DE4320818A1 - Meßverstärker - Google Patents
MeßverstärkerInfo
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
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- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
- H03F1/303—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters using a switching device
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Description
Die Erfindung betrifft einen Meßverstärker nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es sind Strom/Spannungs-Wandler bekannt, die aus einem
Operationsverstärker bestehen, dessen nichtinvertieren
der Eingang auf Massepotential liegt. Bei den bekannten
Wandlern befindet sich zwischen dem invertierenden Ein
gang des Operationsverstärkers und dessen Ausgang ein
Gegenkopplungszweig mit einem Widerstand als Gegenkopp
lungselement. Der Eingangsstrom wird an dem inver
tierenden Eingang des Operationsverstärkers einge
speist, so daß sich am Ausgang des Verstärkers eine dem
Eingangsstrom proportionale Ausgangsspannung einstellt.
Derartige Strom/Spannungs-Wandler werden aufgrund ihres
extrem niedrigen Eingangswiderstands als Meßverstärker
eingesetzt.
Nachteilig ist bei den bekannten Strom/Spannungs-
Wandlern, daß die Ausgangsspannung durch einen zeitlich
veränderlichen Fehlerstrom oder Leckstrom im Opera
tionsverstärkereingang beeinflußt wird. Der Fehler
strom, der in Größenordnungen von 10-14 bis 10-11
Ampere liegen kann, kann aber insbesondere dann nicht
vernachlässigt werden, wenn mit dem Meßverstärker sehr
kleine Ströme verstärkt werden sollen. Dies ist z. B.
dann der Fall, wenn der Meßverstärker in der Vakuum
technik zur Verstärkung der von einem Ionisationsvakuummeter
gebildeten und gemessenen Ionenströme ein
gesetzt wird, die in einer Größenordnung ab 10-15
Ampere liegen.
Zur Bestimmung des Fehlerstroms wird bei den bekannten
Meßverstärkern der zu verstärkende Eingangsstrom abge
schaltet und der Fehlerstrom gemessen. Nachteilig ist,
daß bei abgeschaltetem Eingangsstrom eine Meßwerter
fassung nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßver
stärker zu schaffen, der auch während der Messung des
Fehlerstroms eine Meßwerterfassung erlaubt.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den
im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Bei dem erfindungsgemäßen Meßverstärker enthält der
verstärkungsbestimmende Zweig des Verstärkers ein wei
teres verstärkungsbestimmendes Element, wobei der Ver
bindungspunkt der verstärkungsbestimmenden Elemente den
Signaleingang des Verstärkers bildet. Ferner ist ein
Steuerelement vorgesehen, das parallel zu dem zweiten
verstärkungsbestimmenden Element liegt, das zwischen
dem Signaleingang und dem Eingang des Verstärkerbau
steins angeordnet ist. In seiner leitenden Stellung
überbrückt das Steuerelement das zweite verstärkungs
bestimmende Element, so daß der Signaleingang und der
Eingang des Verstärkerbausteins auf nahezu gleichem
Potential liegen.
Bei leitendem Steuerelement stellt sich am Ausgang des
Verstärkers eine Spannung ein, die im wesentlichen der
Spannung an dem ersten verstärkungsbestimmenden Element
entspricht. Bei nichtleitendem Steuerelement stellt
sich eine Spannung ein, die der Summe der Spannungen an
beiden verstärkungsbestimmenden Elementen entspricht.
Aus der Differenz der bei leitendem und nichtleitendem
Steuerelement am Signalausgang des Meßverstärkers an
liegenden Ausgangsspannungen kann der Fehlerstrom des
Verstärkerbausteins bestimmt werden. Ist die Größe des
Fehlerstroms bekannt, kann das Ausgangssignal des Meß
verstärkers entsprechend korrigiert oder mit einem
Kompensationsstrom kompensiert werden.
Der erfindungsgemäße Meßverstärker erlaubt eine Meß
werterfassung sowohl bei leitendem als auch bei nicht
leitendem Steuerelement. Der zu messende Eingangsstrom
braucht nicht zur Bestimmung des Fehlerstroms abge
schaltet zu werden, so daß der Meßvorgang relativ wenig
Zeit in Anspruch nimmt.
Die Rückkopplungselemente können ohmsche Widerstände
sein, so daß der Verstärker als stromgesteuerte Span
nungsquelle arbeitet. Am Signalausgang des Meßverstär
kers liegt dann eine dem Eingangsstrom proportionale
Ausgangsspannung an. Ferner können auch Kondensatoren
als Ladungsverstärker oder nichtlineare Bauteile, z. B.
als Logarithmierer oder die Kombination verschiedener
Bauteile, Verwendung finden.
Als Verstärkerbaustein können Operationsverstärker in
einer invertierenden oder nichtinvertierenden Anordnung
Verwendung finden, jedoch sind auch andere Bauteile,
z . B. Feldeffekttransistoren, einsetzbar.
Vorteilhafterweise ist eine Kompensationsstromquelle
vorgesehen, die einen festen oder einstellbaren Kompen
sationsstrom liefert, der an dem Eingang des Verstär
kerbausteins eingespeist wird. Der Kompensationsstrom
ist bei korrekter Fehlerstromkompensation so einge
stellt, daß die Ausgangsspannungen des Verstärkers bei
leitendem und nichtleitendem Steuerelement gleich sind.
Durch Zustandsänderung des Steuerelementes und durch
Veränderung der Größe des Kompensationsstroms kann der
Fehlerstrom vollständig kompensiert werden, so daß die
Ausgangsspannung des Verstärkers nicht durch Leckströme
des Verstärkerbausteins fehlerbehaftet ist.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt den Meßverstärker mit Wider
ständen als Gegenkopplungselemente, wobei die Verstär
kung mit einem Operationsverstärker in invertierender
Anordnung realisiert ist.
Der Meßverstärker weist einen Operationsverstärker 1
auf, dessen nichtinvertierender Eingang 3 auf Masse
potential liegt. Der invertierende Eingang 5 des
Operationsverstärkers ist mit dem Operationsverstärker
ausgang über einen Gegenkopplungszweig 9 verbunden. Der
Gegenkopplungszweig 9 enthält zwei in Reihe geschaltete
Widerstände R₁, R₂ als verstärkungsbestimmende Elemente.
Der Verbindungspunkt der Widerstände R₁, R₂ bildet den
Signaleingang 11 des Meßverstärkers, in den der zu
messende Eingangsstrom Im eingespeist wird. Den
Signalausgang des Meßverstärkers bildet der Ausgang 7
des Operationsverstärkers 1. Parallel zu dem Widerstand
R₂, der zwischen dem Signaleingang 11 und dem inver
tierenden Eingang 5 des Operationsverstärkers 1 ange
ordnet ist, ist ein Schaltelement 13 geschaltet, das
den Widerstand R₂ in seiner geschlossenen Stellung
überbrückt. Als Schaltelement 13 kann ein mechanischer
oder auch elektronischer Schalter Verwendung finden.
Zum Schutz des Operationsverstärkers 1 vor Spannungs-
Impulsen sind zwei parallel geschaltete Dioden D,D′
vorgesehen, die zwischen dem invertierenden Eingang 5
des Operationsverstärkers 1 und Masse liegen. Als
weiterer Schutz dient ein in Reihe mit dem Eingang
liegender Widerstand R₃. Der Meßverstärker weist ferner
eine nicht dargestellte Kompensationsstromquelle auf,
die einen einstellbaren Kompensationsstrom Ik liefert.
Der Kompensationsstrom Ik wird an dem invertierenden
Eingang 5 des Operationsverstärkers 1 eingespeist.
Die Kompensation des Fehlerstroms erfolgt unter der
Annahme, daß der Fehlerstrom im wesentlichen von dem
Operationsverstärker 1 und den Dioden D,D′ verursacht
wird. Der Fehlerstrom, der in dem Zweig zwischen dem
Signaleingang 11 und dem invertierenden Eingang 5 des
Operationsverstärkers 1 fließt, ist als If bezeichnet.
Bei geschlossenem Schaltelement 13 entspricht die
Ausgangsspannung Ua am Signalausgang des Meßverstäkers
unter der Annahme, daß der nichtinvertierende Eingang
des Operationsverstärkers 1 einen virtuellen Massepunkt
bildet, dem Spannungsabfall an dem Widerstand R₁, der
sich aus (Im + If)×R₁ errechnet. Bei geöffnetem
Schaltelement 13 ergibt sich die Ausgangsspannung Ua
aus der Summe des Spannungsabfalls an dem Widerstand R₁
und R₂, der sich aus (Im + If)×R₁ + If×R₂
berechnet. Der Fehlerstrom If kann dann aus der
Differenz der bei geöffnetem und geschlossenen Schalt
element gemessenen Ausgangsspannungen Ua bestimmt
werden. Zur Kompensation des Fehlerstroms If wird der
von der Kompensationsstromguelle gelieferte Kompen
sationsstrom Ik so eingestellt, daß beim Öffnen und
Schließen des Schaltelements 13 die Ausgangsspannung Ua
gleich bleibt. Stellt sich am Signalausgang sowohl bei
geöffnetem als auch bei geschlossenem Schaltelement die
gleiche Ausgangsspannung ein, ist der Fehlerstrom
kompensiert und die Ausgangsspannung ist nur noch vom
Meßstrom Im abhängig. Folglich lassen sich mit dem Meß
verstärker auch sehr kleine Ströme mit hoher Genauig
keit verstärken. Zur Bestimmung dem Kompensationsstroms
braucht der Eingangsstrom nicht abgeschaltet zu werden,
so daß eine Meßwerterfassung auch während des Kompen
sationsvorgangs möglich ist.
Claims (7)
1. Meßverstärker zum Bestimmen von kleinen Strömen
mit mindestens einem einseitig am Meßeingang ange
schlossenen, verstärkungsbestimmenden Eingangs
element (R₁) und einem fehlerstrombehafteten
Strom- und/oder Spannungsverstärker (1),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindung des Meßeingangs mit dem ver
stärkungsbestimmenden Eingangselement (R₁) über
ein weiteres, im wesentlichen den Fehlerstromver
stärkungsfaktor bestimmendes Element (R₂), welches
steuerbar variiert wird, zum Strom- und/oder
Spannungsverstärker-Eingang (5) geführt wird.
2. Meßverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Strom- und/oder Spannungsver
stärker (1) ein Operationsverstärker ist.
3. Meßverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eines der ver
stärkungsbestimmenden Elemente (R₁, R₂) im Gegen
kopplungszweig enthalten sind.
4. Meßverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der
verstärkungsbestimmenden Elemente (R₁, R₂) ein
Widerstand, ein Kondensator oder ein Kennlinien
bauteil ist/sind.
5. Meßverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensations
stromquelle vorgesehen ist, die einen festen oder
einstellbaren Kompensationsstrom (Ik) liefert, der
an dem Eingang (5) des Strom- und/oder Spannungs
verstärkers (1) eingespeist wird.
6. Meßverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kompensationsstrom (Ik) derart
eingestellt ist, daß die Ausgangsspannungen (Ua)
des Verstärkers (1) bei geschlossenem und geöff
netem Schaltelement (13) gleich sind.
7. Meßverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerstrom nicht
oder teilweise kompensiert wird und der verblei
bende Fehlerstrom erfaßt und nachträglich elimi
niert wird.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934320818 DE4320818A1 (de) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | Meßverstärker |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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ID=6490998
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DE19934320818 Withdrawn DE4320818A1 (de) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | Meßverstärker |
Country Status (4)
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EP (1) | EP0705437A1 (de) |
JP (1) | JPH09500203A (de) |
DE (1) | DE4320818A1 (de) |
WO (1) | WO1995000855A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002014878A2 (de) * | 2000-08-16 | 2002-02-21 | Step Sensortechnik Und Elektronik Pockau Gmbh | Diskrete niedrigststrommessung |
CN114113772A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-01 | 上海创远仪器技术股份有限公司 | 实现消除温度漂移误差的功率检波电路结构 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19601962C2 (de) * | 1996-01-20 | 2000-04-06 | Helmut Schlegel | Vorrichtung zur sicherheitstechnischen Kontrolle von Interferenzreizstromgeräten |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3292090A (en) * | 1964-07-01 | 1966-12-13 | Gen Electric | Ion gauge system having overload protection |
DE2035232A1 (de) * | 1969-07-25 | 1971-04-15 | Kistler Instrumente Ag | Kurzschluss Schaltanordnung in einem elektrischen Gerat |
US3971984A (en) * | 1974-09-04 | 1976-07-27 | B-Cubed Engineering, Inc. | Wide-range logarithmic responding translation circuit |
DE3216020C1 (de) * | 1982-04-29 | 1983-10-06 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Herstellung der Schaltverbindungen von mehreren Spannungs- oder Stromquellen mit sperrstrombehafteten Schaltern zu einer gemeinsamen Messeinrichtung |
DE3440986A1 (de) * | 1984-11-09 | 1986-05-15 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Anordnung zum erfassen eines stromes durch einen widerstand sowie anwendung |
DE3819531A1 (de) * | 1988-06-08 | 1989-12-14 | Reiner Dipl Phys Szepan | Signalprozess- und betriebstechnik zur laserspektroskopischen mengenbestimmung von ammoniak in gasgemischen |
DE3423971C2 (de) * | 1984-06-29 | 1991-03-14 | Hdw-Elektronik Gmbh, 2300 Kiel, De |
-
1993
- 1993-06-23 DE DE19934320818 patent/DE4320818A1/de not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-05-26 JP JP7502371A patent/JPH09500203A/ja active Pending
- 1994-05-26 WO PCT/EP1994/001685 patent/WO1995000855A1/de not_active Application Discontinuation
- 1994-05-26 EP EP94918372A patent/EP0705437A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3292090A (en) * | 1964-07-01 | 1966-12-13 | Gen Electric | Ion gauge system having overload protection |
DE2035232A1 (de) * | 1969-07-25 | 1971-04-15 | Kistler Instrumente Ag | Kurzschluss Schaltanordnung in einem elektrischen Gerat |
US3971984A (en) * | 1974-09-04 | 1976-07-27 | B-Cubed Engineering, Inc. | Wide-range logarithmic responding translation circuit |
DE3216020C1 (de) * | 1982-04-29 | 1983-10-06 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Herstellung der Schaltverbindungen von mehreren Spannungs- oder Stromquellen mit sperrstrombehafteten Schaltern zu einer gemeinsamen Messeinrichtung |
DE3423971C2 (de) * | 1984-06-29 | 1991-03-14 | Hdw-Elektronik Gmbh, 2300 Kiel, De | |
DE3440986A1 (de) * | 1984-11-09 | 1986-05-15 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Anordnung zum erfassen eines stromes durch einen widerstand sowie anwendung |
DE3819531A1 (de) * | 1988-06-08 | 1989-12-14 | Reiner Dipl Phys Szepan | Signalprozess- und betriebstechnik zur laserspektroskopischen mengenbestimmung von ammoniak in gasgemischen |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
BERNDT, Dietmar: Wege zur präzisen Messung kleinster Ströme. In: RFE, H.11, 1992, S.764-767 * |
BLADOWSKI, R.: Integrierte Analogschaltungen, Telekosmos-Verlag, Franckh'sche Verlagshandlung, W. Keller & Co., Stuttgart, 1970, S.98-99 * |
JP 59-141027 A. In: Patents Abstracts of Japan, P-321, Dez. 15, 1984, Vol.8, No.275 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002014878A2 (de) * | 2000-08-16 | 2002-02-21 | Step Sensortechnik Und Elektronik Pockau Gmbh | Diskrete niedrigststrommessung |
WO2002014878A3 (de) * | 2000-08-16 | 2002-06-27 | Step Sensortechnik Und Elektro | Diskrete niedrigststrommessung |
CN114113772A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-01 | 上海创远仪器技术股份有限公司 | 实现消除温度漂移误差的功率检波电路结构 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0705437A1 (de) | 1996-04-10 |
JPH09500203A (ja) | 1997-01-07 |
WO1995000855A1 (de) | 1995-01-05 |
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