DE1537073B1 - Verfahren zur Erzeugung von dreieckfoermigen Signalen und Generator zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Weise ist sichergestellt, daß auch bei zu kleiner Erzeugung von dreieckförmigen Signalen konstanter Amplitude des Dreiecksignals das auf diese Weise Frequenz und veränderlicher Amplitude und auf korrigierte Signal auf jeden Fall noch eine auseinen Generator zur Durchführung dieses Verfahrens. reichende Amplitude besitzt.

Dreieckförmige Signale konstanter Frequenz wer- 5 Das Überlagerungssignal kann ganz einfach daden für verschiedene Anwendungszwecke benötigt, durch erzeugt werden, daß eine Rückkopplung der beispielsweise kann man aus den Schnittpunkten Integrationsstufe bei Erreichen einer vorgegebenen eines höherfrequenten Dreiecksignals und ernes Signalspannung unterbrochen oder unwirksam geniederfrequenten anderen Weehselspannungssignals macht wird. Der Verstärker geht dann sofort in den eine breitenmodulierte Rechteckspannung für die io Zustand voller Aussteuerung, d. h., der Sockel des Drehzahlsteuerung von Wechselstrommotoren ge- dreieckförrnigen Signals reicht bis zum Wert der winnen. vorgegebenen Signalspannung. Darauf setzt sich ein

Ein bekannter Generator zur Erzeugung von drei- annähernd rechteckiges Signal, dessen Höhe durch eckförmigen Signalen konstanter Frequenz besitzt die Vollaussteuerung des Verstärkers bestimmt ist. eine positive Gleichspannungsquelle und eine negative 15 Statt des Rechtecksignals können aber auch Einzel-Gleichspannungsquelle, die über einen Umschalter · impulse auf den Sockel aufgesetzt werden, an eine Integrationsstufe gelegt werden können. Der Bei einer besonders einfachen Schaltung ist dafür

integrierte Wert wird mit einer positiven bzw. nega- gesorgt, daß die Integrationsstufe einen Verstärker tiven Bezugsspannung verglichen. Sobald der Bezugs- aufweist, an dessen Ausgang die dreieckförrnigen wert erreicht ist, wird der Umschalter umgeschaltet. 20 Signale abgenommen werden und dessen Integra-Dieser Generator eignet sich nur zur Erzeugung von tionskondensator über eine doppelseitig wirkende dreieckförrnigen Signalen mit konstanter Amplitude. Begrenzerschaltung mit dem Ausgang verbunden ist. Sodann ist es bei einem Generator bekannt, in Insbesondere kann der Verstärker ein Differenzeiner geschlossenen Schleife mit HiMe eines Flip-Flop verstärker sein, dessen Eingangszweig aus einem eine Rechteckspannung zu erzeugen, hieraus mittels 25 Transistor und dessen Ausgangszweig aus zwei korneiner Integrationsstufe eine Dreieckspannung abzu- plementären Transistoren besteht, dessen Ausgangsleiten und deren Scheitelpunkte wiederum zur Steue- kollektor über einen Emitterfolger mit dem an den rung des Flip-Fiops heranzuziehen. Hierbei ist weder Verstärkereingang angeschlossenen Integrationseine Frequenzänderung noch eine Amplitudenände- kondensator verbunden ist, wobei an den Emitterrung vorgesehen. 30 folger die Begrenzerschaltung angeschlossen ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, drei- Durch Unterbrechung der Rückkopplung erfolgt eine eckförmige Signale konstanter Frequenz und ver- plötzliche Verstärkung des Ausgangssignals, so daß änderlicher Amplitude auf möglichst einfache Weise dessen Wert fast augenblicklich bis zu der durch zu erzeugen, die Vollaussteuerung vorgegebenen Grenze an-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch 35 wächst.

gelöst, daß zunächst eine Rechteckspannung kon- Ferner empfiehlt es sich, daß die Rechteckwelle

stanter Frequenz mit veränderlicher Amplitude an einem Ausgang eines fremdgesteuerten Flip-Flops erzeugt und diese dann integriert wird. " (bistabilen Multivibrators) abgenommen und über

Durch die Rechteckspannung ist die Frequenz der einen Zweig mit einer einstellbaren doppelseitig Dreieckspannung festgelegt. Die unterschiedliche 40 wirkenden Begrenzerschaltung der Integrationsstufe Amplitude der Dreieckspannung entsteht durch das zugeleitet wird. Durch die einfache Begrenzerintegrieren der unterschiedlich großen Rechteck- schaltung wird die Amplitude der Rechteckwelle Spannungen. Änderungen in der Amplitude der geändert.

