DE2821938A1 - Groessenbereichsaenderungs- und ueberlagerungsanordnung fuer wandler - Google Patents

Groessenbereichsaenderungs- und ueberlagerungsanordnung fuer wandler

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Description

Sundstrand Data Control, Inc., Redmond, Washington
V.St.A.
Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnung
für Wandler
Die Erfindung betrifft eine Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnung (Maßstabsänderungsanordnung) für insbesondere Kleinsignal-Wandler.
Da Wandler, wie z. B. Beschleunigungsmesser, in Fernwirk- bzw. Fernmeßanlagen im allgemeinen kleine Ausgangssignale mit positiver und negativer Polarität aufweisen, müssen oft diese Ausgangssignale in Signale einer einzigen Polarität umgewandelt werden, da zahlreiche Fernwirk- bzw. Fernmeßanlagen voraussetzen, daß die Eingangssignale von einer einzigen Polarität und einem begrenzten Spannungsbereich von z. B. 0 - 5 V Gleichspannung sind. Da zusätzlich diese Fernwirk- bzw. Fernmeßanlagen oft Signale großer Genauigkeit erfordern, wird insbesondere gewünscht, daß alle
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Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnungen einen möglichst kleinen Fehler in den Signalen hervorrufen. Zusätzlich benötigen zahlreiche herkömmliche Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnungen in Fernwirk- bzw. Fernmeßanlagen eine negative Gleichspannungsquelle, die in zahlreichen Fällen in Fernwirk- bzw. Fernmeßanlagen selbst nicht verfügbar ist.
In zahlreichen anderen herkömmlichen Anlagen mit positiven Spannungsquellen zusammen mit Transistoren werden sehr oft Fehler in das Ausgangssignal aufgrund Temperatureinwirkungen auf die Transistoren eingeführt oder gehen auf die Basisströme in den Transistoren selbst zurück. Zusätzlich ändern sich die Strom-Spannungs-Kennlinien der Transistoren leicht mit der Temperatur, was eine zusätzliche Fehlerquelle darstellt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnung (bzw. Voreinstellungsbzw. Nullpunktseinstellungsanordnung) mit einem Operationsverstärker und einem Feldeffekttransistor zusammen mit einer positiven Gleichspannungsquelle anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnung für Signalwandler vor mit:
einer positiven Gleichspannungsquelle, deren Spannung über eine Zener-Diode bzw. Z-Diode an einen Anschluß eines Operationsverstärkers abgegeben wird, wobei der andere Anschluß des Operationsverstärkers über einen Vorwiderstand an die Spannungsquelle und den Wandler über einen Skalierwiderstand angeschlossen ist, und
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— c mm
einem Feldeffekttransistor, dessen Gate-Elektrode am Ausgang des Operationsverstärkers liegt und dessen Source- und Drain-Elektrode zwischen dem positiven Anschluß des Operationsverstärkers und einem Lastwiderstand liegen.
Bei der Erfindung werden also,um eine im wesentlichen fehlerfreie Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnung für Wandlersignale zu erhalten, ein Operationsverstärker und ein Feldeffekttransistor zusammen mit einer Gleichspannungsquelle verwendet, um das Wandlersignal voreinzustellen und zu skalieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild einer herkömmlichen Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnung, und
Fig. 2 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnung.
In Fig. 1 ist ein Beispiel einer herkömmlichen Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnung gezeigt. Eine Gleichspannungsquelle 10 mit 28 V liegt über eine Z-Diode an der Basis eines PNP-Transistors 14. Ein Vorwiderstand Rn ist zwischen der Spannungsquelle 10 und dem Emitter des Transistors 14 vorgesehen, und weiterhin ist ein Skalierwiderstand R zwischen dem Emitter des Transistors 14 und einer s
Wandlersignalquelle 16 angeordnet. Der Kollektor des Transistors 14 ist an einen Lastwiderstand RL angeschlossen, über dem ein überlagertes bzw. vorgespanntes und skaliertes Aus-
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gangssignal EQ erzeugt wird. Im Normalbetrieb dient der PNP-Transistor 14 als Rückkopplungsbauelement zum Einstellen des Vorstromes I„ durch den Widerstand Rß abhängig vom Eingangssignal E des Wandlers 16, so daß am Lastwiderstand R1- genaue Überlagerungs- bzw. Voreinstellungs- und Skalierströme liegen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung treten jedoch oft bestimmte Fehler im Ausgangssignal Eq auf. Da z. B. ein merklicher Basisstrom I. vorliegt, fließt nicht der gesamte Strom zum Emitter des Transistors 14 durch den Lastwiderstand R1. . Zusätzlich kann sich die Spannung am Emitter des Transistors
I1* mit der Basis-Emitter-Spannung des Transistors 14 ändern, die ihrerseits temperaturabhängig ist, wodurch beträchtliche Fehler in das Ausgangssignal E„ eingeführt werden.
Um diese Nachteile zu überwinden, wurde die erfindungsgemäße Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnung entwickelt, von der ein Ausführungsbeispiel in Fig. 2 dargestellt ist. Wie beim Beispiel der Fig. 1 bildet eine Gleichspannungsquelle 10 von 28 V eine positive Vorstrom- bzw. -Spannungsquelle. Wie jedoch in Fig. 2 dargestellt ist, wird die Anode einer Z-Diode 12 mit einem negativen Anschluß eines Operationsverstärkers l8 verbunden. Ein positiver Anschluß des Operationsverstärkers 18 ist über eine Strom-Addierverbindung 20 und einen Vorwiderstand RR mit der Spannungsquelle 10 verbunden. Auf ähnliche Weise ist eine Wandlersignalquelle 16 über einen Skalierwiderstand R an die Strom-Addierverbindung 20 angeschlossen. Mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 18 ist über eine Leitung 22 die Gate-Elektrode eines N-Kanal-Feldeffekttransistors 24 verbunden. Die Source- und die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 24 sind dann zwischen der Addierverbindung 20 und dem Lastwiderstand Rj- vorgesehen.
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Im Normalbetrieb bildet der Operationsverstärker 18 zusammen mit dem Feldeffekttransistor 24 eine Gegenkopplungssehleife abhängig von Eingangssignalen E vom Wandler 16, so daß der geeignete Vorstrom In und der Skalierstrom I durch den Lastwiderstand R,. fließt, um ein genaues Signal EQ einer einzigen Polarität zu erzeugen, das E_ darstellt. Wenn z. B. die Signalspannung E zunehmen sollte, erzeugt der Operationsverstärker 18 ein positives Ausgangssignal auf der Leitung 22, wodurch ein verstärkter Strom durch den Feldeffekttransistor 24 fließen kann. Der Vorstrom In nimmt zu, um den Spannungsabfall am Vorwiderstand Rn gleich dem Spannungsabfall V an der
xJ Z
Z-Diode 12 zu halten. Auf diese Weise arbeitet der Operationsverstärker 18 zusammen mit dem Feldeffekttransistor 24 als Gegenkopplungsschleife, die den genauen Wert des Vorstromes In aufrechterhält. Der Betrieb der Schaltung der Fig. 2 kann durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden:
E0= ~- <ES- V + ^- Vz RS RB
In der obigen Gleichung (1) ist die Größe ER die Spannung am negativen Anschluß des Operationsverstärkers 18. In Fig. 2 kann der Skalierfaktor durch R1./R und der überlagerungs-
JLj S
oder Voreinstellfaktor durch R^/R. · V wiedergegeben werden. Es sei an dieser Stelle auch darauf hingewiesen, daß ein P-Kanal-Feldeffekttransistor anstelle des N-Kanal-Feldeffekttransistors 24 verwendbar ist, wenn die Polarität der Eingangssignale des Operationsverstärkers 18 umgekehrt ist.
Die in Fig. 2 dargestellte Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnung hat gegenüber der Schaltung der Fig. 1
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den Vorteil, daß kein merklicher Strom in der Leitung 22 fließt, da Feldeffekttransistoren Bauelemente mit sehr hoher Impedanz sind. Dies führt zu einer vernachlässigbaren Ableitung eines Stromes vom Lastwiderstand R,. , wodurch die Genauigkeit der Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnung erhöht wird.
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Claims (5)

