Schaltanordnung zur Linearisierung der Kennlinie für Thermowiderstände
mittels aktiver Schaltelemente in Gegenkopplung Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung
zur Linearisierung der Kennlinie für Thermowiderstände mittels aktiver Schaltelemente
in Gegenkopplung. Switching arrangement for linearizing the characteristic curve for thermal resistors
by means of active switching elements in negative feedback The invention relates to a switching arrangement
for linearizing the characteristic curve for thermal resistors by means of active switching elements
in negative feedback.
Es ist bekannt, bei der Übertragung von Meßwerten gegengekoppelte
Verstärker mit nichtlinearer Beziehung der Ausgangsgröße zur Eingangsgröße vorzusehen
und damit eine lineare Beziehung der Meßgröße zu der abgegebenen elektrischen Größe
herzustellen. Eine bekannte Anordnung dieser Art benutzt trägerfrequenten Wechselstrom,
was einen hohen Aufwand bedingt, da ein besonderer Trägerfrequenzoszillator und
abgestimmte Kreise erforderlich sind. Es ist ferner bekannt, Meßverstärker mit Transistoren
und Halbleiterdioden auszurüsten. Auch ist es bekannt, mit Hilfe einer Gegenkopplung
eine bestimmte Übertragungskennlinie bei Verstärkern herzustellen. It is known that negative feedback is used in the transmission of measured values
Provide amplifiers with a non-linear relationship between the output variable and the input variable
and thus a linear relationship between the measured variable and the electrical variable output
to manufacture. A known arrangement of this type uses carrier-frequency alternating current,
which requires a lot of effort, since a special carrier frequency oscillator and
coordinated circles are required. It is also known measuring amplifiers with transistors
and to equip semiconductor diodes. It is also known to use negative feedback
to establish a certain transfer characteristic for amplifiers.
Die Änderung des Widerstandes in Abhängigkeit von der Temperatur
ist bei den für Widerstandsthermometer üblichen Materialien keine lineare Funktion.
Zur Temperaturanzeige sind daher Anzeigeinstrumente mit einem nichtlinearen Skalenverlauf
erforderlich. Der nichtlineare Skalenverlauf kann dabei durch Dioden erzeugt werden.
Ferner ist es möglich, besondere Anzeigeinstrumente zu bauen, deren nichtlineares
Verhalten der Nichtlinearität des Widerstandsverlaufes in Abhängigkeit von der Temperatur
entgegenwirkt. Soll dagegen die mit einem Widerstandsthermometer gemessene Temperatur
z.B. mit einem digitalen Anzeigeinstrument angezeigt oder einem Digitalrechner zugeführt
werden, so bereitet der Ausgleich der Nichtlinearität Schwierigkeiten, da hierzu,
um größeren Aufwand zu vermeiden, eine niederohmige Quelle für den der Meßgröße
entsprechenden Strom erforderlich ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
diesen Nachteil zu beseitigen und mit Hilfe einer besonders einfachen Schaltungsanordnung
die Nichtlinearität des Widerstandsverlaufes bei Widerstandsthermometern zu beseitigen.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß der zu linearisierende Thermowiderstand,
an dem die Ausgangsspannung abgenommen wird, als Belastung im Kollektorkreis des
ersten Transistors liegt, dessen Basisvorspannung von einem Spannungsteiler, der
in an sich bekannter Weise zur Stabilisierung eine Zenerdiode enthält, abgenommen
wird, und daß die Kopplung zum Emitterkreis des zweiten Transistors vom Emitterwiderstand
des ersten Transistors abgenommen wird und daß die Basis dieses zweiten Transistors
unmittelbar mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist. The change in resistance as a function of temperature
is not a linear function for the materials commonly used for resistance thermometers.
Display instruments with a non-linear scale are therefore used to display the temperature
necessary. The non-linear scale can be generated by diodes.
It is also possible to build special display instruments whose non-linear
Behavior of the non-linearity of the resistance curve as a function of the temperature
counteracts. Should, however, be the temperature measured with a resistance thermometer
e.g. displayed with a digital display instrument or fed to a digital computer
the compensation of the non-linearity causes difficulties, since for this purpose,
in order to avoid greater effort, a low-resistance source for the measured variable
corresponding electricity is required. The invention is based on the object
to eliminate this disadvantage and with the help of a particularly simple circuit arrangement
to eliminate the non-linearity of the resistance curve in resistance thermometers.
According to the invention it is provided that the thermal resistor to be linearized,
at which the output voltage is taken, as a load in the collector circuit of the
first transistor, whose base bias is from a voltage divider, the
contains a Zener diode in a manner known per se for stabilization, removed
is, and that the coupling to the emitter circuit of the second transistor from the emitter resistor
of the first transistor is removed and that the base of this second transistor
is directly connected to the collector of the first transistor.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. The invention is illustrated below with reference to the drawing using an exemplary embodiment
explained in more detail.
Mit Th ist hier der Thermometerwiderstand bezeichnet, dieser liegt
im Kollektorkreis des Transistors Tr. Die Basisvorspannung des Transistors Trl ist
ihrerseits durch Abnahme an dem Spannungsteiler, der aus dem Widerstand Rv und der
Zenerdiode Z gebildet wird, weitgehend konstant gehalten. With Th the thermometer resistance is referred to here, this lies
in the collector circuit of the transistor Tr. The base bias of the transistor Trl is
in turn by a decrease in the voltage divider, which consists of the resistor Rv and the
Zener diode Z is formed, kept largely constant.
Der Emittervorwiderstand R1 des Transistors Tri liegt gleichzeitig
in Serie mit dem Emittervorwiderstand R2 des Transistors Tr2. Der Transistor Tr2
erhält seine Basisvorspannung von der Kollektorelektrode des Transistors Tr. Die
Basisvorspannung des Transistors Tr2 ist somit von der jeweiligen Größe des Thermometerwiderstandes
Th abhängig.The emitter series resistor R1 of the transistor Tri is at the same time
in series with the emitter series resistor R2 of the transistor Tr2. The transistor Tr2
receives its base bias from the collector electrode of transistor Tr. The
The base bias of the transistor Tr2 is thus of the respective size of the thermometer resistance
Th dependent
Wird der Widerstand Th größer, so veringert sich die Spannung zwischen
Kollektor und Emitter des Transistors Tr. Der Strom durch R1 wird mit Hilfe der
Spannung über der Zenerdiode Z und des Transistors Tr, konstant gehalten. Der durch
den Transistor Tr2 und den Widerstand R2 fließende Strom nimmt ab, wodurch ein geringes
Ansteigen des Stromes durch den Transistor Trl hervorgerufen wird. Die Nichtlinearität
des Thermometerwiderstandes Th kann mit großer Genauigkeit durch passende Einstellung
der Widerstände RX und R2 ausgeglichen werden. Ebenso kann die durch den Innenwiderstand
eines parallel zu Th liegenden Anzeige-
instrumentes A erzeugte
Nichtlinearität kompensiert werden.If the resistance Th increases, the voltage between
Collector and emitter of the transistor Tr. The current through R1 is determined with the help of the
Voltage across the Zener diode Z and the transistor Tr, kept constant. The through
the transistor Tr2 and the resistor R2 flowing current decreases, whereby a small
Increase in the current is caused by the transistor Trl. The non-linearity
of the thermometer resistance Th can be adjusted with great accuracy by suitable setting
the resistors RX and R2 are balanced. This can also be caused by the internal resistance
of a display lying parallel to Th
instrument A generated
Non-linearity can be compensated.