DE1638488A1 - Vorrichtung zum Erzeugen eines Gleichstromes - Google Patents

Description

Anmeldir: N. V. Philips' GloeÜampenfabriekeil

Akte Na PHN- 1282 Anmeldung vom» 3· Januar 1967

"Vorrichtung zum Erzeugen eines Gleichstromes" i

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen eines sich linear mit der Amplitude einer Eingangswechselspannung ändernden Gleichstromes, wobei diese Eingangswechselspannung einem Verstärker zugeführt wird, dessen Ausgangswechselstrom eine Reihenschaltung eines Gleichrichtkreises zum Erzeugen des verlangten Gleichstromes und einer mit dem Eingangskreis des Verstärkers gekoppelten Impedanz zum Erhalten einer Stromreihengegenkopplung durchfliesst.

Eine solche Vorrichtung ist aus der französischen Patentschrift I.I5O.193 bekannt, wobei als Gleichrichtkreis vorzugsweise die | sogenannte Grätzschaltung mit Dioden verwendet wird. Sie findet z.B. in Messverstärkern zum Messen niedriger Wechselspannungen Anwendung. In dieser bekannten Vorrichtung ist die erwähnte Stromreihengegenkopplung angebracht, um eine linear!sierende Wirkung zwischen dem Eingangsstrom und dem Ausgangsstrom des Verstärkers zu erzielen, wobei ausserdem die Eingangsimpedanz zunimmt. Auf diese Weise kann mit der bekannten Vorrichtung mit grosser Genauigkeit eine Eingangsweohselspannung gemessen werden.

Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass beim Messen sehr niedriger Eingangswechselspannungen Fehler auftreten. Di^e Fehler werden duroh die im Gleichrichtkreis verwendeten

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Dioden herbeigeführt. Es ist allgemein bekannt, dass Dioden einen Schwellwert haben, den eine zugeführte Spannung übersteigen muss., um Stromdurchgang hervorzurufen. Wenn in der bekannten Vorrichtung eine Diode infolge einer sehr niedrigen Eingangswechselspannung am Verstärker eine den betreffenden Schwellwert unterschreitende Spannung führt, wird kein Stromdurchgang erhalten, so dass diese Spannung nicht gemessen werden kann.

Die Erfindung hat den Zweck, diesen Nachteil zu beseitigen, und besteht darin, dass der Gleichrichtkreis durch eine Brückenschaltung gebildet wird, deren einer Teil aus einer Gleichspannungsquelle und mindestens zwei Dioden besteht, dass eine positive Klemme der Gleichspannungsquelle mit einer positiven Elektrode einer der Dioden und eine negative Klemme der Gleichspannungsquelle mit einer negativen Elektrode der anderen Diode verbunden ist und dass der andere Teil der Brückenschaltung aus zwei Zweigen besteht, in denen je eine Impedanz aufgenommen ist, und der gemeinsame Punkt dieser Impedanzen mit einem Punkt des Eingangskreises des Verstärkers verbunden und zwischen den Verbindungspunkten der beiden Brückenteile eine Ausgangsimpedanz, z.B. ein Messinstrument, eingeschaltet ist.

Die Erfindung verwendet eine an sich bekannte Methode, nach der ein Element oder eine Anzahl von Elementen einer Schaltung mittels einer zusätzlichen Gleichspannung auf einen bestimmten Wert vorgespannt wird oder werden.

Die Erfindung schafft nun eine Methode, gemäss der mittels einer im Gleiohrichtkreis aufgenommenen Gleichspannungsquelle eine Vorspannung für die Dioden des Gleiohrichters erhalten wird. Diese Dioden sind somit stets voreingestellt, so dass ein minimaler Wechselstrom in der einen oder in der anderen Richtung durch, den Gleiohriohtkreis fHessen kann, ohne von den Schwellwertspannungen der Dioden gehindert zu werden. Die Kondensatoren in der anderen Hälfte der Brücke werden durch diesen Strom aufgeladen bzw. entladen, so dass ein

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Messstrom zwischen den beiden Kondensatoren·durch ein Messinstrument oder eine Verbrauchervorrichtung fliesst. Am gemeinsamen Punkt der beiden Kondensatoren entsteht gleichfalls durch das Aufladen bzw. das Entladen derselben ein Gleichstrom, der in Form eines Stromreihengegenkopplungssignals einem Eingang des Verstärkers zugeführt wird. Auf diese Weise wird dann zugleich eine linearisierende Wirkung zwischen der Eingangs- und der Ausgangsspannung des Verstärkers erhalten, so dass in Vereinigung mit Vorstehendem in einfacher Weise eine sehr genaue Messung sehr niedriger Wechselspannungen durchgeführt werden kann. Eine solche Gleichspannung für diese Voreinstellung lässt sich weiter auf verschiedene Weisen erhalten. Zu diesem Zweck kann z.B. eine Impedanz oder eine Diode, über der die für die Voreinstellung erforderliche Gleichspannung in der Durchlassrichtung ent- a steht, in einem mit einer Speisequelle verbundenen Ausgangskreis des Verstärkers aufgenommen werden. Insbesondere wenn der Ausgangsgleichstrom des Verstärkers über eine Impedanz oder Diode die erwähnte Gleichspannungsquelle bildet, wird eine Vorrichtung erhalten, die sehr wenige zusätzliche Mittel erfordert .

