Schaltungsanordnung zur Demodulation und Verstärkung von binären Tonfrequenzsignalen
Am Ausgang von Tonfrequenzempfängern sollen Zeichen anliegen, die den senderseitig
eingetasteten möglichst genau entsprechen, vor allem sollen das Impuls-Pausen-Verhältnis
sowie die Flankensteilheit den senderseitig getasteten Zeichen möglichst nahekommen.
Eine große Flankensteilheit ist in jedem Fall dann erforderlich, wenn mit den Ausgangszeichen
des Tonfrequenzempfängers rein elektronische Geräte angesteuert werden. Da in bekannten
Schaltungsanordnungen die Ausgangszeichen der Tonfrequenzempfänger bisher meist
zur Betätigung von Relais verwendet wurden, war die Flankensteilheit der Ausgangszeichen
nicht von entscheidender Bedeutung, da die verwendeten Relais selbst Anstiegs- und
Abfallzeiten von einigen Millisekunden besitzen.Circuit arrangement for demodulating and amplifying binary audio frequency signals
At the output of audio frequency receivers there should be characters that the transmitter side
as exactly as possible, especially the pulse-pause ratio
as well as the edge steepness come as close as possible to the characters keyed on the transmitter side.
A large edge steepness is always required when using the output characters
of the audio frequency receiver, purely electronic devices are controlled. As in known
Circuit arrangements the output characters of the audio frequency receiver so far mostly
were used to operate relays, the slope of the output characters was
not of critical importance as the relays used themselves rise and fall
Have fall times of a few milliseconds.
Es war daher ein Tonfrequenzempfänger mit einem möglichst geringen
Aufwand an Bauteilen zu erstellen, an dessen Ausgang Gleichspannungszeichen mit
steiler Anstiegs- und Abfallflanke anliegen, solange am Empfänger eine Tonfrequenzwechselspannung
anliegt, und bei dem bereits die erste Halbwelle der höchstzulässigen Tonfrequenz
ein Gleichspannungszeichen hervorruft.It was therefore an audio frequency receiver with the lowest possible
Expenditure on components to create, at the output of which there is a DC voltage symbol
with steep rising and falling edges as long as there is audio frequency alternating voltage at the receiver
is applied, and in which already the first half-wave of the highest permissible audio frequency
causes a DC voltage sign.
Erfindungsgemäß ist zur Verwirklichung dieser Forderung eine Schaltungsanordnung
zur Demodulation und Verstärkung binärer Tonfrequenzsignale derart vorgesehen, daß
einer emittergekoppelten Schmitt-Trigger-Stufe ein als Demodulator verwendeter Miller-Integrator
nachgeschaltet ist, bei dem das Verhältnis zwischen dem über den Kondensator gekoppelten
Basiswiderstand und dem Kollektorwiderstand erheblich kleiner ist als der Verstärkungsfaktor
des Transistors, wodurch einerseits die Ladezeitkonstante so klein ist, daß bei
der höchsten zulässigen Tonfrequenz ein ausreichend großes Ausgangszeichen erzeugt
ist, und andererseits die Entladezeitkonstante gerade so groß ist, daß bei der niedrigsten
zulässigen Tonfrequenz keine Einbrüche, aber auch keine übermäßigen Verlängerungen
der Ausgangszeichen auftreten, und daß an einem über einen Widerstand angeschalteten
Verstärkertransistor wahlweise Ausgangszeichen positiver oder negativer Polarität
entnehmbar sind.According to the invention, a circuit arrangement is provided for realizing this requirement
for demodulation and amplification of binary audio frequency signals provided in such a way that
an emitter-coupled Schmitt trigger stage, a Miller integrator used as a demodulator
is connected downstream, in which the ratio between the coupled via the capacitor
Base resistance and the collector resistance is considerably smaller than the gain factor
of the transistor, whereby on the one hand the charging time constant is so small that at
generates a sufficiently large output character at the highest permissible tone frequency
is, and on the other hand the discharge time constant is just so large that at the lowest
permissible audio frequency no dips, but also no excessive lengthening
of the output characters appear, and that on a connected via a resistor
Amplifier transistor optionally output characters with positive or negative polarity
are removable.
Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist sichergestellt,
daß über den Basiswiderstand des Miller-Integrators, der gleichzeitig auch der Kollektorwiderstand
des zweiten Transistors des Schmitt-Triggers ist, der Kondensator zwischen dem Basis-und
Kollektorwiderstand des Miller-Integrators genügend schnell entladen wird, ohne
daß die Ausgangszeichen des Tonfrequenzempfängers unzulässig verlängert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, den Basiswiderstand
so zu dimensionieren, daß die Schaltungsanordnung auch gegenüber unvermeidlichen
Temperaturschwankungen unempfindlich wird, in dem sie so ausgelegt ist, daß sich
die temperaturabhängige Kapazitätsänderung des Kondensators mit der temperaturabhängigen
Stromverstärkungsänderung des Transistors im Miller-Integrator kompensiert. Ein
weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung besteht darin, daß am Ausgang des Tonfrequenzempfängers,
beispielsweise bei der Verwendung von npn-Transistoren, neben Zeichen negativer
Polarität mit großer Flankensteilheit auch Zeichen positiver Polarität mit geringer
Flankensteilheit entnommen werden können, so daß nicht nur rein elektronisch aufgebaute
Geräte ansteuerbar sind, sondern die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch zur
problemfreien Ansteuerung von Relais verwendet werden kann. Weiterhin wird auch
durch den gemeinsamen, den Emittern der beiden Transistoren des Schmitt-Triggers
vorgeschalteten Widerstand erreicht, daß an ihm in Abhängigkeit vom Ladestrom des
Kondensators des Miller-Integrators ein vergrößerter Spannungsabfall erzeugt ist,
wodurch das Umkippen der Schmitt-Trigger-Stufe verzögert und damit die Ladung des
Kondensators im Miller-Integrator vergrößert wird.The circuit arrangement according to the invention ensures that
that via the base resistance of the Miller integrator, which is also the collector resistance
of the second transistor is the Schmitt trigger, the capacitor between the base and
Collector resistance of the Miller integrator is discharged quickly enough without
that the output characters of the audio frequency receiver are inadmissibly extended.
In an advantageous development of the invention, provision is made for the base resistor
to be dimensioned so that the circuit arrangement is also unavoidable
Temperature fluctuations is insensitive in that it is designed so that
the temperature-dependent change in capacitance of the capacitor with the temperature-dependent one
Current gain change of the transistor in the Miller integrator compensated. A
Another advantage of the circuit arrangement is that at the output of the audio frequency receiver,
for example when using npn transistors, in addition to negative signs
Polarity with a large edge steepness also signs of positive polarity with a lower one
Edge steepness can be taken, so that not only purely electronically constructed
Devices are controllable, but the circuit arrangement according to the invention also for
problem-free control of relays can be used. Also will continue
through the common, the emitters of the two transistors of the Schmitt trigger
upstream resistor achieved that depending on the charging current of the
Capacitor of the Miller integrator an increased voltage drop is generated,
which delays the overturning of the Schmitt trigger stage and thus the loading of the
Capacitor in the Miller integrator is increased.
Nähere Einzelheiten zur Erfindung gehen aus dem in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel hervor.Further details of the invention can be found in that shown in the drawing
Embodiment emerges.
Das am Eingang 1, 2 ankommende Wechselspannungssignal liegt über einen
Widerstand R 1 an der Basis des ersten Transistors T1 des Schmitt-Triggers (T 1,
T 2, R 1 bis R 4) an. Das im Schmitt-Trigger verstärkte und geformte Wechselspannungssignal
steht am Kollektor des Transistors T2 zur Verfügung. Zur Demodulation dieses verstärkten
Wechselspannungssignals dient der dem Schmitt-Trigger nachgeschaltete
Miller-Integrator
(T3, C, R4, R5). Der Widerstand R5 ist so bemessen, daß die Ladezeitkonstante
C . R 5 so klein ist, daß bereits eine Halbwelle der höchsten zulässigen Eingangsfrequenz
ausreicht, ein zur Ansteuerung des Verstärkertransistors T4 ausreichendes Ausgangssignal
zu erzeugen. Dagegen ist der der Basis des Transistors T3 vorgeschaltete Widerstand
R 4 so bemessen, daß die Zeitkonstante C - R 4 gerade so groß ist, daß bei der niedrigsten
zulässigen Eingangsfrequenz keine Einbrüche in dem am Ausgang anliegenden Gleichspannungssignal
