DE2612999A1

DE2612999A1 - Circuit for precise symmetrical positive negative voltage - includes two summation amplifiers, voltage regulator and voltage divider

Info

Publication number: DE2612999A1
Application number: DE19762612999
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl Ing Vencelj
Original assignee: ISKRA; Iskra ZP Ljubljana
Current assignee: ISKRA; Iskra ZP Ljubljana
Priority date: 1975-03-26
Filing date: 1976-03-26
Publication date: 1976-10-07
Also published as: YU75675A

Abstract

The circuit is for the automatic realisation of symmetry of the differential voltage in a circuit having two pairs of terminals for the application of a positive and negative reference voltage, especially for application in voltage to frequency conversion when an accurately symmetrical voltage is required. The circuit has two summation amplifiers (1, 3), a voltage regulator (2) and a voltage divider (4). The inputs are at (A and B) to the summation amplifiers, whose outputs are taken to the voltage divider (4) and the output terminals (C, D) of the circuit. The voltage divider (4) is fed from the voltage regulator (2) connected between the other inputs of the summation amplifiers.

Description

Iskra ZP Ljubljana O.Sub.O. / Jugoslawien Schaltung zum Erreichen einer automatischen Symmetrie von Differenzspannungen bei positiver und negativer Referenzspannung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Erreichen einer automatischen Symmetrie von Differenzspannungen bei positiver und negativer Referenzspannung, an deren eine Eingangsklemme die eine Referenzspannung und an deren andere Pingangsklemme die andere Referenzspannung angeschlossen ist. Eine solche Schaltung findet Verwendung in Schaltungen zur Spannung-Frequenz-Umsetzung, insbesondere bei genauer Umsetzung des Spannungsmittelwertes in eine Frequenz, wo zwei Referenzspannungen mit vollkommener Symmetrie gebraucht werden. Iskra ZP Ljubljana O.Sub.O. / Yugoslavia circuit to reach an automatic symmetry of differential voltages with positive and negative Reference voltage The invention relates to a circuit for achieving a automatic symmetry of differential voltages with positive and negative reference voltage, one of the input terminals has one reference voltage and the other pin input terminal the other reference voltage is connected. Such a circuit is used in circuits for voltage-frequency conversion, especially with precise conversion of the voltage mean value in a frequency where two reference voltages with perfect Symmetry are needed.

Bisher bekannte Schaltungen zur Gewinnung von positiver und negativer Referenzspannung verwenden als Vergleichselement Referenz-Zenerdioden, die jedoch einen ziemlich breiten Toleranzbereich besitzen, außerdem nicht zeitstabil sind und deshalb bei genauer Umsetzung von Spannungen in Frequenzen nicht verwendbar sind.Previously known circuits for obtaining positive and negative Reference voltage use reference Zener diodes as a comparison element, however have a fairly wide tolerance range, and are not stable over time and therefore not usable with precise conversion of voltages into frequencies are.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Konstruktion einer solchen Schaltung zum Erreichen automatischer Symmetrie von Differenzspannungen bei positiver und negativer Referenzspannung, bei welcher die Ausgangsspannungen linear von Eingangsreferenzspannungen abhängig sind und auf diese Weise der Einfluß der Spannungsänderungen der Referenz-Zenerdioden herabgesetzt ist.The object of the invention is to construct such a circuit to achieve automatic symmetry of differential voltages with positive and negative reference voltage, at which the output voltages are linear from input reference voltages are dependent and in this way the influence of the voltage changes of the reference Zener diodes is reduced.

