DE4243481C1 - Wideband rectifier with lower cut=off frequency of several hundred Megahertz - has feedback circuit consisting of two series diodes between output and inverting input of operational amplifier, and adjustment resistor between diodes and non-inverting input - Google Patents

Wideband rectifier with lower cut=off frequency of several hundred Megahertz - has feedback circuit consisting of two series diodes between output and inverting input of operational amplifier, and adjustment resistor between diodes and non-inverting input

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DE4243481C1 DE19924243481 DE4243481A DE4243481C1 DE 4243481 C1 DE4243481 C1 DE 4243481C1 DE 19924243481 DE19924243481 DE 19924243481 DE 4243481 A DE4243481 A DE 4243481A DE 4243481 C1 DE4243481 C1 DE 4243481C1
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    • G01R19/22Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of ac into dc

Abstract

The rectifier input (E) is connected via a coupling capacitor (C0) and a first resistance (R0) to the anode and cathode respectively of first (D1) and second (D2) diodes. The cathode of the first diode is connected to the positive input of an operational amplifier (OP12). The second diode's anode is earthed and a further capacitor (C12) couples the first diode's cathode and second diode's anode. A fifth diode (D5) is connected between the second diode's anode and a sixth diode's (D6) anode whose cathode is connected to the amplifier's feedback path. The series connected fifth and sixth diodes are forward biased by a dc voltage (Ub12). A parallel resistance (R12) connects the positive input of the operational amplifier and the feedback path and is in parallel with the capacitor and series diodes. The feedback path contains a third and fourth diode (D3,D4) in series and a feedback resistance (R34). The fourth diode's cathode is connected to the amplifier's negative input. The feedback resistance lies between the negative input and the parallel resistance. ADVANTAGE - Wideband rectifier enables optimisation of linearity and temp. characteristics using simple, cheap circuit. Improves low frequency characteristics of rectifier, and shifts lower effective break frequency by factor of two. Low power requirements.

Description

Die Erfindung betrifft einen breitbandigen Gleichrichter.The invention relates to a broadband rectifier.

Breitbandige und gleichzeitig stromsparende Gleichrichter, die bis zu Frequenzen von einigen hundert MHz arbeiten, sind zur Zeit nur mit passiven Diodenschaltungen möglich. Es werden häufig aus der Villard-Schaltung oder Spannungskaskade abgeleitete Schaltungen verwendet. Je nach Wahl des Widerstandsverhältnisses α=R1/R0 können gute Näherungen an echte Mittelwert-, Effektivwert- oder Spitzenwertgleichrichter erreicht werden. Häufig wird Wert auf eine Annäherung des Verhaltens an einen echten Effektivwertgleichrichter gelegt. Die bekannten Schaltungen werden deshalb auch als Quasieffektivwertgleichrichter bezeichnet.Broadband and energy-saving rectifiers, that work up to frequencies of a few hundred MHz currently only possible with passive diode circuits. It are often from the Villard circuit or Voltage cascade derived circuits used. Depending on Choice of the resistance ratio α = R1 / R0 can be good Approximations to real mean, RMS or Peak value rectifiers can be reached. Value often becomes on an approximation of behavior to a real one RMS rectifier. The well-known circuits are therefore also used as a rms effective rectifier designated.

Die in der Literatur angegebenen Werte für α gelten nur unter der Voraussetzung idealer Dioden oder bei sehr hohen Eingangspegeln. Bei realen Dioden und realistischen Eingangspegeln muß α durch Simulation oder experimentell optimiert werden. Die bekannten Schaltungen weisen, wenn der schaltungstechnische Aufwand gering gehalten wird, bei realen Dioden und realistischen Eingangspegeln, unabhängig vom gewählten α, einen starken Temperaturgang sowie hohe Linearitätsfehler auf. The values for α given in the literature apply only assuming ideal diodes or very high ones Input levels. With real diodes and realistic Input levels must be α by simulation or experimental be optimized. The known circuits indicate when the circuitry complexity is kept low at real diodes and realistic input levels, independently of the chosen α, a strong temperature response as well as high Linearity error.  

Aus der DE-PS 28 42 749 ist eine Schaltungsanordnung für temperaturstabile Hochfrequenz-Spitzenwertgleichrichtung bekannt, die die im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale, bis auf die Verwendung nur einer Diode im Kompensationskreis und die fehlende Verbindung dieser Diode mit Rückkoppluungszweig des Operationsverstärkers, aufweist.From DE-PS 28 42 749 is a circuit arrangement for Temperature stable high frequency peak value rectification known, which in the preamble of claim 1 listed features, except for the use of only one Diode in the compensation circuit and the missing connection this diode with feedback branch of the Operational amplifier has.

Aus der DE-AS 28 23 819 ist eine Gleichrichterschaltung für die Meßtechnik bekannt mit einer Gleichrichterdiode und einem der Gleichrichterdiode gegengekoppelter Gleichspannungsverstärker, der der Gleichrichterdiode nachgeschaltet ist und dessen Gegenkopplungszweig zwei gegengekoppelte Dioden aufweist. Zusätzlich zeigt die Gleichrichterschaltung parallel zu dem auf die Gleichrichterdioden folgenden Kondensator einen Widerstand. Die Schaltung gemäß dieser Entgegenhaltung zeigt keine Verbindung der Kompensationsdioden mit dem Rückkopplungszweig des Operationsverstärkers.From DE-AS 28 23 819 is a rectifier circuit for the measurement technology is known with a rectifier diode and one of the rectifier diode DC amplifier, that of the rectifier diode is connected downstream and its negative feedback branch two has negative feedback diodes. In addition, the Rectifier circuit in parallel to that on the Rectifier diodes following capacitor have a resistor. The circuit according to this citation shows none Connection of the compensation diodes with the Feedback branch of the operational amplifier.

In der Zeitschrift Elektronik 2/29.01.1982, Seite 57 bis 59 ist ein hochlinearer, breitbandiger Präzisions-Hf- Demodulator gezeigt, der eine Doppelweg-Gleichrichtung unter Verwendung von zwei Operationsverstärkern darstellt.In the electronics magazine 2 / 29.01.1982, pages 57 to 59 is a highly linear, broadband precision RF Demodulator shown which is a full-wave rectification using two operational amplifiers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen breitbandigen Gleichrichter zu schaffen, der eine Optimierung der Linearität und des Temperaturverhaltens durch eine einfache und billige Schaltung ermöglicht.The invention has for its object a to create broadband rectifier, the one Optimization of linearity and temperature behavior made possible by a simple and cheap circuit.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die in den Ansprüchen 1 oder 2 angegebenen Merkmale.The solution to this problem can be found in the Claims 1 or 2 specified features.

Grundgedanke der Erfindung ist es, als Referenzsignal eine Gleichspannung zu verwenden. Der Referenzgleichrichter besteht dann nur noch aus einem Spannungsteiler, gebildet aus zwei Dioden und einem Widerstand. Die Ausgangsspannung des Referenzgleichrichters ist dann die Gleichspannung minus zwei Diodenspannungen. Durch Variation des Widerstandswertes können unterschiedliche Kennlinien und Temperaturgänge eingestellt werden. Es ist zu erwarten, daß für einen bestimmten Widerstandswert und eine bestimmte Kurvenform der Referenzgleichrichter eine dem Meßgleichrichter ähnliche Kennlinie und Temperaturgang aufweist. Es hat sich herausgestellt, daß diese Erwartung mit den in der Praxis gestellten Genauigkeitsforderungen erfüllt wird. Die Eingangsspannung des Referenzgleichrichters entspricht also sehr gut der gewünschten Gleichrichterausgangsspannung, wenn beide Gleichrichter den gleichen Wert anzeigen. Diese Gleichheit kann dadurch erzwungen werden, daß der Referenzgleichrichter als Gegenkopplungsnetzwerk in einem Operationsverstärker eingesetzt wird.The basic idea of the invention is to use a as a reference signal To use DC voltage. The reference rectifier then only consists of a voltage divider from two diodes and a resistor. The output voltage of the reference rectifier is then the DC voltage minus two diode voltages. By varying the Resistance values can have different characteristics and Temperature responses can be set. It is expected that for a certain resistance value and a certain one Curve shape of the reference rectifier Rectifier similar characteristic and temperature response having. It has been found that this expectation with the accuracy requirements made in practice is fulfilled. The input voltage of the Reference rectifier therefore corresponds very well to that desired rectifier output voltage if both Show rectifier the same value. This equality can be forced that the Reference rectifier as a negative feedback network in one Operational amplifier is used.

Das Funktionieren der Erfindung im oben genannten Sinne wurde durch umfangreiche Simulation und Messungen nachgewiesen.The functioning of the invention in the above sense was through extensive simulation and measurements proven.

Der Erfindung liegt weiterhin die technische Aufgabe zugrunde, die tieffrequenten Eigenschaften und das Ausschwingverhalten der Gleichrichterschaltung nach Anspruch 1 und ähnlicher Schaltungen zu verbessern. The invention also has the technical object based on the low frequency characteristics and that Decay behavior of the rectifier circuit after Claim 1 and similar circuits to improve.  

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale. Messungen ergaben, daß die untere effektive Grenzfrequenz in etwa um den Faktor zwei nach unten verschoben wird.The solution to this problem is obtained by the in claim 2 specified characteristics. Measurements showed that the lower one effective cutoff frequency approximately by a factor of two is moved below.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is described below with reference to the drawing illustrated embodiments explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine vereinfachte Schaltung des Quasieffektivwert­ gleichrichters mit nur einem Operationsverstärker, Fig. 1 shows a simplified circuit of the quasi RMS value rectifier, with only one operational amplifier

Fig. 2 einen Quasieffektivgleichwertrichter mit zum Eingangspfad symmetrisch angeordneten Operationsverstärkern. Fig. 2 shows a quasi-rms rectifier with operational amplifiers arranged symmetrically to the input path.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 zeigt einen breitbandigen Gleichrichter, dessen Eingang E über einen Koppelkondensator C0 und einen ersten Widerstand R0 mit der Anode einer ersten Diode D1 und der Kathode einer zweiten Diode D2 verbunden ist, wobei die Kathode der ersten Diode D1 mit dem positiven Eingang eines einzigen Operationsverstärkers OP12 verbunden ist, dessen Ausgang den Meßausgang bildet. Die zweite Diode D2 liegt mit der Anode auf Masse und zwischen der Kathode der ersten Diode D1 und der Anode der zweiten Diode D2 ist ein weiterer Kondensator C12 wirksam. An der Anode der zweiten Diode D2 ist zusätzlich die Anode einer fünften Diode D5 angeschlossen ist, deren Kathode mit der Anode einer sechsten Diode D6 in Verbindung steht, deren Kathode mit dem Rückkopplungszweig des einzigen Operationsverstärkers OP12 in Verbindung steht. Die beiden letztgenannten in Serie geschalteten Dioden D5, D6 sind mittels einer einzigen Gleichspannungg Ub12 in Durchlaßrichtung vorgespannt. Außerdem ist zwischen dem positiven Eingang des einzigen Operationsverstärkers OP12 und dem Rückkopplungszweig ein parallel zu dem genannten Kondensator C12 und den in Serie geschalteten Dioden D5, D6 angeordneter Parallelwiderstand R12 wirksam. Der Rückkopplungszweig besteht aus einer dritten Diode D3, einer vierten Diode D4 und einem Rückkopplungswiderstand R34, wobei die beiden letztgenannten Dioden D3, D4 in Reihe geschaltet sind und mit ihren Anoden dem Ausgang des einzigen Operationsverstärkers OP12 zugewandt sind, während die Kathode der vierten Diode D4 mit dem negativen Eingang des genannten Operationsverstärkers OP12 verbunden ist und der Rückkopplungswiderstand R34 zwischen dem negativen Eingang des Operationsverstärkers OP12 und dem Parallelwiderstand R12 liegt.The circuit arrangement according to FIG. 1 shows a broadband rectifiers whose input E is connected via a coupling capacitor C0 and a first resistor R0 connected to the anode of a first diode D1 and the cathode of a second diode D2 connected to the cathode of the first diode D1 to the positive Input of a single operational amplifier OP12 is connected, the output of which forms the measurement output. The second diode D2 is connected to ground with the anode and a further capacitor C12 is active between the cathode of the first diode D1 and the anode of the second diode D2. The anode of a fifth diode D5 is additionally connected to the anode of the second diode D2, the cathode of which is connected to the anode of a sixth diode D6, the cathode of which is connected to the feedback branch of the single operational amplifier OP12. The latter two diodes D5, D6, connected in series, are forward biased by a single DC voltage Ub12. In addition, a parallel resistor R12 arranged in parallel with said capacitor C12 and the series-connected diodes D5, D6 acts between the positive input of the single operational amplifier OP12 and the feedback branch. The feedback branch consists of a third diode D3, a fourth diode D4 and a feedback resistor R34, the latter two diodes D3, D4 being connected in series and with their anodes facing the output of the single operational amplifier OP12, while the cathode of the fourth diode D4 is connected to the negative input of said operational amplifier OP12 and the feedback resistor R34 lies between the negative input of the operational amplifier OP12 and the parallel resistor R12.

Die Schaltung in Fig. 1 ist die vereinfachte Version des breitbandigen Gleichrichters von Fig. 2. Wenn R0, R56 und Ub12 gleich Null gesetzt werden und der Verstärker OP12 mit seinem Gegenkopplungsnetzwerk weggelassen wird, ist die Schaltung identisch mit der bekannten Spannungskaskade. Vernachlässigt man die Wechselanteile und den Frequenzgang bei tiefen Frequenzen und interessiert man sich nur für den eingeschwungenen Zustand, ist die Version von Fig. 1 identisch mit der in Fig. 2 dargestellten Version. Dabei wird folgende Dimensionierung vorausgesetzt: Ub12=2 * Ub1, R56=2 * R5, C12=C1/2, R12=2 * R1 und R34=2 * R3. Der Kondensator C12 kann nur bei positiven Eingangsspannungen aufgeladen werden. Das hat zur Folge, daß bei tiefen Frequenzen mit einem größeren Wechselanteil der Ausgangsspannung und einem stärkeren Abfall des Frequenzganges als bei Version von Fig. 2 zu rechnen ist. Soll das Entladeverhalten nicht verschlechtert werden, muß C0 um einiges kleiner als C12 gewählt werden. Die Grenzfrequenz des Hochpasses, gebildet aus C0 und dem effektivem Eingangswiderstand des Gleichrichters, liegt dann so hoch, daß der Frequenzgang bei tiefen Frequenzen zusätzlich verschlechtert wird. Würde mann C0 größer als C12 wählen, würde das Entladeverhalten der Schaltung wesentlich verschlechtert. Sinkt nämlich die Spannung an C12 unter die Hälfte des Ausgangswertes ab, wird auch C0 über R12 entladen. Bei Fig. 2 kann C0 entfallen, wenn das Eingangs­ signal mit ausreichend niedriger störender Gleichspannung zur Verfügung gestellt werden kann. Müssen Gleichspannungen abgeblockt werden, bleibt der Anschluß von C0, der mit den Dioden verbunden ist, frei von Gleichspannungen, solange der Wechselanteil des Eingangssignals eine symmetrische Amplitudenverteilung aufweist. Das bedeutet, daß C0 bei Version von Fig. 2 sehr groß gewählt werden kann, ohne daß er die Eigenschaften der Schaltung verschlechtert. Der zusätzliche Bauelementeaufwand der Version von Fig. 2 ist im wesentlichen auf die beiden Operationsverstärker und einige Widerstände beschränkt. Es können sehr langsame Verstärker, die gute DC-Eigenschaften besitzen, verwendet werden. Solche Operationsverstärker sind billig und mit niedrigem Stromverbrauch erhältlich. Die Version von Fig. 1 sollte also nur bei großem Platzmangel eingesetzt werden.The circuit in FIG. 1 is the simplified version of the broadband rectifier of FIG. 2. If R0, R56 and Ub12 are set to zero and the amplifier OP12 with its negative feedback network is omitted, the circuit is identical to the known voltage cascade. If one neglects the alternating components and the frequency response at low frequencies and is only interested in the steady state, the version of FIG. 1 is identical to the version shown in FIG. 2. The following dimensions are assumed: Ub12 = 2 * Ub1, R56 = 2 * R5, C12 = C1 / 2, R12 = 2 * R1 and R34 = 2 * R3. The capacitor C12 can only be charged with positive input voltages. The result of this is that a greater alternating component of the output voltage and a greater drop in the frequency response can be expected at low frequencies than in the version of FIG. 2. If the discharge behavior is not to be deteriorated, C0 must be selected to be somewhat smaller than C12. The cut-off frequency of the high pass, formed from C0 and the effective input resistance of the rectifier, is then so high that the frequency response is additionally deteriorated at low frequencies. If one chose C0 larger than C12, the discharge behavior of the circuit would be significantly deteriorated. If the voltage at C12 drops below half the output value, C0 is also discharged via R12. In FIG. 2, C0 can be omitted if the input signal can be provided with sufficiently low blocking DC voltage. If DC voltages have to be blocked, the connection of C0, which is connected to the diodes, remains free of DC voltages as long as the AC component of the input signal has a symmetrical amplitude distribution. This means that C0 can be chosen to be very large in the version of FIG. 2 without impairing the properties of the circuit. The additional component complexity of the version of FIG. 2 is essentially limited to the two operational amplifiers and some resistors. Very slow amplifiers with good DC characteristics can be used. Such operational amplifiers are cheap and available with low power consumption. The version of Fig. 1 should therefore only be used when there is a lack of space.

Da der Kondensator C12 nur bei positiven Halbwellen aufge­ laden werden kann ist der Frequenzgang bei tiefen Frequen­ zen uund die Unterdrückung von Wechselanteilen bei tiefen Frequenzen nicht optimal.Because the capacitor C12 only turns on during positive half-waves can be loaded is the frequency response at low frequencies zen uand the suppression of alternating components at low Frequencies not optimal.

Der Kondensator C0 ist zur Funktion der Schaltung unbedingt notwendig. Wird er zu klein gewählt, verschlechtert sich der Frequenzgang bei tiefen Frequenzen. Wird er zu groß gewählt, verschlechtert sich das Ausschwingverhalten. Nach Entladen von C12 auf etwa den halben Ausgangswert wird D1 leitend. Jetzt wird auch C0 über R12 entladen. Der Aus­ schwingvorgang ist also stark nichtlinear und langsam.The capacitor C0 is essential for the function of the circuit necessary. If it is chosen too small, it deteriorates the frequency response at low frequencies. If it gets too big chosen, the swing-out behavior deteriorates. To Discharge from C12 to about half the initial value becomes D1 conductive. Now C0 is also discharged via R12. The end So the oscillation process is strongly non-linear and slow.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung zeigt einen breitbandigen Gleichrichter, dessen Eingang E über einen Koppelkondensator C0 und einem Widerstand R0 einerseits mit der Anode einer ersten Diode D1 und andererseits mit der Kathode einer zweiten Diode D2 verbundenn ist. Die Kathode der ersten Diode D1 ist mit den positiven Eingang eines ersten Operationsverstärkers OP1 und die Anode der zweiten Diode D2 mit dem positiven Eingang eines zweiten Opera­ tionsverstärkers OP2 verbunden. Der positive Eingang des ersten Operationsverstärkers OP1 liegt über einen ersten Kondensator C1 an Masse und ist über einen ersten Wider­ stand R1 mit dem zugehörigen Rückkopplungsnetzwerk, bestehend aus einer dritten Diode D3 und einem dritten Widerstand R3, verbunden. Eine fünfte Diode D5 liegt mit ihrer Anode an Masse und ist mit ihrer Kathode mit dem Rückkopplungsnetzwerk des ersten Operationsverstärkers OP1 verbunden. Die Diode D5 ist mittels einer ersten Gleichspannungsquelle Ub1 in Durchlaß­ richtung vorgespannt. Der positive Eingang des zweiten Operationsverstärkers OP2 liegt über einen zweiten Konden­ sator C2 an Masse und ist über einen zweiten Widerstand R2 mit dem Rückkopplungsnetzwerk bestehend aus einer vierten Diode D4 und einem vierten Widerstand R4 des zweiten Ope­ rationsverstärkers OP2 verbunden. Die Anode einer sechsten Diode D6 ist ebenfalls mit dem Rückkopplungsnetzwerk des zweiten Operationsverstärkers OP2 verbunden und liegt mit ihrer Kathode auf Masse und ist mittels einer zweiten Gleichspannung Ub2 in Durchlaßrichtung vorgespannt. Der Ausgang des ersten Operationsverstärkers OP1 ist über einen siebten Widerstand R7 mit dem positiven Eingang eines dritten Operationsverstärkers OP3 und der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers OP2 über einen achten Wider­ stand R8 mit dem negativen Eingang des dritten Operations­ verstärkers OP3 verbunden. Der Ausgang des dritten Operationsverstärkers OP3 stellt den Meßausgang dar, der über einen zehnten Widerstand R10 auf dessen negativen Eingang rückgekoppelt ist, während sein positiver Eingang über einen neunten Widerstand R9 auf Masse liegt.The circuit arrangement shown in FIG. 2 shows a broadband rectifier, the input E of which is connected via a coupling capacitor C0 and a resistor R0 on the one hand to the anode of a first diode D1 and on the other hand to the cathode of a second diode D2. The cathode of the first diode D1 is connected to the positive input of a first operational amplifier OP1 and the anode of the second diode D2 to the positive input of a second operational amplifier OP2. The positive input of the first operational amplifier OP1 is connected to ground via a first capacitor C1 and is connected via a first resistor R1 to the associated feedback network, consisting of a third diode D3 and a third resistor R3. A fifth diode D5 is connected to ground with its anode and is connected with its cathode to the feedback network of the first operational amplifier OP1. The diode D5 is biased in the forward direction by means of a first DC voltage source Ub1. The positive input of the second operational amplifier OP2 is connected to ground via a second capacitor C2 and is connected via a second resistor R2 to the feedback network consisting of a fourth diode D4 and a fourth resistor R4 of the second operational amplifier OP2. The anode of a sixth diode D6 is also connected to the feedback network of the second operational amplifier OP2 and is connected to ground with its cathode and is forward-biased by means of a second DC voltage Ub2. The output of the first operational amplifier OP1 is connected via a seventh resistor R7 to the positive input of a third operational amplifier OP3 and the output of the second operational amplifier OP2 is connected via an eighth resistor R8 to the negative input of the third operational amplifier OP3. The output of the third operational amplifier OP3 represents the measuring output, which is fed back via a tenth resistor R10 to its negative input, while its positive input is connected to ground via a ninth resistor R9.

