DE2527551A1 - Operational amplifier voltage limiter - has further operational amplifier in one diagonal of diode bridge and potentiometers in other - Google Patents

Operational amplifier voltage limiter - has further operational amplifier in one diagonal of diode bridge and potentiometers in other

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DE2527551A1
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    • H03G11/00—Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general
    • H03G11/002—Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general without controlling loop
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

A voltage amplitude limiter for the output of an operational amplifier (1) uses a minimum of extra modules and does not affect the transmitted signal by the transfer properties of the limiter. The output voltage (Ua) of the operational amplifier (1), which is used as a PI-controller and receives an input signal (Ue) on its inverting input, is passed through a resistor (3) to an amplifier (2) with a dead zone. The amplifier (2) includes the operational amplifier (21) in a diagonal of a diode bridge (22-25). The other bridge diagonal is linked by resistors (26, 27) to potentiometers (28, 29). The latter receive a positive (+U) and a negative (-U) voltage.

Description

Geregelter Begrenzer Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Begrenzung der Ausgangsspannung eines Operationsverstärkers. Regulated Limiter The invention relates to an arrangement for limiting the output voltage of an operational amplifier.

In Reglerschaltungen ist es oft erforderlich, die Ausgangsspannungen von Operationsverstärkern in der Amplitude einstellbar zu begrenzen. Dies erfolgt in bekannten Schaltungen durch Steuerung oder Regelung der zu begrenzenden Spannung auf den gewünschten Grenzwert. Geregelte Begrenzerschaltungen unterscheiden sich von gesteuerten durch höhere Genauigkeit, nachteilig ist aber der wesentlich höhere Aufwand an Bauelementen und. damit Kosten.In regulator circuits it is often necessary to adjust the output voltages of operational amplifiers adjustable in amplitude. this happens in known circuits by controlling or regulating the voltage to be limited to the desired limit value. Regulated limiter circuits differ from controlled to higher accuracy, but the disadvantage is the significantly higher Expenditure on components and. thus costs.

Aus der Literaturstelle "Schaltungen der Analogrechentechnik" von Werner Ammon, 1966, Abschnitt 12, Schaltung 2, sind Begrenzerschaltungen bekannt, bei denen das zu übertragende Signal außer dem Operationsglied auch die Begrenzerstufe durchlaufen muß, wodurch zwangsläufig die Übertragungseigen schaften des Begrenzers in das Gesamtübertragungsverhalten mit eingehen.From the reference "Schaltungen der Analogrechentechnik" by Werner Ammon, 1966, Section 12, Circuit 2, limiter circuits are known, where the to be transferred Signal besides the operating limb too the limiter stage must go through, which inevitably has the transmission properties of the limiter are included in the overall transmission behavior.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zur Begrenzung der Ausgangs spannung eines Operationsverstärkers anzugeben, bei der die zu begrenzende Spannung ohne wesentliche Erhöhung des Aufwandes an Bauelementen auf den gewünschten Grenzwert geregelt wird und bei der das zu übertragende Signal nicht durch die Übertragungseigenschaften der Begren zungsanordnung beeinflußt wird.The object of the present invention is to provide an arrangement for limiting specify the output voltage of an operational amplifier at which the limit to be limited Voltage without a significant increase in the cost of components to the desired Limit value is regulated and at which the signal to be transmitted is not influenced by the transmission properties the limiting arrangement is influenced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausgang des Operationsverstärkers mit dem invertierenden Eingang eines Verstärkers mit Unempfindlichkeitsbereich und dessen Ausgang wieder mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist.According to the invention, this object is achieved in that the output of the operational amplifier with the inverting input of an amplifier with dead band and its output again with the non-inverting input of the operational amplifier connected is.

Bei der genannten Anordnung wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes auf einen konstanten Wert mit hoher Genauigkeit geregelt.In the above arrangement, the output voltage of the operational amplifier on reaching a predetermined limit value to a constant value with high Accuracy regulated.

Die Übertragungseigenschaften des als Begrenzer dienenden Verstärkers mit Unempfindlichkeitsbereich gehen nicht mit in das Übertragungsverhalten des Operationsverstärkers ein, so daß das Gesamtübertragungsverhalten nicht verfälscht wird.The transmission properties of the amplifier serving as a limiter with dead band do not go into that Transfer behavior of the operational amplifier so that the overall transmission behavior is not falsified will.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden.Based on an embodiment shown in the drawing the idea on which the invention is based are explained in more detail.

Figur 1 zeigt die Gesamtanordnung eines erfindungsgemäßen Operationsverstärkers mit begrenzter Ausgangsspannung und Figur 2 die Kennlinie eines Verstärkers mit Unempfindlichkeitsbereich.Figure 1 shows the overall arrangement of an operational amplifier according to the invention with limited output voltage and Figure 2 with the characteristic of an amplifier Dead band.

Die in Figur 1 dargestellte Anordnung zur geregelten Begrenzung der Ausgangsspannung eines Operationsverstärkers enthält den z.B.The arrangement shown in Figure 1 for the controlled limitation of the The output voltage of an operational amplifier contains the e.g.

als PI-Regler ausgeführten Operationsverstärker 1, dessen invertierendem Eingang ein Eingangssignal Ue zugeführt wird. Am Ausgang des Operationsverstärkers 1 kann die in der Amplitude geregelt begrenzte Ausgangs spannung U abgenommen werden. Der a Ausgang des Operationsverstärkers 1 ist zu diesem Zweck über einen Widerstand 3 mit dem invertierenden Eingang eines der stärkers mit Unempfindlichkeitsbereich 2 verbunden. Dieser besteht aus einem Operationsverstärker 21, dessen Rückführung durch die Diagonale einer vorgestromten Diodenbrücke mit den Dioden 22 bis 25 gebildet wird.Operational amplifier 1 designed as a PI controller, its inverting Input an input signal Ue is supplied. At the output of the operational amplifier 1, the output voltage U, which is limited in amplitude, can be picked up. The a output of the operational amplifier 1 is for this purpose via a resistor 3 with the inverting input of one of the amplifiers with dead band 2 connected. This consists of an operational amplifier 21, its return through the diagonal of a pre-energized diode bridge with the Diodes 22 to 25 is formed.

