DE894883C - Verstaerker-Schaltung fuer Brueckenmessungen - Google Patents

Description

• Verstärker-Schaltung für Brückenmessungen Bei der Messung von Wechselstromwiderständen nach der Brückenmethode ist es störend, daß nicht gleichzeitig Spannungsquelle und Null. instrument einpolig geerdet werden können. Genaue Messungen sind nur mölich, wenn das Nullinstrument einen Verstärker enthält. Wird, wie in Fig. 1 angedeutet, dieser Verstärker einpolig geerdet, so muß die Spannungsquelle erdfrei sein. Wenn die Spannung durch einen Sender üblicher Bauart erzeugt wird, muß al. so zwischen Sender und Brücke ein Transformator mit erdfreier Sekundärwicklung geschaltet werden. Solche Transformatoren erfordern selbst bei Verwendung für nur eine Frequenz einen erheblichten Aufwand an Herstellungsgenauigkeit. Soll die Anordnung ohne Wechsel des Transformators in einem weiten Frequenzbereich verwendet werden, ist wegen der ungewollten kapazitiven Kopplungen die Forderung der Erfreiheit praktisch unerfüllbar.
• Wird andererseits entsprechend Fig. 2 der Ausgang der Spannungsquelle einpolig geerdet, so muß dafür gesorgt werden, daß der Eingang des zum Nullinstrument gehörigen Verstärkers erdfrei ist, weil anderen. falls die Symmetrie der Brücke gestört wäre. Die Erzielung der erdfreiheit durch einen Transformator stößt bei großem Frequenzbereich und hoher Meßgenauigkeit hier auif dieselben Schwierigkeiten wie auf der Senderseite.
• XDer Gedanke der Erfindung besteht darin, daß zur Überwindung der geschilderten Schwierigkeiten das erste Rohr des Verstärkers mit Kathode und Gitter an die Brücke angeschl'ossen wird und die auftretenden Störspannungen durch geeignete Schaltmaßnahmen kompensiert werden. Die einfachste Kompensation besteht darin, daß Idie zwischen Kathode und Erde liegende Wechselspannung durch eine Kapazität auf das Schirmgitter übertragen wird, wie es in Fig. 3 angedeutet ist. Darin bedeutet S die einseitig geerdete Spannungsquelle.
• R1 und R2 sind bekannte feste Impedanzen, während R3 nach Real- und Imaginärteil verändert wird, bis das Brückengleichgewicht mit oder zu messenden Jmpedanz R4 erreicht und d'as Rohr anodenseitig frei von Wechselstrom ist, das Instrument also auf Null zeigt. Die in dem Schaltbild eingezeichneten Widerstände R1 und R2 6ind wie üblich Giitter-und Kathodenwiderstand. Die Spule L1 dient zur teilweisen neutralisation der Röhren- und Schaltkapazitäten bei hohen Frequenzen. Die Kapazitäten C1 und C2 übertragen die Mßspannung auf Gitter und Kathode. Die Kapazität C3 führt dem Schirmgitter die Kathodenwechselspannung zu, um zu bewirken, daß gemeinsame Potentialschwankungen von Steuergitter und Kathode sich in ihrer Wirkung auf dem Elektrodenstrom kompensieren.
• Lst die geforderte Meßgenauigkeit sehr hoch, so machen sich die Kapazitäten vom Schirm- und Bremsgitter gegen Anode störend. bemerkbar. Über diese Kapazitäten fließt von der gegenüber Erde auf Wechselspannung liegenden Kathode ein Wechselstrom zur Anode, Ider bei Brückenabgleich nicht verschwindet und dader die Messungen fälscht. Im Sinne der Erfindung ist auch dieser Strom zu kompensieren, was nach Fig. 4 geschehen kann. Brücke und erste Röhre sind nach Fig. 3 geschaltet, doch wird an die Kathodenseite der ersten Röhre eine aus den Kapazitäten C5, C6, C7, der Drossel L2 und dem Widerstand R5 bestehende Leitungsnachbildung angeschlossen, derart, Idaß bei Brückengleichgewicht die von ihr auf die Kathode der zweiten Röhre übertragenen Spannung gleich der Spannung ist, die kapazitiv zur Anode des ersten Rohres und von dort über L1 und C4 auf das Steuergitter der zweiten Röhre gelangt. Damit diese Bedingung für alle in Betracht kommenden Frequenzen, erfüllt ist, muß R4 ~ L1 ~ C5 ~ C6 ~ C7 R5 L2 Ci, Ca - Ce sein. Dabei ist Ck die Kapazität von Schirm- und Bremsgitter gegen Anode, Ca der übrige Teil der Ausgangskapazität des ersten Rohres, Ce die Eingangskapazität des zweiten Rohres. Man hat dann also erreicht, daß bei Brückengleichgewicht auch im zweiten Rohr kein Elektronenwechselstrom fließt. zwar kann auch im zweiten Rohr über C9 ein kapazitiver Wechselstrom vom Schirmgitter zur Anode fließen, doch ilst dieser Strom wegen des auf dem Übertragungsweg eingetretenen Spannungsabfalls erheblich kleiner lals der im ersten Rohr, während die bei gestörtem Brückengleichgewicht zwischen Gitter und Kathode des ersten Rohres auftretende Wechselspan-nung auf Zudem Weg zum zweiten Rohr verstärkt worden ist. Das Verhältnis Meßspannung zur Störspannung ist also durch die weitere Kompensation erheblich verbessert worden, Falls die im zweiten Rohr kapazitiv übertragene Spannung noch stört, kann die Kompensation auf dem Weg von der zweiten zur dritten Röhre Idurch R6, R7, R8, C9 und C10 und, wenn nötig, noch am beliebig vielen weiteren Röhren wiederholt werden.
• Auf diese Weise läßt sich das Verhältnis Storspannung zu Meßspannung beliebig weit herungterdrücken. Eine Schaltung dieser Art zeigt Fig. 5.
• Dabei ist durch eine automatische Amplitudenregelung nach Art des Fadingausgleichs noch dafür gesorgt, daß die Empfindlichkeit der Anzeige in der Nähe des Brückenabgleichs hoch, bei stark verstellter Brücke jedoch geringer ist, so daß Bereichumschaltungen des Anzeigeinstruments unnötig sind. Fig. 5 zeigt, wie die Regelspannung ohne wesentlichen Aufwand an der Enddiode abgenommen werden kann.
• Für Die Auswertung der Messungen ist es zweckmäßig, wenn die zum Zwecke der Kompensation geschaffene Leitungsnachbildung nur einen kleinen Zusatz zu der zwischen dem linken Brückenpunkt und Erde liegenden Impedanz darstellt. Man wird daher den aus R1 und R2 gemäß Fig. 3 bestehenden linken Brückenzweig so niederohmig ausführen, wie es der Sender S zuläßt. Die Beeinflussung der Brücke durch den Meßverstärker wird noch weiter verringert, wenn in die beiden Zuleitungen von der Brücke zum Verstärker Widerstände gelegt werden.
• Die dadurch bedingte Einbuße an Empfindlichkeit kann leicht durch Hinzunahme eines weiteren Verstärkerrohres ausgeglichen werden. Die Impedanz der Verstärkereingänge gegen Erde stört überhaupt nicht, wenn die Messungen im Substitutionsverfahren durchgeführt werden, wenn also nach Einstellung des Brückengleichgewichts die zu biestimmende Impedanz R4 durch eine geeignete veränderliche Impedanz ersetzt und diese solange mach Wirk- und Blindkomponente variiert wird, bis das Wiedereintreten Ides Brückengleichgewichts anzeilgt, daß (die veränderliche Impedanz nunmehr gleich der zu messenden ist.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Gerät zur Druchführung von Wechselstrommessungen nach der Brückenmethode mit unmittelbar an die Brücke angeschlossener einseitig geerdeter Spannungsquelle und vor das Nullinstrument geschaltetem Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rohr Ides Verstärkers mit Gitter und Kathode wechselstrommläßi, an zwei gegenüberliegende Brückenpunkte angeschlossen ist.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltelemente, vorzugsweise ein zwischen Kathode und Schirmgitter des ersten Rohres liegender Kondensator, Ider, die an der Kathode liegende Wechselspannung auf Idas Schirmgitter überträgt und dadurch im Falle des Brückengleichgewichts den Elektronen strom des ersten Rohres zeitlich konstant macht, vorgesehen sind, durch welche die von der an Ider Kathode liegenden Hochfrequenzspannung hervorgerufenen Störspannungen kompensiert werden.
3. 3. Gerät nach Anspruch I oder 12, dadurch gekennzeichnet, Idaß, die kapazitiv vom Schirm gitter und etwaigen anderen Gittern und sonstigen Leiterteilen zur Anode, des ersten Rohres fließenden Ströme in ihrer Wirkung auf den Elektronenstrom des zweiten Rohres durch einen zwischen den Kathoden der beiden ersten Röhren liegenden Satz von Schaltelementen, der etwa eine Nachbildung der über die Anode der ersten Röhre bestehenden Verbindung zum Steuergitter des zweiten Rohres darstellt, kompensiert werden.
4. 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß d'ie Widerstandswerte der Leitungsnachbildung gegenüber der nachgebildeten anodenseitigen Verbindung verkleinert sind.
5. 5. Gerät nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation der Störspannungen durch kathodenseitige Schaltelemente zwischen mehreren aufeinanderfolgenden Röhren vorgenommen ist.
6. 6. Gerfät nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Kompensation entstörte Verstärker mit einer automatischen Amplitudenregelung versehen ist.
7. 7. Gerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die zu messende Impedanz nicht enthaltende Brückenzweig niederohmig ist.
8. 8. Gerät nach Anspruch I bis 7 mit verringerter Rückwirkung des kompensierten Verstärkers auf die Brücke, dadurch gekennzeichnet, daß in eine oder in jeder der beiden von der Brücke zum Verstärker führenden Leitungen ein Widerstand geschaltet ist.