CH644480A5 - Einrichtung zur verstaerkung einer impulsspannung mit driftkorrektur. - Google Patents

Description

644 480

PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Verstärkung einer Impulsspannung mit • Driftkorrektur, welche Einrichtung einen Hauptdifferentialverstärker (1), an dessen nichtinvertierenden Eingang (2) eine Impulsspannungsquelle (3) angeschlossen ist und welche einen Rückkopplungsstromkreis zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang (4) des Hauptdifferentialverstärkers (1) aufweist, sowie einen Speicherkondensator (9), der an den invertierenden Eingang (4) des Hauptdifferentialverstärkers (1) angeschlossen ist, enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückkopplungsstromkreis einen weiteren Differentialverstärker (5), dessen nichtinvertierender Eingang (6) an den Ausgang des Hauptdifferential Verstärkers (I) angeschlossen ist, und eine in Reihe mit dem weiteren Differentialverstärker (5) liegende Diode (8) enthält, die an den invertierenden Eingang (4) des Hauptdifferentialverstärkers (1) angeschlossen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine solche Einrichtung betrifft das Gebiet der Messtechnik.

Die vorliegende Erfindung kann zur Verstärkung von gleichpoligen Impulssignalen in Einrichtungen der exakten Signalpegelhaltung und in Einrichtungen zur Wiederherstellung der Gleichstromkomponente eines Signals Anwendung finden. Insbesondere dient die erfindungsgemässe Einrichtung zur Verstärkung von gleichpoligen Impulssignalen in Amplituden-Analysatoren.

Bei einer Amplitudenanalyse von Impulssignalen ist der Unterscheidungsgrad der Amplituden für jeden einzelnen Impuls von grosser Bedeutung. Dieser Unterscheidungsgrad wird durch die Drift des Nullpegels des Verstärker-Ausgangssignals bestimmt, dessen Grösse unter anderem von der eigenen Nulldrift des Verstärkers, der Stabilität der Speisespannungen, der Umgebungstemperatur und der Zeit abhängig ist.

Eine aus dem SU-Urheberschein 294 246 (IPC H 03 k, 5/20) bekannte Einrichtung weist einen Haupt-Differentialverstärker, einen Rückkopplungsstromkreis und einen Speicherkondensator auf. An den nichtinvertierenden Eingang des Haupt-Differentialverstärkers ist über einen Schalter eine Impulsspannungsquelle angeschlossen. Der Rückkopplungsstromkreis ist mit dem Ausgang des Haupt-Differentialver-stärkers und mit seinem invertierenden Eingang elektrisch verbunden. Der Speicherkondensator ist an den invertierenden Eingang des Haupt-Differentialverstärkers angeschlossen. Über einen weiteren Schalter ist an den invertierenden Eingang des Haupt-Differentialverstärkers eine zweite Impulsspannungsquelle angeschlossen. Die Eingänge des Haupt-Differentialverstärkers sind über einen weiteren Schalter miteinander verbindbar. Der Rückkopplungsstromkreis enthält einen mit dem Ausgang des Haupt-Differentialver-stärkers verbundenen Schalter und einen mit dem Schalter in Reihe geschalteten Spannungsfolger, der an den invertierenden Eingang des Haupt-Differentialverstärkers angeschlossen ist.

Die Driftkorrektur erfolgt bei der bekannten Einrichtung durch das Schliessen des Schalters im Rückkopplungsstromkreis, um die Driftspannung vom Ausgang des Haupt-Differentialverstärkers mit dem Speicherkondensator zu verbinden. Dabei werden die Impulsspannungsquellen von den Eingängen des Haupt-Differentialverstärkers getrennt, die zu diesem Zeitpunkt miteinander zu verbinden sind.

Die erforderliche periodische Abschaltung der Impulsspannungsquellen hat einen teilweisen Verlust der Information über die Eingangssignale zur Folge, z.B. beim Auftreten von Impulslücken bei der Anwendung der bekannten Einrichtung zur Analyse der Amplituden von Impulssignalen.

Femer ist die Schaltungsanordnung der bekannten Einrichtung durch die Anordnung von mehreren Schaltern und einer speziellen, für diese bestimmten Steuereinheit verhältnismässig kompliziert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine kontinuierliche Driftkorrektur des Nullpegels des Ausgangssignals des Verstärkers durch eine Änderung der Schaltung des Rückkopplungsstromkreises ermöglicht wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemässe Einrichtung ermöglicht in verschiedenen Amplituden-Analysatoren eine Erhöhung der Aussagekraft und der Genauigkeit der Analyse sowie eine Vereinfachung der Schaltung und eine Erhöhung der Betriebssicherheit.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Einrichtung zur Verstärkung einer Impulsspannung mit Driftkorrektur.

Als Beispiel sei die Anwendung der Einrichtung zur Verstärkung eines gleichpoligen, negativen Impulssignals angenommen.

