DD144490A1

DD144490A1 - Schwellwertschalter

Info

Publication number: DD144490A1
Application number: DD21378379A
Authority: DD
Inventors: Wojciech Hadrysiewicz
Original assignee: Wojciech Hadrysiewicz
Priority date: 1979-06-20
Filing date: 1979-06-20
Publication date: 1980-10-15

Abstract

) Die Erfindung betrifft einen Schwellwertschalter mit einem Differenzverstärker, zur Umwandlung einer Eingangsspannung.beliebiger Kurvenform in eine rechteckige Ausgangsspannung. Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine weitgehende Entkopplung des Einganges zu erreichen und mögliche Störbeeinflussungen zu vermeiden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwellwertschalter mit einem symmetrischen Eingang zu schaffen. Die Aufgabe wird gelöst, indem die EingangsSpannung den beiden Eingängen des Differenzverstärkers zugeführt wird und die beiden Ausgänge des Differenzverstärkers mit je einem ersten Eingang eines Komparators verbunden sind. Dabei sind die zweiten Eingänge der Komparatoren an je eine besondere Referenzspannungsquelle angeschlossen.

Description

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Titel der Erfindung Schwellwertschalter

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung "betrifft einen Schwellwertschalter mit einem Differenzverstärker zur Umwandlung einer Eingangsspannung beliebiger Kurvenform in eine rechteckförmige Ausgangsspannung mit definierter Amplitude und Anstiegszeit·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Einer der bekanntesten Schwellwertschalter ist der Schmitt-Trigger. Das ist eine bistabile Kippschaltung, die durch Yorgabe eines ersten Schwellwertes beim Überschreiten einer bestimmten Eingangsspannung eine erste rechteckförmige Ausgangsspannurjg und durch Yorgabe eines zweiten Schwellwertes beim Unterschreiten einer bestimmten Eingangsspannung eine zweite rechteckförmige Ausgangs· spannung abgibt, die zur ersten invers ist* Dabei wird die Differenz der Eingangsspannungen, die dem ersten und zweiten Schwellwert zugeordnet sind, als Hysterese bezeichnet»

Es ist bekannt, zur Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit und zur Yerkleinerung der Hysterese einen Schwellwertschalter zu verwenden, bei a.em ein Differenzverstärker als Eingangsstufe dient_s dem eine bistabile Kippschal-

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tung, beispielsweise ein Schmitt-Trigger, hachge schalt ei? ist (DD-PS 56 824, H 03 k, 17/30)·

Es ist ferner ein Schmitt-Trigger mit zwei parallel geschalteten DifferenzVerstärkern und einer nachgeschalteten bistabilen Kippschaltung bekannt, mit dem die "beiden Schwellwerte unabhängig voneinander eingestellt werden können (DE-PS 25 22 463, H 03 £,17/30).

Die bekannten Schwellwertschalter haben den Nachteil, daß sie einen unsymmetrischen Eingang besitzen, da die Eingangsspannung auf das Massepotential bezogen ist, Dadur.cli besteht die Möglichkeit, daß die langen Eingangsleitungen, bedingt durch unterschiedliche Massepotentiale, Störsignale auf den Eingang des Schwellwertschalters einwirken, die ein falsches Ausgangssignal zur Folge haben.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt, einen Schwellwertschalter anzugeben, der eine weitgehende Entkopplung des Einganges besitzt, so daß eine Störbeeinflussung möglichst vermieden wird» '

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwellwertschalter mit einem symmetrischen Eingang zu schaffen· Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch, gelöst, daß die Eingangsspannung den beiden Eingängen des Differenzverstärkers zugeführt ist und daß die beiden Ausgänge des Differenzverstärkers mit je einem ersten Eingang eines Komparators verbunden sind, deren zweite Eingänge an je eine Heferenzspannungsquelle angeschlossen .sind«, Durch die Anwendung von Komparatoren mit symmetrischen Eingangen wird eine gute Entkopplung erreicht und außerdem lassen sich die erforderlichen Schwellwerte mit Hilfe der Eeferenzspannungsquellen gut einstellen· Die Aus—

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gauge der Komparatoren liefern rechteckförmige Ausgangsspannungen·

in zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung sind die beiden Ausgänge der Komparatoren über eine ODER-Schaltung zusammengeführt, die für die Dauer des Überschreitens des ersten Schwellwertes bzw. für die Dauer des Unterschreitens des zweiten Schwellwertes eine Ausgangsspannung abgibt. Es besteht weiter die Möglichkeit, anstelle der Komparatoren Differenzverstärker einzusetzen«

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an mehreren Ausführungs-"beispielen naher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Pig· 1: einen ersten Schwellwertschalter, Fig. 2: einen zweiten Schwellwertschalter, Fig. 3* einen dritten Schwellwertschalter· In FigJT 1 ist ein Schwellwertschalter dargestellt, der aus einem Differenzverstärker D und zwei Komparatoren K1 }K2 besteht. Der Differenzverstärker besitzt Konstant st romquellen Q1;Q2;Q3 sowie Transistoren QM ;T2 und Widerstände BrI ;R2« Den beiden Eingängen des Differenzverstärkers D wird die Eingangsspannung U1 zugeführt. Die beiden Ausgänge des Differenzverstärkers sind mit je einem ersten Eingang eines !Comparators El jK2- verbundene Die zweiten Eingänge jedes !Comparators sind an je eine besondere Eeferenzspannungsquelle V1;V2 angeschlossen. Bei einer Eingangsspannung U1 = 0 werden die Spannungsabfälle über den Widerständen ErI jH2 durch die Spannungsabfälle über den Widerständen E31 ;E32 kompensiert« Der symmetrisch aufgeteilte Strom, der durch die Widerstände E31 ;R32 fließt, wird von der Konstant st romquelle Q9 geliefert und entspricht der Größe des Stromes, den die Konstantstromquelle Q3 des Differenzverstärkars liefert. Die Schaltung, bestehend aus der Konstantstromquelle Q3, den Transistoren 3M.3;T14 und den Konstant«

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spannungsquellen E3;E4, dient zur Realisierung einer Stromverteilerschaltung· Diese hat die Aufgabe, die Parameter der Transistorpaare T1;T2 bzw· T11;TI 2 zu symmetrieren«

Pur eine ordnungsgemäße Punktion des Schwellwertschalfcers nach Fig. 1 müssen folgende Bedingungen erfüllt sein: * .

— Der Spannungsabfall über dem Widerstand RI bzw· R2 muß etwas größer sein als die Summe der Spannungen, die der maximalen Referenzspannung VI bzw« V2 und der Spannung des aktiven Bereichs des Eomparators KI bzw·

K2 entspricht

*- Der Spannungsabfall über dem Widerstand RI bzw· R2 muß um die Spannung des aktiven Bereichs des Komparators E1 bzw. K2 kleiner sein als der Spannungsabfall über dem Widerstand R31 bzw· R32*

- Die maximale Spannung der Konstant spannungs quelle E4 muß um den Betrag, der sich aus dem aktiven Bereich der Eingangs spannung des Stromverteilers ergibt, größer sein als die Spannung der Konstant Spannungsquelle E3·

In Pig. 2 ist ein zweiter Schwellwertschalter dargestellt, der sich vom Schwellwertschalter nach Pig. 1 dadurch unterscheidet, daß die Komparatoren K1 ;K2 durch Differenzverstärker D*iD^fl ersetzt sind* Jeder Differenzverstärker D';D'| besteht aus einer Konstantstromquelle QfI3 bzw. Q12, aus zwei Transistoren OM7;TI8 bzw« Τ15;Τ16 und einem Widerstand R34 bzw. R33o · ·

• -

Wenn die Eingangs spannung Ü1 zwischen den Eingangsklemmen D1;L2 Null ist, sind die Potentiale PI und P3 um die Spannungen der aktiven Bereiche der nachfolgenden Differenz-* verstärker D*|D^fi sowie um die Spannungen der eingestellten "Seferenzspannungsquellen V1 ;V2 größer als die Potentiale P2;P4₀ Daher sind die Transistoren T16?T18 durchgesteuert ο Überschreitet die Eingangs spannung U1 &en positiven Schwellwert, so wird das Potential PT um den aktiven Bereich des Differenzverstärkers D¹* von P2

kleiner· Dadurch wird der Transistor TI 6 gesperrt und der Transistor TI5 durchgesteuert· Am^-Emitter des Transistors TI 5 erscheint die Ausgangsspannung U2. Am Transistor T18 tritt dagegen keine Veränderung ein, da das Potential P3 weit unter dem Potential P4 bleibt· Deshalb verbleibt die Ausgangs spannung wie vorher auf Nullpotentiale

