DD250219A1 - Schaltungsanordnung zum umformen sinusfoermiger signale in unipolare rechtecksignale - Google Patents

Abstract

Die Schaltungsanordnung ist zur Taktgewinnung in Fernsprechvermittlungsanlagen vorgesehen. Ziel der Erfindung ist das Erzeugen eines unipolaren rechteckfoermigen Taktsignals mit konstantem Tastverhaeltnis aus einem frequenzstabilen sinusfoermigen Signal mittels einer Komparatorschaltung in einfacher und wirtschaftlicher Weise. Aufgabengemaess ist eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die eine in Abhaengigkeit von den Amplitudenwerten des sinusfoermigen Signals gleitende Vergleichsspannung fuer den entsprechenden Eingang eines Komparators erzeugt. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass an den Eingang der Schaltungsanordnung ueber zwei entgegengesetzt gepolte Dioden jeweils ein mit Masse verbundener Kondensator geschaltet ist, dass der Eingang ueber zwei Entkopplungswiderstaende an die entsprechende Eingaenge des Komparators geschaltet ist, dass je ein zwischen Masse und den entsprechenden Kondensator geschalteter Spannungsteiler mit seinem Teilerpunkt ueber eine entsprechend gepolte weitere Diode an den entsprechenden Eingang des Komparators geschaltet ist. Fig. 1

Description

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist das Erzeugen eines unipolaren rechteckförmigen Taktsignals mit konstantem Tastverhältnis mittels einer Komparatorschaltung in einfacher und wirtschaftlicher Weise.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Umformen eines frequenzstabilen sinusförmigen Signals in ein unipolares Rechtecksignal mit konstantem Tastverhältnis und doppelter Frequenz zu schaffen, die eine in Abhängigkeit von den Amplitudenwerten des sinusförmigen Signals gleitende Vergleichsspannung für den entsprechenden Eingang eines Komparators erzeugt. Dabei soll ein in bekannter Weise beschalteter Komparator verwendet werden, dessen erster Eingang mit der Anode einer ersten Diode und dessen zweiter Eingang mit der Kathode einer zweiten Diode verbunden ist, wobei der Ausgang des Komparators zugleich der Ausgang der Schaltungsanordnung ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Eingang der Schaltungsanordnung über einen ersten Entkopplungswiderstand an den ersten Eingang des Komparators und über einen zweiten Entkopplungswiderstand an den zweiten Eingang des Komparators und an die Anode einer dritten Diode, deren Kathode mit einem an Masse geschalteten ersten Kondensator verbunden ist und an die Kathode einer vierten Diode, deren Anode mit einem an Masse geschalteten zweiten Kondensator verbunden ist, geschaltet ist und daß der Teilerpunkt eines zwischen Masse und dem ersten Kondensator liegenden ersten Spannungsteilers an die Kathode der ersten Diode geschaltet ist und daß ein zwischen Masse und dem zweiten Kondensator liegender zweiter Spannungsteiler mit seinem Teilerpunkt an die Anode der zweiten Diode geschaltet ist. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung realisiert mit einem geringen Bauelementeaufwand an ihrem Ausgang eine rechteckförmige Impulsfolge, deren Frequenz doppelt so hoch wie die des Eingangssignals ist und deren Tastverhältnis unabhängig von den Amplitudenschwankungen des sinusförmigen Eingangssignals ist. Die benötigte Regelspannung, hier die Schwellspannung der ersten und zweiten Diode, zur Realisierung des konstanten Tastverhältnisses, wird unmittelbar aus dem sinusförmigen Eingangssignal abgeleitet. Dazu werden die beiden Kondensatoren abwechselnd durch das sinusförmige Eingangssignal auf eine positive beziehungsweise negative Gleichspannung aufgeladen und über den zugehörigen Spannungsteiler entladen. Da zugleich das Eingangssignal über je einen Entkopplungswiderstand an die entsprechenden Eingänge des Komparators gelangt, wird abwechselnd am entsprechenden Eingang des Komparators eine Vergleichsspannung erzeugt, deren Größe aus dem Potentialunterschied zwischen der am Eingang des Komparators anliegenden Spannung des" Eingangssignals und durch die anliegende Spannung am Teilerpunkt des zugehörigen Spannungsteilers bestimmt wird. Am Teilerpunkt liegt eine veränderliche Spannung an, die als Vorspannung der entsprechenden Diode zugeführt wird und somit die Schwellspannung der Diode bestimmt. Eine Änderung des sinusförmigen Eingangssignals hat dieselbe Änderung für die Größe derVergleichsspannung zur Folge. Der Komparator schaltet dann an seinem Ausgang die Ausgangsspannung von Null auf + Ua, wenn die Vergleichsspannung durch die zugehörige Diode am entsprechenden Eingang des Komparators begrenzt wird. Werden die Spannungsteiler variabel gestaltet, lassen sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung unterschiedliche aber konstante Tastverhältnisse und unterschiedlich lange Impulse innerhalb der Impulsfolge realisieren.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1: eine Schaltungsanordnung zum Umformen sinusförmiger Signale in unipolare Rechtecksignale, Fig.2: Signaldiagramme gemäß Fig. 1.

Die in der Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung enthält einen als Komparator arbeitenden Operationsverstärker OV, an dessen invertierenden ersten Eingang ein von seinem Ausgang A her geschalteter Widerstand R7 und an dessen nichtinvertierenden zweiten Eingang ein gegen Masse geschalteter Widerstand R8in bekannter Weise zur Stabilisierung des Schaltverhaltens des Operationsverstärkers OV geschaltet ist. Mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OV sind weiterhin eine erste Diode D1, an deren negative Elektrode der Teilerpunkt B eines zwischen Masse und einem ersten Kondensator C1 liegender erster Spannungsteiler mit den Widerständen R1; R 2 geschaltet ist und ein Entkopplungswiderstand R3, der an dem Eingang E der Schaltungsanordnung geschaltet ist, verbunden. Zusätzlich mit der positiven Elektrode einer dritten Diode D3, an deren negative Elektrode der gegen Masse geschaltete erste Kondensator C1 geschaltet ist, ist der Eingang E der Schaltungsanordnung verbunden. Analog dazu ist der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers OV mit einem Entkopplungswiderstand R 6 und mit der negativen Elektrode einer zweiten Diode D2, an deren negative Elektrode der Teilerpunkt F eines zwischen Masse und einem zweiten Kondensator C2 liegender zweiter Spannungsteiler mit den Widerständen R4; R 5 geschaltet ist, verbunden. Eine vierte Diode D4 ist mit ihrer negativen Elektrode an den Eingang E der Schaltungsanordnung und mit ihrer positiven Elektrode an den mit Masse verbundenen zweiten Kondensator C2 geschaltet. In der Fig. 2 ist der Amplitudenverlauf der sinusförmigen Eingangsspannung Ue am Eingang der Schaltungsanordnung, der Amplitudenverlauf der aus dem Eingangssignal Ue abgeleiteten rechteckförmigen Ausgangssignale Ua mit konstanten Tastverhältnis am Ausgang der Schaltungsanordnung und der Amplitudenverlauf der aus dem Eingangssignal Ue abgeleiteten Vergleichsspannung U1; U 2 an den Eingängen des Operationsverstärkers OV dargestellt.

Die Funktion der Schaltungsanordnung ist folgende.

Beim Anlegen des sinusförmigen Eingangssignals Ue an den Eingang der Schaltungsanordnung gelangt die positive Halbwelle des Eingangssignals Ue einerseits über den Entkopplungswiderstand R6 an den nichtinvertierenden Eingang und andererseits über den Entkopplungswiderstand R3 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OV. Die vierte und zweite Diode D4; D 2 sind gesperrt. Über die dritte Diode D3 wird der erste Kondensator C1 durch die positive Halbwelle des Eingangssignals Ue auf eine positive Gleichspannung aufgeladen. Die positive Gleichspannung wird über den Spannungsteiler R1; R 2 mittels seines Teilerpunktes B der Katode der ersten Diode D1 als Vorspannung zugeführt. Die Spannung am Teilerpunkt B und die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OV bestimmen das Durchschalten und damit die Schwellspannung der ersten Diode D1. Das Umschalten des Operationsverstärkers OV von Ua gleich Null auf maximale Ausgangsspannung +Ua erfolgt immer dann, wenn die Spannung an seinem nichtinvertierenden Eingang U2 geringfügig größer ist als die an seinem invertierenden Eingang liegende Vergleichsspannung U1. Das ist der Fall, wenn die Vergleichsspannung U1 durch die erste Diode D1 begrenzt wird. Aus der Fig. 2 ist zu erkennen, daß sich bei Amplitudenänv'erungen des Eingangssignals Ue auch eine entsprechende Änderung der Schwellwertspannung und damit der Vergleichsspannung U1 erfolgt. Die Impulslänge des rechteckförmigen Ausgangssignals ist unabhängig von der Amplitudenänderung des Eingangssignals.

