DE2539586A1

DE2539586A1 - Wechselspannungs-gleichspannungs- wandlersystem

Info

Publication number: DE2539586A1
Application number: DE19752539586
Authority: DE
Inventors: Eric Metcalf; Paul Owen Withers
Original assignee: Solartron Electronic Group Ltd
Current assignee: Gemalto Terminals Ltd
Priority date: 1974-09-06
Filing date: 1975-09-05
Publication date: 1976-03-18
Also published as: JPS5151375A; FR2284215B1; FR2284215A1; GB1458475A; US4001697A

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der 3?irma The Solartron Electronic Group Ltd, Victoria Road, IParnborough, Hampshire / England

betreffend:
"Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandlersystem"

Die Erfindung betrifft ein Wechselspannungs-Gleichspannung-e-Wandlersystem, und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich ein Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandlersystem, um ein Gleichspannungs-Äusgangssignal zu schaffen, dessen Größe bezüglich des Effektivwertes eines Wechselspannungs-Eingangssignals über einen großen dynamischen Bereich des Eingangssignals linear ist.

Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandlersysteme werden häufig in Verbindung mit Analog-Digital-Umsetzern verwendet, welche das durch das Wechsel-Gleichspannungswandlersystem geschaffene Gleichspannungs-Äusgangssignal in ein digitales Signal umsetzen, das die Größe bzw. die Amplitude des Gleichspannungs-Ausgangssignals darstellt. Dies digitale Signal gibt infolgedessen auch die Größe bzw. die Amplitude des ursprünglichen Wechselspannungs-Eingangssignals wieder, das an das Wechsel-Gleichspannungs-Wandlersystem angelegt ist.

Derzeit verfügbare Analog-Digital-Umsetzer haben üblicherweise einen dynamischen Bereich von 100 000, das heißt, mit ihnen kann ein Gleichspannungssignal umgesetzt werden, dessen mögliche minimalen und maximalen Amplituden. sich um einen Faktor 100000 unter-

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scheiden, und sie können über diesen großen dynamischen Bereich hochlinear sein- Ein Ausführungsbeispiel für einen derartigen Analog-Digital-Umsetzer ist in der britischen Patentanmeldung 36 325/73 beschrieben. Jedoch sind derzeit verfügbare Wechsel-Gleichspannungs-Wandlersystem^ insbesondere einen Effektivwert fühlende Systeme, wie beispielsweise Thermowandler oder -Umformer, nur über einen viel kleineren dynamischen Bereich von beispielsweise etwa 1000 linear, und selbst ein dynamischer Bereich dieser Größe wird im allgemeinen nur auf Kosten eines kleineren Frequenzbereichs erreicht· Obendrein ist eine genaue Umwandlung von Wechselspannungssignalen kleiner Amplitude besonders schwierig.

Die Erfindung soll daher ein Wechsel-Gleichspannungs-Wandersystem schaffen, mit welchem ein Wechselspannungs-Eingangssignal, dessen Größe bzw. Amplitude in einem verhältnismäßig großen dynamischen Bereich liegen kann, in ein Gleichspannungs-Ausgangssignal umwandelbar ist, dessen Größe bzw. Amplitude bezüglich der des Wechselspannungs-Eingangssignals linear ist.

Gemäß der Erfindung ist daher ein Wechsel-Gleichspannungs-Wandlersystem gekennzeichnet durch eine Verstärkereinrichtung mit regelbarer Verstärkung zur Aufnahme und Verstärkung eines umzuwandelnden Wechselspannungs-Eingangssignals; durch einen Wechsel-Gleichspannungswandler, welcher so geschaltet ist, daß er das verstärkte Wechselspannungssignal von der Verstärkereinrichtung aufnimmt und das verstärkte Wechselspannungssignal in ein erstes Gleichspannungssignal umwandelt, dessen Größe bzw. Amplitude von der Größe bzw. Amplitude des verstärkten Wechselspannungssignals abhängt; durch einen ersten Signalvergleicher, welcher die Größe des ersten Gleichspannungssignals mit einer Bezugsgröße vergleicht und in Abhängigkeit von dem Unterschied ein Steuersignal erzeugt, welches dann an die Verstärkereinrichtung mit regelbarer Verstärkung angelegt wird, um den Verstärkungsgrad zu ändern, wobei die Größe des verstärkten Wechselspannungssignal in dem Sinn verändert wird, daß der Unterschied zwischen der Größe des ersten Gleichspannungssignals und der Bezugsgröße vermindert wird; und durch einen

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zweiten Signalvergleicher, welcher die Größe des ersten Gleichspannungssignals mit der Größe eines zweiten Gleichspannungssignals vergleicht und in Abhängigkeit von dem Unterschied ein Gleichspannungs-Ausgangssignal erzeugt, das an die Verstärkereinrichtung mit regelbarer Verstärkung angelegt und durch sie verstärkt wird, um ein zweites Gleichspannungssignal zu erzeugen, wobei der zweite Signalvergleicher wirksam wird, um die Größe des zweiten Gleichspannungssignals im wesentlichen gleich der Größe des ersten Gleichspannungssignals zu halten, so daß das Verhältnis zwischen den entsprechenden Verstärkungsgraden der Verstärker einrichtung für die Wechsel- und Gleichspannungssignale im wesentlichen konstant ist, wobei die Größe des Gleichspannungs-Ausgangssignals bezüglich der Größe des Wechselspannungs-Eingangssignals im wesentlichen linear ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Verstärkereinrichtung mit regelbarer Verstärkung erste und zweite Verstärker mit regelbarer Verstärkung beziehungsweise Regelverstärker auf (im folgenden wird vorzugsweise von Regelverstärker gesprochen), welche jeweils so geschaltet sind, daß sie das Steuersignal aufnehmen, und deren jeweilige Verstärkungsgrade sich im wesentlichen gleich entsprechend dem Steuersignal ändern; hierbei weist der erste Regelverstärker einen Eingang zur Aufnahme des Wechselspannungs-Eingangssignals sowie einen Ausgang auf, an welchem das verstärkte Wechselspannungssignal anliegt, und der zweite Regelverstärker weist einen Eingang, an welchem das Gleichspannungs-Ausgangssignal angelegt ist, und einen Ausgang auf, an welchem das zweite Gleichspannungssignal anliegt.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Verstärkereinrichtung mit regelbarer Verstärkung einen einzigen Regelverstärker sowie ein Hoch- und Tiefpaßfilter auf, welche mit dem Ausgang dieses Verstärkers verbunden sind, wobei das verstärkte Wechselspannungssignal und das zweite Gleichspannungssignal an den jeweiligen Ausgängen der Hoch- bzw. Tiefpaßfilter anliegen.

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Der oder die Regelverstärker können zumindest eine einstellbare Lichtquelle aufweisen, wobei dann das Steuersignal an die Lichtquelle angelegt wird, um das dadurch abgegebene Licht zu ändern; ferner kann der oder jeder Regerverstärker zumindest ein Schaltungselement mit einem Parameter aufweisen, welcher sich entsprechend der von dem Schaltelement aufgenommenen Lichtmenge ändert und welcher zumindest teilweise den Verstärkungsgrad des Jeweiligen Regelverstärkers festlegt; hierbei ist das Schaltungselement so angeordnet, daß es Licht von der Lichtquelle aufnimmt. Vorzugsweise weist das oder jedes Schaltungselement ein lichtempfindliches Wiederstandselement auf. Infolgedessen kann der oder jeder Regelverstärker ein Verstärker mit hoher Verstärkung sein, welcher einen Eingangswiderstand und einen negativen Rückkopplungswiderstand hat$ zumindest einer der Eingangs- und Rückkopplungswiderstände weist das oder ein entsprechendes lichtempfindliches Widerstandselement auf. Vorzugsweise ist der oder jeder Eingangswiderstand im Wert festgelegt, und der oder jeder Rückkopplungswiderstand weist das oder ein entsprechendes lichtempfindliches Widerstandselement auf. Die Lichtquelle kann vorteilhafterweise eine lichtemittierende Diode sein.

Der zweite Signalvergleicher kann eine Signalvergleichsschaltung, welche die ersten und zweiten Gleichspannungssignale aufnimmt und so angeordnet ist, daß sie in Abhängigkeit von dem Größen- bzw. Amplitudenunterschied ein Zwischengleichspannungssignal erzeugt, und eine zweite regelbare Verstärkereinrichtung aufweisen, welche das Zwischengleichspannungssignal erhält und verstärkt, um daraus das Gleichspannungs-Aus gangs signal zu erzeugen; hierbei wird dann der Verstärkungsgrad der zweiten regelbaren Verstärkereinrichtung annähernd umgekehrt bzw. reziprok zu dem Verstärkungsgrad der zuerst angeführten regelbaren Verstärkereinrichtung geändert, wobei die Schleifenverstärkung der Schleife, welche den zweiten Signalvergleicher und die zuerst erwähnte regelbare Verstärkereinrichtung aufweist, annähernd konstant bleibt.

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Die zweite regelbare Verstärkereinrichtung kann so geschaltet sein, daß sie das Steuersignal erhält, durch welches dann ihr Verstärkungsgrad geändert wird. In diesem Fall kann die zweite regelbare Verstärkereinrichtung vorteilhaterweise einen Verstärker mit hoher Verstärkung aufweisen, welcher einen Eingangswiderstand und einen negativen Rückkopplungswiderstand hat; zumindest einer der Eingangs- und Rückkopplungswiderstände weist ein weiteres lichtempfindliches Widerstandselement auf, welches Licht von der Lichtquelle erhält. Wenn vorzugsweise der oder jeder Eingangswiderstand der zuerst erwähnten regelbaren Verstärkereinrichtung im Wert festgelegt ist, ist auch der Rückkopplungswiderstand in der zweiten regelbaren Verstärkereinrichtung im Wert festgelegt, während der Eingangswiderstand der zweiten regelbaren Verstärkereinrichtungdas weitere lichtempfindliche Widerstandselement aufweist.

Andererseits kann der zweite Signalvergleicher darüber hinaus eine zweite Signalvergleichsschaltung aufweisen, in welcher die Größe bzw. Amplitude des Zwischengleichspannungssignals mit einer zweiten Bezugsgröße verglichen wird und in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen diesen beiden Signalen ein weiteres Steuersignal erzeugt wird, welches dann an die zweite regelbare Verstärkereinrichtung angelegt wird, um deren Verstärkung zu ändern, wobei sich die Größe bzw. Amplitude des Zwischengleichspannungssignals in dem Sinn ändert, daß 'der Unterschied zwischen der Größe des Zwischengleichspannungssignals und der zweiten Bezugsgröße kleiner wird. Vorteilhafterweise ist die zweite Bezugsgröße gleich der zuerst erwähnten Bezugsgröße. Der Wechsel-Gleichspannungswandler kann vorzugsweise auch ein den Effektivwert fühlender Wechsel-Gleichspannungswandler sein.

Nachstehend wird nunmehr die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Weehsel-Gleichspannungs-Wandlersystems gemäß der Erfindung

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Fig. 2 eine ins einzelne gehende Schaltung einer ganz bestimmten Ausführung des Wandlersystems der Fig. 1; und

Fig. 3 bis 5 Blockschaltbilder von drei weiteren Ausführungsformen der Wechsel-Gleichspannungs-Wandlersysteme gemäß der Erfindung.

Das in Fig. 1 in seiner Gesamt mit 10 bezeichnete Wechsel-Gl ei chsp annungs wandler sys tem weist einen Eingangs ans chluß 12 auf, an welchem eine umzuwandelnde Eingangswechselspannung V. angelegt wird. Der Anschluß 12 ist mit einem ersten (oder Wechselspannung©} Signaleingang 14 eines regelbaren Verstärkers 16 verbunden, welcher einen zweiten (oder Gleichspannungs-) Signaleingang 18 aufweist. Der Verstärker 16 hat eine regelbare Verstärkung G für Wechselspannungssignale, welche an seinen Eingang 14 angelegt werden und deren Frequenz im Bereich von 40 Hz bis 100 kHz liegt; ferner weist der Veisbärker eine regelbare Verstärkung AG für an seinen Eingang 18 angelegte Gleichspannungssignale auf, wobei der Wert A in der Größe AG eine Konstante ist, welche beispielsweise eins sein könnte; infolgedessen ist das Verhältnis zwischen der regelbaren Wechselspannungsverstärkung G des Verstärkers 16 und seiner regelbaren Gleichspannungsverstärkung AG gleich 1/A, welches konstant ist. Beispielsweise sind die Verstärkungsgrade jeweils zwischen Maximum- und Minimumwerten veränderlich, welche sich um einen Faktor bis zu 1000 unterscheiden. Der Verstärker 16 hat einen Steuereingang 20, durch welchen seine Wechsel- und Gleichspannungsverstärkerungsgrade gleichzeitig mittels eines in der Größe bzw. Amplitude veränderlichen Gleichspannungs-Steuersignals geändert werden können, sowie einen Ausgang 22.

Der Ausgang 22 des Verstärkers 16 ist über ein Tiefpaßfilger 24 dessen untere um -3dB tiefer liegende Frequenzgrenze beispielsweise} Hz liegt, mit dem (Effektivwert-) Eingang 26 des Gleichspannungswandlers 28 verbunden. Der Wandler 28 kann . ein herkömmlicher Wandler sein, beispielsweise ein Wandler der Bauart 440 K oder der Bauart E 310, welche von Analogue Devices Inc. bzw. Intronics Ltd hergestellt werden. Der Wandler 28 weist

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ferner einen Ausgang 30 auf, welcher mit einem Eingang 32 eines Spannungsvergleichers 34 verbunden ist. Der Spannungsvergleicher 34 hat einen zweiten Eingang 36, an welchem er eine Bezugsgleichspannung Y von etwa 1V erhält, und einen Ausgang 38, welcher mit dem Steuereingang 20 des Verstärkers 16 verbunden ist.

