DE2839123C2 - Spannungs-Frequenz-Wandler - Google Patents

Spannungs-Frequenz-Wandler

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DE2839123C2
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amplifier
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schmitt trigger
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Thomas Ing. Duebel (Grad.), 6230 Frankfurt
Horst Dipl.-Phys. 6072 Dreieich Winterhoff
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Description

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 vermieden 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 Integrierverstärkers aufweist (DE-AS 12 98 127).
Spannungs-Frequenz-Wandler werden u. a. in Meßsystemen zur Heizkostenverteilung verwendet, so daß der Integrationsverstärker 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 Integrationsverstärker 3 (Operationsverstärker), eine Schmitt-Triggerstufe 4, einen zweiten IntegrationsverstärkerS.
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 Integrationsverstärkers 5 zugeführt ist; der Ausgang des Addiergliedes 2 ist mit dem Eingang des ersten Integrationsverstärkers 3 verbunden. Die Ausgangsspannung dieses Verstärkeis 3 steuert die Schmitt-Triggerstufe 4 an, deren Ausgangsspannung außer den Kommutator 1 den zweiten Integrationsverstärker 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 Fig.2b mit Auftreten eine.' Driftspannung dargestellt.
Bei Vorliegen einer Meß-Gleichspannung am Eingang des Integrationsverstärkers 3 integriert dieser die Spannung bis zu einem durch die Triggerstufe 4 festgelegten Spannungspegel a zum Zeitpunkt fi, bei dem auch der Kommutator 1 umgeschaltet wird, so daß eine Integration in umgekehrter Richtung bis zum Spannungspegel b zum Zeitpunkt h 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 Integrationsspannung u/gleich der der abfallenden Integrationsspannung u'i.
Die negativen und positiven Bereiche c, d der Rechteckspannung der Triggerstufe 4 haben gleiche Dauer (to—tu t\ — ti); diese Spannung ist dem zweiten Integrationsverstärker 5 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 Integrationsspannung des Integrationsverstärkers 3 mit unterschiedlicher Ansteigsgeschwindigkeit, wie in Fig.2b dargestellt. Die Schmitt-Triggerstufe 4 wird nunmehr in Richtung der ansteigenden Integrationsspannung ui bei Erreichen des Spannungspegels a zum Zeitpunkt t\ in ihrem Schaltzustand geändert und in Richtung der schneller abfallenden Integrationsspannung u'i bei Erreichen des Spannungspegels b zum Zeitpunkt r'2usf.
Die negativen und positiven Bereiche c, d der Rechteckspannung der Triggerstufe 4 weichen voneinander ab. Diese Spannung wird mittels des zweiten Integrationsverstärkers 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 Eingangsspii nung des Integrationsverstärkers 3 addiert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Spannungs-Frequenz-Wandler, bestehend aus einem von der Meßspannung über einen Kommutator angesteuerten Integrationsverstärker und einer diesem nachgeschalteten Schmitt-Triggerstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs-Rechteckspannung der Schmitt-Triggerstufe (4) integriert und die Integrationsspannung 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 Integrationsspannung zur Eingangsspannung des Meßspannungs-Integrationsverstärkers (3) addiert wird.
DE2839123A 1978-09-08 1978-09-08 Spannungs-Frequenz-Wandler Expired DE2839123C2 (de)

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DE2839123B1 DE2839123B1 (de) 1980-03-13
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