Wenn die Eingangs spannung U1 den negativen Schwellwert überschreitet, wird das Potential P3 um den aktiven Bereich des Differenzverstärkers D* von P4- kleiner« Dadurch wird der Transistor TI 8 gesperrt, und der Transistor T17 durchgesteuert ο Am Emitter des Transistors TI 7 erscheint die Ausgangs spamung U3· Die Ausgangs spannung U2 ist zu diesem Zeitpunkt bereits Hull, da bei der Änderung der Eingangsspannung TJ1 zuerst der positive Schwellwert unterschritten wurde_o

In Fig. 3 ist ein dritter Schwellwertschalter dargestellt, der eine Modifikation des ersten Schwellwertschalters nach Fig. 1 ist_o Die KonstantStromquellen Q1jQ2 sind durch eine Schaltung realisiert, die aus den Transistoren T11;T12, den Dioden D8;D9 und den Widerständen E6}R7iB19;H20;E21;ß23;E24 "besteht· Die Transistoren T11;T12 erhalten über die Dioden D8;D9 und den Widerstand R23 die gleiche Referenzspannung» Im Falle von !Tetsschwankungen der Betriebsspannung Ub1 "zeigt die beschriebene Schaltung symmetrisches Verhalten· Damit wird die Verstärkung des Differenzverstärkers stabiler·

Mit Hilfe eines Spannungsteilers, der aus den Widerständen Eft-1 bis R4-3 und der Diode DI8 besteht, erhalten die Konstantstromquellen 03 »09 die gleiche Vorspannung.

Da der Differenzverstärker D und der Stromverteiler aus zwei integrierten Bausteinen IC1;I04 des gleichen Typs realisiert sind, werden die Ströme der Konstantstromquellen Q3109 gleich groß sein«. Somit kann eine Ein-

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stellung der Schwellwerte des Differenzverstärkers D innerhalb der Uutzsignale vollzogen werden·

Die einstellbare Eeferenzspannungsquelle. V1 für positive Schwellwerte wird durch die Dioden DI4; DI3 und den Widerstand R44 realisierte

Die einstellbare Eeferenzspannungsquelle V2 für negative Schwellwerte wird durch die Dioden DI6;DI7 und den Widerstand 34-5 realisierte ' " -

Zur Symmetrierung des Arbeitspunktes des Differenzverstärkers D werden die Konstant spannungs quellen E3;E4 - durch eine Schaltung realisiert, die aus den Widerständen R35 bzv/o E38;E46 und den Dioden D12;D13 besteht. Als Komparatoren K1;K2 sind integrierte Bausteine wegen ihrer Schnelligkeit und des kleinen Wertes des aktiven Bereiches der Eiingangsspannung gut geeignete

Die beiden Ausgänge der Komparatoren K1jK2 sind über eine ODER-Schaltung G1 verknüpft, die für die Dauer des Überschreitens des positiven bzw. des Unterschreitens des negativen Schwellwertes eine Ausgangsspannung abgibt«¹

Claims

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Erfindungsanspruch ' '

· Schwellwertschalter mit einem Differenzverstärker zur Umwandlung einer Eingangsspannung "beliebiger Eurvenfonn in eine rechteckige Ausgangsspannung mit definierter Amplitude und Anstiegszeit, gekennzeichnet dadurch, daß die Eingangsspannung (U1) den beiden Eingängen des Differenzverstärkers zugeführt ist und daß die beiden Ausgänge des Differenzverstärkers (D) mit je einem ersten Eingang eines Kornparators (E1;E2) verbunden sind, während die zweiten Eingänge der Komparatoren (E1;K2) an je eine Referenzspannungsquelle (V1;V2) angeschlossen sind·

Schwellwertschalter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Eomparatoren (K1;K2) Differenzverstärker (D|;D^fi) eingesetzt sindo "

3e Schwellwertschalter nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die beiden Ausgänge der Eomparatoren (E1;E2) über eine ODEE-Schaltung (G1) verknüpft sind·

Hierzu 3 Bl₀ Zeichnungen