Bei dem breitbandigen Gleichrichter in Fig. 2 wird folgende Dimensionierung vorausgesetzt: Ub1=Ub2, R5=R6, D5=D6, C1=C2, R1=R2, D1=D2=D3=D4, R3=R4 und R7=R8=R9=R10. Wird R0 gleich Null gesetzt, verhält sich die Schaltung bei hohen Eingangspegeln ähnlich wie ein idealer Spitzenwertgleichrichter. Wenn der Betrag der Eingangsspannung größer als die Spannung an den Kondensatoren C1 oder C2 ist, wird eine der beiden Dioden D1 oder D2 sehr niederohmig. Die Kondensatoren C1 und C2 werden deshalb sehr schnell auf die Spitzenwerte aufgeladen. Über R1 und R2 werden die Kondensatoren relativ langsam entladen. Wenn R0 größer als R1 ist, hat die Ladezeitkonstante etwa den gleichen Wert wie die Entladezeitkonstante. Die Schaltung verhält sich ähnlich wie ein Mittelwertgleichrichter. Durch Veränderung des Widerstandswertes von R0 ist es also möglich, zwischen den extremen Spitzenwert- und Mittelwertgleichrichter zu wählen. Liegt R0 zwischen Null und R1, wird ein Kontinuum von Zwischenlösungen möglich. Der Ausgangspegel des Effektivwertgleichrichters liegt bei allen Kurvenformen zwischen den Ausgangspegeln der beiden anderen Gleichrichter. Es ist somit zu erwarten, daß ein R0 gefunden werden kann, bei dem die Schaltung eine gute Näherung für einenn Effektivwertgleichrichter darstellt.The following dimensioning is assumed for the broadband rectifier in FIG. 2: Ub1 = Ub2, R5 = R6, D5 = D6, C1 = C2, R1 = R2, D1 = D2 = D3 = D4, R3 = R4 and R7 = R8 = R9 = R10. If R0 is set to zero, the circuit behaves similarly to an ideal peak value rectifier at high input levels. If the magnitude of the input voltage is greater than the voltage across the capacitors C1 or C2, one of the two diodes D1 or D2 becomes very low-resistance. The capacitors C1 and C2 are therefore charged to the peak values very quickly. The capacitors are discharged relatively slowly via R1 and R2. If R0 is greater than R1, the charge time constant has approximately the same value as the discharge time constant. The circuit behaves similar to an average rectifier. By changing the resistance value of R0 it is possible to choose between the extreme peak value and mean value rectifiers. If R0 is between zero and R1, a continuum of intermediate solutions is possible. The output level of the RMS rectifier is between the output levels of the other two rectifiers for all waveforms. It is therefore to be expected that an R0 can be found in which the circuit is a good approximation for an RMS rectifier.

Die Operationsverstärker OP1 und OP2 mit ihren Gegenkopplungsnetzwerken R3, D3, R4 und D4 stellen an ihren Ausgängen die Spannungen an den Kondensatoren C1 und C2 um eine Diodenspannung versetzt zur Verfügung. Dadurch werden die Spannungsabfälle an den Dioden D1 und D2 in erster Näherung kompensiert. Durch Verändern des Widerstandsverhältnisses R3/R1 können der Temperaturgang und die Kennlinie der Schaltung optimiert werden. Die Vorspannungserzeuger Ub1, R5, D5, Ub2, R6 und D6 sorgen bei sehr kleinen Eingangspegeln dafür, daß die Dioden D1 bis D4 von einem kleinen Gleichstrom durchflossen bleiben. Würde man R1 bis R4 direkt an Masse anschließen, wären bei kleinen Eingangspegeln die Dioden D2 und D4 sehr hochohmig und somit die Verstärkung der Schaltung sehr hoch. Offsetspannungen der Operationsverstärker würden also bei kleinen Eingangspegeln sehr viel größere Fehler verursachen als bei hohen Eingangspegeln. Ein weiterer Vorteil der Vorspannungserzeugung ist, daß die Diodenspannungen von D1 und D2 nicht durch das Eingangsignal aufgebaut werden müssen. Dadurch wird eine grobe Kennlinienentzerrung (Annäherung an ideale Dioden) erreicht. Die Widerstände R7 bis R11 und der Operationsverstärker OP3 bilden einen Differenzverstärker, der die Ergebnisse der beiden Einweggleichrichter zusammenfaßt.The operational amplifiers OP1 and OP2 with their Negative feedback networks R3, D3, R4 and D4 are on their Outputs the voltages at the capacitors C1 and C2 around a diode voltage offset is available. This will the voltage drops across diodes D1 and D2 in the first Approximation compensated. By changing the Resistance ratio R3 / R1 can change the temperature response and the characteristic curve of the circuit can be optimized. The Provide bias generator Ub1, R5, D5, Ub2, R6 and D6 at very low input levels, that the diodes D1 to A small direct current flows through D4. If one were to connect R1 to R4 directly to ground, would be at small input levels, the diodes D2 and D4 have a very high resistance and thus the circuit gain very high. Offset voltages of the operational amplifiers would therefore be small input levels cause much larger errors than at high input levels. Another advantage of Bias generation is that the diode voltages of D1 and D2 cannot be built up by the input signal have to. This causes a rough equalization of the characteristic curve  (Approach to ideal diodes) reached. The resistors R7 to R11 and the operational amplifier OP3 form one Differential amplifier that the results of the two One-way rectifier summarized.

Die Spitzen-Spitzen-Spannung der störenden Wechselanteile geht um etwa Faktor drei zurück. Diese Ergebnisse gelten bei gleicher Ausschwingzeitkonstante ta für beide Schaltungen (ta=R1 * C1=R2 * C2=R12 * C12).The peak-to-peak voltage of the disturbing alternating components decreases by a factor of three. These results apply to the same swing-out time constant t a for both circuits (t a = R1 * C1 = R2 * C2 = R12 * C12).

