DE2618030A1

DE2618030A1 - Schaltung mit integrierten operationsverstaerkern und erhoehter ausgangsstrombelastbarkeit

Info

Publication number: DE2618030A1
Application number: DE19762618030
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Feucht
Original assignee: ULRICH KNICK ELEKTRONISCHE MES
Current assignee: ULRICH KNICK ELEKTRONISCHE MES
Priority date: 1976-04-24
Filing date: 1976-04-24
Publication date: 1977-10-27
Also published as: DE2618030C3; DE2618030B2

Description

Schaltung mit integrierten Operationsverstärkern
und erhöhter Ausgangsstrombelastbarkeit Die Erfindung betrifft eine Schaltung mit integrierten Operationsverstärkern, wie sie beispielsweise in der Analog-Meßtechnik als Meßwertverstärker eingesetzt werden.
Integrierte Operationsverstärker haben den Vorteil geringer Abmessungen, bequemer Anwendbarkeit und eines günstigen Preis-Leistungsverhältnisses, so daß sie mit Vorteil insbesondere in der Analog-Meßtechnik eingesetzt werden. Schwierigkeiten treten jedoch auf, wenn Standardverstärkern Ströme über etwa 12 Milliampere entnommen werden müssen. Das genormte Ausgangssignal der Analog-Meßtechnik benötigt z.B. 0 bis 20 Milliampere.
Bei Meßwertumformern die mit integrierten Operationsverstärkern arbeiten muß deshalb eine Endstufe mit entsprechender Ausgangsleistung nachgeschaltet werden. Diese Endstufe kann aus zwei bis vier diskreten Transistoren und weiteren Bauelementen, z.B. Dioden, Widerständen und Kondensatoren bestehen. Der Aufbau dieser diskreten Bauelemente benötigt jedoch Platz und ist verhältnismäßig kostspielig, so daß die Vorteile der intergrierten Bauweise teilweise wieder aufgehoben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine mit integrierten Operationsverstärkern aufgebaute Schaltung anzugeben, die eine erhöhte Ausgangsstrombelastbarkeit aufweist und die dennoch mit einem Minimum an weiteren Schaltelementen auskommt, so daß der Vorteil des geringgen Platzbedarfes, der mit intergrierten Operationsverstärkern verbunden ist, erhalten bleibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltung gelöst, bei der der Ausgang eines ersten intergrierten Operationsverstärkers mit dem Eingang wenigstens eines weiteren nicht-invertierenden Operationsverstärkers und außerdem über einen Arbeitswiderstand mit dem End-Ausgang verbunden ist. Bei einer derartigen Schaltung steuert der erste Operationsverstärker den nachgeschalteten zweiten nicht-invertierenden Verstärker, der im Bereich seiner normalen Strombelastung zunächst den gesamten Ausgangsstrom abgibt. In der Nähe der Aussteuerungsgrenze des zweiten Operationsverstärkers nimmt dessen Verstärkung jedoch ab, so daß eine merkliche Spannungsdifferenz zwischen seinen beiden Eingängen auftritt.
In diesem Betriebszustand liefert der erste Operationsverstärker über den Widerstand einen stark zunehmenden Strom an den Ausgang, so daß am Ausgang eine Addition der Ausgangsströme beider Operationsverstärker eintritt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der nachgeschaltete zweite Operationsverstärker in 1:1-Folgerschaltung geschaltet. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind parallel zum Arbeitswiderstand eine oder mehrere Dioden oder Z-Dioden parallel, antiparallel oder hintereinander geschaltet. Desweiteren kann parallel zum Arbeitswiderstand ein Kondensator liegen.
Außerdem besteht die Möglichkeit, Mittel zum Ausgleich der Teilströme der beiden Operationsverstärker vorzusehen.
Als Mittel zum Ausgleich der Teilströme der beiden Operationsverstärker kann ein zweiter Widerstand vorgesehen sein. Das durch die angegebene Schaltung verwirklichte Additionsprinzip kann auch auf mehrere Verstärker angewendet werden, deren Ausgangsströme addiert werden. Dabei kann die Schaltung so aufgebaut sein, daß sämtliche nachgeschalteten Operationsverstärker von einem ersten Operationsverstärker gemeinsam gesteuert oder es kann nach Art eines Kaskadenschaltung jeweils ein nachgeschalteter Operationsverstärker von einem vorgeschalteten und dieser von einem weiteren vorgeschalteten Operationsverstärker ausgesteuert werden und so fort.
In den Figuren sind einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltung gemäß der Erfindung mit zwei Operationsverstärkern und einem Widerstand; Fig. 2 eine Schaltung ähnlich wie in Fig. 1, jedoch mit einem zweiten Arbeitswiderstand; Fig. 3 eine weitere Schaltung gemäß der Erfindung mit drei Operationsverstärkern und zwei Arbeitswiderständen; Fig. 4 eine weitere Schaltung gemäß der Erfindung mit vier Operationsverstärkern in Kaskadenschaltung und drei Arbeitswiderständen; Fig. 5 eine weitere Schaltung gemäß der Erfindung mit vier Operationsverstärkern von denen drei parallel geschaltet sind und vier Arbeitswiderständen.
Die Schaltung gemäß Fig. 1 weist zwei Operationsverstärker 1 und 2 sowie einen Arbeitswiderstand 3 auf. Der Operationsverstärker 2 ist als nicht-invertierender 1:1-Folger geschaltet. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 1 wird dem nicht-invertierenden Pluseingang des Operationsverstärkers 2 zugeführt, während das gesamte Ausgangssignal des Operationsverstärkers 2 dem invertierenden Minuseingang zurückgeführt wird.
Dem Ausgang 4 der gesamten Schaltung gemäß Fig. 1 kann die Summe der Ausgangsströme beider Operationsverstärker 1 und 2 entnommen werden.
Die Schaltung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Schaltung gemäß Fig. 1 dadurch, daß bei der Schaltung gemäß Fig. 2 ein weiterer Arbeitswiderstand 5 vorhanden ist, der einen Ausgleich der Teilströme beider Operationsverstärker 1 und 2 bewirkt.
Wie aus den Fig. 3 bis 5 ersichtlich, läßt sich das hier verwirklichte Additionsprinzip auch auf mehrere Operationsverstärker anwenden. So weist die Schaltung gemäß Fig. 3 drei Operationsverstärker 1;2;6 und zwei ArbeitswiderstAnde 3 und 7 auf. Bei der Schaltung gemäß Fig. 4 sind vier Operationsverstärker 1;2;6;8 und drei Widerstände 3;7;9 vorhanden. Bei der Schaltung gemäß Fig. 5 sind vier Operationsverstärker 1;2;6;8 und vier Widerstände 3;5;10;11 vorhanden, von denen die Operationsverstärker 2;6;8 parallel zueinander geschaltet sind und in Reihe mit dem Operationsverstärker 1 liegen.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Elektrische Schaltung mit integrierten Operationsverstärkern und erhöhter Ausgangsstrombelastbarkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines ersten integrierten Operationsverstärkers (1) mit dem nicht-invertierenden Eingang wenigstens eines weiteren Operationsverstärkers (2) und außerdem über einen Arbeitswiderstand (3) mit dem Ausgang (4) verbunden ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die weiteren Operationsverstärker (2;6;8) in 1:1-Folgerschaltung geschaltet sind.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Arbeitswiderstand (3) eine oder mehrere Dioden oder Z-Dioden parallel, antiparallel oder hintereinander geschaltet sind.
4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Arbeitswiderstand (.3) ein Kondensator liegt.
5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (Widerstand 5) zum Ausgleich der Teilströme der beiden Operationsverstärker (1;2) vorhanden sind.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Ausgleich der Teilströme der beiden Operationsverstärker (1;2) ein zweiter Arbeitswiderstand (Z) vorgesehen ist.
7. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsströme mehrerer Operationsverstärker (1;2;6) oder (1;2,6;8) addiert sind.