DE2749763C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Multiplizierer nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1. Ein solcher Multiplizierer hat ein Hall-Element zur Lieferung des Produkts aus Strom und Spannung, insbesondere zur Verwendung bei Wattstunden­ zählern oder integrierenden Meßgeräten.

Die derzeit verbreitet verwendeten Wattstundenzähler lassen sich allgemein in Gleichstrom- und Wechselstrom-Wattstunden­ zähler einteilen. Für Gleichstrom-Wattstundenzähler werden dabei Induktions-, Quecksilberzähler- und Kommutator­ motor-Geräte verwendet, während Induktionsgeräte für Wechsel­ strom-Wattstundenzähler eingesetzt werden. Diese Watt­ stundenzähler sind so aufgebaut, daß das von einem Motor oder Antrieb entwickelte Drehmoment dem Produkt aus Strom und Spannung, d. h. der zu messenden Leistung proportional ist. Dies bedeutet, daß der Motor oder Antrieb mit einer diesem Drehmoment proportionalen Drehzahl angetrieben und die Größe der Motordrehung integriert wird. Solche Wattstundenzähler sind aber mit einigen Problemen behaftet, etwa mit Meßfehlern und daher ungenügender Zuverlässig­ keit. Die Hauptursachen für die Meßfehler liegen in der Entmagnetisierung des Magneten für die Drehzahlfeinein­ stellung und in der Reibung der sich drehenden Teile, z. B. der Lager des Läufers. Zusätzlich ist ein komplizierter Signalwandler nötig, wenn diese Meßgeräte automatisch von einer ferngelegenen Zentrale geprüft bzw. abgelesen werden. Die beste Meßgenauigkeit von etwa 0,5% stellt möglicher­ weise die Obergrenze der Präzision der derzeit ein­ gesetzten Wattstundenzähler dar, die weiterhin mit dem Nachteil eines sperrigen Aufbaus und eines großen Gewichts behaftet sind.

In dem Aufsatz von G. Kovatch und W. E. Meserve: "The Hall-Effect Analog Multiplier", IRE Transcations on Electronic Computers, September 1961, Seiten 512 bis 516, ist ein Hall-Effekt-Analog-Multiplizierer beschrieben, bei dem ein Hall-Element dazu verwendet wird, einen durch dieses Hall-Element fließenden Strom bzw. eine an dieses Hall-Element angelegte Spannung mit einem Magnet­ feld zu multiplizieren. Eine Fehlerkompensation wird bei dem bekannten Hall-Effekt-Analog-Multiplizierer durch eine Zusatzwicklung auf einem Eisenkern vorgenommen.

Weiterhin sind aus dem GB-Buch "Operational Amplifiers", G. B. Clayton, Butterworths, 1971, Seiten 64 bis 66, ver­ schiedene Operationsverstärker in der Form beispielsweise eines Addier-Substrahierers oder in der Form eines Subtra­ hierers (vgl. Fig. 4.10) gezeigt. Auf Multiplizierer mit Hall-Elementen wird in diesem GB-Buch aber nicht ein­ gegangen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Multi­ plizierer zu schaffen, bei dem Fehler aufgrund von Fehlspannungen in Hall-Elementen weitgehend ausgeschlossen sind und der sehr genau und zuverlässig betrieben werden kann.

Die Aufgabe wird bei einem Multiplizierer nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 und 3.

Der erfindungsgemäße Multiplizierer hat zwei Hall-Elemente mit jeweils vier Anschlüssen, wobei diese Hall- Elemente derart auf einem Stubstrat angeordnet sind, daß ihre Fehlspannungen entgegengesetzte Polaritäten aufweisen und einander aufheben. Der Multiplizierer kann daher sehr genau und zuverlässig arbeiten, so daß bei­ spielsweise die Realisierung eines Wattstundenzählers möglich wird, der mit hoher Präzision zu arbeiten vermag.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Wattstundenzählers mit einem ein Hall-Element aufweisenden Multiplizierer,

Fig. 2 ein Schaltbild eines speziellen Multiplizierers mit Hall-Element,

Fig. 3 ein Schaltbild eines anderen Mulitplizierers,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Hall-Ausgangsspannung und Magnetflußdichte bei einem allgemeinen Hall-Element,

Fig. 5 ein Schaltbild eines weiteren Multiplizierers,

Fig. 6 ein Schaltbild einer Abwandlung des Muliplizierers gemäß Fig. 5,

Fig. 7 ein Schaltbild noch einer anderen Abwandlung des Multiplizierers,

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Änderung des Hall- Ausgangsfehlers in Abhängigkeit von einem Laststrom,

Fig. 9 eine schematische Darstellung zweier auf einem Sub­ strat ausgebildeter Hall-Elemente gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung,

Fig. 10 bis 12 schematische Darstellungen anderer Ausführungs­ formen der Erfindung,

Fig. 13 bis 16 Schaltbilder weiterer Multiplizierer,

Fig. 17 eine Abwandlung der Schaltung nach Fig. 16 und

Fig. 18 und 19 weitere Abwandlungen nach Multiplizierern.

In Fig. 1 ist ein Wattstundenzähler mit einem Strom/ Spannung-Multiplizierer dargestellt. Ein Laststrom I _L und eine Lastspannung V _L werden an einen Multiplizierer mit einem Strom/Spannungs-Wandler angelegt, in welchem Strom und Spannung miteinander multipliziert werden. Genauer gesagt, es werden im Strom/Spannungs- Wandler 1 der Laststrom I _L und die Lastspannung V _L in einen Steuerstrom bzw. ein Magnetfeld umgewandelt; diese werden dann an ein Hall-Element im Wandler 1 angelegt. Dabei erzeugt das Hall-Element an seinem Ausgang eine Hall-Ausgangsspannung, die der Eingangsleistung, d. h. I _L ×V _L , proportional ist. Die vom Wandler 1 gelieferte Hall-Ausgangsspannung wird einer Differenzverstärkerschaltung 2 mit z. B. drei Operations­ verstärkern 21, 22 und 23 eingespeist, in welcher sie unter Beseitigung der gleichphasigen Komponenten verstärkt wird. Die Ausgangsspannung der Differenzverstärkerschaltung 2 wird sodann zu einem Spannungs/Frequenz-Wandler 3 geleitet, in welchem sie in eine Impulsreihe mit einer der Ausgangs­ spannung entsprechenden Frequenz umgewandelt wird. Die Impulse der Impulsreihe werden hierauf gezählt und in einem Zählerspeicher 4 gespeichert, wobei die gezählten Impulse durch eine Anzeige 5 mit Leuchtdioden sichtbar angezeigt werden. Die angezeigte Größe gibt das Produkt aus dem Laststrom I _L und der Lastspannung V _L , nämlich die verbrauchte Leistung wieder. Der Zählerspeicher 4 kann z. B. unter Verwendung eines leistungslosen Halbleiterspeichers oder eines mechanischen Zählers mit einem Schrittschaltmotor und zugehörigen Bauteilen aufge­ baut sein.

In Fig. 1 bildet der den Strom/Spannungs-Wandler 1 und den Differenzverstärker 2 enthaltene Abschnitt einen Multiplizierer mit Hall-Element. Die Einzelheiten des Multiplizierers sind in Fig. 2 ver­ anschaulicht. Gemäß Fig. 2 weist der Strom/Spannungs-Wandler 1 eine Spule 12 zur Entwicklung eines Magnetfelds entsprechend dem Laststrom I _L und zur Anlegung dieses Magnetfelds an ein Hall-Element 11 sowie einen Transformator 13 zur Lieferung des der Lastspannung V _L entsprechenden Steuerstroms an die Steuerstromeingangsklemmen des Hall-Elements 11 auf. Der Transformator 13 enthält eine mit der Lastspannung V _L beaufschlagte Primärwicklung und eine Sekundärwicklung. Der in der Sekundärwicklung induzierte Strom wird über einen variablen bzw. Stellwiderstand 14 zur entsprechenden Begrenzung des induzierten Stroms an die Steuerstromeingangs­ klemmen des Hall-Elements 11 angelegt.

Ein Hall-Element wird bekanntlich im allgemeinen in der Weise hergestellt, daß eine epitaxiale Schicht aus n-Typ-GaAs auf einen GaAs-Substrat gezüchtet und sodann einem Photoätzen unterworfen wird, um zwei Steuerstromanschlüsse und zwei Hall- Ausgangsanschlüsse herzustellen. Das Hall-Element 11 besitzt beispielsweise eine Hall-Ausgangsspannung V _H von 22 mV/kg · mA und einen Widerstand R von 1200 Ohm zwischen den Hall-Ausgangsanschlüssen. Durch den über die Spule 12 mit einer Windungszahl T von 18, durch welche der Elektro­ magnet mit dem daran angeschalteten Hall-Element gebildet wird, fließenden Laststrom I _L wird an das Hall-Element 11 ein Vor­ spannungsmagnetfeld angelegt. Die Lastspannung V _L wird durch den Transformator in eine niedrige Spannung von beispielsweise einigen Volt umgewandelt, um den Steuerstrom über den Stell­ widerstand 14 von ungefähr 3 Kiloohm dem Hall-Element 11 zuzu­ führen.

Genauer gesagt: Wenn an der nicht dargestellten Last Leistung verbraucht wird, fließt der Laststrom I _L in die Spule 12, so daß der Elektromagnet ein dem Laststrom I _L proportionales Magnetfeld erzeugt, das als Vorspannungsmagnetfeld an das Hall-Element 11 angelegt wird. Der Transformator 13 liefert den der Lastspannung V _L proportionalen Strom an die Steuer­ stromanschlüsse des Hall-Elements 11. Infolgedessen fließt ein der Lastspannung V _L proportionaler Steuerstrom in das Hall- Element 11. Unter diesen Bedingungen liefert das Hall-Element 11 an den Ausgangsanschlüssen das Produkt aus der Stärke des Vorspannungsmagnetfelds und der Größe des Vorspannstroms, d. h. die Hall-Ausgangsspannung V _H der verbrauchten Leistung, welche das Produkt aus dem Steuerstrom I _L und der Lastspannung V _L darstellt.

Die Hall-Ausgangsspannung V _H wird dann an den Differenz­ verstärker angelegt, der drei Operationsverstärker 21, 22 und 23 aufweist und eine hohe Eingangsimpedanz besitzt. Im allge­ meinen ist einem nicht-invertierenden Verstärker eine Eingangs­ impedanz beträchtlicher Größe möglich. Aus diesem Grund sind die beiden Hall-Ausgangsanschlüsse des Hall-Elements 11 mit den nicht-invertierenden Eingangsanschlüssen der Operations­ verstärker 21 und 22 verbunden. Die Ausgänge der nicht-inver­ tierenden Operationsverstärker 21 und 22 sind über Widerstände R₄ und R₅ an die Eingangsanschlüsse des Differenzverstärkers 23 angeschlossen. Der Ausgang des Operationsverstärker 21 ist über einen Widerstand R₂ an den invertierenden Eingangs­ anschluß rückgekoppelt. Ebenso ist der Ausgang des Operations­ verstärkers 22 über einen Widerstand R₃ an den invertierenden Eingangsanschluß rückgekoppelt. Zwischen die invertierenden Ein­ gangsanschlüsse dieser Verstärker ist ein variabler bzw. Stell­ widerstand R₁ eingeschaltet. Durch Änderung des Widerstandswerts des Stellwiderstands R₁ kann der Verstärkungsgrad der Diffe­ renzverstärkerschaltung 2 eingestellt werden. Der Ausgang des Differenzverstärkers 23 ist über einen Stellwiderstand R₆ an den einen Eingangsanschluß rückgekoppelt und außerdem mit dem Eingangsanschluß des Spannungs/Frequenz-Wandlers 3 ver­ bunden. Der andere Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 23 und der Anschlußpunkt des Stellwiderstands R₅ sind über einen Widerstand R₇ an Masse gelegt. Die Stromquellenanschlüsse des Differenzverstärkers 23 sind mit +15 V- und -15 V-Klemmen einer Stromquelle verbunden.

Die Widerstandswerte der betroffenden Widerstände wie folgt gewählt:
R₁=10 kΩ (variabel), R₂=10 kΩ, R₄=3 kΩ, R₅=3,5 kΩ (variabel), R₆=10 kΩ (variabel) und R₇=10 kΩ.

Im folgenden sei angenommen, daß eine der Steuerstromanschlüsse des Hall-Elements 11 an Massepotential liegt, die betreffenden Hall-Ausgangsanschlüsse an den Potentialen e₁ und e₂ und die Ausgangsanschlüsse der nicht-invertierenden Verstärker 21 und 22 an den Potentialen e₃ bzw. e₄ liegen. Die Potentiale e₃ und e₄ bestimmen sich durch folgende Gleichungen (1) und (2):

Der mit e₀ bezeichnete Unterschied zwischen den Ausgangs­ spannungen der nicht-invertierenden Verstärker 21 und 22 ergibt sich aus dem Unterschied zwischen den Gleichungen (1) und (2). Infolgedessen kann gesetzt werden:

In Gleichung (3) bedeutet der Ausdruck (e₁-e₂) die Hall-Aus­ gangsspannung V _H .

Wie aus Gleichung (3) hervorgeht, sind die Widerstände R₁-R₃ vom Gleichtaktunterdrückungs-Verhältnis der Differenzverstärkerschaltung 2 unabhängig. Diese bedeutet, daß der Verstärkungsgrad dieser Schaltung mit (R₂+R₃)/R₁ ein­ gestellt werden kann. Wenn hierbei der Verstärkungsgrad durch Änderung des Widerstands R₁ eingestellt wird, hat diese Wider­ standsänderung keinen nachhaltigen Einfluß auf das Gleichtakt­ unterdrückungs-Verhältnis, weil die Hall-Ausgangsspannungen e₁ und e₂ nicht auf Koeffizienten bezogen sind, die von den variablen Faktoren R₁, R₂ und R₃ abhängen.

Bei Anwendung der Differenzverstärkerschaltung 2 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann der Verstärkungsgrad des Strom/Spannungs-Wandlers mittels Änderung des variablen bzw. Stellwiderstands R₁ ohne Verschlechterung des Gleichtaktunter­ drückungs-Verhältnisses eingestellt werden. Infolgedessen kann der Widerstand R₁ als Nenn-Verstellelement des Watt­ stundenzählers mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 benutzt werden. Die Einstellung des Gleichtaktunterdrückungs-Verhältnisses dieser Schaltung 2 ist durch Änderung des Widerstandswerts des Widerstand R₄ oder R₅ möglich.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann die verbrauchte Leistung der Einphasenlast mit hoher Präzision digital gemessen werden. Im Gegensatz zu anderen Wattstundenzählern besitzt der obige Wattstundenzähler keine sich drehenden mechanischen Teile, so daß er hohe Betriebslebensdauer und große Zuverlässigkeit besitzt. Er eignet sich daher besonders für die automatische Zähler­ ablesung (Fernmessung).

Der vorstehend beschriebene Multiplizierer ist zur Messung von Einphasenstrom ausgelegt, doch kann er auch für die Gleichstrommessung herangezogen werden, indem der Transformator 13 gemäß Fig. 2 durch einen Widerstand ersetzt wird.

Ein Wattstundenzähler für Mehrphasenstrom (z. B. N-Phasenstrom) ist ebenfalls mit der Abwandlung möglich, daß Strom/Spannungs- Wandler unter Verwendung von N-1 Halle-Elementen vorgesehen und die Ausgangsspannung der betreffenden Hall-Elemente in Reihe geschaltet werden. Fig. 3 zeigt beispielsweise ein Schaltbild eines Strom/Spannungs-Wandlers 1 a zur Messung von elektrischen Dreiphasenstrom. Diese Schaltung verwendet wegen N=3 zwei Hall-Elemente, und die nötigen Hall-Elemente entsprechen N-1, also 2. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Hall-Element 31 über einen Stellwiderstand 35 an den Steuerstromanschlüssen mit der Sekundärwicklungsseite eines Trans­ formators 33 verbunden. Ein anderes Hall-Element 32 ist mit seinen Steuerstromklemmen über einen Stellwiderstand 36 an die Sekundärwicklungsseite eines Transformators 34 angeschlossen. Einer der Anschlüsse der Primärwicklung des Transformators 33 ist mit der Phase P₁ der Dreiphasenlast verbunden, während der andere Anschluß mit der Phase P₂ verbunden ist. Beim Trans­ formator 34 ist der eine Anschluß der Primärwicklung mit der Phase P₃ und der andere Anschluß mit der Phase P₂ verbunden. Die Zwischenphasenspannung zwischen den Phasen P₁ und P₂ wird durch den Transformator 33 und einen Stellwiderstand 35 in einen Steuerstrom umgewandelt, welcher den Steuerstromeingangs­ anschlüssen des Hall-Elements 31 zugeführt wird. Die Zwischen­ phasenspannung zwischen den Phasen P₂ und P₃ werden durch den Transformator 34 und einen Stellwiderstand 36 in einen Steuer­ strom umgewandelt, welcher an die Steuerstromeingangsanschlüsse des Hall-Elements 32 angelegt wird. Der zwischen einem Strom­ quellenanschluß 1 _S und einem Lastanschluß 1 _L fließende Strom erregt eine Spule 37 eines Elektromagneten zur Erzeugung eines Magnet­ felds, das seinerseits als Vorspannung an das Hall-Element 31 angelegt wird. Ebenso wird durch den Stromfluß zwischen einem Stromquellenanschluß 3 _S und einem Lastanschluß 3 _L eine Spule 38 eines Elektromagneten zur Erzeugung eines Magnetfelds erregt, das wiedrum als Vorspannung an das Hall-Element 32 an­ gelegt wird. Der eine Hall-Ausgangsanschluß des Hall-Elements 31 ist mit dem nicht-invertierenden Verstärker 21 der Differenz­ verstärkerschaltung 2 verbunden, während der andere Hall- Ausgangsanschluß mit der Masse und mit einer der Hall-Ausgangs­ anschlüsse des Hall-Elements 32 verbunden ist. Der andere Aus­ gangsanschluß des Hall-Elements 32 ist an den Eingangsanschluß des nicht-invertierenden Verstärkers 22 angeschlossen. Dies bedeutet, daß die Ausgangsspannungen der Hall-Elemente 31 und 32 summiert werden und die Summe sodann, wie im Fall von Fig. 2, der Differenzverstärkerschaltung 21 eigegeben wird. Auf diese Weise erzeugt diese Schaltung 2 eine Spannung entsprechend der zu messenden Dreiphasenleistung, deren gleich­ phasige Komponenten beseitigt sind.

