DE1242685B

DE1242685B - Generator for generating trapezoidal voltages

Info

Publication number: DE1242685B
Application number: DE1966S0101427
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Klaus Wiesner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-01-13
Filing date: 1966-01-13
Publication date: 1967-06-22

Description

Generator zur Erzeugung von trapezförmigen Spannungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines trapezförmigen Spannungsverlaufes positiver und/oder negativer Polarität aus einer Spannung mit rechteckförmigem Verlauf, die einem mit einer seiner Ausgangsklemmen an Masse geführten Rechteckgenerator entnommen ist.Generator for generating trapezoidal voltages The invention relates to a circuit arrangement for generating a trapezoidal voltage curve positive and / or negative polarity from a voltage with a rectangular profile, a square wave generator connected to ground with one of its output terminals is taken.

Es ist eine Schaltung zur Erzeugung von trapezförmigen Impulsen bekannt (Electronics, Januar, 25/1965, S. 76 bis 78), bei der eine lineare Anstiegsflanke des Trapezes durch Ladung eines Kondensators aus einer einen konstanten Strom liefernden Stromquelle erreicht wird. Wird dieser Kondensator mit konstantem Stromentzug entladen, so entsteht eine lineare Rückflanke des Trapezes. Die Stärke des konstanten Stromes bestimmt die Steigung der Anstiegs- bzw. der Abfallflanke. Als Stromquelle wird zu vorgenanntem Zweck eine Transistorverstärkerstufe angegeben, bei der der Kollektorstrom konstant und von der Kollektorbelastung sowie von der Kollektorspannung unabhängig ist. Die bekannte Schaltungsanordnung benötigt insgesamt vier Transistoren, wovon zwei für den Ladevorgang mit konstanter Stromstärke und die verbleibenden zwei für den Entladevorgang des Kondensators mit konstantem Stromentzug vorgesehen sind. In die bekannte Schaltung werden eingangsseitig Rechteckimpulse eingegeben, mit welchen die Transistoren wechselweise derart ausgesteuert werden, daß am Ausgang der Schaltung bei eingangsseitiger positiver Impulsspannung der Kondensator bis zu einer durch eine Begrenzerdiode bestimmten Begrenzungsspannung aufgeladen wird. Nach Ende des rechteckförmigen Eingangsimpulses, also bei Zuführung von Nullpotential am Eingang, entlädt sich der Kondensator am Ausgang bis zu einer durch eine zweite Begrenzerdiode bestimmten Begrenzungsspannung. Bei dieser Schaltungsanordnung lassen sich zwar die Steigungen der Vorder- und Rückflanke der Trapezimpulse unabhängig voneinander justieren, doch läßt sich die Bildung des trapezförmigen Impulsverlaufes aus dem rechteckigen Impulsverlauf nur mit großem schaltungsmäßigem Aufwand, nämlich der Verwendung von mindestens vier Transistoren, erreichen. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung ist der, daß die Dachamplitude der trapezförmigen Ausgangsspannung nicht proportional dem Wert einer Steuergleichspannung oder einer sonstigen Eingangsgröße ist.A circuit for generating trapezoidal pulses is known (Electronics, January, 25/1965, pp. 76 to 78), in which a linear rising edge of the trapezoid by charging a capacitor from a supplying constant current Power source is reached. If this capacitor is discharged with constant current drain, this creates a linear trailing edge of the trapezoid. The strength of the constant current determines the slope of the rising or falling edge. As a power source is For the aforementioned purpose, a transistor amplifier stage is specified in which the collector current constant and independent of the collector load and the collector voltage is. The known circuit arrangement requires a total of four transistors, of which two for constant amperage charging and the remaining two for the discharge process of the capacitor with constant current draw are provided. In the known circuit, square-wave pulses are entered on the input side, with which the transistors are alternately controlled in such a way that at the output of the circuit with positive pulse voltage on the input side, the capacitor to is charged to a limiting voltage determined by a limiting diode. After the end of the rectangular input pulse, i.e. when zero potential is supplied at the input, the capacitor at the output discharges up to one through a second Limiter diode determined limiting voltage. Leave with this circuit arrangement Although the slopes of the leading and trailing edges of the trapezoidal pulses are independent adjust from each other, but the formation of the trapezoidal pulse course can be from the rectangular pulse course only with great circuit complexity, namely the use of at least four transistors. Another disadvantage this known circuit arrangement is that the roof amplitude of the trapezoidal Output voltage not proportional to the value of a DC control voltage or a other input variable is.

