圖。此處只圖 示了模擬處理單元1和校準單元5。
[0029] 模擬處理單元1包含信號輸入端10,該信號輸入端10被具體化用于饋入測量信 號。此外,模擬處理單元1包含接地輸入端11,該接地輸入端11可以連接用于承載測量信 號的連接線纜的屏蔽物。接地輸入端11連接至內(nèi)部接地端子12。信號輸入端10連接至耦 合電容器13。接著,電容器13在其背向的端子處連接至第一檢波器二極管14、電阻器16 和第二檢波器二極管15。在這個背景下,檢波器二極管14和15以反并聯(lián)的方式被配置。 即,從電容器13的角度,第一檢波器二極管14在流向上被連接,而第二檢波器二極管15與 流向相反地被連接。換句話說,第一二極管14的陽極連接至電容器13和/或電阻器16,而 第二二極管15的陰極連接至電容器13和/或電阻器16。
[0030] 電阻器16在其背向的一端處連接至接地端子17,電阻器16用作到達信號輸入端 10的測量信號的吸收器。第一檢波器二極管14的背向電容器13的端子(此處為陰極)連 接至電容器18,電容器18連接至接地端子20。檢波器二極管15的背向電容器13的端子 (此處為陽極)經(jīng)由電容器19也連接至接地端子21。
[0031] 此外,第一檢波器二極管14的背向電容器13的端子連接至斬波器單元28的第一 端子。第二檢波器二極管15的背向電容器13的端子連接至斬波器單元28的第二端子。
[0032] 在這個背景下,斬波器單元28包含第一開關(guān)26和第二開關(guān)27。因而,第一開關(guān) 26用來在第一端子22和第二端子24之間切換。在這個背景下,第二開關(guān)27用來在第一端 子23和第二端子25之間切換。在這個背景下,端子24和25彼此連接并連接至第一檢波 器二極管14的背向電容器13的端子。在這個背景下,端子22和23彼此連接并連接至第 二檢波器二極管15的背向電容器13的端子。
[0033] 因而,斬波器單元28的開關(guān)26和27以使得開關(guān)26和27總是同時開關(guān)這種方式 被實現(xiàn)。即,端子23和24或相應(yīng)地22和25總是同時連接。因而,斬波器單元28實現(xiàn)倒 置檢波器二極管14、15的信號極性的功能。即,在第一開關(guān)位置(例如,端子23、24激活), 檢波器二極管14、15的輸出信號以與第二開關(guān)位置(例如,端子22、25激活)相比反向的 極性被傳送至下游放大器50。
[0034] 因而,斬波器單元28的第一開關(guān)26連接至放大器50的正輸入端子。于是,斬波 器單元28的第二開關(guān)27連接至放大器50的負輸入端子。在這個背景下,放大器50以如 下這種方式被配置:放大器50放大其兩個輸入端之間的電壓,并且同時放大其兩個輸入端 之間的阻抗(一方面)以及兩個輸入端中的每一個與電路接地12、20、21、40、41、44和45 之間的阻抗(另一方面),阻抗是如此之大以致檢波器的輸出電壓僅在可忽略的微小程度 上或根本不受該電阻負載的影響。一般,這由處于非反相配置的放大器50實現(xiàn)。放大器50 的輸出端子連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器51,模數(shù)轉(zhuǎn)換器51接著連接至模擬處理單元1的信號輸出端 52〇
[0035] 為了進行測量,測量信號被供應(yīng)至輸入端子10。測量信號的DC分量通過電容器 13被去除。檢波器二極管14、15將測量信號轉(zhuǎn)換成允許關(guān)于測量信號的功率做出推斷的信 號。因此,檢波器二極管14、15優(yōu)選在二次特性范圍內(nèi)被操作。通過電容器18、19和對應(yīng) 的接地端子20、21,實現(xiàn)檢波器的輸出信號與高頻測量信號的解耦,因為這些電容器以高頻 方式將檢波器二極管14和15的背向電容器13的端子連接至地面,而同時,它們確保在測 量信號的整流的結(jié)果下,可以形成等同于后者的兩個輸出電壓。
[0036] 斬波器單元28定期地倒置檢波器二極管14、15的輸出信號的極性,以補償檢波器 二極管14、15之間在輸出信號中存在的任何差異并且使干擾值的影響最小化。干擾因素主 要是放大器50的泄漏電流和偏移電壓。斬波器單元28的輸出信號由放大器50放大并由 模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號,該數(shù)字輸出信號在后期階段被供應(yīng)至圖1的數(shù)字處理單 元2,用于進一步的數(shù)字處理。此處,對測量的進一步過程不進行說明,因為這與本發(fā)明不相 關(guān)。
[0037] 此外,在每種情況下,電流源46、47連接至放大器50的輸入端子。第一電流源46 連接至放大器50的正輸入端子。第二電流源47連接至放大器50的負輸入端子。電流源 46、47各自包括內(nèi)部電阻器30、31,內(nèi)部電阻器30、31在每種情況下連接至放大器50的相 應(yīng)輸入端子。可替代地,兩個電流源46、47可以被公共電流源所取代。在這個情況下,公共 電流源的一個端子在每種情況下連接至放大器50的輸入端子。
