DE2839123B1

DE2839123B1 - Spannungs-Frequenz-Wandler

Info

Publication number: DE2839123B1
Application number: DE2839123A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ing Duebel; Horst Dipl-Phys Winterhoff
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1978-09-08
Filing date: 1978-09-08
Publication date: 1980-03-13
Also published as: DE2839123C2

Description

Patentansprüche: 1. Spannungs-Frequenz-Wandler, bestehend aus einem von der Meßspannung über einen Kommutator angesteuerten Integrationsverstärker und einer diesem nachgeschalteten Schmitt-Triggerstufe, d a -durch gekennzeichnet, daß die Ausgangs-Rechteckspannung der Schmitt-Triggerstufe (4) integriert und die lntegrationsspannung dem Eingang des Meßspannungs-Integrationsverstärkers (3) zugeführt ist 2. Spannungs-Frequenz-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechteckspannung der Schmitt-Triggerstufe (4) einem Integrationsverstärker (5) zugeführt ist, dessen lntegrationsspannung zur Eingangsspannung des Meßspannungs-lntegrationsverstärkers (3) addiert wird.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungs-Frequenz-Wandler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bereits ein Spannungs-Frequenz-Wandler mit einem Integrierverstärker bekannt, bei welchem Schwankungen des Entladestromes des Integrierkondensators vermicden werden sollen, damit die erzeugte Frequenz exakt proportional der Eingangsspannung ist; Dem Integrierverstärker ist zu diesem Zweck ein Schmitt-Trigger nachgeschaltet, welcher einen Ladungsmengengenerator mit einem Lademengenkondensator beeinflußt, der an einen weiteren Verstärker mit einem Richtleiternetzwerk geschaltet ist, welches eine Rückführung zum Integrierkondensator und Eingang des lntegrierverstärkers aufweist (DE-AS 1298127).
Spannungs-Frequenz-Wandler werden u. a. in Meßsystemen zur Heizkostenverteilung verwendet, so daß der lntegrationsverstärker möglichst driftspannungsfrei sein soll. Derartige Driftspannungen (off-set-Spannung) können beispielsweise durch Temperaturänderungen auftreten und wirken sich am Eingang des Verstärkers als von Null verschiedene Spannungen aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungs-Frequenz-Wandler zu schaffen, dessen Integrationsverstärker eine beträchtliche off-set-Spannung aufweisen kann, ohne daß eine fehlerhafte Integration auftritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Maßnahme gelöst Der durch die Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß eine selbsttätige Driftspannungskompensation erreicht ist und bisher erforderliche Einstellungen für diese Kompensation entfallen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Ausbildung des Spannungs-Frequenz-Wandlers, F i g. 2 ein Signaldiagramm mit den Spannungsverläufen am Integrationsverstärker und an der Schmitt-Triggerstufe.
Der Spannungs-Frequenz-Wandler umfaßt einen Kommutator 1, beispielsweise ein Addierglied 2, einen ersten lntegrationsverstärker3 (Operationsverstärker), eine Schmitt-Triggerstufe 4, einen zweiten Integrationsverstärker 5.
Die zu wandelnde Meßspannung UM ist an den Eingang des Kommutators 1 gelegt, an dessen Ausgang diese laufend umgepolt auftritt, was durch die Ansteuerung des Kommutators 1 mittels der Ausgangsspannung der Schmitt-Triggerstufe 4 erreicht ist. Der Ausgang des Kommutators 1 ist an das Addierglied 2 geführt, dem ferner die Spannung des zweiten lntegrationsverstärkers5 zugeführt ist; der Ausgang des Addiergliedes 2 ist mit dem Eingang des ersten lntegrationsverstärkers 3 verbunden. Die Ausgangsspannung dieses Verstärkers 3 steuert die Schmitt-Triggerstufe 4 an, deren Ausgangsspannung außer den Kommutator 1 den zweiten lntegrationsverstärker 5 ansteuert.
Nachstehend wird die Wirkungsweise des Spannungs-Frequenz-Wandlers anhand des Signaldiagramms nach der Fig. 2 näher erläutert; in Fig.2a ist der Spannungsverlauf am Ausgang des Integrationsverstärkers 3 und der Schmitt-Triggerstufe 4 ohne Auftreten einer Driftspannung und in F i g. 2b mit Auftreten einer Driftspannung dargestellt.
Bei Vorliegen einer Meß-Gleichspannung am Eingang des lntegrationsverstärkers3 integriert dieser die Spannung bis zu einem durch die Triggerstufe 4 festgelegten Spannungspegel a zum Zeitpunkt tl, bei dem auch der Kommutator 1 umgeschaltet wird, so daß eine Integration in umgekehrter Richtung bis zum Spannungspegel b zum Zeitpunkt t2 erfolgt, worauf wieder eine Umschaltung des Kommutators 1 erfolgt usf.
Da beim Spannungsverlauf nach F i g. 2a keine Driftspannung angenommen ist, ist die Ansteigsgeschwindigkeit der ansteigenden lntegrationsspannung ungleich der der abfallenden lntegrationsspannungui.
Die negativen und positiven Bereiche c, d der Rechteckspannung der Triggerstufe 4 haben gleiche Dauer (- t1; - t2); diese Spannung ist dem zweiten lntegrationsverstärker5 zugeführt, dessen Integrationsspannung in diesem Fall Null ist, und auch das Addierglied 2 dementsprechend vom Integrationsverstärker 5 keine Spannung erhält.
Tritt nun eine Driftspannung auf, so ergibt sich eine lntegrationsspannungdes lntegrationsverstärkers3 mit unterschiedlicher Ansteigsgeschwindigkeit, wie in Fig.2b dargestellt. Die Schmitt-Triggerstufe 4 wird nunmehr in Richtung der ansteigenden Integrationsspannung um bei Erreichen des Spannungspegels a zum Zeitpunkt ti in ihrem Schaltzustand geändert und in Richtung der schneller abfallenden Integrationsspannung ui bei Erreichen des Spannungspegels b zum Zeitpunkt t'2 usf.

Claims

Die negativen und positiven Bereiche c, d der Rechteckspannung der Triggerstufe 4 weichen voneinander ab. Diese Spannung wird mittels des zweiten lntegrationsverstärkers 5 integriert und der Mittelwert über die Zeit ist von Null entsprechend der aufgetretenen Driftspannung unterschiedlich; diese Integrationsspannung wird über das Addierglied 2 zur Ausgangsspannung des Kommutators 1 und damit zur Eingangsspannung des lntegrationsverstärkers3 addiert.