DE1638488B2

DE1638488B2 - DEVICE FOR GENERATING A LINEAR DIRECT CURRENT CHANGING WITH THE AMPLITUDE OF AN INPUT AC VOLTAGE

Info

Publication number: DE1638488B2
Application number: DE19671638488
Authority: DE
Inventors: Tibor Laszlo Adliswil Görög (Schweiz)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1966-01-08
Filing date: 1967-01-04
Publication date: 1976-11-18
Also published as: CH467456A; JPS509310B1; NL6600236A; DE1638488A1; FR1509280A; GB1134400A

Description

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelie (8) durch eine in einem mit einer Speisequelle (12) verbundenen Ausgangskreis des Verstärkers aufgenommene Impedanz (10, U) gebildet wird, über der eine von dem durch diesen Kreis fließenden Strom nahezu unabhängige Spannung entsteht (F i g. 2).4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the DC voltage source (8) through one included in an output circuit of the amplifier connected to a supply source (12) Impedance (10, U) is formed, above which one of the current flowing through this circuit is almost independent voltage arises (Fig. 2).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-5. Apparatus according to claim 1, characterized

Eine solche Vorrichtung ist aus der französichen Patentschrift 11 30 193 bekannt, wobei als Gleichrichtkreis vorzugsweise die sogenannte Grätzschaltung mit Dioden verwendet wird. Sie findet z. B. in Meßverstär- S kern zum Messen niedriger Wechselspannungen Anwendung. In dieser bekannten Vorrichtung ist die erwähnie Stromreihengegenkopplung angebracht, um eine linearisierende Wirkung zwischen dem Eingangs- s-irom und dem Ausgangsstrom des Verstärkers zu erzielen, wobei außerdem die Eingangsimpedanz zunimmt. Auf diese Weise kann mit der bekannten Vorrichtung mit großer Genauigkeit eine Eingangswechselspannung gemessen werden. Such a device is known from French patent specification 11 30 193, the so-called Graetz circuit with diodes preferably being used as the rectifying circuit. She finds z. B. in measuring amplifiers for measuring low AC voltages application. In this known device, the mentioned current series negative feedback is applied in order to achieve a linearizing effect between the input s-irom and the output current of the amplifier, the input impedance also increasing. In this way, with the known device, an AC input voltage can be measured with great accuracy.

Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß beim Messen sehr niedriger Eingangswechselspannungen Fehler auftreten. Diese Fehler werden durch die im Gleichrichtkreis verwendeten Dioden ^Kerbeigeführt. Es ist allgemein bekannt, daß Dioden einen Schwellwert haben, den eine zugeführte Spannung übersteigen muß. um Stromdurchgang hervorzurufen. Wenn m der bekannten Vorrichtung eine Diode infolge einer sehr niedrigen Eingangswechselspannung am Verstarker eine den betreffenden Schwellwert unterschreitende Spannung führt, wird kein Stromdurchgang erhallen, so daß diese Spannung nicht gemessen werden kann.The known device has the disadvantage that errors occur when measuring very low AC input voltages. These errors are caused by the diodes ^K used in the rectification circuit. It is well known that diodes have a threshold value which an applied voltage must exceed. to cause electrical continuity. If, in the known device, a diode, as a result of a very low AC input voltage at the amplifier, carries a voltage which falls below the relevant threshold value, no current will pass, so that this voltage cannot be measured.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten An dahingehend zu verbessern, daß die lineare Abhängigkeit des Ausgangsstromes von der Eingangs« echseispannung bereits bei Null beginnt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, 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 dener. 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, ζ. Β. ein Meßinstrument. eingeschaltet ist.The present invention is based on the object of providing a device of the type mentioned at the beginning to the effect that the linear dependence of the output current on the input "echseis voltage already starts at zero. This object is achieved according to the invention in that the rectifying circuit is formed by a bridge circuit, one part of which consists of a DC voltage source and At least two diodes exist that a positive terminal of the DC voltage source with a positive Electrode of one of the diodes and a negative terminal of the DC voltage source with a negative electrode the other diode is connected and that the other part of the bridge circuit consists of two branches, in dener. an impedance is recorded each. and the common point of these impedances with a point of the input circuit of the amplifier and between the connection points of the two bridge parts an output impedance, ζ. Β. a measuring instrument. is switched on.