Diese Aufgabe wurde mit einer Schaltung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltung zwei Summierverstärker, einen Spannungsregler und einen Spannungsteiler enthält, daß eine Eingangsklemme der Schaltung auf den Eingang des einen Summierverstärkers und die andere Eingangsklemme der Schaltung auf den Eingang des anderen Summierverstärkers geschaltet ist, daß der Ausgang des einen Summierverstärkers an die eine Ausgangsklemme der Schaltung und an den einen Eingang des Spannungsteilers und der Ausgang des anderen Summierverstärkers an die andere Ausgangsklemme der Schaltung und den anderen Eingang des Spannungsteilers angeschlossen sind, daß der Ausgang des Spannungsteilers mit dem Eingang des Spannungsreglers verbunden ist, und daß ein Ausgang des Spannungsreglers auf den einen Summierverstärker und der andere Ausgang des Spannungsreglers auf den anderen Summierverstärker geschaltet ist.This task was carried out with a circuit of the type described at the beginning Kind according to the invention in that the circuit has two summing amplifiers, one Voltage regulator and voltage divider that includes an input terminal of the circuit to the input of a summing amplifier and the other input terminal of the circuit is connected to the input of the other summing amplifier that the output of the a summing amplifier to one output terminal of the circuit and to one Input of the voltage divider and the output of the other summing amplifier to the other output terminal of the circuit and the other input of the voltage divider are connected that the output of the voltage divider with the input of the voltage regulator is connected, and that an output of the voltage regulator to the one summing amplifier and the other output of the voltage regulator switched to the other summing amplifier is.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zum Erreichen einer automatischen Symmetrie von Differenzspannungen, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Schaltung nach Fig. 1, und Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Brückenschaltung für die Bildung der Referenzspannung.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. In the drawing, FIG. 1 shows a block diagram a circuit according to the invention for achieving an automatic symmetry of Differential voltages, FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the circuit according to FIG. 1, and 3 shows an exemplary embodiment of a bridge circuit for the formation of the reference voltage.

Die Schaltung zum Erreichen automatischer Symmetrie von Differenzspannungen nach Fig. 1 ist aus Summierverstarkern 1, 3, einem Spannungsregler 2 und einem Spannungsteiler 4 aufgebaut. Die Arbeitsweise der Schaltung wird an einem konkreten Ausführungsbeispiel dieser Schaltung nach Fig. 2 beschrieben.The circuit for achieving automatic symmetry of differential voltages 1 is made up of summing amplifiers 1, 3, a voltage regulator 2 and a voltage divider 4 built. The mode of operation of the circuit is illustrated in a specific exemplary embodiment this circuit of FIG. 2 is described.

Bei zwei Eingangsspannungen U1 und U2, die an Eingangsklemmen A und B der Schaltung gelegt werden, erhält man an einer Ausgangsklemme C eine Spannung U3, an einer Ausgangsklemme D eine Spannung U4 und in einem Punkt E eine Spannung U5. Die Widerstände der Schaltung sind mit R bzw. P und nachfolgenden Zeichen bezeichnet, während für die Bezeichnung der entsprechenden Widerstandswerte die nachfolgenden Zeichen als Index verwendet sind. Aus der Grundbedingung, daß Roa = Rob und PO' - PO" ist, ergibt sich, daß U3 -U4 ist und damit, daß U3 = -U4 ist.With two input voltages U1 and U2 connected to input terminals A and B of the circuit, a voltage is obtained at an output terminal C. U3, a voltage U4 at an output terminal D and a voltage at a point E. U5. The resistances of the circuit are marked with R or P and the following symbols, while for the designation of the corresponding resistance values the following Characters are used as an index. From the basic condition that Roa = Rob and PO ' - PO ", it follows that U3 is -U4 and thus that U3 = -U4.

ROa ROb Die Aufstellung der folgenden Gleichungen für die Schaltung nach Fig. 2 geht aus von der Bedingung, daß die Summe der Ströme in Punkten G und H der Schaltung gleich Null ist. ROa ROb The establishment of the following equations for the circuit according to FIG. 2 is based on the condition that the sum of the currents in points G and H of the circuit is equal to zero.

U U (F)... 3 + 4 O Roa Rob Nach Auflösung der Gleichungen erhält man: Für den Fall, daß die Eingangsspannungen U1 und U2 die Ausgangsspannungen U3 und U4 gleich beeinflussen sollten, müssen folgende Bedingungen erfüllt werden: R1a = R1b = R1 R2a = R2b - R2 R3a = R3b = R3 Diese Widerstandswerte bestimmen jedoch nicht die Symmetrie U3 =-U4.UU (F) ... 3 + 4 O Roa Rob After solving the equations one obtains: In the event that the input voltages U1 and U2 should have the same effect on the output voltages U3 and U4, the following conditions must be met: R1a = R1b = R1 R2a = R2b - R2 R3a = R3b = R3 However, these resistance values do not determine the symmetry U3 = - U4.

Die Symmetrie wird ausschließlich nur durch die Widerstände Roa = ROb = RO des Spannungsteilers bestimmt, wobei die Genauigkeit der einzelnen Widerstandswerte nicht die Symmetrie, sondern nur die Höhe der Ausgangsspannungen U3 bzw. U4 beeinflußt. The symmetry is only determined by the resistances Roa = ROb = RO of the voltage divider, the accuracy of the individual resistance values not influencing the symmetry, but only the level of the output voltages U3 and U4.

Der Symmetriefehler ist durch die Größe der "Offset"-Spannung des Verstärkers IC3, d.h. dessen bleibender Regelabweichung, bestimmt, welche auf bekannte Weise zur Beseitigung des Spannungs-und Strom-"Offsets" stark herabgesetzt werden kann.The symmetry error is due to the size of the "offset" voltage of the Amplifier IC3, i.e. its permanent control deviation, determines Which greatly reduced in a known manner to eliminate the voltage and current "offset" can be.

Bei der Auswahl der Spannung U1 s-U2wurde festgestellt, daß die Verwendung von temperaturstabilen Widerständen nur für die Widerstandswerte R1 und R2 sowie Rg notwendig ist. Die Widerstandswerte R3 können durch Widerstände mit schlechterem Temperaturkoeffizienten und geringerer Fertigungsgenauigkeit gebildet werden.When selecting the voltage U1 s-U2, it was determined that the of temperature-stable resistors only for the resistance values R1 and R2 as well as Rg is necessary. The resistance values R3 can be replaced by resistors with worse Temperature coefficients and lower manufacturing accuracy are formed.

In Fig. 3 ist eine Schaltung für die Bildung der Referenzspannung, die sich sehr gut als Referenzspannungsquelle eignet, mit welcher die erfindungsgemäße Schaltung gesteuert wird, dargestellt, um die vorliegende Darstellung zu vervollständigen. Diese Schaltung besteht aus den Widerständen R1, R2, R3, die mit einer Zener-Diode D eine Brückenschaltung bilden, aus einem Operationsverstärker ICO z undeinemWiderstand R4. Der Widerstand R4 dient dem Abgleich der Brücke, die an einer Ausgangsklemme K die positive bzw. die negative Referenzspannung liefert. Der Widerstandswert R des Wider-4 standes R4 ist nicht bestimmt, er muß nur so niedrig sein, daß der Operationsverstärker in entsprechende Richtung zu steuern beginnen kann. Die Zener-Diode D besitzt zwei Spannungsschwellen z (Uz und Ud), so daß bei verschiedenen "Offset"-Spannungen des Operationsverstärkers die Möglichkeit der Einstellung von zwei Spannungen gegeben~ist. So kann bei der Bildung einer positiven Referenzspannung +UR eine Spannung -Udt bei der Bildung einer negativen Referenzspannung -UR jedoch eine Spannung +Ud erhalten werden.In Fig. 3 is a circuit for the formation of the reference voltage, which is very well suited as a reference voltage source with which the inventive Circuit controlled is shown to complete the present illustration. This circuit consists of resistors R1, R2, R3 that are connected to a Zener diode D form a bridge circuit from an operational amplifier ICO z and a resistor R4. The resistor R4 is used to balance the bridge connected to an output terminal K supplies the positive or negative reference voltage. The resistance value R of the resistor R4 is not determined, it just has to be so low that the operational amplifier can begin to steer in the appropriate direction. The zener diode D has two Voltage thresholds z (Uz and Ud), so that with different "offset" voltages of the Operational amplifier has the option of setting two voltages ~. When a positive reference voltage + UR is formed, a voltage -Udt however, when a negative reference voltage -UR is formed, a voltage + Ud is obtained will.

