DE1278502B - Schaltungsanordnung zum Zeitvergleich mit von vorausgegangenen Zeitablaeufen unabhaengiger Vergleichszeit - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Zeitvergleich mit von vorausgegangenen Zeitablaeufen unabhaengiger Vergleichszeit

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DE1278502B
DE1278502B DES100872A DES0100872A DE1278502B DE 1278502 B DE1278502 B DE 1278502B DE S100872 A DES100872 A DE S100872A DE S0100872 A DES0100872 A DE S0100872A DE 1278502 B DE1278502 B DE 1278502B
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DE
Germany
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time
comparison
capacitor
circuit arrangement
voltage
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Pending
Application number
DES100872A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Peter Wentzel
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of DE1278502B publication Critical patent/DE1278502B/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/02Measuring characteristics of individual pulses, e.g. deviation from pulse flatness, rise time or duration
    • G01R29/027Indicating that a pulse characteristic is either above or below a predetermined value or within or beyond a predetermined range of values
    • G01R29/0273Indicating that a pulse characteristic is either above or below a predetermined value or within or beyond a predetermined range of values the pulse characteristic being duration, i.e. width (indicating that frequency of pulses is above or below a certain limit)

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Schaltungsanordnung zum Zeitvergleich mit von vorausgegangenen Zeitabläufen unabhängiger Vergleichszeit Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Vergleich des zeitlichen Abstandes beliebig aufeinanderfolgender Impulse mit einer vorgegebenen Zeit.
  • Der Ablauf der Vergleichszeit darf bei der Durchführung eines derartigen Zeitvergleiches nicht von der Vorgeschichte abhängig sein, d. h., er muß jederzeit neu gestartet werden können. Aus diesem Grund scheiden beispielsweise monostabile Kippschaltungen für diesen Zweck aus. Bei ihnen kann der Ablauf der Eigenzeit nicht aus der Arbeitslage erneut gestartet werden, vielmehr ist nach dem Zurückschalten in die Ruhelage sogar noch eine gewisse Erholzeit erforderlich, damit bei einem erneuten Start die Eigenzeit nicht verändert wird.
  • Es sind Schaltungsanordnungen nach Art des Miller-Integrators bekannt, mit denen diese Nachteile weitgehend vermieden werden. Diese Schaltungen sind jedoch ziemlich empfindlich gegen Schwankungen der Umgebungstemperatur, der Betriebsspannung und insbesondere der Parameter der Verstärkerelemente (Transistoren). Maßnahmen, um diese Einflüsse zu vermindern, erhöhen den Schaltungsaufwand erheblich. Weiterhin ist es schwierig, insbesondere bei Verwendung von Transistoren als Verstärkerelemente, bei der für eine rasche Rücksetzung in den Anfangszustand erforderlichen Bandbreite des Verstärkers eine für die einwandfreie Funktion der Schaltung ausreichende Verstärkung und Hochohmigkeit des Verstärkereingangs zu erzielen (E. Gelder, W. Hirsch mann, Schaltungen mit Halbleiterbauelementen, Bd. 1, Siemens & Halske AG, S. 262 bis 265).
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, diese Schwierigkeiten zum umgehen und eine Schaltungsanordnung zum Vergleich des zeitlichen Abstandes der Anstiegsflanken beliebig aufeinanderfolgender Eingangsimpulse mit einer vorgegebenen, von der Umgebungstemperatur nicht beeinflußten Zeitdauer tm (Vergleichszeit) anzugeben. Unabhängig davon, ob sich die Schaltungsanordnung im Ruhezustand befindet oder nicht, d. h. ob ein durch einen Eingangsimpuls gestarteter Ablauf der Vergleichszeit tm bereits beendet ist oder nicht, soll der Ablauf der Vergleichszeit tm durch einen nachfolgenden Eingangsimpuls jeweils erneut gestartet werden können. Die Schaltungsanordnung soll durch einen Ausgangsimpuls bzw. Spannungssprung bestimmter Richtung den Start des Zeitablaufs nur aus dem Ruhezustand heraus und durch einen Ausgangsimpuls bzw. Spannungssprung entgegengesetzter Richtung die Rückkehr in den Ruhezustand anzeigen.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, Eingangsimpulse, deren kleinster zeitlicher Abstand größer als eine vorgegebene Zeitdauer ist, um diese Zeitdauer zu verzögern.
  • Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung durch eine Schaltungsanordnung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein parallel zur Basis-Emitter-Strecke eines Schalttransistors liegender Kondensator durch einen von einem Eingangsimpuls abgeleiteten Ladeimpuls über eine Serienschaltung von Halbleiterdioden auf eine Spannung gegen ein Bezugspotential aufgeladen wird, die entgegengesetzt gleich ist dem n-fachen (n = 1, 2, 3...), vorzugsweise dem einfachen Wert einer festen Spannung, vermindert um die Summe der Schleusenspannungen von n Q 1 Halbleiterdioden, daß der Kondensator über einen mit der Quelle der festen Spannung verbundenen Widerstand entladen wird und daß die Emitterspannung des Schalttransistors so gewählt ist, daß die Entladung des Kondensators durch den Einsatz des Basisstromes des Schalttransistors vorzeitig, vorzugsweise nach einer dem (ln 2)-fachen Wert der Entladezeitkonstante entsprechenden Zeitdauer, unterbrochen wird.
  • Die Erfindung wird an Hand eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles nach der Zeichnung näher erläutert.
  • Ein am Eingang des aus den Transistoren T1 und T2 bestehenden Verstärkers anliegender Impuls wird durch den Kondensator C1 in Verbindung mit dem Eingangswiderstand des Verstärkers differenziert. Damit wird die Funktion der Vergleichsanordnung von der Länge des Eingangsimpulses, dessen Anstiegszeit kleiner als etwa 1°/o der Vergleichszeit tm sein sollte, unabhängig.
  • Im Ruhezustand ist der Transistor T1 leitend, der Transistor T2 gesperrt. Der im Ruhezustand leitende Transistor T1 wird für die Dauer des differenzierten Impulses gesperrt. Gleichzeitig wird der Transistor T2 leitend, und an der Sekundärwicklung des Übertragers 8, welche vorzugsweise die gleiche Windungszahl wie die im Kollektorkreis dieses Transistors liegende Primärwicklung hat, entsteht ein negativer Impuls mit einer der Betriebsspannung entsprechenden Amplitude. Auf diese Spannung, vermindert um die Summe der Schleusenspannungen der beiden Dioden D 1 und D 2 und um den vernachlässigbar kleinen Spannungsabfall an dem niederohmigen Widerstand R1, wird der Kondensator C2 aufgeladen. Dabei wird der bisher leitende Transistor T3 gesperrt, so daß an seinem Kollektor ein positiver Spannungssprung entsteht.
  • Der in der Sekundärwicklung des Übertragers Ü induzierte Impuls muß eine Dauer haben, die etwa dem $ bis Sfachen Wert der Auflade-Zeitkonstanten des Ladekreises des Kondensators C2 entspricht.
  • Durch die Einstellung des Arbeitspunktes des Transistors T1 kann das aus dem differenzierten Eingangsimpuls herausgeschnittene Stuck und somit die Dauer des Ladeimpulses in weiten Grenzen gewählt werden.
  • Mit der Rückflanke des Ladeimpulses beginnt die Entladung des Kondensators C 2 über den Widerstande2, dessen eines Ende am Kondensator und dessen anderes Ende an der positiven Betriebsspannung liegt. Ist die Entladung des Kondensators C2 so weit fortgeschritten, daß die Basiselektrode des Transistors T3 positiv gegenüber dessen Emitterelektrode wird, wird der TransistorT3, der durch die Aufladung des Kondensators gesperrt wurde, wieder leitend gesteuert. An seinem Kollektor sinkt die Spannung auf den Wert der Restspannung seiner Emitter-Kollektor-Strecke ab. Gleichzeitig wird die weitere Entladung des Kondensators C2 unterbrochen, da nun der bisher über den Widerstand R2 fließende Strom von der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T3 übernommen wird. Der Ruhezustand der Vergleichseinrichtung ist wieder erreicht.
  • Ein erneuter Eingangsimpuls verursacht wieder die Aufladung des Kondensators C2 und sperrt den Transistor T 3. Der Ablauf der Vergleichszeit beginnt.
  • Trifft nun vor Ende der Vergleichszeit t, ein neuer Auslöseimpuls ein, so wird die Vergleichseinrichtung in den Anfangszustand (Aufladung des Kondensators C2) versetzt, ohne daß irgendeine Veränderung des Kollektorpotentials des Transistors T3, der nach wie vor gesperrt ist, auftritt. Dagegen beginnt der Ablauf der Vergleichszeit von vorn.
  • Die am Kollektor des Transistors T3 beim Erreichen des Ruhezustandes der Vergleichseinrichtung bzw. beim Start aus dem Ruhezustand auftretenden Spannungssprünge können durch einen dem Transistor T3 beispielsweise wie in der Figur oder in sonst geeigneter Weise nachgeschalteten Transistor T4 versteilert werden. Aus den Spannungssprüngen lassen sich in bekannter Art durch Differentiation Impulse ableiten, die je nach Richtung des Spannungssprunges verschieden gepolt sind und nach dem vorher Gesagten verschiedene Bedeutung haben.
  • Zur Feststellung, ob der zeitliche Abstand der Eingangsimpulse größer oder kleiner als die Vergleichszeit tm war, wird nur die Sorte von Ausgangsimpulsen ausgewertet, die beim Start aus dem Ruhe- zustand entstehen. Ein derartiger Ausgangsimpuls zeigt also einen Impulsabstand an, der größer als die Vergleichszeit tm war, während bei einem kürzeren Impulsabstand kein Ausgangsimpuls entsteht. Aus der Tatsache, daß aber auch am Ende der Vergleichszeit t", ein Impuls (umgekehrter Polarität) abgeleitet werden kann, folgt, daß die Vergleichseinrichtung auch zur Verzögerung der Eingangsimpulse benutzt werden kann. Allerdings besteht dabei die Bedingung, daß der zeitliche Abstand der Eingangsimpulse immer größer als die Verzögerungszeit sein muß.
  • Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung läßt in besonders einfacher Weise eine Kompensation der Temperatureinflüsse auf die Dauer der Vergleichszeit trn zu. Die Entlade-Zeitkonstante des Zeitgliedes C2/R2 kann durch entsprechende Wahl der Temperaturbeiwerte der Kapazität bzw. des Widerstandes weitgehend temperaturunabhängig gemacht werden.
  • Die Verringerung der Sperrwiderstände der Dioden D1 und D 2 und der Basis-Emitter-Diode des Transistors T3 bei Temperaturerhöhung spielt im allgemeinen gegenüber dem Widerstand R 2, dessen Widerstandswert einige Kiloohm beträgt, noch keine Rolle. Gegebenenfalls kann dieser Einfluß bei der Wahl der Temperaturbeiwerte mit berücksichtigt werden.
  • Die Verringerung des Ansprechschwellwertes des Transistors T3 bei Temperaturerhöhung wird durch die Verminderung der Schleusenspannungen der DiodenD1 und D 2 ausgeglichen. Dies wird durch die Fig. 2, welche den zeitlichen Verlauf der Aufladung und Entladung des Kondensators C2 zeigt, veranschaulicht. Durch den negativen Ladeimpuls Lr mit der Amplitude Ub wird der Kondensator C2 auf die Spannung - (Ub - 2 um) aufgeladen, wobei U, die Betriebsspannung und UD die Schleusenspannung einer Diode bzw. der Ansprechschwellwert (UBB) eines Transistors ist. Nach Beendigung des Ladeimpulses beginnt, wie schon beschrieben, die Entladung des Kondensators C 2 über den Widerstand R 2. Die Entladekurve verläuft exponentiell gegen die Betriebsspannung UO. Tatsächlich wird aber die Entladung im Punkt P unterbrochen, nämlich dann, wenn das Kondensatorpotential den Ansprechschwell-Wert UD = UBE des Transistors T3 (Fig. 1) erreicht hat. Vom Beginn des Ladeimpulses bis zu diesem Zeitpunkt ist die Vergleichszeit tm vergangen.
  • Im Punkt P der Entladekurve hat der Kondensator ein Potential, das genau in der Mitte zwischen dem Anfangspotential bei Punkt A und dem Potential Ub der Betriebsspannung liegt. Vermindern sich durch Temperaturerhöhung die Schleusenspannungen der Dioden D 1, D 2 bzw. der Transistorschwellwert beispielsweise auf die Hälfte, so geht zwar die Entladekurve von Punkt A' aus, trifft aber den Punkt P', der nun den Schnittpunkt mit dem verringerten Schwellwert bezeichnet, zum gleichen Zeitpunkt wie vorher.