Analog erfolgt eine Aufladung des zweiten Kondensators C2 auf eine negative Gleichspannung durch die negative Halbwelle der Eingangsspannung Ue. In diesem Falle ist die erste und die dritte Diode D1; D3 für die negative Halbwelle gesperrt. Die negative Gleichspannung gelangt über den Spannungsteiler R4; R 5 an die Anode der zweiten Diode D2 und beeinflußt ihr Durchschalteverhalten. Der weitere Ablauf zum Erzeugen des nächsten rechteckförmigen Ausgangssignals Ua ist analog wie oben beschrieben.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zum Umformen sinusförmiger Signale in unipolare Rechtecksignale, sofern die Amplitudenwerte der sinusförmigen Signale einen Schwellspannungswert übersteigen, mit einem Komparator, dessen erster Eingang mit der Anode einer ersten Diode und dessen zweiter Eingang mit der Kathode einer zweiten Diode verbunden ist und dessen Ausgang zugleich der Ausgang der Schaltungsanordnung ist und mit Spannungsteilern, die die Schwellspannungswerte bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß deren Eingang (E) über einen ersten Entkopplungswiderstand (R3) an den ersten Eingang des Komparators (OV) und über einen zweiten Entkopplungswiderstand (R 6) an den zweiten Eingang des Komparators (OV) und an die Anode einer dritten Diode (D3), deren Kathode mit einem an Masse geschalteten ersten Kondensator (C 1) verbunden ist und an die Kathode einer vierten Diode (D4) geschaltet ist, deren Anode mit einem an Masse geschalteten zweiten Kondensator (C2) verbunden ist und daß der Teilerpunkt (B) eines zwischen Masse und dem ersten Kondensator (C 1) liegenden ersten Spannungsteilers (R 1; R2) an die Kathode der ersten Diode (D 1) geschaltet ist und daß ein zwischen Masse und dem zweiten Kondensator (C2) liegender zweiter Spannungsteiler (R4; R5) mit seinem Teilerpunkt (F) an die Anode der zweiten Diode (D2) geschaltet ist.

   Hierzu
2. 2 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet

   Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Umformen sinusförmiger Signale in unipolare Rechtecksignale. Derartige Schaltungsanordnungen finden in der Automatisierungstechnik und in der Fernsprechvermittlungstechnik Anwendung, insbesondere zur Taktgewinnung in Fernsprechvermittlungsanlagen. Die erzeugten Taktimpulse werden beispielsweise für Zählschaltungen eines in einer Fernsprechvermittlungsanlage enthaltenden Störsignalempfängers benötigt, der Signale über eine Störung von einer unbemannten Fernsprechvermittlungsanlage empfängt und diese mit den von ihm selbst erzeugten Rechtecksignalen vergleicht. Die Informationen der empfangenen Signale werden ausgewertet, wenn die Signale beispielsweise eine vorgegebene Zeit überschreiten. Beim Vergleich des empfangenen Signals mit dem erzeugten Rechtecksignal kommt es auf das Einhalten eines konstanten Tastverhältnisses der erzeugten Rechtecksignale an, da ansonsten Fehlauswertungen die Folge wären und Verzögerungen im Betriebsablauf oder gar Blockierungen wichtiger Funktionseinheiten der Fernsprechvermittlungsanlage auftreten könnten.

   Charakteristik bekannter technischer Lösungen

   Es ist eine Schaltungsanordnung zum Umwandeln von Wechselspannungssignalen veränderlicher Frequenz und Amplitude in Rechteckimpulse gleicher Polarität und Amplitude bekannt, bei der der Eingang der Schaltungsanordnung über eine erste Diode mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers, der als Komparator geschaltet ist und über eine zweite, aber entgegengesetzt gepolte Diode mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist. Dem invertierenden und nichtinvertierendem Eingang des Operationsverstärkers ist je ein zwischen dem positiven Pol beziehungsweise dem negativen Pol einer Betriebsspannungsquelle und Masse liegender Spannungsteiler zugeordnet, der die Schwellspannungswerte der Dioden bestimmt, vgl. DE-OS 2922143; H03K —12/00. Wird an den Eingang dieser Schaltungsanordnung als Wechselspannungssignal eine Sinusspannung angelegt, erscheint am Ausgang des Operationsverstärkers, derzugleichder Ausgang der Schaltungsanordnung ist, eine Rechteckspannung doppelter Frequenz. Diese Schaltungsanordnung hat den Nachteil, daß sie zum Erzeugen einer Vergleichsspannung, die den Schaltpunkt des als Komparator arbeitenden Operationsverstärkers bestimmt, eine Betriebsspannungsquelle verwendet. Die Verwendung der Betriebsspannungsquelle führt dazu, daß über den entsprechenden Spannungsteiler die jeweilige Diode eine feste Vorspannung erhält und damit das Durchschalten dieser Diode eindeutig festgelegt ist. Positive beziehungsweise negative Anteile der an dieser Schaltungsanordnung angelegten Wechselspannung erreichen den invertierenden beziehungsweise nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers dann, wenn ihre Amplitudenwerte größer sind als der durch den entsprechenden Spannungsteiler vorgegebene Schwellspannungswert der Diode. Amplitudenschwankungen des Eingangssignals führen damit zu einem unerwünschten veränderlichen Tastverhältnis der am Ausgang des Operationsverstärkers erzeugten unipolaren Rechtecksignale.