Amplitudendiskriminator Die Erfindung betrifft einen Amplitudendiskrimi- nator ohne Hysterese.
Bekannte Amplitudendiskriminatoren weisen den mit Hysterese bezeichneten Nachteil auf, dass sie nicht bei den gleichen Werten der Eingangsspannung ansprechen, wenn die Spannung in positiver oder ne gativer Richtung verläuft. Das Umkippen von der Ruhelage in die andere Lage erfolgt nicht beim glei chen Wert der Eingangsspannung wie das Zurückkippen in die Ruhelage, und die Brei te des rechteckförmigen Ausgangsimpulses des Diskriminators entspricht deshalb nicht dem zeitli chen Abstand zwischen den beiden von der Ein gangsspannung angenommenen Punkten gleichen Spannungswertes.
Zur Beseitigung dieses Nachteils ist ein Vor schlag bekannt geworden, nach welchem zwei Kipp- schaltungen eingangsseitig parallelgeschaltet und so eingestellt sind, dass die eine Kippschaltung bei ab fallendem Verlauf der Eingangsspannung bei dem gleichen Spannungswert zurückkippt, bei dem die an dere Kippschaltung bei steigendem Verlauf der Ein gangsspannung ausgelöst wird. Hierbei werden zur Gewinnung der gewünschten Steuerimpulse die Vor derflanke des von der ersten Kippstufe und die Rückflanke des von der zweiten Kippstufe erzeugten Impulses herangezogen.
Die vorgeschlagene Schaltungsanordnung ermög licht aber die hysteresefreie Markierung der Zeit punkte, in denen die Eingangsspannung einen be stimmten Wert über- oder unterschreitet, nur, wenn an den Amplitudenverlauf der Eingangsspannung ganz bestimmte Bedingungen gestellt werden. Bei spielsweise tritt ein gefordertes Kippen der Schal tungsanordnung nicht ein, wenn die Amplitude der Eingangsspannung kleiner als die Hysteresedifferenz einer der beiden Kippschaltungen ist, oder wenn in einem beliebigen Amplitudenverlauf Schwankungen auftreten, die kleiner als die Hysteresedifferenz sind. Anhand der Fig. 1 soll dieser Sachverhalt erläutert werden.
In Fig. 1 a ist ein mit Schwankungen behafteter Verlauf der an den Eingängen der beiden Kippschal- tungen liegenden Spannung gezeigt. Die erste Kipp- schaltung soll so eingestellt sein, dass sie von der Ru helage in die andere Lage umkippt, wenn die Ein gangsspannung den Wert u erreicht (Punkt 1). We gen der Hysterese kippt diese Schaltung erst in die Ruhelage zurück, wenn die Eingangsspannung einen unterhalb von u liegenden Wert, beispielsweise den Wert O angenommen hat (Punkt 2).
Die zweite Kippschaltung ist so eingestellt, dass sie beim glei chen Wert u der Eingangsspannung in die Ruhelage zurückkippt (Punkt 4). Wegen der Hysterese liegt demnach die das Umkippen aus der Ruhelage be wirkende Spannung höher als u (Punkt 3).
In Fig. 1b und 1c sind die Ausgangsimpulse der ersten bzw. der zweiten Kippschaltung dargestellt. Gemäss der vorgeschlagenen, bekannten Schaltungs anordnung werden zur Gewinnung der gewünschten Steuerimpulse die Vorderflanken der Impulse der ersten Kippschaltung und die Rück flanken der Impulse der zweiten Kippschaltung herangezogen, beispielsweise durch Differenzieren und unter Zuhilfenahme von Gleichrichtern. In Fig. 1d sind die resultierenden Impulse ausgezogen einge zeichnet.
Es ist hieraus ersichtlich, dass in den Zeit punkten 5, 6 und 7 die gestrichelt eingezeichneten Steuerimpulse nicht erzeugt werden, obwohl die Ein gangsspannung den Wert u durchläuft. Dies deshalb, weil die Spannungsschwankung kleiner als die Hyste- resedifferenz ist.