auftreten, andererseits aber nach dem Ende jedes Wechselspannungszeichens das am
Ausgang anliegende Zeichen nicht unnötig verlängert wird. Besonders vorteilhaft
ist es, den Wert des Widerstandes R 4 auf ein Viertel des wegen der Stromverstärkung
des Transistors T3 nötigen Wertes herabzusetzen, da dann bei Temperaturänderungen
der Einfluß der Stromverstärkungsänderung des Transistors T3 und der Einfluß der
Kapazitätsänderung des Kondensators C sich etwa aufheben.The AC voltage signal arriving at the input 1, 2 is applied via a resistor R 1 to the base of the first transistor T1 of the Schmitt trigger (T 1, T 2, R 1 to R 4). The alternating voltage signal, amplified and shaped in the Schmitt trigger, is available at the collector of transistor T2. The Miller integrator (T3, C, R4, R5) connected downstream of the Schmitt trigger is used to demodulate this amplified AC voltage signal. The resistor R5 is dimensioned so that the charging time constant C. R 5 is so small that even a half-wave of the highest permissible input frequency is sufficient to generate an output signal sufficient to control the amplifier transistor T4. On the other hand, the resistor R 4 connected upstream of the base of the transistor T3 is dimensioned so that the time constant C - R 4 is just large enough that no dips in the DC voltage signal present at the output occur at the lowest permissible input frequency, but on the other hand after the end of each AC voltage symbol the character at the output is not unnecessarily extended. It is particularly advantageous to reduce the value of the resistor R 4 to a quarter of the value required because of the current gain of the transistor T3, since the influence of the current gain change of the transistor T3 and the influence of the change in capacitance of the capacitor C approximately cancel each other out when the temperature changes.
Durch den den beiden Emittern der Transistoren T1, T2 des Schmitt-Triggers
vorgeschalteten, niederohmigen Wiederstand R 2 wird in Abhängigkeit von. dem Ladezustand
des Kondensators C ein vergrößerter Spannungsabfall erzeugt, durch den wiederum
eine Verzögerung beim Ausschalten des Schmitt-_ Triggers bewirkt wird. Da hierdurch
die Impulse des Schmiit-Triggers verlängert werden, wird die Ladung des Kondensators
C vergrößert.Through the two emitters of the transistors T1, T2 of the Schmitt trigger
upstream, low resistance R 2 is dependent on. the state of charge
of the capacitor C generates an increased voltage drop, which in turn
a delay is caused when the Schmitt trigger is switched off. Because of this
the pulses of the Schmiit trigger are lengthened, the charge on the capacitor
C enlarged.
Das am Ausgang des Miller-Integrators anliegende binäre Gleichspannungssignal
wird über einen Widerstand R6 auf die Basis des Verstärkertransistors T4 geleitet.
Ist, wie in der Zeichnung dargestellt, als Verstärkertransistor beispielsweise ein
npn-Transistor verwendet, so wird zur Erzeugung von Gleichstromsignalen mit negativer
Polarität und einer großen Flankensteilheit der Transistor T4 in Emittergrundschaltung
betrieben, d. h., die Klemmen 5, 6 sind miteinander verbunden, und der Belastungswiderstand
liegt zwischen den Klemmen 3, 4. Wird der Transistor T4 in Kollektorgrundschaltung
betrieben, d. h., die Klemmen 3, 4 sind miteinander verbunden, und zwischen den
Klemmen 5, 6 liegt ein Belastungswiderstand, so werden positive Ausgangssignale
mit wesentlich geringerer Flankensteilheit erzeugt. Da die Anstiegs- und Abfallzeiten
dieser Impulse relativ groß sind, sind auch bei induktiver Belastung, beispielsweise
durch Relais, keine Funkenlöschelemente erforderlich.The binary DC voltage signal present at the output of the Miller integrator
is passed through a resistor R6 to the base of the amplifier transistor T4.
Is, as shown in the drawing, an amplifier transistor, for example
npn transistor is used, it is used to generate direct current signals with negative
Polarity and a large edge steepness of the transistor T4 in the basic emitter circuit
operated, d. i.e., the terminals 5, 6 are connected to each other, and the load resistance
lies between terminals 3, 4. If the transistor T4 is in common collector circuit
operated, d. i.e., the terminals 3, 4 are connected to each other, and between the
There is a load resistance on terminals 5, 6, positive output signals are generated
generated with a significantly lower edge steepness. As the rise and fall times
these pulses are relatively large, even with inductive loading, for example
by relay, no spark extinguishing elements required.