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 vorge-The invention uses a method known per se, according to which an element or a number of Elements of a circuit are set to a certain value by means of an additional DC voltage.

_o Gleichspann _o DC voltage

zeichnet, daß die Gleichspannungsquelle (8) durch 50 spannt wird.shows that the DC voltage source (8) is biased by 50.

mindestens eine in einem mit einer Speisequelle (12) Die Erfindung schafft nun eine Methode, gemäß derat least one in one with a supply source (12) The invention now provides a method according to which

^{L J} * ... mittels einer im Gleichrichtkreis aufgenommenen ^LJ * ... by means of a recorded in the rectifier circuit

für diefor the

verbundenen Ausgangskreis des Verstärkers in der Durchlaßrichtung aufgenommene Diode (Di) gebildet wird (F ig. 3).connected output circuit of the amplifier in the forward direction recorded diode (Di) is formed becomes (Fig. 3).

T5ie 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 Erzielen einer Stromreihengegenkopplung durchfließt. The invention relates to a device for generating a direct current that changes linearly with the amplitude of an input alternating voltage, this input alternating voltage being fed to an amplifier, the output alternating current of which is a series connection of a rectifying circuit for generating the required direct current and an impedance coupled to the input circuit of the amplifier to achieve this a series of negative feedback flows through.

einer imone in

Gleichspannungsquelle eine Vorspannung Dioden des Gleichrichters erhalten wird. Diese Dioden sind somit stets voreingestellt, so daß ein minimaler Wechselstrom in der einen oder in der anderen Richtung durch den Gleichrichtkreis fließen 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 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 Strcmreihengegenkopplungssignals einem Eingang des Verstärkers zugeführt wird. Auf diese Weise wird dann zugleich eine linearisierendeDC voltage source biasing diodes of the rectifier is obtained. These diodes are therefore always preset so that a minimum alternating current in one or the other Direction can flow through the rectifying circuit without being hindered by the threshold voltages of the diodes to become. The capacitors in the other half of the bridge are charged or charged by this current. discharged so that a measuring current between the two capacitors by a measuring instrument or a Consumer device flows. At the common point of the two capacitors also arises from the Charging or discharging the same a direct current in the form of a Strcmreihen negative feedback signal is fed to an input of the amplifier. In this way it becomes a linearizing one at the same time

Wirkung zwischen der Eingangs- und der Ausgangs- »pannung 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 Weise erhalten. Zu diesem Zweck kann z. B. eine Impedanz oder eine Diode, über der -iie für die Voreinstellung erforderliche Gleichspannung in der Durchlaßrichtung entsteht, 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.Effect between the input and the output voltage of the amplifier is obtained, so that in combination with the above, in a simple manner, a very accurate measurement of very low AC voltages can be performed. Such a DC voltage this preset can be further obtained in various ways. For this purpose z. Legs Impedance or a diode over which the DC voltage required for presetting is in the Forward direction arises in an output circuit of the amplifier connected to a supply source be included. Especially when the output DC current of the amplifier has an impedance or diode forms the mentioned DC voltage source, a device is obtained which very few requires additional funds.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichung näher erläutert, in derThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which

Fig. ! bbckschemansch eine Vorrichiung nach der Erfindung zeigt undFig.! bbckschemansch a device according to the Invention shows and

die Fig. 2 und 3 weitere Ausführungsformen einer Vorrichiung darstellen.Figs. 2 and 3 further embodiments of a Represent Vorrichiung.

