DE3311831A1 - LOW PASS FOR AN ELECTRONIC SCALE - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Tiefpaß zur Glättung eines von Störsignalen überlagerten Gleichspannungs-Meßsignald in einer elektronischen Waage, wobei dieser Tiefpaß zwischen einem Meßwertaufnehmer mit analogem Ausgangssignal und einem integrierenden Analog/Digital-Wandler geschaltet ist.The invention relates to a low-pass filter for smoothing a DC voltage measurement signal superimposed by interference signals in an electronic balance, this low-pass filter between a transducer with analog Output signal and an integrating analog / digital converter is switched.
Um Verfälschungen des Meßsignals beispielsweise durch die Offsetspannung oder das niederfrequente Rauschen der benutzten Operationsverstärker zu vermeiden, ist es bekannt, den Tiefpaß in Form eines Nebenschlußfilters auszubilden, bei dem das Störsignal an einer Stelle des Signalpfades kapazitiv ausgekoppelt wird und nach dem Durchlaufen einer Verstärker- und Filteranordnung an derselben Stelle des Signalpfades kapazitiv wieder eingekoppelt wird. Eine Schaltung dieser Art ist beispielsweise in der DE-AS 26 47 981 in verschiedenen Varianten gezeigt.To avoid falsifications of the measurement signal, for example due to the offset voltage or the low-frequency noise of the To avoid the operational amplifier used, it is known to use the low-pass filter in the form of a bypass filter form, in which the interference signal is capacitively decoupled at one point in the signal path and after Passing through an amplifier and filter arrangement capacitively coupled in again at the same point in the signal path will. A circuit of this type is for example in DE-AS 26 47 981 in different variants shown.
Nachteilig an dieser bekannten Schaltung ist, daß Ein- und Auskopplung des Störsignals an derselben Stelle erfolgen, so daß immer ein Reststörsignal erhalten bleiben muß, um das Eingangssignal für die Verstärker- und Filteranordnung zu liefern.The disadvantage of this known circuit is that the interference signal is coupled in and out at the same point. so that a residual interference signal must always be retained to prevent the input signal for the amplifier and filter arrangement to deliver.
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Aufgabe der Erfindung 1st es daher, den Tiefpaß so weiterzubilden, daß unter Beibehaltung des günstigen Rausch- und Offset-Verhaltens eines Nebenschlußfilters eine verbesserte Unterdrückung von Störungen erreicht wird.The object of the invention is therefore to develop the low-pass filter in such a way that while maintaining the favorable Noise and offset behavior of a bypass filter an improved suppression of disturbances is achieved.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß im Signalpfad ein Widerstand liegt, daß das eine (in Signalflußrichtung vordere) Ende dieses Widerstandes mit dem Eingang einer invertierenden Verstärkerschaltung verbunden ist und daß der Ausgang dieser invertierenden Verstärkerschaltung über eine Serienschaltung von einem Kondensator und einem Widerstand mit dem anderen (in Signalflußrichtung hinteren) Ende des erstgenannten Widerstandes verbunden ist.According to the invention this is achieved in that in the signal path there is a resistor that one end (in the signal flow direction, the front end) of this resistor connects to the input an inverting amplifier circuit is connected and that the output of this inverting amplifier circuit Via a series connection of a capacitor and a resistor with the other (in the direction of signal flow rear) end of the first-mentioned resistor is connected.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous refinements result from the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der einzigen Figur, die die Schaltung des Tiefpasses zeigt, beschrieben.The invention is described below with reference to the single figure which shows the circuit of the low-pass filter.
Der Meßwertaufnehmer der elektronischen Waage 1st nur schematisch durch das Teil 1 mit der Waagschale 2 angedeutet, da er allgemein bekannt ist. Beispielsweise kann er als kraftkompensierendes System, wie es in der DE-OS 30 12 979 beschrieben ist, ausgeführt sein. Das analoge Ausgangssignal steht in Form einer Gleichspannung am Ausgang 3 zur Verfügung, wobei dieser Gleichspannung beispielsweise bei Erschütterungen der Waage StörsignaleThe transducer of the electronic balance is only indicated schematically by part 1 with the weighing pan 2, as he is well known. For example, it can be used as a force-compensating system, as in the DE-OS 30 12 979 is described to be executed. The analog output signal is in the form of a direct voltage available at output 3, with this DC voltage, for example, interference signals in the event of vibrations of the balance
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überlagert sind. Dieses Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers wird in einem Tiefpaß 4, der weiter unten näher erläutert wird, geglättet und dem Eingang 18 eines integrierenden Analog/Digital-Wandlers 13 zugeführt. Die Eingangsstufe dieses Analog/Digital-Wandlers 13 besteht aus einem Integrator 14, so daß der Eingang des Analog/ Digital-Wandlers 13 eine Stromsenke bildet. Dem Integrator 14 wird weiter über einen Widerstand 15 und einen Schalter 16 zeitweise ein Strom aus einer Referenz-Spannungsquelle 17 mit zur Meßspannung entgegengesetzter Polarität zugeführt. Das Schaltverhältnis des Schalters wird durch eine digitale Steuerung 19 so eingestellt, daß der dem Integrator 14 zufließende Strom im zeitlichen Mittel Null ist. Aus diesem Schaltverhältnis kann in bekannter Weise der digitale Wert der Meßspannung hergeleitet werden, der in der Anzeige 20 angezeigt wird. Einzelheiten der Schaltung und Funktion des Analog/Digital-Wandlers 13 sind beispielsweise in der DE-PS 21 14 141 beschrieben.are superimposed. This output signal from the transducer is in a low-pass filter 4, which will be explained in more detail below, smoothed and the input 18 one integrating analog / digital converter 13 supplied. The input stage of this analog / digital converter 13 is made from an integrator 14, so that the input of the analog / Digital converter 13 forms a current sink. The integrator 14 is further via a resistor 15 and a switch 16 temporarily a current from a reference voltage source 17 supplied with opposite polarity to the measuring voltage. The switching ratio of the switch is set by a digital controller 19 so that the current flowing to the integrator 14 in time Mean is zero. The digital value of the measuring voltage can be obtained from this switching ratio in a known manner which is displayed in the display 20. Details of the circuit and function of the Analog / digital converter 13 are described in DE-PS 21 14 141, for example.
