DE3901314A1 - Schaltungsanordnung zur nachbildung einer variablen impedanz, insbesondere eines ohmschen widerstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Nachbildung einer variablen Impedanz, insbesondere eines ohmschen Widerstandes.

In der Meßtechnik werden häufig genau bekannte, aber veränderliche ohmsche Widerstände benötigt, um Meßgeräte zu kalibrieren (z.B. Nachbildung von resistiven Sensoren wie Pt 100/Pt 1000-Temperaturfühlern) sowie als elektro­ nische Lasten zur Prüfung von Strom- und Spannungsquel­ len. Der Widerstandswert sollte für den Einsatz in auto­ matischen Prüfeinrichtungen fernsteuerbar sein, so daß die Verwendung von Präzisions-Potentiometern ausscheidet. Potentiometer haben darüber hinaus den Nachteil, daß sich bei gewickelten Potentiometern der Widerstand von Windung zu Windung sprunghaft ändert und bei schicht­ förmigen Potentiometerwiderständen der Temperaturkoeffi­ zient des Widerstandsmaterials nicht den gestellten Forderungen genügt. Darüber hinaus sind Potentiometer im allgemeinen nicht mit einer ausreichenden Linearität zu fertigen. Infolgedessen läßt sich eine elektromecha­ nische Widerstandsänderung durch Winkel- oder Weg­ streckeneinstellung nicht mit ausreichender Präzision verwirklichen. Andere mechanisch verstellbare Widerstände sind beispielsweise Präzisionsdekaden, bei denen eine Vielzahl von unterschiedlichen Einzelwiderständen durch Schaltglieder miteinander verbunden werden können, wo­ durch sich ein unterschiedlicher Gesamtwiderstand erzie­ len läßt. Die mechanischen Schaltglieder verändern sich jedoch durch Korrosion mit der Zeit, so daß eine ausrei­ chend präzise Widerstandsnachbildung nicht möglich ist.

Es sind Schaltungen für elektronische Lasten bekannt, die mit einem Stellglied arbeiten, dessen Widerstands­ wert periodisch gemessen und korrigiert wird, wozu das Stellglied kurzzeitig vom Ausgang getrennt und mit der internen Steuerschaltung verbunden werden muß. Beispiele dafür finden sich in DE-OS 31 51 082, wo ein steuerbarer Widerstand (FET) als Stellglied verwendet wird. Die in dieser Druckschrift offenbarte Schaltung hat die Aufgabe, den Linearitätsbereich des FET zu vergrößern. Die beiden Anschlüsse des damit nachgebildeten Wider­ standes werden in ihrem Potential gegen eine gemeinsame Masse ausgeregelt, so daß eine Gleichtaktspannung gegen Masse besteht. Die Genauigkeit der Schaltung wird von einer großen Anzahl von Widerständen und den Fehlergrößen von relativ vielen Verstärkern beeinflußt.

Ein weiteres Beispiel dieser Art findet sich in DE-OS 32 39 309, wo ein externer Strom mit Hilfe eines Strom/-Spannungswandlers und eine Spannung gemessen werden, woraufhin mit Hilfe eines Multiplizierers oder eines Dividierers ein Quotient aus Spannung und Strom gebildet wird, dieser Quotient mit einer über einen D/A-Wandler gelieferten Stellspannung durch einen Differenzverstärker verglichen und das Stellglied, d.h. der einstellbare Widerstand durch diesen Differenzverstärker betätigt wird.

In einer weiteren Schaltung (DE-OS 32 30 467) wird ein Eingangsanschluß eines Spannungs/Stromwandlers mit einer Eingangssignalspannung versorgt. Der Ausgangsstrom des Spannungs/Stromwandlers wird einem Stromverstärker mit variabler Verstärkung zugeführt, dessen Ausgangssignal­ strom zum Eingangsanschluß des Spannungs/Stromwandlers zurückgekoppelt wird. Am Eingang des Spannungs/Stromwand­ lers liegt daher die Summe aus Eingangssignalspannung und Ausgangsspannung des Stromverstärkers mit variabler Verstärkung an. Zur Verhinderung unerwünschter Schwin­ gungsphänomene dieser Schaltung unmittelbar nach dem Einschalten der Stromversorgung ist eine spezielle Steuerschaltung vorgesehen, die unmittelbar nach dem Einschalten der Stromversorgung den Betrieb des Span­ nungs/Stromwandlers für eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Einschalten der Stromversorgung im wesentlichen unterdrückt. Die Schaltung ist als integrierte Schaltung ausgeführt und weist eine große Anzahl von Transistoren, Dioden und Stromquellen auf.

Weiterhin ist eine Schaltung bekannt (DE-OS 31 24 231), bei der eine über einen Referenzwiderstand abfallende Eingangsspannung als Basis für eine in Abhängigkeit von dieser Eingangsspannung und einem von einem Digi­ tal-Analog-Wandler vorgegebenen Teilerverhältnis erzeug­ ten Hilfsspannung dient. Diese Hilfsspannung ist vom Eingangsstrom linear abhängig. Als Kernstück dient ein zwischen einer "Widerstandsklemme" und Schaltungsnull liegender realer Widerstand, an dem der durch ihn fließende externe Strom gemessen wird. Der nachgebildete "Widerstand" ist aber nicht massebezogen, sondern floated proportional zum externen Laststrom gegen Schaltungsnull. Darüber hinaus erfolgt die Strom/Spannungs-Wandlung nicht ohne Spannungsabfall, sondern über den Spannungsabfall an einem Widerstand. Zudem ist eine Vielzahl von Ab­ gleichpotentiometern vorgesehen, wodurch eine exakte Einstellung des gewünschten Widerstandes erschwert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem schaltungstechnischen Aufwand eine Schaltungsanordnung zu realisieren, mit der eine variable, einstellbare Impedanz nachgebildet werden kann.

Erfindungsgemäß wird eine Schaltungsanordnung zur Nach­ bildung einer variablen Impedanz, insbesondere eines ohmschen Widerstandes, angegeben mit einem invertierenden Strom/Spannungswandler, der einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang aufweist und eine Spannung am Ausgang in Abhängigkeit vom am ersten Eingang fließenden Stromes und einer am zweiten Eingang anliegenden Spannung erzeugt, wobei der erste Eingang und ein auf einem bezüg­ lich der Schaltungsanordnung festen Potential liegender dritter Eingang die Anschlüsse der nachzubildenden Impe­ danz bilden, und mit einem invertierenden Spannungspro­ portionalglied mit variablem, einstellbarem Proportiona­ litätsfaktor kleiner Eins, dessen Eingang mit dem Ausgang des Strom/Spannungswandlers verbunden ist, der eine zu seiner Eingangsspannung proportionale Ausgangsspannung erzeugt und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des Strom/Spannungswandlers verbunden ist, wobei durch diese Rückkoppelung die Spannung am Ausgang des Spannungspro­ portionalgliedes gegenüber dem festen Potential auf einen Wert eingeregelt wird, die dem Wert der Spannung am ersten Eingang gegenüber dem festen Potential des Strom/Spannungswandlers entspricht.

In der Erfindung wird also die Ausgangsspannung des Spannungsproportionalgliedes dem Strom/Spannungswandler als eine Basis für dessen Ausgangsspannung rückgeführt. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Schaltungen, in denen ein Strom/Spannungswandler mit einer festen Ein­ gangs- oder Referenzspannung arbeitet, ist erfindungsge­ mäß diese Referenzspannung variabel. Sie wird so eingere­ gelt, daß sie der Spannung zwischen den "Klemmen" der nachzubildenden Impedanz entspricht. Wenn der Proportio­ nalitätsfaktor des Spannungsproportionalgliedes niedrig ist, muß der Strom/Spannungswandler eine entsprechend höhere Ausgangsspannung erzeugen, damit die oben angege­ bene Bedingung wieder erfüllt wird. Da das Strom/Span­ nungs-Übersetzungsverhältnis des Strom/Spannungswandlers konstant ist, bedeutet dies einen höheren Eingangsstrom. Da sich die nachzubildende Impedanz durch das Verhältnis von Spannung zu Strom bestimmt, bedeutet ein kleinerer Proportionalitätsfaktor einen höheren Strom und damit automatisch einen kleineren Impedanzwert. Darüber hinaus kommt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit weni­ gen Bauteilen aus, so daß sich eine hohe Genauigkeit des Wertes des nachzubildenden Widerstandes realisieren läßt. Weiterhin benötigt die Erfindung kein zusätzliches Stellglied, das nach Messung von Strom und Spannung den Widerstand nachregelt.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Strom/-Spannungswandler einen Verstärker mit einem invertieren­ den Eingang, der mit dem ersten Eingang des Strom/Span­ nungswandlers verbunden ist, und einen nicht-invertieren­ den Eingang, der mit dem zweiten Eingang des Strom/Span­ nungswandler verbunden ist, auf. Der Ausgang des Verstär­ kers ist mit dem Ausgang des Strom/Spannungswandlers verbunden und über eine Impedanz mit seinem invertierten Eingang verbunden. Der Verstärker regelt die Ausgangs­ spannung so, daß die Differenz zwischen dem invertieren­ den und dem nicht-invertierenden Eingang zu Null gemacht wird. Da am nicht-invertierenden Eingang die Ausgangs­ spannung des Spannungsproportionalgliedes und am inver­ tierenden Eingang die Eingangs- bzw. Lastspannung des nachzubildenden Widerstandes anliegt, regelt der Strom/- Spannungswandler seinen Ausgang so, daß das Spannungs­ proportionalglied mit einer ausreichenden Eingangsspan­ nung versorgt wird.

