DE2444655C3 - Scheitelwertgleichrichter mit geringer Welligkeit der Ausgangsspannung - Google Patents
Scheitelwertgleichrichter mit geringer Welligkeit der AusgangsspannungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Scheitelwertgleichrichter mit zwei über einen Impedanzwandler mit
großem Eingangs- und kleinem Ausgangswiderstand miteinander verbindbaren Ladekondensatoren, deren
erster von den gleichgepolten Halbwellen der ersten Polarität einer Wechselspannung über einen einen
Gleichrichter enthaltenden Ladekreis mit kleiner Zeitkonstante aufgeladen wird, während der zweite
ausgangsseitig angeordnet ist und sich über einen Ausgangskreis mit sehr großer Zeitkonstar.te entlädt,
wobei der zweite Ladekondensator ausgehend von den Halbwellen der zweiten Polarität in Abhängigkeit von
der Betätigung eines im Takte der Wechselspannung steuerbaren ersten Schalters auf den Momentanwert
der Ladespannung des ersten Ladekondensators umgeladen und anschließend der erste Ladekondensator
kurzzeitig über einen zweiten Schalter entladen wird.
Ein Scheitelwertgleichrichter dieser Art ist aus der DE-OS 17 66 387 bekannt. Durch eine solche Schaltungsanordnung
läßt sich erreichen, daß eine relativ schnelle Anpassung des angezeigten Meßwertes an den
tatsächlichen Scheitelwert durchgeführt werden kann. Bei der bekannten Schaltung ist für die Ansteuerung des
zweiten Ladekondensators eine im Längszweig liegende Diode vorgesehen, die bei zu starkem Absinken der
Spannung am zweiten Ladekondensator einen Ladestrom fließen läßt.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 der DE-OS 17 66 387 erfolgt die Ansteuerung des den zweiten
Ladekondensator aufladenden elektronischen Schalters in Abhängigkeit von einer Spannung, die am Eingang
der Schaltung mittels eines Rechenverstärkers gebildet wird. Dieser Rechenverstärker gibt ein Signal ab, wenn
die an ihm liegende Eingangsspannung unter den im ersten Ladekondensator gespeicherten Spannungswert
abfällt. Dieser Fall tritt kurz nach dem Erreichen des Maximums der jeweils im ersten Ladekondensator
abgespeicherten Halbwelle ein. Dabei können Schwierigkeiten dadurch auftreten, daß bei mehrere Spannungsmaxima
aufweisenden, also stark verzerrten Eingangswechselipannungen bereits im Bereich der
Anstiegsflanke durch kleinere Nebcnmaxima Schaltbefehle an den der Anschaltung des zweiten Ladekondensators
dienenden Schalter gegeben werden, die das Meßergebnis verfälschen, weil das tatsächliche Spannungsmaximum
der zu erfassenden Wechselspannung noch gar nicht erreicht ist.
Zur Beseitigung dieser durch das Auftreten von Nebenmaxima bei der bekannten Schaltungsanordnung
bedingten Schwierigkeiten ist in der DE-OS 17 66 387 ergänzend auf die Möglichkeit hingewiesen, einen
eigenen Abfragetakt vorzusehen, der unabhängig von der zu messenden Wechselspannung einem ffeischwingenden
Taktgeber zu entnehmen ist. Ein derartiger Taktgeber stellt jedoch einen zusätzlichen Aufwand dar
und bringt, insbesondere bei der Messung innerhalb sehr breiter Frequenzbänder neue Schwierigkeiten mit sich.
