DE2845013C2

DE2845013C2 - Amplitudenstabilisierter Wechselspannungsgenerator

Info

Publication number: DE2845013C2
Application number: DE2845013A
Authority: DE
Inventors: Mart Val'terovi&ccaron; Tallin Min; Toomas Ennovi&ccaron; Parve; Toom Ajnovi&ccaron; Pungas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-11-01
Filing date: 1978-10-16
Publication date: 1984-03-22
Also published as: FR2407513A1; FI783265A; GB2007884A; JPH0140526B2; GB2007884B; DD139319A1; ATA778378A; AT376303B; SE7811273L; SE431370B; FI67967C; DE2845013A1; FR2407513B1; FI67967B; JPS5478062A; HU177720B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen amplitudenstabilisierten Wechselspannungsgenerator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er z. B. in automatischen Meßsystemen als Quelle für zeitlich stabile Eichsignale benötigt wird.

Ein amplitudenstabilisierter Wechselspannungsgenerator stellt eine Bezugsspannungsquelle dar.

Aus der US-PS 34 58 723 ist ein als Bezugsspannungsquelle einsetzbarer Rechteckgenerator bekannt, der zwei geschlossene Regelkreise enthält, deren jeder einen kompensierenden Stabilisator für eine Gleichspannung unterschiedlicher Polarität aufweist und die abwechselnd an den Ausgang der Quelle angeschlossen werden.

-r> Diese Quelle hat einen geringen Ausgangswiderstand. Zur Sicherung einer hohen zeitlichen Stabilität der Ausgangsspannung der Quelle sind Widerstände mit über die Zeit konstantem Widerstandswert in den Stromkreisen der Spannungsteiler erforderlich, weil der Fehler der ohmschen Spannungsteiler den der Quelle unmittelbar bestimmt. Es ist aber bei dieser bekannten Rechteckspannungsquelle schwer, den Gleichanteil der Ausgangsspannung und die Amplitude der Ausgangsspannung durch ein elektrisches Signal in einem weiten Bereich zu regeln.

Aus der US-PS 34 84 705 oder dem Aufsatz »High-Accuracy AC Voltage Calibration« von F. L. Hanson im Hewlett-Packard Journal Volume 19, Nr. 10 vom Juni 1968, Seiten 2 ff. ist eine Wechselspannungsquelle bekannt, die bestückt ist mit einem Generator für Sinusspannungen mit steuerbarer Amplitude, einer Bezugsquelle für eine Rechteck-Wechselspannung, einem Thermowandler, dem abwechselnd die Ausgangsspannung des Generators und die der Bezugsspan-

b". nungsquelle zugeführt werden und einem Detektor zur Bestimmung eines Differenzsignals am Ausgang des Thermowandlers, durch welches die Amplitude des Generators für .Sinusspannungen gesteuert wird. Bei

dieser Ausbildung wird eine hohe Genauigkeit und Stabilität der sinusförmigen Ausgangsspannung erzielt, die durch die Stabilität der Bezugsspannungsquelle bestimmt wird. Jedoch tritt hier am Ausgang der Quelle keine Rechteckspannung auf, was in einigen Anwen- > dungsfällen erforderlich sein kann. Auch ist die kurzzeitige Stabilität der Ausgangsspannung des Generators begrenzt, weil der Störpegel am Eingang des Detektors durch die hier verwendete starke Gegenkopplung erheblich verstärkt wird. ι' >

Ähnliches gilt für eine aus US-PS 38 35 418 bekannte Bezugsspannungsquelle zur Erzeugung von sinusförmigen Schwingungen mit einem Oszillator in Form einer Wienbrücke, bei der ein Zweig aus einer Parallelschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators besteht, ein hieran anstoßender Zweig aus einer Serienschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators, der diesem letztgenannten Zweig gegenüberliegende Zweig aus einem Festwiderstand in Serie mit einem Abschnitt eines Potentiometers bis zum Abgriff ^u und der verbleibende Zweig aus dem verbleibenden Abschnitt des Potentiometers, einem Festwiderstand und der Parallelschaltung eines Feldeffekttransistors mit einem Festwiderstand besteht Zur Schwingungserzeugung ist ein Operationsverstärker in die Brücke geschaltet. Die Konstantregelung der Ausgangsschwingungen erfolgt durch Veränderung des Gütefaktors des Oszillators, und zwar durch Änderung des Widerstandes des Feldeffekttransistors in der Weise, daß dessen steuernder Toranschluß beaufschlagt wird durch ein ω Signal, das dadurch gewonnen wird, daß die Ausgangsschwingungen der Spannungsquelle gleichgerichtet werden, die gleichgerichtete Spannung mit der Spannung einer Referenz-Gleichspanniingsqueile verglichen wird und das durch diesen Vergleich erhaltene Differenzsignal als Steuersignal auf den Toranschluß des FET gegeben wird.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausbildung ist, daß das aus dem genannten Vergleich gewonnene Differenzsignal nur mittelbar, nämlich über die mit dem -to Feldeffekttransistor aufgebaute Gütesteuerungseinheit auf den Oszillator wirkt. Dadurch ist die Steilheit der Regelcharakteristik, die von dem Verstärkuiigskoeffizienten des Operationsverstärkers, dem Anfangswiderstand des Feldeffekttransistors und dessen Empfindlich- « keit gegenüber den steuernden S'gnalen abhängt, unbestimmt und kann sich außerdem während des Betriebs in erheblichem Umfange ändern. Hinzu kommt, daß der Anfangspegel der Ausgangsschwingungen unbestimmt ist und daß schließlich die Regelcharakteristik recht träge ist, so daß eine Anwendung der bekannten Bezugsspannungsquelle im Bereich von sehr tiefen Frequenzen problematisch ist.

Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine aus dem SU-Erfinde-schein 4 45 037 bekannte Bezugs-Spannungsquelle, die in BrUckenschaltung Stabilisatordioden in gegenüberliegenden Brückenzweigen und Widerstände in den beiden anderen, ebenfalls einander gegenüberliegenden Brückenzweigen sowie zwei abwechselnd an die Ausgangsklemme der Quelle anschaltbare Operationsverstärker enthält. Der invertierende Eingang des ersten Verstärkers ist mit der Anode und sein Ausgang mit der Katode einer der Stabilisatordioden und der invertierende Eingang des zweiten Verstärkers mit der Katode und sein Ausgang mit der Anode der anderen Stabilisatordiode der Brückenschaltung verbunden.

Bei dieser Ausbildung ist aber keine Möglichkeit einer gleichzeitigen Steuerung des Gleichanteiles der Ausgangsspannung und der Amplitude der Rechteck-Wechselspannung vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen amplitudenstabilisierten Wechselspannungsgenerator mit einer Bezugsgleichspannungsquelle zu schaffen, der

eine ; '■_' _ Steuerung j _ der

AusganjjswechseJsrjannung und deren Amplitude gewährleistet, wobei der eingestellte fort mit hoher Genauigkeit konstant geregelt! wird <.

Ausgehend von der vorstehend beschriebenen Ausbildung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung ein Gleichrichter, dessen Eingang an die Ausgangsklemme der Quelle angeschlossen ist, ein Sollwertgeber für eine Gleichspannung, der mit einem Eingang einer Vergleichsschaltung verbunden ist an deren zweiten Eingang der Ausgang des Gleichrichters angeschlossen ist und deren Ausgang mit dem nicht invertierenden Eingang eines der Operationsverstärker verbunden irt

In einer Weiterbildung der Erfindung hat die Quelle eine integrierschaJtung, deren einer Eingang abwechselnd an die Ausgänge der Operationsverstärker angeschaltet wird, deren zweiten Eingang eine Steuerspannung zugeführt wird und deren Ausgang an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen ist

In einex weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat die Quelle einen Verstärker, der abwechselnd an die Ausgänge der Operationsverstärker angeschaltet wird, mit einer integrierenden Rückkopplung versehen ist und dessen Ausgang den Ausgang der Quelle darstellt.

Es kann zweckmäßig'sein, wenn die Vergleichsschaltung einen Operationsverstärker enthält, an dessen invertierenden Eingang zwei Widerstände geschaltet sind, die als Eingangswideistände der Vergleichsschaltung wirken, und wenn der Ausgang dieses Operationsverstärkers mit seinem invertierenden Eingang über einen Kondensator gekoppelt ist.

Die Integrierschaltung und die integrierende Rückkopplung ist zweckmäßigerweise mit Operationsverstärkern aufgebaut.

Zur Erzeugung von sich der Sinusform nähernden Ausgangsspannungen hat die Quelle in einer weiteren Ausbildung der Erfindung eine Schaltung mit einem über die Zeit veränderlichen Spannungsübertragungskoeffizienten, deren Eingang abwechselnd an die Ausgänge der Operationsverstärker der Brückenschaltung angeschlossen wird und deren Ausgang den Ausgang der Quelle darstellt.

Die Schaltung mit dem über die Zeit veränderlichen Spannungsübertragungskoeffizienten ist zweckmäßigerweise mit einem summierenden Operationsverstärker ungeführt, an dessen invertierenden Eingang ein Widerstand und mindestens zwei parallel liegende Reihenschaltungen aus je einem gesteuerten Schalter und einem Widerstand angeschlossen sind.

In jeder dieser Reihenschaltungen ist zweckmäßigerweise der Verbindunsrspunkt des gesteuerten Schalters und des Widerstandes über einen weiteren Schalter an den nicht invertierenden Eingang des summierenden Operationsverstärkers anschließbar.

Schließlich ist es zur Unterdrückung der Harmonischen höherer Ordnung zweckmäßig, an den Ausgang der Schaltung mit den über die Zeit veränderlichen SpannungsübertragungskoeffiEienten ein Tiefpaßfilter anzuschließen.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschrei-

bung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Blockschaltung einer Bezugsspannungsquelle;

F i g. 2 die Blockschaltung einer Bezugsspannungsquelle mit einer Integrierschaltung;

F i g. 3 die Blockschaltung einer Bezugsspannungsquelle mit einer Integrierschaltung und einem Verstärker;

Fig.4 die Prinzipschaltung einer Ausführungsform der Bezugsspannungsquelle;

Fig. 5 die gleiche Quelle, die eine Schaltung mit einem zeitlich variablen Spannungsübertragungsmaß aufweist;

Fig.6 eine Ausführungsform der Schaltung mit einem zeitlich variablen Spannungsübertragungsmaß;

F i g. 7a, b. c, d, e die Arbeit der Schaltung mit einem zeitlich variablen Spannungsübertragungsmaß erläuternde ZciidiuTsmrnc

Die Bezugsspannungsquelle gemäß Fig. 1 ist in Brückenschaltung ausgeführt, die in zwei gegenüberliegenden Brückenzweigen Stabilisatordioden 1, 2 und in den zwei anderen Brückenzweigen Widerstände 3 und 4 enthält. Weiterhin weist die Quelle zwei Operationsverstärker 5 und 6 auf. Der Ausgang des ersten Operationsverstärkers 5 ist mit der Katode der Stabilisatordiode 1 und der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 6 mit der Anode der Stabilisatordiode 2 verbunden. Der invertierende Eingang 7 des Verstärkers 5 ist an die Anode der Stabilisatordiode 1 und der invertierende Eingang 8 des Verstärkers 6 an die Katode der Stabilisatordiode 2 angeschlossen. An den jeweiligen Ausgang jedes der Verstärker 5,6 ist der Eingang 9,10 eines Schalters 11 bzw. 12 angeschlossen, deren Steuereingänge 13, 14 an die Ausgänge eines Taktimpulsgenerators 15 angeschaltet sind und deren Ausgänge verbunden sind und die Ausgangsklemme 16 der Quelle bilden.

Weiterhin enthält die Quelle einen Gleichrichter 17 zur Umwandlung der Wechselspannung an der Ausgangsklemme 16 in Gleichspannung und einen Sollwertgeber 18 für eine Gleichspannung. Der Ausgang des Gleichrichters 17 und der Ausgang des Sollwertgebers 18 sind an die Eingänge einer Vergleichsschaltung 19 angeschlossen, deren Ausgang mit dem nicht invertierenden Eingang 20 des Verstärkers 5 verbunden ist. Der nicht invertierende Eingang 21 des Operationsverstärkers 6 ist mit der Eingangsklemme 22 der Quelle verbunden, der eine Steuerspannung zugeführt wird.

Zur Erzielung einer bestimmten Verschiebung der Ausgangsspar.nung gegenüber der Gleichspannung hat die Quelle eine Integrierschaltung 23 (Fig.2), die mit einem Eingang 24 an die Eingangsklemme 22 der Quelle, mit einem weiteren Eingang 25 an die vereinigten Ausgänge der Schalter 11 und 12 und deren Ausgang an den nicht invertierenden Eingang 21 des Verstärkers 6 angeschaltet ist.

Die Integrierschaitung 23 besteht aus einem Operationsverstärker 26, dessen nicht invertierender Eingang den einen der Eingänge der Integrierschaltung 23 darstellt und vor dessen invertierendem Eingang ein Eingangswiderstand 27 und ein Schalter 29 liegt, dessen Steuereingang 30 mit dem Generator 15 verbunden ist. Außerdem liegt am invertierenden Eingang ein Rückkopplungskondensator 28.

Wenn größere Ausgangsspannungen der Quelle erwünscht sind, ist gemäß Fig.3 am Ausgang der Quelle ein Verstärker 31 mit einem integrierenden Rückkopplungskreis 32 vorgesehen Der Eingang 33 des Verstärkers 31 ist mit dem gemeinsamen Ausgang der Schalter 11 und 12 verbunden. Der Verstärker 31 besteht aus einem Operationsverstärker 34 mit einem Eingangswiderstand 35 und einem Rückkopplungjwiderstand 36 zum invertierenden Eingang.

Der integrierende Rückkopplungskreis 32 zum nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 34 besteht aus einem integrierenden Operationsverstärker 37 mit einem Widerstand 38 am invertierenden Eingang und einem Kondensator 39 im Rückkopplungskreis. Am invertierenden Eingang liegt auch ein Schalter 40, dessen Steuereingang 41 mit dem Ausgang des Taktimpulsgenerators 15 verbunden ist.

Fig.4 zeigt zusätzlich Einzelheiten des Gleichrichters 17 und der Vergleichsschaltung 19. Der Eingang des Gleichrichters 17 zur Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung weist einen Widerstand 42 auf und verzweigt sich über zwei weitere Widerstände 43 und 44, an die gegensinnig Dioden 49 und 50 angeschlossen sind. Die anderen Anschlüsse der Dioden sind miteinander und über einen Kondensator 48 mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers 46 verbunden. Am invertierenden Eingang des Verstärkers 46 liegt ein weiterer Kondensator 47.

Die Vergleichsschaltung 19 besteht aus einem integrierenden Operationsverstärker 51 mit einem Kondensator 52 im Rückkopplungskreis und aus Eingangswiderständen 53 und 54. Am Eingang des Verstärkers 51 liegt ein Schalter 55, dessen Steuereingang 56 an einen Ausgang de« Taktimpulsgenerators 15 angeschlossen ist.

Die nicht invertierenden Eingänge 57, 58 und 59 der Verstärker 37,46 und 51 sind jeweils an Erde gelegt.

Die Bezugsspannungsquelle kann, wie schematisch in Fig.5 gezeigt, eine Schaltung 60 mit einem über die Zeit veränderlichen Spannungsübertragungskoeffizienten aufweisen, deren Eingang 61 mit dem gemeinsamen Ausgang der Schalter 11, 12 verbunden ist und deren Ausgang den Ausgang der Quelle darstellt.

Zur Schaltung 60 gehört ein summierender Operationsverstärker 62 (F i g. 6) mit einem Widerstand 63 im Rückkopplungskreis. An den invertierenden Eingang 64 des Verstärkers 62 sind ein Widerstand 65 und parallel zueinander η Kreise angeschlossen, in deren jedem ein Widerstand und ein Schalter in Serie liegt. In Fig.6 ist eine vereinfachte Schaltung gezeigt, die drei Kreise aus Widerständen 66, 67, 68 und Schaltern 69, 70 und 71 enthält. An die Verbindungspunkte 72, 73, 74 der Widerstände 66 bis 68 und der Schalter 69 bis 71 sind jeweils Schalter 75,76 und 77 angeschlossen, ».ie alle an den nicht invertierenden Eingang 68 des Verstärkers 62 angeschaltet sind.

Die Steuereingänge 79,80 und 81 der Schalter 69, 70 und 71 sind jeweils an die Ausgänge des Taktimpulsgenerators 15 angeschlossen.

An den Ausgang der Schaltung 60 ist ein Tiefpaßfilter 85 angeschaltet

Die Bezugsspannungsquelle gemäß F i g. 1 bis 4 arbeitet wie folgt.

Im stabilen Betrieb der Quelle wird am Ausgang des Operationsverstärkers 5 eine gegenüber der Spannung an dessen nicht invertierendem Eingang 20 in positiver Richtung um den Wert des Spannungsabfalls an der Stabilisatordiode 1 verschobene Spannung und am Ausgang des Operationsverstärkers 6 eine gegenüber der Spannung an dessen nicht invertierenden Eingang 21 in negativer Richtung um den Wert des Spannung*-

abfalls an der Stabilisatordiode 2 verschobene Spannung erzeugt. Diese Ausgangsspannungen werden von den Ausgängen der Verstärker 5 und 6 abwechselnd mit Hilfe der Schalter 11, 12 unmittelbar oder (gemäß F i g. 3,4) über den Verstärker 31 auf die Ausgangsklemme 16 gelegt, so daß sich am Ausgang der Quelle eine Ausgangswechselspannung rechteckiger Form ausbildet.

Die Ausgangsspannung der Quelle wird durch Zweiweggleichrichtung im Gleichrichter 17 in eine geglättete Gleichspannung umgewandelt, die dann in der Vergleichsschaltung 19 mit der Gleichspannung vom Sollwertgeber 18 verglichen wird. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 19 wird auf den nicht invertierenden Eingang 20 des Verstärkers 5 mit solchem Vorzeichen gegeben, daß bei einer höher als der Sollwert liegenden Ausgangsspannung am Ausgang der Vergleichsschaltung 19 ein negatives Signal erscheint und uic Äusgarigsipariiiuiig des Vetsiäikcrs 5 so lange verringert wird, bis die Signale an den Eingängen der Vergleichsschaltung 19 gleich sind.

Die Vergleichsschaltung 19 arbeitet wie folgt:

Deren Eingängen werden die positive zweiweggleichgerichtete Spannung vom Gleichrichter 17 und eine negative Gleichspannung vom Sollwertgeber 18 über die Widerstände 54 und 53 zugeführt. Die Differenz der zu vergleichenden, über die Widerstände 53 und 54 fließenden Ströme wird durch den Integrierverstärker 51 integriert und gelangt auf den Eingang 20 des Verstärkers 5. Übertrifft die Ausgangsspannung der QuelL den Vorgabewert am Sollwertgeber 18, so übersteigt der zufließende Strom über den Widerstand 54 den abfließenden Strom über den Widerstand 53 und der Differenzstrom ändert die Spannung am Ausgang des Verstärkers 51 in negativer Richtung. Infolgedessen verringern sich die Ausgangsspannung des Verstärkers 5 bzw. die Spannung am Ein- und Ausgang des Verstärkers 31 so lange, bis am Eingang der Vergleichsschaltung 19 die Spannungen und damit auch die Ströme über die Widerstände 53 und 54 gleich geworden sind und somit der Differenzstrom zu Null wird und das Ausgangssignal verschwindet.