Trapezspannungen mit genau definierter Dachamplitude lassen sich in bekannter Weise aus einer bereits vorhandenen, stabilen Trapezspannung mit konstanter Dachamplitude und konstanter Flankensteilheit durch Teilung mit einem Potentiometer gewinnen. Die Flankensteilheit ändert sich dabei proportional der Dachamplitude.Trapezoidal stresses with a precisely defined roof amplitude can be converted into known way from an already existing, stable trapezoidal voltage with constant Roof amplitude and constant slope through division with a potentiometer to win. The slope changes proportionally to the roof amplitude.

Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines trapezförmigen Spannungsverlaufes zu schaffen, die sich unter Erzielung hoher Flankenlinearität streng proportional einer Steuergleichspannung oder sonstigen Eingangsgröße, z. B. einer Gleichspannung, die einem Potentiometer oder einem Digital-Analog-Wandler entnommen wird, einstellen läßt. Außerdem soll die Flankensteilheit unabhängig von der Dachamplitude sein und ein ähnlich hoher Aufwand an Bauelementen wie bei der bekannten Schaltungsanordnung vermieden werden.The main object of the invention is to provide a circuit arrangement to create a trapezoidal voltage curve that is below Achieving high edge linearity strictly proportional to a DC control voltage or other input variable, e.g. B. a DC voltage that a potentiometer or taken from a digital-to-analog converter, can be adjusted. Also should the slope should be independent of the roof amplitude and a similarly high one Expenditure on components as in the known circuit arrangement can be avoided.

Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines trapezförmigen Spannungsverlaufes der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe in der Weise gelöst, daß eine aus zwei parallelgeschalteten Zweigen mit jeweils zwei in Serie zueinander liegenden und gleichsinnig gepolten Dioden bestehende Brückengleichrichteranordnung vorgesehen ist, an deren zwischen zwei gleichsinnig gepolten Dioden liegenden einen Eckpunkt mit rechteckförmigem Verlauf geführt ist, daß die nicht diesen Eckpunkt berührende Brückendiagonale aus einer Serienschaltung zweier Widerstände, vorzugsweise mit gleichen Werten, besteht, zwischen die eine zusätzliche Gleichspannungsquelle so gepolt eingeschaltet ist, daß durch die beiden Zweige mit jeweils zwei Dioden ein Ruhestrom fließt, und daß an dem verbleibenden, vierten Brückeneckpunkt als Querelement zur Masse hin ein Kondensator angeschaltet ist, an dessen Anschlüssen die trapezförmige Spannung abgegriffen wird. Über die beiden Brückenzweige fließen im Ruhezustand jeweils gleich große Ruheströme. Bevor dieser Schaltung am eingangsseitigen Eckpunkt ein Rechteckimpuls eingespeist wird, also bei Zuführung von Massepotential, liegt auch am Kondensator aus Symmetriegründen Massepotential. Sobald am Eingang ein Impuls mit etwa senkrechterAnstiegsfianke erscheint, lädt sich der Kondensator über zwei sich diagonal gegenüberliegende und im leitenden Zustand befindliche Dioden im Weg über die Brückendiagonale mit den beiden Widerständen und der zusätzlichen Gleichspannungsquelle auf, während die anderen beiden Dioden gesperrt sind. Sobald die Spannungsamplitude des eingangsseitigen Rechteckimpulses am Kondensator erreicht ist, endet der Ladevorgang. Ist der Rechteckimpuls am Eingang der Schaltung beendet, fällt also die der Brückengleichrichteranordnung zwischen den beiden gleichsinnig gepolten Dioden geführte Spannung mit etwa senkrechter Rückflanke wieder auf Null ab, dann beginnt sich der Kondensator mit gleicher Stromstärke wieder zu entladen, mit der er sich vorher aufgeladen hat. Beim Entladevorgang sind die zwei beim vorhergehenden Ladevorgang leitenden Dioden gesperrt und die anderen beiden Dioden leitend. Im Entladestromweg liegt jedoch außerdem wie im Ladestromweg die Brückendiagonale mit den beiden gleich großen Widerständen und der zusätzlichen Gleichspannungsquelle. Der Kondensator wird in der gleichen Zeit, in der er sich zunächst auf die Spannungsamplitude des eingangsseitig geführten Reckteckimpulses aufgeladen hat, wieder auf Massepotential umgeladen. Mit dieser Schaltung lassen sich - je nach Polarität der die Brückengleichrichteranordnung steuernden Rechteckspannung - positive und negative Trapezspannungen herstellen. Die Dachamplitude der mit dieser einfachen Schaltungsanordnung erzeugten Trapezspannung stimmt genau mit der Amplitude der Rechteckspannung überein, die demgemäß als Steuerspannung wirksam ist. Die Flankensteilheit ist unabhängig von der Dachamplitude der Ausgangsspannung des Trapezgenerators.According to the invention, which relates to a circuit arrangement for generating refers to a trapezoidal voltage curve of the type mentioned above This problem is solved in such a way that one of two branches connected in parallel with two diodes in series with one another and polarized in the same direction existing bridge rectifier arrangement is provided, at their between two Correspondingly polarized diodes lie at a corner point with a rectangular course is performed that the bridge diagonal not touching this corner point from a Series connection of two resistors, preferably with the same values, exists between an additional DC voltage source is switched on polarized so that through the two branches, each with two diodes, a quiescent current flows, and that on the remaining, fourth bridge corner point connected as a cross element to the ground, a capacitor at the terminals of which the trapezoidal voltage is tapped. About the both branches of the bridge flow in the idle state same size Quiescent currents. Before this circuit, a square pulse at the input-side corner point is fed in, i.e. when ground potential is supplied, is also connected to the capacitor ground potential for reasons of symmetry. As soon as an impulse with an approximately vertical slope at the entrance appears, the capacitor charges through two diagonally opposite and conductive diodes in the way over the bridge diagonal with the two resistors and the additional DC voltage source, while the the other two diodes are blocked. As soon as the voltage amplitude of the input side The charging process ends. Is the square pulse ended at the input of the circuit, so that of the bridge rectifier arrangement falls between the two diodes polarized in the same direction with a roughly perpendicular voltage Trailing edge back down to zero, then the capacitor begins with the same current strength to discharge again with which it was previously charged. When unloading are the two conducting diodes during the previous charging process are blocked and the others both diodes conductive. In the discharge current path, however, there is also the same as in the charging current path the bridge diagonal with the two equal resistances and the additional one DC voltage source. The capacitor is turned on at the same time that it is first of all on the voltage amplitude of the rectangular pulse applied on the input side has charged, reloaded to ground potential. Leave with this circuit depending on the polarity of the square-wave voltage controlling the bridge rectifier arrangement - Establish positive and negative trapezoidal voltages. The roof amplitude with this simple circuitry generated trapezoidal voltage exactly matches the amplitude the square wave voltage, which is accordingly effective as a control voltage. The slope is independent of the roof amplitude of the output voltage of the trapezoid generator.

Zweckmäßig wird die von der zusätzlichen Gleichspannungsquelle erzeugte konstante Gleichspannung sehr groß gegen die am Kondensator abfallende Spannung gemacht. Mit dieser Maßnahme lassen sich äußerst lineare Trapezflanken verwirklichen, da der Ladestrom sowie der Entladestrom dann nahezu konstant sind.The one generated by the additional DC voltage source is expedient constant DC voltage very large compared to the voltage drop across the capacitor made. With this measure, extremely linear trapezoidal flanks can be realized, because the charging current and the discharging current are then almost constant.

In vorteilhafter Weise wird der Trapezgenerator, d. h. die Brückengleichrichteranordnung, möglichst niederohmig angesteuert. Aus diesem Grund wird zwischen den Rechteckgenerator und den Brückeneckpunkt, an den die Spannung mit rechteckförmigem Verlauf geführt werden soll, ein gleichstromgekoppelter Impedanzwandler mit niederohmigem Ausgang eingeschaltet.Advantageously, the trapezoid generator, i. H. the bridge rectifier arrangement, Controlled with as low a resistance as possible. For this reason, between the square wave generator and the corner point of the bridge to which the voltage is routed in a rectangular shape is to be a DC-coupled impedance converter with a low-resistance output switched on.

Um dem Trapezgenerator eine höhere Ausgangsspannung zu entnehmen, ist es zweckmäßig, diesem ausgangsseitig einen Verstärker mit großem Eingangswiderstand nachzuschalten. Die maximale Trapezamplitude ist dann der Amplitude der steuernden Rechteckspannung streng proportional.To obtain a higher output voltage from the trapezoid generator, it is advisable to use an amplifier with a large input resistance on the output side downstream. The maximum trapezoidal amplitude is then the amplitude of the controlling Square-wave voltage strictly proportional.