Die Höhe des Vorstromes ist durch die Einstellung der an eine positive bzw. negative Spannungsquelle U+ bzw. U- angeschlossenen Potentiometer 28, 29 und die Widerstände 26, 27 gegeben.The level of the bias current is positive due to the setting of the or negative voltage source U + or U- connected potentiometers 28, 29 and the resistors 26, 27 given.

Die Brückendiagonale stellt für den Fall, daß die Dioden 22 bis 25 leitend sind, einen Kurzschluß der Rückführung dar. Erst wenn infolge des Eingangs stromes die Dioden 22 oder 24 sperren, wird der Kurzschluß aufgehoben, so daß der Operationsverstärker 21 im "open-loop"-Betrieb arbeitet. Dieser Verstärker mit Unempfindlcihkeitsbereich weist dementsprechend eine in der Figur 2 dargestellte Abhängigkeit der Ausgangsspannung X von der Eina gangsspannung Xe auf, wobei sich die Knickpunkte A und B mit den Potentiometern 28, 29 einstellen lassen.The bridge diagonal represents the case that the diodes 22 to 25 are conductive, represent a short circuit of the return. Only if as a result of the input current block the diodes 22 or 24, the short circuit is canceled, so that the Operational amplifier 21 operates in "open-loop" mode. This amplifier with insensitivity range accordingly has a dependency of the output voltage shown in FIG X from the input voltage Xe, the breakpoints A and B with the Have potentiometers 28, 29 adjusted.

Der Ausgang des Verstärkers mit Unempfindlichkeitsbereich 2 ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 1 verbunden, Sofern die Ausgangsspannungen U des Operaa tionsverstärkers 1 innerhalb des durch die Knickpunkte A, B gegebenen Bereiches liegen, ergibt sich gemäß Figur 2 die Ausgangsspannung Null am Verstärker mit Unempfindlichkeitsbereich 2.The output of the amplifier with dead band 2 is with connected to the non-inverting input of the operational amplifier 1, provided that the Output voltages U of the opera tion amplifier 1 within the by the break points A, B are in the given range, the output voltage is obtained according to FIG Zero at the amplifier with dead band 2.

Damit arbeitet der Operationsverstärker 1 als normaler Regler, im Beispiel als Pl-Regler.The operational amplifier 1 thus works as a normal controller, im Example as a PI controller.

Beim Überschreiten des durch die Potentiometer 28, 29 festgelegten Bereiches wird dem Operationsverstärker 1 vom Verstärker mit Unempfindlichketsbereich 2 ein bezüglich des Eingangssignales Ue gleichphasiges Signal aufgeschaltet, das ein weiteres Ansteigen der Ausgangs spannung Ua verhindert. Die Ausgangs spannung U wird somit in beiden Polaritäten auf a Spannungen, die den Vorströmen über die Widerstände 26, 27 proportional sind, geregelt. Die Ubertragungseigenschaften des Verstärkers mit Unempfindlichkeitsbereich 2 haben dabei keinen Einfluß auf das Übertragungsverhalten des Operationsverstärkers 1.When the set by the potentiometer 28, 29 is exceeded Area is the operational amplifier 1 from the amplifier with insensitivity area 2 an in-phase signal with respect to the input signal Ue is applied, the a further increase in the output voltage Ua is prevented. The output voltage U is thus in both polarities on a voltages that the bias currents over the Resistors 26, 27 are proportional, regulated. The transmission properties of the Amplifiers with insensitivity range 2 have no influence on the transmission behavior of the operational amplifier 1.

Claims (2)

Patentansprüche Claims Anordnung zur Begrenzung der Ausgangs spannung eines Operationsverstärkers, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Operationsverstärkers (1) mit dem invertierenden Eingang eines Verstärkers mit Unempfindlichkeits bereich (2) und dessen Ausgang wieder mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist.Arrangement for limiting the output voltage of an operational amplifier, characterized in that the output of the operational amplifier (1) with the inverting Input of an amplifier with insensitivity area (2) and its output connected again to the non-inverting input of the operational amplifier is. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzechne t, daß der Verstärker mit Unempfindlichkeitsbereich (2) aus einem Operationsverstärker <21) besteht, der in der einen Diagonalen einer Diodenbrilcke (22 bis 25) angeordnet ist deren andere Brückendiagonale über Widerstände (26, 27) mit zwei Potentiometern (28, 29), an denen eine positive bzw. negative Spannungsquelle angeschlossen ist, verbunden ist. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the amplifier with insensitivity range (2) consists of an operational amplifier <21), which is arranged in one diagonal of a diode bridge (22 to 25) other bridge diagonal via resistors (26, 27) with two potentiometers (28, 29), to which a positive or negative voltage source is connected is.
DE19752527551 1975-06-19 1975-06-19 Operational amplifier voltage limiter - has further operational amplifier in one diagonal of diode bridge and potentiometers in other Pending DE2527551A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3430692A1 (en) * 1984-08-21 1986-03-06 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Circuit arrangement for the bipolar limitation of the voltage signal of a voltage source

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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