Der Tiefpaß 4 besteht aus einem Widerstand 5, der im Signalpfad liegt und der gleichzeitig den Eingangswiderstand für den Integrator 14 des Analog/Digital-Wandlers bildet; weiter besteht der Tiefpaß aus einer invertierenden Verstärkerschaltung 6, deren Eingang mit dem vorderen Ende (in Signalflußrichtung gesehen) des Widerstandes 5 verbunden ist und deren Ausgang über einen Kondensator 7 und einen weiteren Widerstand 8 mit dem hinteren Ende (in Signalflußrichtung gesehen) des Wider-Standes 5 verbunden ist. Die invertierende Verstärker-The low-pass filter 4 consists of a resistor 5, which is located in the signal path and which at the same time has the input resistance forms for the integrator 14 of the analog / digital converter; the low-pass filter also consists of an inverting one Amplifier circuit 6, the input of which is connected to the front end (seen in the direction of signal flow) of the resistor 5 is connected and its output via a capacitor 7 and another resistor 8 with the rear end (seen in the direction of signal flow) of the resistor 5 is connected. The inverting amplifier
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schaltung 6 ist in der Figur durch zwei Operationsverstärker 9 und 10 realisiert, von denen der erste Operationsverstärker 9 als Impedanzwandler und der zweite Operationsverstärker 10 als Inverter geschaltet ist. Der Verstärkungsfaktor der Verstärkerschaltung 6 ist dann näherungsweise durch das Verhältnis der beiden Widerstände 12 und 11 gegeben.circuit 6 is implemented in the figure by two operational amplifiers 9 and 10, the first of which Operational amplifier 9 is connected as an impedance converter and the second operational amplifier 10 as an inverter. Of the The gain factor of the amplifier circuit 6 is then approximately by the ratio of the two resistances 12 and 11 given.
Die Punktionsweise des Tiefpasses 4 ist folgende: Tritt am Meßwertausgang 3 eine Störwechselspannung höherer Frequenz auf, so fließt dadurch über den Widerstand 5 ein Störwechselstrom in den Eingang 18 des Analog/Digital-Wandlers 13. Durch die invertierende Verstärkerschaltung wird diese Störwechselspannung verstärkt und invertiert, so daß über den Kondensator 7 und den Widerstand 8 ein Störwechselstrom mit entgegengesetztem Vorzeichen in den Eingang 18 des Analog/Digital-Wandlers 13 eingespeist wird. Sind diese beiden Störwechselströme über den Widerstand 5 und über den Widerstand 8 in ihrer Amplitude gleich, so heben sie sich vollständig auf, so daß der Analog/Dlgital-Wandler 13 nur das reine Gleichspannungs-Meßsignal erhält. Die Gleichheit der Amplituden der beiden Störwechselströme läßt sich leicht über die richtige Wahl des Widerstandes 8 im Verhältnis zum Widerstand 5 erreichen. Ist der Verstärkungsfaktor der invertierenden Verstärkerschaltung 6 beispielsweise zehn, so muß auch der Widerstand 8 um den Faktor zehn größer sein als der Widerstand 5. Der Kondensator 7 dient in bekannter Weise zur Potentialtrennung und zur Einstellung der Eckfrequenz des Tiefpasses.The puncture method of the low pass 4 is as follows: Step on If the measured value output 3 has an interfering alternating voltage of higher frequency, an interfering alternating current flows through the resistor 5 as a result into the input 18 of the analog / digital converter 13. Through the inverting amplifier circuit this interference AC voltage is amplified and inverted, so that through the capacitor 7 and the resistor 8 an interfering alternating current with the opposite sign in the Input 18 of the analog / digital converter 13 fed will. Are these two interfering alternating currents through resistor 5 and resistor 8 in their amplitude equal, they cancel each other out completely, so that the analog / digital converter 13 only receives the pure DC voltage measurement signal receives. The equality of the amplitudes of the two interfering alternating currents can easily be determined by the correct choice of resistance 8 in relation to resistance 5. Is the gain factor of the inverting If the amplifier circuit 6 is ten, for example, then the resistor 8 must also be greater than the resistor by a factor of ten 5. The capacitor 7 is used in a known manner for potential separation and for setting the corner frequency of the Low pass.
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Der Tiefpaß ist In der Figur als Filter erster Ordnung gezeichnet. Selbstverständlich kann in entsprechender Weise auch ein Filter zweiter Ordnung realisiert werden, beispielsweise indem der Ausgang des Operationsverstärkers 9 und der Eingang des Operationsverstärkers nicht über einen Ohmschen Widerstand, sondern über ein phasenschiebendes Netzwerk verbunden sind. Oder die Rückführung des Operationsverstärkers 10 wird nicht durch einen Ohmschen Widerstand, sondern durch eine Impedanz mit entsprechender Frequenzabhängigkeit gebildet.In the figure, the low-pass filter is a first-order filter drawn. Of course, a second order filter can also be implemented in a corresponding manner, for example by the output of the operational amplifier 9 and the input of the operational amplifier are not connected via an ohmic resistor, but via a phase-shifting network. Or repatriation of the operational amplifier 10 is not through an ohmic resistance, but through an impedance with corresponding frequency dependency formed.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination |