DE1263923B

DE1263923B - Arrangement for generating calibration voltage using a voltage-dependent resistor, in particular for electrical measuring devices with battery operation

Info

Publication number: DE1263923B
Application number: DE1964V0025255
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Immo Fischer
Original assignee: AKUSTIK WISSENSCHAFTLICHER IND; SCHWINGUNGSTECHNIK VEB
Current assignee: AKUSTIK WISSENSCHAFTLICHER IND; SCHWINGUNGSTECHNIK VEB
Priority date: 1964-01-27
Filing date: 1964-01-27
Publication date: 1968-03-21

Description

Anordnung zur Eichspannungserzeugung unter Verwendung eines spannungsabhängigen Widerstandes, insbesondere für elektrische Meßgeräte mit Batteriebetrieb Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Eichspannungserzeugung unter Verwendung eines spannungsabhängigen Widerstandes im Rückkopplungszweig eines Oszillators, insbesondere für elektrische Meßgeräte mit Batteriebetrieb, die sich durch Temperaturabhängigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Speisespannungsschwankungen bei geringem Aufwand auszeichnet. Sie hat die Erzeugung einer konstanten Niederfrequenz-Rechteckspannung zum Ziel.Arrangement for calibration voltage generation using a voltage-dependent Resistance, in particular for electrical measuring devices with battery operation. The invention relates to an arrangement for generating calibration voltage using a voltage-dependent Resistance in the feedback branch of an oscillator, especially for electrical Measuring devices with battery operation, which are characterized by temperature dependence and insensitivity stands out against supply voltage fluctuations with little effort. she has the aim is to generate a constant low frequency square wave voltage.

Zur Erzeugung der Eichspannung bei elektrischen Meßgeräten mit Netzbetrieb wird im allgemeinen eine mit Netzfrequenz betriebene Brücke aus zwei Glühlampen und zwei ohmschen Widerständen verwendet oder ein Teil der Oszillatorspannung eines mit stabilisierter Stromversorgung betriebenen Oszillators benutzt. Es ist weiter bekannt, den Spannungsabfall an einer Zenerdiode, die über einen hohen Vorwiderstand vom Netztrafo gespeist wird, als Eichspannung zu verwenden. Bei Meßgeräten mit Batteriebetrieb war nur der zweite Weg gangbar, d. h., es mußte ein Eichoszillator eingebaut werden, dessen Stromversorgung zu stabilisieren war. In einzelnen Fällen mußte auf eine Eichmöglichkeit der Geräte mit Batteriebetrieb verzichtet werden, wodurch die Kontrollmöglichkeit ganz wegfiel.For generating the calibration voltage in electrical measuring devices with mains operation In general, a bridge operated at mains frequency is made up of two incandescent lamps and uses two ohmic resistors or part of the oscillator voltage of one used with a stabilized power supply operated oscillator. It is on known, the voltage drop across a Zener diode that has a high series resistor is fed by the mains transformer, to be used as calibration voltage. For measuring devices with battery operation only the second way was feasible, i.e. i.e. a calibration oscillator had to be installed, whose power supply had to be stabilized. In some cases I had to go to one The possibility of calibration of the devices with battery operation can be dispensed with, whereby the possibility of control fell away completely.

Es ist weiterhin bekannt, zur Erzeugung von klirrarmen Wechselspannungen oder von Wechselspannungen konstanter Amplitude Heiß- oder Kaltleiter im Rückkopplungszweig mehrstufiger Verstärker zu verwenden.It is also known to generate low-distortion alternating voltages or alternating voltages of constant amplitude use multi-stage amplifier.

Es ist auch bekannt, zur Amplitudenstabilisierung von Transistor-Sinusoszillatoren parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Oszillatortransistors eine Zenerdiode zu schalten zum Zweck einer amplitudenabhängigen Bedämpfung des Schwingkreises.It is also known to stabilize the amplitude of transistor sine wave oscillators parallel to the base-emitter path of the oscillator transistor to a Zener diode switch for the purpose of amplitude-dependent damping of the resonant circuit.

Außerdem ist bekannt, bei Impulsspannungsgeneratoren die Ausgangsspannung gegen Schwankungen der Amplitude zu stabilisieren, indem eine Zenerdiode in Reihe mit einer gegenkoppelnden Hilfswicklung des Impulstransformators den Umschaltvorgang des Schalttransistors beeinflußt.It is also known, in the case of pulse voltage generators, the output voltage Stabilize against fluctuations in amplitude by adding a zener diode in series the switching process with a negative-coupling auxiliary winding of the pulse transformer of the switching transistor influenced.

