AT412600B - Schaltungsanordnung zur hysteresebehafteten schwellwertdetektion des spitzenwertes eines periodischen eingangssignales - Google Patents

Description

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   Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur hysteresebehafteten Schwellwertdetektion des Spitzenwertes eines periodischen Eingangssignals gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 



   Bei bekannten Schaltungsanordnungen der genannten Art wird das Eingangssignal gleichgerichtet und gesiebt, um ein Näherungssignal für die zeitliche Änderung des Spitzenwertes zu erhalten. Dieses gesiebte Signal wird einem Schmitt-Trigger zugeführt, welcher das gewünschte Hystereseverhalten erzeugt. Die Welligkeit des gleichgerichteten Eingangssignals muss kleiner als die Hysteresespannung des nachgeschalteten Schmitt-Triggers sein, da andernfalls bei sich langsam ändernden Eingangssignalen ein unerwünschtes mehrfaches Wechseln zwischen den Schaltzuständen die Folge ist.

   Vor allem bei gewünschter kleiner Hysteresespannung muss daher die Zeitkonstante des Siebgliedes entsprechend gross gewählt werden, was die Reaktionszeit der Detektion entsprechend erhöht, so dass speziell bei einer den Schwellwert zunächst wesentlich übersteigenden Eingangsspannung ein rascher Abfall des Spitzenwertes unter den Schwellwert nur verzögert erkannt werden. 



   Die Erfindung setzt sich zum Ziel, eine Schaltungsanordnung der einleitend genannten Art zu schaffen, mit welcher das Über - oder Unterschreiten bestimmter Schwellwerte des Spitzenwertes sehr rasch erkannt werden kann, wobei dennoch das Hystereseverhalten der genannten, bekannten Schaltungsanordnung beibehalten wird. Dieses Ziel wird mit einer Schaltungsanordnung gemäss dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. 



   Auf diese Weise beträgt die Reaktionszeit auf einen Abfall des Spitzenwertes maximal die Haltezeit des Zeitgliedes, welche in der Grössenordnung der Grundperiodendauer des Eingangssignals und damit deutlich unter der Zeitkonstante der Siebglieder von herkömmlichen Schaltungsanordnungen liegt. Durch das Verändern der Schaltschwelle des Schwellwertschalters im gesetzten Zustand des Zeitgliedes, d. h. dem Detektionszustand, wird ein Hystereseverhalten der gesamten Schaltungsanordnung erzielt. Im Gegensatz dazu zeigt eine herkömmliche Anordnung nach dem Stand der Technik zur Detektion von nicht nullliniensymmetrischen Impulsfolgen bestehend aus einem Schmitt-Trigger mit einem nachfolgendem retriggerbaren Zeitglied bezüglich der Einhüllenden der Impulsfolge kein Hystereseverhalten auf. 



   Für nullliniensymmetrische Eingangssignale zeichnet sich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dadurch aus, dass dem Schwellwertschalter ein Vollwellengleichrichter ohne Siebglied vorgeschaltet ist und die Haltezeit des retriggerbaren Zeitgliedes im Bereich der halben Grundperiodendauer des Eingangssignals ist, was die Reaktionszeit noch weiter verringert. 



   Bevorzugt weist der Schwellwertschalter einen Komparator auf, an dessen einen Eingang das Eingangssignal und an dessen anderen Eingang der Ausgang einer steuerbaren Referenzspannungsquelle geführt ist, welche vom Ausgang des Zeitgliedes angesteuert ist, was eine besonders einfache Ausführung ermöglicht. 



   Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 die Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangssignal bei einer herkömmlichen Schaltungsanordnung zur hysteresebehafteten Schwellwertdetektion nach dem Stand der Technik mittels Schmitt-Trigger, welcher über einen Gleichrichter und ein Siebglied angesteuert wird,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung und
Fig. 3 die Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangssignal bei der Schaltungsanordnung von Fig. 2. 
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 detektierenden Informationsgehalt darstellt. Die zweite Kurve zeigt den Zeitablauf eines Nähe- 
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 richtung und Siebung erzeugt worden ist und an den Eingang eines Schmitt-Triggers mit der Einschaltschwelle UE und der Ausschaltschwelle UA geführt wird.

   Das Ausgangssignal Uour ist in der dritten Kurve gezeigt. Es ist ersichtlich, dass ein Abfallen des Spitzenwertes von UIN unter den Ausschaltschwellwert UA erst nach einer Verzögerungszeit At erkannt wird, welche von der Zeitkonstante des verwendeten Siebgliedes bestimmt ist. 



