DE2013474A1

DE2013474A1 - Circuit arrangement for forming an output voltage that changes between two adjustable extreme values

Info

Publication number: DE2013474A1
Application number: DE19702013474
Authority: DE
Inventors: Augustm 8025 Unter haching Slowioczek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-03-20
Filing date: 1970-03-20
Publication date: 1971-10-07

Description

Schaltungsanordnung zur Bildung einer sich zwischen zwei einstellbaren Extremwerten ändernden Ausgangsspannung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Bildung einer sich zwischen zwei einstellbaren Extremwerten nach einer vorgegebenen, insbesondere perio--dischen, Zeitfunktion ändernden Ausgangsspannung0 Unter Extremwerten sollen dabei ganz allgemein die maximalen und minimalen Werte der Ausgangsspannung verstanden sein, die den Änderungsbereich für eine vorgegebene Zeitfunktion zwischen sich einschließen und die sich bei einmaligen Spannungsabläufen insbesondere auch am Anfang oder Ende derselben beiden können Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art mit geringem Aufwand so auszubilden, daß die Extremwerte völlig unabhängig voneinander einstellbar sind. Diese wird erdindungsgemäß erreicht durch zwei Potentiometer, denen eine die Zeitfunktion programmierende, insbesondere unsymmetrische Spannung zuführbar ist, durch eine feste Züordnung derExtremwerte der programmierenden Spannung zu den Potentioiue-tern, durch die Einschaltung jedes derselben in einen eigenen Stromkreis mit einer solchen Potentialverteilung, daß die am Potentiometer resultierende Klemmenspannung beim Auftreten des zugeordneten Extremwertes wenigstens annähernd zu Null wird, und durch eine Schaltung, in der die an den Potentiometern abgreifbaren Teilspannungen zur Ausgangsspannung linear kombinierbar sind.Circuit arrangement for the formation of an adjustable between two Output voltage changing extreme values The invention relates to a circuit arrangement for the formation of an extreme value that can be set between two adjustable values according to a given, especially periodic, time function changing output voltage0 Below extreme values should be the maximum and minimum values of the output voltage in general be understood that the range of change for a given time function between include themselves and which, in particular, also arise in the case of one-off voltage sequences at the beginning or end of the same two can The invention is based on the object to design a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning with little effort, that the extreme values can be set completely independently of one another. This is earthly achieved by two potentiometers, one of which programming the time function, In particular, asymmetrical voltage can be supplied, through a fixed assignment of the extreme values the programming voltage to the potentiometers, by switching on each the same in its own circuit with such a potential distribution that the terminal voltage resulting at the potentiometer when the assigned Extreme value is at least approximately zero, and by a circuit in which the partial voltages that can be tapped off at the potentiometers are linear to the output voltage can be combined.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß neben der getrennten Einstelbarkeit für jeden der beiden Extremwerte eine so weitläufige Änderung derselben möglich ist, daß ein Maximalwert in einen Minimalwert abgeändert werden kann und umgekehrt. Weiterhin ist es möglich, eine beliebige, insbesondere periodische, Zeitfunktion durch Wah. einer entsprechenden, programmierenden Spannung vorzugeben, wobei sich die letztere nicht nur auf unsymmetrische Spannungen beschränkt, sondern ganz allgemein zwischen zwei beliebiger Polarität schwanken kann0 Will man die Ausgangsspannung zur Frequenzsteuerung eines Senders benutzen, so sind insbesondere dreieck-, sägezahn- oder sinusförmige Zeitfunktionen von Bedeutung.The invention is particularly characterized in that in addition to the separate adjustability for each of the two extreme values is such an extensive change the same it is possible that a maximum value can be changed to a minimum value can and vice versa. It is also possible to use any, in particular periodic, Time function through wah. to specify a corresponding, programming voltage, The latter is not limited to asymmetrical voltages, but rather can generally fluctuate between any two polarities0 one wants the output voltage use to control the frequency of a transmitter, triangular, sawtooth and or sinusoidal time functions of importance.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert0 Dabei zeigt Fig.1 eine Schaltung mit gegenphasiger Anspeisung der Potentiometer und nachfolgender Addition der bgegriffenen Teilspannungen und Fig.2 eine Variante hierzu mit gleichphasiger anspeisung der beiden Potentiometer und nachfolgender Subtraktion der Teilspannungen.The invention is described below with reference to two shown in the drawing, preferred exemplary embodiments explained in more detail0 Figure 1 shows a circuit with opposite phase supply of the potentiometer and subsequent addition of the seized Partial voltages and FIG. 2 a variant of this with in-phase supply of the two potentiometers and subsequent subtraction of the partial voltages.

