DE1488130C

DE1488130C - Circuit arrangement for generating an output voltage dependent on an input voltage

Info

Publication number: DE1488130C
Authority: DE
Inventors: Edgar S. Fairfield Conn. Gilchrist (V.StA.)
Original assignee: Consolidated Electrodynamics Corp., Pasadena, Calif. (V.StA.)
Publication date: 1972-02-10

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung ausgelegten Eingangstransformators, der mit hoher zur Erzeugung einer von einer Eingangsspannung Genauigkeit hergestellt werden kann, da das Rückabhängigen Ausgangsspannung, bei der die Eingangs- kopplungssignal an die Primärwicklung des Einspannung der Primärwicklung eines Eingangstrans- gangstransformators entgegengesetzt zur Eingangsformators zugeführt wird, dessen Sekundärwicklung 5 spannung angelegt wird und in der Sekundärwicklung einen Verstärker speist und bei der zur Rückkopp- also nur eine der Differenz zwischen Eingangsspanlung der Ausgangsspannung des Verstärkers zum nung und Rückkopplungsspannung proportionale Eingang ein Gegenkopplungskreis vorgesehen ist, Spannung auftritt. Die vorgesehenen Ringkerntransder eine Transformatoranordnung mit einstellbarem formatoren ermöglichen eine äußerst genaue Ein-Wickelverhältnis enthält. io stellung der Kopplungsspannung.The invention relates to a circuit arrangement designed input transformer with high to generate an accuracy of an input voltage, since the back-dependent Output voltage at which the input coupling signal to the primary winding of the clamping the primary winding of an input trans- formation transformer opposite to the input transformer is supplied, the secondary winding 5 voltage is applied and in the secondary winding feeds an amplifier and for the feedback only one of the difference between the input voltage the output voltage of the amplifier proportional to the voltage and feedback voltage Input a negative feedback circuit is provided, voltage occurs. The intended toroidal transducers A transformer arrangement with adjustable formers allow an extremely accurate one-winding ratio contains. io setting of the coupling voltage.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung der vor- Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung genannten Art bekannt, bei der der Verstärker einen kann vorteilhaft als außerordentlich genau ärbeiten-Ausgangstransformator speist, der zwei Sekundär- der Spannungsteiler in Steuer-, Eich- und Anzeigewicklungen aufweist. Von der einen Sekundärwick- geräten verwendet werden.It is already a circuit arrangement of the previous The circuit arrangement according to the invention known type, in which the amplifier can advantageously work as an extremely accurate output transformer feeds the two secondary voltage dividers in control, calibration and display windings having. One of the secondary winding devices can be used.

lung muß die Ausgangsspannung abgenommen wer- 15 Die Erfindung wird nun näher an Hand von15 The invention will now be explained in more detail with reference to FIG

den, während die andere Sekundärwicklung mit vier Zeichnungen erläutert, in denen zeigtden, while the other secondary winding is explained with four drawings in which shows

Anzapfungen versehen ist, mittels denen ein ge- Fig. 1 ein Schaltbild einer Transformatoranord-Taps is provided, by means of which a Fig. 1 is a circuit diagram of a transformer arrangement

wünschter Anteil der Ausgangsspannung abgegriffen nung unddesired portion of the output voltage tapped voltage and

und als Rückkopplungsspannung der Sekundärwick- F i g. 2 ein Schaltbild einer die Transformatoran-and as the feedback voltage of the secondary winding F i g. 2 a circuit diagram of the transformer

lung des Eingangstransformators zugeführt werden 20 Ordnung nach F i g. 1 enthaltenden Ausführungs-ment of the input transformer are supplied 20 order according to F i g. 1 containing execution

kann. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist form der Erfindung.can. In this known circuit arrangement is the form of the invention.

also die Einstellbarkeit der Rückkopplungsspannung Die Transformatoranordnung nach F i g. 1 enthältthus the adjustability of the feedback voltage. The transformer arrangement according to FIG. 1 contains

und damit des Spannungsteilerverhältnisses auf dis- zwei Transformatoren IQ und 12, von denen jederand thus the voltage divider ratio on dis- two transformers IQ and 12, each of which

krete Werte begrenzt. einen Ringkern aus einem magnetischen Materialconcrete values are limited. a toroidal core made of a magnetic material

Es ist auch bereits bekannt, zur Feinabgleichung 35 hoher Permeabilität aufweist. Solche Ringkerntransdes Übersetzungsverhältnisses von Meßwandlern formatoren zeichnen sich durch ein genaues Übereine Schaltungsanordnung mit· einem Haupttrans- Setzungsverhältnis aus. It is also already known that 35 has high permeability for fine adjustment. Such toroidal transdes Transformation ratios of transducers are characterized by a precise over a circuit arrangement with · a main transformation ratio.

formator und einem Hilf stransformator zu verwen- Der erste Transformator 10 enthält eine Primärden, bei welcher der Hilfstransformator mit einem wicklung 14 mit Eingangsklemmen 16 und 18, eine wesentlich kleineren Wert des Verhältnisses Span- 30 Sekundärwicklung 20 mit Ausgangsklemmen 22 und nung zu Windungszahl ausgestattet ist als der Haupt- 24 und eine Tertiärwicklung 26 mit Ausgangskiemtransformator und bei welcher der eine Pol der men 28 und 30. Die Primärwicklung 14 ist dazu ein-Spannungsabnahme über dem Hilfstransformator an gerichtet, ein Eingangssignale, an seinen Klemmen den Haupttransformator angeschlossen ist. 16 und 18 aufzunehmen.transformer and an auxiliary transformer to use- The first transformer 10 contains a primary, in which the auxiliary transformer with a winding 14 with input terminals 16 and 18, a Much smaller value of the ratio span to 30 secondary winding 20 with output terminals 22 and voltage to the number of turns is equipped as the main 24 and a tertiary winding 26 with output Kiem transformer and in which the one pole of the men 28 and 30. The primary winding 14 is for this purpose a voltage drop directed via the auxiliary transformer to, an input signal, at its terminals the main transformer is connected. 16 and 18.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 35 Der zweite Transformator 12 enthält eine Primär-The invention is based on the object of a 35 The second transformer 12 contains a primary

Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art wicklung 32 mit Eingangsklemmen 34 und 36 undCircuit arrangement of the type mentioned winding 32 with input terminals 34 and 36 and

derart auszugestalten, daß das Spannungsteilerver- eine Sekundärwicklung 38 mit Ausgangsklemmen 40to be designed in such a way that the voltage divider has a secondary winding 38 with output terminals 40

hältnis im wesentlichen kontinuierlich einstellbar ist und 42. Die Tertiärwicklung 26 ist in einem Reihen-ratio is essentially continuously adjustable and 42. The tertiary winding 26 is in a series

und die Ausgangsspannung genau im eingestellten kreis mit der Primärwicklung 32 des Transformatorsand the output voltage exactly in the set circle with the primary winding 32 of the transformer

Verhältnis zur Eingangsspannung steht. 40 12 gekoppelt. Die Ausgangsklemmen 28 und 30 derRelation to the input voltage. 40 12 coupled. The output terminals 28 and 30 of the

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß eine an Tertiärwicklung 26 sind mit den entsprechendenThis object is achieved in that a tertiary winding 26 are connected to the corresponding

sich bekannte Transformatorenanordnung vorge- Eingangsklemmen 34 und 36 der Primärwicklung 32known transformer arrangement in front of input terminals 34 and 36 of the primary winding 32

sehen ist, die aus einem ersten Transformator mit verbunden. Die Sekundärwicklungen 20 und 38 dersee that from a first transformer connected to it. The secondary windings 20 and 38 of the

einer Primärwicklung, einer Sekundärwicklung und Transformatoren 10 und 12 sind in Reihe geschaltet,a primary winding, a secondary winding and transformers 10 and 12 are connected in series,

einer Tertiärwicklung und aus einem zweiten Trans- 45 Die Ausgangsklemme 22 der Sekundärwicklung 20a tertiary winding and a second trans- 45 The output terminal 22 of the secondary winding 20

formator mit einer Primärwicklung und einer Sekun- ist mit der Ausgangsklemme 40 der Sekundärwick-transformer with one primary winding and one second, the secondary winding is connected to output terminal 40

därwicklung besteht und bei der die Primärwicklung lung 38 verbunden. In dieser Anordnung liegt dasThere is a winding and in which the primary winding 38 is connected. That lies in this arrangement

des zweiten Transformators die Ausgangsspannung ■ erzeugte Bezugssignal e_r zwischen den Ausgangs-of the second transformer the output voltage ■ generated reference signal e _r between the output

der Tertiärwicklung des ersten Transformators er- klemmen 24 und 41 an.terminals 24 and 41 of the tertiary winding of the first transformer.