In der DE-OS 17 66 387 ist in der in Fig.8
dargestellten Ausführungsform eine weitere Lösung für die durch die Nebenmaxima bedingten Schwierigkeiten
angegeben. Die Meßanordnung wird hierbei so
aufgebaut, daß sie für beide Halbwellen arbeitet, d, h. es
sind zwei paralle Meßkanäle vorgesehen. Die am
Eingang der beiden Kanäle vorgesehenen Rechenverstärker steuern einen Speicher an, und zwar so, daß
dieser zunächst nur einmal in eine bestimmte Lage umschalten kann, während er in die entgegengesetzte
Lage nur vom Rechenverstärker der entgegengesetzten Polarität gebracht werden kann. Dies bedeutet, daß die
Umschaltung mit Sicherheit erst in der nächsten Halbwelle erfolgt, allerdings hier ebenfalls wieder im
Bereich der Spannungsmaxima. Der Nachteil dieser Schaltungsanordnung liegt vor allem darin, daß der
Aufwand relativ hoch ist. Darüber hinaus treten bei sehr
stark verzerrten Signalen, z. B. mit sehr steilen Anstiegsoder Abfallflanken trotzdem noch Schwierigkeiten
hinsichtlich einer ausreichend genauen Erfassung des Umschaltzeitpunktes auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in möglichst einfacher Weise ein Schaltkriterium
für die Betätigung des der Umladung vom ersten Ladekondensator auf den zweiten Ladekondensator
dienenden Schalters zu gewinnen. Gemäß der Erfindung, welche sich auf einen Scheitelwertgleichrichter
der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch
erreicht, daß der erste Schalter in Serie zum Ausgang des Impedanzwandlers angeordnet ist und daß die
Steuervorgänge für die Betätigung des ersten Schalters von den Zeitpunkten der Nulldurchgänge abgeleitet
werden, die jeweils an der Rückflanke der der Aufladung des ersten Ladekondensators dienenden
Halbwellen der ersten Polarität auftreten.
Durch die Verwendung des in Serie liegenden ersten Schalters zusammen mit dem entsprechenden Impedanzwandler
ergibt sich ein einfacher Aufbau für die Umsteuerschaltung und eine ausreichend zuverlässige
Umspeicherung der Spannung von dem ersten Ladekondensator auf den zweiten Ladekondensator. Die
Wahl des Zeitpunktes für die Umschaltung, nämlich dahingehend, daß der auf die zu messende Halbwelle
folgende Nulldurchgang als Auslösung für die Steuervorgänge benutzt wird, vermeidet Schwierigkeiten,
welche bei bekannten Anordnungen dadurch gegeben sind, daß auf Amplitudenmaxima abgestellt wird, wobei
eine Unterscheidung zwischen Haupt- oder Nebenmaxima notwendig wird. Der Nulldurch^ang ist unabhängig
von der jeweiligen Kurvenform sowohl in seiner zeitlichen Lage als auch in seiner Erfaßbarkeit
wesentlich genauer zu bestimmen als irgendwelche maximale Amplitudenvrzrte und ist darüber hinaus von
der Verzerrung, der Zahl und Art der Nebenmaxima usw. unabhängig.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger in der Zeichnung teilweise dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele
naher erläutert. Dabei zeigt
Fig.2 Spannungs-Zeit-Diagramme zur Erläuterung
der Wirkungsweise von F i g. 1 und
Fig. 3 eine zweckmäßige schaltungstechnische Durchbildung des Ausführungsbeispiels nach F i g. I.
In Fig. 1 ist der Eingang ί eines Scheiteiwertgleichrichters
über eine Gleichrichterdiode Gl mit der ersten Belegung eines Speicherkondensators Cl verbunden,
dessen zweite Belegung an das Bezugspotential geschaltet ist.
Parallel zu Cl ist ein Schalter 52 vorgesehen, über den Cl kurzzeitig en'Jiden wird. Die erste Belegung
von Cl ist weiterhin an den nicht invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 2 geführt, dessen
invertierender Eingang mit seinem Ausgang verbunden ist. Der Ausgang von 2 ist über einen Schalter 51 mit
einem einpolig auf Bezugspotential liegenden Ladenkodensator C2 verbunden, dem ein im einzelnen nicht
dargestellter Ausgangskreis über den Ausgang 3 parallel geschaltet ist. Der hochohmige Widerstand des
Ausgangskreises an der Klemme 3 wird in F i g. 1 durch einen parallel zu C2 liegenden Widerstand Ra
angedeutet
Die in Fig.2 über der Zeit t dargestellten Wechselspannung Ue liegt an der Eingangsklemme 1,
während die ebenfalls über der Zeit dargestellte Spannung U1 am Speicherkondensator Cl auftritt. Die
Funktionsweise der Schalter 51 und S 2 wird in F i g. 2
durch die zeitabhängigen Funktionsverläufe 4 und 5 veranschaulicht Die von den Zeitachsen dieser Verläufe
nach oben abgesetzten, horizontalen Abschnitte bedeuten dabei jeweils den leitenden Zustand der Schalter
während die in den Zeitachsen lieg?:*den Abschnitte den nicht leitenden Schalterzustand charakterisieren.