Der Nachteil der Eichspannungserzeugung mit Glühlampenbrücke, die nicht geeignet ist für Batteriegeräte, besteht darin, daß die erzeugte Eichspannung über längere Zeit nicht konstant ist und daß es Mühe macht, den durch zwei Einstellregler bestimmten Punkt optimale Stabilisierung zu finden. Der Nachteil der über einen Vorwiderstand vom Netztrafo gespeisten Zenerdioden-Anordnung ist der, daß eine Anwendung nur bei Netzbetrieb möglich ist, wobei die Eichspannung die Frequenz des Netzes hat. Häufig treten dabei in den Verstärkern durch die niedrige Grundfrequenz von 50 Hz bereits unerwünschte Kurvenformveränderungen durch den Phasengang auf. Die dritte Möglichkeit, einen Eichoszillator an einer stabilisierten Spannung zu betreiben, ist für Speisespannung < 6 V unter Verwendung von Zenerdioden nicht realisierbar, da es Zenerdioden mit kleineren Zenerspannungen nicht mit genügend kleinem dynamischem Innenwiderstand gibt. Eine elektronische Spannungskonstanthaltung unter Verwendung einer Nickel-Kadmium-Zelle als Bezugsspannung ist zwar für Speisespannungen bis etwa 2 V herab möglich, bedeutet aber einen verhältnismäßig großen Aufwand. Darüber hinaus werden dabei äußere Einflüsse auf den Eichoszillator außer der Speisespannungsschwankung nach wie vor wirksam.The disadvantage of the calibration voltage generation with an incandescent lamp bridge, the is not suitable for battery devices, is that the calibration voltage generated is not constant over a long period of time and that it is difficult to adjust the two adjustment knobs particular point to find optimal stabilization. The downside of having one The series resistor from the mains transformer fed zener diode arrangement is that one application is only possible with network operation, whereby the calibration voltage is the frequency of the network Has. Often occur in the amplifiers due to the low fundamental frequency of 50 Hz already shows undesirable changes in the shape of the curve due to the phase response. the third possibility to operate a calibration oscillator on a stabilized voltage, cannot be implemented for supply voltage <6 V using Zener diodes, since there are zener diodes with smaller zener voltages not with sufficiently small dynamic Internal resistance there. Using an electronic voltage stabilizer a nickel-cadmium cell as reference voltage is for supply voltages up to about 2 V down possible, but means a relatively large effort. About that In addition, there are external influences on the calibration oscillator besides the supply voltage fluctuation still effective.

Der Nachteil der Stabilisierung der Ausgangsspannung unter Verwendung von Heiß- oder Kaltleitern liegt in dem erheblichen technischen Aufwand, der besonders dann wirksam wird, wenn man nicht auf eine verzerrungsarme Sinusschwingung angewiesen ist und zur Eichung von Geräten eine Rechteckspannung definierter Amplitude verwendet werden kann.The disadvantage of using the output voltage stabilization of hot conductors or PTC thermistors lies in the considerable technical effort that is particularly important becomes effective when one does not rely on a low-distortion sinusoidal oscillation and a square wave voltage of defined amplitude is used to calibrate devices can be.

Der Zweck der Erfindung ist es, eine neue Möglichkeit zur Eichspannungserzeugung, insbesondere zur Verwendung in Meßgeräten mit Batteriebetrieb bei geringem technischem Aufwand, zu schaffen.The purpose of the invention is to provide a new way of generating calibration voltage, especially for use in measuring devices with battery operation with little technical Effort to create.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Eichspannungsquelle so zu entwickeln, daß die obengenannten Nachteile entfallen. Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch behoben, daß im Rückkopplungszweig die Reihenschaltung einer Diode, eines Festwiderstandes und einer Zenerdiode angeordnet ist.The invention is based on the object of a calibration voltage source to be developed in such a way that the above-mentioned disadvantages are eliminated. Be according to the invention These disadvantages are eliminated by the fact that in the feedback branch the series connection of a Diode, a fixed resistor and a zener diode is arranged.

An der Zenerdiode fällt im schwingenden Zustand des Oszillators eine Wechselspannung konstanter Größe ab, die als Eichspannung verwendet werden kann. Die Höhe der Eichspannung ist bei entsprechender Dimensionierung des Rückkopplungszweiges über einen weiten Bereich unabhängig von der Größe der angelegten Speisegleichspannung, so daß die Alterung der Batterien keinen Einfluß mehr auf die Eichspannung nehmen kann.When the oscillator is in the swinging state, a falls at the Zener diode AC voltage of constant magnitude that can be used as calibration voltage. The level of the calibration voltage is with appropriate dimensioning of the feedback branch over a wide range independent of the size of the applied DC supply voltage, so that the aging of the batteries no longer influences the calibration voltage can.