Ein genaues Auswählen von gleichwertigen Dioden zu einem Diodenquartett ist nur dann erforderlich, wenn das Potential am Kondensator im eingeschwungenen Zustand gleich dem Potential am Eingang der Brückengleichrichteranordnung sein muß. Erfolgt jedoch die Ankopplung an die nächste Stufe kapazitiv, dann ist es zweckmäßig, die vier Dioden der Brückengleichrichteranordnung so zu wählen, daß die durch diese beiden Brückenzweige fließenden Ruheströme etwa gleich groß sind.A precise selection of equivalent diodes to form a diode quartet is only required if the potential at the capacitor has stabilized State must be equal to the potential at the input of the bridge rectifier arrangement. However, if the coupling to the next stage is capacitive, then it is advisable to to choose the four diodes of the bridge rectifier arrangement so that the through this both bridge branches flowing quiescent currents are about the same size.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten werden an Hand von fünf Figuren näher erläutert.The invention and further details are based on five figures explained in more detail.

F i g. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines von einem Rechteckgenerator angesteuerten Trapezgenerators; F i g. 2 zeigt untereinander die zeitliche Abhängigkeit der trapezförmigen Spannung von der rechteckförmigen Steuerspannung; F i g. 3 zeigt untereinander die zeitliche Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Trapezgenerators von einer sich stufenweise ändernden Eingangsspannung; F i g. 4 zeigt eventuell auftretende Nichtlinearitäten der Trapezflanken und F i g. 5 die Kennlinie einer Diode im Durchlaßbereich.F i g. 1 shows the basic circuit diagram of one of a square wave generator controlled trapezoid generator; F i g. 2 shows the time dependency among one another the trapezoidal voltage from the square-wave control voltage; F i g. 3 shows the time dependency of the output voltage of the trapezoid generator with each other from a step-wise changing input voltage; F i g. 4 shows possibly Occurring non-linearities of the trapezoid flanks and F i g. 5 the characteristic of a Diode in the pass band.

In F i g. 1 ist ein Rechteckgenerator G so dargestellt, daß an eine einseitig an Masse geführte Gleichspannungsquelle mit der Gleichspannung US und mit einem Innenwiderstand Ri ein Schalter S, z. B. ein Transistorschalter, angeschlossen ist, mit welchem die Gleichspannung US über den Innenwiderstand R; kurzgeschlossen werden kann. An einer Ausgangsklemme 5 des Rechteckgenerators G liegt ein Impedanzwandler V l. der ausgangsseitig an einen Brükkeneckpunkt 1 einer aus vier Dioden Dl, D2, D 3 und D 4 zusammengeschalteten Brückengleichrichteranordnung B angeschaltet ist. Die nicht diesen Eckpunkt 1 berührende Brückendiagonale zwischen den zwei Eckpunkten 2 und 4 besteht aus einer Serienschaltung zweier Widerstände R 1 und R 2, zwischen die eine zusätzliche Gleichspannungsquelle mit der Spannung U, eingeschaltet ist. Am Brückeneckpunkt 3 zwischen den beiden Dioden D 3 und D 4 liegt ein Anschluß eines Kondensators C, der mit seinem anderen Ende an Masse geführt ist. Ebenfalls an den Brückeneckpunkt 3 ist die heiße Eingangsklemme eines Verstärkers V 2 mit großem Eingangswiderstand angeschaltet. Die Gleichspannung US kann beispielsweise mit einem Potentiometer in ihrer Größe eingestellt oder einem Digital-Analog-Wandler entnommen werden, der direkt durch einen Rechner oder eine digitale Übertragungseinrichtung eingestellt wird.In Fig. 1, a square-wave generator G is shown so that a switch S, z. B. a transistor switch is connected, with which the DC voltage US via the internal resistance R; can be short-circuited. An impedance converter V l is connected to an output terminal 5 of the square-wave generator G. which is connected on the output side to a bridge corner point 1 of a bridge rectifier arrangement B connected together from four diodes D1, D2, D 3 and D 4. The bridge diagonal between the two corner points 2 and 4, which does not touch this corner point 1, consists of a series connection of two resistors R 1 and R 2, between which an additional DC voltage source with the voltage U is connected. At the bridge corner point 3 between the two diodes D 3 and D 4 there is a connection of a capacitor C, the other end of which is connected to ground. The hot input terminal of an amplifier V 2 with a large input resistance is also connected to the bridge corner point 3. The size of the direct voltage US can be set, for example, with a potentiometer or taken from a digital-to-analog converter that is set directly by a computer or a digital transmission device.

