DE822559C

DE822559C - Anordnung zur stoerungsfreien Ableitung elektrischer Spannungen an raeumlich ausgedehnten Objekten

Info

Publication number: DE822559C
Application number: DEP52127A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hubert Martin Schmidt
Original assignee: HUBERT MARTIN SCHMIDT DIPL ING
Current assignee: HUBERT MARTIN SCHMIDT DIPL ING
Priority date: 1949-08-16
Filing date: 1949-08-16
Publication date: 1951-11-26

Description

Anordnung zur störungsfreien Ableitung elektrischer Spannungen an räumlich ausgedehnten Objekten Die Messung von elektrischen Spannungen an räumlich ausgedehnten, insbesondere biologischen Objekten, wird häufig durch Wechselspannungen gestört, die aus dem Lichtnetz in das Meßobjekt einstreuen. Diese Störspannungen treten meist zwischen dem Objekt als Ganzem und Erde auf. Es kann jedoch der Fall eintreten, daß die an den leiden Meßpunkten des Objekts gegen Erde auftretenden Störspannungen nicht genau gleich groß sind. Zur Trennung der beiden Meßpunkten gegen Erde gemeinsamen Störspannung von der zwischen den lleßpunkten im Objekt erzeugten Nutzspannung ist eine Anordnung bekannt (Patentschrift 6850.f5), die darin besteht, daß das Objekt durch eine dritte Hilfselektrode auf <las Nullpotential des angeschlossenen Verstärkers gebracht wird und bei der die leiden Meßpunkte zu den Gittern der beiden Eingängsverstärkerröhren geführt werden. In einer folgenden_.Verstärkerstufe wird dann die Trennung der Gleichtaktstörspannung von der Gegentaktnutzspannüng durch Differenzbildung durchgeführt. Ein wesentlicher Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Störspannung selbst zumindest in der ersten Verstärkerstufe unvermindert verstärkt wird. Dadurch entsteht erfahrungsgemäß die Gefahr einer Kreuzmodulation von Nutz- und Störspannung. Eine andere Anordnung (Patentschrift 699 255} beruht darauf, daß die an beiden Meßpunkten gegen Erde bestehenden Spannungen in zwei Röhren verstärkt werden, deren eine nur einen den beiden Röhren gemeinsamen Kathodenwiderstand als Außenwiderstand besitzt und daß die Nutzspannung am Außenwiderstand der anderen Röhre gegen Erde auftritt. Die in dieser bekannten Anordnung gegebene Zielsetzung, die Gegentaktnutzspannung in der ersten Verstärkerstufe in eine Gleichtaktnutzspannung umzuwandeln, bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß ein folgender Gleichtaktverstärker, insbesondere bei tief liegender unterer Grenzfrequenz, sehr störanfällig und wenig stabil ist.
Das Ziel der, vorliegenden Erfindung ist es, die Gefahren einer Übersteuerung der Eingangsstufe durch die Gleichtaktstörspannung und die Unstabilität eines Gleichtaktverstärkers zu vermeiden. Dieses Ziel wird bei einem die Gegentaktnutzspannung bis zum Meßgerät im Ausgang durchlaufend in Gegentakt verarbeitenden Verstärker dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß eine dritte, nicht zur Spannungsmessung dienende Hilfselektrode zur Einführung einer auf den Verstärkereingang wirkenden Gleichtaktgegenkopplung dient, derart, daß die Eingangsröhren durch die Gleichtaktstörspannung nicht nennenswert ausgesteuert werden. Die dritte Elektrode wird an das Objekt an einem beliebigen Punkt, der nicht mit einem Meßpunkt zusammenfällt, angelegt. Die Hilfselektrode kann dabei über so hohe Widerstände, die zur Erzeugung der Gegenkopplung dienen, mit dem Nullpotential des angeschlossenen Verstärkers verbunden sein, daß eine Wirkung der Hilfselektrode nach der zuerst erwähnten bekannten Schaltung nicht mehr stattfindet. Die der Gleichtaktstörspannung entgegenwirkende Gegenkopplung bewirkt, daß die Verstärkung der Eingangsstufe für die Gleichtaktstörspannung