Der Kondensator C0 kann entfallen (kurzgeschlossen werden) oder sehr groß gewählt werden, ohne das Ausschwingverhalten der Schaltung zu verschlechtern, da er frei von Gleichspannungen bleibt. Das Ausschwingverhalten ist jetzt linear und schneller.The capacitor C0 can be omitted (short-circuited) or be chosen very large, without the decay behavior the circuit deteriorate since it is free of DC voltages remain. The swing-out behavior is now linear and faster.

Nachfolgend wird der Begriff symmetrisches Rechtecksignal verwendet. Unter einem symmetrischen Rechtecksignal ist ein Signal zu verstehen, das die Spannungsrate cf * ueff (cf: Crestfaktor) und - cf * ueff über gleichlange Zeiträume besitzt. Den Rest der Zeit besitzt das Signal den Spannungswert 0 Volt.The term symmetrical square wave signal is used below. A symmetrical square wave signal is to be understood as a signal that has the voltage rate c f * u eff (c f : crest factor) and - c f * u eff over the same length of time. The rest of the time the signal has the voltage value 0 volt.

Es wird nun eine grobe Abschätzung für das Verhältnis α= R1/R0, bei dem eine gute Näherung an den echten Effektivwertgleichrichter erreicht wird, angeben. Als Testsignal wird das symmetrische Rechteck mit variablem Crestfaktor cf verwendet. Alle Dioden seien ideal, das bedeutet, bei negativenn Diodenspannungen fließt kein Diodenstrom und wenn ein positiver Diodenstrom fließt ist die Diodenspannung Null. Die Ausgangsspannung ua des Quasieffektivwertgleichrichters wird unter diesen Voraussetzungen durch Gleichung 1 beschrieben.A rough estimate for the ratio α = R1 / R0, at which a good approximation to the real RMS rectifier is achieved, will now be given. The symmetrical rectangle with variable crest factor c f is used as the test signal. All diodes are ideal, which means that with negative diode voltages no diode current flows and when a positive diode current flows the diode voltage is zero. The output voltage u a of the quasi-effective value rectifier is described under these conditions by equation 1.

Mit α=∞ gibt ua die doppelte Spitzenspannung des Eingangssignals an. Mit α«2 * cf wird der Mittelwert * α angezeigt. Wählt man α=2 * cmax, ist die Abhängigkeit der Ausgangsspannung ua von cf im Bereich 1<cf<cmax minimal. Bei cf=cmax 1/2 ergibt sich der maximale Wert von ua=umax. Bei cf=1 und cf=cmax ergeben sich die minimalen Werte von ua=umin.With α = ∞ u a indicates twice the peak voltage of the input signal. The mean value * α is displayed with α «2 * c f . If one chooses α = 2 * c max , the dependency of the output voltage u a on c f is minimal in the range 1 <c f <c max . With c f = c max 1/2 , the maximum value of u a = u max results. With c f = 1 and c f = c max , the minimum values of u a = u min result .

Mit der Einstellung von α=8 gilt: cmax=4; umin=1,6 * ueff und umax=2 * ueff. Für das zu minimierende Verhältnis v=umax/umin ergibt sich also v=1,25. Je größer cmax gewählt wird, desto größer wird auch das Verhältnis v.With the setting of α = 8 the following applies: c max = 4; u min = 1.6 * u eff and u max = 2 * u eff . For the ratio v = u max / u min to be minimized, v = 1.25 results. The larger c max is chosen, the greater the ratio v.

Beim Mittelwert- und beim Spitzenwertgleichrichter gilt für das symmetrische Rechtecksignal v=cmax. Die Ausgangsspannung des Quasieffektivwertgleichrichters ist also um einiges unabhängiger vom Crestfaktor als bei den beiden anderen Gleichrichtern. Bei cmax=4 stehen sich durch Crestfaktoränderung bedingte, maximale Pegeländerungen von 1,94 dB und 12,04 dB gegenüber.In the case of the mean value and peak value rectifier, the symmetrical square wave signal v = c max . The output voltage of the quasi-effective value rectifier is therefore somewhat more independent of the crest factor than for the other two rectifiers. At c max = 4, there are maximum level changes of 1.94 dB and 12.04 dB due to a change in the crest factor.

Bei cosinusförmiger Aussteuerung des idealisierten Quasieffektivwertgleichrichters gilt Gleichung 2. Mit eingesetzten Grenzen ergibt sich Gleichung 3.With cosine-shaped modulation of the idealized Equation 2 effective RMS rectifier applies equation 3 is used.

Gleichung 3 läßt sich nicht nach ua auflösen, sie ist aber numerisch durch das Verfahren zur Nullstellenbestimmung von Newton-Raphson lösbar. Für α=8 ergibt sich ua= 1,7143 * ueff.Equation 3 cannot be solved according to u a , but it can be solved numerically by the Newton-Raphson zeroing method. For α = 8, u a = 1.7143 * u eff .

Bisher haben wir uns auf Signale mit symmetrischer Amplitudenverteilung beschränkt. Wir wollen an dieser Stelle am Beispiel des unsymmetrischen und gleichspannungsfreien Rechtecksignals untersuchen, wie sich der idealisierte Quasieffektivwertgleichrichter bei unsymmetrischen Signalen verhält. Unser Testsignal besitzt für die Dauer von Tp/(1+cf²) die Amplitude von cf * ueff und für den Rest der Periodendauer Tp die Amplitude von ueff/cf. Die Gleichung 4 beschreibt die Verhältnisse bei beiden Versionen des idealisierten Quasieffektivwertgleich­ richters. Gleichung 5 gilt, wenn bei der Version von Fig. 2 der Kondensator C0 kurzgeschlossen wird.So far we have limited ourselves to signals with symmetrical amplitude distribution. At this point, we want to use the example of the asymmetrical and DC-free square wave signal to investigate how the idealized effective rms rectifier behaves with asymmetrical signals. Our test signal has the amplitude of c f * u eff for the duration of T p / (1 + cf²) and the amplitude of u eff / c f for the rest of the period Tp. Equation 4 describes the relationships in both versions of the idealized rms rectifier. Equation 5 applies if the capacitor C0 is short-circuited in the version of FIG. 2.

In Tabelle 1 und 2 sind die Ergebnisse der Gleichungen 1 bis 5 zusammengefaßt. Der idealisierte Quasieffektivwert­ gleichrichter kann über das Widerstandsverhältnis α=R1/R0 für einen Crestfaktorbereich von 1 bis cfmax optimiert werden. Der Parameter α ist dabei auf den doppelten Wert von cfmax zu setzen. Für cfmax=4 ergibt sich ein von der Kurvenform abhängiger Pegelfehler zwischen -1,16 dB und +1,34 dB. Für cfmax=101/2 liegen die Fehler zwischen -0,96 dB und +0,97 dB. Tables 1 and 2 summarize the results of Equations 1 through 5. The idealized RMS rectifier can be optimized for a crest factor range of 1 to c fmax using the resistance ratio α = R1 / R0. The parameter α is to be set to twice the value of c fmax . For c fmax = 4, a level error between -1.16 dB and +1.34 dB depends on the curve shape. For c fmax = 10 1/2 , the errors are between -0.96 dB and +0.97 dB.

Tabelle 1 Table 1

Kurvenformabhängigkeit des idealisierten Quasieffektivgleichrichters mit α=8. Curve shape dependence of the idealized quasi-effective rectifier with α = 8.

Das Zeichen "*" gibt das Maximum der jeweiligen Funktion über cf an. The character "*" indicates the maximum of the respective function via c f .

Tabelle 2 Table 2

Kurvenformabhängigkeit des idealisierten Quasieffektivgleichrichters mit α=2*101/2. Curve shape dependency of the idealized effective effective rectifier with α = 2 * 10 1/2 .

Das Zeichen "*" gibt das Maximum der jeweiligen Funktion über cf an. The character "*" indicates the maximum of the respective function via c f .

In der Schaltung von Fig. 1 kann C12 nur während der positiven Signalspitzen aufgeladen werden. Der Frequenzgang und die Unterdrückung von Wechselanteilen bei tiefen Frequenzen ist entsprechend schlecht. Grundgedanke der Erfindung ist, auch bei negativen Signalspitzen ein Aufladen von C12 möglich zu machen. Durch Aufteilen des Gleichrichters in zwei gleichwertige Gleichrichter unterschiedlicher Polarität und durch Subtraktion der beiden Ergebnisse wird das Ziel erreicht. Es ergibt sich etwa eine Halbierung der beiden genannten Fehler, wenn ta konstant gehalten wird.In the circuit of Fig. 1, C12 can only be charged during the positive signal peaks. The frequency response and the suppression of alternating components at low frequencies is correspondingly poor. The basic idea of the invention is to make charging of C12 possible even in the case of negative signal peaks. The goal is achieved by dividing the rectifier into two equivalent rectifiers of different polarity and by subtracting the two results. The two errors mentioned are roughly halved if t a is kept constant.

Da bei der Schaltung gemäß Fig. 2 der Entkopplungskondensator C0 nicht mehr benötigt wird bzw. gleichspannungsfrei bleibt, entfällt folgender negativer Effekt von Fig. 1. Wird beim Ausschwingen ein Wert der halben stationären Spannung erreicht, entlädt sich C0 zusammen mit C12 über R12. Soll der Frequenzgangfehler bei tiefen Frequenzen, der durch den Hochpass, bestehend aus C0 und dem effektiven Eingangswiderstand des Gleichrichters, vernachlässigbar klein gegenüber dem Frequenzgangfehler des eigentlichen Gleichrichters sein, muß C0 größer als C12 gewählt werden. Das Ausschwingverhalten ist also nichtlinear und langsamer als bei Fig. 2.Since the decoupling capacitor C0 is no longer required or remains DC-free in the circuit according to FIG. 2, the following negative effect of FIG. 1 is omitted . If a value of half the steady-state voltage is reached during decay, C0 discharges together with C12 via R12. If the frequency response error at low frequencies caused by the high pass, consisting of C0 and the effective input resistance of the rectifier, should be negligibly small compared to the frequency response error of the actual rectifier, C0 must be selected greater than C12. The decay behavior is therefore non-linear and slower than in FIG. 2.

Anhand eines Beispiels soll Dimensionierung der Schaltung mit Hilfe des Programms QEFF demonstriert werden. Das Programm QEFF ist ein Simulationsprogramm für die Schaltungen nach Fig. 1 und Fig. 2. Wir wollen einen Quasieffektivwertgleichrichter entwickeln, der mit einem Meßgerät eingesetzt wird, das die Eingangsverstärkung in 5 dB Stufen verändern kann. Um häufiges Umschalten an den Bereichsgrenzen zu vermeiden, soll die Teilerautomatik eine Hysterese von ±2,5 dB aufweisen. Der interessierende Pegelbereich des Gleichrichters beträgt also 10 dB. Der Verstärker, der den Gleichrichter ansteuert, soll eine Spitzenspannung von ±8 V liefern können. Der maximal zulässige Crestfaktor sei 3,16, so daß sich der Arbeitsbereich des Gleichrichters von 0 dB bis +10 dB ergibt. Die -3 dB Bandbreite soll 320 MHz betragen. Werden die Dioden HP-5082-2835, die eine maximale Kapazität von 1 pF besitzen, verwendet, läßt sich R0 zu 249 Ohm abschätzen. Nach Abschnitt 3 ergibt sich daraus ein R1 von 1575 Ohm für den idealisierten Quasieffektivwertgleichrichter. Da der differentielle Widerstand und der Serienwiderstand RS der Dioden den effektiven Wert von R0 erhöhen, muß R1 etwas größer als 6,32 * R0 gewählt werden. Der Widerstand R3 dient zur Optimierung der Linearität und der Temperaturabhängigkeit der Schaltung. Erfahrungsgemäß muß er größer als R0 und kleiner als R1 gewählt werden. Der Widerstand R5 und die Hilfsspannung Ub müssen so gewählt werden, daß die Dioden D5 und D6 auch bei den größten Pegeln noch sicher im Durchlaßbereich betrieben werden.Using an example, the dimensioning of the circuit using the QEFF program is to be demonstrated. The Qeff program is a simulation program for the circuits of FIGS. 1 and Fig. 2. We want to develop a quasi RMS value rectifier, which is used with a measuring instrument that can change the input gain in 5 dB steps. To avoid frequent switching at the range limits, the automatic divider should have a hysteresis of ± 2.5 dB. The level range of interest of the rectifier is therefore 10 dB. The amplifier that drives the rectifier should be able to deliver a peak voltage of ± 8 V. The maximum permissible crest factor is 3.16, so that the rectifier's working range is from 0 dB to +10 dB. The -3 dB bandwidth should be 320 MHz. If the HP-5082-2835 diodes, which have a maximum capacitance of 1 pF, are used, R0 can be estimated at 249 ohms. According to Section 3, this results in an R1 of 1575 ohms for the idealized rms effective rectifier. Since the differential resistance and the series resistance RS of the diodes increase the effective value of R0, R1 must be chosen somewhat larger than 6.32 * R0. The resistor R3 serves to optimize the linearity and the temperature dependence of the circuit. Experience has shown that it must be selected larger than R0 and smaller than R1. The resistor R5 and the auxiliary voltage Ub must be selected so that the diodes D5 and D6 are still safely operated in the pass band even at the highest levels.

Die Optimierung erfolgt in drei Schritten. Nachdem die Bauelemente wie oben beschrieben voreingestellt wurden, wird R2 so eingestellt, daß bei Normaltemperatur der maximale positive und der maximale negative Pegelfehler den gleichen Betrag aufweisen. Das Programm wird dabei auf "Kurvenformabhängigkeit nur bei Normaltemperatur" eingestellt.The optimization takes place in three steps. after the Components have been preset as described above, R2 is set so that at normal temperature the maximum positive and maximum negative level errors den have the same amount. The program is on "Curve shape dependency only at normal temperature" set.

Die Optimierung von R3 kann ohne die Beobachtung der Kurvenformabhängigkeit erfolgen. Ein Programmdurchlauf dauert hier weniger als 30 s, da nur das sinusförmige Signal verwendet wird.The optimization of R3 can be done without observing the Dependence on the curve shape. A program run takes less than 30 s here, since only the sinusoidal Signal is used.

Die letzte Stufe der Optimierung sollte nur noch eine Kontrolle bei allen Temperaturen und Kurvenformen sein. Falls notwendig muß man R2 noch leicht verändern und R3 anpassen.The last stage of optimization should only be one Be in control at all temperatures and waveforms. If necessary you have to change R2 slightly and R3 to adjust.