In Fig. 1 wird mil 2 ein Verstärker mit einer Eingangsklemme 1 und einer A isgangsklemme 3 bezeichnet. 4 bezeichnet eine Bruekensehahung. deren eine Hälfte die Dioden D₂ und D₃ und die Glen'r-pannungsquelle 8 enthält, während ihre andere Hälfte die Kondensatoren G und C2 enthalt, wobei eine Ausgangsimpedanz z.B. ein Meßinstrument 7, / Mschen den Verbindungspunkten der beiden ßrückenhälitcn eingeschaltet ist.In Fig. 1, 2 denotes an amplifier with an input terminal 1 and an output terminal 3. 4 denotes a bridge sighting. one half of which contains the diodes D ₂ and D ₃ and the voltage source 8, while the other half contains the capacitors G and C2, an output impedance, for example a measuring instrument 7, being connected to the connection points of the two back halves.

Der gemeinsame Punkt 5 der beiden Kondensatoren Ci und C₂ ist in Stromreihengegenkoppking mit u!ier Impedanz 6 des Verstärkers verbunden.The common point 5 of the two capacitors Ci and C ₂ is connected in series negative feedback with u! Ier impedance 6 of the amplifier.

Eine etwas andere Ausführung der Brückenschaltung ist in Fig. la angegeben. Hierin sind statt der Kondensatoren C, und C₂, die Widerstände R, und R₂. die einen beträchtlich größeren Widerstandsu en als der Widerstand des Meßinstruments 7 /wischen diesen Widerständen ß, und R₂ haben, in die Brücke mitaufgenommen. Außerdem ist in der Gegenkopplungsleitung ein Kondensator C₃ vorgesehen.A slightly different design of the bridge circuit is shown in Fig. La. Herein, instead of the capacitors C, and C _2, the resistors R, and R _2. which have a considerably greater resistance than the resistance of the measuring instrument 7 / between these resistances β and R ₂ have been incorporated into the bridge. In addition, a capacitor C _{3 is} provided in the negative feedback line.

Die Gleichspannungsquelle 8 hat eine Gleichspannung U], die nach der Erfindung zum Überwinden der Schwellwertspannungen U₂ und Ui der Dioden D₂ und D₃ dient. Zu diesem Zweck bildet die Brückenhälfte mit dieser Gleichspannungsquelle 8, den Dioden D₂ und Di und dem Meßinstrument 7 einen Gleichstromkreis, so daß die Spannungen Ui und Ui die Dioden D₂ und D_s voreinstellen. Vorzugsweise wird die Spannung U\ « Ii₂ + Ui gewählt. Wenn die Wechselspannung des Verstärkers 2 der Ausgangsklemme 3 zugeführt wird, wird diese Spannung von den Dioden D₂ und D₅ gleichgerichtet, so daß der Kondensator C₁ negativ und der Kondensator C₂ positiv aufgeladen wird. Dadurch fließt ein Meßstrom als Entladungsstrom zwischen den beiden Kondensatoren C\ und C₂ durch das Meßinstrument 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 Di zu überwinden. The DC voltage source 8 has a DC voltage U] which, according to the invention, serves _{to overcome the threshold voltages U 2} and Ui of the diodes D ₂ and D _3. For this purpose the bridge half forms a direct current circuit with this direct voltage source 8, the diodes D ₂ and Di and the measuring instrument 7, so that the voltages Ui and Ui preset the diodes D ₂ and D _s . The voltage U \ «Ii ₂ + Ui is preferably selected. When the alternating voltage of the amplifier 2 is fed to the output terminal 3, this voltage is rectified by the diodes D ₂ and D ₅ , so that the capacitor C _{1 is} charged negatively and the capacitor C ₂ is charged positively. As a result, a measuring current flows as a discharge current between the two capacitors C 1 and C ₂ through the measuring instrument 7. Since the diodes are preset, a measuring current is already present at a very low alternating voltage. The voltage supplied does not therefore need to overcome any voltage threshold values of the diodes D ₂ and Di.

