DE2355580C3 - Anordnung zur Ausblendung der beim Umschalten auftretenden Störspitzen bei einem Halbleiterzerhacker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Ausblendung der beim Umschalten auftretenden Störspitzen bei einem Halbleiterzerhacker mit einem Eingangszerhacker, der von einem Rechtecksignal angesteuert wird, mit einem Wechselspannungsverstärker sowie mit einem dem Verstärker nachgeschalteten steuerbaren Gleichrichter.

Es sind verschiedene Lösungen zur Unterdrückung der Umschaltspitzen in Zerhackerverstärkern bekannt. So lassen sich zum Beispiel die Umschaltspitzen durch Hinzuschalten externer Kondensatoren teilweise kornpensieren (Valvo-Handbuch »Feldeffekt-Transistoren«). Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, mit Hilfe eines passiven Netzwerkes die Umschaltspitzen in inverser Phasenbeziehung zum zerhackten Signal an den Verstärkerausgang zu führen, so daß sich die Wirkung der Störimpulse aufhebt (DT-OS 14 88 004).

In der DT-AS 19 59 488 ist ein elektronischer Zerhackerverstärker mit Feldeffekt-Transistoren beschrieben, bei dem der Einfluß der Umschaltspitzen dadurch verringert wird, daß ein am Ausgang des Verstärkers liegender Feldeffekt-Transistor den Verstärker während der Dauer der Umschaltspitzen kurzschließt.

Der Feldeffekt-Transistor am Verstärkerausgang wird über ein Differenziernetzwerk durch denselben Rechteck-Generator angesteuert, der auch den Eingangs-Zerhacker betätigt. Voraussetzung für ein einwandfreies Arbeiten dieser bekannten Anordnung ist die Gleichheit der Kurvenform der verstärkten Umschaltspitzen und der im Differenzier-Netzwerk gewonnenen Impulse.

In der DT-OS 22 49 548 ist auch bereits ein Zerhackerverstärker mit Feldeffekt-Transistoren beschrieben, bei dem eine teilweise Ausblendung von Umschaltzeiten dadurch erfolgt, daß die Störspitze, hervorgerufen durch den Übergang des Eingangs-Zerhackers vom gesperrten Zustand in den leitenden Zustand, im wesentlichen in den gesperrten Zustand des Demodulators fällt. Ec werden hiermit nur die sogenannten Einschaltspitzen ausgelastet, während die nicht unwesentlich zum Nullpunktfehler eines Zerhakker-Verstärkers beitragenden Ausschaltspitzen den Demodulator passieren können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung für einen Halbleiter-Zerhacker anzugeben, mit deren Hilfe eine vollständige Unterdrückung der störenden Umschaltspitzen möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 3 das Blockschaltbild eines Halbleiter-Zerhackers und

Fig. 2 die Spannungsverläufe an verschiedenenen Punkten des Halbleiter-Zerhackers.

Der in den Fig. 1 und 3 dargestellte Halbleiter-Zerhacker besteht aus einem Eingangs-Zerhacker 1, einem Wechselspannungs-Verstärker 2, einem gesteuerten Gleichrichter 3 und einem Siebglied 4. Beide Anordnungen besitzen eine unterschiedliche Ansteuerschaltung für den Eingangs-Zerhacker und den Gleichrichter.

In Fig. 1 liefert ein Generator 6 eine sinusförmige Wechselspannung Us an den Eingang eines Triggers 5, der im Nulldurchgang der Sinus-Spannung umschaltet und Rechtecke geringer Anstiegszeit in einem Taktverhältnis von Eins erzeugt. Die mit Ut bezeichnete rechteckförmige Ausgangsspannung des Triggers 5 wird dem Eingangs-Zerhacker 1 zugeführt. Der Gleichrichter 3, der die phasenrichtige Gleichrichtung vornimmt und die Umschaltspitzen ausblendet, wird über den Komperator 7 angesteuert. Dieser liefert eine Rechteckspannung Uk, deren Taktverhältnis von der Höhe der Referenz-Gleichspannung Ur_C( abhängt. Der Komperator 7 wird ebenfalls durch den Sinus-Generator 6 angesteuert. Das Meßsignal Ue wird den Eingangsklemmen tO, 11 des Zerhackers 1 zugeführt. Dai> zerhackte Meßsignal, dem sich die störenden Umschaltspitzen überlagern, wird in dem Wechselspannungsverstärker 2 verstärkt und das verstärkte Signal U\ vom Gleichrichter 3 wieder gleichgerichtet. Das gleichgerichtete Signal U₂ gelangt an ein Siebglied 4, das hieraus ein Gleichsignal Ua formt. In Fig. 2 sind über die gleiche Zeit t die verschiedenen Signalverläufe der Zerhacker-Schaltung nach Fig. 1 aufgetragen. Fig. 2a zeigt die Ausgangsspannung t/s des Sinus-Generators 6. In F i g. 2b und 2c ist der Verlauf der Steuerspannungen t/rund Uk gezeigt, wobei t/reinTaktverhiiltnis von Eins und Uk ein Taktverhältr.is kleiner Eins aufweist. F i g. 2d zeigt die Signal-Gleichspannung Ui- und Fig. 2e die verstärkte Wechselspannung U\ am Ausgang des Wechselspannungsverstärkers 2 mit den überlagerten