Die Figur zeigt einen Haupt-Differentialverstärker 1, an dessen nichtinvertierenden Eingang 2 eine Impulsspannungsquelle 3 angeschlossen ist. Als Impulsspannungsquelle 3 dient beispielsweise ein fotoelektrischer Umformer, welcher die Grösse der in einer Gasströmung enthaltenen Teilchen in elektrische Impulse mit negativem Vorzeichen umformt.

Anstelle eines solchen Umformers kann auch jede andere geeignete Quelle angeschlossen werden, welche gleichpolige Impulse mit negativem Vorzeichen liefert.

Der Rückkopplungsstromkreis ist elektrisch mit dem Ausgang des Hauptdifferentialverstärkers 1 und seinem invertierenden Eingang 4 verbunden. Der Rückkopplungskreis enthält einen zusätzlichen Differentialverstärker 5, dessen nichtinvertierender Eingang 6 an den Ausgang des Hauptdifferentialverstärkers 1 angeschlossen ist, während sein invertierender Eingang 7 geerdet ist. Der Ausgang des zusätzlichen Differentialverstärkers 5 ist mit einer Diode 8 verbunden, die an den invertierenden Eingang 4 des Hauptdifferentialverstärkers 1 angeschlossen ist. Ein Speicherkondensator 9 liegt zwischen dem invertierenden Eingang 4 des Hauptdifferentialverstärkers 1 und Erde.

Der Verstärkungsfaktor des Hauptdifferentialverstärkers 1 wird nach der erforderlichen Verstärkung der Impulsspannung gewählt. Der Verstärkungsfaktor des zusätzlichen Differentialverstärkers 5 wird nach der zulässigen Driftgrösse des Nullpegels des Ausgangssignals der Einrichtung und der Schwellenspannung der Diode 8 berechnet. Der Ausgang des Hauptdifferentialverstärkers 1 stellt den Ausgang der Einrichtung zur Verstärkung einer Impulsspannung mit Driftkorrektur dar.

Die Einrichtung funktioniert folgenderweise.

Während der Zuführung eines negativen Impulses von der Impulsspannungsquelle 3 zum Eingang 2 des Hauptdifferentialverstärkers 1 wird der Speicherkondensator 9 über den Innenwiderstand des Differentialverstärkers 1 aufgeladen. Die Zeitkonstante des Ladestromkreises des Speicherkondensators 9 ist viel grösser als die Impulsdauer, weshalb der Speicherkondensator 9 nur bis auf einen Teil der Impulsamplitude aufgeladen wird. Am Ausgang des Hauptdifferentialverstärkers 1 tritt ein verstärkter negativer Impuls auf, welcher dann durch den zusätzlichen Differentialverstärker 5 ver2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

o5

3

644 480

stärkt wird und die Diode 8 sperrt. Der Rückkopplungsstromkreis ist während der Wirkung des negativen Impulses abgeschaltet. Nach der Beendigung der Impulszuführung beginnt die Entladung des Speicherkondensators 9 über den Innenwiderstand des Hauptdifferentialverstärkers 1. Die bei der Entladung des Speicherkondensators 9 zwischen dem invertierenden und dem nichtinvertierenden Eingang 4 und 2 des Hauptdifferentialverstärkers 1 auftretende Spannung hat eine solche Polarität, dass am Ausgang des Hauptdifferentialver-stärkers 1 eine positiv gepolte Spannung auftritt. Diese durch den zusätzlichen Differentialverstärkers 5 verstärkte Spannung steuert die Diode 8 auf und lädt den Speicherkondensator 9 bis auf eine Spannung um, die nach dem absoluten Betrag nah der auf den Eingang des Hauptdifferentialverstä-kers 1 bezogenen Driftspannung des Nullpegels des Ausgangssignals dieses Verstärkers ist. Dabei wird die Ausgangsspannung des Hauptdifferentialverstärkers 1 durch die summarische Wirkung der Driftspannung des Hauptdifferentialverstärkers 1 und der Spannung am Speicherkondensator 9 am invertierenden Eingang 4 bestimmt. Die Grösse dieser 5 Spannung wird durch die Schwellenspannung der Diode 8 und den Verstärkungsfaktor des zusätzlichen Differentialverstärkers 5 bestimmt. Beträgt beispielsweise die Schwellenspannung der Diode 8 0,5 V und der Verstärkungsfaktor des zusätzlichen Differentialverstärkers 5 1000, so wird die Drift-10 Spannung am Ausgang des Hauptdifferentialverstärkers 1 0,5 mV betragen.

Wird die Einrichtung zur Verstärkung eines gleichpoligen positiven Impulssignals verwendet, so muss man die Diode 8 umklemmen. Dabei funktioniert die Einrichtung auf die glei-15 che Weise wie auch bei der Verstärkung eines negativen Impulssignals.

G

1 Blatt Zeichnungen