DE1276100B - Elektrische Anlage mit einer Schwellwertschaltung zur Auswertung von durch eine Gleichspannungsquelle verursachten Signalspannungen mit gegenueber dem Schwellenpotentialder Schwellwertschaltung hoeherem oder niedrigerem Potential - Google Patents

Description

• Elektrische Anlage mit einer Schwellwertschaltung zur Auswertung von durch eine Gleichspannungsquelle verursachten Signalspannungen mit gegenüber dem Schwellenpotential der Schwellwertschaltung höherem oder niedrigerem Potential Die Erfindung betrifft eine elektrische Anlage mit einer Schwellwertschaltung zur Auswertung von durch eine Gleichspannungsquelle verursachten Signalspannungen mit gegenüber dem Schwellenpotential der Schwellwertschaltung höherem oder niedrigerem Potential.
• Es kann sich hierbei um elektrische Anlagen handeln, die an einem oder verschiedenen Ausgängen bestimmter zur Anlage gehörender Schaltungseinheiten Signalspannungen unterschiedlicher Größe oder Polarität abgegeben, die von weiteren Schaltungseinheiten der Anlage verarbeitet und gleichzeitig mittels einer allen signalabgebenden Schaltungseinheiten gemeinsamen Schwellwertschaltung auf die Signaldauer oder aber auch lediglich auf das Vorhandensein von Signalen überprüft werden.
• Es kann sich weiterhin bei den elektrischen Anlagen um solche Anlagen handeln, bei denen auf Grund von Prüf- oder Befehlsimpulsen bzw. ähnlichen Maßnahmen lediglich einer der beiden Pole einer Gleichspannungsquelle über Widerstände an den Eingang der Schwellwertschaltung angeschlossen wird.
• Die Tatsache, daß neben Signalen unterschiedlicher Größe auch solche mit wechselnder Polarität gegenüber dem Schwellenpotential der Schwellwertschaltung auftreten, zwingt im allgemeinen zu einem relativ großen Schaltungsaufwand, um diese Signale einwandfrei verarbeiten zu können.
• Als Lösung dieser Aufgabe bietet sich unter anderem an, zur Verarbeitung der Signale wechselnder Polarität zwei Schwellwertschaltungen zu verwenden, bei denen die obere Schwelle der einen der unteren Schwelle der anderen entspricht.
• Es ist auch bekannt, Signale, die eine zur weiteren Verarbeitung in Schwellwertschaltungen ungeeignete Polarität aufweisen, mittels einstufiger Phasenumkehrstufen (Transistorverstärker in Emitterschaltung) in ihrer Polarität umzukehren.
• Diese Lösungen zwingen jedoch zur Verwendung weiterer aktiver elektronischer Bauelemente, wodurch sowohl ein erhöhter Schaltungsaufwand als auch ein erhöhter Energiebedarf während des Betriebs der Anlage auftritt.
• Eine nur geringen Schaltungsaufwand erfordernde elektrische Anlage zur Verarbeitung von Signalspannungen mit gegenüber dem Schwellenpotential der Schwellwertschaltung höherem oder niedrigerem Potential wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß außer der die Signalspannungen verursachenden Gleichspannungsquelle eine weitere Gleichspannungsquelle vorgesehen ist, deren Mittelanzapfung mit dem Eckpunkt einer Brückenschaltung verbunden ist, deren beide diesem Punkt benachbarten Eckpunkte an die beiden Pole der die Signalspannungen verursachenden Gleichspannungsquelle geführt und deren vierter Eckpunkt mit dem Eingang der Schwellwertschaltung verbunden ist, und daß eine die Eingangssignale führende Signalleitung an den Verbindungspunkt zweier gleichsinnig in die Brückendiagonale zwischen den Punkten geschalteten Dioden angeschlossen ist.
• Besonders vorteilhaft ist die solchermaßen gekennzeichnete Anordnung dann, wenn als zweite Gleichspannungsquelle eine bereits in der Anlage vorhandene Verwendung findet. Diese kann als Betriebsspannungsquelle für weitere Schaltungseinheiten der elektrischen Anlage, so auch insbesondere für die Schwellwertschaltung, dienen.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage ist darin zu sehen, daß die durch die Gleichspannungsquelle verursachten Signalspannungen unterschiedlicher Polarität auf nur einem Leiter der Brückenschaltung zugeführt werden. Dies ist von besonderer Wichtigkeit bei elektrischen Anlagen, bei denen die Schwellwertschaltung vom Ort der Signalerzeugung durch Koppelglieder, wie Matrizenschaltungen oder Leitungen mit Zeitmultiplexbetrieb, getrennt sind. In diesem Fall würde es einen relativ großen Aufwand verursachen, eine zweite Durchschaltestrecke durch solche Koppelschaltungen aufzubauen.
• Die Zuordnung der Potentiale der beiden Gleichspannungsquellen zueinander erfolgt zweckmäßigerweise über eine völlig symmetrisch aufgebaute Brücke. Es besteht demgegenüber aber auch grundsätzlich die Möglichkeit, die Brücke unsymmetrisch aufzubauen, um sich dadurch eventuell veränderten Schwellenpotentialen anpassen zu können.
• Eine Veränderung des Schwellenpotentials kann z. B. dann notwendig werden, wenn ein zu verarbeitendes Signal annähernd das Potential des Verbindungspunktes der beiden Dioden aufweist, da in einem solchen Fall keine Durchschaltung der Schwellwertschaltung erfolgen könnte. Um den Potentialbereich, der zu keiner Durchschaltung der Schwellwertschaltung führt, möglichst klein zu halten, werden in vorteilhafter Weise als Dioden Germaniumdioden eingesetzt, die eine nur geringe Schwellspannung (etwa 0,15 V) aufweisen.
