DE2847214C2

DE2847214C2 - Bezugsspannungsquelle für Wechselspannungen

Info

Publication number: DE2847214C2
Application number: DE2847214A
Authority: DE
Inventors: Toom Ajnovi&ccaron; Tallin Pungas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-11-01
Filing date: 1978-10-30
Publication date: 1983-09-08
Also published as: GB2008816A; FI69373B; SU773592A1; DD141584A1; HU177721B; ATA778478A; AT367206B; SE430105B; FI783331A; GB2008816B; FR2407514B1; SE7811274L; JPS5484772A; FR2407514A1; DE2847214A1; US4280088A; FI69373C; JPS5852185B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine als Brückenschaltung aufgebaute Bezugsspannungsquelle der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen, aus der SU-PS 4 54 037 bekannten Art.

An den Ausgangsklemmen der bekannten Bezugsspannungsquelle lassen sich eine positive bzw. negative Gleichspannung abgreifen, die zueinander stabilisiert und, wenn der Steuerklemme Massepotential zugeführt wird, massesymmetrisch sind. Durch Anlegen einer Steuerspannung an die Steuerklemme werden die Ausgangsspannungen gegenüber Masse entsprechend verschoben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Gleichspannungsquelle in eine Wechselspannungsquelle umzugestalten, wobei weitgehend vermieden werden soll, daß durch die hierzu notwendigen zusätzlichen Schaltelemente die Stabilität der Spannung verschlechtert wird.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der bekannten

ίο Bezugsspannungsquelle der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.

Dabei ist es aus der US-PS 34 58 723 an sich bekannt, eine Gleichspannung durch Umschalten in eine Wechselspannung umzuformen.

Bei der erfindungsgemäßen Bezugsspannungsquelle wird die an den Tastenschaltern anliegende Gleichspannung in eine Wechselspannung umgeformt. Durch die beiden weiteren, den direkten Eingängen der Operationsverstärker vorgeschalteten Tastenschalter und die zwischen den direkten Eingang und den Ausgang der Operationsverstärker geschalteten Widerstände werden die Innenwiderstände der zwischen die Operationsverstärker und die Ausgangsklemme geschalteten Tastenschalter kompensiert, so daß die Ausgangs-Wechselspannung hinsichtlich sich ändernder Innenwiderstände der als Umschalter dienenden Tastenschalter stabilisiert ist

Wird gemäß Patentanspruch 2 der Verbindungspunkt zwischen den beiden in Reihe geschalteten Tastenschaltern nicht direkt, sondern über eine Integrier-Rückkoppiung mit der Steuerklemme verbunden, so arbeitet die Bezugsspannungsquelle auch dann stabil, wenn die positiven und negativen Ausgangs-Spannungsimpulse bei gleicher Dauer eine ungleiche Amplitude oder, umgekehrt, bei ungleicher Dauer eine gleiche Amplitude haben.

Durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 3 läßt

•»ο sich die Geschwindigkeit der Ändtru.ig der Ausgangsspannung beim Umschalten erhöhen, so daß die Ausgangs-Wechselspannung sehr steile Impulsflanken aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild einer Bezugsspannungsquelle für Wechselspannungen und

F i g. 2 das Schaltbild einer Bezugsspannungsquelle mit einer lntegrier-Rückkopplung.

Die Bezugsspannungsquelle der F i g. 1 ist als Brückenschaltung ausgeführt, in deren gegenüberliegenden Zweigen zwei Zenerdioden 1, 2 und zwei Widerstände 3, 4 vorgesehen sind. An die Ausgangsklemme 5 der Bezugsspannungsquelle werden durch Tastenschalter 6, 7 zwei Operationsverstärker 8, 9 abwechselnd angeschlossen. Der invertierende Eingang 10 des Operationsverstärkers 8 ist mit der Anode und sein Ausgang mit der Kathode der Zenerdiode 1 verbunden. Der invertierende Eingang 11 des Operationsverstärkers 9 ist mit der Kathode, sein Ausgang mit der Anode der Zenerdiode 2 verbunden. Die Steuereingänge 12, 13 der Tastenschalter 6, 7 sind an Ausgänge eines Taktimpulsgenerators 14 angeschlossen.