  1. Ansprüche
    (lj Größenbereichsänderungs- und Überlagerungsanordnung für Signalquelle, insbesondere für einen Wandler, mit
    einer Spannungsquelle,
    einer Diode,
    einer Strom-Addierverbindung,
    einem Vorwiderstand zwischen der Spannungsquelle und der Strom-Addierverbindung,
    einem Skalierwiderstand zwischen der Signalquelle und der Strom-Addierverbindung, und
    einem Lastwiderstand,
    ekennzeichnet
    durch
    einen Operationsverstärker (18) mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluß und mit einem Ausgangsanschluß,
    wobei die Diode (12) zwischen der Spannungsquelle (10) und dem ersten Eingangsanschluß des Operationsverstärkers (18) liegt und die Strom-Addierverbindung (20) mit dem zweiten Eingangsanschluß des Operationsverstärkers (18) verbunden ist, und
    einen Feldeffekttransistor (24), dessen Gate-Elektrode an den Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers (18) und dessen Eingangsanschluß an die Strom-Addierverbindung (20) angeschlossen sind,
    572-(B01093)-KoE
    809860/OS77
    ORIGINAL INSPECTED
    wobei der Lastwiderstand (Rj-) am Ausgangsanschluß des Feldeffekttransistors (24) liegt (Fig. 2).
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spannungsquelle (10) einen positiven Gleichstrom abgibt.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (12) eine Z-Diode ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß der erste bzw. zweite Eingangsanschluß des Operationsverstärkers (18) ein negativer bzw. positiver Anschluß ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Feldeffekttransistor (24) ein N-Kanal-Feldeffekttransistor ist.
    809850/0677
DE2821938A 1977-06-07 1978-05-19 Schaltungsanordnung zur Änderung der Ausdehnung (Skalierung) sowie zur Versetzung des Größenbereichs von aus einer Signalquelle stammenden Signalen Expired DE2821938C3 (de)

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