Die Wirkungsweise des Trapezgenerators soll an Hand der beiden F i g. 1 und 2 gemeinsam klargemacht werden: Die Gleichspannungsquelle mit der Gleichspannung US und dem Innenwiderstand Ri wird durch den Schalter S periodisch kurzgeschlossen. Hierbei entsteht zwischen der Klemme 5 und Masse eine Rechteckspannung, deren Amplitude zwischen den Spannungswerten US und Null schwankt. Der eigentliche Trapezgenerator wird über den Impedanzwandler V1, der gleichstromgekoppelt ausgeführt ist, am Brückeneckpunkt 1 mit einer Rechteckspannung US sehr niederohmig angesteuert. Als Impedanzwandler V 1 kann beispielsweise ein Emitterfolger verwendet werden. Zu einem Zeitpunkt to werde der Schalter S geöffnet. Der Kondensator C hatte bis zu diesem Zeitpunkt to aus Symmetriegründen Massepotential über den Schalter S und die Dioden D 1, D 2, D 3 und D 4 angenommen. Die am Kondensator C liegende Spannung sei mit UT' bezeichnet. Vor dem Zeitpunkt to ist also die Spannung UT' gleich Null. Sobald nun zum Zeitpunkt to der Schalter geöffnet wird und am Brückeneckpunkt 1 die beispielsweise positive Spannung US liegt, sperren die zwei Dioden D 1 und D 4, und der Kondensator C lädt sich über die Dioden D 2 und D 3 mit dem Strom auf, bis die Spannungsdifferenz zwischen US und UT zu einem Zeitpunkt t1 US -UT =0 geworden ist. Der Weg des Ladestromes sieht folgendermaßen aus: Spannungsquelle US ; Diode D 2, Widerstand R2, Spannungsquelle U0, Widerstand R 1 und Diode D 3. Macht man die Spannung U, in der Brückendiagonale sehr groß gegenüber der Spannungsdifferenz US - UT , so ist die Trapezflanke nahezu linear. Die Anstiegszeit bis zum Zeitpunkt t1 beträgt bei Vernachlässigung der Eingangsströme des Verstärkers V 2 Wird der Schalter S zu einem späteren Zeitpunkt t2 wieder geschlossen, so werden die Dioden D 2 und D 3 gesperrt, und der Kondensator C wird in der gleichen Zeit tL wie bei der Aufladung über die zwei Dioden D 1 und D 4 bis zum Zeitpunkt t3 wieder auf Massepotential umgeladen. Der Entladeweg sieht folgendermaßen aus: Diode D 4, Widerstand R 2, Spannungsquelle Uo, Widerstand R 1, Diode D 1 und Spannungsquelle US . Der Entladestrom entspricht in seiner Größe dem Ladestrom IL. Mit dieser Schaltung lassen sich gleichermaßen positive und negative Trapezspannungen aus entsprechenden rechteckförmigen Spannungen herstellen. Falls die Dachamplitude der Trapezspannung UT der Amplitude der Steuerspannung US möglichst genau proportional sein soll, muß ein vernachlässigbar kleiner Spannungsabfall am Innenwiderstand RZ der Spannungsquelle mit der Spannung US gefordert werden. Dieser Innenwiderstand Ri darf jedoch nicht beliebig klein sein, da der Schalter S nur für eine kleine Last einen genügend niederohmigen Kurzschluß bilden kann. Aus diesem Grund soll in solch einem Fall der Impedanzwandler V 1 eine große Stromverstärkung und einen hohen Eingangswiderstand aufweisen. Ein genaues Aussuchen der Dioden D 1, D2, D 3 und D 4 zu einem Diodenquartett ist nur dann erforderlich, wenn die maximale Ausgangsspannung U7' gleich der Amplitude der Eingangsspannung US sein muß. Erfolgt jedoch die Ankopplung an die nächste Stufe kapazitiv, dann ist es nur erforderlich, daß die Ruheströme durch die beiden Brückenzweige mit den Dioden D 1 und D 2 sowie mit den Dioden D 3 und D 4 etwa gleich groß sind.The mode of operation of the trapezoid generator should be based on the two F i g. 1 and 2 are made clear together: The DC voltage source with the DC voltage US and the internal resistance Ri is periodically short-circuited by the switch S. This creates a square-wave voltage between terminal 5 and ground, the amplitude of which fluctuates between the voltage values US and zero. The actual trapezoid generator is controlled with a square wave voltage US at very low resistance at the bridge corner point 1 via the impedance converter V1, which is DC-coupled. An emitter follower, for example, can be used as the impedance converter V 1. At a point in time to, the switch S is opened. Up to this point in time to, the capacitor C had assumed ground potential via the switch S and the diodes D 1, D 2, D 3 and D 4 for reasons of symmetry. The voltage across the capacitor C is denoted by UT '. Before the point in time to, the voltage UT 'is therefore equal to zero. As soon as the switch is opened at time to and the positive voltage US, for example, is present at the bridge corner point 1, the two diodes D 1 and D 4 block, and the capacitor C charges with the current via the diodes D 2 and D 3 until the voltage difference between US and UT has become US -UT = 0 at a point in time t1. The path of the charging current is as follows: voltage source US ; Diode D 2, resistor R2, voltage source U0, resistor R 1 and diode D 3. If the voltage U, in the bridge diagonal is made very large compared to the voltage difference US - UT , the trapezoidal edge is almost linear. If the input currents of the amplifier are neglected, the rise time up to time t1 is V2 If the switch S is closed again at a later point in time t2, the diodes D 2 and D 3 are blocked, and the capacitor C becomes in the same time tL as when charging via the two diodes D 1 and D 4 up to the point in time t3 reloaded to ground potential. The discharge path looks like this: Diode D 4, resistor R 2, voltage source Uo, resistor R 1, diode D 1 and voltage source US. The size of the discharge current corresponds to the charge current IL. With this circuit, positive and negative trapezoidal voltages can be produced from corresponding square-wave voltages. If the roof amplitude of the trapezoidal voltage UT is to be proportional as precisely as possible to the amplitude of the control voltage US, a negligibly small voltage drop at the internal resistance RZ of the voltage source with the voltage US must be required. However, this internal resistance Ri must not be arbitrarily small, since the switch S can only form a sufficiently low-resistance short circuit for a small load. For this reason, the impedance converter V 1 should have a large current gain and a high input resistance in such a case. A precise search for the diodes D 1, D2, D 3 and D 4 to form a diode quartet is only necessary if the maximum output voltage U7 'must be equal to the amplitude of the input voltage US. However, if the coupling to the next stage is capacitive, then it is only necessary that the quiescent currents through the two bridge branches with the diodes D 1 and D 2 and with the diodes D 3 and D 4 are approximately the same.

