DE1947420C - Gegengekoppelter Gleichspannungsverstärker - Google Patents

Description

Bei sehr vielen technischen Anwendungen von Transformators wird von einem besonderen Sieuer-Gleichetrom- und Gleichspannungsvenitärkern wird frequenzgcnerator oder auch mit der Netzfrequenz eine galvanische Trennung von Eingangs· und Aus- gespeist.

gangsstromkrelsen der Vorstärker gefordert, Für Die Gegenkopplungsschleife kann als Spannungs-Meßzwecke lassen sich mit gegengeJccippelten Zer- s gegenkopplung oder als Stromgegenkopplung ausgehacker verstärkern hohe Meßgenauigkeiten erreichen. bildet sein. Im ersten Falle wird die Gegenkopp-Zerhackerverstärker sind bekanntlich Verstärker mit lungsspannung an einem Gegenkopplungswiderstand einem Gleichspannungs- oder Gleichitromeingang, abgegriffen, der vom Ausgangsgleichstrom des einen der zuerst im Takt einer Steuerfrequenz zerhackt und der phasenabhängigen Gleichrichter durchflossen ist, anschließend in einem Wechselspannungsverstärker io im zweiten Fall Hegt ein Gegenkopplungswiderstand verstärkt wird. Am Ausgang des Wechselspannungs- zwischen einer der Ausgangsklemmen eines der Verstärkers sind phasenabhängige Gleichrichter phasenabhängigen Gleichrichter und einer der Einangeordnet, die im Takte der Steuerfrequenz des gangsklemmen des Zerhackers. Eine derartige Schal-Zerhackers aus der Wechselspannung wieder eine jung wird auch in der Literatur als Saugschaltung Gleichspannung machen. Bei einem bekannten 13 bezeichnet. Der Gleichspannungsverstärker kann dagegengekoppelten Zerhackerverstärker ist jedoch keine mit als Stromverstärker betrieben werden,
galvanische Trennung der Ein- und Ausgangskreise Die Erfindung wird an Hand einer Figur, die ein des Verstärkers möglich. Es ist jedoch auch ein Ausfuhrungsbeispiel darstellt, näher erläutert.
Verstärker, der nach Art eines Zerhackerverstärkers Dj₆ Steuerelektroden zweier Feldeffekttransistoren arbeitet, bekannt. Dieser ist für die Verstärkung von ao π _und Tl liegen an den äußerem Enden einer Gleichstrom oder Wechselstrom niedriger Frequenz Sekundärwicklung if 41 eines Steuertransformators geeignet, wobei als Modulationseinrichtung söge- j_r4. Eine Mittelanzapfung der Wicklung W41 ist nannte Hall-Modulatoren vorgefallen sind. Außer- geerdet. Beide Eingangselektroden der Transistoren dem weist dieser bekannte Verstärker eine rück- γ χ _uruj jl sind miteinander verbunden. Ihre Auswirkungsfreie Gegenkopplung bei galvanischer Tren- a₅ gangselektroden liegen jeweils an den Enden einer nung von Eingangs- und Gegenkopplungskreis auf. Primärwicklung eines Übertragers Tr 3. Die Transi-Die galvanische Trennung wird dadurch erreicht, daß stören Γ1 und Γ2 bilden zusammen mit den zuneben dem eigentlichen Verstärker eine mit dem gehörigen Wicklungen der Transformatoren Tr 3 und Hall-Modulator verbundene Trägerstrornquelle vor- 7,4 _emen Zerhacker Z, dessen eine Eingangsklemme gesehen ist, die außerdem einen zweiten Hall-Modu- 30 an der Verbindung der beiden Eingangselektroden lator speist, der vom Gegenkopplungssignal magne- der Transistoren liegt. Die andere Eingangsklemme tisch erregt ist, und dessen Hall-Spannung in Reihe des Zerhackers ist über einen Gegenkopplungswidermit der des ersten Hall-Modulators am Eingang _stan(j R_{g m}\_{t e}i_ner Mittelanzapfung der Primärwickdes Wechselstromverstärkers liegt. Dieser bekannte i_ung j_es Übertragers Tr 3 verbunden. Eine Sekundär-Verstärker ist also relativ kompliziert aufgebaut. ₃₅ wicklung des Übertragers Tr 3 bildet den Eingang Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen _ej_nes Wechselstromverstärkers V, der so ausgelegt gegengekoppelten Gleichspannungsverstärker bereit- j_st( daß seinem Ausgang ein eingeprägter Strom zu zustellen, der mit einfacheren Bauteilen als Hall- entnehmen ist. Dieser Strom fließt durch in Serie Modulatoren arbeitet und außerdem mehrere gal- zueinander liegende Wicklungen WIl bzw. W12 vanisch voneinander getrennte Ausgänge zuläßt. _{40 zwe}ier Stromwandler Tr 1 bzw. Tr2. Sekundärwick-

