DE2503710C2 - Meßverstärker - Google Patents
MeßverstärkerInfo
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/38—DC amplifiers with modulator at input and demodulator at output; Modulators or demodulators specially adapted for use in such amplifiers
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Description
Der Empfänger R enthält einen Verstärker A 2,
dessen Ausgang 5 2 den Ausgang des »schwebenden« Verstärkers darstellt und dessen Eingang e3 an den
Demodulator D angeschlossen ist, der die Speisung der Sekundärwicklung 5 des Signaltransformators P. S
steuert. Ein Integrationskondensator C kann zwischen dem Eingang e 3 und Erde geschaltet sein.
Darüber hinaus enthält der Empfänger R einen Oszillator Os, der an die Sekundärwicklung Sa des
Speisetransformators Pa, Sa angeschlossen ist. Dieser !
Speisetransformator Pa, Sa enthält außerdem eine Reihe von Steuerwickiungen, von denen einige (m 1,
/77 2, /π 3, m 4) für die Steuerung des Modulators M und
andere (dt. e/Z c/3, c/4) für die Steuerung des
Demodulators vorgesehen sind. '
Die Abschirmung G trennt die Primärwicklung P von der Sekundärwicklung S1 die Primärwicklung Pa von der
Sekundärwicklung Sa und die Steuerwickiungen m 1, /77 2, /π 3, m 4 von den Steuerwicklungen d\,d1,dX c/4
galvanisch, jedoch nicht ferromagnetisch. Somit kann ~ das Meßsigna! vorn Sender E zum Empfänger R mit
Hilfe des Transformators P, S in Abhängigkeit vom Modulator M und Demodulator D Übermittel· werden.
F i g. 2 zeigt einen Modulator Mund einen Demodulator D mit doppelter Halbwelle von bekannter Bauart. ■
Der Modulator M und Demodulator D sind identisch und sind je durch eine Transistorbrücke Ti bis T4
gebildet, wobei in die eine der Diagonalverbindungen die Primärwicklung P oder die Sekundärwicklung S
geschaltet ist. Die gleichzeitige Stromführung der Transistoren Ti, T2, TZ, T4 wird gesteuert mit Hilfe
der Wicklungen m' 1, m'2, m'3, m'4 oder d' I, d'2, d'3,
d'4 entsprechend ihrer Anschlüsse an die Wicklungen ml, /π2, /n3, m4, oder d\, t/2, c/3, c/4. Beim
Ausführungsbeispiel nach Fig.2 werden deshalb acht Wicklungen (m 1 bis m4 und di bis t/4) benötigt, um
den Modulator Mund den Demodulator Dzu steuern.
Der Transformator P. S ist daher kompliziert und
aufwendig. Darüber hinaus sind spezielle Transistoren erforderlich,die in der Lage sind, Emitter-Basisspannungen
von mindestens der doppelten Größe des zu übertragenden MeBsignals auszuhalten. E<
ist deshalb unmöglich, Signale von hoher Frequenz zu übertragen. Die Frequenz von 10 KHz liegt an der oberen Grenze.
Fig.3 gibt einen anderen bekannten Typ eines
Modulates Mund eines Demodula;ors Dmit einfacher
Halbwelle wieder. Modulator und Demodulator sind wieder gleich und werden beide durch zwei Schalter
gebildet, die oberhalb bzw. unterhalb der Wicklung P oder der Wicklung S angeordnet sind, jeder Schaher
wird durch zwei Transistoren 7*5 und 7"6 entgegengesetzten
Typs mit einem gemeinsamen Emitter gebildet, der zwischen Basis und Emitter durch eine Steuerwicklung
/n" 1, m"2 oder d"X, d"2 gesteuert wird, die
entsprechend an die Wicklung m 1 bis m 4 und d 1 bis
c/4 angeschlossen ist. Dieser Typ des Modulators und Demodulators benötigt immer noch vier Steuerwickiungen.
Der Transformator P, S ist deshalb kompliziert und teuer. Außerdem benötigt dieser Typ eine große Anzahl
von Bauelementen.
F i g. 4 zeigt den erfindungsgemäßen Modulator und Demodulator. Der Modulator M und Demodulator D
nach der Erfindung enthalten zwei Transistoren Tl und 7~8 desselben Typs, deren Emitter miteinander gekoppelt
und deren Basen über Widerstände R 7 und R 8 miteinander verbunden sind. Der Punkt, der den
Widerständen R 7 und R 8 gemeinsam ist, ist einerseits
am Sender E oder am Empfänprr R über einen
Widerstand R 9 an Masse gelegt und andererseits mit Hilfe eines Kondensators CM oder CD entweder an die
Primärwicklung Pa oder an die Sekundärwicklung Sa angeschlossen. Der Kollektor des Transistors T8 ist
entweder am Sender E oder Empfänger R geerdet, während der Kollektor des Transistors Tl entweder an
die Primärwicklung P oder an die Sekundärwicklung 5 geschaltet ist.
