DD148105A1 - Komparatoreinheit zur automatischen bereichsumschaltung - Google Patents

Abstract

Die Komparatoreinheit zur automatischen Bereichsumschaltung dient zur Umwandlung eines analogen Spannungswertes in zugeordnete digitale Zustaende. Hauptanwendungsgebiet ist dieautomatischen Umschaltung von Bereichen in Meszgeraeten.Ausgehend von bekannten Komparatoren, deren technischer und oekonomischer Aufwand betraechtlich ist, besteht das Ziel und die Aufgabe, die vorhandenen Loesungen weiter zu vervollkommen und eine Anordnung zur -Diskriminierung von Gleichspannungssignalen -Zuordnung der Eingangsspannung zu einem bestimmten Bereich -Ausbildung einer Hysterese mit minimalem Bauelementeaufwand und damit Platzersparnis vorzuschlagen. Bei der erfindungsgemaeszen Anordnung werden als Komparatoren je eine Diode mit einem Anschlusz mit der Eingangsspannung und mit dem anderen Anschlusz mit dem Emitter eines Transistors zusammen mit einem Widerstand als Stromquelle verbunden, wobei die Basen der Transistoren je mit zwei ueber die die Hysterese bestimmenden Widerstaende mit dem die Schaltschwellen bestimmenden Abgriffe eines Fuehrungsspannungsteilers und den Ausgaengen verbunden sind. Die Kollektoren sind ueber Dioden an die Basen von Schalttransistoren angeschlossen und jeweils der Ausgang des hoeherwertigen Schalttransistors ist ueber eine Diode mit dem Eingang jedes niederwertigeren Schalttransistors verbunden.

Description

a) Komparatoreinheit zur automatischen Bereichsumschaltung

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines analogen Spannungswertes in zugeordnete digitale Zustände. Hauptanwendungsgebiet ist die automatische Umschaltung von Bereichen in Meßgeräten·

c) Charakteristik der bekannten technijjcji£n^_jLö^ungen.

Die Anzahl der bekannten !Comparatorschaltungen ist sehr hoch· Gemäß der Anordnung im WP 131 510 liegt an einer konstanten Spannung ein einstellbarer Spannungsteiler, an dessen Abgriff die invertierenden Eingänge von Operationsverstärkern parallel zueinander angeschlossen sind· An den nichtinvertierenden Eingängen liegen die zu überwachenden Eingangssignale. Die Ausgänge der Operationsverstärker sind über Ausgangs- und/ oder Signalstufen mit den separaten Ausgängen des Mehrfachschwellwertschalters verbunden·

Zur Gewinnung einer Hysterese wird ein nichtinvertierender Hilfsverstärker verwendet, der drei Schaltstufen ansteuert.

Nachteilig ist, daß nur ein Sollwert eingestellt werden kann und nicht gesichert ist, daß immer nur ein Ausgangssignal wirksam wird. Zur Hysteresegewinnung ist ein beträchtlicher Aufwand erforderlich, da ein Operationsverstärker sowie für jeden Eingang eine Schaltstufe benötigt wird.

Im Artikel "Universeller Fensterdiskriminator" (24 (1975) H. 5»

I M Π Π λ Q 7 Q -μ U O -{ A . >

-Z-

S* 160 "radio fernsehen elektronik") erfolgt über einen Eingangsverstärker und nachgeschaltete Kollektorstufen die Aufbereitung des EingangssignaIes*

Ein integrierter Baustein triggert und verstärkt dieses Signal· Beim Erreichen der entsprechenden Pegelstufe wird ein Speicher-Flip-Flop gesetzt«, Über eine gleichseitig angesteuerte Mono-Flop-Kette erfolgt das Rücksetzen der Speicher-Flip-Flops zur Verlängerung der Ausgangsimpulse»

Nachteile sind, daß nicht gesichert ist, daß immer nur ein Ausgangssignal wirksam wird, daß keine Hystereseeinstellung mb'g~ lieh ist, daß die Ausgangssignale als Impulse abgegeben werden, daß die Schaltung vorwiegend der Diskriminierung von Viechselspannungen dient«

d) Ziel der Erfindung

Ausgehend von bekannten Komparatoren, deren technischer und ökonomischer Aufwand beträchtlich ist, besteht das Ziel, die vorhandenen Lösungen weiter zu vervollkommnen, so daß aus einem vorgegebenen Eingangspegel eine bestimmte Anzahl von Signalen, die einem festgelegten Pegelbereich zugeordnet sind, gewonnen werden, ohne daß sich der Aufwand mit der Anzahl der Pegelbereiche vervielfacht»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik eine Anordnung zur

- Diskriminierung von Gleichspannungssignalen

- Zuordnung der Eingangsspannung zu einem bestimmten Bereich

- Ausbildung einer Hysterese

mit minimalem Bauelementeaufwand und damit Platzersparnis vorzuschlagen·

Bei einer Anordnung, bei der eine Eingangsspannung gleichzeitig an eine bestimmte Anzahl von Komparatoren gelegt ist, deren zweite Eingänge an einem Führungsspannungsteiler angeschlossen sind und deren Ausgänge die jeweiligen Schalttransistoren steuern, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Komparatoren je eine Diode mit einem Anschluß mit der Eingangsspannung und mit dem anderen Anschluß mit dem Quitter eines Transistors zusammen mit einem Widerstand als Stromquelle verbunden ist, daß die Basen der Transistoren je mit zwei über die die Hysterese bestimmenden Widerstände mit dem die Schaltschwellen bestimmenden Abgriffe des Führungsspannungsteilers und den Ausgängen verbunden sind, die Kollektoren über Dioden an die Basen von Schalttransistoren angeschlossen sind und jeweils der Ausgang des hb'herwertigen Schalttransistors über eine Diode mit dem Eingang jedes niederwertigeren Schalttransistors verbunden ist·

Bei dieser Anordnung kann am jeweiligen Schalttransistorausgang Hochpegel abgenommen werden, wenn sich die Eingangsspannung gerade in diesem Spannungsbereich befindet. Alle anderen Ausgänge weisen Tiefpegel aus.

f.). Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die zugehörige Zeichnung stellt das Prinzip der Komparator einheit zur automatischen Umschaltung von 4 Bereichen dar.