In Fig. 1 wird eine die gewünschte Zeitfunktion programmierende Spannung Ue der Basis-Emitterstrecke eines Transistors Tsi über die Eingangsklemrr.en 1 der Schaltung zugeführt. Ts1 ist hierbei über einen Kollektorwiderstand 2 und einen Emitterwiderstand 3 an eine Betriebsspannungsquelle +UB, -UB geschaltet. Kjollektorseitig schließt sich ein erstes Potentiometer P1 an, dem eine au Ue in Gegenphase liegende Spannung mitgeteilt wird. Andererseits wird Ue einem zweiten Potentiometer P2 direkt zugeführt. Die Fußpunkte beider Potentiometer liegen an den Teilungspunkten von Spannungsteilern 4,5 und 6,7, die ihrerseits mit der Betriebsspannung +UB, -UB beaufschlagt sind Die Abgriffe beider Potentiometer sind jeweils mit den Basisanschlüssen individuell zugeordneter Transistoren Ts2 und Ts3 verbunden, die mit Emitterwiderständen 8 bzw. 9 beschaltet sind und auf einen gemeinsamen Kollektorwiderstand 10 arbeiten. Werden die an P1 und P2 abgreifbaren Teilspannungen mit U1 und U2 bezeichnet, so fällt an 10 bzw. am Schaltungsausgang 11 die Summenspannung U1+U2 ab, die gleichzeitig die Ausgangsspannung Ua darstellt.In Fig. 1, a voltage programming the desired time function is shown Ue of the base-emitter path of a transistor Tsi via the input terminals 1 of the Circuit supplied. Ts1 is here via a collector resistor 2 and a Emitter resistor 3 connected to an operating voltage source + UB, -UB. Dinghy side A first potentiometer P1 is connected to it, to which one is in antiphase Voltage is communicated. On the other hand, Ue becomes a second potentiometer P2 directly fed. The base points of both potentiometers are at the Division points of voltage dividers 4.5 and 6.7, which in turn with the operating voltage + UB, -UB The taps of both potentiometers are each connected to the base connections individually assigned transistors Ts2 and Ts3 connected with emitter resistors 8 or 9 are connected and work on a common collector resistor 10. If the partial voltages that can be tapped off at P1 and P2 are referred to as U1 and U2, then the sum voltage U1 + U2 drops at 10 or at the circuit output 11, which at the same time represents the output voltage Ua.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Potentiomerter P1 und P2 jeweils in Stromkreise eingefügt, deren Potentialverhältnisse durch die Dimensionierung der Schaltelemente 2 bis 7 und den Arbeitspunkt von Ts1 bestimmt werden. Im einzelnen gerläuft der Stromkreis für P1 von +UB über 2 und P1 zum Teilungspunkt des Teilers 4,5 mit dem Potential U01 und von hier aus über 5 zu UB, während der Stromkreis für P2 von dem Teilungspunkt des Teilers 6,7 mit dem Potential U0 über P2, die Basis-Emitterstrecke von Ts1 und den Emitterwiderstand 3 ebenfalls zum Anschluß UB der Betriebsspannungsquelle hin verläuft. Geht man davon aus, daß der Basisstrom von Ts1 hinreichend klein ist, so liegt an der Basis von Ts1 praktisch das gleiche Potential rrie am Fußpunkt von P2.As can be seen from Fig. 1, the potentiometers are P1 and P2, respectively inserted into circuits, their potential relationships through the dimensioning of switching elements 2 to 7 and the operating point of Ts1 can be determined. In detail the circuit for P1 runs from + UB via 2 and P1 to the division point of the divider 4.5 with the potential U01 and from here via 5 to UB, while the circuit for P2 from the division point of the divider 6.7 with the potential U0 via P2, the base-emitter path from Ts1 and the emitter resistor 3 also to the connection UB of the operating voltage source runs towards. Assuming that the base current of Ts1 is sufficiently small, so at the base of Ts1 there is practically the same potential rrie at the base of P2.

Un-ter der Annahme, daß die pro-grammierende Spannung Ue gegenüber einem vorgegebenen Bezugspotential unsymmetrisch ist und eine Dreiecksform aufweist, tritt an der Basis von Ts1 die in der Zeichnung angedeutete Spannung auf Diese schwankt zwischen den Werten U0 und Umax. Gleichzeitig ist das- Potential -UB an der unteren Klemme 1 dem genannten Bezugspotential anzugleichen. Wählt man nun die Potentialverhältnisse innerhalb des Stromkreises für P1 so, daß P1 beim Auftreten des ersten Extremwertes, d.h.Assuming that the programming voltage Ue compared to is asymmetrical to a given reference potential and has a triangular shape, If the voltage indicated in the drawing occurs at the base of Ts1, it fluctuates between the values U0 and Umax. At the same time, the potential -UB is at the lower one Adjust terminal 1 to the specified reference potential. If you now choose the potential ratios inside the circuit for P1 so that P1 when the first extreme value, i.e.

im vorliegenden Fall von Umax, die Klemmenspannung Null aufweist, oder anders ausgedrückt, daß der sich in diesem Augenblick ergebende Spannungsbfall an 2 ausreicht, um das Kollektorpotential auf den Wert von U01 abzusenken, so ergibt sich die Möglichkeit, diesen Extremwert mittels P2 beliebig zu verstellen Andererseits ist für den Potentiometerstromkreis von P2 die analoge Bedingung zu stellen, wonach beim Auf treten des zweiten Extremwertes von Ue, d.h. im betrachteten Fall des Bezugspotentials, die Klemmenspannung des zweiten Potentiometers P2 zu Null werden muß Dies ist infolge der Unsymmetrie der Spannung Ue unabhängig vom Wert des Potentials U0 erfüllt, sofern der im Ruhezustand fließende Basisstrom von Tsi vernachlässigt werden kann. Es besteht daher die Möglichkeit, diesen Extremwer-t mittels P beliebig zu verändern Falls e--l sich -zon dem genannten Bezugspotential unterscheidender, zweiter Extremwert, insbesondere ein hiergegen negativer Potentialwert, die programmierende Spannung Ue nach unten begrenzt, so muß U0 diesem Wert möglichst weitgehend angeglichen werden, um die genannte Bedingung für P2 zu erfüllen, Zu diesem Zweck ist das Potential UB an der unteren Klemme 1 u.U entsprechend negativer zu wählen als das Bezugspotential.in the present case of Umax, the terminal voltage has zero, or, in other words, that the voltage drop that arises at this moment at 2 is sufficient to lower the collector potential to the value of U01, so results the possibility of adjusting this extreme value as required using P2 on the other hand the analog condition must be set for the potentiometer circuit of P2, according to which when the second extreme value of Ue occurs, i.e. in the case under consideration of the reference potential, the terminal voltage of the second potentiometer P2 must be zero This is due to the asymmetry of the voltage Ue is fulfilled regardless of the value of the potential U0, provided the base current of Tsi flowing in the idle state can be neglected. It exists hence the possibility of changing this extreme value at will by means of P. If e - l -zone different from the mentioned reference potential, second extreme value, in particular a negative potential value, the programming voltage Ue limited downwards, U0 must be adjusted to this value as much as possible, in order to meet the said condition for P2, for this purpose the potential is UB at the lower terminal 1 may be more negative than the reference potential.

Mit Hilfe der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist es somit möglich, an P1 und P2 einstellbare Teile von Ue bzw. der Gegenspannung abzugreifen und am Ausgang 11 der Schaltung zu summieren Bei Erfüllung der genannten Potentialbedingungen für P1 und P2 entsteht eine Ausgangsspannung Ua, deren Zeitfunktion dem Typus nach durch Ue festgelegt ist, die jedoch in ihren Maximal- und Minimalwerten getrennt einstellbar ist, und zwar durch die unabhängige BeLätigung der Potentiometerabgriffe von P1 und P2.With the help of the circuit arrangement according to FIG. 1, it is thus possible to tap adjustable parts of Ue or the counter voltage at P1 and P2 and at Summing output 11 of the circuit If the potential conditions mentioned are met for P1 and P2 there is an output voltage Ua, the type of which is a function of time is determined by Ue, which, however, are separated in their maximum and minimum values adjustable by the independent actuation of the potentiometer taps of P1 and P2.

In Fig. 1 sind die abgreifbaren Teilspannungen U1 und U2 für jeweils drei verschiedene Potentiometereinstellungen in eigenen Zeitdiagrammen zusammengefaßt und mit U1', U1", U1''' bzw. U2', U2'', U2''' bezeichnet. Das Zeitdiagramm für Ua zeigt die Summenspannungen U1'+U2', U1''+U2'' und U1'''+U2'''.In Fig. 1, the tapped partial voltages U1 and U2 are for each three different potentiometer settings summarized in separate timing diagrams and with U1 ', U1 ", U1"' or U2 ', U2 ", U2" ". The timing diagram for Ua shows the total voltages U1 '+ U2', U1 '' + U2 '' and U1 '' '+ U2' ''.

Hieraus ist im einzelnen ersichtlich, daß die Teilspannungen U1 und U2 durch die Potentiale U01 und U0 nach unten begrenzt werden, während Ua durch U0+U01 nach unten begrenzt wird. Bezeichnet man die oberen Grenzwerte von U1 bzw. U2 mit Umax bzw. Umax", so wird Ua durch Uo+Umax bzw. U01+Umax" nach oben begrenzt.From this it can be seen in detail that the partial voltages U1 and U2 are limited downwards by the potentials U01 and U0, while Ua by U0 + U01 is limited downwards. If the upper limit values of U1 or U2 with Umax or Umax ", Ua is limited upwards by Uo + Umax or U01 + Umax".

In Abweichung von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Zuordnung der Potentiometer P1 und P2 zu den Extremwerten der programmierenden Spannung auch umgekehrt werden. Zu diese Zweck sind lediglich die Potentiale U0 und U01 den beiden Extremwert unter entsprechender Umkehrung der Zuordnung anzupassen.In contrast to the exemplary embodiment described above the assignment of the potentiometers P1 and P2 to the extreme values of the programming Voltage can also be reversed. Only the potentials U0 are used for this purpose and U01 to adapt the two extreme values by reversing the assignment accordingly.

Die Spannungsteiler. 4,5 und 6,7 sind vorzugsweise niederohmig ausgebildet, um die Werte von U0 und U01 unabhängig von dem Strombelastungen der Potentiometer und der Durch steuerung des Transistors Ts1 möglichst konstant zu halten4 Neben der Ausführung als Widerstands--Spannungsteiler sind selbstverständlich auch andere Ausführungsformen nützlich, so z.B. Transistorteiler.The voltage dividers. 4.5 and 6.7 are preferably designed with low resistance, around the values of U0 and U01 regardless of the current load of the potentiometer and by controlling the transistor Ts1 to keep it as constant as possible Resistance - voltage dividers are of course also different Embodiments useful, such as transistor dividers.

Die Summierungsschaltung kann ganz allgemein als an sich bekannte Widerstandsschaltung ausgebildet sein. Die dargestelle und beschriebene Transistorschaltung hat jedoch demgegenüber den Vorteil, daß der von der AusgangsJclemme 11 her gesehene Quellwiderstand der Schaltung sehr niederohmig bemessen werden kann.The summing circuit can generally be known per se Be formed resistance circuit. The illustrated and described transistor circuit however, has the advantage that the one seen from the output terminal 11 Circuit source resistance very low can be measured.

