DE1219520B

DE1219520B - Schmitt-Trigger mit einstellbarer Hysterese

Info

Publication number: DE1219520B
Application number: DEL50266A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolfhard Larass
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-03-22
Filing date: 1965-03-22
Publication date: 1966-06-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung Schmitt-Trigger mit einstellbarer Hysterese zur Einstellung der Hysterese eines Schmitt-Triggers. Die Eigenschaft eines Schmitt-Triggers, bei einem bestimmten Wert der Eingangssteuerspannung anzusprechen, der sich von dem Spannungswert unterscheidet, indem er wieder in die Ausgangslage zurückkippt, ist als Hysterese eines Schmitt-Triggers bekannt. Gemäß dieses Hysterese-Verhaltens unterscheidet man einen Ansprechschwellwert und einen Abfallschwellwert.
Dieses Hysterese-Verhalten macht sich im allgemeinen störend bemerkbar. Man ist daher bestrebt, durch besondere Mittel den Unterschied zwischen Ansprechschwellwert und Abfallschwellwert möglichst klein zu halten. So ist etwa durch die deutsche Auslegeschrift 1159 016 ein Schmitt-Trigger-Spannungsdiskriminator zur Erzielung einer beliebig kleinen Hysterese bekanntgeworden, bei dem der Steuerspannung des Schmitt-Triggers periodisch Rückführimpulse überlagert werden, deren Folgefrequenz viel höher als die Änderungsfrequenz des durch den Diskriminator zu überwachenden Vorgangs ist und deren Amplitude gleich oder kleiner als der Schwellwertabstand des Schmitt-Triggers ist. Es gibt nun demgegenüber auch Fälle, bei denen es im Gegensatz zum Bemühen um eine möglichst kleine Hysterese durchaus erwünscht ist, daß ein ausgeprägtes Hysterese-Verhalten vorhanden ist. Ein solcher Fall kann vorliegen, wenn der Schmitt-Trigger zur Abgabe einer Steuerspannung bei einem Regelvorgang verwendet wird, bei dem dem Eingang des Triggers die Differenz einer Sollwert- und Istwertspannung zugeführt wird. Es kann nämlich vorkommen, daß die Regelstabilität gerade durch den nahezu punktartigen Umschlag bei Übereinstimmung von Ansprechschwellwert und Abfallschwellwert dann gefährdet wird, wenn Ist- und Sollwert nahe beieinanderliegen. Ein solcher Fall tritt beispielsweise bei Eisenbahnsteuerungen auf, bei denen in den Triebfahrzeugen Steuerspannungen zur Betätigung der Bremseinrichtungen aus einem vorgegebenen Geschwindigkeits-Weg-Diagramm abgeleitet werden. Dabei träte durch das laufende Ein- und Ausschalten der Bremsen eine unzulässige Instabilität auf. Man ist daher bemüht, diese Instabilität dadurch zu vermeiden, den Bremseinrichtungen wenigstens eine definierte Zeitlang einen bestimmten Steuerimpuls zuzuführen. Diese Forderung läuft darauf hinaus, dem Schmitt-Trigger ein genau definiertes einstellbares Hysterese-Verhalten zu geben.
Es ist bereits ein Kippschalter mit einstellbarer Hysterese bekanntgeworden, bei dem der Eingangsspannung des Triggers eine von der Ausgangsspannung des Triggers abhängige, einstellbare Vorspannung überlagert wird. Dies geschieht mittels eines Rückführungsspannungsteilers. Diese Anordnung ermöglicht jedoch keine für beide Arbeitslagen des Kippschalters getrennt vornehmbare Schaltpunkteinstellung. Somit läßt sich dem Kippschalter kein genau definiertes einstellbares Hysterese-Verhalten geben, wie es etwa bei der genannten Bremseinrichtung erforderlich ist.
Bei einer anderen bekannten Triggerschaltung, bei der aus Stabilisierungsgründen eine Veränderung des Eingangswiderstandes erwünscht ist, wird zu diesem Zweck ein einstellbarer Widerstand in einer Rückführung verwendet, jedoch wird hierdurch keine bestimmte Hystereseeinstellung des Triggers, insbesondere keine getrennte Schaltpunkteinstellung, vorgenommen.
Bei einer anderen bekannten Triggerschaltung sind Zwecks Erreichen eines sicheren Schaltens auch bei kleiner Steuerleistung Schaltmittel zum Kleinhalten der Hysterese gemäß der vorgegebenen Steuerleistung vorhanden; jedoch erfolgt die Hystereseänderung kontinuierlich ohne die Möglichkeit der Einstellung von bestimmten Schaltpunktlagen des Triggers.
Ferner ist eine Anordnung mit negativer Rückkopplung bekannt, die zur Signalumformung dient. Zur Aussteuerung werden Signale niedriger und höherer Eingangsamplitude verwendet, die am Ausgang zwei Spannungen unterschiedlicher Größe liefern; dabei unterscheiden sich Eingangs- und Ausgangsspannung bei etwa gleicher Amplitude in ihrer Phase. Mittel zur Einstellung eines bestimmten Hysterese-Verhaltens sind jedoch nicht vorhanden.