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der:

Fig. 1 blockschematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung zeigt, und

die Figuren 2 und 3 weitere Ausführungsformen einer Vorrich- |

tung darstellen.

In Fig. 1 wird mit 2 ein Verstärker mit einer Eingangsklemme 1 und einer Ausgangsklemme 3 bezeichnet. 4 bezeichnet eine Brückenschaltung, deren eine Hälfte die Dioden Dp und D^ und die Gleichspannungsquelle 8 enthält, während ihre andere Hälfte die Kondensatoren C^ und C₂ enthält, wobei eine Ausgangsimpedanz z.B. ein Messinstrument, zwischen den Verbindungspunkten der beiden Brückenhälften eingeschaltet ist.

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Der gemeinsame Punkt 5 de*¹ beiden Kondensatoren C₁ und C₂ ist in Stromreihengegenkopplung mit einer Impedanz 6 des Verstärkers verbunden.

Eine etwas andere Ausführung der Brückenschaltung ist in Figur la angegeben. Hierin sind statt der Kondensatoren C₁ und Cgi die Widerstände R₁ und R₂, die einen beträchtlich grösseren Widerstandswert als der Widerstand der Vorrichtung zwischen diesen Widerständen R₁ und R₂ haben, in die Brücke mitaufgenommen.

Die Gleichspannungsquelle 8 hat eine Gleichspannung U₁, die nach der Erfindung zum Überwinden der Schwe 11 wert spannungen U₂ und U, der Dioden D₂ und D-, dient. Zu diesem Zweck bildet die Brückenhälfte mit dieser Gleichspannungsquelle S, den Dioden D₂ und D^ und der Vorrichtung 7 einen Gleichstromkreis, so dass die Spannungen Ug und U, die Dioden D₂ und D, voreinstellen. Vorzugsweise wird die Spannung U₁ ^U₂ + U-* gewählt. Wenn die Wechselspannung des Verstärkers 2 dem Ausgang 3 zugeführt wird, wird diese Spannung von den Dioden D₂ und D, gleichgerichtet, so dass der Kondensator C₁ negativ und der Kondensator C₂ positiv aufgeladen wird. Dadurch fliesst ein Messstrom als Entladungsstrom zwischen den beiden Kondensatoren C₁ und C₂ durch die Vorrichtung 7· Da die Dioden voreingestellt sind, ist bereits bei einer sehr niedrigen Wechselspannung ein Messstrom vorhanden. Die zugeführte Spannung braucht dabei somit keine Spannungsschwellwerte der Dioden D₂ und D-, zu überwinden.

Am gemeinsamen Punkt 5 der Kondensatoren C₁ und C₂ entsteht ein Gleichstrom, der zum Erzielen der linear!sierenden Wirkung in Form eines Stromreihengegenkopplungssignals der Impedanz des Verstärkers 2 zugeführt wird. Eine ähnliche Wirkung hat die Schaltungsanordnung nach Figur la. Weil die Widerstände R₁ und R₂ relativ gross im Vergleich mit dem Widerstand der Vorrichtung 7 sind, wird ebenso ein Messgleichstrom durch die Vorrichtung J fliessen.

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Figuren 2 und J5 zeigen weitere Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Dabei bezeichnet T₁ einen Transistor mit einem Kollektor 3 als Ausgangsklemme, an den eine Impedanz 9 angeschlossen ist, die weiter mit einer Klemme einer Speisequelle 12 verbunden ist Die Gleichspannungsquelle nach der Erfindung wird in diesem Falle durch eine-Impedanz 10,11 (Fig. 2) oder durch eine Diode D₁ (Fig. Ji) gebildet, die mit der Impedanz 9 in Reihe geschaltet sind, durch die ein Gleichstrom der Speisequelle 12 fliesst. Die Schaltungsanordnung ist weiter gleich der der Fig. 1. Ein Gleichstrom I der Speisequelle 12 erzeugt über dem Widerstand 10 der Impedanz 10,11 eine Gleichspannung U₁, die der erwähnten Gleichspannung U₁ der Gleichspannungsquelle der Fig. 1 entspricht. Vorzugsweise ist der Widerstand 10 von einem Kondensator 11 überbrückt, so dass die Spannung U₁ in geringerem Masse von dem Wechselstrom im Ausgangskreis des Transistors T₁ abhängig ist. In entsprechender Weise wird durch den Gleichstrom I über der Diode D₁ der Fig. 3 eine Spannung U₁ erzeugt, die vorzugsweise nahezu der Schwellwertspannung dieser Diode entspricht. Die Dioden D₂ und Ό-, mit Schwellwertspannungen U₂ und U, führen auch diese Spannung U₁, die eine Voreinstellung dieser Dioden liefert. Zu diesem Zweck muss

₁₂ + U, sein. Auf diese Weise sind sämtliohe Dioden im Begriff sich zu öffnen, so dass bei einer minimalen Wechselspannung am Kollektor des Transistors T₁ eine Gleichricht- ä wirkung erhalten wird. Die Wirkungsweise ist weiter gleich der in Fig. 1 bzw. Figur la im Falle, dass die Widerstände R₁ und R₂ zusammen mit dem Kondensator C-* verwendet werden, beschriebenen Wirkungswelse. Es sei dabei bemerkt, dass die Impedanz 9 grosser als die Impedanz zwischen dem Punkt 5 und dem Eingang des Verstärkers 2 sein muss. Dies ist erforderlich, da sonst die positive Wechselspannungekomponente durch die Diode D₁ bzw. durch die Impedanz 10,11 statt durch die Diode D-x zum Kondensator Cg fliesst. Die Verwendung der Diode D₁

in Pig. 3 ergibt noch den Vorteil, dass bei Änderungen der Schwellwertspannungen der Dioden D₂ und D, infolge von Temperaturänderungen gleichfalls eine Änderung der Schwellwertspannung der Diode D₁ auftritt. Dadurch kann die Bedingung für die Spannungen U, ==/U₂ + U, stets annähernd erfüllt werden. Es sei bemerkt, dass eine der Dioden D₂ und D-, gegebenenfalls durch eine Anzahl in Reihe geschalteter Dioden ersetzt werden kann, wobei stets die Gleichspannungsquelle bzw. die Widerstände bzw. die Diode D₁ (oder auch in diesem Falle eine Anzahl in Reihe geschalteter Dioden) eine Gleichspannung in den Gleichrichtkreis einführen, die einen genügend hohen Wert haben muss, um die Summe der Schwellwertspannungen zu überwinden.

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Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ί 1.) Vorrichtung zum Erzeugen eines sich linear mit der Amplitude einer Eingangswechselspannung ändernden Gleichstromes, wobei diese Eingangswechselspannung einem Verstärker zugeführt wird^ dessen Ausgangswechselstrom eine Reihenschaltung eines Gleichrichtkreises zum Erzeugen des verlangten Gleichstromes und einer mit dem Eingangskreis des Verstärkers gekoppelten Impedanz zum Erzielen einer Stromreihengegenkopplung durchfliesst, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichtkreis durch eine Brückenschaltung (4) gebildet wird, deren einer Teil aus einer Gleichspannungsquelle (8) und mindestens zwei Dioden (Dp, D-*) besteht, dass eine positive Klemme der Gleichspannungsquelle (δ) mit einer positiven Elektrode ^ einer der Dioden (D-,) und eine negative Klemme der Gleichspannungsquelle (8) mit einer negativen Elektrode der anderen Diode (Dp) verbunden ist, und dass der andere Teil der Brückenschaltung aus zwei Zweigen besteht, in denen je eine Impedanz aufgenommen ist, und der gemeinsame Punkt dieser Impedanzen mit einem Punkt des Eingangskreises des Verstärkers verbunden und zwischen den Verbindungspunkten der beiden Brückenteile eine Ausgangsimpedanz, z.B. ein Messinstrument (7), eingeschaltet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzen in den zwei Zweigen des zweiten erwähnten Teiles der Brückenschaltung Kondensatoren (C₁,Cg) sind. ™
3. j5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzen in den zwei Zweigen des zweiten erwähnten Teiles der Brückenschaltung Widerstände (R₁,Rp) sind und der gemeinsame Punkt (5) zwischen diesen Widerständen (R₁,Rp) über einen Kondensator (C^) mit einem Punkt des Eingangskreises des Verstärkers (2) verbunden ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle (8) durch eine in einem mit einer

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   Speisequelle verbundenen Ausgangskreis des Verstärkers aufgenommene Impedanz gebildet wird, über der eine von dem durch diesen Kreis fliessenden Strom nahezu unabhängige Spannung entsteht.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle durch mindestens eine in einem mit einer Speisequelle (12) verbundenen Ausgangskreis des Verstärkers in der Durchlassrichtung aufgenommene Diode (D^) gebildet wird.

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