Umschaltspitzen. Die Ausblendung dieser Umschaltspitzen geschieht dadurch, daß der Gleichrichter 3 durch das Steuersignal Uk erst dann geöffnet wird, wenn die Amplitude der Schaltspitzen auf einen nicht mehr störenden Wert abgeklungen ist. Das gleichgerichtete Meßsignal, dessen zeitlichen Spannungsverlauf Fig. 2f zeigt und dessen Taktverhältnis etwa dem der Steuerspannung Uk entspricht, wird durch das Siebglied 4 in eine Gleichspannung U_A umgeformt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist zur Steuerung des Eingangs-Zerhackers ! ein selbstschwingender Rechteckgenerator 8 vorgesehen, dessen rechteckförmige Ausgangsspannung direkt auf die Zerhackerstufe 1 gelangt. Gleichzeitig wird diese Rechteckspannung einem Füternetzwerk 9, es kann zum Beispiel ,₅ ein aktives Filter mit einem Operationsverstärker sein, zugeführt, das aus dem Rechtecksignal die Grunawelle aussiebt. Mit der ausgesiebten Grundwelle — sie verläuft bei geeignet gewählten Filtergliedern nahezu sinusförmig — nird nun der Gleichrichter 3 wieder in der aufgezeigten Weise gesteuert. Hierbei ist es zweckmäßig, den Steuereingang des Gleichrichters mit einer definierten Schaltschwelle zu versehen, um ein exaktes Ein- und Ausschalten des Gleichrichters zu erreichen.

Bei Anwendung des Halbleiter-Zerhackers nach F i g. 1 bzw. Fig. 3 in Kompensations-Meßgeräten ist der exakte Wert der Verstärkung nicht kritisch, so daß für den Trigger 5 und den Komperator 7 nach Fi g. 1 bzw. für das Filternetzwerk 9 nach Fig. 3 einfache Schaltungen verwendet werden können. Bei Einsatz des Zerhackers in Verstärkerschaltungen mit Meßeigenschaften muß jedoch das Taktverhältnis der Steuerspannungen konstant sein, weil jede Änderung des Taktverhältnisses direkt in den Meßfehler eingeht. Gegebenenfalls sind dann Trigger- und Komperatorschaltungen mit stabilem Taktverhältnis zu verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Ausblendung der beim Umschalten auftretenden Störspitzen bei einem Halbleiter-Zerhacker mit einem Eingangs-Zerhacker, der von einem Rechtecksignal angesteuert wird, mit einem Wechselspannungs-Verstärker sowie mil einem dem Verstärker nachgeschalteten steuerbaren Gleichrichter, bei der die durch den Übergang des Eingangs-Zerhackers aus dem gesperrten in den leitenden Zustand hervorgerufenen Einschaltspitzen in den Sperrbereich des steuerbaren Gleichrichters fallen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (3) mit einem Steuersignal (Uk) angesteuert wird, dessen Taktverhältnis kleiner ist als das Taktverhältnis des Steuersignals (Ur) für den Eingangs-Zerhacker (1) derart, daß auch die durch den Übergang des Eingangs-Zerhackers vom leitenden in den sperrenden Zustand entstehenden Ausschaltspitzen in den Sperrbereich des Gleichrichters fallen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Trigger (5) zur Erzeugung einer rechteckförmigen Steuerspannung (Ut) für den Eingangs-Zerhacker (1), einen Komparator (7), der eine rechteckförmige Spannung (Uk) zur Steuerung des Gleichrichters (3) erzeugt, deren Taktverhältnis von der Größe einer Referenz-Gleichspannung (URef) abhängt sowie durch einen Generator (6), der den Trigger und den Komparator mit einer sinusförmigen Wechselspannung (Us)ansteuert.

3. Anordnung nach Anspruch I₁ gekennzeichnet durch einen Rechteck-Generator (8) zur Ansteuerung des Eingangs-Zerhackers (1) sowie durch ein Filternetzwerk (9), das die Rechteck-Signale des Generators (8) in eine impulsförmige Spannung geringer Anstiegszeit mit trapez- oder sinusförmiger Kurvenform zur Ansteuerung des Gleichrichters umformt.