durch Herabsetzung der Gleichtaktempfindlichkeit des Verstärkers auf einen verschwindenden Bruchteil der Verstärkung herabsinkt, die bei einem Anschluß der Hilfselektrode an einten Punkt der Verstärkerschaltung auftritt, bei dem keine Gegenkopplung stattfindet. Dadurch wird die Gefahr einer Übersteuerung durch die Gleichtaktstörspannung völlig vermieden, da als resultierende Steuerspannung bereits im Eingang im wesentlichen nur die Gegentaktnutzspannung wirksam wird. Die Gleichtaktspannung tritt als wirksame Steuerspannung nur mehr in der Größe auf, die nötig ist, um die Gegenkopplung zu erzeugen, die die am Eingang auftretende Gleichtaktstörspannung auf den Rest herabsetzt, der nach seiner Verstärkung die Gegenkopplung bewirkt.
Die bekannten Schaltungen geben genügend Möglichkeiten zur Herstellung der Gleichtaktgegenkopplung. Sie beruhen grundsätzlich darauf, daß man entweder in Serie zur Hilfselektrode eine Spannung legt, die an einem Widerstand entsteht, der im gemeinsamen Kathoden- oder Anoden- oder Schirmgitterstromkreis der Eingangsröhren liegt; oder man speist eine auf solche Weise gebildete Spannung durch zwei Widerstände in die beiden Meßelektroden ein. Der dadurch im Meßobjekt zur Hilfselektrode fließende Gegenkopplungsstrom kompensiert den Störstrom im hIeßobjekt selbst, während die erste Art der Schaltung die Störspannung als wirksame Steuerspannung der Eingangsröhren aufhebt.
Eine auf beide Meßpunkte ungleichmäßig wirkende Störspannung wird gemäß der weiteren Erfindung bereits im Eingang dadurch aufgehoben, daß eine auf beide Meßpunkte verschieden stark wirkende Gegenkopplung eingeführt wird. Dies ist dann besonders vorteilhaft, wenn der Verstärker durch bekannte Schaltmaßnahmen starr symmetriert ist und die Anzeige im Ausgang erdpotentialunabhängig erfolgt. Da die Symmetrierung bereits im Eingang erfolgt, ist keine einstellbare Differenzbildung wie bei bekannten Anordnungen nötig, wodurch die Betriebssicherheit der Meßanordnung wesentlich erhöht wird. Bei netzbetriebenen Verstärkern erweist es sich oft zweckmäßig, abweichend von der gebräuchlichen Schaltung den Punkt zu erden, der die Gegenkopplungsspannung liefert. Für die Wirkungsweise der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung ist eine Erdung im Prinzip jedoch nicht erforderlich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Verstärkung von elektrischen Spannungen, die in störempfindlichen, insbesondere räumlich ausgedehnten, biologischen Objekten auftreten unter Verwendung eines durchgehend in Gegentakt geschalteten Verstärkers, mit dessen Eingangsgittern die beide. Spannungsmeßpunkte verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte, nicht zur Spannungsmessung verwendete Hilfselektrode zur Einführung einer auf den Verstärkereingang wirkenden Gleichtaktgegenkopplung dient, derart, daß keine nennenswerte Aussteuerung der Eingangsröhren durch eine im Eingang bestehende Gleichtakt störspannung auftritt.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hilfselektrode und dem Kathodenpotential der ersten Verstärkerstufe durch bekannte Schaltmaßnahmen eine der Gleichtaktstörspannung möglichst gleich große entgegengesetzt gepolte Gegenkopplung erzeugt ist.
3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßobjekt über die Hilfselektrode und die beiden Meßpunkte ein dem Störstrom im Objekt möglichst gleich großer, entgegengesetzt gerichteter, mit bekannten Mitteln erzeugter Gegenkopplungsstrom zugeführt ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die beiden Meßpunkte ungleich wirkende Störung durch eine auf die beiden Meßpunkte ungleich wirkende Gegenkopplung ausgeglichen ist.