DD250219A1

DD250219A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR REFORMING SIGNIFICANT SIGNALS IN UNIPOLAR LOCK SIGNALS

Info

Publication number: DD250219A1
Application number: DD29143286A
Authority: DD
Inventors: Guenter Schaumann
Original assignee: Inst Fuer Nachrichtentechnik
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1986-06-19
Publication date: 1987-09-30

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. 1The circuit arrangement is provided for clock acquisition in telephone exchanges. The aim of the invention is to produce a unipolar rectangular clock signal having a constant duty cycle from a frequency-stable sinusoidal signal by means of a comparator circuit in a simple and economical manner. Taskgemaess is to provide a circuit arrangement which generates a dependent on the amplitude values of the sinusoidal signal sliding comparison voltage for the corresponding input of a comparator. According to the invention, this object is achieved in that a capacitor connected to ground is connected to the input of the circuit arrangement via two oppositely poled diodes, that the input is connected to the corresponding input of the comparator via two decoupling resistors, one each between ground and the corresponding one Condenser switched voltage divider is connected with its divider point via a correspondingly polarized further diode to the corresponding input of the comparator. Fig. 1

Description

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist das Erzeugen eines unipolaren rechteckförmigen Taktsignals mit konstantem Tastverhältnis mittels einer Komparatorschaltung in einfacher und wirtschaftlicher Weise.The aim of the invention is to produce a unipolar rectangular clock signal with a constant duty cycle by means of a comparator circuit in a simple and economical manner.

Explanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to provide a circuit arrangement for converting a frequency-stable sinusoidal signal into a unipolar rectangular signal with constant duty cycle and double frequency, which generates a dependent on the amplitude values of the sinusoidal signal sliding comparison voltage for the corresponding input of a comparator. In this case, a connected in a known manner comparator is used, the first input to the anode of a first diode and the second input to the cathode of a second diode is connected, wherein the output of the comparator is also the output of the circuit arrangement. This object is achieved in that the input of the circuit arrangement via a first decoupling resistor to the first input of the comparator and a second decoupling resistor to the second input of the comparator and to the anode of a third diode whose cathode is connected to a grounded first capacitor is connected and connected to the cathode of a fourth diode whose anode is connected to a second capacitor connected to ground, and that the divider point of a lying between ground and the first capacitor first voltage divider is connected to the cathode of the first diode and that one between Ground and the second capacitor lying second voltage divider is connected with its divider point to the anode of the second diode. The circuit arrangement according to the invention realized with a small component cost at its output a rectangular pulse train whose frequency is twice as high as that of the input signal and whose duty cycle is independent of the amplitude fluctuations of the sinusoidal input signal. The required control voltage, here the threshold voltage of the first and second diode for realizing the constant duty cycle, is derived directly from the sinusoidal input signal. For this purpose, the two capacitors are alternately charged by the sinusoidal input signal to a positive or negative DC voltage and discharged via the associated voltage divider. Since at the same time the input signal passes through a respective decoupling resistor to the corresponding inputs of the comparator, a comparison voltage is alternately generated at the corresponding input of the comparator whose size from the potential difference between the applied voltage at the input of the comparator "input signal and by the voltage applied to the divider At the divider point, there is a variable voltage which is applied as a bias voltage to the corresponding diode and thus determines the threshold voltage of the diode A change in the sinusoidal input signal results in the same change in the magnitude of the comparison voltage The comparator then turns on Its output is the output voltage from zero to + Ua when the comparison voltage is limited by the associated diode at the corresponding input of the comparator Embodiment of the invention realize different but constant duty cycles and pulses of different lengths within the pulse train.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigtThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing shows

Fig. 1: eine Schaltungsanordnung zum Umformen sinusförmiger Signale in unipolare Rechtecksignale, Fig.2: Signaldiagramme gemäß Fig. 1.1 shows a circuit arrangement for reshaping sinusoidal signals into unipolar rectangular signals, FIG. 2 shows signal diagrams according to 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.The circuit arrangement shown in FIG. 1 contains an operational amplifier OV operating as a comparator, at its inverting first input a resistor R7 connected from its output A and at its non-inverting second input a grounded resistor R8 in a known manner for stabilizing the switching behavior of the operational amplifier OV is switched. With the inverting input of the operational amplifier OV are further a first diode D1, at its negative electrode, the divider point B of a lying between ground and a first capacitor C1 first voltage divider with the resistors R1; R 2 is connected and a decoupling resistor R3, which is connected to the input E of the circuit connected. In addition to the positive electrode of a third diode D3, whose negative electrode is connected to the grounded first capacitor C1, the input E of the circuit arrangement is connected. Similarly, the non-inverting input of the operational amplifier OV with a decoupling resistor R 6 and with the negative electrode of a second diode D2, at the negative electrode of the splitter point F of a lying between ground and a second capacitor C2 second voltage divider with the resistors R4; R 5 is connected, connected. A fourth diode D4 is connected with its negative electrode to the input E of the circuit arrangement and with its positive electrode to the grounded second capacitor C2. FIG. 2 shows the amplitude curve of the sinusoidal input voltage Ue at the input of the circuit arrangement, the amplitude curve of the rectangular output signals Ua derived from the input signal Ue with a constant duty cycle at the output of the circuit arrangement and the amplitude characteristic of the comparison voltage U1 derived from the input signal Ue; U 2 shown at the inputs of the operational amplifier OV.

Die Funktion der Schaltungsanordnung ist folgende.The function of the circuit arrangement is as follows.

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.When the sinusoidal input signal Ue is applied to the input of the circuit arrangement, the positive half cycle of the input signal Ue reaches the noninverting input via the decoupling resistor R6 and the inverting input of the operational amplifier OV via the decoupling resistor R3. The fourth and second diodes D4; D 2 are locked. Via the third diode D3, the first capacitor C1 is charged by the positive half-wave of the input signal Ue to a positive DC voltage. The positive DC voltage is applied via the voltage divider R1; R 2 supplied by means of its Teilerpunktes B of the cathode of the first diode D1 as a bias voltage. The voltage at the divider point B and the voltage at the inverting input of the operational amplifier OV determine the turn-on and thus the threshold voltage of the first diode D1. The switching over of the operational amplifier OV from Ua equal to zero to maximum output voltage + Ua always takes place when the voltage at its non-inverting input U2 is slightly greater than the reference voltage U1 lying at its inverting input. This is the case when the comparison voltage U1 is limited by the first diode D1. From Fig. 2 it can be seen that in amplitude changes of the input signal Ue also a corresponding change in the threshold voltage and thus the comparison voltage U1. The pulse length of the rectangular output signal is independent of the amplitude change of the input signal.

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.Similarly, a charging of the second capacitor C2 to a negative DC voltage by the negative half-wave of the input voltage Ue. In this case, the first and the third diode D1; D3 blocked for the negative half wave. The negative DC voltage passes through the voltage divider R4; R 5 to the anode of the second diode D2 and affects their Durchschalteverhalten. The further procedure for generating the next rectangular output signal Ua is analogous as described above.

Claims

Circuit arrangement for reshaping sinusoidal signals into unipolar rectangular signals, provided that the amplitude values of the sinusoidal signals exceed a threshold voltage value, with a comparator whose first input is connected to the anode of a first diode and whose second input is connected to the cathode of a second diode and whose output is also the output the circuit arrangement is and with voltage dividers which determine the Schwellspannungswerte, characterized in that the input (E) via a first decoupling resistor (R3) to the first input of the comparator (OV) and via a second decoupling resistor (R 6) to the second input the comparator (OV) and to the anode of a third diode (D3) whose cathode is connected to a grounded first capacitor (C 1) and is connected to the cathode of a fourth diode (D4) whose anode is connected to ground connected second capacitor (C2) is connected and that the divider point (B) a between the ground and the first capacitor (C 1) lying first voltage divider (R 1; R2) is connected to the cathode of the first diode (D 1) and that a second voltage divider (R4; R5) lying between ground and the second capacitor (C2) is connected with its divider point (F) to the anode of the second diode (D2) is.

For this

2 pages drawings

field of use

The invention relates to a circuit arrangement for reshaping sinusoidal signals into unipolar rectangular signals. Such circuit arrangements are used in automation technology and in telephone switching technology, in particular for clock acquisition in telephone exchanges. The generated clock pulses are needed, for example, for counting circuits of an interference signal receiver contained in a telephone exchange, which receives signals via a fault from an unmanned telephone exchange and compares them with the square-wave signals it generates itself. The information of the received signals are evaluated when the signals exceed, for example, a predetermined time. When comparing the received signal with the generated square wave signal, it is important to maintain a constant duty cycle of the generated square wave signals, otherwise false evaluations would result and delays in the operation or even blockages of important functional units of the telephone exchange could occur.

Characteristic of known technical solutions

It is a circuit arrangement for converting alternating voltage signals of variable frequency and amplitude in rectangular pulses of the same polarity and amplitude known, wherein the input of the circuit arrangement via a first diode to the inverting input of an operational amplifier, which is connected as a comparator and a second, but opposite gepolte Diode is connected to the non-inverting input of the operational amplifier. The inverting and non-inverting input of the operational amplifier is assigned a respective voltage divider which is located between the positive pole or the negative pole of an operating voltage source and ground and determines the threshold voltage values of the diodes, cf. DE-OS 2922143; H03K -12 / 00. If a sinusoidal voltage is applied to the input of this circuit arrangement as an AC voltage signal, a square-wave voltage of twice the frequency appears at the output of the operational amplifier, which is the output of the circuit arrangement. This circuit has the disadvantage that it uses an operating voltage source to generate a comparison voltage which determines the switching point of the operational amplifier operating as a comparator. The use of the operating voltage source causes the respective diode receives a fixed bias voltage via the corresponding voltage divider and thus the switching of this diode is clearly defined. Positive or negative components of the alternating voltage applied to this circuit arrangement reach the inverting or non-inverting input of the operational amplifier when their amplitude values are greater than the threshold voltage value of the diode predetermined by the corresponding voltage divider. Amplitude fluctuations of the input signal thus lead to an undesirable variable duty cycle of the unipolar rectangular signals generated at the output of the operational amplifier.