In Tabelle 3 ist das Ergebnis für das Beispiel abgedruckt. Die maximalen Pegelfehler sind mit +1,02 und -0,98 dB fast symmetrisch. Das Verhältnis von R1/R0 ist also nahezu optimal. Die Linearität und Temperaturabhängigkeit für Sinustöne ist ebenfalls optimiert und vernachlässigbar. Der Leistungsverbrauch der Gleichrichterschaltung nach Fig. 2 liegt bei etwa 130 mW, wenn stromsparende Operationsverstärker mit ±5 V Betriebsspannung verwendet werden. Wird die Vorspannung aus einer Betriebsspannung von 1 V statt 5 V gewommen (etwa durch DC-DC-Wandlung aus der Betriebspannung für die Operationsverstärker), läßt sich der Leistungsverbrauch auf etwa 70 mW verringern.Table 3 shows the result for the example. The maximum level errors are almost symmetrical with +1.02 and -0.98 dB. The ratio of R1 / R0 is therefore almost optimal. The linearity and temperature dependence for sine tones is also optimized and negligible. The power consumption of the rectifier circuit according to FIG. 2 is approximately 130 mW if power-saving operational amplifiers with an operating voltage of ± 5 V are used. If the bias voltage is taken from an operating voltage of 1 V instead of 5 V (for example by DC-DC conversion from the operating voltage for the operational amplifiers), the power consumption can be reduced to approximately 70 mW.

Man sieht an diesem Beispiel gut, daß die Kennlinienentzerrung und Temperaturkompensation durch D3 und R3 sehr gut funktioniert. Eine Alternative wäre folgende, gelegentlich verwendete Methode. Ein mittelfrequentes Sinussignal, dessen Amplitude linear abhängig von einer Steuerspannung ist, wird auf einen identisch aufgebauten Gleichrichter gegeben. Die Steuerspannung ist ein Maß für den Effektivwert, wenn beide Gleichrichter die gleiche Ausgangsspannung aufweisen, was sich durch einen einfachen Regelkreis erreichen läßt. Dieses Verfahren kann auch nur erreichen, daß die Linearität und Temperaturabhängigkeit für Sinussignale optimal ist, die Linearität und Temperaturabhängigkeit bei den anderen Kurvenformen ist die gleiche wie bei der hier verwendeten Methode, die wesentlich einfacher und billiger zu realisieren ist.This example shows that the Characteristic equalization and temperature compensation through D3 and R3 works very well. An alternative would be following, occasionally used method. A medium-frequency sine wave whose amplitude is linear is dependent on a control voltage, is on one given identically constructed rectifier. The Control voltage is a measure of the rms value when both Rectifiers have the same output voltage, what can be achieved by a simple control loop. This procedure can only achieve that Linearity and temperature dependence for sinusoidal signals is optimal, the linearity and temperature dependence the other waveforms are the same as the one here used method that is much easier and cheaper is to be realized.

Die Schaltung dieses Beispiels wurde nach Fig. 2 mit kurzgeschlossenem C0 aufgebaut und auf Übereinstimmung mit der Simulation bezüglich Kennlinie bei sinusförmiger Aussteuerung und Kurvenformabhängigkeit bei Zweiton und Rauschen überprüft. Die Simulations- und Meßergebnisse stimmen im Rahmen der Meßgenauigkeit und der Bauelementetoleranzen sehr gut überein. Der Temperaturgang wurde schon bei mehreren anderen Dimensionierungen erfolgreich überprüft.The circuit of this example was constructed in accordance with FIG. 2 with short-circuited C0 and checked for agreement with the simulation with regard to the characteristic with sinusoidal modulation and curve shape dependence with two-tone and noise. The simulation and measurement results agree very well in terms of measurement accuracy and component tolerances. The temperature response has already been successfully checked for several other dimensions.

Der Frequenzgangabfall der Beispielschaltung bis 100 MHz ist kleiner als 0,2 dB und entspricht dem Frequenzgang eines Tiefpasses erster Ordnung mit einer Grenzfrequenz von etwa 460 MHz. Der Frequenzgang bei tiefen Frequenzen entspricht etwa dem eines Hochpasses erster Ordnung mit der Grenzfrequenz fgu=2,5(2 · π · ta). Die Wechselanteile sind etwa um den Faktor 1,5 größer als bei einem echten Effektivwertgleichrichter mit gleicher Ausklingzeitkonstanten ta.The frequency response drop of the example circuit up to 100 MHz is less than 0.2 dB and corresponds to the frequency response of a first order low-pass filter with a cut-off frequency of approximately 460 MHz. The frequency response at low frequencies corresponds approximately to that of a first-order high-pass filter with the cut-off frequency f gu = 2.5 (2 · π · t a ). The alternating components are approximately 1.5 times larger than in a true RMS rectifier with the same decay time constant t a .

Die tieffrequenten Eigenschaften wurden auch in der Schaltung nach Fig. 1 ermittelt. Die fgu liegt etwas weniger als zweimal höher als in der Schaltung nach Fig. 2, wenn in der Schaltung nach Fig. 1 C0=5 C1 gewählt wird. Man beachte, daß die Schaltung nach Fig. 1 bei diesem Wert von C0 ein sehr schlechtes Zeitverhalten aufweist; wird C0 wesentlich kleiner gemacht, verschlechtert sich der Frequenzgang, da dann der Hochpaß aus C0 dem effektiven Eingangswiderstand Reff des Gleichrichters (Reff etwa R1/2,5) relevant wird. Die Spitzen-Spitzen-Spannung der Wechselanteile ist in der Schaltung nach Fig. 1 etwa dreimal größer als in der Schaltung nach Fig. 2The low-frequency properties were also determined in the circuit according to FIG. 1. The f gu is slightly less than twice as high as in the circuit according to FIG. 2 if C0 = 5 C1 is selected in the circuit according to FIG. 1. Note that the circuit of Fig. 1 has very poor timing with this value of C0; If C0 is made significantly smaller, the frequency response deteriorates, since then the high-pass filter from C0 becomes relevant to the effective input resistance R eff of the rectifier (R eff approximately R1 / 2.5). The peak-to-peak voltage of the alternating components is approximately three times greater in the circuit according to FIG. 1 than in the circuit according to FIG. 2

Tabelle 3 Table 3

Ausdruck des Programms QEFF Printout of the QEFF program

Claims (3)