Diese Schaltung der Quelle gewährleistet nicht nur eine grobe Stabilisierung der Ausgangsspannungen der Verstärker 5 und 6 durch die Brückenschaltung, sondern auch eine feinere Stabilisierung dieser Spannungen durch Beseitigung auch geringer Abweichungen des Wertes der Ausgangsspannung vom Vorgabewert.

Darüber hinaus werden eine hohe Störsicherheit und eine gute Stabilität über die Zeit erreicht.

Die Integrierschaltung 23 dient dazu, die Spannung am nicht invertierenden Eingang 21 des Verstärkers 6 in der Weise nachzuregeln, daß der Gleichanteil des Signals am Ausgang der Schalter 11 und 12 gleich dem Wert der Steuerspannung an der Klemme 22 ist.

Weicht der Gleichanteil des Signals am Ausgang der Schalter 11 und 12, d. h. am Eingang 25 der Schaltung 23 von der Steuerspannung an der Klemme 22 ab, so fließt über den Widerstand 27 ein Strom, der den Kondensator 28 so lange auflädt, bis die entsprechende Änderung der Ausgangsspannung der Schaltung 23 sowie die hierdurch bewirkten Spannungsänderungen am nicht irvertierenden Eingang 21 des Verstärkers 6, am Ausgang des Verstärkers 6 und am Eingang 25 den Gleichanteil des Signals am Eingang 25 der Schaltung 23 auf den Wert der Steuerspannung an der Klemme 22 gebracht haben.

Die Quelle gemäß F i g. 5 und 6 arbeitet wie folgt:

Die Ausgangsspannungen des Verstärkers 5 und 6 werden abwechselnd über die Schaller 11 und 12 auf den Eingang der Schaltung 60 gegeben, welche einen über die Zeit veränderlichen Spannungsübertragungskoeffizienlen aufweist. Von deren Ausgang gelangt die Spannung über das Tiefpaßfilter 85 zum Ausgang 16 der Quelle.

Es wird eine sinusförmige Ausgangsspannung erhalten, die im Gleichrichter 17 in eine geglättete

ίο Gleichspannung umgeformt und in der Vergleichsschaltung 19 mit der Sollwert-Gleichspannung verglichen wird. Die Differenz der Spannungen wird dem nicht invertierenden Eingang 20 des Verstärkers 5 mit solchem Vorzeichen zugeführt, daß, wenn die Ausgangsspannung der Quelle den angestrebten Wert überschreitet, das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 19 negativ ist und die Ausgangsspannung des Verstärkers 5 sich verringert.

Spannungsübertiagungskoeffizienten ist mit einem summierenden Operationsverstärker 62 aufgebaut, dessen invertierender Eingang 64 über den Widerstand 65 ständig an die Ausgänge der Schalter 11, 12 angeschlossen ist. Dadurch wird der Eingang 64 von der Spannung gemäß F i g. 7a beaufschlagt.

Durch entsprechende Steuerung des Schalters 69 gelangt die Spannung über den Widerstand 66 zum Eingang 64 des Verstärkers 62, wie in Fig.7b ersichtlich, im Intervall von /ι bis ti und von fe bis iis.

Entsprechend gelangt die Spannung über den Widerstand 67 und den Schalter 70 von f2 bis k und von t\o bis ii4 (F i g. 7c) und über den Widerstand 68 und den Schalter 71 von f3 bis /5 und von in bis in (F i g. 7d) zum Eingang 64.

Die Spannungssignale über die Widerstände 65,66,67 und 68 gemäß 7a bis d werden summiert und erzeugen am Ausgang des Operationsverstärkers 62 den in F i g. 7e dargestellten treppenförmigen Spannungsverlauf, der eine Annäherung an die Sinusform darstellt.

Durch entsprechende Wahl der Anzahl der parallel liegenden Serienschaltungen aus Widerstand und Schalter sowie des Widerstandswertes der Widerstände und der Schaltzeitpunkte der Schalter kann eine gute Annäherung an die Sinusform erreicht werden.