AIs Lösung wird bei einem gegengekoppelten lungen dieser Stromwandler W 21 bzw. W 22 speisen Gleichspannungsverstärker mit Zerhackereingang die Eingangselektroden zweier Feldeffekttransistoren und nachgeschalteten Wechselstromverstärker, mit T3, TA bzw. Γ5 und Γ6. Die Feldeffekttransistoren mindestens einem vom Eingang galvanisch ge- werden über ihre Steuerelektroden von zwei getrenntrennten Ausgang gemäß der Erfindung vorge- 45 ten Sekundärwicklungen W 42 bzw. W A3 des Steuerschlagen, daß der Wechselstromverstärker einen transformators TrA gesteuert und bilden so zwei eingeprägten Wechselstrom abgibt, der über min- phasenempfindliche Gleichrichter G/1 und G/2. Der des tens zwei mit ihren Primärwicklungen in Ausgangsstrom des phasenempfindlichen Gleichrich-Serie liegenden Stromwandlem ebenso vielen tersG/1 wird einer Mittelanzapfung der Wicklung phasenabhängigen Gleichrichtern zugeführt ist, 50 W21 und der Verbindung beider Ausgangselektroderen Ausgänge galvanisch voneinander getrennt den der Transistoren Γ3 und TA entnommen. Er sind und von denen nur einer über eine Gegen- fließt gleichzeitig über den Gegenkopplungswiderkopplungsschleife mit dem Eingang des Verstärkers stand Rg und erzeugt dabei eine Gegenkopplungsverbunden ist. Die Schaltung nach der Erfindung spannung Ug, die zusammen mit der Eingangsspangestattet für einen Verstärker eine Mehrzahl von 55 nung UE an den Eingangsklemmen des Zerhackers Z galvanisch getrennten Ausgängen vorzusehen, die liegt. Eine Mittelanzapfung der Steuerwicklung W42 einen eingeprägten Strom liefern und deren Verstär- für den phasenempfindlichen Gleichrichter G/l ist kumgsfaktor in bezug auf die Eingangsgröße (Gleich- geerdet. Der Ausgangsstrom des phasenempfindlichen spannung oder Gleichstrom) durch Wahl des über- Gleichrichters G/2 wird an einer Mittelanzapfung der Setzungsverhältnisses der Stromwandler in beliebigen 60 Sekundärwicklung W22 des Stromwandlers 7>2 und Verhältnissen zueinander gewählt werden können. der Verbindung der Ausgangselektroden der Transi-