hält, die beiden Sekundärwicklungen in Reihe ge- 50 Die Tertiärwicklung hat eine wesentlich geringere schaltet sind und die Tertiärwicklung wesentlich Windungszahl als die Primärwicklung 14. Entspreweniger Windungen aufweist als jede der Primär- chend dem Eingangssignal, das an den Klemmen 16 wicklungen und weiterhin dadurch, daß die Aus- und 18 anliegt, wird auf diese Weise in der Tertiärgangsspannung des Verstärkers an die Primärwick- wicklung ein Signal erzeugt, dessen Größe wesentlung des ersten Transformators angelegt ist, die an 55 lieh geringer ist als die des Eingangssignals. Das in den in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen auf- der Tertiärwicklung 26 erzeugte Signal kann als tretende Spannung an die Primärwicklung des Ein- Steuersignal bezeichnet werden und ist über die gangstransformators entgegengesetzt zur Eingangs- Primärwicklung 32 des, Transformators 12 angelegt, spannung angelegt ist und der erste sowie zweite Wie erläutert wurde, ist die Windungszahl der Transformator jeweils einen Ringkern aufweisen, 60 Primärwicklung 32 größer als die der Tertiärwickwodurch die Amplitude der Ausgangsspannung fein lung 26. Auf diese Weise hat das in der Primäreingestellt werden kann, indem eine oder mehrere wicklung 32 erzeugte Signal eine wesentlich geringere zusätzliche Windungen durch die Ringkerne hin- Größe pro Windung als das Steuersignal, das in der durchgeführt werden, um die Anzahl der Windungen Tertiärwicklung 26 erzeugt wird. Das in der Primärder Sekundärwicklung des zweiten Transformators 6g wicklung 32 erzeugte elektrische Signal induziert zu ändern. deshalb in der Sekundärwicklung 38 ein Signal mitholds, the two secondary windings in series 50 The tertiary winding has a much smaller one are switched and the tertiary winding has a significantly higher number of turns than the primary winding 14. Entspreweniger Has turns as each of the primary according to the input signal that is applied to terminals 16 windings and further in that the output and 18 is applied, is in this way in the tertiary voltage of the amplifier generates a signal to the primary winding, the size of which is essential of the first transformer is applied, which is borrowed at 55 less than that of the input signal. This in the series-connected secondary windings on the tertiary winding 26 generated signal can be as The voltage occurring at the primary winding of the input control signal can be referred to and is via the output transformer opposite to the input primary winding 32 of the transformer 12 applied, voltage is applied and the first and second As explained, the number of turns is the Transformer each having a toroidal core, 60 primary winding 32 larger than that of the tertiary winding the amplitude of the output voltage is finely adjusted 26. In this way, the signal generated in the primary setting by one or more windings 32 has a significantly lower signal additional turns through the toroidal cores size per turn as the control signal that is in the be carried out to the number of turns tertiary winding 26 is generated. That in the primary der Secondary winding of the second transformer 6g winding 32 generated electrical signal induced to change. therefore in the secondary winding 38 with a signal

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung er- fein abstufbarer Größe. Wenn dieses Signal zu demThe circuit arrangement according to the invention has a finely graduated size. When this signal goes to the

möglicht die Verwendung eines für geringe Leistung in der Sekundärwicklung 20 des Transformators 10allows the use of a low power one in the secondary winding 20 of the transformer 10

induzierten elektrischen Signal addiert wird, so erzeugt, es das Bezugssignal, das eine fein abstufbare . Größe zwischen den Ausgangsklemmen 24 und 42 besitzt.induced electrical signal is added, so generated it is the reference signal, which is a finely graduated. Size between output terminals 24 and 42 owns.

Insbesondere kann gezeigt werden, daß der allgemeine Ausdruck für die zwischen den Ausgangsklemmen 24 und 42 erzeugte Bezugsspannung folgendermaßen lautet:In particular, it can be shown that the general expression for between the output terminals 24 and 42 is the following:

e_r=±e_t(±-N_t±N_t'N_a).e _r = ± e _t (± -N _t ± N _t 'N _a ).

