Spannung die Offsetspannung während des Meßvorganges nahezu kompensiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß des Speicherkondensators (6) während der Kompensationsphase in bekannter WeLe direkt oder über einen elektronischen Schalter (3), vorzugsweise einen Feldeffekttransistor, mit dem Ausgang des Differenzverstärkers (5) oder mit einem anderen Schaltungspunkt, dessen Potential eine eindeutige Funktion der Spannung des Ausgangs des Differenzverstärkers (5) ist, in Verbindung steht und der andere Anschluß des Speicherkondensators (6) vorzugsweise über einen elektronischen Schalter (2) mit dem einen Eingang des Differenzverstärkers (5) und gleichzeitig über einen weiteren elektronischen Schalter oder über einen Widerstand (9) mit einem Bezugspotential, vorzugsweise Masse, verbunden ist, wobei zwischen den beiden Eingängen des Differenzverstärkers (5) eine der Spannung des Speicherkondensators (6) proportionale Spannung liegt, und daß bei Differenzverstärkern mit nicht vernachlässigbarem Eingangsstrom der ohmsche Widerstand zwischen dem Verbindungspunkt der im Eingangskreis des Differenzverstärkers liegenden beiden elektronischen Schalter (1; 2) und dem Bezugspotential in der !Compensations- und Meßphase gleich groß ist.1. Drift-compensated, non-inverting DC voltage amplifier, in which a differential amplifier, preferably an operational amplifier, used and the offset voltage drift due to brief interruption of the measurement process is reduced, with one applied to a storage condenser during the interruption Voltage almost compensates for the offset voltage during the measurement process, thereby characterized in that one connection of the storage capacitor (6) during the compensation phase in a known manner directly or via an electronic switch (3), preferably a field effect transistor, with the output of the differential amplifier (5) or with another Circuit point, the potential of which is a clear function of the voltage at the output of the differential amplifier (5) is connected and the other connection of the storage capacitor (6) is preferably via an electronic switch (2) with one input of the differential amplifier (5) and at the same time with another electronic switch or via a resistor (9) with a reference potential, preferably Ground, is connected, between the two inputs of the differential amplifier (5) one of the Voltage of the storage capacitor (6) is proportional to the voltage, and that with differential amplifiers with a non-negligible input current, the ohmic resistance between the connection point in the input circuit of the differential amplifier lying two electronic switches (1; 2) and the reference potential in the! Compensation and measurement phase is the same. 2. Driftkompensierter nichtinvertierender Gleichspannungsverstärker, bei dem ein Differenzverstärker, vorzugsweise ein Operationsverstärker, verwendet und die Offsetspannungsdrift durch kurzzeitige Unterbrechung des Meßvorganges verringert wird, wobei eine während der Unterbrechung auf einen Speicherkondensator aufgebrachte Spannung die Offsetspannung während des Meßvorganges nahezu kompensiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß des Speicherkondensators (6) mit dem Ausgang des Differenzverstärkers (5) oder mit einem anderen Schaltungspunkt, dessen Potential eine eindeutige Funktion der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers (5) ist, in Verbindung steht und der andere Anschluß des Speicherkondensators (6) über einen elektronischen Schalter (3) mit einem Bezugspotential, vorzugsweise Masse, verbunden ist, wobei ein Eingang des Differenzversiärkers (5), vorzugsweise über einen elektronischen Schalter mit einem Schaltungspunkt verbunden ist, dessen Potential proportional der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers (5) ist und der andere Eingang des Differenzverstärkers (5) während der Kompensationsphase über einen elektronischen Schalter mit einem Bezugspotential, vorzugsweise Masse, oder einem Schaltungspunkt in Verbindung steht, dessen Potential proportional zur Ausgangsspannung des Differenzverstärkers (5) während der Mcßphasc oder während der Kompensationsphasc ist und daß bei Differenz-2. Drift-compensated, non-inverting DC voltage amplifier, in which a differential amplifier, preferably an operational amplifier, used and the offset voltage drift due to brief interruption of the measurement process is reduced, one applied to a storage capacitor during the interruption Voltage almost compensates for the offset voltage during the measurement process, thereby characterized in that one connection of the storage capacitor (6) to the output of the differential amplifier (5) or with another circuit point whose potential is a clear function of the output voltage of the differential amplifier (5) is connected and the other terminal of the storage capacitor (6) Connected to a reference potential, preferably ground, via an electronic switch (3) is, with an input of the differential amplifier (5), preferably via an electronic Switch is connected to a switching point, the potential of which is proportional to the output voltage of the differential amplifier (5) and the other input of the differential amplifier (5) during the compensation phase via an electronic switch with a reference potential, preferably Ground, or a circuit point is connected, the potential of which is proportional to the output voltage of the differential amplifier (5) during the Mcßphasc or during the Compensation phase and that with difference verstärkern mit nicht vernachlässigbarem F.ingangsstrom der ohmsche Widerstand zwischen dem Verbindungspunkt der letztgenannten elektronischen Schalter (i; 2) und dem Bezugspotential in der Kompensations- und Meßphase gleich groß ist.amplify the ohmic resistance between the connection point of the latter electronic switches (i; 2) and the reference potential is the same in the compensation and measurement phase. 3. Driftkompensierter nichtinvertierender Gleichspannungsverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ausgang des Gleichspannungsverstärkers mittelbar oder unmittelbar ein zusätzlicher Speicherkondensator (7) zur Zwischenspeicherung des Nutzsignals geschaltet ist.3. Drift-compensated non-inverting DC voltage amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that indirectly or at the output of the DC voltage amplifier an additional storage capacitor (7) for intermediate storage of the useful signal is connected directly is. 4. Driftkompensierter nichtinvertierender Gleichspannungsverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Speicherkondensator (7) während der Kompensationsphase vorzugsweise durch einen elektronischen Schalter (4) vom Ausgang des Differenzverstärkers getrennt ist.4. Drift-compensated non-inverting DC voltage amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that the additional storage capacitor (7) during the compensation phase preferably by an electronic switch (4) from the output of the differential amplifier is separated. 5. Driftkompensierter nichtinvertierender Gleichspannungsverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungsverstärker gegengekoppelt und die auf den Eingang des Differenzverstärkers (5) zurückgeführte Gegenkopplungsgröße proportional zur Ausgangsspannung oder zum Ausgangsstrom des Gleichspannungsverstärkers ist.5. Drift-compensated non-inverting DC voltage amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that the DC voltage amplifier is fed back and the on the Input of the differential amplifier (5) fed back negative feedback variable proportional to Output voltage or to the output current of the DC voltage amplifier. 6. Driftkompensierter nichtinvertierender Gleichspannungsverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungsverstärker gegengekoppelt und die auf den Eingang des Differenzverstärkers zurückgeführte Gegenkopplungsgröße proportional zur Ausgangsspannung des Differenzverstärkers (5) ist.6. Drift-compensated non-inverting DC voltage amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that the DC voltage amplifier is fed back and the on the The negative feedback variable fed back to the input of the differential amplifier proportional to the output voltage of the differential amplifier (5). 7. Driftkompensierter nichtinvertierender Gleichspannungsverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der genannten elektronischen Schalter (1; 2; 3; 4; 9) zur Verringerung des Sperrstromes mit Hilfe weiterer elektronischer Schalter oder anderer bekannter Mittel so geschaltet sind, daß sich beide Anschlüsse des jeweiligen elektronischen Schalters (1; 2; 3; 4; 9) auf nahezu gleichem Potential befinden.7. Drift-compensated non-inverting DC voltage amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that one or more of said electronic switches (1; 2; 3; 4; 9) to reduce the reverse current with the help of further electronic switches or others known means are connected so that both connections of the respective electronic Switch (1; 2; 3; 4; 9) are at almost the same potential. 8. Driftkompensierter nichtinvertierender Gleichspannungsverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einige oder alle Ein- und/oder Ausschaltzeitpunkte der elektronischen Schalter (1; 2; 3; 4) gegeneinander geringfügig verzögert sind.8. Drift-compensated non-inverting DC voltage amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that some or all of the on and / or off times of the electronic Switches (1; 2; 3; 4) are slightly delayed from one another.
DE19732337433 1972-11-24 1973-07-23 Drift-compensated non-inverting DC voltage amplifier Expired DE2337433C3 (en)

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