Soll der Anstieg der Trapezflanken sehr linear sein, dann muß das Spannungsverhältnis sehr groß sein. Bei einem Verhältnis dieser Spannung von Zehn beträgt der Unterschied zwischen maximaler und minimaler Steilheit 5 %, bei einem Verhältnis von 100 nur noch 0,5 010. Eine zu große Belastung am Eckpunkt 3 der Brückengleichrichteranordnung B könnte eine zusätzliche Nichtlinearität der Flanken bringen. Aus diesem Grund muß der nachfolgende Verstärker V2 einen sehr hochohmigen Eingang haben. In F i g. 3 ist ein Fall dargestellt, bei dem sich die Kondensatorspannung UT mit konstanter Flankensteilheit nacheinander von einer beliebigen Dachamplitude A 1 auf eine andere Dachamplitude A 2, sodann von dieser auf eine dritte Dachamplitude A 3 und anschließend auf eine wiederum unterschiedliche Dachamplitude A 4 ändert. Die verschiedenen Dachamplituden A 1, A 2, A 3 und A 4 der Spannung U7' entsprechen den verschiedenen Amplituden der sich stufenweise ändernden Rechteckspannung US' am Eingang. Bei der letzten Anwendung, die besonders für ein schnelles Analogsichtgerät interessant ist, entfällt der Schalter S, und die jeweils eingestellte Dachamplitude bleibt bestehen, bis die rechteckförmige Steuergleichspannung US geändert wird.If the rise of the trapezoidal flanks is to be very linear, then the tension ratio must be be very big. With a ratio of this voltage of ten, the difference between the maximum and minimum slope is 5%, with a ratio of 100 it is only 0.5010. Too great a load at corner 3 of the bridge rectifier arrangement B could result in additional non-linearity of the edges. For this reason, the following amplifier V2 must have a very high-impedance input. In Fig. 3 shows a case in which the capacitor voltage UT changes successively from any roof amplitude A 1 to a different roof amplitude A 2, then from this to a third roof amplitude A 3 and then to a different roof amplitude A 4 with a constant slope. The different roof amplitudes A 1, A 2, A 3 and A 4 of the voltage U7 'correspond to the different amplitudes of the step-wise changing square-wave voltage US' at the input. In the last application, which is particularly interesting for a fast analog viewing device, the switch S is omitted and the roof amplitude set in each case remains until the square-wave DC control voltage US is changed.

In F i g. 4 sind durch die Dioden erzeugte Nicht linearitäten der Flankensteilheit dargestellt. Ist die Kapazität des Kondensators C nicht viel größer als die Diodenkapazität Co, so erscheint am Funktionsbeginn ein Spannungssprung UA (C - Kapazität des Kondensators C).In Fig. 4 shows non-linearities of the edge steepness produced by the diodes. If the capacitance of the capacitor C is not much greater than the diode capacitance Co, a voltage jump UA appears at the start of the function (C - capacitance of capacitor C).

Werden Dioden mit geringer Diodenkapazität und ein Kondensator C mit erheblich größerer Kapazität als die Diodenkapazität CD verwendet, so läßt sich dieser Spannungssprung UR bis zur Vernachlässigbarkeit herabsetzen. Am Funktionsende tritt eine kleine Krümmung K auf, welche durch die nichtlinearen Kennlinien der Dioden und durch Aufladevorgänge hervorgerufen wird. Letztere entstehen durch den Innenwiderstand des Impedanzwandlers V 1 und die Durchgangswiderstände der Dioden in Verbindung mit der Kapazität des Kondensators C und den Diodenkapazitäten CD. If diodes with a low diode capacitance and a capacitor C with a considerably larger capacitance than the diode capacitance CD are used, this voltage jump UR can be reduced to negligible. At the end of the function there is a small curvature K, which is caused by the non-linear characteristics of the diodes and by charging processes. The latter arise from the internal resistance of the impedance converter V 1 and the volume resistances of the diodes in connection with the capacitance of the capacitor C and the diode capacitances CD.

In F i g. 5 ist die Abhängigkeit des Stromes 1 von der Spannung U einer Diode im Durchlaßbereich dargestellt. Macht man den dynamischen Innenwiderstand des Impedanzwandlers V 1 sehr klein, dann wird die noch verbleibende Krümmung K am Ende der in F i g. 4 dargestellten Funktion überwiegend durch den Durchgangswiderstand der im Durchlaßbereich betriebenen Dioden hervorgerufen. Bei Verwendung hochwertiger Dioden mit kleinem Durchgangswiderstand ist diese Krümmung K vernachlässigbar. Im Ruhezustand fließt durch die vier Dioden ein Ruhestrom IR. Ist eine Spannungsdifferenz US - U7' vorhanden, so sind entweder die zwei Dioden D 2 und D 3 oder D 1 und D 4 nichtleitend, und die beiden anderen werden jeweils vom doppelten Ruhestrom 2 - IR durchflossen. Geht die Spannungsdifferenz US - U7' gegen Null, dann übernehmen die beiden bis dahin gesperrten Dioden einen Teil des Stromes. Bei dieser Stromübernahme wirkt sich die Kennlinienkrümmung aus.In Fig. 5 shows the dependence of the current 1 on the voltage U of a diode in the pass band. If the dynamic internal resistance of the impedance converter V 1 is made very small, then the remaining curvature K at the end of the curve shown in FIG. 4 mainly caused by the volume resistance of the diodes operated in the pass band. When using high-quality diodes with a low volume resistance, this curvature K is negligible. In the idle state, a quiescent current IR flows through the four diodes. If there is a voltage difference US - U7 ', either the two diodes D 2 and D 3 or D 1 and D 4 are non-conductive, and double the quiescent current 2 - IR flows through the other two. If the voltage difference US - U7 'approaches zero, the two diodes that have been blocked until then take over part of the current. The curvature of the characteristic has an effect on this current transfer.