e_t ist das Eingangssignal, N₁ das Windungsverhältnis der Sekundärwicklung 20 zur Primärwicklung 14, N₂ das Windungsverhältnis der Tertiärwicklung 26 zur Primärwicklung 14 und N₃ das Windungsverhältnis der. Sekundärwicklung 38 zur Primärwicklung 32. Wenn man die Windungszahlen so wählt, daß ihr Verhältnis wesentlich geringer als 1 ist (z. B. dadurch, daß die Windungszahl der Tertiärwicklung klein ist), wird nach obigem Ausdruck deutlich, daß die Größe des Bezugssignals allein durch Einstellen des Windungsverhältnisses N₃ empfindlich gesteuert werden kann. Entsprechend wird bei der Anwendung, wenn das Windungsverhältnis N₁ einmal aufgestellt ist, eine empfindliche Steuerung der Größe des Bezugssignals erreicht, indem man die Windungszahl der Sekundärwicklung 38 im Verhältnis zur Windungszahl der Primärwicklung 32 des Transformators 12 einstellt. Bei der Anwendung kann eine solche empfindliche Steuerung leicht erreicht werden, indem man Transformatofen mit Ringkernen verwendet, da es einfach ist, die Ausgangswicklung durch den Kern selbst hindurchzuführen. In der Tat können die Transformatoren selbst als regelbar betrachtet werden, dank der Leichtigkeit mit der die Ausgangswicklung durch die Transformatorkerne hindurchgeführt werden können. e _t is the input signal, N _{1 is} the turns ratio of the secondary winding 20 to the primary winding 14, N _{2 is} the turns ratio of the tertiary winding 26 to the primary winding 14 and N _{3 is} the turns ratio of the. Secondary winding 38 to primary winding 32. If you choose the number of turns so that their ratio is significantly less than 1 (e.g. because the number of turns of the tertiary winding is small), it becomes clear from the above expression that the size of the reference signal is solely due to Adjusting the turns ratio N ₃ can be controlled sensitively. Correspondingly, in use, once the turns ratio N ₁ has been established, sensitive control of the magnitude of the reference signal is achieved by setting the number of turns of the secondary winding 38 in relation to the number of turns of the primary winding 32 of the transformer 12. In use, such sensitive control can easily be achieved by using transformer furnaces with toroidal cores, since it is easy to pass the output winding through the core itself. Indeed, the transformers themselves can be considered controllable thanks to the ease with which the output winding can be passed through the transformer cores.

Wenn die Transformatoren 10 und 12 einmal gewickelt sind, ist das Verhältnis zwischen dem Eingangssignal und dem Signal der Bezugsspannung festgelegt, unabhängig von Änderungen der Umgebungsbedingungen am Transformator.Once the transformers 10 and 12 are wound, the ratio between the input signal is and the signal of the reference voltage, regardless of changes in environmental conditions on the transformer.

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, bei der die Schaltung nach Fig. 1 benutzt wird, um ein fein abstufbares Rückkopplungsverhältnis herzustellen.FIG. 2 shows a circuit arrangement according to the invention, in which the circuit according to FIG. 1 is used to produce a finely adjustable feedback ratio.

Es ist zu ersehen, daß eine Gleichspannungsquelle 82 mit einer Eingangsklemme 84 der Primärwicklung 86 eines Transformators 88 verbunden ist. Die Primärwicklung 86 enthält außerdem eine Eingangsklemme 90, die mit einem Schalter 92 verbunden ist. Der Schalter 92 wiederum ist mit der Eingangsklemme 24 der Primärwicklung 20 verbunden, um einen Reihenstromkreis von der Gleichspannungsquelle 82 durch die Wicklungen 86, 20 und 38 zu schließen, wenn der Schalter 92 geschlossen ist.It can be seen that a DC voltage source 82 is connected to an input terminal 84 of the primary winding 86 of a transformer 88 is connected. The primary winding 86 also includes an input terminal 90 connected to a switch 92. The switch 92 is in turn connected to the input terminal 24 of the primary winding 20 to a series circuit from DC voltage source 82 through windings 86, 20 and 38 close when switch 92 is closed.

Der Transformator 88 enthält zusätzlich zur Primärwicklung 86 eine Sekundärwicklung 94, deren Ausgangsklemmen mit den entsprechenden Eingangsklemmen 96 und 98 eines Verstärkers 100 verbunden sind. Der Verstärker 100 enthält zwei Ausgangsklemmen 102 und 104, zwischen denen ein elektrisches Signal erzeugt wird, das proportional ist zur Größe der in der Gleichspannungsquelle 82 erzeugten Gleichstromsignale.The transformer 88 contains, in addition to the primary winding 86, a secondary winding 94, whose Output terminals connected to the corresponding input terminals 96 and 98 of an amplifier 100 are. The amplifier 100 contains two output terminals 102 and 104, between which an electrical Signal is generated which is proportional to the size of the generated in the DC voltage source 82 DC signals.