Der Ausgang 22 des Verstärkers 16 ist ferner über ein Tiefpaßfilter 39, dessen obere, bei -3dB liegende JTequenzgrenze, beispielsweise bei 1Hz liegt, mit einem Eingang 40 eines zweiten Spannungsvergleichers 42 verbunden. Ein zweiter Eingang 44 des Spannungsvergleichers 42 ist mit dem Ausgang 30 des Wandlers 28 verbunden, und ein Ausgang 46 des Vergleichers 42 ist mit dem zweiten Eingang 18 des Verstärkers 16 sowie mit einem Ausgangsanschluß 48 verbunden, welcher der Ausgangs ans chluß des Systems 10 ist.

Während des Betriebs wird die umzuwandelnde Eingangswechselspannung V. an den Anschluß 12 und damit an den Eingang 14 des Verstärkers 16 angelegt. Der Verstärker 16 vervielfacht die Größe der Eingangswechselspannung um seinen regelbaren Verstärkungsfaktor G, und schafft auf diese Weise eine verstärkte Wechselspannung, deren Größe durch GV. gegeben ist; diese vers1ä?kte Wechselspannung wird über das Hochpaßfilter 24 an den Eingang 26 des Wandlers 28 angelegt. Der Wandler 28 wandelt die verstärkte Wechselspannung in eine Gleichspannung V^ um, deren Größe bzw. Amplitude proportional dem Effektivwert der verstärkten Wechselspannung ist, so daß gilt:

wobei k die Umwandlungskonstante des Wandlers 28 ist.

Die Spannung V-, wird mit der Bezugsspannung V mittels des Spannungsvergleiehers 34- verglichen, welcher in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen den Spannungen V, und V an seinem Ausgang 38 ein Gleichspannungs-Steuersignal erzeugt. Dies Steuer signal wird dann an den Steuereingang 20 des Verstärkers 16

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angelegt und verändert die Verstärkung G des Verstärkers 16 so, daß die Größe der verstärkten Wechselspannung in dem Sinn geändert wird, daß der Unterschied zwischen den Spannungen ν

d und V abnimmt. Wenn daher die Größe der Eingangswechselspannung

V. zunimmt, so daß dann auch die Größe der dem Wandler 28 zügeführte^ verstärkten.Wechselspannung zunimmt, ändert sich das von dem Spannungsvergleicher 34 geschaffene Steuersignal in der Weise, daß die Verstärkung G des Verstärkers 17 abnimmt, um dadurch der Größenänderung der verstärkten Wechselspannung entgegenzuwirken. Wenn dagegen die Größe der Eingangswechselspannung V. abnimmt, so daß dann auch die Größe der verstärkten Wechselspannung abnimmt, dann ändert sich das von dem Vergleicher 34 geschaffene Steuersignal in der entgegengesetzten Richtung, um die Verstärkung G des Verstärkers 16 dadurch zu erhöhen, um so der Größenänderung der verstärkten Wechselspannung entgegenzuwirken. Durch die geschlossene Schleife, welche den Verstärker 16, das Filter 24, den Wandler 28 und den Vergleicher 34 aufweist, ist auf diese Weise sichergestellt, daß der Wandler 28 unabhängig von der Größe der Eingangswechselspannung V^₁ eine Wechselspannung von im wesentlichen konstanter Größe wandelt, um dadurch eine Ausgangsspannung V, mit einer ebenfalls im wesentlichen konstanten Amplitude zu erzeugen. Wenn die Schleifenverstärkung der vorerwähnten geschlossenen Schleife ausreichend hoch ist, läßt^set$e Spannung ¥, wiedergeben durch

V_d ■ V_r ■ konstant (2).

Die Spannung V, wird auch an den Eingang 44 des Spannungsvergleichers 42 angelegt, welcher eine Ausgangsgleichspannung erzeugt. Die Spannung V_out wird an den Eingang 18 des regelbaren Verstärkers 16 angelegt, welcher die Größe bzw. Amplitude der Spannung V^ um den regelbaren Verstärkungsfaktor AG vervielfacht. Auf diese Weise verstärkt der Verstärker 16 gleichzeitig sowohl ein Wechselspannungssignal als auch ein Gleichspannungssignal, wobei die Wechsel- und Gleichspannungskomponenten des zusammengesetzten Signals am Ausgang 22 durch die Filter 24 und 39 wieder getrennt werden. Die Gleichspannungskomponente dieses Signals am Ausgang 22 des Verstärkers 16 weist infolgedessen

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eine Größe AGV . und wird über das Tiefpaßfilter 39 an den anderen Eingang 40 des Vergleichers 42 angelegt, welcher die Spannung V . ändert, bis die entsprechenden Spannungen an seinen Eingängen 40 und 44 tatsächlich gleich sind. Wenn daher die Schleifenverstärkung in der geschlossenen Schleife, welche durch den Verstärker 16, das filter 39 und den Vergleicher festgelegt ist, ausreichend hoch ist, gilt

Durch Zusammenfassen der Gleichungen (1) und (3) ergibt sich dann

^Vout - I <^Tin> ^eif * <*>

Solange die Umwandlungskonstante k des Wandlers 28 tatsächlich konstant ist, ist die Größe der am Ausgangsanschluß 48 anliegenden Ausgangsgleichspannung V_Qui. bezüglich des Effektivwerts der Eingangswechselspannung V.^ linear. Wie bereits erwähnt, ist jedoch durch die geschlossene Schleife aus dem Verstärker 16, dem Filter 24, dem Wandler 28 und dem Vergleicher sichergestellt, daß der Wandler 28 bei einer Wechselspannung

GV. mit einer im wesentlichen konstanten Größe arbeitet, d.h. an

der Wandler 28 arbeitet nur über einen sehr kleinen Teilseines normalerweise dynamischen Bereichs. Beispielsweise wird seine Ausgangsspannung V^ auf einigen Millivolt der Bezugsspannung V gehalten. Darüber hinaus ist dieser kleine Teil des normalen dynamischen Bereichs des Wandlers 28 so ausgelegt, daß er in der Mitte des linearsten Teil seiner Kennlinie liegt. Die Umwandlungskonstante k des Wandlers 28 ist folglich in diesem kleinen Teil seines dynamischen Bereichs sehr genau konstant, so daß die Größe der Ausgangsspannung V^ bezüglich des Effektivwerts der Eingangsspannung V. mit einem sehr hohen Genauigkeitsgrad linear ist.

Praktisch ist jedoch die Spannung V^( und infolgedessen die Größe der an den Wandler 28 angelegten, verstärkten Wechselspannung) im wesentlichen nur für Wechselspannungs-Eingangssigna-Ie konstant gehalten, deren Effektivwerte zwischen V_/kG

* r max

und ^₁AG_301n liegen, wobei <*_max und G^^ die möglichen MaxLmal-

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und Minimalwerte der Wechselspannungsverstärkung des Verstärkers 16 sind. Wenn der Effektivwert des Wechselspannungs-Eingangssignals unter den Drhergehenden Wert zu fallen oder über den späteren Wert hinaus anzusteigen beginnt, dann kann die Wechselspannungsverstärkung des Verstärkers 16 nicht mehr weiter erhöht bzw· vermindert werden, so daß die an den Wandler 28 angelegte, verstärkte Wechselspannung zu fallen bzw. zu steigen beginnt. Wie bereits erwähnt, ist jedoch der Wandler 28 so ausgelegt, daß er in der Mitte des linearsten Teil seiner Kennlinie arbeitet, solange die Spannung V, im wesentlichen konstant gehalten ist, so daß, selbst wenn die Spannung V, nicht mehr länger konstant gehalten werden kann, der Wandler 28 noch in dem linearsten Teil seiner Kennlinie, jedoch nicht mehr in der Mitte dieses Teils arbeitet. Polglich komprimiert die geschlossene Schleife aus dem Verstärker 16, dem Filter 24, dem Wandler 28 und dem Vergleicher 52 wirksam einen sehr breiten dynamischen Bereich des Wechselspannungs-Eingangssignals auf einen viel kleineren dynamischen Bereich des verstärkten, dem Wandler 28 zugeführten Wechselspannungssignals, wodurch sichergestellt ist, daß der Wandler 28 in dem linearsten Teil seiner Kennlinie selbst für Wechselspannungs-Eingangssignale arbeitet, deren Effektivwerte außerhalb des Bereichs der Effektivwerte liegen, für welche der Wandler 28 linear ist. Infolgedessen muß auch die Bezugsspannung V nur annähernd linear sein, da kleine Veränderungen in dieser Spannung, welche zu kleinen Veränderungen in der Spannung V-, führen, die Genauigkeit des Wandlersystems 10 nicht nennenswert beeinflussen.

Eine ins einzelne gehende Schaltung einer bestimmten Ausführungsform des Wandlersystems 10 ist in i"ig. 2 dargestellt, wobei Schaltungselemente, welche den in 3?ig. 1 dargestellten Schaltungselementen entsprechen, in gestrichelten Rechtecken zusammengefaßt sind und mit denselben in !"ig. 1 verwendeten Bezugszeichen versehen sind.

In Pig· 2 weist daher der regelbare Verstärker 16 erste und zweite als integrierte Schaltungen ausgeführte Differentialverstärker 50 und 51 ai* hohem Verstärkungsgrad auf, von welchen

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jeder einen nichtinvertierenden Eingang und einen invertierenden Eingang aufweist, die in üblicher Weise mit Plus- bzw. Minuszeichen bezeichnet sind. Der Wechselspannungeeingang 14 des Verstärkers 16 ist über einen Gleichspannung sperrenden Kondensator 01 und einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand E1 mit einem Summierpunkt 52 verbunden, während der Gleichspannungseingang 18 über einen Widerstand E2 mit dem Summierpunkt 52 verbunden ist. Die Widerstände E1 und R2 sind Prazisionswiderstände, ihre Werte sind jedoch nicht notwendigerweise gleich. Der Summierpunkt 52 ist über einen Widerstand E3 mit dem investierenden Eingang des Verstärkers 50 und über eine differenzierende Schaltung aus einem Kondensator 02 und einem Widerstand R4 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 51 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 50 ist zum Einstellen der Vorspannung mit einer Schaltungsanordnung 53 mit einem veränderlichen Widerstand RV1 verbünden, welcher eingestellt wird, um die Spannungen) weichung des Verstärkers 50 auszugleichen. Der Verstärker 50 hat einen Gegenkopplungskondensator 03, welcher zwischen seinen Eingang und seinen invertierenden Ausgang geschaltet ist, und einen entsprechenden, seine Kennlinie formenden Kondensator 04. Der Ausgang des Verstärkers 50 ist über ein Tiefpaßfilter aus einem Widerstand E5 und einem Kondensator 05 mit dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 51 verbunden.

Der Verstärker 51 ist mit einem entsprechenden, seine Kennlinie formenden Kondensator 06 versehen, und sein Ausgang ist über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand R6 und einem lichtempfindlichen Widerstand (oder einem Photoelement) E7 gegengekoppelt, welche in einem gemeinsamen Baustein untergebracht sind; der lichtempfindliche Widerstand E7 erhält Licht von einer lichtemittierenden Diode LED 1, eine entsprechende Ausführungsform einer derartigen Verbindung von lichtempfindlichem Widerstand und Diode ist beispielsweise das aus einer lichtemittierenden Diode (LED) und einer Photoelement bestehende Bauelement PLi¹ 5S38O, welches von der National Semiconductors , Kanada hergestellt wird. Die Anode der Diode LED 1 ist mit einer eine positive Spannung führenden Leitung 54 verbunden, während ihre Kathode den Steuereingang 20 des Verstärkers 16 darstellt.

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Der Verstärker 16 arbeitet auf herkömmliche Weise, so daß die an seinen Eingang 18 angelegte Gleichspannung durch die beiden in Kaskade geschalteten Verstärker 50 und 51 verstärkt wird, wobei der Verstärker 50 als invertierende Stufe arbeitet. Durch den Kondensator G3 und das Filter mit dem Kondensator 04 ist sichergestellt, daß der Verstärker 50 keine nennenswerte Wechselspannungsverstärkung aufweist, während der Kondensator 02 verhindert, daß aufgrund der Spannung am Eingang 18 irgendwelche Gleichspannung an den invertierenden Eingang des Verstärkers 51 angelegt wird. Durch den Kondensator C2 ist auch sichergestellt, daß die an den Eingang 14 angelegte Wechselspannung den Verstärker 50 umgeht und an den invertierenden Eingang des Verstärkers 51 angelegt wird. Der Verstärker 51 arbeitet für die Wechselspannung folglich als invertierende Stufe und summiert und verstärkt wirksam die invertierte Wechselspannung und die bereits invertierte und verstärkte Gleichspannung von dem Verstärker 50.

Da die Verstärker 50 und 51 sehr hohe Verstärkungen aufweisen, kann der Verstärker 16 als ein Operationsverstärker betrachtet werden, dessen Gesamtverstärkung für die Wechselspannungssignale durch das Verhältnis zwischen den jeweiligen Widerstandswerten der Parallelschaltung aus den Widerständen R6 und R7 und dem Widerstand R1 festgelegt ist,

d.h. R6.R7 = ρ /r\

R1(R6+R7J ^u ^KZ>)

und dessen Gesamtverstärkung für Gleichspannungssignale durch das Verhältnis zwischen den Widerstandswerten der vorerwähnten Parallelschaltung und dem Widerstand R2 festgelegt ist, ^4>1" ■ ^{AGwobei A} - |i^ist· <⁶>

Der Widerstandswert der Parallelschaltung aus den Widerständen R6 und R7 und folglich auch die veränderlichen Verstärkungen G und AG werden durch Ändern des der Diode LED 1 zugeführten Stroms geändert, wodurch das von dieser Diode abgegebene und folglich auch das auf den lichtempfindlichen Widerstand R6 auffallende Licht geändert werden. Hierdurch wiederum wird der

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Widerstandswert des Widerstands R7 üblicherweise zwischen den Maximal- und Minimalwerten geändert, die sich um einen Faktor von bis zu 10 unterscheiden. Die veränderlichen Verstärkungen G und AG ändern sich dementsprechend gleichzeitig zwischen den Maximal- und Minimalwerten, die sich üblicherweise um einen Faktor von bis zu etwa 1000 unterscheiden·

Der Ausgang des Verstärkers 51 stellt den Ausgang 22 des Verstärkers 16 dar und ist über einen großen, die Gleichspannung sperrenden Kondensator C7| welcher das Hochpaßfilter 24 darstellt, mit dem Effektivwerteingang 26 des Gleichspannungswandlers 28 verbunden. Der Wandler 28 ist ein als Baustein ausgeführter Wandler der Bauart 440 K wie oben bereits ausgeführt ist, und weist einen äußeren, veränderlichen Widerstand RV 2 für die Einstellung der Verstärkung und einen äußeren, kennlinieformenden Kondensator C8 auf.

Der Spannungsvergleicher 34 weist einen als integrierte Schaltung ausgeführten Differentialverstärker 55 auf, dessen nichtinvertierende und invertierende Eingänge die Eingänge 32 bzw. 36 darstellen. Der Verstärker 55 ist mit einem entsprechenden kennlinieformenden Kondensator C9 versehen. Die an seinen Eingang angelegte Bezugsspannung V wird von der Verbin-dung zwischen zwei Widerständen R8 und R9 erhalten, welche als Spannungsteiler zwischen die Leitung 54 und eine Nullvolt-Leitung 56 geschaltet sind. Infolgedessen ändert sich die Bezugsspannung V etwas mit den Änderungen in der Versorgungsspannung zwischen den Leitungen 54- und 56. Dies wirkt sich jedoch nicht nennenswert auf die Genauigkeit des Wandlersystems 10 aus, da die Aufgabe der geschlossenen Schleife aus dem Verstärker 16, dem Filter 24, dem Wandler 28 und dem Vergleicher 34 darin besteht, den dynamischen Bereich der an den Eingang des Wandlers 28 angelegten Wechselspannungen erheblich zu verkleinern; um dies zu erreichen, braucht nur die Spannung V annähernd konstant sein.

Der Spannungsvergleicher 34 weist ferner einen NPN-Transistor !PR1 auf, dessen Basis über einen Widerstand R10 mit dem Ausgang

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des Verstärkers 55 verbunden ist. Eine Klemmdiode D1 ist zwischen die Basis des Transistors TR1 und die Leitung 56 geschaltet, um die maximale negative Spannung an der Bsö-S zu begrenzen. Der Emitter des Transistors TR1 ist über einen Gegenkopplungskondensator G10 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 55 und über einen Widerstand R11 mit der Leitung 56 verbunden. Der Kollektor des Transistors TR1 stellt den Ausgang 38 des Verstärkers 34 dar und ist folglich mit der Kathode der Diode LED1 verbunden. Wenn die Spannung am Ausgang 30 des Wandlers 28 zunimmt, nimmt auch die Spannung am Ausgang des Verstärkers 55 zu (da der Ausgang 30 mit dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 55 verbunden ist). Folglich wird durch den Transistor TR1 der Strom erhöht, welcher in die Diode LED1 fließt, welche dann mehr Licht emittiert. Hierdurch wird der Widerstandswert des Photowiderstands R7 kleiner, wodurch die Verstärkung des Verstärkers 16 abnimmt. Hierdurch nimmt dann wieder die Größe der an den Wandler 28 angelegten Wechselspannung ab, was der ursprünglichen Änderung am Ausgang 30 des Wandlers 28 entgegenwirkt. Die Sp annungs abnahmen ain Ausgang 30 des Wandlers sind somit in analoger Weise einander entgegengesetzt.

Der Ausgang des Verstärkers 51 ist über zwei in Reihe geschaltete Widerstände R12 und R13 mit dem invertierenden Eingang eines weiteren als integrierte Schaltung ausgeführten Differentialverstärkers 57 verbunden. Ein Kondensator C11 ist zwischen die Verbindung der Widerstände R12 und R13 und die Leitung 26 geschaltet, und ein weiterer Kondensator C12 ist als Rückkopplung zwischen den Ausgang und den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 57 geschaltet. Der Verstärker weist ebenfalls einen kennlinie formenden Kondensator C13 auf. Der Ausgang 30 des Wandlers 28 ist über einen Widerstand R14 mit dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 57 verbunden. Der Widerstand R12 und der Kondensator C11 stellen zusammen das Filter 39 dar, während der Verstärker 57 einen Teil des Spannungsvergleichers 42 darstellt. Der Widerstand R13 und der Kondensstor C12 bilden zusammen mit dem Verstärker 57 ein weiteres Tiefpaßfilter, um die Filterwirkung des Filters 39 noch zu verbessern.

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Der Spannungsvergleicher 42 weist einen weiteren als integrierte Schaltung ausgeführten Differentialverstärker 58 auf, dessen invertierender Eingang über einen Widerstand R15 mit dem Ausgang des Verstärkers 57 und dessen nichtinvertierender Eingang mit der Leitung 56 verbunden ist. Der Verstärker 58 weist einen Kondensator C14 und einen Widerstand R16, welche parallel zueinander zwischen dessen Ausgang und dessen invertierenden Eingang geschaltet sind, und einen kennlinieformenden Kondensator C15 auf. Der Ausgang des Verstärkers 58 stellt den Ausgang 46 des Vergleichers 42 dar, und ist folglich mit dem Eingang 18 des Verstärkers 12 und mit dem Ausgangsanschluß 48 verbunden.

Wenn die Spannung am Eingang 40 des Vergleichers 42 infolge einer Zunahme in der Eingangswechselspannung V. zunimmt, nimmt auch die Spannung an dem invertierenden Eingang des Verstärkers 57 in dem Vergleicher 42 zu, so daß die Spannung am Ausgang dieses Verstärkers abnimmt. Der Verstärker 58 bildet zusammen mit dem zugeordneten Eingang und den Rückkopplungswiderständen R15 und R16 eine einfache invertierende Verstärkerstufe, so daß die Spannung V . am Ausgang des Verstärkers 58, welche an den Eingangswiderstand R2 in dem Verstärker 12 angelegt wird, zunimmt. Hierdurch nimmt dann die Gleichspannungskomponente der Spannung am Ausgang des Verstärkers 51 in clem Verstärker 12 ab, was der ursprünglichen Spannungsänderung am Eingang 40 des Vergleichers 42 entgegenwirkt. Die Spannungsabnahmen am Eingang 40 des Vergleichers 42 sind somit in analoger Weise einander entgegengesetzt. Mittels der Verstärker 57 und 58 des Vergleichers 42 wird folglich die Größe der Ausgangsspannung V^ eingestellt, um dadurch die entsprechenden Spannungen an den Eingängen 40 und 44 des Vergleichers 42 im wesentlichen gleich zu halten.

In Pig. 3 ist ein in seiner Gesamtheit mit 70 bezeichnetes Wandlersystem dargestellt, welches viele gleiche Teile wie das System 10 in Fig. 1 aufweist^ Diese gemeinsamen Teile sind folglich auch mit denselben, in KLg. 1 verwendeten Bezugszeichen bezeichnet. Nachstehend werden nur die Unterschiede beschrieben.

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Der einzige regelbare Verstärker 16 der Fig. 1 ist in dem System 70 durch zwei regelbare Verstärker 16a und 16b ersetzt, und die Filter 24 und 29 sind weggelassen. Der Verstärker 16a weist einen einzigen, mit dem Anschluß 12 verbundenen Signaleingang 14a und einen Ausgang 22a auf, welcher mit dem Eingang 26 des Wandlers 28 verbunden ist. Der Verstärker 16b weist einen einzigen Signaleingang 18b, welcher mit den Ausgang

des Spannungsvergleichers 42 und mit dem Ausgang 48 verbunden ist, und einen mit dem Eingang 44 des Vergleichers 42 verbundenen Ausgang 22b auf. Die Verstärker 16a und 16b haben entsprechende Steuereingänge 20a und 20b, welche beide mit dem Ausgang 38 des Spannungsvergleichers 34 verbunden sind.

Die entsprechenden Verstärkungsgrade der Verstärker 16a und 16b, welche nicht notwendigerweise gleich sein müssen, sind so ausgelegt, daß sie sich entsprechend dem veränderlichen von dem Vergleicher 34 erzeugten Gleichspannungs-Steuersignal im wesentlichen gleich ändern, d.h. sie werden gleichzeitig geändert, so daß das Verhältnis zwischen ihnen konstant bleibt. Wenn daher die veränderliche Verstärkung des Verstärkers 16a , G¹ ist dann ist die des Verstärkers 16b A¹G¹, wobei A¹ eine Konstante ist. Die Arbeitsweise des Systems 70 ist im wesentlichen die gleiche wie die des Systems 10; der einzige Unterschied besteht darin, daß mittels des Verstärkers 16a nur Wechselspannungssignale verstärkt werden, während mittels des Verstärkers 16b nur Gleichspannungssignale verstärkt werden. Hierdurch vereinfacht sich der Aufbau der einzelnen Verstärker 16a und 16b bis zu einem gewissen Grade, da die an sie jeweils gestellten Anforderungen geiinger sind als die für den einzigen Wechsel- und Gleichspannungsverstärker 16 des Systems 10.

Diese Vereinfachung wird jedoch bis zu einem gewissen Grade durch die Schwierigkeit wieder aufgehoben, daß es sichergestellt sein muß, daß die jeweiligen Verstärkungen der Verstärker 16a und 16b jeweils genau gleich erfolgen müssen, wenn sie sich ändern. Die Verstärker 16a und 16b sind daher jeweils als Operationsverstärker ausgeführt, deren Verstärkung im wesentlichen durch Gegenkopplungswiderstände festgelegt ist,

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welche den Widerständen R6 und R7 in Fig. 2 entsprechen; die zwei Photowiderstände in den jeweiligen Schaltungen sind einander angepaßt und so angeordnet, daß sie Licht von einer einzigen beiden Verstärkern zugeordneten, lichtemittierenden Diode aufnehmen. Eine eine lichtemittierende Diode und ein doppeltes Photoelement enthaltende Einrichtung der Bauart PLF5S33 die von National Semiconductor in Kanada hergestellt wird, ist ein Beispiel für eine entsprechende Einrichtung mit einer einzigen lichtemittierenden Diode und einem doppeltem Photowiderstand, wie sie in den Verstärkern 16a und 16b verwendet ist.

In Fig. 4 ist ein weiteres, in seiner Gesamtheit mit 80 bezeichnetes Wechsel-Gleichspannungs-Wandlersystem dargestellt, welches viele Teile des Systems 10 in Fig. 1 aufweist; diesen beiden Systemen gemeinsame Teile sind mit denselben, in Pig. verwendeten Bezugszeichen bezeichnet, und nachstehend werden nur die Unterschiede beschrieben. In dem System 80 der Fig. 4 ist der Ausgang 46 des Spannungsvergleichers 42 über einen regelbaren Operationsverstärker 82 mit dem Eingang 18 des Verstärkers 16 und dem Ausgangsanschluß 48 verbunden· Der Verstärker 82 weist einen invertierenden Verstärker 84 mit einer hohen Verstärkung und mit einer veränderlichen Widerstandsschaltung am Eingang auf, welche zwei parallelgeschaltete Widerstände R18 und R19 und einen Rückkopplungswiderstand R20 aufweist. Da der Verstärker 82 ein invertierender Verstärker ist, muß natürlich noch eine weitere ausgleichende Umkehr in dem Vergleicher 42 vorgesehen sein, was beispielsweise durch Vertauschen der an die Eingangsanschlüsse 40 und 44 angelegten Signale erreicht werden kann.

Der Widerstand R18 ist ein dem Widerstand R7 in Fig. 2 entsprechender Photowiderstand, und sein Wert wird durch das von dem Vergleicher 34 erzeugte Steuersignal geändert. Die jeweiligen Widerstandswerte des Rückkopplungswiderstands, welcher durch die Widerstände R6 und R7 in dem Verstärker 12 gebildet ist, und des Eingangswiderstands, welcher durch die Widerstände R18 und R19 in dem Verstärker 82 gebildet ist, sind so ausgelegt, daß sie sich in etwa gleich ändern, d.h. das Verhältnis zwischen

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diesen Widerstandswerten bleibt annähernd konstant, so daß die kombinierte Verstärkung der Verstärker 16 und 22 ebenfalls annähernd konstant bleibt. Die Schleifenverstärkung in der geschlossenen Schleife, welche den Verstärker 16, den Vergleicher 42 und den Verstärker 82 aufweist, bleibt dann unabhängig von der Größe der Eingangswechselspannung V. auch etwa konstant, wodurch die Genauigkeit und die Einstellzeit des Systems 80 erheblich verbessert ist, wenn verhältnismäßig niederfrequente Eingangssignale umgewandelt werden. Die Arbeitsweise des Systems 80 ist im übrigen dieselbe wie die des Systems 10 in Fig. 1.

In einer praktischen Ausführung kann der Verstärker 82 dadurch vorgesehen sein, daß der Verstärker 58 in Fig. 2 als Verstärker 84 verwendet wird. In diesem Fall ist dann der Rückkopplungswiderstand R16 in Fig. 2 ein Äquivalent zu dem Rückkogiungswiderstand R20 in Fig. 4·, und der Widerstand R15 in Fig. 2 wird durch die parallelgeschalteten Widerstände R18 und Ri9.in Fig. ersetzt; dader Verstärker 58 der Fig. 2 bereits ein invertierender Verstärker ist, ist eine weitere ausgleichende Inversion, wie sie in Verbindung mit Fig. 4 erwähnt ist, nicht mehr erforderlich. Der Photowiderstand R18 ist zusammen mit dem Widerstand R7 der Fig. 2 in einem gemeinsamen Baustein angeordnet, um Licht von einer einzigen lichtemittierenden Diode aufzunehmen, beispielsweise können die Widerstände R7 und R18 und die lichtemittierende Diode durch die bereits früher erwähnte Einrichtung PLF 5S35 gebildet werden.

In Fig. 5 ist noch ein weiteres, in seiner Gesamtheit mit 90 bezeichnetes Wechsel-Gleichspannungs-Wandlersystem dargestellt, das eine' Abwandlung des Systems 80 der Fig. 4 ist und viele auch in diesem System vorgesehene Teile aufweist; die gemeinsamen Teile sind mit denselben in Fig. 4 verwendeten Bezugszeichen versehen, und es werden nachstehend wieder nur die Unterschiede beschrieben. In dem System 90 der Fig. 5 ist der regelbare Operationsverstärker 82 der Fig. 4 durch einen regelbaren Verstärker 91 ersetzt, welcher einen mit dem Ausgang 46 des Spannungsver- _r gleichers 44 verbundenen Signaleingang 92 und einen mit dem 'Ausgang 18 des Verstärkers 16 sowie dem Ausgangsanschluß 48 ver-

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bundenen Ausgang 93 aufweist. Der Verstärker 91 hat auch einen Steuereingang94, damit seine Verstärkung mittels eines in seiner Größe veränderlichen Gleichspannungs-Steuersignals verändert werden kann. Der Steuereingang 94- ist so geschaltet, daß er sein Gleichspannungs-Steuersignal von dem Ausgang 95 eines Spannungsvergleichers 96 erhält, welcher zwei Eingänge 97 und 98 aufweist, wobei am Eingang 97 der Ausgang 46 des Vergleichers 42 und am Eingang 98 eine Bezugsspannung V'_r anliegt, welche miteinander verglichen werden. Die Bezugsspannung V kann, muß jedoch nicht unbedingt, dieselbe wie die Bezugsspannung V sein.

Mittels des Vergleichers 9^¹SSe Verstärkung des Verstärkers 91 so eingestellt, daß die Spannung am Ausgang 46 des Vergleichers 42 im wesentlichen gleich der Bezugsspannung V bleibt. Polglich ändert sich die Verstärkung des Verstärkers 91 annähernd, umgekehrt bzw. reziprok zu der Verstärkung des Verstärkers 16, da die im wesentlichen konstante Spannung am Ausgang 46 des Vergleichers 42 durch die in Kaskade geschalteten Verstärker 91 und 16 verstärkt wird, um eine im wesentlichen konstante Spannung am Eingang 40 des Vergleichers 42 zu erzeugen. Folglich ist die Arbeitsweise des in Fig. 5 dargestellten Systems 90 sehr ähnlich der Arbeitsweise des in Fig. 4 dargestellten Systems 80, wobei die entsprechenden Verstärkungsgrade der Faktoren 82 und 16 sich auch wieder annähernd reziprok ändern. In dem System 80 der Fig. 4 ändern sich jedoch die jeweiligen Verstärkungsgrade der Verstärker 82 und 16 im wesentlichen über den gleichen dynamischen Bereich, da sie beide durch das von dem Vergleicher 34 geschaffene Ausgangssignal gesteuert werden, und dieser dynamische Bereich durch das Betriebsverhalten des Verstärkers 16 bei Wechselspannungen bestimmt wird. In dem System 90 der Figur 5 wird andererseits die Verstärkung des Verstärkers 91 unabhängig von der Verstärkung des Verstärkers 16 gesteuert; da der Verstärker 91 vor allem ein Gleichspannungsverstärker ist, kann sein Verstärkungsgrad über einen viel größeren dynamischen Bereich als der des Verstärkers 16 geändert werden, wodurch die Genauigkeit und die Einstellzeit weiter verbessert ist.

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Es können noch verschiedene Abwandlungen an den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden. Beispielsweise kann einer der Verstärker 16, -16a, 16b, 82 und 91 einen spannungsgesteuerten Feldeffektransistor anstelle der jeweiligen Photowiderstände und der diesen zugeordneten Iichtemittierenden Dioden als veränderliches Widerstandselement verwenden, welches dann die jeweiligen Verstärkungsgrade steuert. Ferner muß der Wandler 38 nicht unbedingtein den Effektivwert fühlender
Wandler sein, sondern es kann auch ein den Mittelwert oder den Scheitelwert fühlender Wandler sein; in diesem Fall ist dann die Größe des Gleichspannungs-Ausgangssignals V . bezüglich des Mittel- bzw. Scheitelwerts des Wechselspannungs-Eingangssignals V^_n linear.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

νly'Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandlersystem gekennzeichnet durch eine Verstärkereinrichtung (16;16a,16b) mit regelbarer Verstärkung zur Aufnahme und Verstärkung eines umzuwandelnden Wechselspannungs-Eingangssignals; durch einen Wechsel-Gleichspannungswandler (28), welcher so geschaltet ist, daß er das verstärkte Wechselspannungssignal von der Verstärkereinrichtung aufnimmt und das verstärkte Wechselspannungssignal in ein erstes Gleichspannungssignal umwandelt, dessen Größe von der Größe des verstärkten Wechselspannungssignals abhängt; durch einen ersten Signalvergleicherf welcher die Größe des ersten Gleichspannungssignals mit einer Bezugsgröße vergleicht und in Abhängigkeit von dem Unterschied ein Steuersignal erzeugt, welches dann an die Verstärkereinrichtung mit regelbarer Verstärkung angelegt wird, um deren Verstärkungsgrad zu ändern, wobei die Größe des verstärkten Wechselspannungssignals in der Weise geändert wird, daß der Unterschied zwischen der Größe des ersten Gleichspannungssignals und der Bezugsgröße vermindert wird; und durch einen zweiten Signalvergleicher (42), welcher die Größe des ersten Gleichspannungssignals mit der Größe des zweiten Gleichspannungssignals vergleicht und in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen den Signalen ein Gleichspannungs-Aus gangs signal erzeugt, das an die Verstärkungseinrichtung mit regelbarer Verstärkung angelegt und durch sie verstärkt wird, um ein zweites Gleichspannungssignal zu erzeugen, wobei der zweite Signalvergleicher (42) wirksam wird, um die Größe des zweiten Gleichspannungssignals im wesentlichen gleich der Größe des ersten Gleichspannungssignals zu halten, damit das Verhältnis zwischen den entsprechenden Verstärkungsgraden der ¥erstärkereinriehtung mit legelbarer Verstärkung für die Wechsel- und Gleichspannungssignale im wesentlichen konstant ist, wobei die Größe des Gleichspannungs-Ausgangssignals bezüglich der Größe des Wechselspannungs-Eingangssignals^fwesentlichen linear ist.
2. Wandlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung (16a, 16b) mit regelbarer Verstärkung einen ersten und zweiten regelbaren

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Verstärker ("16a, 16b) aufweist, welche geweils so geschaltet sind, daß sie das Steuersignal aufnehmen, und deren geweilige Verstärkungsgrade sich entsprechend dem Steuersignal im wesentlichen gleich ändern, und daß der erste regelbare Verstärker (16a) einen Eingang (14a) zur Aufnahme des Wechselspannungs-Eingangssignal und einen Ausgang (22a) aufweist, an welchem das verstärkte Wechselspannungssignal anliegt, und daß der zweite regelbare Verstärker (16b) einen Eingang (18b), an welchem das Gleichspannungs-Ausgangssignal angelegt ist, und einen Ausgang (22b) aufweist, an welchem das zweite Gleichspannungssignal anliegt.
3. Wandlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung (16) mit regelbarer Verstärkung einen einzigen regelbaren Verstärker (16) sowie ein Hochpaßfilter (24) und ein Tiefpaßfilter (39) aufweist, welche mit dem Ausgang (22) dieses Verstärkers (16) verbunden sind, wodurch das verstärkte Wechselspannungssignal und das zweite Gleichspannungssignal an den jeweiligen Ausgängen der Hochbzw. Tiefpaßfilter (24- bis 39) anliegen.
4·. Wandlersystem nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der regelbare Verstärker (16) zumindest eine einstellbare Lichtquelle (LEDi),an welche das Steuersignal angelegt wird, um die dadurch abgegebene Lichtmenge zu verändern, und mindestens ein Schaltungselement (R7)mit einem Parameter aufweist, welcher sich entsprechend dem von dem Schaltungselement (R7) aufgenommenen Licht ändert und welcher zumindest teilweise die Verstärkung des regelbaren Verstärkers festlegt, wobei das Schaltungselement so angeordnet ist, daß es Licht von der Lichtquelle aufnimmt.
5· Wandlersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungselement (R7) ein lichtempfindliches Widerstandselement aufweist.
6. Wandlersystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der regelbare Verstärker ein Verstärker (50;51) mit hohem Verstärkungsgrad und einem Eingangswiderstand (R1;R2) und einem Gegenkopplungswiderstand (R6; R)) aufweist, wobei zumindest

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einer der Eingangs- oder Gegenkopplungswiderstände das lichtempfindliche Widerstandselement (R7) ist.
7· Wandlersystem nach Anspm ch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswiderstand (R1;R2) im Wert festgelegt ist, und daß der Rückkopplungswiderstand (R6;R7) das lichtempfindliche Widerstandselement (R7) aufweist.
8. Wandlersystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle(LED 1) eine lichtemittierende Diode aufweist.
9· Wandlersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz ei chnet, daß der zweite Signalvergleicher eine Signalvergleichsschaltung (42), welche die ersten und zweiten Gleichspannungssignale aufnimmt und so angeordnet ist, daß in Abhängigkeit von dem Größenunterschied in den Signalen ein Zwischengleichspannungssignal erzeugt wird, und eine zweite regelbare Verstärkereinrichtung (82 oder 91) aufweist, welche das Zwischengleichspannungssignal aufnimmt und verstärkt, um daraus das Gleichspannungs-Ausgangssignal zu erzeugen, wobei dann die Verstärkung der zweiten regelbaren Verstärkereinrichtung annähernd umgekehrt bzw. reziprok der Verstärkung der ersten regelbaren Verstärkereinrichtung (16) ist, wobei die Schleifenverstärkung der Schleife, welche den zweiten Signalvergleicher (4-2) und die regelbare Verstärkereinrichtung (16) aufweist, annähern konstant bleibt.
10. Wandlersystem nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite regelbare Verstärkereinrichtung (82) das Steuersignal aufnimmt, wobei ihr Verstärkungsgrad durch das Steuersignal geändert wird.
11. Wandlersystem nach den Ansprüchen 10 und 4, dadurch g eken η zeichnet, daß die zweite regelbare Verstärkereinrichtung (82) einen Verstärker (84) mit hoher Verstärkung sowie einen Eingangswiderstand (R18, R19) und einen Gegen-

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kopplungswiderstand (R20) aufweist, wobei zumindest einer der Eingangs- und Rückkopplungswiderstände ein weiteres lichtempfindliches Widerstandselement (R18) aufweist, das Licht von der Lichtquelle (LED1) aufnimmt.
12. Wandlersystem nach den Ansprüchen 11 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungswiderstand (R20) in der zweiten regelbaren Verstärkereinrichtung (82) im.Wert festgelegt ist, während der Eingangswiderstand (R18,R19) des zweiten regelbaren Verstärkers ein weiteres lichtempfindliches Widerstandselement(R18)aufweist.
13« Wandlersystem nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Signal vergleicher (4-2) ferner eine zweite Signalvergleichsschaltung (96) aufweist, in welcher die Größe des Zwischengleichspannungssignals mit einer zweiten Bezugsgröße verglichen wird und in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen den Signalen ein weiteres Steuersignal erzeugt wird, welches dann dem zweiten regelbaren Verstärker (91) angelegt wird, um dessen Verstärkung zu ändern, wobei die Größe des Zwischengleichspannungssignals in der Weise geändert wird, daß der Unterschied zwischen der Größe des Zwischengleichspannungssignals und der zweiten Bezugsgröße vermindert wird.
14. Wandlersystem nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bezugsgröße gleich der ersten Bezugsgröße ist.

15· Wandlersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechsel-Gleichspannungswandler (28) ein den Effektivwert fühlender Wechsel-Gleichspannungswandler sein kann.

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