Der Amplitudendiskriminator gemäss der Erfin dung macht ebenfalls Gebrauch von zwei Kippschal- tungen, insbesondere Schmitt-Triggerschaltungen, die eingangsseitig parallelgeschaltet und so eingestellt sind, dass die eine Kippschaltung bei abfallendem Verlauf der Eingangsspannung bei dem gleichen Spannungswert zurückkippt, bei dem die andere Kippschaltung bei steigendem Verlauf der Eingangs spannung ausgelöst wird.
Der Amplitudendiskrimi- nator ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang jeder Kippschaltung mit dem Eingang der jeweils an deren Kippschaltung durch ein Kopplungsglied ver bunden ist.
Die Wirkungsweise des Amplitudendiskrimina- tors ist die folgende: Erreicht die Eingangsspannung den Wert, auf welchen die erste Kippschaltung einge stellt ist, so wird diese Kippschaltung ausgelöst. Durch das Ausgangssignal wird über ein zwischen dem Ausgang der ersten und dem Eingang der zwei ten Kippschaltung liegendes Kopplungslied auch die zweite Kippschaltung trotz ihrer höher liegenden An sprechspannung ausgelöst.
Sobald die Eingangsspan nung in der entgegengesetzten Richtung des Span nungsverlaufs den Wert erreicht, auf welchen die zweite Kippschaltung zum Rückkippen eingestellt ist und der der Auslösespannung der ersten Kippschal- tung entspricht, wird die zweite Kippschaltung in die Ruhelage zurückgekippt. Gleichzeitig wird durch Übertragung des Ausgangssignals mittels eines zwei ten Kopplungsgliedes, das zwischen dem Ausgang der zweiten und dem Eingang der ersten Kippschal- tung vorgesehen ist, auch die erste Kippschaltung in die Ruhelage zurückgekippt.
Durch die Mitnahme der anderen Kippschaltung, wenn die eine Kippschaltung ihren Zustand ändert, wird demnach erreicht, dass es zur Erfassung aller Über- bzw. Unterschreitungen eines bestimmten Spannungswertes nicht mehr not wendig ist, dass die über- bzw. Unterschreitung min destens so gross wie die Hysteresedifferenz ist.
In Fig. 2 ist die beschriebene Wirkungsweise dar gestellt. Fig. 2a zeigt den gleichen Verlauf der Ein gangsspannung wie Fig. la. In Fig. 2b ist der Ver lauf der Ausgangsimpulse der beiden Kippschaltun- gen erzeigt. Der Verlauf ist für beide Kippschaltun- gen der gleiche, da die Zeitkonstante der Mitnahme durch die zuerst ausgelöste bzw. rückgekippte Kipp schaltungverschwindend klein gemacht werden kann.
Die Kopplung zwischen dem Ausgang der einen und dem Eingang der anderen Kippschaltung kann sehr klein sein, da die mitzunehmende Kippschaltung ohnehin dicht vor dem Auslösen bzw. Abfallen steht. In Fig. 2c sind die durch Differenzieren der Aus gangsimpulse erzeugten Steuerimpulse dargestellt, die nun jeden Zeitpunkt markieren, in welchem die Ein gangsspannung einen bestimmten Wert durchläuft.
Der Amplitudendiskriminator gemäss der Erfin dung weist ferner den Vorteil auf, dass zur Gewin nung der gewünschten Steuerimpulse nicht mehr die Vorderflanke der von der einen Kippschaltung und die Rückflanke der von der anderen Kippschaltung erzeugten Ausgangsimpulse herangezogen werden müssen. Jede der beiden Kippschaltungen liefert be reits geeignete Ausgangsimpulse.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel des Ampli- tudendiskriminators gezeigt, dessen Kippschaltun- gen durch bekannte transistorisierte Schmitt-Trigger- schaltungen <B>ST,</B> und ST, verwirklicht sind.
An der Eingangsbuchse E liegen die Eingänge beider Kipp- schaltungen, d.h. die Basis-Elektrode des jeweils er sten der paarweise angeordneten pnp-Transistoren. Die Kollektoren jedesTransistors sind überArbeiswi- derstände mit dem negativen Pol der Speisespannung verbunden, während die Emitter jedes Paares über einen gemeinsamen Widerstand an dem mit der Mas se verbundenen positiven Pol der Speisespannung lie gen.
Ferner ist der Kollektor des ersten Transistors über einen Spannungsteiler mit der Basis des zweiten Transistors verbunden.
Gemäss der Erfindung sind nun in jeder Kipp- schaltung der Ausgang mit dem Eingang der jeweils anderen Kippschaltung durch ein Kopplungsglied verbunden. Zweckmässigerweise wird hierfür ein Kondensator vorgesehen; es ist aber auch möglich, die Kopplung mittels eines Impulstransformators vor zunehmen.
Demnach liegt zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors der ersten Kippschaltung ST<B>,</B> (Ausgang AI) und der Basis des ersten Transistors der zweiten Kippschaltung ST., der Kondensator Cl. Ebenso ist zwischen dem Kollektor des zweitenTran- sistors der zweiten Kippschaltung<B>ST.,</B> (Ausgang A2) und der Basis des ersten Transistors der ersten Kipp- schaltung <B>ST,</B> der Kondensator C<I>2</I> angeordnet. Zur Verhinderung der Beeinflussung der vorgeschalteten Anordnungen sind in den Eingangsleitungen die Wi derstände R1 und R., vorgesehen.
Die Ausgangsimpulse können am Kollektor des zweiten Transistors abgenommen werden. Hierbei ist es ohne Bedeutung, ob der Ausgang A1 der ersten Kippschaltung oder der Ausgang A, der zweiten Kippschaltung benutzt wird, da beide Kippschaltun- gen den gleichen Ausgangsimpuls abgeben.
Amplitude discriminator The invention relates to an amplitude discriminator without hysteresis.
Known amplitude discriminators have the disadvantage, referred to as hysteresis, that they do not respond to the same input voltage values when the voltage runs in a positive or negative direction. The tilting from the rest position to the other position does not take place with the same value of the input voltage as the tilting back into the rest position, and the width of the rectangular output pulse of the discriminator therefore does not correspond to the temporal distance between the two points assumed by the input voltage Voltage value.
To eliminate this disadvantage, a suggestion has become known, according to which two flip-flops are connected in parallel on the input side and are set so that one flip-flop switches back when the input voltage drops at the same voltage value at which the other flip-flop with a rising curve of the An input voltage is triggered. Here, the front of the flank of the first flip-flop and the trailing edge of the pulse generated by the second flip-flop are used to obtain the desired control pulses.
The proposed circuit arrangement allows light but the hysteresis-free marking of the time points in which the input voltage exceeds or falls below a certain value, only if very specific conditions are placed on the amplitude curve of the input voltage. For example, a required tilting of the circuit arrangement does not occur if the amplitude of the input voltage is smaller than the hysteresis difference of one of the two flip-flops, or if fluctuations occur in any amplitude curve that are smaller than the hysteresis difference. This situation is to be explained with reference to FIG.
In FIG. 1 a, a course of the voltage present at the inputs of the two flip-flop circuits, subject to fluctuations, is shown. The first multivibrator should be set so that it flips over from the rest position to the other position when the input voltage reaches the value u (point 1). Because of the hysteresis, this circuit only flips back into the rest position when the input voltage has assumed a value below u, for example the value O (point 2).
The second trigger circuit is set in such a way that it tilts back to the rest position at the same value u of the input voltage (point 4). Because of the hysteresis, the voltage causing the overturning from the rest position is higher than u (point 3).