Die erzeugte Spannung gelangt in das Tiefpaßfilter 85, in dem die höheren Harmonischen unterdrückt werden. Wenn ein Dreikreisbandfilter verwendet wird, so kann an dessen Ausgang ein Spannungsverlauf erhalten werden, dessen Abweichungen von der Sinusform unterhalb von 0,005% liegen.

Die Schalter 75, 76, 77 dienen dazu, beim öffnen der Schalter 69, 70 und 71 den über die zugehörigen Widerstände 66, 67 und 68 fließenden Strom der gemeinsamen Masseschiene zuzuführen. Dadurch treten am Ausgang der Schalter 11 und 12 keine Spannungssprünge auf und im Ausgangssignal des Operationsverstärkers 62 fehlen Spannungsspitzen zu den Zeitpunkten der Umschaltungen der Schalter 69,70 und 71. Im übrigen entspricht die Funktion dieser Quelle der der oben beschriebenen.

In den Schaltungen 19, 23 und 32 haben die Schalter 55,29 und 40 den Zweck, bei einer Gleichspannungsbeaufschlagung der Ausgangsklemme 16 an den nicht invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 5,6 und 34 die frühere Gleichspannung beizubehalten. Dies wird dadurch erreicht, daß die genannten Schalter 55, 29, 40 eingeschaltet werden. An den Ausgängen der Verstärker 51,26 und 37 ändern sich die Gleichspannun-

gen wegen der Stromlosigkeit der jeweiligen Kondensatoren 52,28 und 39 nicht.

Diese Betriebsart ist zur Prüfung der Stromkreise der Einrichtung geeignet, weil sie es gestattet, die Beträge der Ausgangsspannungen verschiedener Polaritäten mit Hilfe eines präzisen Digitalvoltmeters bei bestimmten Verhältnissen der Widerstände 42, 43, 44, 53, 54 zu ermitteln '^nd, falls notwendig, das Verhältnis der genannten Widerstände nachzustellen, bis die Ausgangsspannungen die gewünschten Werte haben.

Die Genauigkeit der beschriebenen Quelle ist besser als 0,01% und hängt nur von der Genauigkeit des Verhältnisses der Widerstände 53, 54 und 42,43 und 44 ab.

Die Quelle gemäß F i g. 5 und 6 bietet folgende Vorteile:

Die Schaltung 60 mit dem über die Zeit veränderlichen Spannungsübertragungskoeffizienten erzeugt aus einem Rechtecksignal ein sich der Sinuskurve näherndes Treppensignal. Das Tiefpaßfilter 85 unterdrückt die höheren Harmonischen und am Ausgang der Quelle wird ein Sinussignal erhalten. Wird hierbei die Sinuskurve durch das Treppensignal in der Weise approximiert. daß während einer Periode in gleichen Zeitabständen 4 m Stufensprünge derart erfolgen, daß das Treppensignal symmetrisch zum Maximum bzw. Minimum der Sinusform liegt und sein Nulldurchgang mit dem des Sinusverlaufs zusammenfällt, so fehlen im erzeugten Signa! die höheren Harmonischen. Sind die Werte der stufenweisen Spannungsänderungen zusätzlich in einem bestimmten Verhältnis gewählt, so fehlen ίο im erzeugten Signal zusätzlich die m ersten ungeraden Harmonischen sowie die höheren ungeraden Harmonischen, deren Ordnungszahl um 4 · m ■ k höher als die Ordnungszahl der ersten Harmonischen (k = I, 2, 3 ...) ist. Sind beispielsweise drei zusätzliche Schalter vorhanden, so tritt im erzeugten Signal als erste höhere Harmonische die der 15. Ordnung auf, wobei deren Amplitude Vr, der Amplitude der Grundwelle ausmacht. Bei einem Tiefpaßfilter dritter Ordnung betragen die Gesamtverzerrungen am Ausgang weniger als 0,005%, und uie beschriebene Ausführung gewährleistet also die Erhaltung eines praktisch reinen Sinussignals am Ausgang der Quelle.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ampliiudenstabilisierter Wechselspannungsgenerator mit einer Bezugsgleichspannungsquelle in einer Brückenschaltung, bei der in gegenüberliegenden Brückenzweigen Stabilisatordioden (1,2) und in den anderen Brückenzweigen Widerstände (3, 4) angeordnet sind, und die zwei mit ihren Ausgängen abwechselnd an die Ausgangsklemme (i6) anschaltbare Operationsverstärker (5, 6) enthält, deren erster (5) mit seinem invertierenden Eingang (7) an die Anode und mit seinem Ausgang an die Katode einer der Stabilisatordioden (1) und deren zweiter (6) mit seinem invertierenden Eingang (8) an die Katode und mit seinem Ausgang an die Anode der anderen Stabilisatordiode (2) der Brückenschaltung angeschlossen ist, gekennzeichnet durch einen Gleichrichter (17), dessen Eingang an die Ausgangsklemme (16) angeschlossen ist, und durch einen Sollwertgeber (18) für eine Gleichspannung, der mit einem Eingang einer Vergleichsschaltung (19) verbunden ist, an deren zweiten Eingang der Ausgang des Gleichrichters (17) angeschlossen ist und deren Ausgang mit dem nicht invertierenden Eingang (20 oder 21) eines der Operationsverstärker (5 oder 6) verbunden ist.

2. Amplitudenstabilisitrter Wechselspannungsgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Integrierschaltung (23), deren einer Eingang (25) abwechselnd an die Ausgänge der Operationsverstärker (5, 6) angeschaltet wird, deren zweitem Eingang ;24) eine Steuerspannung zugeführt wird und deren Ausgcng an Jen nicht invertierenden Eingang (21 oder 20) des anderen Operationsverstärkers (6 oder 5) angeschk jsen ist.

3. Amplitudenstabilisierter Wechselspannungsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Verstärker (31), der abwechselnd an die Ausgänge der Operationsverstärker (5,6) angeschaltet wird und mit einer integrierenden Rückkopplung (32) versehen ist, und dessen Ausgang den Ausgang der Quelle darstellt.

4. Amplitudenstabilisierter Wechselspannungsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (19) einen Operationsverstärker (51) enthält, an dessen invertierenden Eingang zwei Widerstände (53,54) geschaltet sind, die als Eingangswiderstände der Vergleichsschaltung (19) wirken, und daß der Ausgang dieses Operationsverstärkers (51) mit seinem invertierenden Eingang über einen Kondensator (52) gekoppelt ist.

5. Amplitudenstabilisierter Wechselspannungsgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrierschaltung (23) mit einem Operationsverstärker (26) ausgeführt ist.

6. Amplitudenstabilisierter Wechselspannungsgenerator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierende Rückkopplung (32) mit einem integrierenden Operationsverstärker (37) ausgeführt ist.

7. Amplitudenstabilisierter Wechselspannungsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Schaltung (60) mit einem über die Zeit veränderlichen Spannungsübertrar gungskoeffizienten, deren Eingang (61) abwechselnd an die Ausgänge der Operationsverstärker (5, 6) angeschlossen wird und deren Ausgang den Ausgang der Quelle darstellt

8. Amplitudenstabilisierter Wechselspannungsgenerator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (60) mit dem über die Zeit veränderlichen Spannungsübertragungskoeffizienten einen summierenden Operationsverstärker (62) aufweist, an dessen invertierenden Eingang (64) ein Widerstand (65) und mindestens zwei parallel

ίο liegende Reihenschaltungen aus je einem gesteuerten Schalter (69 bis 71) und einem Widerstand (66 bis 68) angeschlossen sind.

9. Amplitudenstabilisierter Wechselspannungsgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der Reihenschaltungen der Verbindungspunkt (72 bis 74) des gesteuerten Schalters (69 bis 71) und des Widerstandes (66 bis 68) über einen weiteren Schalter (75 bis 77) an den nicht invertierenden Eingang (78) des summierenden

Operationsverstärkers (62) angeschlossen ist

10. Amplitudenstabilisierter Wechselspannungsgenerator nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Schaltung (60) mit dem über die Zeit veränderlichen Spannungsübertragungskoeffizienten ein Tiefpaßfilter (85) angeschlossen ist.