  • Nach demselben Prinzip erfolgt auch die Kompensation einer Anderung der Betriebsspannung. Durch eine Verkleinerung der Betriebsspannung Ub um den Betrag d Ub möge der Anfangspunkt A in A" übergehen. Die nunmehr von A" ausgehende Entladekurve verläuft gegen den Wert Ub - Ub. Damit wird sie zwar insgesamt flacher, geht aber wegen der Symmetrie der Teilspannungen wiederum durch den Punkt P.
  • Die Möglichkeit der Temperaturkompensation des Ansprechschwellwertes des Transistors T3 und der gleichzeitigen Kompensation von Betriebsschwankungen durch die Zwischenschaltung von Dioden in den Ladekreis des Kondensators C2 ist jedoch nicht an ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 des Übertragers Ü und an die Verwendung von zwei in Serie geschalteten Dioden gebunden. Die Windungszahl der Sekundärwicklung des Übertragers kann auch ein höheres ganzzahliges Vielfaches n der Primärwindungszahl sein, wenn gleichzeitig so viele Dioden in Serie geschaltet werden, daß ihre Anzahl immer n +1 beträgt. Allerdings tritt hierbei der Mangel auf, daß die Entladekurve im Ansprechpunkt (entsprechend P) schon wesentlich flacher verläuft und sich daher geringfügige Schwankungen auf die Vergleichszeit tm, die sich aus der Dauer des Ladeimpulses LI und der Zeit R2 C2 ln (n+1) zusammensetzt, stärker auswirken können.
  • Bei Verwendung nur einer Diode läßt sich keine Kompensation mehr erreichen, weil hierbei auf Grund der vorher angegebenen Beziehungen der Ladeimpuls allenfalls nur eine verschwindend kleine Amplitude haben dürfte.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zum Zeitvergleich mit von vorausgegangenen Zeitabläufen unabhängiger Vergleichszeit, beispielsweise zum Vergleich des zeitlichen Abstandes der Anstiegsflanken beliebig aufeinanderfolgender Eingangsimpulse mit einer vorgegebenen Zeitdauer tm (Vergleichszeit), dadurch gekennzeichnet, daß ein parallel zur Basis-Emitter-Strecke eines Schalttransistors (T3) liegender Kondensator (C2) durch einen von einem Eingangsimpuls abgeleiteten Lade- impuls über eine Serienschaltung von Halbleiterdioden auf eine Spannung gegen ein Bezugspotential aufgeladen wird, die entgegengesetzt gleich ist dem n-fachen, (n = 1, 2, 3...), vorzugsweise dem einfachen Wert einer festen Spannung, vermindert um die Summe der Schleusenspannungen von n+l Halbleiterdioden, daß der Kondensator (C2) über einen mit der Quelle der festen Spannung verbundenen Widerstand (R2) entladen wird und daß die Emitterspannung des Schalttransistors (T3) so gewählt ist, daß die Entladung des Kondensators (C2) durch den Einsatz des Basisstromes des Schalttransistors (T3) vorzeitig, vorzugsweise nach einer dem (In2)-fachen Wert der Entladezeitkonstante entsprechenden Zeitdauer, unterbrochen wird.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung des Ladeimpulses über einen Übertrager (ü) erfolgt, der dann ein ganzzahliges Übertragungsverhältnis, vorzugsweise gleich 1: 1 hat, wenn die feste Spannung gleich der Betriebsspannung der Schaltungsanordnung ist.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der in Serie geschalteten Dioden (D 1, D 2) n + 1 beträgt, wenn die Amplitude des Ladeimpulses des Kondensators (C2) n-mal so groß ist wie die feste Spannung, gegen die der Kondensator entladen wird.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ihre Anwendung zur Verzögerung von Eingangsimpulsen um eine vorgegebene Zeitdauer, die kleiner ist als der kleinste Abstand der Anstiegsflanken der Impulse.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3117927A1 (de) * 1981-05-06 1982-11-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Anordnung zur erkennung der laengsten von in digitalen signalen periodisch enthaltenen folgen von nullzeichen
AP348A (en) * 1991-04-05 1994-07-28 Rhone Poulenc Agrochimie Package for agrochemicals.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3117927A1 (de) * 1981-05-06 1982-11-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Anordnung zur erkennung der laengsten von in digitalen signalen periodisch enthaltenen folgen von nullzeichen
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