DE2002387C3

DE2002387C3 - Schaltungsanordnung zur Umschaltung des Vorzeichens des Übertragungsmaßes

Info

Publication number: DE2002387C3
Application number: DE19702002387
Authority: DE
Inventors: Wilhelm; Knier Hans Josef; 8000 München Wagner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1970-01-20
Publication date: 1977-09-15

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Umschaltung des Vorzeichens des Ubertragungsmaßes einer Signalspannung in Abhängigkeit von einer Referenzschaltspannung.

Bei bekannten Schaltungen zur Umschaltung des Vorzeichens eines Signals wird ein Wechselschalter verwendet, der im einen Fall den Ausgang unmitteK bar und im anderen Fall über eine Umkehrstufe mit dem Eingang verbindet. Der das Vorzeichen steuernde Wechselschalter wird von einer Referenzschaltspannung betätigt. Die Realisierung eines derartigen Wechselschalters gestaltet sich mit elektronischen Bauelementen verhältnismäßig aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitaus weniger Aufwand erfordernde Schaltung zur Umkehrung des Vorzeichens eines Signals anzugeben, die zumindest die gleiche Ubertragungsqualität aufweist, bei der jedoch das Ausgangssignal in beiden Schaltstellungen am gleichen, niederohmig auslegbaren Ausgang ansieht. Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Schaltung der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an die beiden Eingangsklemmen eines mitteis eines Widerstandes gegengekoppelten Operationsverstärkers jeweils ein Widerstand angeschlossen ist und diese beiden Widerstände mit ihren beiden anderen Anschlüssen jeweils an eine ίο der Klemmen der Signalquelle angeschaltet sind und daß zwischen der einen Klemme der Signalquelle und derjenigen Eingangsklemme des Operationsverstärkers, an die der mit der anderen Klemme der Signalquelle verbundene Widerstand angeschlossen ist, ein von der Schaltspannung betätigter Schaltor angeordnet ist. Bei dieser Schaltung steht das Ausgangssignal in beiden Stellungen des das Vorzeichen umschaltenden Schalters am Ausgang des Operationsverstärkers an.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der GegenkoppJungswiderstand und die beiden an die Eingangsklemmen des Operationsverstärkers angeschalteten Widerstände gleiche Widerstandswerte aufweisen. Die so ausgebildete Schaltung weist in beiden Schaltstellungen, d. h. für beide Vorzeichen, den gleichen Eingangswiderstand auf.

In zweckmäßiger Weise ist aJs Schaltstrecke des Schalters die Drain-Source-Strecke eines Feldeffekt-Transistors vorgesehen, dessen mit einem Ableitwiderstand versehenem Gate die Schaltspannung zugeführt ist. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der Gate-Ableitwiderstand des Feldeffekt-Transistors mit dem Ausgang des Operationsverstärkers verbunden ist. Der hochohmige Signalkreis wird dann nicht durch den Schaltimpuls beeinflußt.

Die allgemeine Problematik der Vorzeichenumschaltung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild mit einem von der Referenzschaltspannung gesteuerten Wechselschalter, Fig. 2 ein ausgeführtes Schaltungsbeispiel zur Umschaltung des Vorzeichens mit gleichem übertragungsmaß \k\ = 1 für beide Schaltstellungen,

Fig. 3 ein ausgeführtes Schaltungsbeispiel mit unterschiedlichem übertragungsmaß \k\ < 1 für die beiden Schaltstellungen,

F i g. 4 im einzelnen das in F i g. 2 gezeigte Schaltungsbeispiel mit einem Sperrschicht-Feldeffekt-Transistorschalter.

In der Schaltung nach Fig. 1 ist zwischen dem Ausgang 11 und der Zuführungsstelle für die Signalspannung U_E ein Wechselschalter 13 eingeschaltet. Abhängig von der Referenzschaltspannung U_Ref, die

den Wechselschalter 13 betätigt, liegt die Signalspannung U_E bei dessen einer Schaltstellung in der ursprünglichen Vorzeichenlage und bei dessen anderer Schaltstellung in der invertierten Vorzeichenlage nach Umkehrung in einem Inverter 12 am Ausgang 11 an.

