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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung
dreieckförmiger Spannungen mit einem integrierenden Verstärker und einem Komparator,
der dem integrierenden Verstärket' nachgeschaltet ist.
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Für Funktionsgeneratoren, insbesondere aber als Hilfseinrichtung zur
Erzeugung von pulslängenmoduherten Signalen in Meßwertübertragungssystemen und Multiplikatoren
werden vorteilhaft Dreieckgeneratoren verwendet, deren Dreiecksignalspannung hohe
Flankenlinearität aufweist und deren Spitzenamplitude mit hoher Genauigkeit und
Konstanz festgelegt wird.
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Bei den bisher verwendeten Schaltungen, die von der Integration einer
Rechteckschwingung ausgehen, verursachen sowohl Frequenzänderungen und Spannungsänderungen
des Rechteckgenerators als auch Änderungen des Integrationswiderstandes und des
Integrationskondensators und unerwünschte Schwankungen der Ausgangsamplitude.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur
Erzeugung dreieckförmiger Spannungen hoher Linearität mit einer von einer Referenzspannung
vorgegebenen Spitzenamplitude hoher Konstanz herzustellen.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1220 473 ist bereits eine Schaltungsanordnung
zur Erzeugung sehr langsamer Rechteckschwingungen, innerhalb welcher auch Dreieckschwingungen
auftreten, bekanntgeworden, die einen Integrator mit hoher Integrationskonstante,
einen Komparator mit einem stabilen Spannungsteiler zur Festlegung eines positiven
und negativen Referenzpotentials, einen bistabilen, gleichstromgesteuerten Multivibrator
und eine Steuerstufe umfaßt. Diese Teile wirken derartig zusammen, daß das nahezu
geradlinig verlaufende, im Integrator erzeugte und im Integrationsverstärker verstärkte
Signal im Komparator verglichen wird. Bei Gleichheit der Signal- und der Referenzspannung
wird auf den Multivibrator ein Steuerimpuls gegeben, der dessen Kippen bewirkt.
Der eine Ausgangsimpuls des Multivibrators wird als Nutzsignal verwendet. Der zweite,
zu diesem komplementäre Rechteckimpuls wird in die Steuerstufe zurückgekoppelt.
Dadurch tritt am Integratoreingang ein Spannungssprung auf, der einen Integrationsvorgang
in umgekehrter Richtung einleitet.
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Es ist ferner aus der deutschen Auslegeschrift 1220 890 ein Generator
für symmetrische dreieckförmige Spannungen bekanntgeworden. Die bekannte Anordnung
arbeitet mit einem Rechteckgenerator und zwei Integriergliedern, die aus je einem
Widerstand und einem gemeinsamen Kondensator bestehen. Der Kondensator liegt einseitig
auf einem Punkt festen Potentials. über Schaltmittel wird der KondQnsator während
je einer Halbperiode der vom Rechteckgenerator erzeugten Rechteckwellen abwechselnd
mit je einem der etwa gleich großen Widerstände verbunden, von denen einer an einer
gegenüber dem Bezugspotential positiven Spannung und der andere an einer gegenüber
dem Bezugspotential negativen Spannung angeschlossen ist. Die Spannung am Kondensator
steigt in einer Halbperiode an und fällt in der anderen Halbperiode ab. Der über
die Schaltmittel zu den Widerständen führende Anschluß des Kondensators ist mit
dem Eingang eines Impedanzwandlers verbunden. Zur Verschiebung der mittleren Potentiallage
der Dreieckspannung sind Zenerdioden als Koppelglieder im Impedanzwandler vorgesehen,
Die vorliegende Schaltungsanordnung zur Erzeugung äreieckförmiger Spannungen mit
einem integrierenden Verstärker und einem Komparator, der dem integrierenden Verstärker
nachgeschaltet ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine von der
Komparatorstufe gesteuerte Umschaltstufe für den Integrationsstrom vorgesehen ist,
die in bekannter Weise einer Konstantspannungsquelle nachgeschaltet ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in der Figur dargestellten
Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung erläutert werden.