• Eine eindeutige Signalauswertung wird vorzugsweise dadurch erzielt, daß als Schwellwertschaltung eine bistabile Kippstufe (Schmitt-Trigger) verwendet wird. In der bistabilen Kippstufe wird die Stabilität des Schwellenpotentials in vorteilhafter Weise dadurch erzielt, daß in die Emitterleitung der beiden zur bistabilen Kippstufe gehörenden Transistoren ein weiterer Transistor zur Stromstabilisierung eingefügt ist.
• Die genaue Ausbildung der erfindungsgemäßen elektrischen Anlage wird an Hand der Figur erläutert.
• Die Schwellwertschaltung ST ist in Form einer bistabilen Kippstufe ausgebildet, die mit Hilfe der Transistoren T1, T2 und der entsprechenden Kollektorwiderstände R 1, R 2 sowie der Koppelwiderstände R 3, R 4 aufgebaut ist. Der Transistor T3 dient zur Stromstabilisierung des Systems. Bei Verwendung gleicher Transistortypen für die drei Transistoren T 1 bis T 3 und bei Verwendung eines gleich großen Teilerwiderstandes R 6 wie die Kollektorwiderstände R 1 und R 2 wird erreicht, daß das Eingangsschwellenpotential dem Potential der Mittelanzapfung der zweiten Gleichspannungsquelle GS2 entspricht.
• An den Ausgang A des Schmitt-Triggers ST wird die Schaltungseinheit zur Registrierung bzw. Auswertung eines das Schwellenpotential übersteigenden Eingangssignals angeschlossen.
• Die Brückenschaltung BS ist unter Verwendung von vier ohmschen Widerständen R 12, R23, R34, R14 symmetrisch aufgebaut, so daß an den Eckpunkten 1 und 3 der Brücke gerade die Hälfte der von der Gleichspannungsquelle GS1 gelieferten Spannung U1 liegt. Das gleiche Potential stellt sich damit auch an dem Verbindungspunkt VP der in die Brückendiagonale BD zwischen den Brückenpunkten 1 und 3 geschalteten Dioden D 1, D 2 ein.
• Die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle GS2 beträgt im vorliegenden Beispiel -I-24 V bzw. -24 V (-I-0,5 U1 bzw. -0,5 U1) (bei U1=-48 V) gegenüber der Mittelanzapfung. Ein durch die Gleichspannungsquelle GS1 verursachtes Eingangssignal von z. B. -25 V gelangt über die Signalleitung SL an den Verbindungspunkt VP. Damit wird die Diode D 1 durchlässig, und am Brückenpunkt 3 bzw. am Eingang der Schwellwertschaltung ST, die von diesem Brückenpunkt 3 durch den Widerstand R 5 entkoppelt ist, tritt ein negativeres Potential als das Schwellenpotential auf, so daß der Schmitt-Trigger ST in seine Arbeitslage gekippt wird.
• Ein Signal von z. B. -23 V macht die Diode D 2 durchlässig und verschiebt damit sowohl am Brückenpunkt 1, welcher dem Basisanschluß des Transistors T 3 entspricht, als auch auf der Emitterleitung EL das Potential zu positiveren Werten, so daß das Potential von -24 V, das am Punkt 3 ansteht, zum Durchschalten des Schmitt-Triggers ausreicht.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Elektrische Anlage mit einer Schwellwertschaltung zur Auswertung von durch eine Gleichspannungsquelle verursachten Signalspannungen mit gegenüber dem Schwellenpotential der Schwellwertschaltung höherem oder niedrigerem Potential, dadurch gekennzeichnet, daß außer der die Signalspannungen verursachenden Gleichspannungsquelle (GS 1) eine weitere Gleichspannungsquelle (GS2) vorgesehen ist, deren Mittelanzapfung (0) mit dem Eckpunkt (1) einer Brückenschaltung (BS) verbunden ist, deren beide diesem Punkt (1) benachbarten Eckpunkte (2, 4) an die beiden Pole (U1, Masse) der die Signalspannungen verursachenden Gleichspannungsquelle (GS1) geführt und deren vierter Eckpunkt (3) mit dem Eingang der Schwellwertschaltung (ST) verbunden ist und daß eine die Eingangssignale führende Signalleitung (SL) an den Verbindungspunkt (VP) zweier gleichsinnig in die Brückendiagonale (BD) zwischen den Punkten (1, 3) geschalteten Dioden (D 1, D 2) angeschlossen ist.
2. 2. Elektrische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle (GS2) als Betriebsspannungsquelle für weitere Schaltungseinheiten (ST) der elektrischen Anlage dient.
3. 3. Elektrische Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung (BS) unter Verwendung von vier ohmschen Widerständen (R12, R23, R34, R14) symmetrisch aufgebaut ist.
4. 4. Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brückendiagonale (BD) Germaniumdioden (D 1, D 2) eingesetzt sind.
5. 5. Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung (ST) als bistabile Kippstufe ausgebildet ist.
6. 6. Elektrische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Emitterleitung (EL) der beiden zur bistabilen Kippstufe (ST) gehörenden Transistoren (T1, T2) ein weiterer Transistor (T3) zur Stromstabilisierung eingefügt ist.