Am gemeinsamen Punkt 5 der Kondensatoren Cj und C2 entsteht ein Gleichstrom, der zum Erzielen derAt common point 5 of capacitors Cj and C2 creates a direct current that is used to achieve the linearisierenden Wirkung in Form eines Stromreihengegenkopplungssignals der Impedanz 6 des Verstärkers 2 zugeführt wird. Eine ähnliche Wirkung hat die Schaltungsanordnung nach Fig. la. Weil die Widerstände Äi und A₂ relativ groß im Vergleich mit dem Widerstand des Meßinstruments 7 sind, wird ebenso ein Meßgleichstrom durch das Meßinstrument 7 fließen.linearizing effect in the form of a current series negative feedback signal of the impedance 6 of the amplifier 2 is supplied. The circuit arrangement according to FIG. La has a similar effect. Because the resistances Ai and A _{2 are} relatively large in comparison with the resistance of the measuring instrument 7, a measuring direct current will also flow through the measuring instrument 7.

Die F i g. 2 und 3 zeigen weitere Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der Erfindung.The F i g. 2 and 3 show further embodiments of a device according to the invention.

Dabei bezeichnet 71 einen Transistor mit einem Kollektor, der eine Ausgangsklemme 3 darstellt, an die eine Impedanz 9 angeschlossen ist, die weiter mit einer Klemme einer Speisequelle 12 verbunden ist. Die erste Verstäikerstufe mit einem Transistor T₂ enthält eine Impedanz 6 als Gegenkopplungswiderstand. Die Gieichspannungsquelle nach der Erfindung wird in diesem Falle durch eine Impedanz 10, 11 (Fig. 2) ode^r durch eine Diode Di (F 1 g. 3) gebildet, die mit der Impedanz 9 in Reihe geschaltet sind, durch die ein Gleichstrom der Speiser,ielle 12 fließt. Die Schaltungsanordnung ist weiter gleich der der I ig. 1. Ein Gleichstrom / der Speisequelle 12 erzeugt über dem Widerstand 10 der Impedanz 10, 11 eine Gleicnspannung L'i, die der erwähnten Gleichspannung L'-_; der Gleichspannungsquelle 8 der F i g. 1 entspricht. Vorzugsweise ist der Widerstand 10 von einem Kondensator 11 überbrückt, so daß die Spannung L'·, in geringerem Maße von dem Wechselstrom im Ausgangskreis des Transistors 'Π abhängig ist. In entsprechender Weise wird durch den Gleichstrom /über der Diode D\ der F i g. 3 eine Spannung /./. erzeugt, die vorzugsweise nahezu der .Schwellwertspannung dieser Diode entspricht. Die Dioden D₂ und D3 mit Schw ellwertspannungen In und Ui führen auch diese Spannung L'i. die eine Voreinstellung dieser Dioden liefert. Zu diesem Zweck muß U< « L'2 -r Lasern. Auf diese Weise sind sämtliche Dioden im Begriff, sich zu öffnen, so daß bei einer minimalen Wechselspannung am Kollektor des Transistors TI eine Gleichrichtwirkung erhalten wird. Die Wirkungsweise ist weiter gleich der in F i g. I bzw. Fig. la, im Falle, daß die Widerstände R-, und R₂ zusammen mn dem Kondensator Cj verwendet werden, beschriebenen Wirkungsweise. Es sei dabei bemerkt, daß die Impedanz 9 größer als die Impedanz zwischen dem Punkt 5 und dem Eingang des Verstärkers 2 sein muß. Dies ist erforderlich, da sonst die positive Wechselspannungskomponente durch die Diode Di bzw. durch die Impedanz 10,11 statt durch die Diode D₃ zum Kondensator C₂ fließt. Die Verwendung der Diode Di in F i g. 3 ergibt noch den Vorteil, daß bei Änderungen der Schwellwertspannungen der Dioden Di und D3 infolge von Temperaturänderungen gleichfalls eine Änderung der Schwcllwertspannung der Diode Di auftritt. Dadurch kann die Bedingung für die Spannungen U\ ^ U₂ + L'3 stets annähernd erfüllt werden. Es sei bemerkt, daß eine der Dioden D₂ und D₁ gegegebenenfalls durch eine Anzahl in Reihe geschalteter Dioden ersetzt werden kann, wobei stets die Gleichspannungsquelle 8 bzw. die Widerstände bzw. die Diode D, (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 Schwellw ertspannungen zu überwinden. 71 denotes a transistor with a collector, which represents an output terminal 3 to which an impedance 9 is connected, which is further connected to a terminal of a supply source 12. The first amplifier stage with a transistor T ₂ contains an impedance 6 as a negative feedback resistor. The Gieichspannungsquelle according to the invention, in this case by an impedance 10, 11 (Fig. 2) ^r ode by a diode Di (F 1 g. 3) are formed, which are connected with the impedance 9 in series, through which a DC current of the Speiser, ielle 12 flows. The circuit arrangement is also the same as that of the I ig. 1. A direct current / the supply source 12 generates a DC voltage L'i across the resistor 10 of the impedance 10, 11, which corresponds to the aforementioned DC voltage L'- _; the DC voltage source 8 of FIG. 1 corresponds. The resistor 10 is preferably bridged by a capacitor 11, so that the voltage L '·, is to a lesser extent dependent on the alternating current in the output circuit of the transistor' Π. Correspondingly, the direct current / across the diode D \ causes the F i g. 3 a voltage /./. generated, which preferably corresponds almost to the threshold voltage of this diode. The diodes D ₂ and D3 with threshold voltages In and Ui also carry this voltage L'i. which provides a presetting of these diodes. For this purpose U < «L'2 -r must laser. In this way, all the diodes are about to open, so that a rectifying effect is obtained with a minimal alternating voltage at the collector of the transistor TI. The mode of operation is also the same as in FIG. I and Fig. La, in the event that the resistors R and R _{2 are used} together mn the capacitor Cj, described operation. It should be noted that the impedance 9 must be greater than the impedance between the point 5 and the input of the amplifier 2. This is necessary because otherwise the positive AC voltage component flows through the diode Di or through the impedance 10, 11 instead of through the diode D ₃ to the capacitor C ₂ . The use of the diode Di in FIG. 3 also has the advantage that when there are changes in the threshold voltages of the diodes Di and D3 as a result of temperature changes, a change in the threshold voltage of the diode Di also occurs. As a result, the condition for the voltages U \ ^ U ₂ + L'3 can always be approximately fulfilled. It should be noted that one of the diodes D ₂ and D _{1 can} optionally be replaced by a number of diodes connected in series , the DC voltage source 8 or the resistors or the diode D, (or in this case also a number in series) connected diodes) introduce a DC voltage into the rectifier circuit, which must have a high enough value to overcome the sum of the threshold voltages.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for generating a direct current that changes linearly in amplitude of an input alternating voltage, this input alternating voltage being fed to an amplifier, the output alternating current of which flows through a series circuit of a rectifying circuit for generating the required direct current and an impedance coupled to the input circuit of the amplifier to achieve a current series negative feedback , characterized in that the rectifying circuit tung by a bridge scarf is formed (4), one part of which consists of a DC voltage source (8) and at least two diodes (D _2, Ch), that a positive terminal of the DC voltage source (8) with a posiven Electrode of one of the diodes (Ch) and a negative terminal of the DC voltage source (8) is connected to a negative electrode of the other diode (Ch) , and that the other part of the bridge circuit consists of two branches, each with an impedance, and the common point (5) these impedances are connected to a point of the input circuit of the amplifier (2) and an output impedance, ζ, between the connection points of the two bridge parts. B. a measuring instrument (7) is turned on.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the impedances in the two branches of the second mentioned part of the bridge circuit are capacitors (G, C ₂ ) (Fig. 1).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the impedances in the two branches of the second mentioned part of the bridge circuit resistors (R \, R2) and the common point (5) between these resistors (R \, R ₂ ) via a Capacitor (Cj) is connected to one point of the input circuit of the amplifier (2) (Fig. La).