[0038] 內(nèi)部電阻器30、31優(yōu)選提供相同的值。在這個背景下,內(nèi)部電阻器30、31的值優(yōu) 選被選擇成大于檢波器二極管14、15的零點電阻。例如,在零點電阻為10kQ的典型二極 管的情況下使用10MD的值。
[0039] 在這個背景下,內(nèi)部電阻器30、31必須選擇不太小的,使得所測量的校準電壓不 會由于分壓而不必要地減少。此外,內(nèi)部電阻器30、31應(yīng)以如下這種方式選擇:使得產(chǎn)生的 安培數(shù)如此之大,以致一方面平均電壓降%優(yōu)選盡可能大到驅(qū)動檢波器,但是特性的二次 范圍盡可能仍然沒有剩余。然而,在這個背景下不存在針對二次特性范圍的固定限制。按 照慣例,被認為是%= mnuT〇
[0040] 開關(guān)34、35在每種情況下連接至內(nèi)部電阻器30、31的分別背離的端子,開關(guān)34、35 各自在兩個端子36、37或相應(yīng)地38、39之間切換。就兩個電流源46、47而言,一個第一端 子36、37分別連接至電壓源42、43,電壓源42、43接著連接至接地端子44、45。在每種情況 下,第二端子38、39連接至接地端子40、41。
[0041] 如果現(xiàn)在要實施校準,零點電壓首先由放大器50放大并由模數(shù)轉(zhuǎn)換器51轉(zhuǎn)換成 數(shù)字零點電壓。在這個背景下,零點電壓接連地在斬波器單元28的兩個不同開關(guān)位置下被 測量為檢波器二極管14、15的輸出信號,而不存在校準電流。準確地說,如果沒有實施測 量,則零點電壓不受任何測量信號影響??商娲?,準確地說,如果實施了測量,則零點電壓 受測量信號影響。然而,如果測量信號在整個校準期間恒定且足夠小使得檢波器二極管14、 15被操作在二次范圍內(nèi),則所測量的零點電壓可以用于校準。
[0042] 如果測量信號滿足這些條件,則測量信號僅僅被測量為校準測量的零點的額外位 移,因而被測量為附加的零點電壓。
[0043] 在圖2a中示出了零點電壓的測量。在這個背景下,僅示出了斬波器單元28的第 一開關(guān)位置。當然,針對斬波器單元28的兩個開關(guān)位置測量零點電壓。即,電壓源42、43 通過開關(guān)34、35與內(nèi)部電阻器30、31分離,并因此與放大器50的輸入端子和斬波器單元28 分咼。
[0044] 零測量具有從校準值V0和A V去除存在的任何測量信號的影響以及從校準值V0 去除放大器50的偏移電壓的影響的目的(公式8)。由于兩個干擾值,即檢波器的零點輸出 電壓和放大器的偏移電壓,在一個斬波器設(shè)置中彼此相加,但在另一斬波器設(shè)置中彼此相 減,因此不能用單個零測量從校準結(jié)果消除兩個值。
[0045] 如果代替該方法針對兩個斬波器設(shè)置中的每一個實施零測量,并且在具有同樣的 斬波器設(shè)置的每種情況下針對校準電壓從測量結(jié)果減去這些零測量結(jié)果,則從校準值V0 和AV消除兩個影響值。
[0046] 放大器偏移電壓的影響也在校準值V中被消除,而不進行第二零測量,并且實際 上僅僅通過形成兩個校準電壓之間的差被消除。
[0047] 在測量零點電壓之后,開關(guān)34、35的開關(guān)位置被改變。這在圖2b中被示出?,F(xiàn)在 端子36、37經(jīng)由內(nèi)部電阻器30、31連接至放大器50的輸入端子。現(xiàn)在電壓源42、43各自 產(chǎn)生方向相反但是值相同的恒定電壓,并將該恒定電壓經(jīng)由開關(guān)34、35傳送至內(nèi)部電阻器 30、31,內(nèi)部電阻器30、31在每種情況下將恒定電壓轉(zhuǎn)換成恒定電流并將該恒定電流經(jīng)由 斬波器單元28,即通過開關(guān)26、27傳送至端子24、23。因而,電壓源42的正端子連接至斬 波器單元的端子24,而電壓源43的負端子連接至斬波器單元28的端子23。以這種方式, 從電壓源42經(jīng)由斬波器單元28的端子24、檢波器二極管14、檢波器二極管15、斬波器單元 28的端子23獲得到電壓源43的負極端子的電流流動。
[0048] 在這個背景下,由于電阻器30、31與檢波器二極管14、15的內(nèi)部電阻相比大且與 電流路徑上的體積電阻(bulk resistance)相比大,因此獲得恒定電流。優(yōu)選地,內(nèi)部電阻 是電流路徑上所有其它電阻的至少五倍,尤其優(yōu)選的是至少十倍。
[0049] 在放大器50的端子處產(chǎn)生的電壓由放大器50放大并且由模數(shù)轉(zhuǎn)換器51數(shù)字化。 一旦已經(jīng)記錄了該測量的值,斬波器單元28的開關(guān)位置就被改變。這在圖2c中被示出?,F(xiàn) 在開關(guān)26、27將放大器50的輸入端子連接至斬波器單元的