In Fig. 1b and 1c, the output pulses of the first and the second trigger circuit are shown. According to the proposed, known circuit arrangement, the leading edges of the pulses of the first trigger circuit and the trailing edges of the pulses of the second trigger circuit are used to obtain the desired control pulses, for example by differentiating and with the aid of rectifiers. In Fig. 1d, the resulting pulses are drawn in solid lines.
It can be seen from this that the control pulses shown in dashed lines are not generated at points 5, 6 and 7, although the input voltage passes through the value u. This is because the voltage fluctuation is smaller than the hysteresis difference.
The amplitude discriminator according to the invention also makes use of two flip-flop circuits, in particular Schmitt trigger circuits, which are connected in parallel on the input side and are set so that one flip-flop circuit flips back when the input voltage drops at the same voltage value at which the other flip-flop with rising Curve of the input voltage is triggered.
The amplitude discriminator is characterized in that the output of each flip-flop circuit is connected to the input of the respective flip-flop circuit by a coupling element.
The mode of operation of the amplitude discriminator is as follows: If the input voltage reaches the value to which the first trigger circuit is set, this trigger circuit is triggered. The output signal triggers the second trigger circuit via a coupling element located between the output of the first and the input of the second trigger circuit, despite its higher-lying response voltage.
As soon as the input voltage in the opposite direction of the voltage curve reaches the value to which the second trigger circuit is set for tilting back and which corresponds to the release voltage of the first trigger circuit, the second trigger circuit is tilted back into the rest position. At the same time, by transmitting the output signal by means of a second coupling element, which is provided between the output of the second and the input of the first trigger circuit, the first trigger circuit is also tilted back into the rest position.
By taking along the other flip-flop when the one flip-flop changes its state, it is therefore no longer necessary to detect all overshoots or undershoots of a certain voltage value that the overshoot or undershoot is at least as large as is the hysteresis difference.
In Fig. 2, the mode of operation described is provided. Fig. 2a shows the same profile of the input voltage as Fig. La. In Fig. 2b the course of the output pulses of the two flip-flop circuits is shown. The course is the same for both flip-flops, since the time constant of the entrainment can be made vanishingly small by the flip-flop that is triggered or tilted back first.
The coupling between the output of the one and the input of the other flip-flop can be very small, since the flip-flop to be carried is close to triggering or dropping out anyway. In Fig. 2c, the control pulses generated by differentiating the output pulses are shown, which now mark each point in time at which the input voltage passes a certain value.
The amplitude discriminator according to the invention also has the advantage that the leading edge of the output pulses generated by one trigger circuit and the trailing edge of the output pulses generated by the other trigger circuit no longer have to be used to obtain the desired control pulses. Each of the two flip-flops already supplies suitable output pulses.
3 shows an exemplary embodiment of the amplitude discriminator, the flip-flop circuits of which are implemented by known transistorized Schmitt trigger circuits ST, ST and ST.
The inputs of both flip-flops are at the input socket E, i.e. the base electrode of each he most of the paired pnp transistors. The collectors of each transistor are connected to the negative pole of the supply voltage via working resistors, while the emitters of each pair are connected to the positive pole of the supply voltage connected to ground via a common resistor.
Furthermore, the collector of the first transistor is connected to the base of the second transistor via a voltage divider.
According to the invention, the output in each trigger circuit is now connected to the input of the other trigger circuit by a coupling element. A capacitor is expediently provided for this purpose; but it is also possible to increase the coupling by means of a pulse transformer.
Accordingly, there is between the collector of the second transistor of the first flip-flop ST., </B> (output AI) and the base of the first transistor of the second flip-flop ST., The capacitor Cl. Likewise, between the collector of the second transistor of the second trigger circuit <B> ST., </B> (output A2) and the base of the first transistor of the first trigger circuit <B> ST, </B> the capacitor C < I> 2 </I> arranged. To prevent the upstream arrangements from being influenced, the resistors R1 and R. are provided in the input lines.
The output pulses can be picked up at the collector of the second transistor. It is irrelevant here whether output A1 of the first trigger circuit or output A of the second trigger circuit is used, since both trigger circuits emit the same output pulse.