Im Rückkopplungszweig liegt weiterhin ein Strombegrenzungswiderstand sowie eine Richtdiode, um den Einfluß der mit einem starken negativen Temperaturkoeffizienten behafteten Durchlaßspannung der Zenerdiode auszuschalten.There is also a current limiting resistor in the feedback branch as well as a directional diode to avoid the influence of those with a strong negative temperature coefficient to switch off affected forward voltage of the Zener diode.

Die Öszillatorschaltung ist so aufgebaut, daß der eine Pol der Speisespannung über die Primärwicklung des übertragers mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist und zwischen Basis und Emitter eine Reihenschaltung, bestehend aus Sekundärwicklung, Richtdiode, Strombegrenzungswiderstand und Zenerdiode angeordnet ist, wobei parallel zur Sekundärwicklung ein Kondensator liegt und der zweite Pol der Speisespannung mit dem Emitter verbunden ist. Zur Arbeitspunkteinstellung ist die Basis über einen Widerstand mit einem Pol der Speisespanmungslluelle verbunden.The oscillator circuit is constructed so that one pole of the supply voltage connected to the collector of the transistor via the primary winding of the transformer and between the base and emitter a series circuit, consisting of a secondary winding, Directional diode, current limiting resistor and zener diode is arranged, being in parallel a capacitor is connected to the secondary winding and the second pole is the supply voltage connected to the emitter. The basis for setting the operating point is via a Resistance connected to one pole of the supply voltage source.

Da meist die an der Zenerdiode abfallende Wechselspannung größer als die gewünschte Eichspannung ist, ordnet man vorteilhaft einen hochohmigen Spannungsteiler parallel zur Zenerdiode an, der eine genaue Einstellung der tichspannung ermöglicht.Since the alternating voltage dropped across the Zener diode is usually greater than is the desired calibration voltage, it is advantageous to use a high-resistance voltage divider parallel to the Zener diode, which enables precise setting of the branch voltage.

Eine weitere Variante des Eichoszillators ist, den Widerstand zur Basis des Transistors und (oder) den Kondensator parallel zur Sekundärwicklung wegzulassen.Another variant of the calibration oscillator is the resistance to To omit the base of the transistor and (or) the capacitor in parallel with the secondary winding.

Wenn der Teinperaturgäng der Zenerdiodehdtirch, laßspannung nicht stört oder ausgenutzt werden soll, ist es vorteilhaft, die Richtdiode iili Rückkopplutigsr zweig wegzulassen. Eine weitere Vereinfachung der Schaltung ist dadurch möglich, dä13 der ohmsehe Widerstand der Sekundärwicklung des übertragers so dimensioniert wird, daß er zur Strombegrenzung ausreicht und damit ein äußerer Widerstand im Rückkopplungszweig entfallen kann.If the temperature range of the Zener diode voltage does not interfere or is to be used, it is advantageous to omit the directional diode in the feedback branch. A further simplification of the circuit is possible in that the ohmic resistance of the secondary winding of the transformer is dimensioned in such a way that it is sufficient to limit the current and thus an external resistance in the feedback branch can be omitted.

An einem Ausführungsbeispiel soll der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden.The subject matter of the invention is to be described in more detail using an exemplary embodiment explained.

Die Figur zeigt die Schaltung des Eichoszillätors unter Verwendung eines pnp=Transistors in Emitterschalturig. In der Figur bedeutet 0 überträger finit den Windungszahlen wi und wg, Tr Transistor, R1 und R, Festwiderstände, R, Potentiometer, C Kondensator, D Diode, ZD Zenerdiode, UB Speisespannung mit den Anschlüssen + und -, Ui", Eich= spannurig.The figure shows the circuit of the calibration oscillator using a pnp = transistor in emitter circuit. In the figure, 0 signifies the finite number of turns wi and wg, Tr transistor, R1 and R, fixed resistors, R, potentiometer, C capacitor, D diode, ZD zener diode, UB supply voltage with the connections + and -, Ui ", calibration = voltage .

Die Arbeitsweise der Schaltung nach der Figur ist folgende: Die Speisespannung U$ von beispielsweise 2 bis 20 V ist über die Primärwicklüäg w, an Kollektor und Emitter des Transistors Tr ange§chlossen und hat einen Strom zur Folge, dessen Höhe vom Kollektor reststrom des Trarisistots bestimmt wird. Gleichzeitig wird über den Widerstand Ri der Basis-Emitter-Strecke des Transistors ein Steuerstrom zugeführt, der einen entspiechend stärkereif Köllektorstrom zur Folge hat. Der somit an der Wicklung wi auftretende Spannungsabfall erzeugt in der mit einer größeren Wiridungszahl versehenen Sekundärwicklung w2 eitle Sekundärspannung solcher Richtung, daß der im Rückkopplungskreis w2 R2 D ZD Emitter-Basis-w2 fließende Strom -den Kollektorstrom weiter vergrößert, bis schließlich Strombegrenzung eintritt und die Sekundärspannung dadurch plötzlich Null wird.The mode of operation of the circuit according to the figure is as follows: The supply voltage U $ of, for example, 2 to 20 V is connected to the collector and emitter of the transistor Tr via the primary winding and results in a current, the level of which is the residual current of the Trarisistot from the collector is determined. At the same time, a control current is fed to the base-emitter path of the transistor via the resistor Ri, which leads to a correspondingly stronger collector current. The voltage drop thus occurring at the winding wi generates in the secondary winding w2, which has a larger number of turns, a secondary voltage in such a direction that the current flowing in the feedback circuit w2 R2 D ZD emitter-base w2 further increases the collector current until finally the current is limited and the Secondary voltage suddenly becomes zero.