AIs Zerhackerelemente und für die phasenab- stören TS und T 6 abgenommen. Die Mittelanzapfung hüngigen Gleichrichter werden zweckmäßig Feld- der Wicklung ^22 ist mit einer Mittelanzapfung der eilckttransistoren verwendet, weil diese einen be- Steuerwicklung ff 43 verbunden. Die beiden Aussonders hohen Sperrwiderstand aufweisen. Der 65 gängs des Zerhackerverstärkers stellen zwei galva-Zerhacker und die phasenabhängigen Gleichrichter nisch getrennte Ausgänge für eingeprägte Ströme sind über verschiedene Sekundärwicklungen eines dar, wobei der erste Ausgang, derjenige über den Transformators gesteuert. Die Primärwicklung des phasenempfindlichen Gleichrichter G/1 mit dem Ein-

gangskreis über die Gegenkopplungsschleife galvanisch gekoppelt ist. Der Zerhacker Z und die beiden phasenempnndlichen Gleichrichter GU und G/2 sind über den Steuerspannungstransformator Tr 4 mit seinen verschiedenen Sekundärwicklungen galvanisch β voneinander getrennt. Der Wechselstrom des Verstärkers V wird von den Stromwandlern TrI und TrI im Maße des jeweiligen Übersetzungsverhältnisses transformiert und von den phasenselektiven Gleichrichtern GU und G/2 mit einem Stromrichterwirkungsgrad von praktisch 100 °/o gleichgerichtet und stehen an den beiden Ausgängen zur Verfügung. Die Gegenkopplungsschleife verleiht im Maße ihres Gegenkopplungsfaktors dem Verstärker Meßeigenschaften. Die dargesvdlte Art der Gegen- »5 kopplung über ein passives, nicht galvanisch trennendes Gegenkopplungsnetzwerk läßt den Eingang mit dem einen Ausgang des Verstärkers galvanisch verbunden sein. Der zweite Ausgang ist dagegen lediglich induktiv an die Steuerspannung und den Wech- ao selstromverstärker über die Sekundärwicklungen von Tr 4 und TrI angekoppelt und daher vollkommen potentialfrei und vom Eingang galvanisch getrennt. Das Verhältnis der beiden gleichgerichteten Ausgangsströme wird in der gezeigten Anordnung frei as wählbar durch das Verhältnis der Stromwandlerübersetzungen. In den Ausgangskreisen des Wechselspannungsverstärkers können bei Bedarf weitere Stromwandler mit phasenempfindlichen Gleichrichtern eingeschaltet werden, wie dies für den Strom- 3» wandler Tr 2 angedeutet wurde. Damit können beliebig viele weitere potentialfreie Stromausgänge geschaffen werden. Nach Wahl meßtechnisch richtig dimensionierter Stromwandler haben dann alle auf diese Weise galvanisch getrennten Stromausgänge auf Grund des gewählten Serienspeiseprinzips dieselben Meßeigenschaften, wie sie für den unmittelbar in die Gegenkopplung einbezogenen Ausgangskreis des phasenempfindlichen Gleichrichters G/1 gelten.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gegengekoppelter Gleichspannungsverstärker mit Zerhackereingang und einem nachgeschalteten Wechsslstromvcrstärker mit mindestens einem vom Eingang galvanisch getrennten Ausgang, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromverstärker einen eingeprägten Wechselstrom abgibt, der über mindestens zwei mit ihren Primärwicklungen in Serie liegenden Stromwandlern ebenso vielen phasenabhängigen Gleichrichtern zugeführt ist, deren Ausgänge galvanisch voneinander getrennt sind und von denen nur einer über eine Gegenkopplungsschleife mit dem Eingang des Verstärkers verbunden ist.

2. Gegengekoppelter Gleichspannungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Zerhacker und phasenabhängige Gleichrichter Feldeffekttransistoren verwendet sind.

3. Gegengekoppelter Gleichspannungsverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Zerhacker und phasenabhängige Gleichrichter über verschiedene Sekundärwicklungen eines Transformators gesteuert sind.

4. Gegengekoppelter Gleichspannungsverstärker nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenkopplungsspannung an einem im Ausgangsgleichstrom des einen phasenabhängigen Gleichrichters liegenden Gegenkopplungswiderstandes abgegriffen ist.

5. Gegengekoppelter Gleichspannungsverstärker nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, ausgenommen Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Ausgangsklemmen eines der phasenabhängigen Gleichrichter Ober einen Gegenkopplungswiderstand mit einer der Eingangsklemmen des Zerhackers verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen