DE1227995B

DE1227995B - Symmetrical bridge sequence circuit

Info

Publication number: DE1227995B
Application number: DEG36959A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gotthilf Schrenk; Ernst Wiener
Original assignee: P Gossen and Co GmbH
Current assignee: P Gossen and Co GmbH
Priority date: 1963-02-01
Filing date: 1963-02-01
Publication date: 1966-11-03

Description

Symmetrische Brückenfolgeschaltung Die vorliegende Erfindung betrifft eine symmetrische Folgeschaltung, die beispielsweise einer Zenerdiodenbrücke nachgeschaltet ist und je einen Schwellwertschalter in jedem Symmetriezweig besitzt.Balanced Bridge Sequencer The present invention relates to a symmetrical sequential circuit, which is connected downstream of a Zener diode bridge, for example and has a threshold switch in each symmetry branch.

Eine derartige Schaltungsanordnung hat im vorliegenden Fall die Aufgabe, auch besonders schwache Brückenausgangssignale sicher, eindeutig und temperaturunabhängig auf das nachfolgende Stellglied einwirken zu lassen.In the present case, such a circuit arrangement has the task of even particularly weak bridge output signals are safe, clear and independent of temperature to act on the following actuator.

Diese Aufgabe wurde bei den bislang bekannten Folgeschaltungen nicht befriedigend gelöst. Sie waren nämlich so aufgebaut, daß die Ausgangsspannung des Diskriminators halbiert wurde, um zwei gleich große Spannungen zu erhalten, deren Polung mit Bezug auf einen Mittelpunkt vom Sinne der Abweichung der Meßgröße gegenüber einem zugelassenen Sollwert abhängig ist. Auf diese Weise erhielten der Diskriminator oder die Brücke die gewünschten zwei Ausgänge für eine gegensinnige Aussage mit Dreizonenverhalten und einen gemeinsamen Bezugspunkt, an die zwei Folgekanäle angeschlossen waren, durch welche die Befehlssignale über Verstärker und elektronische Sollwertschalter an das Stellglied weitergeleitet wurden. Diese Spannungshalbierung bewirkte jedoch eine erhebliche Verminderung der Empfindlichkeit. This task was not carried out with the previously known sequential circuits solved satisfactorily. They were designed in such a way that the output voltage of the Discriminator was halved to get two equally large voltages, their Polarity with reference to a center point in the sense of the deviation of the measured variable is dependent on an approved target value. In this way the discriminator received or the bridge using the desired two outputs for an opposite statement Three-zone behavior and a common reference point, connected to the two following channels were through which the command signals via amplifiers and electronic setpoint switches were forwarded to the actuator. However, this halving of the tension brought about a significant decrease in sensitivity.

Bei der Verwendung von Transistorverstärkern kam noch ein weiterer Nachteil hinzu. Der jeweils durch die entsprechende Polarität der Brückenspannung auf Arbeitsstellung gesteuerte Verstärker besaß einen verhältnismäßig kleinen Eingangswiderstand. When using transistor amplifiers, there was another one Disadvantage. Each by the corresponding polarity of the bridge voltage Amplifiers controlled to the working position had a relatively small input resistance.

Dadurch verschob er die Spannungsaufteilung der Brückenausgangsspannung derart zu seinen Ungunsten, daß weniger als die Hälfte der Brückenausgangsspannung zur Verfügung stand. Denn um einen Transistor sicher zu öffnen, muß eine negative Basis-Emitter-Spannung von - 0,18 bis - 0,2 V zur Verfügung stehen, während zum sicheren Sperren eine Spannung von +0,05 V erforderlich ist.This shifted the voltage distribution of the bridge output voltage such to its disadvantage that less than half the bridge output voltage was available. Because in order to open a transistor safely, it has to be negative Base-emitter voltage of - 0.18 to - 0.2 V are available, while for safe locking a voltage of +0.05 V is required.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die genannten Forderungen zu erfüllen und die geschilderten Mängel zu vermeiden. Dabei wird die Ausgangsspannung der Brücke so aufgeteilt, daß für den in Arbeitsstellung befindlichen Verstärkerkanal der weitaus größere Anteil dieser Spannung zur Verfügung steht. The object of the present invention is to meet the requirements mentioned to meet and to avoid the deficiencies described. The output voltage is the bridge so divided that for the amplifier channel in the working position the far greater part of this voltage is available.

Demgemäß ist eine symmetrische Brückenfolgeschaltung mit je einem Schwellwertschalter in jedem Symmetriezweig erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eingangsseitig zu den zwischen den beiden Kanälen und ihrem gemeinsamen Bezugspunkt liegenden Symmetrierungswiderständen zwei gleiche Elemente mit ausgeprägter, von der Spannungsrichtung abhängiger Ventilwirkung, beispielsweise Halbleiterdioden, derart parallel geschaltet sind, daß ihre Kathoden am gemeinsamen Bezugspunkt liegen. Accordingly, a symmetrical bridge follower circuit with one each Threshold switch in each symmetry branch characterized according to the invention, that on the input side to the between the two channels and their common reference point lying balancing resistors two same elements with pronounced, of the voltage direction dependent valve action, e.g. semiconductor diodes, are connected in parallel in such a way that their cathodes are at the common reference point.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein temperaturabhängiger Spannungsteiler vorhanden, der zwischen dem gemeinsamen Bezugspunkt und der Betriebsspannungsquelle liegt und mit seinem Spannungsteilerpunkt mit dem kathodenseitigen Verbindungspunkt der Dioden verbunden ist. In Weiterbildung der Erfindung schließt ein an den Ausgängen der elektronischen Schwellwertschalter liegendes Stellglied je nach Richtung der Abweichung vom Sollwert einen Schalter, wodurch einem der Vorstufentransistoren ein regelbarer, sperrender Strom zugeführt wird. In a further embodiment of the invention, a temperature-dependent one Voltage divider available between the common reference point and the operating voltage source and with its voltage divider point with the connection point on the cathode side the diodes is connected. In a further development of the invention, one includes at the outputs of the electronic threshold switch depending on the direction of the actuator Deviation from the setpoint a switch, causing one of the pre-stage transistors an adjustable, blocking current is supplied.

Mit anderen Worten: Es wird in den Brückenausgang und in elektrisch symmetrischer Anordnung zu einem gemeinsamen Mittel- oder Bezugspunkt ein Spannungsteiler geschaltet, der aus zwei nicht linear spannungsabhängigen Widerständen, beispielsweise Halbleiterdioden, besteht. Diese Dioden sind gegensinnig an den Bezugspunkt angeschlossen und so gepolt, daß sie eine Beeinträchtigung der ursprünglich richtigen Spannungsaufteilung durch die Transistoreingänge aufheben. Dadurch erfolgt eine sinngemäße Aufteilung der Brückenausgangssp annung sowohl auf den im Arbeitszustand wie auch auf den im Sperrzustand befindlichen Kanal. Dies geschieht dadurch, daß die Dioden mit ihren Kathoden am Bezugspunkt liegen und eine Wirkungsweise besitzen, die nunmehr an Hand der Zeichnung erläutert wird. In other words, it gets into the bridge exit and into electrical symmetrical arrangement to a common center or reference point a voltage divider switched, which consists of two non-linear voltage-dependent resistors, for example Semiconductor diodes. These diodes are connected to the reference point in opposite directions and polarized in such a way that they impair the originally correct voltage distribution cancel through the transistor inputs. This results in a corresponding division the bridge output voltage to both the working state and the im Locked channel. This happens because the diodes with their Cathodes are at the reference point and have a mode of action that is now on hand the drawing is explained.

Gemäß der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, registriert die Meßbrücke 1, die beispielsweise zwei nichtlineare Widerstände enthält, die Abweichungen der an den Klemmen A und B liegenden Brückeneingangsspaunung von einem festgelegten Sollwert. An ihren Ausgangsklemmen C und D sind die gegen den mit der Klemme verbundenen gemeinsamen Bezugspunkt geschalteten und elektrisch symmetrischen Kanäle angeschlossen. According to the drawing, which represents an embodiment of the invention, the measuring bridge 1 registers, for example, two non-linear resistors contains, the deviations of the bridge input voltage at terminals A and B from a specified setpoint. At their output terminals C and D are against the common reference point connected to the terminal and electrically symmetrical Channels connected.

Diese zunächst gleich aufgebauten Kanäle bestehen jeweils aus den Siebkondensatoren 2 und 3, den Symmetrierungswiderständen 4 und 5 und den Dioden 6 und 7. Ist die Spannung am Punkt C beispielsweise positiv, wird der Widerstand 4 durch die Diode 6 nahezu kurzgeschlossen. Am Widerstand 5, zu dem der unendlich große Widerstand der gesperrten Diode 7 parallel geschaltet ist, liegt dann praktisch die gesamte Brückenausgangsspannung. Ist dagegen die Brückenspannung bei D positiv, wird der Widerstand 5 durch die Diode 7 kurzgeschlossen; die volle Brückenspannung liegt jetzt am Widerstand 4. These initially identically structured channels each consist of the Filter capacitors 2 and 3, the balancing resistors 4 and 5 and the diodes 6 and 7. For example, if the voltage at point C is positive, the resistance will be 4 almost short-circuited by the diode 6. At resistance 5, to which the infinite large resistance of the blocked diode 7 is connected in parallel, is then practical the total bridge output voltage. If, on the other hand, the bridge voltage at D is positive, the resistor 5 is short-circuited by the diode 7; the full bridge tension is now due to resistance 4.

Die an die Kanaleingänge angeschlossenen Transistorvorstufen bestehen jeweils aus den Basiswiderständen 8 und 9, den Transistoren 10 und 11 und den Festwiderständen 12, 13, 14 und 15. Zur Justierung der Ansprechwerte der nachgeschalteten elektronischen Schwellwertschalter dienen die veränderbaren Widerstände 16 und 17. The transistor preamps connected to the channel inputs exist each of the base resistors 8 and 9, the transistors 10 and 11 and the fixed resistors 12, 13, 14 and 15. To adjust the response values of the downstream electronic The variable resistors 16 and 17 are used for threshold switches.

Die nachgeschalteten elektronischen Schwellwertschalter (Schmitt-Trigger) bestehen jeweils aus den Kondensatoren 18 und 19, den beiden Transistorenpaaren 20, 21 und 22, 23 sowie den üblichen Betriebswiderständen, die nicht näher bezeichnet sind. The downstream electronic threshold switches (Schmitt trigger) each consist of capacitors 18 and 19, the two pairs of transistors 20, 21 and 22, 23 as well as the usual operating resistances, which are not specified are.

An die Triggerausgänge F und G wird das Stellglied angeschlossen.The actuator is connected to the trigger outputs F and G.

Für den Diodenspannungsteiler werden mit Rücksicht auf die niedrigen Schwellwerte und den wirtschaftlichen Aufwand Germanium - Dioden verwendet. Da jedoch die Durchlaßverhältnisse bei Germanium-Dioden gerade bei kleinen Spannungen sehr temperaturabhängig sind, ändern sich die Schwellwerte ohne besondere Stabilisierungsmaßnahmen sehr stark. Daher befindet sich in dem einen Kanal in Weiterbildung der Erfindung ein temperaturabhängiger Spannungsteiler, der einerseits aus dem Festwiderstand 24, andererseits aus dem NTC-Widerstand 25 mit dem parallel zu ihm liegenden Festwiderstand 26 besteht. Durch diesen Spannungsteiler werden die Dioden derart positiv im Sinne der Durchlässigkeit vorgespannt, daß bei niedriger Temperatur eine Vorspannung von etwa 0,2V anliegt. For the diode voltage divider, with regard to the low Threshold values and the cost of germanium diodes are used. However, since the conduction ratios of germanium diodes, especially at low voltages, are very high are temperature-dependent, the threshold values change without special stabilization measures very strong. Therefore, in one channel there is a further development of the invention a temperature-dependent voltage divider, which on the one hand consists of the fixed resistance 24, on the other hand from the NTC resistor 25 with the fixed resistor lying parallel to it 26 exists. This voltage divider makes the diodes so positive in the sense the permeability biased that at low temperature a bias of about 0.2V is applied.

Diese geht dann bei hohen Temperaturen auf etwa ein Zehntel ihres Wertes zurück, so daß dann prak- tisch keine merkliche Vorspannung mehr besteht.This then goes to about a tenth of yours at high temperatures Value so that practically the table is no longer noticeably pre-tensioned.

Die Temperaturabhängigkeit der Vorspannung entspricht dann der Verschiebung des Schwellwertes der Dioden in Abhängigkeit von der Temperatur. Der Spannungsteiler ist dabei so angeschlossen, daß er einmal zwischen dem gemeinsamen BezugspunktE der Kanäle und der Betriebsspannungsquelle liegt und mit seinem Spannungsteilerpunkt mit dem kathodenseitigen Verbindungspunkt der Dioden verbunden ist.The temperature dependence of the preload then corresponds to the shift the threshold value of the diodes as a function of the temperature. The voltage divider is connected in such a way that it is once between the common reference point E. of the channels and the operating voltage source and with its voltage divider point is connected to the connection point of the diodes on the cathode side.

Da das den Kanälen an den Ausgängen F und G nachgeschaltete Stellglied üblicherweise eine bestimmte Trägheit aufweist, ist die Rückführung in Weiterbildung der Erfindung derart vor dem Schwell- -wertschalter angeordnet, daß vom Stellglied selbst die Schalter 27 oder 28 betätigt werden, wodurch ein zusätzlicher Strom über die Emitterwiderstände 13 oder 14 fließt, der mit Hilfe der veränderlichen Widerstände 29 oder 30 einreguliert werden kann. Because the actuator connected downstream of the channels at outputs F and G. usually has a certain inertia, the feedback is in further development the invention so arranged in front of the threshold value switch that the actuator even the switches 27 or 28 are operated, creating an additional current over the emitter resistors 13 or 14 flows, with the help of the variable resistors 29 or 30 can be adjusted.

Dadurch wird der Schwellwert der Vorstufen-Transistorenl0 oder 11 um einen kleinen Betrag verschoben, wobei die Kondensatoren 18 und 19 hinsichtlich des zeitlichen Ablaufes mitbeteiligt sind.This makes the threshold value of the pre-stage transistors 10 or 11 shifted by a small amount, the capacitors 18 and 19 with respect to the timing are involved.

Claims

Claims: 1. Symmetrical bridge sequence circuit with one each Threshold switch in each symmetry branch, characterized in that on the input side to those between the two channels (C, D) and their common reference point (E) Balancing resistors (4, 5) two identical elements (6, 7) with pronounced, valve action dependent on the voltage direction, e.g. semiconductor diodes, are connected in parallel in such a way that their cathodes at the common reference point (E) lie.

2. Sequence circuit according to claim 1, characterized in that a temperature-dependent voltage divider (24, 25, 26) is present between the common reference point (E) and the operating voltage source and with his Voltage divider point connected to the cathode-side connection point of the diodes is.

3. Sequence circuit according to claim 1 and 2, characterized in that that an actuator located at the outputs (F, G) of the electrical threshold value switch Depending on the direction of the deviation from the setpoint, a switch (27 or 28) closes, whereby one of the pre-stage transistors (10 or 11) is a controllable, blocking Electricity is supplied.