Dieser Zyklus wiederholt sich periodisch und bewirkt, daß ein pulsierender Strom durch die Zenerdiode ZD fließt, so daß die daran abfallende Rechteckspannung, die durch das hochohmige Potentiometer R, beliebig geteilt werden kann, als Eichspannung verwendbar ist. Der Temperaturkoeffizient der Eichspannung wird dabei praktisch ausschließlich vom Temperaturkoeffizienten der Zenerdiode bestimmt, der aber klein ist für Dioden mit einer Zenerspannung von 5 bis 7 V. Der KSndensatör C dient zur Speicherung von Mindenergie und kann gege= benenfälls weggelassen werden.This cycle repeats itself periodically and causes a pulsating Current flows through the Zener diode ZD, so that the square-wave voltage which can be divided as required by the high-resistance potentiometer R, as calibration voltage is usable. The temperature coefficient of the calibration voltage becomes practical determined exclusively by the temperature coefficient of the Zener diode, but it is small is for diodes with a Zener voltage of 5 to 7 V. The Kndensatör C is used for Storage of low energy and can be omitted if necessary.

Die Eich=Oszillatorschalturig itlach der P'igür arbeitet auch noch, wenn die Elemente R# und G (oder eins von beiden) wegelasseti werden, jedoch können dann Ansehwinggbhwiefigkeiten auftreten, Des Weiteren kann die Diode D kurzgeschlossen werden, wenn die Emitterdiode des Transistors Tr die Sekundärspannung an der Wicklung i . des übertragers ff sperren kann.The calibration = oscillator circuit itlach the P'igür also works, if the elements R # and G (or one of both) are omitted, however, can Then there are visual fluctuations. Furthermore, the diode D can be short-circuited when the emitter diode of the transistor Tr the secondary voltage on the winding i. of the transmitter ff can block.

Zum einwandfreien ]Betrieb der Anordnung imiß das Übersetzungsverhältnis des Übertragers um so größer sein, je kleiner die Speisespännuubg Ug ist. Die Stromverstärkung des Trafisistors T'r inuß wiederum etwas größer sein als das übersetzuägsverliältnis des Überträgers V. Vorzugsweise wird das übersetzungsverhältnis gewählt, um eine ausreichende gute Rechteckforin der Eichsparinung bei nicht zu großem Leistungsbedarf zu erhalten.The transmission ratio is necessary for the correct operation of the arrangement of the transformer, the smaller the Speisespännuubg Ug is. The current gain of the transformer T'r must in turn be somewhat greater than the translation ratio of the transmitter V. The transmission ratio chosen in order to obtain a sufficiently good rectangular shape of the calibration saving with not too great a power requirement.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for Eiehspannurigser, generation using a voltage-dependent resistor in the feedback branch an oscillator, in particular for electrical measuring devices with battery operation, d ä d u r c h e u k e u k e n n n z e i e t that the series connection in the feedback branch a Ditide (13), a fixed = resistor (Re) and a Zener diode (ZD) arranged is 2. circuit for calibration voltage generation according to claim 1, characterized in that that parallel to the Zener diode (ZD) a potentiaineter (Rs) to divide the voltage Calibration voltage is general. S. circuit arrangement flat claim 1 and 2, characterized characterized in that to simplify the circuit this, similar to a lock = oscillates working, only from transmitted (Ü), Transistor (Tr) and Feedback branch (D, R2, ZD, R.) is established. 4. Circuit arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the series connection in the feedback branch only is formed from a fixed resistor (R2) and a Zener diode (ZD). 5. Circuit arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that the fixed resistor (R2) is in the feedback branch formed by the ohmic resistance of the secondary winding (w2) of the transformer (i7) will. Publications considered: German Patent Specifications No. 889 760, 956 251; German Auslegeschrift No. 1134 705; »Funkschau«, 1963, H.4, p.94, and H.18, pp. 505-506; "Electrical engineering", October 1, 1960, no. 39, p. 20.