Der oben beschriebene Trapezgenerator mit genau einstellbarer Dachamplitude läßt sich beispielsweise zur Symboleinblendung in das Panoramabild eines Radarbildes oder für ein schnelles Analogsichtgerät verwenden. Bei Bildröhren mit magnetischer Ablenkung ist das Auslenken des Elektronenstrahls dem Strom durch die Ablenkspulen annähernd proportional. Bei verschiedenen Anwendungsfällen wird nicht nur ein periodisch sägezahnförmiges, sondern auch ein sehr schnelles sprungförmiges Auslenken gefordert. Da der Strom durch die Spule proportional der Eingangsspannung des Ablenkverstärkers ist, muß dafür gesorgt werden, daß die Spannungsänderung je Zeiteinheit einen Höchstwert nicht überschreitet. Anderenfalls erreicht die in der Spule induzierte Gegenspannung unzulässig hohe Werte. Diese Forderung kann durch die beschriebene, dem Ablenkverstärker vorgesetzte Schaltung des Trapezgenerators erfüllt werden, die Rechteckspannungen in Trapezspannungen mit definierter Flankensteilheit umwandelt, ohne dabei die Amplitude zu verändern.The trapezoid generator described above with precisely adjustable roof amplitude can be used, for example, to display symbols in the panoramic image of a radar image or use for a fast analog viewer. For picture tubes with magnetic Deflection is the deflection of the electron beam and the current through the deflection coils approximately proportional. In different applications, not only one is periodic Sawtooth-shaped, but also a very rapid jump-shaped deflection is required. Because the current through the coil is proportional to the input voltage of the deflection amplifier is, must ensure that the voltage change per unit of time does not exceed a maximum value. Otherwise it reaches the induced in the coil Counter voltage inadmissibly high values. This requirement can be met by the described, The trapezoid generator circuit in front of the deflection amplifier is fulfilled, converts the square-wave voltages into trapezoidal voltages with a defined slope, without changing the amplitude.

Neben den schon erwähnten Anwendungen kann man den Trapezgenerator auch vorteilhaft in der Meßtechnik einsetzen, um aus Rechteckspannungen großer Steilheit genau einstellbare Trapezspannungen mit beliebiger kleinerer Steilheit zu erzeugen. Mit nur geringem Aufwand sind gute Linearitäten der Anstiegs- und Abfallflanken zu erreichen, die jedoch bei großer Steilheit durch die Diodenkapazitäten geringfügig verschlechtert werden. Durch Auswahl der Bauelemente und durch entsprechende Kompensationsschaltungen läßt sich die Grenzfrequenz nach oben verschieben.In addition to the applications already mentioned, you can use the trapezoid generator can also be used advantageously in measurement technology to convert square-wave voltages with great steepness to generate precisely adjustable trapezoidal voltages with any smaller steepness. With only little effort, good linearities of the rising and falling edges are possible to achieve, but with a steep slope due to the diode capacitance slightly be worsened. By selecting the components and using appropriate compensation circuits the cut-off frequency can be shifted upwards.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for generating a trapezoidal voltage course of positive and / or negative polarity from a voltage with a rectangular course which is taken from a square-wave generator connected to ground with one of its output terminals, characterized in that one of two branches connected in parallel, each with two in series and co-polar diodes (D 1, D 2 and D 3, D 4) existing bridge rectifier arrangement (B) is provided, at whose one corner point (1) lying between two co-polar diodes (D 1, D 2 ) the voltage with a rectangular profile (Us) that the bridge diagonal (2, 4) not touching this corner point (1) consists of a series connection of two resistors (R 1, R 2), preferably with the same values, between which an additional direct voltage source (U.) is polarized so that a quiescent current flows through the two branches, each with two diodes, and that remains at the ibenden, fourth bridge corner point (3) is connected as a cross element to the ground, a capacitor (C), at the terminals of which the trapezoidal voltage (UT ') is tapped.

2. Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that between the square-wave generator (G) and the corner point of the bridge (1), to which the voltage with a rectangular shape is performed, a DC-coupled impedance converter (V1) with a low-resistance output is provided.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that at the bridge corner point (3), at which the capacitor (C) is located, an amplifier (V2) is connected with a high-resistance input, at the output terminals of which an amplified trapezoidal voltage (UT) is tapped.

4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the four diodes (D 1, D 2, D 3, D 4) of the bridge rectifier arrangement (B) are chosen so that the diodes (D 1 , D 2 and D 3, D 4) flowing quiescent currents are approximately the same.

5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the additional DC voltage source generated DC voltage (U.) very large compared to is the voltage (UT) dropping across the capacitor (C).