Schaltungsanordnung zum Größenvergleich zweier Spannungen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Größenvergleich zweier Spannungen
und zur kodierten Anzeige des Ergebnisses, wobei die zu vergleichenden Spannungen
an der Basis je eines Transistors liegen.Circuit arrangement for the size comparison of two voltages The invention relates to a circuit arrangement for the size comparison of two voltages and for the coded display of the result, the voltages to be compared being at the base of each transistor.
Es sind schon Schaltungen bekannt, die ein elektrisches Schaltungselement
realisieren, das eine elektrische Signalleitung in Abhängigkeit von der Differenz
zweier Spannungen öffnet oder sperrt. Dieses besteht im wesentlichen aus einer Wheatstoneschen
Brücke, in deren einer Diagonale ein Richtleiter liegt, der bei einer Verstimmung
der Brücke entweder geöffnet oder gesperrt wird, je nachdem, ob die Differenz
der beiden Spannungen einen vorgegebenen Wert über-oder unterschreitet. Der Nachteil
dieser Schaltung ist darin zu sehen, daß sie eine verhältnismäßig hohe Belastung
darstellt, nicht sehr empfindlich ist und der Zuführung zusätzlicher positiver Impulse
bedarf.Circuits are already known which implement an electrical circuit element that opens or blocks an electrical signal line as a function of the difference between two voltages. This essentially consists of a Wheatstone bridge, in one diagonal of which there is a directional conductor which, if the bridge is detuned, is either opened or blocked, depending on whether the difference between the two voltages is above or below a predetermined value. The disadvantage of this circuit is that it represents a relatively high load, is not very sensitive and requires the supply of additional positive pulses.
Es ist weiterhin eine Schaltung bekannt, bei der zur Bildung der Differenz
zweier Spannungen diese beiden Spannungen an die Gitter je einer Triode gelegt
werden. Mit dieser Schaltung ist jedoch keine kodierte Anzeige möglich. Außerdem
ist zur Anzeige der Differenzen der beiden Spannungen erforderlich, daß die Trioden
leitend sind, d. h., die an die Gitter gelegten Spannungen dürfen nicht negativ
gegenüber dem Katodenpotential sein.A circuit is also known in which, to form the difference between two voltages, these two voltages are applied to the grids of one triode each. With this circuit, however, no coded display is possible. In addition, in order to display the differences between the two voltages, it is necessary that the triodes are conductive, i. That is, the voltages applied to the grids must not be negative with respect to the cathode potential.
Diese Nachteile werden durch die Schaltungsanordnung zum Größenvergleich
zweier Spannungen und zur kodierten Anzeige der Ergebnisse, wobei die zu %rergleichenden
Spannungen an der Basis je eines Transistors liegen, nach der Erfindung dadurch
vermieden, daß vor der Basis des einen Transistors zur Erzielung einer geringen
Vorspannung eine Diode liegt und den beiden Transistoren ein weiterer Transistor
zur Durchführung des Spannungsvergleichs derart nachgeschaltet ist, daß die Basis
dieses Transistors mit dem Emitter des der einen Spannung zugeordneten Transistors,
sein Emitter mit dem Emitter des der anderen Spannung zugeordneten Transistors verbunden
ist, während sein Kollektor an einem Netzwerk von Transistoren, Dioden und Widerständen
liegt, an dessen Ausgang ein dem Eingangsgrößenverhältnis der zu vergleichenden
Spannungen zugeordnetes Signal entsteht.These disadvantages are avoided by the circuit arrangement for the size comparison of two voltages and for the coded display of the results, the voltages to be compared to the base of each transistor There is a diode and the two transistors are followed by a further transistor for carrying out the voltage comparison in such a way that the base of this transistor is connected to the emitter of the transistor assigned to one voltage, its emitter to the emitter of the transistor assigned to the other voltage, while its collector is connected to a network of transistors, diodes and resistors, at the output of which a signal associated with the input variable ratio of the voltages to be compared arises.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to drawings.
F i g. 1 stellt eine Schaltung dar, die in der F i
g. 3
mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist, während die Schaltung
der F i g. 2 in der F i g. 4 das Bezugszeichen 2 hat. Sowohl Schaltung
1 als auch Schaltung 2 leisten dasselbe, unterscheiden sich jedoch dadurch,
daß in Schaltung 1 die Transistoren 5, 7 und 8 vom p-n-p-Typ
sind, während in Schaltung 2 die Transistoren 26, 27 -und 28 vom n-p-n-Typ
sind. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden den gleichen Eingangsgrößenverhältnissen
der zu vergleichenden Spannungen von den beiden Schaltungen entgegengesetzte digitale
Signale zugeordnet. Es gilt also in Schaltung 1: U, :5 U,... Ausgangssignal
0, U2 > U, .
Ausgangssignal L. In Schaltung 2 gilt:
U, :5 U,
Ausgangssingal L, U, > U, . . .
Ausgangssignai 0.F i g. 1 illustrates a circuit shown in FIG. 3 is identified by the reference numeral 1 , while the circuit of FIG. 2 in FIG. 4 has the reference number 2. Both circuit 1 and circuit 2 perform the same, but differ in that in circuit 1 the transistors 5, 7 and 8 are of the pnp type, while in circuit 2 the transistors 26, 27 and 28 are of the npn type. In the exemplary embodiment described, opposite digital signals are assigned to the same input variable ratios of the voltages to be compared by the two circuits. It is therefore necessary in circuit 1: U, 5 U, ... output 0, U2> U. Output signal L. In circuit 2, the following applies: U ,: 5 U, output signal L, U,> U,. . . Output signal 0.
In der Schaltung der F i g. 1 wird von den beiden zu vergleichenden
Spannungen U, an die Eingangsklemme 3 und U, an die Eingangsklemme
4 gelegt. Klemme 3 ist mit der Basis eines Transistors 5 und Klemme
4 über eine Diode 6, die zur Erzielung einer geringen Vorspannung dient,
mit der Basis eines Transistors 7 verbunden. Die Transistoren 5 und
7
sind als elektronisch steuerbare Widerstände anzusehen. Sie dienen der Anpassung
und Entkopplung an einen weiteren Transistor 8. Die Widerstände
9
und 10 gehören zu den Transistoren 5 und 7, während
der Transistor 8 mit dem Widerstand 11 die Entscheidung trifft. Der
Transistor 8 ist mit seiner Basis an den Emitter des Transistors
5 und mit seinem Emitter an den Emitter des Transistors 7 geschaltet.
An seinem Kollektor liegt ein in seiner Funktion bereits bekanntes Netzwerk, das
aus den Widerständen 12 und 13, die einen Spannungsteiler bilden, aus Transistoren
14, 15 und 16, den zugehörigen Widerständen 17, 18, 19 und
20 sowie einer Diode 21 und einer Zenerdiode 22 besteht. An der Klemme
23
liegt die negative Betriebsspannung, an der Klemme 24 die positive Betriebsspannung.
Klemme 25 ist der Ausgang.
Durch den Spannungsteiler 12 und
13 wird der Schaltpunkt des als Transistorschalter arbeitenden n-p-n-Transistors
14 festgelegt. Die Steuerung erfolgt an seinem Emitter. Werden nun an die Klemmen3
und 4 die zu vergleichenden Spannungen gelegt und ist U, :5 Ul, so sperrt
der die Entscheidung treffende Transistor8. Damit werden die Transistoren14,
15
und 16 des Netzwerkes leitend, und derAusgangszustand ist durch
das Signa10 am Ausgang25 gekennzeichnet. Ist dagegen U, > Ul, so wird
der Trausistor8 leitend, die Transistoren14, 15 und 16
dagegen sperren,
und am Ausgang25 wird der Eingangszustand durch das SignalL, gekennzeichnet.In the circuit of FIG. 1 of the two voltages to be compared, U, is applied to input terminal 3 and U, to input terminal 4. Terminal 3 is connected to the base of a transistor 5 and terminal 4 is connected to the base of a transistor 7 via a diode 6, which is used to achieve a low bias voltage. The transistors 5 and 7 are to be regarded as electronically controllable resistors. They are used to adapt and decouple to a further transistor 8. The resistors 9 and 10 belong to the transistors 5 and 7, while the transistor 8 with the resistor 11 makes the decision. The transistor 8 is connected with its base to the emitter of the transistor 5 and with its emitter to the emitter of the transistor 7 . At its collector is a network that is already known in its function and consists of resistors 12 and 13, which form a voltage divider, transistors 14, 15 and 16, the associated resistors 17, 18, 19 and 20 as well as a diode 21 and a Zener diode 22 exists. The negative operating voltage is applied to terminal 23 and the positive operating voltage is applied to terminal 24. Terminal 25 is the output. The switching point of the npn transistor 14 operating as a transistor switch is determined by the voltage divider 12 and 13. It is controlled at its emitter. Are now on the Klemmen3 and 4, the set voltages to be compared and is U: 5 Ul, so disables the Decision apt Transistor8. Thus, the transistors 14, 15 and 16 of the network become conductive and the output state is indicated by the signal 10 at the output 25. If, on the other hand, U, > U1, the Trausistor8 becomes conductive, while the transistors14, 15 and 16 block, and the input state at output25 is identified by the signal L,.