Die Bezugsspannungsquelle enthält zwei in Reihe geschaltete Tastenschalter 15,16, deren Steuereingänge 17, 18 an den Taktimpulsgenerator 14 angeschlossen sind. Die Ausgänge der Tastenschalter 15,16 sind an die

direkten Eingänge 19, 20 der Operationsverstärker 8 bzw. 9 angeschlossen. Die Eingänge der Tastenschalter 15, 16 sind miteinander und mit der Steuerklemme 21 der Bezugsspannungsquelle verbunden, der die Steuerspannung der Bezugsspannungsquelle zugeführt wird. Zwischen den direkten Eingang 19,20 jedes Operationsverstärkers 8 bzw. 9 und ihren Ausgang ist ein Widerstand 22 bzw. 23 geschaltet

Bei der in F i g. 2 gezeigtem Ausführungsform ist die Verbindung zwischen dem Tastenschalter 15 bzw. 16 mit dem direkten Eingang des zugehörigen Operationsverstärkers 8 bzw. 9 über eine RC-Kette aus einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 24 bzw. 25 und einem Kondensator 26 bzw. 27 mit der Ausgangsklemme 5 der Bezugsspannungsqnelle verbunden.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.2 ist ferner eine Integrier-Rückkopplung vorgesehen, die aus einem dritten Operationsverstärker 28 ausgeführt ist, dessen Ausgang über einen Kondensator 30 auf den invertierenden Eingang rückgekoppelt ist, der seinerseits über M einen Eingangswiderstand 29 an die Ausgangsklemme 5 der Bezugsspannungsquelle angeschlossen ist Der direkte Eingang 31 des Operationsverstärkers 2? ist an die Steuerklemme 21 der Bezugsspannungsquelle angeschlossen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 28 ist an die miteinander verbundenen Eingänge der Tastenschalter 15 und 16 angeschlossen.

Die Bezugsspannungsquelle arbeitet wie folgt:

Bei gleichbleibender Steuerspannung wird am Ausgang des Operationsverstärkers 8 eine stabilisierte positive Spannung und am Ausgang des Operationsverstärkers 9 eine stabilisierte negative Spannung abgegeben. Die Stabilität der abgegebenen Spannungen ist dabei äußerst hoch, weil der Arbeitsstrom der Zenerdicden 1, 2 stabilisiert ist Der Arbeitsslrom der $5 Zenerdiode 1 wird durch das Verhältnis der Summe der Spannungsabfälle der Zenerdiode 2 und der Tastenschalter 15,16 zum Widerstandswert des Widerstandes 4 bestimmt. Der Arbeitsstrom der Zenerdiode 2 wird durch das Verhältnis der Summe der Spannungsabfälle ■«> der Zenerdiode 1 und der Tastenschalter 15, 16 zum Widerstandswert des Widerstandes 3 bestimmt. Der Arbeitsstrom des Tastenschalters 15 wird durch das Verhältnis des Spannungsabfalles der Zenerdiode 1 zum Widerstandwert des Widerstandes 22, der Arbeitsstrom ⁴^ des Tastenschalters 16 durch das Verhältnis des Spannungsabfalls der Zenerdiode 2 zilti Widerstandswert des Widerstandes 23 bestimmt.

Die Tastenschalter 15 und 16 können sich ständig im eingeschalteten Zustand befinden. Die Widerstände 22, >" 23 lassen einen Gleichstrom über die Tastenschalter 15, 16 fließen, der gleich dem Ausgangsstrom durch die Tastenschalter 6, 7 ist Die Tastenschalter 6 und 7 schalten abwechselnd die Ausgänge der Verstärker 8 und 9 an die Ausgangsklemme 5.

An der Ausgangsklemme 5 wird eine Rechteck-Wechselspannung gebildet, deren Vollausschlag (Summe der positiven und negativen Amplitude)

U^ U₂+ U_tb+ U₁₅+ Ui-U₆- U₇^U₂+ U,

ist, worin U\, U₂, Ub, Ui, Lfound U_t6 die Spannungsabfälle an den Elementen 1, 2, 6, 7, 15 bzw. 16 der Bezugsspannungsquelle sind.

Bei Änderung der Umgebungsbedingungen, z. B. der Temperatur, ändern sich die Spannungsabfälle an den Tastenschaltern 6, 7 und den Tastenschaltern 15,16, die im Vergleich zur Ausgangsspannung geringe Werte haben, gleichzeitig um einen gleichen Wert der Vollausschlag der Ausgangsspannung ändert sich dagegen nicht

Bei Ungleichheit der Amplitude der Ausgangsspannungsimpulse umgekehrter Polarität bei gleicher Dauer, oder bei ungleicher Dauer der Imnulse gleicher Amplitude erfolgt eine Verschiebung de* Gleichkomponente der Ausgangsspannung.