Die Ausgangsklemmen 102 und 104 sind mit den entsprechenden Eingangsklemmen 18 und 16 der Primärwicklung 14 von Transformator 10 der Schaltung nach Fig. 1 verbunden. Dank dieser Schaltverbindung werden in den Sekundärwicklungen 20 und 38 Spannungssignale erzeugt, die entgegengesetzte Polarität haben wie die Eingangssignale, die von Transformator 88 auf den Verstärker 100 gegeben werden. Die Spannungssignale sind miteinander in Phase. Sie wirken als negatives Rückkopplungssignal, um den elektrischen Signalen entgegenzuwirken, die in der Primärwicklung 86 von Transformator 88 durch die Gleichspannungsquelle 82 erzeugt werden, wenn der Schalter 92 geschlossen ist. Die Schaltung nach F i g. 1 dient also als eine Steuervorrichtung für negative Rückkopplung.The output terminals 102 and 104 are connected to the corresponding input terminals 18 and 16 of the Primary winding 14 of transformer 10 of the circuit of FIG. 1 is connected. Thanks to this interconnection voltage signals are generated in the secondary windings 20 and 38, the opposite The same polarity as the input signals given by transformer 88 to amplifier 100 will. The voltage signals are in phase with each other. They act as a negative feedback signal, to counteract the electrical signals that are in the primary winding 86 of transformer 88 can be generated by the DC voltage source 82 when the switch 92 is closed. The circuit according to FIG. Thus, 1 serves as a negative feedback control device.

Bei Betrieb wird der Schalter 92 periodisch betätigt, um die Gleichspannungsquelle 82 mit der Wicklung 84 zu verbinden. Das in der Primärwicklung 86 fließende elektrische Signal erzeugt am Eingang des Verstärkers 100 ein Signal in Form einer Rechteckwelle 106. Das Signal 106 wird verstärkt und erscheint an den Ausgangsklemmen 102 und 104During operation, the switch 92 is actuated periodically, to connect the DC voltage source 82 to the winding 84. That in the primary winding 86 flowing electrical signal generates at the input of the amplifier 100 a signal in the form of a Square wave 106. Signal 106 is amplified and appears at output terminals 102 and 104

ao als Rechteckwelle 108. Das Ausgangssignal wiederum erzeugt ein negatives Rückkopplungssignal 110, das an die Wicklung 86 gelegt wird, um mit der Größe des Gleichspannungssignals verglichen zu werden.ao as square wave 108. The output signal again generates a negative feedback signal 110 that is applied to winding 86 to increase with magnitude of the DC voltage signal to be compared.

Das Verhältnis zwischen der von der Gleich-Spannungsquelle 82 gelieferten Eingangsspannung zur Ausgangsspannung kann verändert werden, indem man die Größe des Rückkopplungssignals, das in den Wicklungen 20 und 38 induziert wird, im Verhältnis zur Größe des Ausgangssignals 108 am Verstärker 100 ändert. Dies kann einfach durch Änderung der Windungszahl der Wicklungen 20 und geschehen.The ratio between the input voltage supplied by the DC voltage source 82 output voltage can be changed by changing the size of the feedback signal that is induced in windings 20 and 38, in proportion to the magnitude of the output signal 108 am Amplifier 100 changes. This can be done simply by changing the number of turns of the windings 20 and happen.

Claims

Patent claims:

1.Circuit arrangement for generating an output voltage dependent on an input voltage, in which the input voltage is fed to the primary winding of an input transformer, the secondary winding of which has a Amplifier feeds and in the case of the feedback of the output voltage of the amplifier to the input a negative feedback circuit is provided which has a transformer arrangement with adjustable Contains winding ratio, characterized in that that a known transformer arrangement is provided, which consists of a first transformer (10) with a primary winding (14), a secondary winding (20) and a tertiary winding (26) and a second transformer (12) with a primary winding (32) and a secondary winding (38) and in which the primary winding (32) of the second transformer (12) the output voltage of the tertiary winding (26) of the first transformer (10) receives, the two secondary windings (20, 38) are connected in series and the Tertiary winding (26) has significantly fewer turns than each of the primary windings (14, 32), and further characterized in that the output voltage (108) of the amplifier (100) is applied to the primary winding (14) of the first transformer (10), which is connected to the in Secondary windings (20, 38) connected in series to the primary winding (86) of the input transformer (88) is applied opposite to the input voltage and the first and second transformer (10 and 12)

each have a toroidal core, whereby the amplitude of the output voltage (108) can be finely adjusted by passing one or more additional turns through the toroidal cores to change the number of turns of the secondary winding (38) of the second transformer (12).

2. Circuit arrangement according to claim 1, wherein the input voltage is a direct voltage is characterized in that the secondary windings (20, 38) connected in series Occurring voltage is switched against the input voltage via a switch that can be operated quickly is.

1 sheet of drawings