In einer bevorzugten Anwendung ist die Impedanz als ohmscher Widerstand ausgebildet. Die nachzubildende Impedanz entspricht damit ebenfalls einem ohmschen Wider­ stand.

Vorteilhafterweise ist der Widerstand im Strom/Spannungs­ wandler mindestens doppelt so groß wie der größte nachzu­ bildende Widerstand. Je nach gewünschter Größe des nach­ zubildenden Widerstands kann also der Widerstand im Strom/Spannungswandler ausgewählt werden.

Bevorzugterweise ist der Proportionalitätsfaktor kleiner als Eins. Das Spannungsproportionalitätsglied kann dann mit der gleichen Betriebsspannung wie der Strom/Span­ nungswandler arbeiten. Weiterhin bewirkt jede Änderung des Proportionalitätsfaktors nur eine kleine relative Änderung des Werts der nachzubildenden Impedanz.

Mit Vorteil weist das Spannungsproportionalglied einen Digital-Analog-Wandler auf, der in Abhängigkeit von einem einen digitalen Wert darstellenden Steuersignal eine Ausgangsspannung erzeugt, die sich im Verhältnis zur Eingangsspannung verhält wie der digitale Wert zum größten verarbeitbaren digitalen Wert. Ein Digital-Ana­ log-Wandler setzt ein digitales Eingangssignal in einen analogen Strom- bzw. Spannungswert um. Wenn das digitale Eingangssignal den durch den Digital-Analog-Wandler maximal verarbeitbaren Wert repräsentiert, entspricht die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers seiner Eingangsspannung. Wenn das Digitalsignal einen entspre­ chend niedrigeren Wert repräsentiert, entspricht die Ausgangsspannung auch nur einem Bruchteil der Eingangs­ spannung. Vorteilhafterweise werden dabei Digital-Ana­ log-Wandler mit mindestens 8 Bit verwendet, die den Vorteil einer relativ großen Auflösung haben. Mit 8 Bit lassen sich 256 verschiedene Ausgangsspannungswerte einstellen, so daß der nachzubildende Widerstand eben­ falls mit 256 Werten nachgebildet werden kann. Das Span­ nungsproportionalglied kann in diesem Fall als Multipli­ zierer betrachtet werden, der die analoge Ein­ gangsspannung mit dem digital eingestellten Faktor multi­ pliziert.

Der Digital-Analog-Wandler kann bereits so ausgelegt sein, daß er die Eingangsspannung invertiert. Sollte er jedoch so ausgebildet sein, daß er einen Ausgangs­ strom als Ausgangssignal liefert oder eine nicht-inver­ tierte Spannung, so ist es von Vorteil, daß der Digi­ tal-Analog-Wandler Bestandteil der Eingangsschaltung eines zweiten Verstärkers ist, der als Umkehrverstärker verwendet werden kann. Aber auch in dem Fall, wo der Digital-Analog-Wandler bereits eine invertierte Spannung liefert, kann es von Vorteil sein, den Digital-Analog-Wandler in der Eingangsschaltung eines zweiten Verstär­ kers anzuordnen, um einen weiteren Proportionalitätsfak­ tor einzubauen und/oder eine bessere Stabilisierung der Ausgangsspannung zu erzielen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Spannungsproportionalglied durch einen analogen Multi­ plizierer gebildet, der seine Eingangsspannung mit einem variablen, einstellbaren, negativen Multiplikator multi­ pliziert. Auf diese Weise läßt sich auf einfache Art und Weise eine lineare Abhängigkeit zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung des Spannungsproportionalgliedes erzielen. Natürlich ist auch ein Multiplizierer denkbar, der eine nicht-invertierte Spannung liefert. In diesem Fall muß hinter den Multiplizierer ein Inverter geschal­ tet werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Spannungsproportionalglied einen Tiefpaßfilter auf, an dessen Eingang die mit variablem, einstellbarem Tast­ verhältnis getaktete Eingangsspannung des Spannungspro­ portionalglieds anliegt. Mit anderen Worten weist das Spannungsproportionalglied einen Schalter auf, der den Eingang des Tiefpaßfilters zwischen dem Ausgang des Strom/Spannungswandlers und Masse hin- und herschaltet. Dabei wird der Schalter vorzugsweise von einem Rechteck-Signal angesteuert, das in einer Periode T einen Zeit­ abschnitt t _on aufweist, in dem der Schalter den Tiefpaß­ filter mit dem Ausgang des Strom/Spannungswandlers ver­ bindet. Der Quotient aus t _on und T ist das Tastverhältnis P. Der Tiefpaßfilter bildet an seinem Ausgang eine Spannung, die dem Produkt aus Tastverhältnis P und Aus­ gangsspannung des Strom/Spannungswandlers entspricht.

Dabei ist bevorzugt, daß die Ausgangsspannung des Tief­ paßfilters durch einen zweiten Verstärker invertiert wird. Der zweite Verstärker kann darüber hinaus auch noch einen Spannungsteiler bilden. Damit ist die Aus­ gangsspannung des Spannungsproportionalgliedes gegenüber der des Strom/Spannungswandlers invertiert und läßt sich problemlos auf den zweiten Eingang des Strom/Span­ nungswandlers zurückführen.

Vorteilhafterweise ist mindestens ein Verstärker als Operationsverstärker ausgebildet. Operationsverstärker sind als fertige Bauteile erhältlich, die lediglich extern beschaltet werden müssen, sie haben einen ausrei­ chend hohen Verstärkungsfaktor, um die Schaltung mit der nötigen Genauigkeit zu realisieren, und sie haben, zumindest im betrachteten Bereich, ein überwiegend linea­ res Verhalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild der Schaltungsanordnung zur Erläu­ terung,

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform mit einem Digi­ tal-Analog-Wandler,

Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform mit einem analogen Multiplizierer und

Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform mit einem getak­ teten Widerstand.

Zwischen den Klemmen 6 und 4 wird ein ohmscher Widerstand nachgebildet, dessen Wert im folgenden bestimmt werden soll. Durch die Eingangsklemme 6 fließt ein externer Laststrom I _L in einen ersten Eingang 2 eines Strom/Span­ nungswandlers 1. Der Strom/Spannungswandler 1 weist einen ersten Verstärker V 1 auf, dessen invertierender Eingang mit dem ersten Eingang 2 des Strom/Spannungs­ wandlers 1 verbunden ist. Der Ausgang des ersten Verstär­ kers V 1 ist über einen Widerstand R 3 auf seinen Eingang zurückgeführt. Der Ausgang des ersten Verstärkers V 1 ist mit dem Ausgang 5 des Strom/Spannungswandlers 1 verbunden. Weiterhin weist der Strom/Spannungswandler 1 einen zweiten Eingang 3 auf, der mit dem nicht-inver­ tierenden Eingang des ersten Verstärkers V 1 verbunden ist.

Ein Spannungsproportionalglied 7 ist an seinem Eingang 8 mit dem Ausgang 5 des Strom/Spannungswandlers 1 verbun­ den. Das Spannungsproportionalglied 7 weist einen Ausgang 9 auf, der über eine Rückführung 14 mit dem zweiten Eingang des Strom/Spannungswandlers 1 verbunden ist. Das Spannungsproportionalglied 7 ist im dargestellten Ausführungsbeispiels durch einen zweiten Verstärker V 2 gebildet, dessen nicht-invertierender Eingang über eine Leitung 12 mit Masse verbunden ist. Der invertieren­ de Eingang des zweiten Verstärkers V 2 ist über einen Widerstand R 1 mit dem Eingang 8 des Spannungsproportio­ nalgliedes 7 und über einen Widerstand R 2 mit dem Ausgang des zweiten Verstärkers V 2, der gleichzeitig mit dem Ausgang 9 des Spannungsproportionalgliedes 7 verbunden ist, verbunden. Parallel zum Widerstand R 2 kann eine Kapazität C zur Phasenkompensation der Schaltung verwen­ det werden.

Wegen der Rückkoppelung 14, die den Ausgang 9 des Span­ nungsproportionalgliedes 7 mit dem zweiten Eingang 3 des Strom/Spannungswandlers 1, d.h. mit dem nicht-inver­ tierenden Eingang des ersten Verstärkers V 1, verbindet, ergeben sich folgende Beziehungen. Der externe Laststrom I _L wird durch den als Summenpunktverstärker arbeitenden ersten Verstärker V 1 durch einen entgegengesetzten gleichgroßen Strom durch R 3 kompensiert, so daß sich die Ausgangsspannung U _A von V 1 ergibt zu:

U _A = - I _L × R 3 + U _L .

Die Spannung U _A wird durch den zweiten Operationsver­ stärker V 2 invertiert und mit dem Verhältnis R 2/R 1 multi­ pliziert:

U _E = - U _A × R 2/R 1.

Da U _E auf den nicht-invertierenden Eingang des ersten Verstärkers V 1 zurückgeführt ist, stellt sich wegen

U _E = U _L ,

zwischen den Klemmen 6 und 4 eine auf das gemeinsame Massepotential der Schaltung bezogene, zum Laststrom I _L proportionale Spannung U _L ein. Eliminiert man aus den oben angegebenen Gleichungen alle Ströme und Spannun­ gen außer I _L und U _L , so erhält man

Da sich der nachgebildete Widerstand aus dem Verhältnis zwischen U _L und I _L ergibt, ist sein Wert

Man erkennt, daß der Widerstandswert von R durch den Spannungsteiler R 1, R 2 beeinflußt wird. Ersetzt man das Verhältnis der Widerstände durch das Verhältnis von Eingangsspannung U _A und Ausgangsspannung U _E , so ergibt sich der Widerstandswert zu

Man erkennt, daß der Wert des nachzubildenden Widerstan­ des unmittelbar durch das Verhältnis zwischen der Ein­ gangsspannung U _A am Spannungsproportionalglied 7 und der Ausgangsspannung U _E beeinflußt wird. Es ist zwar grundsätzlich denkbar, das Verhältnis zwischen diesen beiden Spannungen dadurch zu variieren, daß ein Wider­ stand verändert wird. Im folgenden werden jedoch im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 4 andere Verfahren be­ schrieben, um das Verhältnis zwischen den Spannungen U _A und U _E zu beeinflußen.

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung, die im wesent­ lichen der der Fig. 1 entspricht. Teile, die mit denen der Fig. 1 identisch sind, sind mit gleichen Bezugszei­ chen versehen, Teile die denen der Fig. 1 entsprechen sind mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen. So ist der Strom/Spannungswandler 1 unverändert geblieben. Das Spannungsproportionalglied 107 weist hingegen einen Digital-Analog-Wandler 110 auf, der mit dem Eingang 108 des Spannungsproportionalgliedes 107 verbunden ist. Der Digital-Analog-Wandler 110 erhält über einen Ein­ gangssignalanschluß 111 ein Digitalsignal, das einem Wert N entspricht. Dieser Wert N ist niedriger als oder gleich groß wie der größte Wert N _max , den der Digital-An­ alog-Wandler 110 verarbeiten kann. Der Digital-Analog-Wandler erzeugt an seinem Ausgang einen Strom, der pro­ portional zur Eingangsspannung, d.h. zur Spannung U _A am Eingang des Spannungsproportionalgliedes 107, und dem Verhältnis zwischen N und N _max ist. Dieser Strom wird mit Hilfe von V 2 und R 2 in die Ausgangsspannung U _E gewandelt, die über die Leitung 14 wieder auf den nicht-invertierenden Eingang des ersten Verstärkers V 1 zurückgeführt wird.