Jeder Unterschied der Gleichkomponente an der Klemme 5 vom Wert der Steuerspannung an der Steuerklemme 21 erzeugt im Widerstand 29 einen Strom, der integriert wird, und der das Potential am Verbindungspunkt der Tastenschalter 15, 16 sowie an den invertierenden. Eingängen 10, 11 und somit an den Ausgängen der Operationsverstärker 8 und 9 verschiebt so daß die Gleichkomponente an der Ausgangsklemme 5 dem erforderlichen Wert Rechnung trägt

Zum Beispiel wird bei der Speisung eines induktiven Teilers bezüglich der gemeinsamen Schiene der Bezugsspannungsqueile die Steuerklemme 21 an eine gemeinsame Schiene angeschlossen, der induktive Teiler wird direkt an die Ausgangsklemme 5 angeschlossen, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich die Genauigkeit des induktiven Teilers wegen des Leer-Gleichstroms verschlechtert Die Reihenschaltungen aus den Widerständen 24 bzw. 25 und den Kondensatoren 26 bzw. 27 bilden für die Wechselspannung eine positive Rückkopplung von der Ausgangsklemme 5 der Bezugsspannungsquelle auf die direkten Eingänge 19 bzw. 20 der Verstärker 8 bzw. 9 und dienen zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Änderung der Ausgangsspannung der Bezugsspannungsquelle bei den Umschaltungen.

Die Möglichkeit des Anschlusses der Bezugsspannungsquelle an den Verbraucher ohne Verwendung eines Trennkondensators garantiert eine genaue Übertragung der Rechteck-Wechselspannung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Als Brückenschaltung aufgebaute Bezugsspannungsqaelle mit einer ersten und einer zweiten stabilisierenden Zenerdiode (1 bzw. 2) und je einem Widerstand (3 bzw. 4) in den parallel angeordneten Zweigen, wobei sich die beiden Zenerdioden (1, 2) und die Widerstände (3, 4) jeweils diagonal gegenüber liegen und die Zenerdioden (1, 2) hinsichtlich ihrer Polarität gleichsinnig geschaltet sind, mit einem ersten und einem zweiten Operationsverstärker (8 bzw. 9), deren Ausgänge an die Kathode bzw. Anode der ersten bzw. zweiten Zenerdiode (1 bzw. 2) und an die Ausgangsklemme (5) der Bezugsspannungsquelle, deren invertierende Eingänge (—) an die Anode bzw. Kathode der ersten bzw. zweiten Zenerdiode (1 bzw. 2) angeschlossen sind, und deren direkte Eingänge (+) miteinander verbunden und an die Steuerklemme (21) der Bezugsspjufflungsquelle gekoppelt sind, gekennzeichnet durch je einen zwischen den Ausgang der Operationsverstärker (8, 9) und die Ausgangsklemme (5) geschalteten Tastenschalter (6, 7), die durch einen Taktgenerator (14) abwechselnd periodisch eingeschaltet werden, durch eine zwischen die direkten Eingänge (+) der Operationsverstärker (8, 9) geschaltete Reihenschaltung aus zwei weiteren, ebenfalls durch den Taktgenerator (14) gesteuerten Tastenschaltern (15,16) von gleicher Bauart wie die an die Ausgangsklemme (5) angeschlossenen Tastenschalter _%k, 7), wobei der Verbindungspunkt der in Reihe geschalteten weiteren Tastenschalter (15, 16) an die Steuerklemme (21) angeschlossen ist, an die die Steuergleichspamuing Cv den Gleichspannungspegel der Bezugsspannuirg angelegt ist, und durch je einen zwischen den direkten Eingang und den Ausgang der Operationsverstärker (8, 9) geschalteten Widerstand (22 bzw. 23).

2. Abgeänderte Bezugsspannungsquelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Integrier-Rückkopplung mit einem dritten Operationsverstärker (28), dessen invertierender Eingang ( —) an dh Ausgangsklemme (5), dessen direkter Eingang (31) an die Steuerklemme (21) und dessen Ausgang an den Verbindungspunkt der in Reihe geschalteten weiteren Tastenschalter (15,16) angeschlossen ist.

3. Bezugsspannungsquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der direkte Eingang (+) des ersten und zweiten Operationsverstärkers (8 bzw. 9) über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (24 bzw. 25) und einem Kondensator (26 bzw. 27) mit der Ausgangsklemme (5) verbunden ist.