Fi g. 2 läßt erkennen, daß sich Cl nach dem Anlegen
von Ue bis zum Zeitpunkt to auf den Spitzenwert von Ue auflädt. Dieser Spitzenwert wird dann zum
Zeitpunkt des nächstfolgenden Nulldurchgangs ί 1 über den impedanzwandler 2 und den sich zu diesem
Zeitpunkt schließenden Schalter 51 an den Ladekondensator
C2 gelegt, wobei dieser infolge des extrem niederohmigen Ausgangswiderstand^s Ro von 2 sehr
rasch auf diesen Spitzenwert aufgeladen wird. Die Anschaltung und Aufladung des Kondensators C2 über
den geschlossenen Schalter 51 bleibt bis zum Zeitpunkt
t2, d. h. bis zum nächsten Nulldurchgang von Ue,
bestehen. Von dem folgenden Nulldurchgang i3 wird das Schließen des Schalters 52 abgeleitet, der dann
weiterhin bis zum Zeitpunkt r4 geschlossen bleibt. In
dieser Zeitspanne entlädt sich Cl, so daß die zwischen ί 4 und i6 auftretende, positive Halbwelte von Ue einen
entladenen Speicherkondensator Cl vorfindet und diesen auf einen neuen Spitzenspannungswert beliebiger
Größe auflädt, der beispielsweise auch kleiner sein kann als der Spitzenwert zum Zeitpunkt to. Über den
von f6 bis /7 geschlossenen Schalter 51 wird C2 wieder an Cl angeschlossen, so daß eine rasche
Aufladung von C2 auf den neuen Spitzenwert erfolgt. Dieser Aufladevorgang ist in F i g. 2 durch eine
sprunghafte Änderung der am Ladekondensator C2 anliegenden, an 3 abgreifbaren Ausgangsspannung Ua
berücksichtigt. In (8 beginnt dann die nächste Entladephase von Cl, die den Speicherkondensator zur
Speicherung eines nächsten Spitzenspannungswertes beliebiger Größe vorbereitet. Durch einen sehr groCen
Eingangswiderstand Hi des Impedanzwandlers 2 wird erreicht, daß sich der jeweils in Cl gespeicherte
Spitzenspannungswert bis zur Übertragung auf den Ladekondensator C2 nicht wesentlich verringert.
Werden die Schalter 51 und 52 entsprechend F i g. 2
gesteuert, so gelingt es, die Spitzenwerte der Spannung Ue zu den Zeitpunkten to, ti usw., d. h. während jeder
zweiten positiven Halbwelle, abzuspeichern und jeweils mit der zeitlichen Verzögerung einer Viertelperiode auf
den Ladekondensator C2 und damit an den Ausgang 3 des Scheitelwertgleichrichters zu übertragen. Bis zur
Aufladung auf einen neuen Spitzenwert behält dann C2 seine Spannung i.ü wesentlichen bei, da Ra entsprechend
hochohmig gewählt ist.
Die Steuervorgänge an 51 und 52 können zeitlich auch so gelegt werden, daß lediglich der Spitzenwert
jeder driften oder vierten positiven Halbwelle auf C2
durchgeschaltet wird, wenn dies den gestellten Anforderungen genügt. Auch in diesem Fall werden die
Steuervorgänge von den Nulldurchgängen der Spannung Ue abgeleitet. Es besteht in jedem Fall die
Möglichkeit, die genannten Steuervorgänge gegenüber den Nulldurchgängen um konstante Zeitabschnitte zu
verzögern. Die einzuhaltenden Bedingungen bestehen darin, daß die Kondensatoren Cl und Cl in den
Zeitpunkten der Nulldurchgänge nach jeder /Men Halbwelle (oder hiergegen verzögert) über den
Impedanzwandler 2 und den Schaller 51 verbunden werden und daß der Speicheirkondensator Cl vor dem
Beginn derselben η-ten Halbwellen, jedoch nach der jeweils vorhergehenden Parallelschaltungsphase, über
51 kurzzeitig entladen wird.