Noch etwas einfacher ist die Schaltung2, deren Transistoren26,
27 und 28 vom n-p-n-Typ sind. Dazu gehören die Widerstände29,
30 und 31. Die Transistoren 32, 33 und 34 des Netzwerkes sind
vom p-n-p-Typ. Der Transistor 32 ist der Transistorschalter. Durch den Spannungsteiler,
der aus dem Widerstand 35 und der Diode 36 besteht, wird sein Schaltpunkt
festgelegt. Zu dem Netzwerk gehören außerdem noch die Widerstände 37, 38, 39,
40 und 41. Die negative Betriebsspannung liegt an der Klemme 42, die positive
an der Klemme 43. Die Klemme 44 ist der Ausgang. Wird an die Eingangsklemme
45 U, gelegt und an die Eingangsklemme 46 U, und ist U, :-5
Ul, so sperrt der Transistor 28. Damit sperrt auch der Transistor
32. Der Transistor 33 ist leitend, und der Transistor 34 sperrt. Am
Ausgang 44 wird der Eingangsszustand durch das Signal L gekennzeichnet. Ist
U2 > Ul, so wird der Transistor 28 leitend. Damit ist auch
der Transistor 32 leitend. Der Transistor 33 sperrt, und der Transistor
34 ist leitend. Am Ausgang 44 wird der Eingangszustand durch das Signal
0 gekennzeichnet. Auf diese Weise wird kodiert angezeigt, ob die Spannung
U, ::9 U, oder ob die Spannung U, > U, ist.Circuit 2, whose transistors 26, 27 and 28 are of the npn type, is even a bit simpler. These include resistors 29, 30 and 31. The transistors 32, 33 and 34 of the network are of the pnp type. The transistor 32 is the transistor switch. Its switching point is determined by the voltage divider, which consists of the resistor 35 and the diode 36. The network also includes resistors 37, 38, 39, 40 and 41. The negative operating voltage is applied to terminal 42, the positive voltage to terminal 43. Terminal 44 is the output. If U, is applied to input terminal 45 and U, to input terminal 46 , and if U ,: -5 Ul, transistor 28 blocks. This also blocks transistor 32. Transistor 33 is conductive and transistor 34 blocks. The input status is identified by the L signal at output 44. If U2 > Ul, the transistor 28 becomes conductive. The transistor 32 is thus also conductive. The transistor 33 blocks and the transistor 34 is conductive. The input status is identified by the 0 signal at output 44. In this way, it is shown in coded form whether the voltage U, :: 9 U, or whether the voltage U,> U, is.
In manchen Fällen wird auch noch die Entscheiduig benötigt, ob
U, > U, oder U, = U, ist. Um diese Entscheidung treffen zu
können, müssen zwei der vorstehend beschriebenen Schaltungen nebeneinander verwendet
und ihre Ausgänge durch ein logisches Glied verknüpft werden. Die Schaltungen können
auf drei verschiedene Arten miteinander verbunden werden. F i g. 3 zeigt
die Anordnung, wenn zwei Schaltungen 1
verwendet werden. Es wird dann die
Spannung U, bei der einen Schaltung 1 an den Eingang 3, bei
der anderen an den Eingang 4' gelegt, während U, an die noch freien Eingänge
3' und 4 gelegt wird. Zwischen den Ausgängen 25 und 25 ist
ein ODER-NICHT-Glied 47 eingeführt. Das ergibt folgende Zuordnungen (Ausgang
25 = A, Ausgang 25 = A, Ausgang 47 = A3):
+ Ausgänge
Al A2 A,
U2 U, 0 L 0
U2 Ul 0 0 L
U2 Ul L 0 0
In F i g. 4 werden zwei Schaltungen 2 miteinander verbunden. Das logische
Glied muß in diesem Fall ein UND-NICHT-Glied 48 sein. Das ergibt folgende Zuordnungen
(Ausgang 44 = A, Ausgang 44' = A,
Ausgang 48 = AJ:
2 + 2 Ausgänge
Al A, A,
U2 ul L 0 L
U2 = Ul L L 0
UP U, 0 L L
Es braucht nicht näher ausgeführt zu werden, daß auch eine Schaltung 1 mit
einer Schaltung 2 verbunden werden und eine eindeutige Entscheidung treffen kann,
welche der beiden Spannungen größer ist oder ob sie gleich sind.In some cases it is also necessary to decide whether U, > U, or U, = U, is. In order to be able to make this decision, two of the circuits described above must be used next to one another and their outputs must be linked by a logic element. The circuits can be interconnected in three different ways. F i g. 3 shows the arrangement when two circuits 1 are used. The voltage U is then applied to input 3 in one circuit 1 and input 4 'in the other, while U, is applied to inputs 3' and 4 which are still free. An OR-NOT element 47 is inserted between the outputs 25 and 25. This gives f he following assignments (output 25 = A, output 25 = A, output 47 = A3): + Outputs
Al A2 A,
U2 U, 0 L 0
U2 Ul 0 0 L
U2 Ul L 0 0
In Fig. 4, two circuits 2 are connected to one another. The logical element must be an AND-NOT element 48 in this case. This results in the following assignments (output 44 = A, output 44 ' = A, output 48 = AJ: 2 + 2 outputs
Al A, A,
U2 ul L 0 L
U2 = Ul LL 0
UP U, 0 L L
It goes without saying that a circuit 1 can also be connected to a circuit 2 and a clear decision can be made as to which of the two voltages is greater or whether they are the same.