DE2004128A1 - Spitzendetektor - Google Patents

Description

Eastman Kodak Company, Rochester, Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika

Spitzendetektor

Die Erfindung betrifft einen Spitaendetektor mit einem mindestens einen Kondensator und eine Diode aufweisenden Netzwerk, das zwei Eingangs- und zwei Ausgangsklemmen besitzt, -wobei die zweite.' Eingangsklemme direkt mit der zweiten Ausgangsklemme verbunden ist.

Spitzendetektoren werden-bei der Verarbeitung digitaler Informationssignale, insbesondere bei der Trennung binärer Signale vom Hintergrundgeräusch, benötigt. Wenn .beispielsweise digitale Informationen auf einem Magnetband mit hoher Geschwindigkeit und hoher Informationsdichte gespeichert worden sind, kann der Geräuschpegel verhältnismäßig hoch sein. Es ist dann eine ausgeklügelte Schaltung erforderlich, um.das Geräusch von den Informationssignalen zu trennen ■ und die gespeicherten Informationen fehlerfrei„zu erhalten. Es ist bekannt, zur Trennung der Informationen vom Geräusch in den vorstehend genannten Fällen

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einen Spitzendetekt >r zu verv/enden, der nur die Signalspitzen auswertet. Diese Signale werden anschließend in Rechtecksignale umgewandelt, um eine richtige binäre Ausgangsgröße zu erhalten. Die bekannter Spitzendetoktoren sind kompliziert und müssen an die jeweilige Frequenz und Packungsdichte der digitalen Daten angepaßt werden. Jedesmal, wenn sich die Art der Eingangsgröße ändert, müssen deshalb die bekannten Sj-dtzendetektoren erneut angepaßt werden. Ferner besitzen sie den Nachteil, daß sie gelegentlich ein zeitlich geballt auftretendes Geräusch als einen Informationsimpuls behandeln, was zu einen fehlerhaften Bit führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spitzendetektor zu schaffen, der einfach ist, trotzdem aber eine hohe Genauigkeit besitzt. Ausgehend von einem Spitzendetektor der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kondensator in einem von der ersten Eingangsklemrae zur ersten Auagangsklemme führenden Längszweig liegt und daß die beiden Ausgangsklemmen über zwei antiparallel geschaltete Dioden miteinander verbunden sind.

Da nur drei Bauteile benötigt v/erden, ist der Aufwand für den Spitzendetektor äußerst gering. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß er einer großen Vielfalt von Eingangssignalen angepaßt werden kann, ohne daß bei einem Wechsel in der Art der Eingangssignale eine erneute Einstellung erforderlich wäre. Die hohe Genauigkeit ist dadurch erreicht, daß ein Signal nur dann weitergeleitet wird, wenn die Änderungsgeschwindigkeit der Eingangsgröße sich umkehrt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Torschaltung eingebaut, damit der Detektor nur dann ein Ausgangssighal

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abgeben kann, wenn das Eingangssignal ein Informationssignal ist. Vorteilhaft, ist es auch, für den Ausgang einen monostabilen■■ Multivibrator zu verwenden, der sowohl durch positive als auch durch negative Irapuls2 getriggert werden kann. Zweckmäßigerweise wird hierbei ein Triggersy^tera verwendet, das den monostabilen Multivibrator nur dann aur Abgabe eines Ausgangssignales freigibt, v;cnn das cn Eingang des Detektors liegende Signal die richtige Amplitude besitzt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist den Kondensator-Dioden-Netzwerk ein Verstärker mit nicht-linearer Rückkopplung vorgeschaltet. Wenn die Signalhöhe ansteigt, steigt auch die eine Gegenkopplung bildende Rückkopplung an. Dadurch kann man bei niedrigen Signalpegeln eine sehr hohe Verstärkung erzielen, ohne bei hohen Eingangspegeln den Verstärker zu übersteuern.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläuert. Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels.

Ein Spitzendetektorbesitzt eine erste Eingangsklemme 1, weicher die Signale, deren Spitzen erfaßt werden sollen, zugeführt werden. Eine zweite, nicht dargestellte Eingangsklemme ist -geerdet. Eine erste Ausgangsklemme ist mit 42 bezeichnet. Eine zweite, nicht dargestellte Ausgangskiensne, ist wie die zweite -Eingang sklerame geerdet und dadurch mit dieser unmittelbar verbunden.

Die Eingangssignale v/erden von der ersten Eingangskleiiaie über einen Kopplungskondensator 2 und einen SummierwiGerstand 3 einem Operationsverstärker A zugeführt.. Parallel zum Operationsverstärker 4 liegen vier Gegenkopplungszweige. Ein /Widerstand 5 bestimmt" die Verstärkung bei sehr niedrigen

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Amplituden der Eingangssignale, weil in diesem Falle Diodonsätze 6, 7 und 8 eine Gegenkopplung über Widerstände 9 bzw. 10 bzv/. 11 verhindern. Wenn die Ausgangsgröße des Operationsverstärkers 4 über den Spannungsobfall von drei Dioden ansteigt, wird der Diodensatz 6, der zusammen mit dem Widerstand 9 einen der vier Gegenkopplungspfadc bildet, leitend. Dadurch wird der Widerstand 9 parallel zum Widerstand 5 geschaltet, wodurch die Gegenkopplung des Operationsverstärkers 4 erhöht wird. Steigt die Signalhöhe am /ausgang des Operationsverstärkers 4 auf den Spannungsabfall von fünf Dioden an, so wird der Diodensatz 7 leitend. Die Folge ist, daß der Widerstand ]O parallel zu den Widerständen 5 und 9 geschaltet wird, wodurch die Gegenkopplung des Operationsverstärkers 4 weiter erhöht wird. Schließlich wird, wenn die /uisgangsspannung des Operationsverstärkers über den Spannungsabfall von sechs Dioden ansteigt, der Diodensatz 3 leitend, so daß auch, der Widerstand 11 parallel zu den Widerständen 5, 9 und 10 geschaltet wird. Die Gegenkopplung hat nunmehr ihren größten Wert erreicht. Der erfindungsgemäße Spitzendetektor hat deshalb eine genügend hohe Verstärkung für niedrige Signale und eine Verstärkung, die kleiner als 1 sein kann,bei hohen Signalpegeln. Die Amplituden der Eingangssignale können deshalb in einem weiten Bereich schwanken.

Das verstärkte Signal wird einem als Ganzes mit 12 bezeichneten Detektornetzwerk zugeführt. Das Netzwerk 12 besteht aus einen Kondensator 13 und zwei Dioden 14 und 15. Der Kondensator 13 liegt in dem die erste Eingangsklemme 1 mit der ersten Ausgangskleiune 42 verbindenden Längs zweig, während die beiden antiparallel geschalteten Dioden 14 und 15 einerseits hinter dem Kondensator 13 an diesen Längszweig angeschlossen sind, andererseits auf Erdpotential liegen.

Ein positives Signa?., das dem Netzwerk 12 zugeführt wird, wird zunächst ein positives Ansteigen der Spannung am Aus-009833/1786

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gang des Netzwerks 12 hervorrufen, dann jedoch keine .· weitere Signaländerung bewirkend bis sich die Richtung des Signals ändert. In diesem Zeitpunkt geht die Ausgangsspannung des Netzwerkes 12 durch null. Während sich die Ausgangsspannung dem Wert null nähert, hört die Diode auf , leitend zu sein. Die Diode 15 wird leitend, sobald die negativer werdende Ausgangsspannung das für diese Zustandsänderung erforderliche Potential erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt erhalt man ein Ausgangssignal.

Das .Ausgangssignal des Netzwerkes 12 wird einem Recht-" eckimpulsverstärker 16 zugeführt, der die Rechteckimpulse niederiger Amplitude, die vom-Netzwerk 12 kommen,, in Rechteckimpülse hoher Amplitude mit sehr steilen Flanken umwandelt und gleichzeitig. Stör signale unterdrückt. Die Rechteckimpulse werden dann über einen Widerstand 17 und über einen Kondensator18 einem Gleichstrom-Rückstellnetzwerk 19 zugeführt, das einen- Gleichspannungspegel in Höhe des Spannungsabfalls zweier DiOden erzeugt.

Anschließend gelangen die Impulse in ein logisches Netzwerk 20* Ein positiver Redhteckimpuls gelangt über die Dioden 21 emi die Basis eines pnp-Transistors 24* Ein negativer Reehtedkimpuls gelangt über Dioden 22 an die Basis eines npn-Transistors 25. Ein positiver Impuls sperrt deshalb den Transistor 24, wohingegen ein negativer impuls des Transistor 25 sperffc» Da normalerweise die beiden iransistöreii 24 und 2.5 leitend sind/ hält die Kathode einer Diode 28 den verbindungspunkt eines Widerstandes 29f mit einem Kondensator 30 auf Erdpötential* Die Anöde der Diode 28 ist nämlich mit dem kollektor des Transistors 24 verbunden^ dessen Emitter geerdet ist* Enfespirechend halt die imo&e einer Diode 31 den Ver-

zwisclxeri einem Widerstand 32 U:hd eittem 34 auf Erdpötential* wie die Figur zeigt,

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ist die Kathode der Diode 31 mit dam Kollektor des npn-Transistors 25 verbunden, dessen Emitter ebenfalls geerdet ist. Wenn der Transistor 24 gesperrt wird, lädt sich der Kondensator 30 langsam über den Widerstand 29 auf das Potential der negativen, mit (-) gekennzeichneten Speiseklemme auf. Wenn sich die Richtung dea Eingangssignal beim Erreichen seiner Spitze ändert, wird der Rechteckimpuls am Kondensator 18 negativ. Der Transistor 24 wird dadurch v/ieder leitend und erzeugt dabei einen steilen positiven Impuls an der Basis eines Transistors 36. Bei entgegengesetzter Polarität erzeugen der Transistor 25, der £j, Kondensator 34 und die Diode 31 einen steilen negativen Inpuls an der Basis eines Transistors 39.

Ein monostabiler Multivibrator 35, der die Transistoren 36 und 39 enthält, kann sov/ohl durch einen positiven als auch einen negativen Impuls in seinen instabilen Zustand gebracht werden. Ein positiver Impuls,der über den Kondensator 30 kommt, hebt das Potential der Basis des pnp-Transistors 36 an, welcher infolgedessen gesperrt wird. Die Folge ist eine Verminderung des Spannungsabfalls an einem Widerstand 36, der im Kollektorkreis des Transistors 36 liegt. Dieser Spannungsabfall wird über einen Kondensator 38 auf die Basis des npn-Transistors 39 über-W tragen, welcher dadurch ebenfalls gesperrt wird. Während der Kondensator 38 geladen wird, steigt jedoch die Spannung an der Basis des Transistors 39 so weit an, daß dieser leitend wird. Sobald der Transistor 39 leitend ist, bewirkt der Spannungsabfall an einen Widerstand 40, welcher im Kollektorkreis des Transistors 39 liegt, daß das Potential der Basis des Transistors 36 genügend tief liegt, um diesen v/ieder leitend werden zu lassen. Die Rückkopplung über den Kondensator 38 führt zu einem raschen Übergang des Multivibrators in den anderen Zustand.

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Kommt ein negativer Impuls durch die Diode 31 und den Kondensator 34 zur Basis des Transistors 39, so wird dieser gesperrt, wodurch auch der Transistor 36 gesperrt wird. Der Kondensator 38 dient wiederum als Rückkopplung, um den Transistor 39 solange gesperrt zu halten, bis der Kondensator 38 aufgeladen ist.

Die Ausgangssignale des inonostsbilen Multivibrators 35 werden einem Ausyangstransistor 41 zugeführt, der lediglich als Ausgangsverstärker dient und mit der ersten Ausgangsklemme 42 verbunden ist. _λ

Um den Spitzendetektor gegen Geräusche und andere Störsignale immun zu machen, ist.eine Triggerschaltung vorgesehen» welche den monostabilen Multivibrator 35 solange abschaltet, bis am Eingang des Spitzendetektors ein Signal mit ausreichend großer Amplitude anliegt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 4 ist mit dem Eingang eines invertierenden Verstärkers 43/ dessen Verstärkungsfaktor gleich I ist, verbunden, dem eine Diode 44 nachgeschaltet ist. Parallel zum Verstärker 43 und der Diode 44 liegt eine Diode 45, deren Durchlaßrichtung derjenigen der Diode entgegengerichtet ist. Durch diese Schaltung erreicht man, daß sowohl ein positiver als auch ein negativer Impuls am ; ^ Eingang des Verstärkers 43 einen positiven Impuls am Eingang eines Triggers 46 ergibt,-welcher den beiden Dioden 44 und 45 nachgeschaltet ist.

Der Trigger 46 kann in bekannter Weise ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel ist ein Schmitt-Trigger vorgesehen, der umschaltet, wenn das Eingangssignal eine bestimmte Spannung erreicht hat. Der Trigger 46 erzeugt ein positives Signal, das einen pnp-Transistor 47 sperrt, wodurch der Kollektor des Transistors 36 negativ wird. ..

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   il..'Spitzendetektor nit einem mindestens einen Kondensator und eine Diode aufweisenden Netzwerk, das zwei Eingangsund zwei Ausgangsklemmen besitzt, wobei die zweite Eingangsklemme direkt »it der zweiten Ausgangsklemme verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (13) in einem von der ersten Eingengsklemme (1) zur ersten Ausgangsklemme (42) führenden Längszweig liegt und die beiden Ausgangsklemmen über zwei antiparallel geschaltete Dioden (14, 15) miteinander verbunden sind.
2. 2. Spitzendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die erste Eingangsklemroe (1) und den Kondensator (13) ein Operationsverstärker (4) mit nichtr

   - linearer Rückkopplung geschaltet ist.
3. 3. Spitzendetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Operationsverstärkers (4) ein unabhängig von der Polarität der Ausgangssignale desselben aufgrund jedes dieser Signale ein positives Signal abgebender Signalgeber (43, 44, 45} angeschlossen ist, dem eine Triggerschaltung (46, 47) nachgeschaltet ist, deren Ausgang mit einem Steuereingang einer an die erste Eingangsklemrae angeschlossenen Schalteinrichtung (35) verbunden ist.

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