Auf diese Weise werden der Modulator M und der Demodulator D direkt durch den Oszillator Os
gesteuert und das zu übertragende Meßsignal wird bei der Wiederholungsfrequenz (recurrence frequency)
dieses Oszillators entkoppelt (cut out). Da die Abnahme an den Basen erfolgt, wird das Steuersignal in bezug auf
Erde entsprechend der angewendeten Polung der Transistoren wiederhergestellt. Jedes Transistorenpaar
wirkt deshalb als nahezu perfekter Schalter. Die Modulation ist vom Typ der einfachen Halbwelle.
Das Integrationsglied C stellt das Halbwellensignal bezogen auf Masse oder Erde des Empfängers mit einer
Linearität wieder her, die 0,01% des Skalenendwerts betragen kann. Die Dynamik des erfindungsgemäßen
Modulators ist, was die Spitzenwerte angeht, merklich gleich den Spitzenwerten des Entkopplungssignals
(cut-out-signal). Der Modulator nach der Erfindung ermöglicht deshalb die Signalübertragung von Gleichstromsignalen
und Wechselstromsignalen bis zu einigen hundert KHz.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. »Schwebender« Meßverstärker mit einem Sender und einem Empfänger, die ferromagnetisch
miteinander gekoppelt aber galvanisch vollständig voneinander getrennt sind, wobei der Sender einen
Modulator, der die Primärwicklung eines Signaltransformators speist, und ein Element zur Speisung
der Primärwicklung eines 'Speisetransformators enthält, und der Empfänger eine mit dem Modulator
identischen Demodulator aufweist, der die Speisung der Sekundärwicklung des Signaltransformators
steuert, sowie einen Oszillator, der an die Sekundärwicklung des SpeisetransfoiTiiators gekoppelt ist,
und wobei sowohl der Modulator als auch der Demodulator aus von ihren Basisspannungen gesteuerten
Transistoren bestehen, dadurch gekennzeichnet,
daß einerseits der Modulator (M) an die Primärwicklung des Signaltransformators
(P. S) und andererseits an die Primärwicklung (Pa) des Speifc. transformator (Pa. Sa) durch einen
Kondensator (CM) gekoppelt ist, und daß der Demodulator (D) einerseits an die Sekundärwicklung
(S) des Signaltransformators (P. S) und andererseits an die Sekundärwicklung (Sa) des
Speisetransformators (Pa, Sa) durch einen Kondensator ("CD; angeschlossen ist.
2. Verstärker nach Anspruc-h 1. dadurch gekennzeichnet,
daß Modulator und Demodulator je durch Transistorpaare (TT. TS) vom gleichen Typ gebildet
sind, wobei deren Emitter miteinander verbunden sind, und die Basen, gegebenenfalls über Widerstände
(R 7. R 8). einerseits an die Masse des Senders (E)
oder des Empfängen. (R) ui;J andererseits an den Kondensator gekoppelt sind, während einer der
Kollektoren der Transistoren ι die Primär- oder Sekundärwicklung des Signaliransformators angeschlossen
ist, und der andere Kollektor an Masse des Senders oder Empfängers liegt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen sogenannten »schwebenden« oder »schwimmenden«
(floating) Meßverstärker, d. h., einen Meßverstärker, der normalerweise ohne Bezug auf Erde nder Masse
betrieben wird, also kein Erdpotential aufweist. Das Eingangspotential eines solchen Verstärkers kann in
bezug auf die Erdung am Ausgang um mehrere tausend Volt in positiver oder negativer Richtung gleiten. Ein
solcher Verstärker wird insbesondere zur Messung von Spannungen zwischen einem elektrischen Netzwerk
und Erde oder bei medizinischen Anwendungen usw. verwendet.
Bekannte Verstärker dieses Typs enthalten einen Sender und einen Empfänger, die vollständig voneinander
mittels einer geeigneten Abschirmung galvanisch getrennt, aber ferromagnetisch miteinander gekoppelt
sind. Zu diesem Zweck enthält der Sender einerseits einen Verstärker, dessen Eingänge die Eingängt des
»schwebenden« Verstärkers bilden und dessen Ausgang einem Modulator aufgedrückt ist, der die Primärspule
eines Signaltransfortrctors speist und andererseits eine
Stromversorgungsvorrichtung aufweist, welche die Primärwicklung eines Speisetransformators (feed transformer)
speist. Der Empfänger enthält seinerseits einen Verstärker, dessen Ausgang den Ausgang des »schwebenden«
Verstärkers bildet und dessen Eingang an den Demodulator angeschlossen ist, der die Speisespannung
der Sekundärwicklung des Signaltransformators steuert sowie einen Oszillator, der an die Sekundärwicklung des
Speisetransformators angeschlossen ist Außerdem enthält der Speisetransformator Wicklungen, die durch
den Oscillator gesteuert werden und den Zweck haben, *
den Modulator und den Demodulator zu steuern. Natürlich trennt die Abschirmung galvanisch die
Primär- und Sekundärwicklungen des Signa! ransformators, die Primär- und Sekundärwicklungen des
Speisetransformators sowie die Steuerwicklungen sowohl des Modulators als auch des Demodulators.
Bei bekannten Verstärkern werden der Modulator und der Demodulator durch entsprechende Schalttransistoren
gebildet, die den Durchgang des Meßsignals in den Primär- und Sekundärwicklungen des Signaltransformators
steuern, wobei diese Transistoren selbst über ihre Basen durch jene Steuerwicklungen gesteuert
werden.
In den bekannten »schwebenden« Verstärkern ist deshalb der Speisetransformator kompliziert und teuer,
denn er enthält eine große Anzahl von Steuerwicklungen. Seine Abgleichung ist deshalb schwierig. Außerdem
ist es oft erforderlich. Transistoren zu verwenden, die eine sehr hohe Emitter-Basisspannung aushalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigten.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß einerseits der Modulator an die Primärwicklung
des Signaltransformators und andererseits an die Primärwicklung des Speisetransformators durch einen
Kondensator gekoppelt ist. und daß der Demodulator einerseits an die Sekundärwicklung des Signaltransformators
und andererseits an die Sekundärwicklung des Speisetransformators durch einen Kondensator angeschlossen
ist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Modulator und Demodulator beide je durch Transistoren
vom gleichen Typ gebildet, wobei deren Emitter miteinander verbunden sind, und die basen, gegebenenfalls
über Widerstände, einerseits an die Masse des Senders oder des Empfängers und andererseits an den
Kondensator gekoppelt sind, während einer der Kollektoren der Transistoren an die Primär- oder
Sekundärwicklung des Signaltransformators angeschlossen is'., und der andere Kollektor an Masse des
Senders oder Empfängers liegt.
Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt
F" i g. I ein Blockschaltbild eines »schwebenden« Verstärkers nach der Erfindung,
F i g. 2 und 3 Beispiele von bekannten Modulatoren
und Demodulatoren für den Verstärker gemäß Fig. 1.
F i g. 4 zeigt die erfindungseemäße Schaltung.
In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen
Bezugsziffern versehen.
Der in Fig. 1 darges'elltc »schwebende« Verstärker
enthält einen Sender Eund einen Empfänger R. welche
voneinander durch eine Abschirmung G galvanisch getrennt sind. Der Sender E enthält einen Verstärker
Λ 1 dessen Eingänge el und c2 die Eingänge des
»schwebenden« Verstärkers darstellen und dessen Ausgang s I dem Modulator M zugeführt wird, der die
Speisespannung der Primärwicklung P eines Signaltransformatoren /'. S steuert. Außerdem enthalt der
Sender /:ein Netzgerät Λ P. welches die Primärwicklung
Pn eines Speisetransformators l'n. Sn speist.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
FR7403586A FR2260224B1 (de) | 1974-02-04 | 1974-02-04 |
Publications (2)
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DE2503710C2 true DE2503710C2 (de) | 1983-12-29 |
Family
ID=9134417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2503710A Expired DE2503710C2 (de) | 1974-02-04 | 1975-01-30 | Meßverstärker |
Country Status (3)
Country | Link |
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DE (1) | DE2503710C2 (de) |
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US4383222A (en) * | 1980-11-03 | 1983-05-10 | Analog Devices, Incorporated | Half-wave signal isolator with compensator means to reduce temperature-dependent effects |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US3887877A (en) * | 1970-08-24 | 1975-06-03 | Robert E Vosteen | Feedback electrostatic voltmeter |
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1974
- 1974-02-04 FR FR7403586A patent/FR2260224B1/fr not_active Expired
-
1975
- 1975-01-16 US US05/541,594 patent/US3956707A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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---|---|
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FR2260224B1 (de) | 1978-11-10 |
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DE2503710A1 (de) | 1975-08-07 |
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