Wenn in der Schaltung von Fig. 3 die beiden Hall- Elemente so ausgelegt sind, daß sich ihre Fehlanpassungsspannungen bzw. Fehlspannungen gegenseitig aufheben, wird die Meßpräzision im Bereich geringer Last verbessert.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Einzelheiten des Vorgangs der Unterdrückung der Fehlanpassungsspannungen. Fig. 4 zeigt die allgemeine, an sich bekannte Beziehung zwischen der Hall-Ausgangsspannung (V _H ) und der Magnetflußdichte (B) des Vorspannungsmagnetfelds eines einzigen Hall-Elements. Die graphische Darstellung von Fig. 4 ist mit einem konstanten Wert des Steuerstroms (I _L ) aufgetragen. Wie durch die gestrichelte Linie angedeutet, ist die Hall-Ausgangsspannung (V _H ) idealerweise gleich Null, wenn die Magnetflußdichte (B) Null beträgt. Tatsächlich tritt jedoch eine gewisse Hall-Aus­ gangsspannung V _H0 auf, wenn die Magnetflußdichte bei Null liegt, wie dies durch die ausgezogene Linie angedeutet ist. Diese Spannung V _H0 wird als Fehlanpassungsspannung bezeichnet. Es sei ein Wattstundenzähler vorausgesetzt, der unter Verwen­ dung eines einzigen Hall-Elements aufgebaut ist, bei dem der Steuerstrom der zu messenden Lastspannung und die Magnetfluß­ dichte dem Laststrom proportional sind. In diesem Fall tritt aufgrund der Fehlanpassungsspannung am Hall-Ausgang eine gewisse Spannung auf, wenn die Magnetflußdichte bei Null liegt, wodurch ein Meßfehler eingeführt wird. Dieser Meßfehler wird auch in der Nähe des Null-Werts des Laststroms hervorgerufen.

Wenn daher zwei Hall-Elemente in ein Magnetfeld eingesetzt werden und die Fehlanpassungsspannungen voneinander verschiedene Polarität besitzen, werden diese Elemente gemäß Fig. 5 ohne weiters in Reihe geschaltet. Wenn andererseits die Fehl­ anpassungsspannungen dieselbe Polarität besitzen, wird die Richtung des Steuerstroms des einen Hall-Elements umgekehrt bzw. invertiert, und die Ausgänge der Hall-Elemente werden in Reihe geschaltet.

In der Schaltung gemäß Fig. 5 sind zwei Hall-Elemente in ein Magnetfeld eingesetzt, in welchem die Ströme in der­ selben Richtung von Gleichstromquellen 33 a und 34 a über Stell­ widerstände 35 bzw. 36 fließen. Unter diesen Bedingungen ist die Gesamt-Fehlanpassungsspannung V _H0 bei Null betragendem Magnetfeld die Summe der Fehlanpassungsspannungen V _{H0 31} und V _{H0 32} der Hall-Elemente 31 bzw. 32. Die Fehlanpassungsspannungen dieser Hall-Elemente sind jedoch in ihrer Polarität ent­ gegengesetzt, so daß die gesamte Fehlanpassungsspannung V _H0 außerordentlich klein ist. Bezüglich dieser betreffenden Fehl­ anpassungsspannungen V _{H0 31} und V _{H0 32} ist zu beachten, daß die den jeweiligen Hall-Elementen 31 und 32 zugeführten Steuer­ ströme mit Hilfe der Stellwiderstände 35 bzw. 36 fein einge­ stellt werden können. Infolgedessen kann die Fehlanpassungs­ spannung V _H0 auf Null eingeregelt werden. Bei der Schaltung gemäß Fig. 5 werden die Steuerströme in derselben Richtung zu zwei Hall-Elementen 31 und 32 in einem Magnetfeld geleitet. Aus diesem Grund besitzen die Hall-Ausgangsspannungen V _{H 31} und V _{H 32} dieselbe Richtung, so daß die Ausgangsspannung V _H bei zusammengeschalteten Hall-Elementen die Summe aus diesen Aus­ gangsspannungen ist und im Vergleich zu einem einzigen Hall- Element etwa die doppelte Größe besitzt. Mit anderen Worten: Mit der Schaltung gemäß Fig. 5 kann die Gesamt-Fehlanpassungs­ spannung auf Null eingestellt werden, und die Hall-Ausgangs­ spannung besitzt die doppelte Größe wie bei einem einzigen Hall-Element.

Wenn die Fehlanpassungsspannungen zweier Hall-Elemente die­ selbe Polarität besitzen, wird eine Schaltung der Art gemäß Fig. 6 angewandt, mit welcher ähnliche Wirkungen erzielt werden wie bei der Schaltung gemäß Fig. 5. Bei dieser Schaltung sind zwei Hall-Elemente 31 und 32 in Vorspannungs­ magnetfelder eingesetzt, deren Richtungen einander entgegen­ gesetzt sind. Im einzelnen ist dabei das Hall-Element 31 in ein Magnetfeld eingesetzt, das senkrecht zur Zeichnungsebene nach unten gerichtet ist. Das Hall-Element 32 befindet sich dagegen in einem Magnetfeld, das senkrecht zur Zeichnungs­ ebene aufwärts gerichtet ist. Der Steuerstrom des Hall-Elements 32 fließt in entgegengesetzter Richtung wie beim Hall- Element 32 gemäß Fig. 5.

Im folgenden ist anhand von Fig. 7 eine die Schaltung eines Wattstundenzählers zur Messung eines Einphasen-Wechselstroms unter Verwendung zweier Hall-Elemente beschrieben. Dabei besitzen die Hall-Elemente 31 und 32 jeweils folgende Eigen­ schaften: Widerstand zwischen den Anschlüssen R=1200 Ohm und Hall-Ausgangsspannung V _H =22 mV/kg · mA. Bei dieser Schaltung sind die beiden Hall-Elemente so angeordnet, daß sie die Hall-Ausgangsspannung in derselben Richtung und die Fehlan­ passungsspannungen in entgegengesetzter bzw. inverser Richtung liefern, unter der Voraussetzung, daß die angelegten Magnet­ felder und die zugeführten Steuerströme gemäß Fig. 5 die­ selbe Richtung besitzen. Der eine Ausgangsanschluß des Hall- Elements 31 ist an den nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 21 angeschlossen, während der andere Ausgangsanschluß mit Masse und mit dem einen Ausgangsanschluß des Hall-Elements 32 verbunden ist, dessen anderer Ausgangsanschluß an den nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operationsver­ stärkers 22 angeschlossen ist. Die Elektromagnetspulen 37 und 38 zur Erzeugung der Vorspannungsmagnetfelder sind mit­ einander in Reihe geschaltet, so daß der Laststrahl über diese Spulen fließen kann. Die Wicklungsrichtungen dieser Spulen 37 und 38 sind so gewählt, daß an die Hall-Elemente 31 und 32 gleichgerichtete Magnetfelder angelegt werden. Bei dieser Schaltung besitzt jede Spule 37 und 38 jeweils acht Windungen. Ein Transformator 40 für zwei Stromquellen weist eine an die Lastspannung V _L angekoppelte Primärwicklung 41 und zwei Sekundärwicklungen 42 und 43 auf. Die Sekundärwick­ lung 42 ist dabei über einen Stellwiderstand 35 mit den Steuer­ stromeingangsanschlüssen des Hall-Elements 31 verbunden. Die andere Sekundärwicklung 43 ist über einen Stellwiderstand 36 an die Steuerstromeingangsanschlüsse des Hall-Elements 32 angeschlossen. Speziell wird dabei eine Einphasenspannung von 100 V bzw. die Lastspannung V _L an die Primärwicklung 41 angelegt. An den Sekundärwicklungen 42 und 43 erscheinen hierbei Spannungen von mehreren Volt. Der Widerstandswert jedes Stellwiderstandes 35 und 36 beträgt 3 Kiloohm. Die Differenzverstärkerschaltung 2 besitzt denselben Aufbau wie bei der Schaltung gemäß Fig. 2.

Wenn bei diesem Schaltungsaufbau die nicht dargestellte Last Einphasenwechselstrom verbraucht, fließt der Laststrom I _L in der Weise in die Spulen 37 und 38, daß die Elektromagneten dem Laststrom I _L entsprechende Magnetfelder erzeugen, die ihrerseits als gleichgerichtete Magnetfelder auf die Hall- Elemente 31 bzw. 32 einwirken. Die der Lastspannung V _L proportionale Spannung wird an jeder Sekundärwicklung des Trans­ formators 40 erzeugt, während an den Steuerstromklemmen der Hall-Elemente 31 und 32 ein der Lastspannung V _L proportionaler Steuerstrom anliegt. Die Richtungen des Magnetfelds und des Steuerstroms gemäß Fig. 6 gewährleisten ähnliche Ergebnisse.

Fig. 8 veranschaulicht einen Vergleich der Meßfehler be­ züglich des Laststroms beim obigen Wattstunden­ zähler und bei einem anderen, üblichen Wattstundenzähler. In Fig. 8 sind die Meßfehlerabweichungen des obigen Zählers durch die Kurve B und des bisherigen Zählers durch die Kurve A angegeben. Wie aus dieser graphischen Darstellung hervorgeht, ist der Meßfehler beim obigen Zähler im Vergleich zum bisherigen Zähler im Bereich niedriger Last beträchtlich verringert.

Die beste Möglichkeit zur weitgehenden Herabsetzung der Fehl­ anpassungsspannung besteht darin, zwei Hall-Ausgangsanschlüsse mit bestmöglichem Kontrast herzustellen. Diese Möglichkeit zeigt jedoch die ungünstige Wirkung, daß die Fehlanpassungs­ spannungen der so ausgebildeten Hall-Elemente unterschiedliche Größen besitzen, die wahllos von negativer zu positiver Polarität variieren. Dies bedeutet, daß hierdurch Schwierigkeiten bezüglich der Kompensation der Fehlanpassungs­ spannung hervorgerufen werden.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf den Fall, daß zwei Hall-Ausgangsanschlüsse absichtlich zur Stabilisierung der Polarität der Fehlanpassungsspannung ausgelegt werden und die Fehlanpassungsspannungen dadurch sicher korrigiert wird. Hierbei sind zwei jeweils vier Anschlüsse aufweisende Hall- Elemente, bei denen die Fehlanpassungsspannungen feste Polari­ täten besitzen, auf einem Halbleitersubstrat mit einer solchen Verbindung angeordnet, daß die Hall-Ausgangsanschlüsse in Reihe geschaltet sind. Die Steuerströme und die Magnetfelder werden dabei derart an die betreffenden Hall-Elemente ange­ legt, daß sich die Fehlanpassungsspannungen der verwendeten Hall-Elemente gegenseitig aufheben und eine Hall-Summenaus­ gangsspannung geliefert wird.

Gemäß Fig. 9 sind zwei Hall-Elemente mit vier Anschlüssen auf einem halbisolierenden bzw. Halbleitersubstrat 50 aus GaAs ausge­ bildet. Die Hall-Elemente werden durch Photoätzen einer auf dem Substrat gezüchteten epitaxialen-Typ-GaAs-Schicht herge­ stellt. Diese beiden Hall-Elemente sind dabei mit 51 und 52 bezeichnet. Eine gemeinsame bzw. Sammelelektrode 53 verbindet die einen Ausgangsanschluß des Hall-Elements 51 mit demjenigen des Hall-Elements 52. Die anderen Ausgangsanschlüsse dieser Hall- Elemente sind an Ausgangselektroden 54 bzw. 55 angeschlossen. Die beiden Ausgangselektroden 54 und 55 sowie die Sammel­ elektrode 53 sind jeweils gegenüber dem Steuerstromweg stufen­ weise asymmetrisch. Bei dieser Anordnung besitzen die Fehl­ anpassungsspannungen der Hall-Elemente 51 und 52 notwendiger­ weise eine entgegengesetzte Polarität. Das Hall-Element 51 ist mit zwei asymmetrischen Steuerelektroden 56 und 57 ver­ sehen. Ebenso weist das Hall-Element 52 zwei asymmetrische Steuerelektroden 58 und 59 auf. Die Steuerelektrode 56 ist mit dem einen Ende bzw. der einen Seite eines Stellwiderstands 60 verbunden, dessen andere Seite über eine Stromquelle 62 mit der Steuerelektrode 57 verbunden ist. Dies gilt auch für eine Reihenschaltung aus den Steuerelektroden 58 und 59, einem Stellwiderstand 61 und einer Stromquelle 63. Die beiden über eine gemeinsame bzw. Sammelelektrode 53 in Reihe geschalteten Hall-Elemente 51 und 52 erzeugen zwischen den anderen Aus­ gangsklemmen 54 und 55 die gesamte Hall-Ausgangsspannung V _H . Gemäß Fig. 9 sind die Gleichstromquellen 62 und 63 so geschaltet, daß die Fehlanpassungsspannungen V _{H0 1} und V _{H0 2} neutralisiert werden. Das Magnetfeld H ist senkrecht zur Zeichnungsebene nach unten gerichtet.

Unter der Voraussetzung, daß das Magnetfeld H gleich Null ist und die Polaritäten der Stromquellen 62 und 63, wie in Fig. 9 dargestellt, eingestellt sind, erzeugen die betreffenden Hall- Elemente 51 und 52 dann, wenn sie von Steuerströmen durchflossen werden, an den Ausgangsanschlüssen Fehlanpassungsspannungen V _{H0 1} und V _{H0 2} mit einanderentgegengesetzter Polarität infolge der asymmetrischen Konfiguration der Ausgangsanschlüsse. Diese Fehlanpassungsspannungen V _{H0 1} und V _{H0 2} können bei an Masse liegender Hall-Sammelelektrode 53 durch Regelung der Steuer­ ströme mittels der Stellwiderstände 60 und 61 vollständiag neutralisiert werden. Aufgrund der Aufhebung bzw. Unterdrückung der Fehlanpassungsspannungen V _{H0 1} und V _{H0 2} erscheint daher keine Ausgangsspannung V _H zwischen den Elektroden 54 und 55.

In Fig. 10 ist ein Wattstundenzähler unter Verwendung der Hall-Elemente gemäß Fig. 9 dargestellt. Bei diesen Wattstundenzähler ist anstelle der Gleichstromquellen 62 und 63 nach Fig. 9 ein Transformator 40 für die beiden Stromquellen gemäß Fig. 7 vorgesehen. Die Last­ spannung V _L wird an die Primärwicklung des Transformators 40 angelegt. Die Sekundärwicklung 42 ist über den Stellwider­ stand 60 an die Steuerelektroden 56 und 57 angeschlossen. Das­ selbe gilt entsprechend für den Schaltungsabschnitt aus der Sekundärwicklung 57, einem Stellwiderstand 61 sowie den Steuer­ elektroden 58 und 59. Ein einziger Elektromagnet erzeugt ein Vorspannungsmagnetfeld, das an die Hall-Elemente 51 und 52 angelegt wird. Selbstverständlich ist dabei das durch die Spule 64 erzeugte Magnetfeld H dem Laststom I _L proportional. Bei dieser Schaltungsanordnung erzeugen die Hall-Elemente an den Ausgangsanschlüssen 54 und 55 das Hall-Ausgangssignal, welches dem Produkt aus dem Laststrom I _L und der Lastspannung V _L pro­ portional ist, welches wiederum der Differenzverstärker­ schaltung 2 eingegeben wird, in welcher die gleichphasigen Komponenten beseitigt werden. Infolgedessen liefert die Diffe­ renzverstärkerschaltung 2 eine Ausgangsspannung, welche der verbrauchten Leistung entspricht.

Wie aus den vorstehenden Erläuterungen ersichtlich ist, ver­ wendet die Schaltung gemäß Fig. 2 zwei Hall-Elemente in solcher Anordnung, daß sie auf einem Halbleitersubstrat einen gemeinsamen bzw. Sammelausgangsanschluß und sechs weitere Anschlüsse besitzen. Bei dieser Schaltung der Hall-Elemente befinden sich daher ihre auf das Magnetfeld ansprechenden Ab­ schnitte dichter nebeneinander als bei der Anordnung aus zwei Hall-Elementen mit jeweils vier Anschlüsse, so daß die erstge­ nannten Hall-Elemente im wesentlichen von derselben Magnet­ feldstärke beeinflußt werden. Außerdem können dabei atmo­ sphärische Temperaturunterschiede zwischen den Hall-Elementen weitgehend unterdrückt werden. Bei Verwendung dieser Schaltung für Meßgeräte bzw. Zähler wird infolgedessen die Meßge­ nauigkeit verbessert.

Wie erwähnt, sind bei der Schaltung gemäß Fig. 2 Stell­ widerstände zur Steuerung oder Regelung der Steuerströme der jeweiligen Hall-Elemente mit dem Ziel der Neutralisierung der zwischen ihnen erzeugten Fehlanpassungsspannungen vorge­ sehen. Es ist jedoch auch eine andere Ausführungsform gemäß Fig. 11 möglich, bei welcher die Gleichstromquellen 62 und 63 unmittelbar mit Steuerklemmenpaaren 56 und 57 bzw. 58 und 59 verbunden sind und ein Stellwiderstand 68 sowie eine Gleich­ strom-Vorspannungquelle 69 gemäß Fig. 11 an den Hall-Ausgangs­ anschluß 55 angeschlossen sind. Hierbei wird das Hall-Ausgangs­ signal extern vorgespannt, so daß die Fehlanpassungsspannungen insgesamt neutralisiert werden können, auch wenn die Fehlan­ passungsspannungen der Hall-Elemente verschieden sind.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 10 und 11 sind jeweils zwei Hall-Elemente 51 und 52 getrennt auf der einen Fläche des Halbleitersubstrats 50 angeordnet. Wahlweise kann jedoch je ein Hall-Element auf der einen und der anderen Seite des Halbleitersubstrats vorgesehen sein.

Fig. 12 veranschaulicht ein Modell für eine solche Anordnung der Hall-Elemente. Dabei ist ein mit Cr und O₂ dotiertes, halb­ isolierendes bzw. Halbleitersubstrat 50 aus GaAs vorgesehen, auf dessen beiden Seiten je ein Hall-Element 51 bzw. 52 ange­ ordnet ist. Die Hall-Elemente sind dabei durch Photoätzen einer auf dem Substrat gezüchteten epitaxialen n-Typ-GaAs- Schicht ausgebildet. In Fig. 12 ist das auf der Rückseite des Substrats angeordnete Hall-Element 52 durch eine gestrichelte Linie nur im Umriß angedeutet. In Fig. 12 sind weiterhin Steuerstromanschlüsse 56 und 57 eines Hall-Elements 51, eine ge­ meinsame bzw. Sammelausgangselektrode 53 und eine andere Ausgangselektrode 60 des Hall-Elements dargestellt. Wie aus Fig. 12 ersichtlich ist, sind die beiden Hall-Ausgangsanschlüsse des Hall-Elements 51 auf der dem Betrachter zugewandten Seite des Substrats wie bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 10 und 11 gegenüber dem Steuerstromweg asymmetrisch versetzt. Dasselbe gilt auch für die beiden Hall-Ausgangsanschlüsse des Hall-Elements 52 auf der abgewandten Seite des Substrats. Wie dargestellt, sind dabei diese Hall-Elemente 51 und 52 so an­ geordnet, daß ein Hall-Element, wenn es um 180° gegenüber seinen beiden Steuerstromelektroden oder, genauer gesagt, gegenüber der durch diese Elektroden verlaufenden Achse ge­ dreht wird, in präziser Übereinstimmung über das andere Hall- Element zu liegen kommt.

Das die so ausgebildeten Hall-Elemente aufweisende Plättchen wird gemäß Fig. 13 in einer durch die strichpunktierte Linie angedeuteten Position auf einem Keramiksubstrat 70 montiert, auf welches die erforderlichen Anschlußelektroden vorher auf­ gedampft worden sind. Die Elektroden umfassen Elektroden 71 a-74 a für das Hall-Element 52 auf der Rückseite des Sub­ strats sowie Elektroden 71 b-74 b für das Hall-Element 51 auf der dem Betrachter zugewandten Seite des Substrats. Die Anschluß­ elektroden des Hall-Elements 52 werden mit den entsprechenden Anschlußelektroden 71 a-74 a durch Warmpreßverbindung des die Hall-Elemente tragenden Plättchen gemäß Fig. 12 auf dem Keramiksubstrat 70 in der durch die strichpunktierte Linie angedeuteten Position verbunden. Andererseits werden die Elektroden 53, 56, 57 und 60 des anderen Hall-Elements 51 gemäß Fig. 14 durch Verdrahtung mit den Anschlußelektroden 73 b, 71 b, 72 b bzw. 74 b verbunden. Die Anschluß­ elektroden 73 a und 73 b werden durch Verdrahtung miteinander verbunden, so daß die Hall-Ausgangsanschlüsse der Hall-Elemente 51 und 52 in Reihe geschaltet sind.

Sodann werden eine Gleichstromquelle 63 und ein Stellwider­ stand 61 in Reihe zwischen die Anschlußelektroden 71 a und 72 a geschaltet. Ebenso werden eine Gleichstromquelle 62 und ein Stellwiderstand 60 in Reihe zwischen die Anschlußelektroden 71 b und 72 b geschaltet. Infolge dieser Schaltungsart fließen die Ströme durch die Hall-Elemente 51 und 52 an zugewandter bzw. abgewandter Seite in entgegengesetzte Richtungen. Infolge dieses Stromflusses und der damit zusammenwirkenden Anlegung bzw. Einwirkung des Vorspannmagnetfelds H auf die Hall-Elemente erzeugen diese die resultierende Hall-Ausgangsspannung V _H zwischen den Anschlußelektroden 74 a und 74 b. Die über die Hall- Elemente 51 und 52 auf den beiden Seiten des Plättchens 50 entgegengesetzt fließenden Steuerströme bewirken eine Neutra­ lisierung von thermischen elektromotorischen Kräften.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 14 werden die Fehlanpassungs­ spannungen mittels Stellwiderständen 60 und 61 eingestellt und zu Null neutralisiert. Es ist daher auch eine Abwandlung gemäß Fig. 15 möglich, bei welcher ein Stellwiderstand 68 und eine Vorspannstromquelle 69 an den Hall-Ausgangsanschluß 74 b ange­ schlossen sind. Wie vorstehend beschrieben, verwenden die Schaltungen bzw. die Ausführungsformen gemäß Fig. 5 bis 15 sämtlich zwei Hall- Elemente zur Aufhebung der Fehlanpassungsspannung und zur Er­ zeugung der doppelten Hall-Ausgangsspannung. Ein einziges Hall- Element kann zum Kompensieren der Spannung vorgesehen sein. Eine entsprechende Schaltung ist beispielsweise in Fig. 16 ver­ anschaulicht. Dabei wird der Laststrom I _L an die Spule 12 eines Elektromagneten angelegt, der ein Vorspannmagnetfeld gegen das magnetische Hall-Element 31 in Richtung seiner Ausgangs­ anschlußachse richtet. Die Lastspannung V _L wird an die Primär­ wicklung eines Transformators 40 für Doppelstromquellen ange­ legt. Die Sekundärwicklung 42 mit einem Wicklungsverhältnis von z. B. 100 : 3 ist über einen Stellwiderstand von z. B. 2 Kilo­ ohm zwischen die Steuerstromanschlüsse des Hall-Elements 31 ge­ schaltet. Der eine Steuerstromanschluß ist geerdet. Ein Anschluß ist mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operations­ verstärkers 21 der Differenzverstärkerschaltung 2 verbunden. Der andere Ausgangsanschluß des Hall-Elements ist mit der anderen Seite einer Sekundärwicklung mit einem Wick­ lungsverhältnis von z. B. 200 : 1 verbunden. Ein Stellwiderstand von z. B. 200 Ohm ist zwischen die Anschlüsse der Sekundärwicklung 43 geschaltet. Die bewegbare Klemme bzw. der Schleifer des Stellwiderstands 80 ist mit dem nicht-invertierenden Eingangs­ anschluß des Operationsverstärkers 22 verbunden. Der Differenz­ verstärker 2 ist ähnlich aufgebaut wie derjenige gemäß Fig. 1 und 7. Das verwendete Hall-Element 31 besitzt zwischen den Ausgangsanschlüssen einen Widerstand von 1200 Ohm und eine Hall-Ausgangsspannung V _H von 22 mV/kg · mA. Gemäß Fig. 16 sind einer der Ausgangsanschlüsse des Hall-Elements 31 sowie die be­ wegbare Klemme bzw. der Schleifer des Stellwiderstands 80 zwischen die Eingangsklemmen der Differenzverstärkerschaltung 2 eingeschaltet. Die Wicklungsrichtung der Kompensier­ spule 43 und der Widerstandswert des Stellwiderstands sind so gewählt, daß die Fehlanpassungsspannung des Hall-Elements 31 beseitigt bzw. aufgehoben wird. Die Schaltung gemäß Fig. 16 ist für eine Wechselstromlast verwendbar.

Eine für eine Gleichstromlast geeignete Schaltung ist in Fig. 17 veranschaulicht. Dabei wird die Lastspannung V _L durch eine Kombination aus Widerständen 81 und 82 reduziert und dann an die Vorspannklemmen des Hall-Elements 31 angelegt. In diesem Fall besteht die Kompensierstromquelle aus einer Gleichstromquelle 83 und einem Potentiometer 80 zur entspre­ chenden Verringerung der von der Stromquelle gelieferten Spannung.