Der Widerstandswert des nachgebildeten Widerstands R ändert sich proportional zum Verhältnis zwischen dem digital eingestellten Wert N und der Summe aus N und N _max . Wenn der Wert von N allerdings sehr niedrig gewählt wird, d.h. wenn praktisch ein Kurzschluß simuliert werden soll, sind der Schaltung natürlich durch die Daten der verwendeten Operationsverstärker Grenzen gesetzt.

In Fig. 3 sind entsprechende Elemente mit gegenüber der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 um 200 erhöhte Be­ zugszeichen versehen. Der linke Teil der Schaltungsan­ ordnung, d.h. der Strom/Spannungswandler 1, ist gegen­ über den Fig. 1 und 2 unverändert. Das Spannungspropor­ tionalglied 207 weist einen analogen Multiplizierer 213 auf, der die Spannung am Eingang 208 des Spannungs­ proportionalgliedes 207 mit dem Faktor P, der über einen Anschluß 211 zugeführt wird, multipliziert. Wenn der Faktor P eine negative Zahl ist, erzeugt der Multipli­ zierer 213 eine invertierte Ausgangsspannung U _E , die gleich dem Produkt aus P und U _A ist. Diese Ausgangsspan­ nung U _E wird über die Leitung 14 wieder dem zweiten Eingang 3 des Strom/Spannungswandlers 1 zugeführt.

Der Widerstand R ergibt sich zu

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Schaltungs­ anordnung, in der der Strom/Spannungswandler 1 dem der Fig. 1 entspricht. Die übrigen Teile, die denen der Fig. 1 entsprechen, sind mit um 300 erhöhten Bezugszei­ chen versehen.

Das Spannungsproportionalglied 307 weist einen Schalter 315 auf, der mit dem Eingang 308 und einem Eingang eines Tiefpaßfilters 316 verbunden ist. Der Ausgang des Tief­ paßfilters 316 ist mit einem Anschluß eines Widerstan­ des R 1 verbunden, dessen anderer Anschluß mit dem inver­ tierenden Eingang des zweiten Verstärkers V 2 verbunden ist. Der Ausgang des zweiten Verstärkers V 2 ist über einen Widerstand R 2 auf den invertierenden Eingang zu­ rückgekoppelt. Parallel zum Widerstand R 2 kann eine Kapazität C angeordnet sein, um eine Phasenkompensation zu bewirken. Der nicht-invertierende Eingang des Ver­ stärkers V 2 ist über eine Leitung 312 an Masse gelegt. Der Tiefpaßfilter 316 ist ebenfalls mit Masse verbun­ den, um die ausgefilterten Bestandteile des gefilterten Signals abzuleiten. Der Schalter 315 schaltet den Ein­ gang des Tiefpaßfilters 316 abwechselnd zwischen der Ausgangsspannung U _A , die am Eingang 308 des Spannungs­ proportionalgliedes 307 anliegt, und Masse, die über eine Leitung 317 zugeführt wird, hin- und her. Dabei wird der Schalter 315 durch ein Signal gesteuert, das über eine Leitung 311 zugeführt wird. Dieses Signal ist ein Rechtecksignal der Periode T, das den Schalter während einer Zeit t _on in die Lage bringt, wo er den Eingang 308 mit dem Tiefpaßfilter verbindet. In den übrigen Zeiten verbindet er den Eingang des Tiefpaßfil­ ters 316 über die Leitung 317 mit Masse. Das Verhältnis zwischen t _on und T wird als Tastverhältnis P bezeichnet. Am Ausgang des Tiefpaßfilters 316 liegt dann eine Span­ nung U ₄ × P an, die über den Spannungsteiler R 1 und R 2 zusammen mit dem zweiten Verstärker V 2 eine Ausgangs­ spannung U _E bildet, die über die Leitung 14 auf den nicht-invertierenden Eingang des ersten Verstärkers V 1 zurückgekoppelt ist. Durch Variation des Tastverhält­ nisses P läßt sich also der Widerstandswert des nachzu­ bildenden Widerstandes R praktisch zwischen Null und R 3/2 variieren.

Wenn R 3 im Strom/Spannungswandler 1 ganz allgemein durch eine Impedanz, beispielsweise eine Kapazität oder Induk­ tivität ersetzt wird, kann man durch einen entsprechenden Proportionalitätsfaktor im Spannungsproportionalglied natürlich auch die Impedanz über einen gewissen Bereich variieren.

Claims (11)

1. Schaltungsanordnung zur Nachbildung einer variablen Impedanz (R), insbesondere eines ohmschen Widerstan­ des, mit einem invertierenden Strom/Spannungswandler (1), der einen ersten Eingang (2) und einen zweiten Eingang (3) aufweist und eine Spannung (U _A ) am Aus­ gang in Abhängigkeit vom am ersten Eingang fließenden Strom (I _L ) und einer am zweiten Eingang anliegenden Spannung (U _E ) erzeugt, wobei der erste Eingang (2) und ein auf einem bezüglich der Schaltungsanordnung festen Potential liegender dritter Eingang (4) die Anschlüsse (6, 4) der nachzubildenden Impedanz (R) bilden, und mit einem invertierenden Spannungspropor­ tionalglied (7, 107, 207, 307) mit variablem einstell­ baren Proportionalitätsfaktor, dessen Eingang (8, 108, 208, 308) mit dem Ausgang (5) des Strom/Span­ nungswandler (1) verbunden ist, der eine zu seiner Eingangsspannung (U _A ) proportionale Ausgangsspannung (U _E ) erzeugt und dessen Ausgang (9, 109, 209, 309) mit dem zweiten Eingang (3) des Strom/Spannungswand­ lers (1) verbunden ist, wobei durch diese Rückkopplung (14) die Spannung (U _E ) am Ausgang des Spannungspropor­ tionalgliedes (7, 107, 207, 307) gegenüber dem festen Potential auf einen Wert eingeregelt wird, der dem Wert der Spannung (U _L ) am ersten Eingang (2) des Strom/Spannungswandler (1) gegenüber dem festen Poten­ tial entspricht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strom/Spannungswandler (1) einen Verstärker (V 1) mit einem invertierenden Eingang (-), der mit dem ersten Eingang (2) des Strom/Span­ nungswandlers (1) verbunden ist, und einen nicht-in­ vertierenden Eingang (+), der mit dem zweiten Eingang (3) des Strom/Spannungswandlers (1) verbunden ist, aufweist, dessen Ausgang, der mit dem Ausgang (5) des Strom/Spannungswandlers (1) verbunden ist, über eine Impedanz (R 3) mit seinem invertierenden Eingang (-) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Impedanz als ohmscher Widerstand (R 3) ausgebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Widerstand (R 3) mindestens doppelt so groß ist wie der größte nachzubildende Widerstand (R).

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalitäts­ faktor kleiner als Eins ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsproportional­ glied (107) einen Digital-Analog-Wandler (110) auf­ weist, der in Abhängigkeit von einem einen digitalen Wert (N) darstellenden Steuersignal eine Ausgangs­ spannung (U _E ) erzeugt, die sich im Verhältnis zur Eingangsspannung (U _A ) verhält wie der digitale Wert (N) zum größten durch den Digital-Analog-Wandler (110) verarbeitbaren digitalen Wert (N _max ) .

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Digital-Analog-Wandler (110) Be­ standteil des Eingangszweiges eines zweiten Verstär­ kers (V 2) ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungspropor­ tionalglied (207) durch einen analogen Multiplizie­ rer (213) gebildet ist, der seine Eingangsspannung (U _A ) mit einem variablen, einstellbaren, negativen Multiplikator (P) multipliziert.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsproportio­ nalglied (307) einen Tiefpaßfilter (316) aufweist, an dessen Eingang die mit variablem, einstellbarem Tastverhältnis (P) getaktete Eingangsspannung des Spannungsproportionalgliedes anliegt.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgangsspannung (U _A ×P) des Tiefpaßfilters (316) durch einen zweiten Verstärker (V 2) invertiert ist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Verstärker (V 1, V 2) als Operationsverstärker ausgebildet ist.