DE2406094C2 - Schaltungsanordnung zum Umschalten der Polarität von Analogsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Umschalten der Polarität von Analogsignalen für Digital-Analog-Umsetzer mit einem Umschalter, der wahlweise ein Signal mit verschiedener Polarität auf den Eingang eines Differenzverstärkers schaltet.

Die Digital-Analog-Umsetzern zugeführten Digitalwerte enthalten häufig neben dem Absolutwert eine Angabe über das Vorzeichen, die in der Regel im Eintrag einer logischen Eins oder Null in einer be- 4" stimmten Stelle des Digitalwertes besteht. Wird ein solcher Digilalwert einem Digital-Analog-Umsetzer zugeführt, so muß dieser eine Spannung abgeben, deren Größe durch den Absolutwert und deren Polarität durch das Vorzeichen bestimmt ist. Aus der DT-AS 12 80 306 und der DT-OS 20 02 387 sind Schaltungsanordnungen der eingangs beschriebenen Art bekannt, mit denen die Polarität von Spannungen umgeschaltet werden kann. Sie haben jedoch insbesondere den Nachteil, daß die zu schaltende Spannung in den beiden Schaltstellungen des Umschalters über unterschiedliche Bauelemente geführt wird und daher leicht Fehler auftreten. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der bei geringem Aufwand eine Spannung oder ein Strom wahlweise in beiden Polaritäten mit geringen Fehlern erzeugt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei Widerstände, die jeweils mit dem Anschluß an einem Eingang des Differenzverstärkers und mit dem anderen Anschluß auf einem gemeinsamen Potential liegen, in Reihe mit den je nach der vom Eingangssignal bestimmten Polarität des Analogsignals geschalteten Umschaltern und dem Digital- Analog-Umsetzer, der einen dem Absolutwert des Digitalwertes entsprechenden eingeprägten Strom liefert, geschaltet sind. Im Falle der Digital-Analog-Umsetzung wird das Analogsignal von einem unipolaren Digital-Analog-Umsetzer abgegeben, dessen Ausgangssignal gegebenenfalls in einen eingeprä°ten Strom umgewandelt werden muß. Dieser durchfließt je nach Schaltstellung des Umschalters den einen oder den anderen Widerstand und erzeugt an diesem einen Spannungsabfall, der die Eingangsspannung des Differenzverstärkers ist. Sind die Widerstände gleich groß, so bleibt nach dem Umschalten der Spannungsabfall gleich; er tritt aber mit umgekehrter Polarität am Eingang des Differenzverstärkers auf, so daß auch dessen Ausgangsspannung die Polarität umkehrt. Vorteilhaft liegt der jeweils stromdurchflossene Widerstand sowie der Umschalter im Gegenkopplungsweg eines Verstärkers, der dann den Strom liefert. Der Einsatz eines Differenzverstärkers bringt den Vorteil mit sich, daß eine etwaige Störspannung am Ausgang unterdrückt wird.

An Hand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Analogsignal ein Strom ist, und

Fig. 2 ein Beispiel für die Polaritätsumschaltung einer Spannung.

Den Eingängen E eines unipolaren Digital-Analog-Umsetzers DA U werden die den Absolutwert eines Digitalwertes darstellenden Binärsignale zugeführt. Sein Ausgangssignal ist ein der Größe des Absolutwertes entsprechender eingeprägter Strom i_E. Mit dem Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers ist der invertierende Eingang eines Verstärkers Vl verbunden, dessen nichtinvertierender Eingang über einen nicht bezeichneten Widerstand auf Nullpotential liegt. Der Ausgang dieses Verstärkers ist über zwei Widerstände Rl und Rl und zwei Feldeffekttransistoren FETl und FETl mit dem invertierenden Eingang verbunden. Die beiden Feldeffekttransistoren bilden zusammen mit einem Invertierglied N einen Umschalter, der über einen Eingang V gesteuert ist, dem das das Vorzeichen des Digitalwertes kennzeichnende Binärsignal zugeführt wird. Ist dieses z. B. eine positive Spannung, so ist der Transistor FET 2 gesperrt,-der Transistor FETl durchgestaltet und der Strom i_E fließt aus dem Verstärker VI durch den Widerstand Rl, an dem er einen Spannungsabfall U_E erzeugt. Durch den Widerstand Rl fließt kein Strom, so daß die an diesem abfallende Spannung U_E" Null ist und am Eingang eines Differenzverstärkers Vl nur die Spannung U_E liegt, die bei der eingezeichneten Polarität der Spannung U_E, die von der eingezeichneten Richtung des Stromes i_E herrührt, eine positive Ausgangsspannung +U_A des Differenzverstärkers V2 ergibt. Das positive Signal am Eingang V gibt daher an, daß der am Digital-Analog-Umsetzer DA U zugeführte Wert positiv sein soll. Ist das dem Eingang V zugeführte Signal Null, so ist der Transistor FETl gesperrt und der Transistor FET 2 durchgeschaltet, so daß nun am Widerstand R1 ein Spannungsabfall auftritt, der, wenn die WiderständeR1 und Rl gleich sind, gleiche Größe wie der zuvor am Widerstand R 2 aufgetretene hat. Am Widerstand R1 liegt praktisch keine Spannung. Am Eingang des Differenzverstärkers V 2 ist nur die Spannung U_E", deren Polarität vom Eingang des Verstärkers Vl aus gesehen entgegengesetzt der Polarität der Spannung U_E ist, so daß von ihm die Spannung - U_A abgegeben wird. Durch Umschalten der Transistoren FET! und

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FETl wird also die Polarität der Ausgangsspannung gewechselt.

Die Eingangsspannung des Verstärkers V 2 ist nur gleich der Summe der an den Widerständen R 1 und Rl abfallenden Spannungen. Die Spannungsabfälle an den Transistoren FETl und FETl g^hen nicht ein; der Umschalter verursacht daher keinen Fehler, vorausgesetzt, daß dei Strom /,.- ein eingeprägter Strom ist. Dies kann, falls der Digital-Analog-Umsetzer keinen hochohmigen Ausgang hat, in üblicher Weise dadurch erreicht werden, daß in den Ausgangskreis ein großer Widerstand, z. B. die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors geschaltet ist. Macht man die Widerstände R 1 und R 2 unterschiedlich groß, so wird erreicht, daß bei einer Umschaltung der Polarität der Ausgangsspannung gleichzeitig auch deren Größe in einem bestimmten Verhältnis verändert wird. Durch Einschalten eines gestrichelt gezeichneten Widerstandes R 3 in den Ausgangskreis des Verstärkers Vl und durch Verbinden des vom Verstärker Vl abgewandten Anschlusses des Widerstandes R 3 mit dem nicht invertierenden Eingang wird der Ausgang des Verstärkers Vl hochohmig, und der dem Digital-Analog-Umsetzer DA U zugeführte Digitalwert wird als Strom i_A ausgegeben, wobei die Polarität durch das dem Eingang V zugeführte Signal bestimmt ist.

Wie schon erwähnt, kann, wenn der Digitai-Analog-Umsetzer keinen hochohmigen Ausgang hat, der Verstärker V 1 in geeigneter Weise beschältet werden. Fig. 2 zeigt hierzu ein Beispiel. Die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Umsetzers wird dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers Vl zugeführt, der wiederum mittels eines Umschalters US wahlweise über den Widerstand R 1 oder den Widerstand Rl gegengekoppelt ist. Durch den Widerstand/?!

wird vom Verstärker Vl ein Strom geschickt, der der Eingangsspannung proportional ist.

Im Ausführungsbeispiel ist die Erfindung zur PoIaritätsumschaltung des Ausgangssignals eines Digital-Analog-Umsetzers eingesetzt. Sie kann aber auch für die Polaritätsunischaltung beliebiger anderer unipolarer analoger Spannungen oder Ströme eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Umschalten der Polarität von Analogsignalen für Digital-Analog-Umsetzer mit einem Umschalter, der wahlweise ein Signal mit verschiedener Polarität auf den Eingang eines Differenzverstärkers schaltet, d a durch gekennzeichnet, daß zwei Widerstände (Rl, Rl), die jeweils mit dem einen Anschluß an einen Eingang des Difierenzverstarkers (Vl) und mit dem anderen Anschluß auf einem gemeinsamen Potential liegen, in Reihe mit den je nach der vom Eingangssignal (V) bestimmten Polarität des Analogsignals geschalteten umschaltern (FETl, FETl, N) und dem Digital-Analog-Umsetzer (DAU), der einen dem Absolutwert des Digitalwcrles entsprechenden eingeprägten Strom liefert, geschaltet sind.

2 Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, (Jadurch gekennzeichnet, daß der jeweils stromdurchflossene Widerstand (Al, Rl) und der jeweils stromdurchflossene Transistor (^Ftl.^l> FETl) des Umschalters den Gegenkopplungspiad eines Verstärkers (Kl) bilden.