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Die Anordnung enthält einen aus den Transistoren 1 bis 4 gebildeten,
mittels des Kondensators 13 und des Widerstandes 12 integrierenden Differenzverstärker
mit sehr großer Strom- und Spannungsverstärkung. An den Ausgang 25 dieses integrierenden
Verstärkers ist die Basis des Transistors 6 angeschlossen. Der aus den Transistoren
5 und 6 bestehende Diff erenzverstärker bildet den Komparator. Er vergleicht die
an die Basis des Transistors 6 gelegte dreieckförmige Ausgangsspannung mit der an
die Basis des Transistors 5 gelegten positiven bzw. negativen Referenzspannung,
über die als Verstärker dienenden Transistoren 7 und 8 werden die die Umschaltstufe
bildenden Transistoren 9 und 10 von den Transistoren 5 und 6 des Komparators gesteuert.
An der Referenzspannungsguelle U" i liegt ein Spannungsteiler aus den beiden
Widerständen 16 und 17. Die von diesem Spannungsteiler abgenommene Spannung U2 wird
auf die Basis des Transistors 2 des integrierenden Differenzverstärkers gegeben.
Die Basis-Emitter-Spannungen der beiden Transistoren 1 und 2 sind entgegengesetzt
und heben sich daher auf, so daß die Spannung U2 auch an dein Verbindungspunkt zwischen
dem Widerstand 12 und dem Kondensator 13 auftritt. In den beiden Transistoren auftretende
Temperatureinflüsse heben sich ebenfalls auf.
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Ist der Transistor 10 z. B. leitend, so ist die Basis des Transistors
5 mit dem positiven Pol der Referenzspannung verbunden. Über den Widerstand 12 und
über den Kollektorwiderstand 14 des in diesem Betriebszustand gesperrten Transistors
9 fließt vom negativen Pol der Referenzspannungsquelle ein Ladestrom in den Kondensator
13. Die Spannung U2 an der Basis des Transistors 1 kann wegen der sehr großen Verstärkung
des integrierenden Verstärkers als konstant angesehen werden. Der Ladestrom ist
daher ebenfalls konstant, da er von der Spannung zwischen diesem Punkt und dem negativen
Pol der Referenzspannungsquelle und dem dazwischenliegenden. Widerstand abhängt,
Hierdurch erhält man eine hohe Flankenlinearität der am Ausgang 25 des integrierenden
Verstärkers auftretenden Spannung. Ist diese Spannung etwas positiver als die an
der Basis des Transistors 5 liegende positive Referenzspannung geworden, dann wird
der Transistor 6 gesperrt und der Transistor 5 leitend, was zur Folge hat, daß nun
der Transistor 10 sperrt und der Transistor 9 leitet. Jetzt ist der Basiseingang
des Transistors 5 mit dem negativen Pol der Referenzspannungsquelle verbunden. Der
Ladestrom für den Kondensator 13 fließt nun in umgekehrter Richtung über den Widerstand
12. Der Widerstand im Ladestromkreis ist jetzt kleiner als vor der Umschaltung.
Damit der Ladestrom
die gleiche Größe wie vor der Umschaltung hat,
werden die beiden Widerstände 16 und 17 so gewählt, daß ihr Verhältnis dem Verhältnis
der verschiedenen Widerstände im Ladestromkreis vor und nach der Umschaltung entspricht.
Dies gilt für eine Dreieckschwingung, bei der die positive Flankensteilheit gleich
der negativen ist. Sind diese beiden Steilheiten verschieden, so ergeben sich diese
aus entsprechenden Werten für den Ladestrom.
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Die am Ausgang 25 des integrierenden Verstärkers auftretende Spannung
fällt mit hoher Flankenlinearität so weit ab, bis sie etwas niedriger als die an
der Basis des Transistors 5 liegende negative Referenzspannung geworden ist. Die
Komparatorstufe sowie auch die Umschaltstufe werden umgeschaltet, und es beginnt
wieder der bereits erläuterte positive Flankenanstieg.
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Der an die Emitter der Transistoren 5 und 6 angeschlossene Transistor
11, dessen Basisspannung durch den Spannungsteiler aus den Widerständen 18 und 1.9
konstant gehalten wird, liefert einen eingeprägten Strom für die Komparatorstufe.
Das dreieckförmige Ausgangssignal wird zwischen den Klemmen 25 und 26 abgenommen.
Wegen des aus dem Widerstand 23 und dem Kondensator 24 bestehenden Integrationsgliedes
hoher Zeitkonstante ist das Signal gleichspannungsfrei.