Die Ausgangsspannung U_A wird am Ausgang des Wechselschalters 13 abgenommen. Die Referenzspannung U_Kef kann von der amplitudenmodulierten Signalspannung U_E abgeleitet werden, so daß dann der Wechselschalter 13 von der Phasenlage des Trägers der Signalspannung U_E geschaltet wird.

Die in Fig. 2 gezeigte Schaltung nach-der Erfindung erfüllt die in Fig. 1 dargestellten Schalterund Inverterfunktionen mit sehr wenig Aufwand. An

eine Signalquelle U₁,, ζ. B. eine Wechselspannungs-Signalquelle, mit den Klemmen 4 und 5 sind über zwei gleich große Widerstände R die zwei Eingangsklemmen 1 und 2 eines Operationsverstärkers 3 angeschlossen. Der Operationsverstärkers ist über einen dritten, in seinem Wert mit d^m der beiden anderen Widerstände übereinstimmenden Widerstand R gegengekoppelt. Zwischen der Ausgangsklemme 4 der Signalquelle U,._: und der Eingangsklemme 2 des Operationsverstärkers 3 ist ein von einer Referenzschaltspannung U_Rer betätigter Schalter 6 angeordnet. Die Ausgangssignalspannung U_A der Gesamtschaltung wird am Ausgang des Operationsverstärkers 3 abgenommen. Ist der Schalter 6 offen, d. h. im gesperrten Zustand, so beträgt das Spannungsverhältnis zwischen der Ausgangsspannung U_A und der Eingangssignalspannung U₁-

i?4

sei mit ρ und das Widerstandsverhälinis ^y sei

mit q bezeichnet. Bei offenem Schalter 6, d. h. im gesperrten Zustand, besteht ein Eingangswiderstand R_E der Schaltung von R_E = R1. Das Spannungsverhältnis zwischen der Ausgangsspannung U_A und der Eingangsspannung U_t: ist

ν_λ

Für diesen Fall ergibt sich aus k 1 = ρ:

Jk

U_E

Bei geschlossenem Schalter 6, d. h. in dessen leitendem Zustand, besteht ein Eingangswiderstand R_E der Schaltung von

Rr =

R₁

Jk

u_F

R₁ +

+ R₄.

= — 1

und der Eingangswiderstand R,._: der Gesamtschaltung beträgt R. Ist der Schalter 6 geschlossen, d. h. im leitenden Zustand, so ist das Spannungsverhältnis zwischen der Ausgangsspannung U₄ und der Eingangsspannung U₁:

Das Spannungsverhältnis zwischen der Ausgangsspannung U_A und der Eingangsspannung U_E ist

Jk

= + kl.

Für diesen zweiten Fall ergibt sich aus

Jk

1 - k,

Jk

und der Eingangswiderstand R_E beträgt ebenfalls R. Das Ausgangssignal U_A liegt in beiden Stellungen des Schalters 6 am gleichen niederohmigen Verstärkerausgang. Die Schaltung weist auch in beiden Schaltstellungen den gleichen Eingangswiderstand auf. Mit dieser Schaltung wird demgemäß das Signal wegen der gleichbleibenden Größe des Ubertragungsmaßes \k\ in beiden Schaltstellungen nicht in seiner Amplitude beeinflußt. Das Übertragungsmaß beträgt in beiden Fällen 1. Die Schaltung ist auch überall dort einsetzbar, wo das Vorzeichen eines Signals umschaltbar sein muß.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist an die Klemme 4 einer Signalquelle ein Widerstand R1 angeschlossen, der mit seinem anderen Ende an der Eingangsklemme 1 eines Operationsverstärkers 3 liegt. Die zweite Klemme 5 der Signalquelle U_E ist über einen Widerstand R4 mit der Eingangsklemme 2 des über einen Widerstand Rl gegengekoppelten Operationsverstärkers verbunden. Zwischen der Klemme 4 der Signalquelle U_E und der Eingangsklemme 2 des Operationsverstärkers 3 liegt die Serienschaltung aus einem von einer Referenzspannung U_Ref betätigten Schalter 6 und einem Widerstand R3. Abhängig von der Dimensionierung der Widerstände Rl, R2, R3 und R4 lassen sich verschiedene Verstärkungsfaktoren \ki I und |/c2 | für die beiden Stellungen des

Schalters 6 einstellen. Das Widerstandsverhältnis -^y q-p

l-q

Diese Schaltung ist auch überall dort einsetzbar, wo das Vorzeichen der Verstärkung und das Maß der Verstärkung in Abhängigkeit von einer Referenzschaltspannung umschaltbar sein soll.

F i g. 4 zeigt eine mit der Anordnung nach F i g. 2 übereinstimmende Schaltung, bei >ier als Schalter ein Feldeffekt-Transistor 7 verwendet wird. Der Feldeffekt-Transistor 7 wird an seinem Gate über eine Diode 8 mit der Referenzschaltspannung U_Ref angesteuert. Die Drain-Source-Schaltstrecke liegt zwischen der Klemme 4 der Signalquelle und der Eingangsklemme 2 des Operationsverstärkers 3. Ist die

Referenzschaltspannung U_Ref positiv, so ist -~- = + 1

und die Schaltstrecke Drain-Source nicht leitend. Bei

negativer Referenzschaltspannung U_Re/ ist —~- = — 1

und die Schaltstrecke Drain-Source leitend. In beiden Fällen ist der Schaltungs-Eingangswiderstand R_E = JR.

Das Gate des Feldeffekt-Transistors 7 ist über einen Ableitwiderstand 9 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 3 verbunden, so daß der hochohmige Signalkreis nicht durch die Referenzspannungs-Schaltimpulse beeinflußt wird. Die Ausgangsspannung U_A wird am Ausgang des gegengekoppelten Operationsverstärkers 3 in der mittels der Referenzspannung U_Ref über den Feldeffekt-Transistor 7 eingestellten Phasenlage abgenommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Umschaltung des Vorzeichens des Übertragungsmaßes einer Signalspannung in Abhängigkeit von einer Referenzschaltspannung, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Eingangsklemmen (1, 2) eines mittels eines Widerstandes (R2) gegengekoppelten Operationsverstärkers (3) jeweils ein Widerstand (R 1), R4) angeschlossen ist und diese beiden Widerstände (R 1, R 4) mit ihren beiden anderen Anschlüssen jeweils an eine der Klemmen (4, 5) der Signalquelle (U_E) angeschaltet sind und daß zwischen der einen Klemme (4) der Signalquelle (U_E) und derjenigen Eingangsklemme (2) des Operationsverstärkers (3), an die der mit der anderen Klemme (5) der Signalquelle (U_E) verbundene Widersland (R4) angeschlossen ist, ein von der Referenzschaltspannung (U_Re/) betätigter Schalter (6) angeordnet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkopplungswiderstand (R 2) und die beiden an die Eingangsklemmen (1, 2) des Operationsverstärkers (3) angeschalteten Widerstände (R3, R4) gleiche Widerstandswerte aufweisen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schalter (6) ein zusätzlicher Widerstand (R3) in Reihe geschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltstrecke des Schalters (6) die Drain-Source-Strecke eines Feldeffekt-Transistors (7) vorgesehen ist, dessen mit einem Ableitwiderstand (R₉) versehenen Gate die Referenzschaltspannung (U_Re/) zugeführt ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gate-Elektrode des Feldeffekt-Transistors (7) eine Diode (8) vorgeschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gate-Ableitwiderstand (9) des Feldeffekt-Transistors (7) mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (3) verbunden ist.