In Abweichung von Fig.'). kann die Steuerung von
51 und 52 auch so erfolgen, daß 51 zum Zeitpunkt f 1
geschlossen wird und nur über einen Teil der Zeitspanne fl — ti geschlossen bleibt, während 52 in dem
restlichen Teil der Zeitspanne fl —(2 kurzzeitig
geschlossen wird. Dies bringt einerseits den Vorteil mit sich, daß die Spitzenwerte jeder positiven Halbwelle
von Ue berücksichtigt werden, hat jedoch andererseits den Nachteil, daß in Abhängigkeit von den dann fest
vorzugebenden Schließungszeiten der Schalter 51 und 52, die nicht mehr in ihrer gesamten Länge von den
Nulldurchgängen der Wechselspannung Ue automatisch festgelegt werden, der Frequenzbereich der
Wechselspannung Ue in Richtung nach hohen Frequenzwerten begrenzt wird.
In Fig.3 ist eine zweckmäßige schaltungstechnische
Durchbildung der Prinzipschaltung nach F i g. 1 dargestellt. Dabei wird zusätzlich ein als Differenzverstärker
ausgebildeter Eingangsverstärker 6 vorgesehen, dessen nicht invertierender Eingang mit der Eingangsklemme 1
verbunden ist und dessen Ausgang über einen Gegenkopplungszweig mit der Antiparallelschaltung
zweier Gleichrichter CV und Gl" mit dem invertierenden Eingang verbunden ist. Der Gegenkopplungszweig
hat die Aufgabe, die in Durchlaßrichtung von Gl liegende Spannungsschwelle zu kompensieren, was
dadurch geschieht, daß die Gegenkopplungswirkung bei einander angeglichenen Kennlinien der Gleichrichter
Gl. G/'und G/"erst oberhalb dieser Spannungsschwelle einsetzt. Die Schalter 51 und 5 2 sind als Feldeffekttransistoren
FTl und FT2 realisiert, die über ihre Basiselektroden angesteuert werden. Zur Ableitung der
hierzu benötigten Steuerspanniingen wird die am
Ausgang von 6 abgreifbu^ Wechselspannung Ue in
einem Komparator 7 mit dem Bougspotential verglichen, wobei 7 eine gleichfrequcnte und gleichphasige
Rechteckspannung 8 abgibt. Diese wird dem Zähleingang eines Flip-Flops FFl direkt und dem eines
Flip-Flops FF2 über einen Negator 9 zugeführt Wenn im_ Ruhezustand der Flip-Flops dieAusgänge Q\ und
Ql auf »L« und die Ausgänge Ql und Q2 auf »0«
liegen, so ergibt sich beim Auftreten der ersten und jeder folgenden negativen Flanke von 8 eine Zustandsumkehr
an den Ausgängen von FFI und bei der ersten und jeder folgenden positiven Flanke von 8 eine
Zustandsumkehr an den Ausgängen von FFZ Legt man nun die Ausgangssignale von Ql und ^l an die
Eingänge eines UND-Gatters 10 und die Ausgangssignale von QI und Q~i an die Eingänge eines weiteren
UND-Gatters 11, so tritt im Zeitabschnitt /1 —/2 am Ausgang von 10 und im Zeitabschnitt /3— f4 am
Ausgang von 11 jeweils ein logisches »L« auf, das nach
einer Pegelanpassung in Anpassungsgliedern 12 und 13 zur Aussteuerung von FTI und FT2 in den leitenden
Zustand zur Vergnügung steht.
Bevorzugte Anwendungsmöglichkeiten eines Scheitelwertgleichrichters
nach der Erfindung ergeben sich in der elektrischen Meßtechnik bei der Gleichrichtung
alternativ anschaltbarer Wechselspannungen, insbesondere
solcher mit stark unterschiedlichen Amplituden.
Claims (6)
1. Scheitelwertgleichrichter :nit zwei über einen Impedanzwandler mit großem Eingangs- und
kleinem Ausgangswiderstand miteinander verbindbaren Ladekondensatoren, deren erster von den
gleichgepolten Halbwellen der ersten Polarität einer Wechselspannung Ober einen einen Gleichrichter
enthaltenden Ladekreise mit kleiner Zeitkonstante aufgeladen wird, während der zweite ausgangsseitig
angeordnet ist und sich über einen Ausgangskreis mit sehr großer Zeitkonstante entlädt, wobei der
zweite Ladekondensator ausgehend von den Halbwellen der zweiten Polarität in Abhängigkeit von
der Betätigung eines im Takte der Wechselspannung steuerbaren ersten Schalters auf den Momentanwert
der Ladespannung des ersten Ladekondensators umgeladen und anschließend der erste Ladekondensator
kurzzeitig über einen zweiten Schalter entladen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Schalter (S 1) in Serie zum Ausgang des Impedanzwandlers (2) angeordnet ist und daß
die Steuervorgänge für die Betätigung des ersten Schalters (51) von den Zeitpunkten der Nulldurchgänge
(t 1, /6) abgeleitet werden, die jeweils an der Rückflanke der der Aufladung des ersten Ladekondensators
dienenden Halbwellen der ersten Polarität auftreten.
2. Scheitelwertgleichrichter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ladekoridensator
(Ci) während Jer gesamten Dauer der auf den Nulldurchgang nach der ersten Polarität jeweils
unmittelbar folgenden Ha'jwelle der zweiten Polarität über den Impedanzwandler (2) und den
ersten Schalter (SX) an den zweiten Ladekondensator
(CT) angeschaltet wird und während der nächsten Halbwelle der zweiten Polarität entladen
wird.
3. Scheiielwertgleichrichter nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwandler
(2) aus einem Differenzverstärker besteht, dessen nicht invertierender Eingang mit dem Speicherkondensator
(Cl) beschaltet ist und dessen invertierender Eingang mit dem Verstärkerausgang verbunden
ist.
4. Scheitelwertgleichrichter nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb der Dauer (ti, r6) einer Halbwelle der
zweiten Polarität zuerst durch Schließen des ersten Schalters (51) die Aufladung des zweiten Ladekondensators
(C2) und dann durch Schließen des zweiten Schalters (S 2) die Entladung des ersten
Ladekondensators (C 1) vorgenommen wird.
5. Scheitelwertgleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuervorgänge um feste Zeitabschnitte gegenüber den Nulldurchgängen verzögert sind.
6. Scheitelwertgleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß von der Wechselspannung (Ue) eine gleichgrequente Rechteckspannung (8) abgeleitet
wird, die den Zahleingängen zweier Flip-Flops (FFi,
FF2) zugeführt wird, im Falle des einen Flip-Flops
(FFT) jedoch über einen Negator (9), und daß jeweils von dem Ausgang des anderen Flip-Flops
Signale abgegriffen und über Gatterschaltungen (10, 11) zur Steuerung des ersten (51) und zweiten
Schalters (52) benutzt werden, die als elektronische Schalter, insbesondere Feldeffekttransistoren (FTi,
FT2), ausgebildet sind.
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DE19742444655 DE2444655C3 (de) | 1974-09-18 | 1974-09-18 | Scheitelwertgleichrichter mit geringer Welligkeit der Ausgangsspannung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19742444655 DE2444655C3 (de) | 1974-09-18 | 1974-09-18 | Scheitelwertgleichrichter mit geringer Welligkeit der Ausgangsspannung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2444655A1 DE2444655A1 (de) | 1976-04-01 |
DE2444655B2 DE2444655B2 (de) | 1979-08-09 |
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ID=5926127
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19742444655 Expired DE2444655C3 (de) | 1974-09-18 | 1974-09-18 | Scheitelwertgleichrichter mit geringer Welligkeit der Ausgangsspannung |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (6)
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JPS53124465U (de) * | 1977-03-12 | 1978-10-03 | ||
DE2925483C2 (de) * | 1979-06-23 | 1984-08-23 | Kistler Instrumente Ag, Winterthur | Verfahren und Vorrichtung zum Messen und Auswerten der Spitzenwerte eines pulsierenden Spannungsmessignals |
DE3207144A1 (de) * | 1982-02-27 | 1983-09-15 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Triggerschaltung |
FR2566915B1 (fr) * | 1984-06-29 | 1987-08-21 | Saphymo Stel | Detecteur de la valeur de crete d'un signal periodique |
DE19949700B4 (de) * | 1999-10-15 | 2009-10-22 | Alcatel Lucent | Schaltung zur Gleichrichtung einer getakteten Wechselspannung |
DE102006024699A1 (de) | 2006-05-26 | 2007-11-29 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Messvorrichtung mit gegengekoppelten Gleichspannungsverstärker |
-
1974
- 1974-09-18 DE DE19742444655 patent/DE2444655C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2444655A1 (de) | 1976-04-01 |
DE2444655B2 (de) | 1979-08-09 |
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