DE1159013B

DE1159013B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Dreieckspannung aus zwei sinusfoermigen Spannungen

Info

Publication number: DE1159013B
Application number: DEN16602A
Authority: DE
Inventors: Gerrit Klein
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1958-04-26
Filing date: 1959-04-22
Publication date: 1963-12-12
Also published as: DE1159013C2; US3237113A; NL102029C; DE1184375B; GB917311A; NL227302A; FR1222305A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer gbichschenkeligen dreieckförmigen Spannung aus zwei sinusförmigen Spannungen verschiedener Frequenzen, jedoch gleicher Amplitude. Dabei entspricht die Frequenz der erzeugten Dreieckspannung derjenigen der langsameren Sinusspannung. Eine solche Anordnung ist bereits bekannt. Dabei werden Schaltelemente benutzt, deren Charakteristiken den Verlauf einer Sättigungsstromkurve aufweisen, ζ. B. Dioden. Diese bekannte Anordnung arbeitet jedoch nicht mit der in vielen Fällen erforderlichen Genauigkeit, da die Diode nur auf relativ große Spannungsunterschiede anspricht und überdies ein Übergangsgebiet besteht, in dem der Strom noch nicht den Sättigungswert erreicht hat.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die beiden Sinusspannungen den beiden Eingängen eines an sich bekannten Differenzverstärkers zugeführt werden, dessen Ausgangsspannung begrenzt und integriert wird.

Die Anordnung hat den Vorteil, daß sehr geringe Differenzen der Momentanamplituden der beiden Sinusspannungen erfaßbar sind und außerdem der Differenzverstärker die Sinusspannungsgeneratoren nicht belastet. Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich daher viel besser als die bekannte zur Erzeugung langsam sich verändernder Dreieckspannungen.

Unter einem Differenzverstärker ist hierbei eine Vorrichtung mit zwei Eingangsklemmen zu verstehen, bei der nur die Differenz der Spannungen an den Eingangsklemmen verstärkt wird. In der einfachsten Form besteht ein Differenzverstärker aus zwei Entladungssystemen, deren miteinander verbundene Kathoden über einen Widerstand an einer festen Spannung liegen, während die Anoden über getrennte Widerstände gespeist werden. Die Eingangsklemmen sind mit den Steuerelektroden verbunden. Durch den hohen Kathodenwiderstand wird verhindert, daß der Gesamtstrom durch die zwei Systeme sich zu stark ändert. Nur die Röhre soll Strom führen, deren Steuerelektrode die höchste Spannung hat. Vorzugsweise wird ein Differenzverstärker mit mindestens zwei in der gleichen Weise ausgeführten Stufen ausgebildet, um die Anforderung, daß nur die Ausgangsröhre Strom führt, deren Steuerelektrode die höchste Eingangsspannung zugefü'hrt wird, besser zu erfüllen. Es können zwei Ausgangsklemmen vorhanden sein, die mit den Anoden der Röhren der letzten Stufe verbunden sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß für jede der Endröhren nur zwei Zustände mög-Schaltungsanordnung

zur Erzeugung einer Dreieckspannung

aus zwei sinusförmigen Spannungen

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 26. April 1958 (Nr. 227 302)

Gerrit Klein, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

Hch sind: Die Röhre führt entweder einen konstanten Strom, oder sie ist gesperrt. Die Ausgangsspannung kann beliebig der Anode der einen oder der anderen Endröhre oder aber zwischen den beiden Anoden entnommen werden.

Ein Differenzverstärker kann somit anzeigen, welcher von den beiden Punkten die höhere Spannung hat. Dies erfolgt unabhängig vom Spannungspegel, auf dem sich beide Punkte verbinden.

Die einer Ausgangselektrode oder den Ausgangselektroden entnommene Spannung besteht aus einer Folge zeitlich rechteckig verlaufender Impulse.

Die Vorrichtung kann derartig sein, daß die Frequenz der periodisch auftretenden Spannung konstant gehalten wird, in welchem Falle die Dauer jedes Impulses von der Größe der zuerst erwähnten Spannung abhängt. Die Amplitude der periodisch auftretenden Spannung muß dabei größer als der größte Wert der ersteren Spannung sein.

Hierbei ergibt sich nach Integration eine Spannung, die mit der zuerst erwähnten Spannung gemäß einer Funktion zusammenhängt, die invers zu der zuerst erwähnten Funktion ist.

Es ist auch möglich, daß die Frequenz der periodisch auftretenden Spannung dadurch von der zuerst erwähnten Spannung abhängt, daß die Vorrichtung derartig ausgebildet wird, daß im Augenblick, in dem die beiden Spannungen einander gleich werden, die periodische Spannungswelle einen neuen

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Zyklus anfängt. Es wird dafür gesorgt, daß hierbei ein Impuls mit konstanter Amplitude und Dauer erzeugt wird, so daß die integrierte Spannung reziprok zur inversen Funktion der zuerst erwähnten Funktion ist. Der Impuls wird mit Hilfe einer an sich bekannten Schaltungsanordnung mit Verstärkersystemen erzeugt.

Auf diese Weise können verschiedene Funktionen abgeleitet werden, die sonst schwer erzielbar sind.

Fig. 1 zeigt einen solchen Differenzverstärker in der einfachsten Form mit Eingangsklemmen 1 und 2, Röhren 3 und 4, Anodenwiderständen 5 und 6 und einem Kathodenwiderstand 7. Liegt an der Eingangselektrode 2 eine Spannung V und wird an die andere Eingangselektrode 1 eine Spannung gelegt, die sich in bestimmter Weise mit der Zeit ändert und außerdem sich zeitlich wiederholt, so kann der Verstärker am Ausgang eine Reihe von Stromstößen liefern, wobei die Dauer eines jeden Stromstoßes gleich der Zeit ist, während der die Spannung an der einen Klemme höher als die an der anderen Klemme ist. Diese Zeit ist von der Eingangsspannung V abhängig und hängt mit dieser gemäß einer Funktion zusammen, die invers zu der Funktion ist, gemäß welcher die Spannung am Punkt 1 sich mit der Zeit ändert. Indem die Verstärkung sehr hoch gemacht wird und die Ausgangsspannung zwischen einem oberen Grenzwert V_h und einem unteren Grenzwert V₁ mittels eines Begrenzers gehalten wird, kann sichergestellt werden, daß die folgende sehr gute Annäherung vorliegt:

Ausgangsspannung = V₁, für eine positive Spannung

an den Klemmen 1 und 2.

Ausgangsspannung — V₁ für eine negative Spannung

an den Klemmen 1 und 2.

Durch richtige Wahl der Spannung im Punkt 1 läßt sich somit eine Ausgangsspannung erhalten, die sich in einer bestimmten erwünschten Weise ändert. Die Stromstöße werden in der Vorrichtung 8 verstärkt, in der Vorrichtung 9 abermals begrenzt und in der Vorrichtung 10 integriert. Hierzu dient eine übliche Glättungsvorrichtung. An deren Ausgangsklemmen ergibt sich eine Gleichspannung, die vom Meß- oder Aufzeichnungsgerät 11 angezeigt wird und gemäß einer erwünschten Funktion mit der Spannung im Punkt 1 zusammenhängt.

Wenn die Spannung V₂ an der Elektrode 1 eine periodische Zeitfunktion / (t) ist, wird der Zusammenhang zwischen der Ausgangsspannung und der Spannung an der Klemme 2 durch die zu ihr inverse Funktion V₁₁ = f_inv (V₁) gegeben.

Die Eingangsspannung V braucht keine veränderliche Gleichspannung zu sein; sie kann eine Wechselspannung sein, sofern die höchste in ihr vorhandene Frequenz erheblich niedriger als die Frequenz der Hilfswechselspannung an der Klemme 1 ist. Wenn als Spannung an der Klemme 2 eine sinusförmig verlaufende Wechselspannung gewählt wird, ist gemäß der Erfindung bei der Anwendung einer Vorrichtung nach Fig. 1 eine dreieckförmig verlaufende Ausgangsspannung erzielbar. Dies ist in Fig. 2 dargestellt.

In Fig. 2 a ist die sinusförmig verlaufende Wechselspannung V₁ an der Klemme 1 dargestellt, die eine hohe Frequenz ω₂ und eine Amplitude V_r aufweist; Fig. 2 b zeigt die sinusförmig verlaufende Spannung V₂ an der Klemme 2 mit niedriger Frequenz ω,, die kleiner als die zuerst erwähnte. Frequenz ist. Wenn eine Sinusspannung V₁ mit genügend hoher Frequenz an die Klemme 1 gelegt ist, hängt die Ausgangsspannung V₃ von der Spannung V₂ an Klemme 2 gemäß einer arc-sin-Funktion ab. In Formeln geschrieben:

Wenn
und
ist, dann ist

\ = V_r · sin (o t

', = V- arc sin ^

Wenn nun angenommen wird, daß V₂ eine Sinusspannung mit einer niedrigeren Frequenz im Vergleich zu der von V₁, aber mit derselben Amplitude (V_r) ist, dann ist die Zeitabhängigkeit von V₃ wie in Fig. 2 a bis 2 c dargestellt. Es ergibt sich eine Dreieckspannung, deren Amplitude durch die oberen und unteren Pegel V_h bzw. V₁ des erwähnten Differenzverstärkers bestimmt ist, aber dessen Frequenz gleich der Spannung von V₂ ist. Auf diese Art wird eine einfache Sinus-Dreieckspannungs-Transformation bewirkt.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer gleichschenkeligen dreieckförmigen Spannung aus zwei verschiedenfrequenten sinusförmigen Spannungen gleicher Amplitude, bei der die Frequenz der Dreieckspannung mit derjenigen der langsameren Sinusspannung übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sinusspannungen den beiden Eingängen eines an sich bekannten Differenzverstärkers zugeführt werden, dessen Ausgangsspannung begrenzt und integriert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 599 585.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 309 768/344 12.63