Die Fig. 18 und 19 veranschaulichen weitere Abwandlungen des Strom/Spannung-Wandlers, die sich jeweils durch zwei Hall- Elemente und eine Stromquelle auszeichnen. In Fig. 18 und 19 sind nur die Einrichtungen zur Lieferung des Steuerstroms und der Abschnitt zur Abnahme des Hall-Ausgangssignals dargestellt. Die Schaltung gemäß Fig. 18 eignet sich für eine Wechsel­ stromlast, und diejenige nach Fig. 19 für eine Gleichstromlast.

Gemäß Fig. 18 wird die Lastspannung V _L , z. B. eine Wechsel­ spannung von 100 V, an die Primärwicklung 86 eines drei Stromver­ sorgungen bildenden Transformators 85 angelegt, dessen erste Sekundärwicklung 3 V liefert, wobei diese Spannung unmittelbar an die Steuerstromanschlüsse des Hall-Elements 31 angelegt wird. Die über die zweite Sekundärwicklung 88 erzeugte Spannung von 3 V ist unmittelbar an die Steuerstromeingangsanschlüsse des Hall- Elements 32 angeschaltet. Das Hall-Element 31 ist mit seinem einen Ausgangsanschluß an den einen Eingangsanschluß der Differenz­ verstärkerschaltung angeschlossen, während sein anderer Ausgangsanschluß mit dem einen Hall-Ausgangsanschluß des Hall-Elements 32 verbunden und gleichzeitig an Masse angeschlossen ist. Der andere Ausgangsanschluß des Hall-Elements 32 ist mit der einen Seite der dritten Sekundärwicklung 89 und über die festen Klemmen des Potentiometers 89 mit der anderen Seite der Sekun­ därwicklung 89 verbunden. Die bewegbare Klemme bzw. der Schleifer oder Abgriff des Potentiometers 80 ist an den anderen Eingangsanschluß der Differenzverstärkerschaltung angeschlossen.

Bei dieser Schaltung können die Fehlanpassungsspannungen der Hall-Elemente 31 und 32 durch richtige Wahl der induzierten Spannung der dritten Sekundärwicklung 89, der Wicklungs­ richtung dieser Sekundärwicklung und der Ausgangsspannung des Potentiometers 80 aufgehoben werden. Wenn außerdem die Richtungen der Steuerströme sowie des Magnetfelds so gewählt werden, daß sich die Fehlanpassungsspannungen gegenseitig aufheben, wird die Kompensation durch das Potentiometer weiter verbessert.

Gemäß Fig. 19 sind Gleichstromquellen 33 a und 34 a als Steuer­ stromquellen für die Hall-Elemente 31 bzw. 32 vorgesehen. Die eine Ausgangsklemme des Hall-Elements 31 ist dabei an die Verzweigung zwischen der Anode einer Zenerdiode 91 und der Kathode einer Zenerdiode 92 angeschlossen. Die Kathode der Zenerdiode 91 ist über einen Widerstand von z. B. 1,5 Kilo­ ohm an +15 V einer Stromquelle und an die eine feste Klemme eines Stellwiderstandes 93 von 1 Kiloohm angeschlossen. Die Anode der Zenerdiode 92 ist über einen Widerstand 94 mit -15 V der Stromquelle und mit der anderen festen Klemme des Potentiometers 93 verbunden. Die bewegbare Klemme bzw. der Schleifer des Potentiometers 93 ist an den einen Ausgangsanschluß des Hall-Elements 32 angeschlossen.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 19 werden die Fehlanpassungs­ spannungen der Hall-Elemente 31 und 32 durch entsprechende Einstellung des Widerstandswerts des Potentiometers 93 aufge­ hoben.

Claims (4)

1. Multiplizierer, bestehend aus

• - einem Strom/Spannungswandler mit wenigstens einem Hall-Element, das zwei Steuerstromeingangsanschlüsse aufweist,
• - einer Einrichtung zur Umwandlung eines Eingangs­ stroms in ein Magnetfeld und zur Anlegung des Magnetfelds an das Hall-Element,
• - einer Einrichtung zur Einspeisung einer mit dem Eingangsstrom zu multiplizierenden Eingangsspannung, um einen Steuerstrom zu erhalten, und zur Zufuhr des Steuerstroms zu den Steuerstromeingangs­ anschlüssen, und
• - einer Differenzverstärkerschaltung, in welcher gleichphasige Komponenten in der vom Strom/Spannungs­ wandler gelieferten Ausgangsspannung beseitigt werden und die Ausgangsspannung verstärkt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der Strom/Spannungswandler aus einem Halbleiter­ substrat (50) besteht, auf welchem ein erstes und ein zweites Hall-Element (51, 52) ausgebildet sind, daß einer der Hall-Ausgangsanschlüsse (53) jedes der Hall-Elemente (51, 52) jeweils mit dem anderen zu­ sammengeschaltet ist, während die übrigen Hall- Ausgangsanschlüsse (54, 55) jedes der Hall-Elemente (51, 52) asymmetrisch hinsichtlich der zusammenge­ schalteten Hall-Ausgangsanschlüsse (53) angeordnet sind, so daß Fehlspannungen des ersten und zweiten Hall-Elements (51, 52) entgegengesetzt zueinander sind und einander aufheben.

2. Multiplizierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom/Spannungswandler eine erste Gruppe von Anschlußelektroden (71 b-74 b) aufweist, die auf einer Seite des Halbleitersubstrats (70) ausgebildet und mit den Anschlußelektroden (53, 54, 56, 57) des ersten Hall-Elements (51) verbunden sind, daß ein Keramiksubstrat eine zweite Gruppe von darauf nach dem Dampfphasen-Abscheidungsverfahren ausgebildeten Anschlußelektroden (71 b-74 b) aufweist, die mit den Anschlußelektroden (53, 55, 58, 59) des auf der anderen Seite des Halbleitersubstrats (70) vorgesehenen zweiten Hall-Elementes (52) durch Drahtverbindungen verbunden sind, und daß Mittel vorhanden sind, um jeden der Hall-Ausgangsanschlüsse des ersten und des zweiten Hall-Elementes (51, 52) mit der Differenzverstärkerschaltung (2) zu verbinden.

3. Multiplizierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensationsstromquelle mit einer Gleichstromquelle (69) und einem Potentiometer (68) zwischen einen (55) der Hall-Ausgangsanschlüsse des ersten und des zweiten Hall-Elementes (51, 52) und der Differenzverstärkerschaltung (2) geschaltet ist.