Um einen falschen Abgleich zu verhindern, ist ein Punkt 5 der Schaltung nach Fig. 3 bei verlangter positiver Spannung an der Ausgangsklemme K mit +Ucc und bei verlangter negativer Spannung an der Ausgangsklemme K mit -UEE verbunden.To prevent incorrect adjustment, point 5 is in the circuit according to Fig. 3 with the required positive voltage at the output terminal K with + Ucc and connected to -UEE at the output terminal K if negative voltage is required.

Hiermit ist die Polarität der Zener-Diode D bestimmt. Bei verz langter Referenzspannung mit entgegengesetztem Vorzeichen wird die Polarität der Zener-Diode Dz gewechselt und der Punkt 5 mit der entsprechenden Polarität auf die schon beschriebene Weise verbunden. Die Ausgangsklemme K ist in dem Fall, daß die sich an ihr befindende Spannung positiv ist, mit der Eingangsklemme A der Schaltung zum Erreichen einer automatischen Symmetrie verbunden, wogegen im Fall eines negativen Spannungswertes an der Ausgangsklemme K diese mit der Klemme B der genannten Schaltung verbunden ist. Bei einem solchen Anschluß werden an den Klemmen C und D der Schaltung zum Erreichen einer automatischen Symmetrie von Differenzspannungen zwei Referenzspannungen mit vollkommener Symmetrie U3 = -U4 erhalten.This determines the polarity of the Zener diode D. With delayed The polarity of the Zener diode becomes the reference voltage with the opposite sign Dz changed and point 5 with the corresponding polarity to the one already described Way connected. The output terminal K is in the event that it is connected to it located Voltage is positive, with the input terminal A of the circuit to achieve a automatic symmetry, whereas in the case of a negative voltage value at the output terminal K this is connected to the terminal B of the circuit mentioned is. With such a connection are at the terminals C and D of the circuit for Achieving an automatic symmetry of differential voltages between two reference voltages obtained with perfect symmetry U3 = -U4.

Mit dieser Schaltung ist die Wahrscheinlichkeit langdauernder Stabilität der Referenzspannung verdoppelt. In dem Fall, daß eine noch höhere Stabilität der Referenzspannung verlangt ist, kann dies mit dem Anschluß von zwei weiteren Schaltungen für die Bildung der Referenzspannung erreicht werden, welche auf die schon beschriebene Weise ausgeführt sind und an Eingangsklemmen A' und B' der Schaltung zum Erreichen einer automatischen Symmetrie von Differenzspannungen angeschlossen werden, wodurch eine vierfache Wahrscheinlichtkeit einer langdauernden Arbeitsstabilität der erfindungsgemäßen Schaltung erreicht wird.With this circuit there is the likelihood of long-term stability the reference voltage is doubled. In the event that an even higher stability of the Reference voltage is required, this can be done by connecting two additional circuits for the formation of the reference voltage can be achieved, which on the already described Way are executed and at input terminals A 'and B' of the circuit to achieve an automatic symmetry of differential voltages can be connected, whereby a four-fold probability of long-term working stability of the invention Circuit is achieved.

Claims

Patent claim

Circuit to achieve automatic symmetry of differential voltages with positive and negative reference voltage, one input terminal of which has one Reference voltage and the other reference voltage at its other input terminal is connected, in that the circuit has two summing amplifiers (1,3), a voltage regulator (2) and a voltage divider (4) contains that one Input terminal (A) of the circuit to input (a) of a summing amplifier (1) and the other input terminal (B) of the circuit to the input (b) of the other Summing amplifier (3) is connected that the output of a summing amplifier (1) to one output terminal (C) of the circuit and to one input (c) of the Voltage divider (4) and the output of the other summing amplifier (3) to the other Output terminal (D) of the circuit and the other input (d) of the voltage divider (4) are connected that the output of the voltage divider (4) with the input of the voltage regulator (2) is connected, and that an output (e) of the voltage regulator (1) to one summing amplifier (1) and the other output (f) of the voltage regulator (2) is switched to the other summing amplifier (3).