Eine Eingangsspannung 1 liegt gleichzeitig an den Komparatordioden 2, 4, 6.

Der Führungsspannungsteiler 21 ist entsprechend der erforderlichen Bereichsanzahl aufgebaut und mit den jeweiligen Basisanschlüssen der Komparatortransistoren 3, 5» 7 über jeweils einen Widerstand 22, der zusammen mit Widerstand 23 der Erzeugung einer Hysterese dient, verbunden.

Die Katode der Komparatordioden 2, 4, 6 ist mit dem Emitteranschluß der Komparatortransistoren 3_S 5> 7 und einem als Stromquelle wirkenden Widerstand 8, 9, 10 verbunden.

Der Kollektor der Komparatortransistoren 3, 5, 7 ist über eine Diode 15 an die Basis der Schalttransistoren 12, 13» 14 angeschlossen.

Die Emitter der Schalttransistoren 11, 12, 13, 14 befinden sich an der positiven Versorgungsspannurig während der Kollektor das Ausgangssignal lieferte Weiterhin befinden sich hier die Verriegelungsdioden 16, die den Ausgang eines höherwartigen Bereichsschalters mit dem Eingang jedes niederwertigeren Bereichs schalters verbinden«.

An den Ausgängen 17, 18, 19, 20 tritt in dieser Reihenfolge mit ateigendem Eingangssignal 1 das digitale Ausgangssignal auf. Die Komparat©reinheit zur automatischen Bereichsumschaltung arbeitet folgendermaßen:

Im Beispiel v^erden 4 Eingangsspannungsbereiehe unterschiedene Befindet sich die,Eingangsspannung 1 im niedrigsten Bereich, sind die Komparatordioden 2, 4, 6 leitend* Die Schalttrausistoren 12, 13, 14 sind gesperrt, da von den Komparatortransistoren 3, 5, 7 kein Strom geliefert wird«, Damit sind die Yerriegelungsdioden 16 gesperrt, der Schalttransistor 11 wird durch seinen Basisspannungsteiler leitend, am Ausgang 17 liegt Hochpegel an.

Steigt die Eingangsspannung 1 in den '2» Bereich, wird die Kornparatordiode 2 gesperrt, der Komparatortransistor 3 wird leitend, liefert den durch die Stromquelle 8 bestimmten Strom an den Schalttransistor 12.

Das Kollektorpotential des Schalttransistors 12 steigt nahezu •auf den Wert der positiven Versorgungsspannung«, die zugehörige Verriegelungsdiode 16 wird leitend und sperrt ±m Zusammenwirken mit der Diode 15 den Schalttransistor 11, damit liegt an Ausgang 17 sowie 19 und 20 Tiefpegel während Ausgang 18 Hochpegel führt.

Steigt die Eingangsspannung 1 in den 3· Bereich, werden die Komparatordioden 2, 4 gesperrt, die Komparatortransistoren 3» 5 werden leitend und liefern ihren Kollektorstrom an die Schalttransistoren 12, 13«

Da jetzt das Kollektorpotential des Schalttransistors 12 auf Hochpegel steigt, werden die zugehörigen Verriegelungsdioden 16 leitend und sperren damit über die Diode 15 die Schalttran-

sistoren 11, 12.

Damit liegt am Ausgang 19 Hochpegel, alle anderen Ausgänge 17, 18, 20 haben Tiefpegel.

Befindet sich die Eingangsspannung 1 im 4. Bereich erfolgen die Verkopplungen analog zum 3· Bereich. Am Ausgang 20 liegt dann Hochpegel, die Ausgänge 17, 18, 19 führen Tiefpegel.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   Komparatoreinheit zur automatischen Bereichsumschaltung, Klassierung oder Analog-Digital~Umsetzung mit mehreren Komparator ren, deren erste Eingänge an eine Eingangsspannung und deren zweite Eingänge an einem Pührungsspannungsteiler angeschlossen sind und deren Ausgänge mit Schaltstufen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet_s daß als Komparatoren je eine Diode (2, 4, 6) mit dem einen Anschluß an die Eingangsspannung (1) und mit dem anderen Anschluß mit dem Emitter eines Transistors (3? 5» 7) sowie mit einem Widerstand als Stromquelle (8, 9» 10) verbunden ist, daß die Basen der Transistoren (3» 5» 7) je mit zwei über die die Hysterese bestimmenden Widerstände (22, 23) mit dem die Schaltschwellen bestimmenden Abgriffe des Pührungsspannungsteilers (21) und den Ausgängen (17, 18, 19? 20) verbunden sind, die Kollektoren über Dioden (15) an die Basen von Schalttransistoren (12, 13» 14) geschaltet sind- und jeweils der Ausgang des höherwertigen Sehalttransistors (ζ* Β_β 13) über eine Diode (16) mit den Eingängen der niederv?ertigeren Schalttransistoren (11, 12) verbunden ist*