Die programmierende Spannung Ue kann neben der dargestellten und beschriebenen Dreieckform auch irgendeine andere Zeitabhängigkeit aufweisen, beispielsweise eine Sägezahn-oder Sinusform. Weiterhin kann es sich um eine periodische Zeitabhängigkeit handeln oder um einen einmalig Spannungsablauf. In allen diesen Fällen entsteht eine Ausgangsspannung Ua des gleichen Typs, deren Extremwerte unabhängig voneinander durch getrennte Verstellung der Potentiometei P1 und P2 veränderbar sind Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von Fig. 2 lediglich dadurch, daß beide Potentiometer Pi und P2 mit der programmierenden Spannung Ue gleichphasig beaufschlagt werden und anstelle der Summierungsschaltung Ts2, Ts3 eine differenzbildende Schaltung 12, z.B. eine Transistorschaltung insbesondere in Porm eines Operationsverstärkers, vorgesehen ist0 Zweckmäßigerweise werden den Einstellmitteln der Potentiometer P1, P2 entsprechende Mittel zur insbesondere skalenmäßigen Anzeige der eingestellten Extremwerte individuell zugeordnetO Hierbei kann es sich um verstellbare Anzeigemarken handeln, die auf einer gemeinsamen Skala angeordnet sind und den Änderungsbereich zwischen sich einschließen Falls die Ausgangsspannung Ua zur elektrischen Frequenzsteuerung, insbesondere Wobbelung, eines frequenzmodulierbaren Senders dient, werden den Einstellmitteln der Potentiometer verstellbare Frequenzmarken zugeordnet, die auf einer insbesondere gemeinsalnen Frequenzskala die G-renzwerte des Änderungsbereiches, zoBo die untere und die obere Eckfrequenz des Wobbelhubes, anzeigen.The programming voltage Ue can be used in addition to that shown and described Triangular shape also have some other time dependency, for example one Sawtooth or sinusoidal shape. Furthermore, it can be a periodic time dependency act or a one-time voltage flow. In all of these cases arises an output voltage Ua of the same type, the extreme values of which are independent of one another by adjusting the potentiometers P1 and P2 separately, the in The embodiment shown in FIG. 2 differs from FIG. 2 only in that both potentiometers Pi and P2 with the programming voltage Ue are applied in phase and instead of the summing circuit Ts2, Ts3 a differentiating circuit 12, for example a transistor circuit in particular in the form of an operational amplifier, is provided Setting means of the potentiometers P1, P2, corresponding means for, in particular, scale-like Display of the set extreme values individually assigned O This can be are adjustable display marks, which are arranged on a common scale and include the range of change between them If the output voltage Among other things, for electrical frequency control, in particular wobbling, of a frequency-modulatable The transmitter is used, the setting means of the potentiometer are adjustable frequency marks assigned, the limit values on a particular common frequency scale the change range, zoBo the lower and the upper corner frequency of the wobble stroke, Show.

Sofern der Gleichspannungsanteil der Ausgangsspannung Ue in einigen Anwendungsfällen. -- z.B. bei der Steuerung einer als frequenzbestimmendes Element in einem Schwingkreis angeordneten Kapazitätsdiode -- stört, kann er in einfacher weise geteil-t oder kompensiert werden.If the direct voltage component of the output voltage Ue in some use cases. - e.g. when controlling a frequency-determining Element arranged in a resonant circuit - interferes, it can in easily shared or compensated.

7 Patentansprüche 2 Figuren7 claims 2 figures

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Circuit arrangement for formation one between two adjustable extreme values according to a predetermined one, in particular periodic time function changing output voltage, g e k e n n n z i c h n e t d u r c h two potentiometers (P1, P2), one of which is one programming the time function, In particular, asymmetrical voltage (Ue) can be supplied through an Scsto assignment the extreme values of the programming voltage (Ue) to the potentiometers (P1, P2), by connecting each of these in a separate circuit with one of them Potential distribution that the terminal voltage resulting at the potentiometer at When the assigned extreme value occurs, it becomes at least approximately zero, and by a circuit in which the partial voltages that can be tapped off at the potentiometers (P1, P2) (U1 U2) can be linearly combined with the output voltage (Ua) 2. Circuit arrangement according to claim 1, d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the potentiometers (P1, P2) tapped partial voltages (U1l, U2) to form the output voltage (Ua) 3. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h e k e n n z e i c 11 n e t that the one potentiometer (P1) is a phase inversion stage (Ts1) is assigned and that the partial voltages that can be tapped off at the potentiometers (P1, P2) can be combined in a summing circuit to form the output voltage (Ua).

4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, d a d u r c n g e k e n n n n z e i c h n e t that at least one of the potentiometer circuits Via an operating voltage source (+ UB, UB) and one fed by this, with its division point (U0, U1) connected to the potentiometer base point, in particular low-resistance voltage divider (4.5; 6.7) runs.

50 circuit arrangement according to claim 3, d a d u r c h e k e n n z e i c h n e t that the summing circuit consists of two on a common output resistance (10) working transistors (Ts2, Ts3), the inputs of which are those of the potentiometers (P1, P2) partial voltages (U1, U2) that can be tapped off are0 6, circuit arrangement according to one of the preceding claims, d u r c h g e n n n z e i c h n e t that the setting means of the potentiometer (P1, P2) corresponding means for display the set extreme values are individually assigned.

7 circuit arrangement according to one of the preceding claims, d a it is indicated that the output voltage to the electrical Frequency control, in particular wobbling, of a transmitter and the setting means are used the potentiometers (P1, P2) are individually assigned corresponding frequency display means are L e r s e i t e