   Gemäss Fig. 2 weist die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung zur hysteresebehafteten Schwellwertdetektion des Spitzenwertes eines periodischen Eingangssignals in Aufeinanderfolge einen Vollwellengleichrichter 1, welcher nur bei nullliniensymmetrischen Eingangssignalen notwen- 

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 dig und vorteilhaft ist, einen Schwellwertschalter 2 und ein Zeitglied 3 auf Der Schwellwert Usw des Schwellwertschalters 2 wird über einen Steuereingang 4 vom Ausgang des Zeitgliedes 3 
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 Der Schwellwertschalter 2 enthält im wesentlichen einen Komparator 5, an dessen einen Ein- 
 EMI2.2 
 Eingang eine steuerbare Referenzspannungsquelle 6 angeschaltet ist, welche über den Steuereingang 4 einstellbar ist. 



   Das Zeitglied 3 ist von retriggerbarem Typ und besitzt eine Zeitkonstante At, welche in der Grössenordnung der Grundperiodendauer P des Eingangssignals UIN liegt, im Falle nullliniensymmetrischer Eingangssignale im Bereich der halben Grundperiodendauer. Das Zeitglied 3 wird bevorzugt durch ein Monoflop gebildet, kann aber auch ein R/C-Glied mit verkürzter Aufladezeitkonstante sein. 



   Die Funktionsweise der Schaltung wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert, welche den 
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 wertschalters und der Spannung UOUT am Schaltungsausgang übereinander darstellt. Wenn das gleichgerichtete Eingangssignal UIN' den Schwellwert   Usw   des Schwellwertschalters 2 erreicht, triggert dieser das Zeitglied 3, und das Ausgangssignal UOUT geht in den Zustand "high" über. Das "high"-Signal am Schaltungsausgang weist die Referenzspannungsquelle 6 an, den Schwellwert Usw für den Schwellwertschalter 2 auf einen niedrigeren Schwellwert USW' zu reduzieren. 



   Die ansteigenden Flanken der anschliessenden Halbwellen des gleichgerichteten Eingangssignals UIN' triggern jedes Mal das Zeitglied 3 von neuem, solange sie den reduzierten Schwellwert 
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 reduzierten Schwellwert USW' fällt, unterbleibt das Nachtriggern des Zeitgliedes 3, und das Ausgangssignal UOUT fällt nach einer Verzögerungszeit, welche der Zeitkonstante At des Monoflops 3 entspricht, auf "low" zurück. 



   Eine bevorzugte Anwendung der Schaltungsanordnung ist der Einsatz in einem digitalen Koppelelement, welches mit einem Wechselsignal angesteuert wird oder intern mit einem solchen arbeitet (z. B. zur Speisung eines induktiven Übertragers zur galvanischen Eingangs/Ausgangstrennung), wobei die Tastung des Wechselsignals die mit Hysterese zu detektierende Digitalinformation darstellt. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Schaltungsanordnung zur hysteresebehafteten Schwellwertdetektion des Spitzenwertes eines periodischen Eingangssignals, wobei das Eingangssignal einem Schwellwertschalter zugeführt ist, welchem ein retriggerbares Zeitglied mit einer Haltezeit in der Grössenord- nung der Grundperiodendauer des Eingangssignals nachgeschaltet ist, dessen Ausgang den Ausgang der Schaltungsanordnung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schwellwertschalter (2) einen steuerbaren Schwellwert (Usw) aufweist, und dass das Aus- gangssignal des retriggerbaren Zeitgliedes (3) dem Steuereingang (4) des Schwellwert- schalters (2) zugeführt ist und im getriggerten Zustand dessen Schwellwert (Usw) auf einen niedrigeren Wert (Usw') reduziert.

Claims (1)

1. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 für nullliniensymmetrische Eingangssignale, da- durch gekennzeichnet, dass dem Schwellwertschalter (2) in an sich bekannter Weise ein EMI2.5 im Bereich der halben Grundperiodendauer (P) des Eingangssignals (UIN) liegt.

   3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwertschalter (2) einen Komparator (5) aufweist, an dessen einen Eingang das Ein- EMI2.6 und an dessen anderen Eingang der Ausgang einer steuerbaren Referenzspannungsquelle (6) geführt ist, welche vom Ausgang des Zeitgliedes (3) angesteuert ist.