Rechteckspannung führen zu proportionalen Ände- Sodann ist es zweckmäßig, daß vom zweiten Ausrungen der Amplitude der Dreieckspannung. Beson- 45 gang des Flip-Flops eine gegenphasige Rechteckwelle ders vorteilhaft ist hierbei, daß keine Bezugsspannung abgenommen und über einen zweiten Zweig mit einer von der Größe der Amplitude der Dreieckspannung doppelseitig wirkenden Begrenzerschaltung an den benötigt wird. Man kann daher den Generator auch gleichen Eingang der Integrationsstufe wie die erstfür solche Fälle anwenden, bei denen lediglich der genannte Rechteckwelle geleitet wird. Da der zweite Fußsockel der Dreieckspannung, nicht aber die 50 Begrenzer festgehalten wird, ergibt sich eine Umkehr gesamte Höhe des Signals ausgenutzt werden soll. des Einflusses der Steuerspannung am ersten Begren-Im letztgenannten Fall kann beispielsweise die zer, was z. B. beim Bilden eines Reziprokwertes von effektive Höhe des Sockels einfach durch die volle Vorteil ist. So ist es manchmal erwünscht, die Ampli-Aussteuerung der Integrations-Verstärkerstufe ge- tude der dreieckförrnigen Signale nicht proportional geben sein. 55 mit der an die einstellbare Begrenzerschaltung ange-

Wenn das dreieckförmige Signal eine veränderliche legten Steuerspannung, sondern umgekehrt propor-Amplitude hat, läßt es sich nicht immer vermeiden, tional hierzu zu steuern.

daß durch Spannungsschwankungen oder sonstige In diesem Zusammenhang ist es günstig, die Recht-

Störeinflüsse die Amplitude unter einen vorgegebenen eckwellen in mindestens einem der beiden Zweige, Wert herabsinkt. Dies kann nachteilig sein, wenn 60 vorzugsweise im Zweig mit der einstellbaren Begrensich beispielsweise bei einer Drehzahlsteuerung für zerschaltung, über ein Verzerrungs-oder Entzerrungs-Wechselstrommotoren kein Schnittpunkt mehr mit netzwerk zu führen.

dem niederfrequenten Wechselspannungssignal ergibt In manchen Fällen ist es zweckmäßig, daß vom

und dadurch Steuerimpulse verlorengehen. Zur Ver- Flip-Flop Signale abgeleitet, differenziert und der meidung dieses Nachteils ist es zweckmäßig, den 65 Begrenzerschaltung der Integrationsstufe zugeführt dreieckförrnigen Signalen im Bereich ihrer Maximal- werden. Diese Signale fallen mit der Dreieckspitze amplitude ein Signal mit größerer Flankensteilheit zusammen. Sie stellen sicher, daß auch unter ungün- und kürzerer Zeitdauer zu überlagern. Auf diese stigen Umständen, also bei kleiner Amplitude, die

3 4

vorgegebene Signalspannung noch erreicht und damit Wert 18 begrenzt ist, bis zu dem der Verstärker die Rückkopplung der Integrationsstufe unterbrochen ausgesteuert werden kann. Auf diese Weise ist sicher- oder unwirksam gemacht werden kann. gestellt, daß der Wert 13 der vorgegebenen Signal-Die Erfindung wird nachstehend im Zusammen- spannung immer um einen Sicherheitszuschlag Überhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt 5 schritten wird.

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungs- Wenn der Wert der Steuerspannung B ansteigt, gemäßen Generators im Blockschaltbild, wird die Amplitude der Rechteckwelle d kleiner, und Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der einzelnen Signale die Amplitude der Dreieckspannung nimmt ab. Wie für zwei verschiedene Werte der Steuerspannung und die rechte Hälfte der F i g. 2 zeigt, bleiben im übrigen F i g. 3 eine entsprechende Schaltung. io aber die Verhältnisse gleich; lediglich bei der über-Ein Oszillator 1 gibt mit konstanter Frequenz lagerten Rechteckspannung treten die Flanken 16 Impulse ab, beispielsweise mit einer Frequenz von und 17 näher zusammen. Für den Fall, daß die 2000 Hz. Diese Impulse steuern einen Flip-Flop oder Amplitude 12 der Dreieckspannung unter den Wert bistabilen Multivibrator2 derart, daß ein Signal« 13 der Begrenzer-Signalspannung fallen sollte, werkonstanter Größe abwechselnd mit positivem und 15 den die über die Differenziervorrichtung 7 zugeführnegativem Vorzeichen am Ausgang 21 auftritt. Am ten Impulse wirksam, die eine solche Größe haben, Ausgang 22 erscheint das gleiche Signal phasen- daß der Wert 13 auf jeden Fall übersteuert wird und verkehrt als Signal d. Das Signal α wird einer Be- eine überlagerte Rechteckspannung 15 auf die grenzerschaltung 3 zugeführt, welche die Amplitude Amplitude aufgesetzt wird.

des Signals α genau festlegt, so daß eine Rechteck- 20 Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 ist eine

welleb konstanter Amplitude entsteht. Das Signal«' Versorgungsspannung von +22VoIt und — 22VoIt

wird einer Steuerschaltung 4 zugeführt, in der mit vorgesehen. Ferner kann eine Steuerspannung +B

Hilfe eines Steuersignals b die Amplitude verändert und —B eingeführt werden. Am Ausgang wird die

werden kann, so daß eine Rechteckwelle c mit ver- dreieckförmige Spannung e abgenommen,

änderlicher Amplitude entsteht. Das Signal c kann 25 Der Oszillator 1 besitzt einen Transistor TrI, in

noch in einem Netzwerk 5 im Sinne einer nicht- dessen Emitterkreis ein regelbarer Widerstand R 4

linearen Anpassung formiert werden. Die Signale b zur Einstellung der gewünschten Impulsfrequenz

und c werden einer Integrationsverstärkerstufe 6 zu- liegt. Die Impulse werden an einer der Basen des

geführt, und zwar über zwei Widerstände 61 und 62 Transistors (in der bei uni-junction üblichen Termi-

zunächst in ein Summierglied 63 dieser Stufe, in das 30 nologie) abgegriffen und dem Eingang des Flip-

auch ein Rückführungseingang 64 mündet. Die Flops 2 zugeführt. Dieser weist zwei Transistoren

Summe gelangt in den Verstärker 65, an dessen Aus- Tr 2 und Tr 3 mit zugehörigen Widerständen und

gang das integrierte Signal e abgenommen werden Kondensatoren in üblicher Schaltung auf. An seinen

kann. Die Rückführung erfolgt über einen Wider- beiden Ausgängen treten demgemäß die Signale α

stand 66, einen Begrenzer 67, einen Emitterfolger 68 35 und al auf.

