DE2431485B2 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OBTAINING A FREQUENCY VARIABLE, EARTH POTENTIAL FREE AND SYMMETRICAL OUTPUT VOLTAGE IN A DEVICE OF ELECTRICAL MEASUREMENT AND COMMUNICATION TECHNOLOGY - Google Patents
CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OBTAINING A FREQUENCY VARIABLE, EARTH POTENTIAL FREE AND SYMMETRICAL OUTPUT VOLTAGE IN A DEVICE OF ELECTRICAL MEASUREMENT AND COMMUNICATION TECHNOLOGYInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer frequenzvariablen, massepotentialfreien und symmetrischen Ausgangsspannung in einem Gerät der elektrischen Meß- und Nachrichtentechnik unter Verwendung eines den Ausgangskreis von den übrigen Schaltungsteilen galvanisch trennenden Bauteils.The invention relates to a circuit arrangement for obtaining a frequency-variable, ground-potential-free and symmetrical output voltage in a device of electrical measurement and communications engineering using one of the output circuit galvanically separating component from the remaining circuit parts.
Bekannte Schaltungen dieser Art weisen einen Ausgangsübertrager mit galvanisch getrennter Sekundärwicklung auf, über die die Ausgangsspannung mit dem gewünschten Pegel abgegeben wird. Dabei werden jedoch die oftmals nebeneinander bestehenden und einander teilweise widersprechenden Forderungen nach einem großen, möglichst konstanten Ausgangspegel der abzugübenden Spannung, einem von ihr zu überstreichenden, großen Frequenzbereich und einem kleinen Innenwiderstand des Ausgangskreises wegen der Eigenschaften des Ausgangstransformators nur unvollständig erfüllt Bei größer werdendem Ausgangspegel verringert sich nämlich der überstreichbare Frequenzbereich infolge eines Ansteigens der unteren Grenzfrequenz ganz wesentlich, wenn keine großen Schwankungen des Ausgangspegels zugelassen werden. Die genannten Forderungen können zwar um so besser erfüllt werden, je größer der Eisenkern des Ausgangstransformators gewählt wird, doch gelangt man auf diese Weise bald zu einer durch den Raumbedarf und das Gewicht des Transformators gegebenen oberen Grenze, die aus Gründen der Praktikabiiität nicht mehr überschritten werden kann.Known circuits of this type have an output transformer with an electrically isolated secondary winding via which the output voltage is delivered at the desired level. Be there however, the often co-existing and sometimes contradicting demands for a large, as constant as possible output level of the voltage to be measured, one to be swept by it, large frequency range and a small internal resistance of the output circuit because of the properties of the output transformer only incompletely fulfilled. Reduced when the output level increases This is because the frequency range that can be covered increases as a result of an increase in the lower limit frequency This is very important if no large fluctuations in the output level are allowed. The mentioned The larger the iron core of the output transformer, the better the requirements can be met is chosen, but in this way one soon arrives at one due to the space requirements and the weight of the Transformer given upper limit, which for reasons of practicability is no longer exceeded can be.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern, daß gerade den genannten Forderungen in einem wesentlich höheren Maße entsprochen wird als bisher. Dies wire erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Bautei aus einem Ausgangstransformator mit galvanisch ge trennter Sekundärwicklung besteht, dessen PrimärseiU die abzugebende Spannung mit einem solchen Pege zugeführt wird, daß die sekundärseitige Klemmen spannung nur einen Bruchteil der gewünschten Aus gangsspannung beträgt, und daß die Klemmenspan nung in einem vom Masse- oder einem sonstiger Bezugspotential des Geräts freigeschalteten und ein* eigene, entsprechend freigeschaltete BetriebsspannungsThe present invention is based on the object of a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning Kind to improve in such a way that just the mentioned requirements in one essential to a greater extent than before. This would be achieved according to the invention in that the component consists of an output transformer with a galvanically separated secondary winding, the primary side of which the voltage to be output is supplied with such a level that the secondary-side terminals voltage is only a fraction of the desired output voltage, and that the terminal span voltage in an isolated from the ground or other reference potential of the device and on * own, appropriately activated operating voltage
Versorgung aufweisenden Verstärker mit großem Eingangs- und insbesondere kleinem Ausgangswiderstand auf die gewünschte Ausgangsspannung verstärkt und sodann dem Geräteausgang zugeführt wird.Supply having amplifier with large input and especially small output resistance amplified to the desired output voltage and then fed to the device output.
Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht s insbesondere darin, daß die Kombination der galvanisch getrennten Sekundärwicklung mit einem nachgeschalteten, von dem Masse- oder einem sonstigen BezugspuUiiitspi des Geräts auch hinsichtlich seiner Spannungsversorgung freigeschalteten Versiäfker es ss erlaubt, den Ausgangstransformator mit einem stark reduzierten Pegel der abzugebenden Spannung zu beaufschlagen und seinen Eisenkern infolgedessen so zu dimensionieren, daß auch extreme Anforderungen hinsichtlich des Pegels, des Frequenzbereichs und des Iünenwiderstandes des Ausgangskreises mit einem vertretbaren Aufwand an Konstraktionsraun und Gewicht zu realisieren sind.The obtainable with the invention advantage is s in particular that the combination of the electrically isolated secondary winding having a downstream of the mass or other BezugspuUiiitspi of the device with respect to its power supply unlocked Versiäfker it ss allowed, the output transformer with a greatly reduced level of to apply the voltage to be output and consequently to dimension its iron core so that even extreme requirements in terms of level, frequency range and the resistance of the output circuit can be met with a reasonable amount of Konstraktionsraun and weight.
Eine andere Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß das den Ausgangskreis von den übrigen Schaltungsteilen galvanisch trennende Bauteil aus einem opto-elektronischen Koppler besteht, dessen Eingang die abzugebende Spannung über einen Spannungs-Strom-Wandler mit einem solchen Pegel zugeführt wird, daß seine ausgangsseitige Klemmen- ^5 spannung nur einen Bruchteil der gewünschten Ausgangsspannung beträgt, wobei die Klemmenspannung in einem vom Masse- oder einem sonstigen Bozugspotential des Geräts freigeschalteten und eine eigene, entsprechend freigeschaltete Betriebsspannungsversorgung aufweisenden Verstärker mit großem Eingangsund insbesondere kleinem Ausgangswiderstand auf die gewünschte Ausgangsspannung verstärkt und sodann dem Geräteausgang zugeführt wird. Hiermit wird erreicht, daß eine untere Frequenzgrenze der abzugebenden Spannung entfallt und die Schaltung auch zur Abgabe von Spannungen sehr kleiner Frequenzen oder von Gleichspannungen geeignet ist.Another solution to the problem is according to the invention that the output circuit of the remaining circuit parts galvanically separating component consists of an opto-electronic coupler whose Input the voltage to be output via a voltage-current converter with such a level is supplied that its output-side terminal ^ 5 voltage is only a fraction of the desired output voltage, the terminal voltage in one of the ground or another Bozugspotential of the device and its own correspondingly activated operating voltage supply having amplifier with large input and in particular small output resistance to the the desired output voltage is amplified and then fed to the device output. This is achieved that a lower frequency limit of the voltage to be output is omitted and the circuit also for Output of voltages of very low frequencies or direct voltages is suitable.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von einigen in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:The invention is described below with reference to a few preferred exemplary embodiments shown in the drawing explained in more detail. It shows:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem Ausgangsübertrager und einem nachgeschalteten Verstärker, 1 shows a first embodiment with an output transformer and a downstream amplifier,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Ausgangsübertrager und einem nachgeschalteten Gegentaktverstärker,2 shows a second exemplary embodiment with an output transformer and a downstream one Push-pull amplifier,
F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem opto-elektronischen Wandler undF i g. 3 shows an embodiment with an opto-electronic converter and
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel in Form einer Gegentaktschaltung mit zwei opto-elektronischen Wandlern.Fig. 4 shows a further embodiment in the form of a push-pull circuit with two opto-electronic Converters.
In Fig. 1 ist ein Gerät der elektrischen Meß- und Nachrichtentechnik durch sein Gehäuse 1 angedeutet.
Ein Ausgangskreis, der von den übrigen Schaltungsteilen des Geräts durch einen Ausgangsübertrager 2
galvanisch getrennt ist, soll eine vom Massepotential des Geräts unabhängige und symmetrische Ausgangsspannung
Ua über die den Geräteausgang bildenden Klemmen 3 abgeben. Dabei kann Ua entweder in
irgendeiner herkömmlichen Weise von einer über eine Eingangsklemme 4 gegen Masse zugeführten Eingangsspannung Ue abgeleitet oder in ebenfalls herkömmlicher
Weise im Gerät 1 selbst erzeugt werden. Im ersteren Fall handelt es sich bei dem Gerät 1 beispielsweise
um einen Verstärker, im letzteren um einen Generator. In Fig. 1 sind diese beiden Anwendungsfälle
in der Weise angedeutet, daß eine am Schaltungspunkt 5 auftretende Spannung i/l entweder von einer
mit der Eingangsspannung Ue beaufschlagten VerstärktTStufe 6 geliefert wird oder von einer Generatorschaltung
7, wobei nur jeweils eine dieser Alternativen für ein bestimmtes Gerät 1 in Betracht kommt Dementsprechend
sind für den Fall eines Verstärkers die Schalt»ingsieUe 4, 5 und 6 mit voll ausgezogenen
Leitungen an Stelle der gestrichelten zu verbinden und die Generatorschaltung 7 sowie die gestrichelte Verbindungsleitung
von 7 nach 5 wegzulassen, während im Falle eines Generators die Leitung νοη 7 nach 5
voll auszuziehen ist und die Schaltungsteile 4 und 6 einschließlich der sie mit 5 verbindenden Leitungen
entfallen. Die einpolig an das Massepotential des Gehäuses gelegte Verstärkerstufe 6 ist mit einer
Betriebsspannungsversorgung 8 versehen, die eine auf das Massepotential bezogene, also unsymmetrische
Betriebsspannung Ub I liefert. In analoger Weise ist der Generatorschaltung 7 eine die Betriebsspannung UbI
erzeugende Betriebsspannungsversorgung 9 zugeordnet, wobei 7 und 9 ebenfalls einpolig an Masse gelegt sind.In Fig. 1 a device for electrical measurement and communication technology is indicated by its housing 1. An output circuit, which is galvanically isolated from the other circuit parts of the device by an output transformer 2, is intended to deliver a symmetrical output voltage Ua, independent of the device's ground potential, via the terminals 3 forming the device output. Ua can either be derived in any conventional manner from an input voltage Ue fed to ground via an input terminal 4, or it can be generated in the device 1 itself in a likewise conventional manner. In the former case, the device 1 is, for example, an amplifier, in the latter it is a generator. In Fig. 1, these two applications are indicated in such a way that a voltage i / l occurring at node 5 is either supplied by an amplified stage 6 to which the input voltage Ue is applied or by a generator circuit 7, with only one of these alternatives for a particular Device 1 comes into consideration. Accordingly, in the case of an amplifier, the circuits 4, 5 and 6 are to be connected with fully drawn lines in place of the dashed lines and the generator circuit 7 and the dashed connection line from 7 to 5 are to be omitted, while in the case of a generator the line νοη 7 is to be fully pulled out according to 5 and the circuit parts 4 and 6 including the lines connecting them with 5 are omitted. The unipolar connected to the ground potential of the housing amplifier stage 6 is with a
Provided operating voltage supply 8, which supplies an operating voltage Ub I related to the ground potential, that is to say asymmetrical. In an analogous manner, the generator circuit 7 is assigned an operating voltage supply 9 which generates the operating voltage UbI, 7 and 9 likewise being connected to ground with one pole.
Mittels einer entsprechenden Dimensionierung der vor dem Schaltungspunkt 5 befindlichen, durch die Bezugszeichen 6 bis 9 lediglich angedeuteten Schaltungsteile des Geräts 1 wird nun im Einklang mit der Erfindung die der Primärwicklung des Ausgangsübertragers 2 zugeführte Spannung Ui so bemessen, daß die an 10 abgreifbare Klemmenspannung Ul der Sekundärwicklung nur einen Bruchteil der gewünschten Ausgangsspannung Ua beträgt Die Klemmenspannung Ul wird sodann in einem nachgeschalteten Verstärker 11 mit einem hochohmigen und frequenzunabhängigen Eingangswiderstand auf den gewünschten Ausgangspegel von Ua verstärkt Dabei wird zweckmäßigerweise ein Differenzverstärker 11 mit einer durch die Widerstände R1 und R 2 bestimmten Verstärkung verwendet, dessen invertierender Eingang über R1 an das obere Ende der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 2 geschaltet ist, während sein nicht invertierender Eingang am unteren Ende der Sekundärwicklung liegt. Der Verstärkerausgang ist mit den Ausgangsklemmen 3 de Geräts 1 beschaltet. Die über die Leitung 12 zugeführte Betriebsspannung Ub3 des Differenzverstärkers 11 wird von einer Betriebsspannungsversorgung 13 geliefert, die vom Massepotential oder einem sonstigen Bezugspotential der übrigen Schaltungsteile des Gerts 1 vollständig unabhängig ist. Über einen ohmschen Spannungsteiler A3, A4 wird t/33 geteilt und definiert so am nicht invertierenden Eingang und an der unteren Ausgangsklemme 3 des Differenzverstärkers 11 ein Potential, das aber ebenfalls nicht vom Massepotential oder einen sonstigen Bezugspotential der übrigen Schaltungsteile abhängt. Der Gegenkopplungswiderstand Rl des Differenzverstärkers Jl kann zum Zwecke einer Amplitudenänderung von Ua auf unterschiedliche Werte umgeschaltet werden, was beispielsweise durch die Parallelschaltung eines Widerstandes Rl' über einen Arbeitskontakt 14 erfolgt.By means of a corresponding dimensioning of the circuit parts of the device 1 located in front of the circuit point 5, only indicated by the reference numerals 6 to 9, the voltage Ui supplied to the primary winding of the output transformer 2 is now dimensioned in accordance with the invention so that the terminal voltage Ul that can be tapped at 10 secondary winding is only a fraction of the desired output voltage Vout, the terminal voltage Ul is then amplified in a downstream amplifier 11 with a high impedance and frequency-independent input resistance at the desired output level of Vout in this case, suitably a differential amplifier 11 with an order determined by the resistors R 1 and R 2 gain used, whose inverting input is connected via R 1 to the upper end of the secondary winding of the output transformer 2, while its non-inverting input is at the lower end of the secondary winding. The amplifier output is connected to output terminals 3 of device 1. The operating voltage Ub3 of the differential amplifier 11 supplied via the line 12 is supplied by an operating voltage supply 13 which is completely independent of the ground potential or some other reference potential of the other circuit parts of the device 1. An ohmic voltage divider A3, A4 divides t / 33 and thus defines a potential at the non-inverting input and at the lower output terminal 3 of the differential amplifier 11, which however also does not depend on the ground potential or any other reference potential of the other circuit parts. The negative feedback resistor Rl of the differential amplifier Jl can be switched from Ua to different values for the purpose of changing the amplitude, which is done, for example, by connecting a resistor Rl 'in parallel via a normally open contact 14.
Der Pegelunterschied von Ul und Ua bringt es mit sich, daß auch extreme Anforderungen an die abgegebene Spannung Ua hinsichtlich ihres Ausgangspegels, des überstreichbaren Frequenzbereiches und des frequenzabhängigen Pegelfehlers beim Ausgangstransformators 2 nur solche Übertragungseigenschaften voraussetzen, die mit einem Eisenkern vertretbarer Größe ohne weiteres erfüllt werden können. Etwaige frequenzabhängige Schwankungen des zwischen denThe difference in level between U1 and Ua means that even extreme requirements for the output voltage Ua with regard to its output level, the frequency range that can be covered and the frequency-dependent level error in the output transformer 2 only require transmission properties that can be easily met with an iron core of a reasonable size . Any frequency-dependent fluctuations between the
Klemmen ΓΟ gemessenen Transformatorwiderstandes fallen durch die Parallelschaltung des hochohmigen Eingangswiderstandes des Verstärkers U praktisch nicht mehr ins Gewicht. Ein an den Klemmen 3 zu fordernder, kleiner Widerstand des Ausgangskreises, der einen belastungsunabhängigen Ausgangspegel von Ua gewährleistet, ist durch eine Ausbildung des Verstärkers 11 als Impedanzwandler erzielbar, ohne daß die Übertragungseigenschaften des Ausgangstransformators 2 hiervon beeinflußt werden. Die Spannung Ua ist sowohl symmetrisch als auch massepotentialfrei, so daß den Klemmen 3 ein Stromkreis mit einem beliebigen Bezugspotential nachgeschaltet werden kann.Terminals ΓΟ measured transformer resistance are practically no longer significant due to the parallel connection of the high-impedance input resistance of the amplifier U. A small resistance of the output circuit to be required at the terminals 3, which ensures a load-independent output level of Ua , can be achieved by designing the amplifier 11 as an impedance converter without the transmission properties of the output transformer 2 being affected. The voltage Ua is both symmetrical and free of ground potential, so that a circuit with any reference potential can be connected downstream of the terminals 3.
In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem der dem Ausgangsübertrager 2 nachgeschaltete Verstärker in Gegentaktschaltung aufgebaut ist. Im einzelnen besteht er aus zwei Differenzverstärkern 15 und 16, deren invertierende Eingänge über die Widerstände RS und R 6 und Kopplungskondensatoren Cl und Cl an die Enden der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 2 geschaltet sind. Ihre nicht invertierenden Eingänge liegen an einem vom Masse- oder einem sonstigen Bezugspotential des Geräts 1 freigeschalteten Mittelabgriff 17 der Sekundärwicklung von 2, dessen Potential durch den Teilungspunkt des ohmschen Spannungsteilers Rl und Ä8 von der Betriebsspannung Ub3 abgeleitet wird. Die Betriebsspannungen der Differenzverstärker 15 und 16 werden über einander parallelgeschaltete Leitungen 18 und 19 zugeführt, die mit der vom Masse- oder einem sonstigen Bezugspotential des Geräts 1 freigeschalteten Betriebsspannungsversorgung 13 verbunden sind. Die übrigen Schaltungsteile der Fig. 2, die mit den bereits in Fig. ] verwendeten Bezugszeichen versehen sind, entsprechen den dort dargestellten nach Aufbau und Wirkungsweise.In Fig. 2, another embodiment of the invention is shown, in which the output transformer 2 downstream amplifier is constructed in a push-pull circuit. In detail, it consists of two differential amplifiers 15 and 16, the inverting inputs of which are connected to the ends of the secondary winding of the output transformer 2 via the resistors RS and R 6 and coupling capacitors C1 and C1. Their non-inverting inputs are connected to an unlocked from the ground or some other reference potential of the device 1, the center tap 17 of the secondary winding 2, the potential of which is determined by the division point of the ohmic voltage divider Rl and AE8 derived from the operating voltage UB3. The operating voltages of the differential amplifiers 15 and 16 are supplied via lines 18 and 19 that are connected in parallel and are connected to the operating voltage supply 13 that is disconnected from the ground or other reference potential of the device 1. The remaining circuit parts of FIG. 2, which are provided with the reference numerals already used in FIG.
Bei einer ausgeführten Versuchsschaltung ergab sich für einen Ausgangspegel der Spannung Ua von 26 dB und für einen Frequenzbereich von 10 Hz bis 100 kHz ein Pegelfehler von unter 1%. Weiterhin wurde mit einer Schaltung nach Fig. 2 eine Unsymmetriedämpfung von mehr als 60 dB erzielt Dabei wurde der Ausgangsübertrager 2 lediglich mit einem zu übertragenden Pegel von -20 dB belastetIn a test circuit that was carried out, a level error of less than 1% resulted for an output level of the voltage Ua of 26 dB and for a frequency range from 10 Hz to 100 kHz. Furthermore, an asymmetry attenuation of more than 60 dB was achieved with a circuit according to FIG. 2. The output transformer 2 was only loaded with a level to be transmitted of -20 dB
Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht zunächst linksseitig vom Schaltungspunkt 5 den bisher beschriebenen Schaltungen. Die an 5 liegende, entweder über die Vecstärkerstufe 6 von der Eingangsspannung Ue abgeleitete oder durcfa die Generatorschaltung 7 im Gerät 1 erzeugte Spannung Ui wird in einem als Sparunsngs-Strore-Wandler geschalteten Differenzverstärker 28 mit zwei Widerständen Ra, zwei Widerständen Rb und einer die unsymmetrische Betriebsspannang UbS äefernden Betriebsspannungsversorgung 2Ba, die ebenso wie 20 einpolig am Masse- potential von 1 liegt, in einen proportionalen Strom f 1 umgesetzt, der die eängangssertige, lichtemittierende Diode 21 eines opto-etektroniscben Kopplers 22 aussteuert Mit der Ucntemrffierenden Diode 21 ist eine Fotodiode 23 optisch gekoppelt, die in Abhängigkeit von der vorliegenden BeJeuctitungsstärke einen Fotostrom unterschiedliciier Sromsärke abgibt Dieser steuert einen Transistor 24, dessea Emitterstrom am lusgangssertigen Widerstand 25 eisen Spannungsabfall t/3 hervorruft i/3 wird in einem nachgeschalteten Differenzverstärker 26 auf die gewünschte Ausgangsspannung Ua verstärkt, die an des Asgsklemmen 3 ibgreifbar ist The exemplary embodiment shown in FIG. 3 initially corresponds to the circuits described so far on the left-hand side of circuit point 5. The voltage Ui , which is connected to 5, is either derived from the input voltage Ue via the amplifier stage 6 or generated by the generator circuit 7 in the device 1, is transmitted in a differential amplifier 28 connected as a savings-Strore converter with two resistors Ra, two resistors Rb and one unbalanced Operating voltage supply 2Ba, which, like 20, is unipolar at the ground potential of 1, is converted into a proportional current f 1, which controls the ready-to-use, light-emitting diode 21 of an opto-electronic coupler 22 optically coupled, which emits a photocurrent with different currents depending on the current intensity Ua strengthened, which is ibgreifbar to the Asgsklemmen 3
Der zwischen der Fotodiode 23 und den Ausgangsklemmen 3 liegende Ausgangskreis des Geräts 1 ist wieder von dem Masse- oder einem sonstigen Bezugspotential des Geräts völlig freigeschaltet. Diese Forderung ist auch an die Betriebsspannungsversorgung 27 zu stellen, die eine entsprechend freigeschaltete Betriebsspannung i/64 erzeugt. UbA wird einerseits dem Differenzverstärker 26 über eine Leitung 28 zugeführt und andererseits an die endseitigen Anschlüsse eines Potentiometers 29 gelegt, dessen Abgriff so eingestellt wird, daß das Potential an dem mit ihm verbundenen, nicht invertierenden Eingang von 26 einen Wert erreicht, der den von 23 erzeugten Ruhestrom bzw. den hierdurch hervorgerufenen Spannungsabfall am Widerstand 25 kompensiert. Der nicht invertierende Eingang von 26 i«! mit der unieren Ausgangsklemme 3 verbunden. während der invertierende Eingang über den Widerstand Ä9 mit dem emitterseitigen Ende des Widerstandes 25 und über den Widerstand R10 mit de r oberen Ausgangsklemme 3 beschaltet ist. Die Widerstände R 9 und rlO definieren dabei in herkömmliche- Weise durch ihre Werte die Spannungsverstärkung de:s Differenzverstärkers 26.The output circuit of the device 1 lying between the photodiode 23 and the output terminals 3 is again completely disconnected from the ground or any other reference potential of the device. This requirement also applies to the operating voltage supply 27, which generates a correspondingly activated operating voltage i / 64. UbA is fed on the one hand to the differential amplifier 26 via a line 28 and on the other hand it is applied to the terminal connections of a potentiometer 29, the tap of which is set so that the potential at the non-inverting input of 26 connected to it reaches a value equal to that of 23 generated quiescent current or the resulting voltage drop across resistor 25 compensated. The non-inverting input of 26 i «! connected to the unier output terminal 3. is wired while the inverting input via the resistor AE9 with the emitter-side end of the resistor 25 and via the resistor R 10 to th e upper output terminal. 3 The resistors R 9 and r10 define the voltage gain of the differential amplifier 26 in a conventional manner by means of their values.
Die Dimensionierung der Schaltung nach Fig. 3 wird so vorgenommen, daß die Spannung i/3 am Ausgang des opto-elektronischen Kopplers 22 nur einen Bruchteil des Pegels der an den Klemmen 3 abzugebenden Spannung Ua beträgt, wobei die Anhebung des Pegels von i/3 auf den gewünschten Pegel von Ua mit Hilfe des Differenzverstärkers 26 erfolgt. Durch den reduzierten Pegel von i/3 wird erreicht, daß die nichtlinearen Verzerrungen des Bauteils 22 hinreichend klein gehalten werden. Die Schaltung nach Fig. 3 ist auch zur Abgabe von Spannungen Ua sehr niedriger Frequenzen oder von Gleichspannungen geeignet.The dimensioning of the circuit according to FIG. 3 is made so that the voltage i / 3 at the output of the opto-electronic coupler 22 is only a fraction of the level of the voltage Ua to be output at the terminals 3, the increase in the level of i / 3 to the desired level of Ua with the aid of the differential amplifier 26. The reduced level of i / 3 ensures that the non-linear distortions of the component 22 are kept sufficiently small. The circuit according to FIG. 3 is also suitable for outputting voltages Ua at very low frequencies or direct voltages.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das die Schaltung nach Fig. 3 zu einer Gegentaktschaltung erweitert. Hierbei sind zwei optoelektronische Koppler22' und 22" der bereits beschriebenen Art vorgesehen, die durch Ströme IY und II" angesteuert werden. Die letzteren werden von der an der Schaltungsklemme 5 liegenden Spannung i/l, die in gleicher Weise abgeleitet bzw. erzeugt wird wie nach den Fig. 1 bis 3, über zwei Verstärkerstufen 30 und 31 und diesen nachgeschalteten Spannungs-Strom-Wandlern 20' und 20" abgeleitet Die Wandler 20' und 20" entsprechen dabei nach Aufbau und Wirkungsweise dem Wandler 20 in F i g. 3. Ul wird dem invertierenden Eingang des Verstärkers 30 und gleichzeitig dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 31 zugeführt, wobei in 30 eine Phasenumkehr erfolgt die eine Gegentakt-Ansteaerung der beiden Wandler 20' und 20" und der nachgeschalteten opto-elektronischen Koppler 22' and 22" bewirkt Fig. 4 shows a further embodiment of the invention, which extends the circuit of FIG. 3 to a push-pull circuit. Two optoelectronic couplers 22 'and 22 "of the type already described are provided here, which are controlled by currents IY and II". The latter are derived from the voltage i / l applied to the circuit terminal 5, which is derived or generated in the same way as in FIGS 20 ″ derived The transducers 20 ′ and 20 ″ correspond in terms of structure and mode of operation to the transducer 20 in FIG. 3. U1 is fed to the inverting input of the amplifier 30 and at the same time to the non-inverting input of the amplifier 31, with a phase reversal taking place in 30, the push-pull anaerisation of the two converters 20 'and 20 "and the downstream opto-electronic coupler 22' and 22 "causes
Für die Verstärkerstufen 30 und 31 und die Wandler 20' und 20" ist eine Betriebpungsversorgung 32 vorgesehen, die eine onsymmetrische Betriebsspannung Ub6 liefert Andererseits liegen die Stufen 30, 31, 20' und 20" jewefls ober einem rarer Eingänge direkt oder fiber einen äi Serie dazu geschalteten Widerstand am Massepotential des Geräte 1. An den ausgangsseitigen Widerständen 25* und 25" der KooDler 22' and 22" treten zueinander gegenphasige Spannungen US und UZ" auf, die jeweils dem invertierenden Eingang von nachgeschalteten Diflerenzverstärkem 33 and 34 zugeführt werden. Ihre Betriebsspanniiag UbI wird von einer Betriebssiiessorgung 35 geliefert, die wiederum vom Masse- oder einem soastieenAn operating supply 32 is provided for the amplifier stages 30 and 31 and the converters 20 'and 20 ", which supplies an onsymmetrical operating voltage Ub6 connected resistor at the ground potential of the device 1. At the output-side resistors 25 * and 25 "of the KooDler 22 'and 22", voltages US and UZ " in opposite phase occur to one another, which are each fed to the inverting input of downstream diflerential amplifiers 33 and 34 Betriebsspanniiag UbI is supplied by an operating supply 35, which in turn comes from the ground or a soastieen
Bezugspotential des Geräts 1 freigeschaltet ist. UbI wird einerseits über einen ohmschen Spannungsteiler R 11, R 12 und Λ13 und andererseits über einen Spannungsteiler R II, R 14 und R 13 geteilt.Reference potential of device 1 is enabled. UbI is divided on the one hand via an ohmic voltage divider R 11, R 12 and Λ13 and on the other hand via a voltage divider R II, R 14 and R 13.
Dabei sind die Widerstände R 12 und R14 als Potentiometer ausgebildet, deren Abgriffe jeweils mit den nicht invertierenden Eingängen von 33 und 34 beschaltet sind und so eingestellt werden, daß die Ruheströme der Bauteile 22' und 22" bzw. die durch sie hervorgerufenen Spannungsabfälle i/3' und i/3"jeweils kompensiert werden.The resistors R 12 and R 14 are designed as potentiometers, the taps of which are connected to the non-inverting inputs of 33 and 34 and are set so that the quiescent currents of the components 22 'and 22 "or the voltage drops caused by them i / 3 'and i / 3 "are each compensated.
Die Spannungen i/3' und i/3" sind gegenüber dem gewünschten Ausgangspegel von Ua so weit reduziert, daß die nichtlinearen Verzerrungen der Bauteile 22' und 22" hinreichend klein gehalten werden, wobei die Anhebung der Pegel von i/3' und (73" auf den gewünschten Ausgangspegel mit Hilfe der Differenzverstärker 33 und 34 erfolgt. Die Schaltung nach Fig. 4 zeichnet sich durch eine besonders hohe Unsymmetriedämpfung an den Ausgangsklemmen 3 aus. die bei einem ausgeführten Schaltungsbeispiel oberhalb von 60 dB lag.The voltages i / 3 'and i / 3 "are so far reduced compared to the desired output level of Ua that the non-linear distortions of the components 22' and 22" are kept sufficiently small, whereby the increase in the levels of i / 3 'and ( 73 "to the desired output level with the aid of the differential amplifiers 33 and 34. The circuit according to FIG. 4 is characterized by a particularly high asymmetry attenuation at the output terminals 3, which was above 60 dB in a circuit example.
Die an Hand der Fig. 3 und 4 beschriebenen optoelektronischen Koppler 22,22' und 22" stellen lediglich spezielle Ausführungsformen dar, die ohne weiteres durch andere Typen dieser Bauelemente ersetzt werder können, beispielsweise durch solche, bei denen eine Fotodiode mit einem Fototransistor optisch gekoppel ist.The optoelectronic couplers 22, 22 ′ and 22 ″ described with reference to FIGS. 3 and 4 merely represent represent specific embodiments which are readily replaced by other types of these components can, for example, by those in which a photodiode is optically coupled to a phototransistor is.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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| DE19742431485 DE2431485C3 (en) | 1974-07-01 | 1974-07-01 | Circuit arrangement for obtaining a frequency-variable, ground-potential-free and symmetrical output voltage in a device used in electrical measurement and communication technology |
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|---|---|---|---|
| DE19742431485 DE2431485C3 (en) | 1974-07-01 | 1974-07-01 | Circuit arrangement for obtaining a frequency-variable, ground-potential-free and symmetrical output voltage in a device used in electrical measurement and communication technology |
Publications (3)
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| DE2431485C3 DE2431485C3 (en) | 1980-09-25 |
Family
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| DE3585044D1 (en) | 1984-03-29 | 1992-02-13 | Konishiroku Photo Ind | PHOTOGRAPHIC SILVER HALOGENID MATERIAL. |
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- 1974-07-01 DE DE19742431485 patent/DE2431485C3/en not_active Expired
Also Published As
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| DE2431485C3 (en) | 1980-09-25 |
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