Schließlich sind noch Triggerschaltungen bekanntgeworden, bei denen in Rückführungsspannungsteilern RC-Glieder verwendet werden; dadurch wird eine Zeitabhängigkeit in das Schaltverhalten gebracht. Eine für beide Arbeitlagen der Trigger getrennt vornehmbare Schaltpunkteinstellung durch Änderung des Ansprechempfindlichkeitsbereichs ist damit nicht gegeben.
Gemäß der Erfindung werden die obengenannten Forderungen bei einer Anordnung zur Einstellung der Hysterese eines Schmitt-Triggers, wobei der Eingangsspannung des Triggers eine von der Ausgangsspannung des Triggers abhängige, einstellbare Vorspannung überlagert wird, dadurch erfüllt, daß die Ausgangsspannung des Triggers über einen Widerstand an die Basis eines Transistors gelegt wird, dessen Emitter mit der einen Eingangsklemme des Triggers und dessen Kollektor einerseits über einen einstellbaren Widerstand mit der anderen Eingangsklemme des Triggers, andererseits über einen weiteren Widerstand an festes Potential gelegt ist.
Die Erfindung wird an Hand der F i g. 1 und 2 in dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei zugleich weitere, der Ausgestaltung der Erfindung dienende erfinderische Merkmale aufgezeigt werden. Es zeigt F i g. 1 einen gemäß der Erfindung beschalteten Schmitt-Trigger und F i g. 2 den Hysterese-Verlauf in Abhängigkeit der Eingangssteuerspannung des Schmitt-Triggers.
In der F i g. 1 ist mit 1 ein Trigger bezeichnet; seine Eingangsklemmen sind mit 2a, 2b, seine Ausgangsklemmen mit 2 c und 2 d dargestellt.
An die beiden Eingangsklemmen 2a, 2 b ist über einen Widerstand 7 eine erste Steuerspannung Ust 1 und über einen Widerstand 8 eine zweite Steuerspannung Ust2 gelegt. Usti sei etwa eine vorgegebene Sollwertspannung, USt, eine Istwertspannung, wobei die beiden Spannungen gegeneinandergeschaltet sind. Die Triggerausgangsklemme 2 c ist über einen Widerstand 3 mit der Basis eines Transistors 6 verbunden, dessen Emitter mit der Triggerengangsklemme 2 b und dessen Kollektor einerseits über einen einstellbaren Widerstand 5 mit der Triggereingangsklemme 2 a, andererseits über einen Widerstand 4 mit negativem Potential (Klemme 9) verbunden ist.
Die Arbeitsweise der Anordnung ist folgende: Je nach Arbeitslage des Triggers 1 wird an die Basis des Transistors 6 eine bestimmte Steuerspannung gelegt. Der Transistor 6 wird durchgeschaltet, sofern am Ausgang 2c des Schmitt-Triggers.1 negatives Potential liegt, was der Ruhelage des Triggers entspricht. Nach dem Ansprechen des Triggers erscheint am Ausgang 2c ein positives Potential, das eine Sper= rang des Transistors 6 bewirkt. Während bei durchgeschaltetem Transistor nur die Restspannung über den Widerstand 5 an den Eingangsklemmen 2a, 2 b liegt, liegt bei gesperrtem Transistor eine größere, mit dem Widerstand 5 einstellbare Vorspannung an diesen Klemmen. Durch diese einstellbare, von der Ausgangsspannung U,A abhängige Vorspannung wird erreicht, daß @ der Abfallschwellwert des Triggers 1 einen definierten, wählbaren Wert annimmt. Dieser einstellbare Abfallschwellwert ist in der F i g. 2 mit R bezeichnet. Die F i g. 2 zeigt die Abhängigkeit der Ausgangsspannung UA von der Eingangsspannung an den Klemmen 2 a, 2 b. A stellt den Ansprechschwellwert für den Trigger 1 dar. Die Breite der Hysterese beträgt , wenn Ust 3 die Spannung zwischen der Klemme 9 und der Klemme 2 b ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Anordnung zur Einstellung der Hysterese eines Schmitt-Triggers, wobei der Eingangsspan= nung des Triggers eine von der Ausgangsspannung des Triggers abhängige, einstellbare Vorspannung überlagert wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Ausgangsspannung des Triggers (1) über einen Widerstand (3) an die Basis eines Transistors (6) gelegt wird, dessen Emitter mit der einen Eingangsklemme des Triggers und dessen Kollektor einerseits über einen einstellbaren Widerstand (5) mit der anderen Eingangsklemme des Triggers, andererseits über einen weiteren Widerstand (4) an festes Potential gelegt ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsspannung des Triggers aus gegeneinandergeschalteten Steuerspannungen besteht.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als gegeneinandergeschaltete Steuerspannungen Ist- und Sollspannungen eines Regelvorganges verwendet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1162 875, 1167 887, 1174 838, 1182 292; britische Patentschrift Nr. 836 074.