1. Breitbandiger Gleichrichter, dessen Eingang (E) über einen Kopplerkondensator (C0) und einen ersten Widerstand (R0) mit der Anode einer ersten Diode (D1) und der Kathode einer zweiten Diode (D2) verbunden ist, mit den folgenden Merkmalen:
  • - die Kathode der ersten Diode (D1) ist mit dem positiven Eingang eines einzigen Operationsverstärkers (OP12) verbunden, dessen Ausgang den Meßausgang bildet,
  • - die zweite Diode (D2) liegt mit der Anode auf Masse, und zwischen der Kathode der ersten Diode (D1) und der Anode der zweiten Diode (D2) ist ein weiterer Kondensator (C12) wirksam,
  • - an der Anode der zweiten Diode (D2) ist zusätzlich die Anode einer fünften Diode (D5) angeschlossen, deren Kathode mit der Anode einer sechsten Diode (D6) in Verbindung steht, deren Kathode mit dem Rückkopplungszweig des einzigen Operationsverstärkers (OP12) in Verbindung steht, und
  • - die beiden letztgenannten in Serie geschalteten Dioden (D5, D6) sind mittels einer einzigen Gleichspannung (Ub12) in Durchlaßrichtung vorgespannt,
1. Broadband rectifier, the input (E) of which is connected via a coupler capacitor (C0) and a first resistor (R0) to the anode of a first diode (D1) and the cathode of a second diode (D2), with the following features:
  • the cathode of the first diode (D1) is connected to the positive input of a single operational amplifier (OP12), the output of which forms the measurement output,
  • the second diode (D2) is connected to ground with the anode, and a further capacitor (C12) is active between the cathode of the first diode (D1) and the anode of the second diode (D2),
  • - At the anode of the second diode (D2) the anode of a fifth diode (D5) is additionally connected, the cathode of which is connected to the anode of a sixth diode (D6), the cathode of which is connected to the feedback branch of the single operational amplifier (OP12) stands, and
  • the two latter diodes (D5, D6) connected in series are biased in the forward direction by means of a single direct voltage (Ub12),
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß zwischen dem positiven Eingang des einzigen Operationsverstärkers (OP12) und dem Rückkopplungszweig ein parallel zu dem genannnten Kondensator (C12) und den in Serie geschalteten Dioden (D5, D6) angeordneter Parallelwiderstand (R12) wirksam ist,
  • - daß der Rückkopplungszweig aus einer dritten Diode (D3), einer vierten Diode (D4) und einem Rückkopplungswiderstand (R34) besteht,
  • - daß die beiden letztgenannten Dioden (D3, D4) in Reihe geschaltet sind und mit ihren Anoden dem Ausgang des einzigen Operationsverstärkers (OP12) zugewandt sind,
  • - daß die Kathode der vierten Diode (D4) mit dem negativen Eingang des genannten Operationsverstärkers (OP12) verbunden ist, und
  • - daß der Rückkopplungswiderstand (R34) zwischen dem negativen Eingang des Operationsverstärkers (OP12) und dem Parallelwiderstand (R12) liegt.
characterized by
  • that between the positive input of the single operational amplifier (OP12) and the feedback branch a parallel resistor (R12) arranged in parallel with the named capacitor (C12) and the series-connected diodes (D5, D6) is effective,
  • - The feedback branch consists of a third diode (D3), a fourth diode (D4) and a feedback resistor (R34),
  • - That the two latter diodes (D3, D4) are connected in series and with their anodes facing the output of the single operational amplifier (OP12),
  • - That the cathode of the fourth diode (D4) is connected to the negative input of said operational amplifier (OP12), and
  • - That the feedback resistor (R34) is between the negative input of the operational amplifier (OP12) and the parallel resistor (R12).
2. Breitbandiger Gleichrichter, dessen Eingang (E) über einen Koppelkondensator (C0) und einem Widerstand (R0) einerseits mit der Anode einer ersten Diode (D1) und andererseits mit der Kathode einer zweiten Diode (D2) verbunden ist, mit den folgenden Merkmalen:
  • - die Kathode der ersten Diode (D1) ist mit dem positiven Eingang eines ersten Operationsverstärkers (OP1) und die Anode der zweiten Diode (D2) mit dem positiven Eingang eines zweiten Operationsverstärkers (OP2) verbunden,
  • - der positive Eingang des ersten Operationsverstärkers (OP1) liegt über einen ersten Kondensator (C1) an Masse und ist über einen ersten Widerstand (R1) mit einem zum ersten Operations­ verstärker gehörenden Rückkopplungsnetzwerk, bestehend aus einer dritten Diode (D3) und einem dritten Widerstand (R3), verbunden,
  • - eine fünfte Diode (D5), deren Anode an Masse liegt und deren Kathode mit dem Rückkopplungsnetzwerk des ersten Operationsverstärkers (OP1) verbunden ist, ist mittels einer ersten Gleichspannungsquelle (Ub1) in Durchlaßrichtung vorgespannt,
  • - der positive Eingang des zweiten Operationsverstärkers (OP2) liegt über einen zweiten Kondensator (C2) an Masse und ist über einen zweiten Widerstand (R2) mit einem zum zweiten Operationsverstärker gehörenden Rückkopplungsnetzwerk, bestehend aus einer vierten Diode (D4) und einem vierten Widerstand (R4) des zweiten Operationsverstärkers (OP2); verbunden,
  • - eine sechste Diode (D6), deren Kathode auf Masse liegt, und deren Anode mit dem Rückkopplungsnetzwerk des zweiten Operationsverstärkers (OP2) verbunden ist, ist mittels einer zweiten Gleichspannung (Ub2) in Durchlaßrichtung vorgespannt,
  • - der Ausgang des ersten Operationsverstärkers (OP1) ist über einen siebten Widerstand (R7) ist mit dem positiven Eingang eines dritten Operationsverstärkers (OP3) verbunden,
  • - der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (OP2) ist über einen achten Widerstand (R8) mit dem negativen Eingang des dritten Operationsverstärkers (OP3) verbunden,
  • - der Ausgang des dritten Operationsverstärkers (OP3) stellt den Meßausgang dar und ist über einen zehnten Widerstand (R10) auf dessen negativen Eingang rückgekoppelt, während sein positiver Eingang über einen neunten Widerstand (R9) auf Masse liegt.
2. Broadband rectifier, the input (E) of which is connected via a coupling capacitor (C0) and a resistor (R0) on the one hand to the anode of a first diode (D1) and on the other hand to the cathode of a second diode (D2) with the following features :
  • the cathode of the first diode (D1) is connected to the positive input of a first operational amplifier (OP1) and the anode of the second diode (D2) is connected to the positive input of a second operational amplifier (OP2),
  • - The positive input of the first operational amplifier (OP1) is connected to ground via a first capacitor (C1) and is connected via a first resistor (R1) to a feedback network belonging to the first operational amplifier, consisting of a third diode (D3) and a third resistor (R3), connected,
  • a fifth diode (D5), the anode of which is connected to ground and the cathode of which is connected to the feedback network of the first operational amplifier (OP1), is biased in the forward direction by means of a first DC voltage source (Ub1),
  • - The positive input of the second operational amplifier (OP2) is connected to ground via a second capacitor (C2) and is connected via a second resistor (R2) to a feedback network belonging to the second operational amplifier, consisting of a fourth diode (D4) and a fourth resistor ( R4) of the second operational amplifier (OP2); connected,
  • a sixth diode (D6), the cathode of which is connected to ground and the anode of which is connected to the feedback network of the second operational amplifier (OP2), is forward-biased in the forward direction by means of a second direct voltage (Ub2),
  • the output of the first operational amplifier (OP1) is connected via a seventh resistor (R7) to the positive input of a third operational amplifier (OP3),
  • the output of the second operational amplifier (OP2) is connected to the negative input of the third operational amplifier (OP3) via an eighth resistor (R8),
  • - The output of the third operational amplifier (OP3) represents the measurement output and is fed back via a tenth resistor (R10) to its negative input, while its positive input is connected to ground via a ninth resistor (R9).
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