und einen Integrationskondensator 69. Über diese Das Signal α wird einer Reihenschaltung eines Rückführungsleitung geht ein Signal e', das dem festen Widerstandes R 8 und eines Regelwiderstandes Signale entspricht, solange die Begrenzerschaltung 67 R9 zugeführt. Dazwischen zweigt eine Begrenzernoch nicht angesprochen hat. Ferner wird vom Flip- anordnung in der Form zweier gegensinnig in Reihe Flop-Ausgang21 das Signal« an eine Differentia- 4° geschalteter Zenerdioden^l und Ez2 ab, durch tionsstufe 7 geleitet, deren Ausgangsimpulse über welche die Amplitude des Signals α auf den Wert b einen Widerstand 71 ebenfalls in die Integrations- beschnitten wird. Das Signal a' geht über die Reihenverstärker-Rückführung eingespeist werden. schaltung eines Regelwiderstandes R6 und eines In F i g. 2 sind die wichtigsten in der beschrie- festen Widerstandes R Ί, zwischen denen zwei parbenen Schaltung auftretenden Signale links für einen 45 allel, aber gegensinnig geschaltete Dioden El und El kleineren Wert der Steuerspannung B und rechts für zu Klemmen abzweigen, an welche die Steuerspaneinen größeren Wert dieser Steuerspannung dar- nung +B und — B angelegt ist. Je nach der Größe gestellt. Das Signal b ist eine Rechteckwelle kon- des Wertes B wird das Signal a' in seiner Amplitude stanter Frequenz und konstanter Amplitude. Das begrenzt, so daß sich das Signal c ergibt.
Signal c ist eine Rechteckwelle gleicher Frequenz, 5° Die Signale c und b werden summiert, über den umgekehrter Phase und variabler Amplitude. Das Kondensator C 3 geleitet und als Signal d dem Inte-Signal d ist die Summe von b und c, also ebenfalls grationsverstärker zugeführt. Dieser ist als Differenzeine Rechteckwelle konstanter Frequenz und ver- verstärker aufgebaut, dessen Eingangszweig aus änderlicher Amplitude. Die positive Halbwelle des einem Transistor Tr 4 und dessen Ausgangszweig Signals rf erzeugt die Abstiegsflanke 10 des dreieck- 55 aus zwei komplementären Transistoren Tr 5 und Tr 6 förmigen Signals, die negative Halbwelle die An- besteht, die über den Widerstand R11 gleichstromstiegsflanke 11. Ohne die nachstehend beschriebenen gekoppelt sind. Der Emitter des Ausgangstransistors Eingriffe ergäbe sich damit eine Dreieckwelle mit Tr 6 liegt mit einer Diode E 3 in Reihe. An seinem der Amplitude 12. Durch die Begrenzerschaltung 67 Kollektor wird die dreieckförmige Spannung e abwird jedoch die Rückführung unwirksam gemacht, 60 gegriffen. Dieser Wert wird außerdem über einen sobald das Signale bzw. e' die Höhe 13, also die- WiderstandR12 einer Begrenzerschaltung zugeführt, jenige Signalspannung erreicht hat, auf die die Be- die aus den gegensinnig in Reihe geschalteten Zenergrenzerschaltung 67 eingestellt ist. Im gleichen dioden Ez 3 und Ez 4 besteht. Das beschnittene Augenblick wird der Verstärker 65 voll ausgesteuert, Signal e wird als Signal e' über den als Emitterfolger so daß sich dem Sockel 14 der Dreieckspannung, der 65 geschalteten Transistor TrI an den Integrationsdurch die Grundlinie und die Linien 10, 11 und 13 kondensator C5 gelegt und zur Basis des Eingangsbegrenzt wird, ein Rechtecksignal 15 überlagert, das transistors Tr 4 zurückgeführt. Die Funktionsweise durch zwei sehr steile Flanken 16 und 17 sowie den dieser Schaltung entspricht derjenigen der Fig. 1 mit

Ausnahme des Netzwerkes 5 und des Düferentiationszweiges 7, 71.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von dreieckförmigen Signalen konstanter Frequenz und veränderlicher Amplitude, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Rechteckspannung konstanter Frequenz mit veränderlicher Amplitude erzeugt und diese dann integriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den dreieckförmigen Signalen im Bereich der Maximalamplitude ein Signal mit größerer Flächensteilheit und kürzerer Zeitdauer überlagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückkopplung der Integrationsstufe bei Erreichen einer vorgegebenen Signalspannung unterbrochen oder unwirksam gemacht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechteckwelle an einem Ausgang eines fremdgesteuerten Flip-Flops (bistabilen Multivibrators) abgenommen und über einen Zweig mit einer einstellbaren doppelseitig wirkenden Begrenzerschaltung der Integrationsstufe zugeleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vom zweiten Ausgang des Flip-Flops eine gegenphasige Rechteckwelle abgenommen und über einen zweiten Zweig mit einer doppelseitig wirkenden Begrenzerschaltung an den gleichen Eingang der Integrationsstufe wie die erstgenannte Rechteckwelle geleitet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechteckwellen in mindestens einem der beiden Zweige, vorzugsweise im Zweig mit der einstellbaren Begrenzerschaltung, über ein Verzerrungs- oder Entzerrungsnetzwerk geführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vom Flip-Flop Signale abgeleitet, differenziert und der Begrenzerschaltung der Integrationsstufe zugeführt werden.

8. Generator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsstufe (6) einen Verstärker (65) aufweist, an dessen Ausgang (e) die dreieckförmigen Signale abgenommen werden und dessen Integrationskondensator (69) über eine doppelseitig wirkende Begrenzerschaltung (67) mit dem Ausgang verbunden ist.

9. Generator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (65) ein Differenzverstärker ist, dessen Eingangszweig aus einem Transistor (Tr 4) und dessen Ausgangszweig aus zwei komplementären Transistoren (TrS, Tr 6) besteht, dessen Ausgangskollektor über einen Emitterfolger (Tr 7) mit dem an den Verstärkereingang angeschlossenen Integrationskondensator (CS) verbunden ist, und daß an den Emitterfolger die Begrenzerschaltung (Ez 3, Ez 4) angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen