DE2019034A1

DE2019034A1 - Impulsverarbeitende Stufe zur zeitlichen Verzögerung einer Impulsfolge variabler Frequenz

Info

Publication number: DE2019034A1
Application number: DE19702019034
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Phys. 7800 Freiburg Vogel
Original assignee: Fritz Hellige und Co GmbH
Current assignee: Fritz Hellige und Co GmbH
Priority date: 1970-04-21
Filing date: 1970-04-21
Publication date: 1971-11-11

Description

Impulsverarbeitende Stufe zur zeitlichen Verzögerung einer Impulsfolge variabler Frequenz.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gegebene, in ihrer Frequenz f = 1/To in einem gewissen Bereich variable Impulsfolge derselben Folgefrequenz zu verwandeln, die aber gegenüber der gegebenen Impulsfolge um einen gewissen Bruchteil der Zeit-Periode 1 z.B. um die Zeit # t = To/2 verschoben ist.
Ein solches Problem stellt sich z.B. durch die Federung, die arteriellen Pulse des an eine arterielle Gegenpuls ationsanlage angeschlossenen Patienten zur Steuerung dieser Anlage benutzen zu können, wobei jeweils exakt zwischen zwei Pulsstößen eine bestimmte Aktion ausgelöst werden soll. Da die Pulsfrequenz (f ~ 1/wo) aber in weiteren Grenzen variabel ist, muß sich mit ihr aber auch der zeitliche Abstand To/2 des dazwischenliegenden Auslöseimpulses ändern. Die erfindungsgemäße Schaltung, die diese Aufgabe vorteilhaft löst, ist mit den Ansprüchen gekennzeichnet.
Sie wird an Hand der Figuren näher beschrieben, wovon Fig.1 das Blockschaltbild, Big. 2 die Funktionsabläufe in den einzElnen Stufen der Schaltung, Fig.3 das detaillierte Blockschaltbild der Triggerstufe (3) und Figur 4 die Funktionsabläufe in ihrer Gliederung darstellen bzw. veranschaulichen.
Das beschriebenet,Schaltungsbeispiel betrifft zunächst den Fall, daß die gewünschte Zeitverschiebung sein soll.
Für die Aufgabe der Erfindung wird eine gegebene Impuls= folge U0 dazu benutzt, einen Sägezahngenerator 1 in der Weise anzusteuern, daß durch jeden Impuls ein neuer Zyklus begonnen wird, d.h., es wird eine Sägezahnspannung syn= chron zur gegebenen Impulsfolge Uo erzeugt. Diese Säge zahnspnnung Us wird im Integrationsglied 2 integriert.
Das Integral Ui wird dazu benutzt, ein in seiner Ansprech= sohwelle steuerbares Triggerglied 3 anzusteuern, das gleichzeitig von der Sägezahnspannung Us angesteuert wird.
Der steuerbare Trigger kippt dann in seinen zweiten Zustand, wenn die Amplitude der Sägezahnspannung Us gleich dem Integral von Us ist. Dies ist immer gerade nach der Zeit To/2 der Fall, da die Spannung U. des Integrals die Beziehung U. = U dt 1 U 1 s 2 s.max erfüllt.Die dann vom Trigger gelieferte Rechteckspannung Ur wird im Differenzglied 4 differenziert und in einem Gleichrichter 5 gleichgerichtet.Die damit erhaltene Im= pulsfolge Ua ist gegenüber der ursprünglichen Impulsfolge Uo um To /2 verschoben.
Für den steuerbaren Trigger 3 sind verschiedene Lösungen möglich. Eine sei erwähnt: Die Sägezahnsannung Us und deren Integral U. werden einer Differenzstufe 6 zuge= führt, wo die Differenz UD = Us - Ui gebildet wird.
schneidet immer zur Zeit To/2 den Nullpunkt. Zu der Differenzspannung UD wird im Addierglied 7 eine konstante Spannung UT addiert. Die Spannung U = UD T-hat.:-sur Zeit To/2 den Wert UT. Diese Spannung U = Us - Ui + UT wird dazu benutit, einen herkömmlichen Trigger, z.B.
einen Schmitt-Trigger 8 mit der Schwellspannung Tut an zusteuern. Die Anstiegsflanke der entstandenen Rechickspannung Ur erscheint dann zur Zeit Wo/2.
Die Genauigkeit der zeitlichen Verschiebung um # t -To/2 hängt im wesentlichen nur von der Linearität der Sägezahnspannung, der Genauigkeit und Konstanz der Triggerschwelle und der Integrationskonstante ab. Bei schnellem Frequenzwechsel liefet das Integrationsglied jeweils das vorhergegangene Integral (Mittelwert der Sägezahnspannung). Der Ausgangswert hinkt also immer hinter dem eigentlichen Sollwert etwas hinterher. Dies wird sich aber nur bei sehr schnellen in der Größenordnung der Integrationskonstanten liegenden Frequenzänderungen als Fehler bemerkbar machen. Dieser Fehler ist prinzipieller Natur, da sein Nichtauftreten ein Verstoß gegen das Kausalitätsprinzip bedeuten würde: Die Zeit To/2 ist erst dann bekannt, wenn mindestens zwei Impuluse im Abstand To vorausgegangen sind.
Zur Erzielung einer von To/2 veschiedenen Zeitverschiebung sind am zweckmäsigsten die Amplituden, bzw. der Anstieg der den Steuereingängen der Triggerstufe 3 zuzuführenden Spannungen Ui und Us so zu ändern, daß sie zu einem beliebigen Bruchteil der Zeit-Periode To gleich werden.
Dies leisten vorzugsweise einstellbare Widerstandsglieder 11 und 12, die entsprechende Spannungsabfälle bewirken.
Wird der Widerstand des Gliedes 11 vergrößert, dann vermindert sich der Wert der Sägezahnspannung Us am Eingang des Gliedes 3 und der Zeitpunkt der Triggerung wird hinausgeschoben. Bei Vergrößerung des Wertes des Widerstandsgliedes 12 wird umgekehrt der Zeitpunkt der Triggerung zeitlich vorgezogen.
Wie der genannte Anwendungsfall verdeütlicht, hat die erfindungsgemäße Impulse verarbeitende Stufe eine große praktische Bedeutung.

Claims

A n-s p r ü c h e

Impulsverarbeitende Stufe zur zeitlichen Verzögerung einer Impulsfolge variabler Frequenz, welche kennzeichnend in Hintereinanderschaltung folgende Stufen umfasst: gegebene a) Einen durch die'Impulsfolge Uo gesteuerten Sägezahngenerator (1); b) ein steuerbares Triggerglied (3), das sowohl von der im Generator (1) erzeugten Sägezahnspannung Us als auch von einer im Integrationsglied (2) durch Integration der Sägezahnspannung Us gewonnenen.Integrationsspannung Ui gesteuert wird und wobei der Trigger derart geschaltet ist, daß er von einem seiner beiden Zustände in den anderen umkippt, sobald die Amplitude der Sägezahnspannung U und der s Integrationsspannung Ui gleich sind; c) eine Differenzierstufe (6) zur Differenzierung der am Ausgang des Triggergliedes (3) gelieferten Rechteckspannung Ur; d) einen Gleichrichter (5) für die am Ausgang der Differenzierstufe (4) entstehenden Impulsfolge, so daß nur die Pulse eines Vorzeichens U am a Ausgang des Gleichrichters zur Verfügung stehen, deren Folge gegenüber der Eingangsimpulsfolge u zeitlich verschoben ist.

0 2. Impulsverarbeitende Stufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Signalübertragungswege, die zur Zuführung der Sägezahnspannung U und der s durch ihre Integration gewonnenen Spannung Ui in das Triggerglied (3) dienen, Glieder (11), (12), vorzugsweise Ohm'sche Widerstände eingefügt sind, so daß der durch sie gegebene Spannungsabfall den zeitlichen Koinzidenzpunkt, an welohem beide Steuerspannungen für die Triggerstufe (3) gleich werden1 entsprechend dem Verhaltnis der Widerstandswerte zeitlich einstellbar gestaltet.

3. Impulsverarbeitende Stufe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Triggerstufe (3) (Figur 3) folgende Organe umfasst: a) Eine Differenzstufe (6), in welcher die Diffennz zwischen der Sägezahnspannung U und der durch s ihre Integration gewonnen Integrationsspannung U. gebildet wird; b) ein an den Ausgang der Differenzstufe (6) geschaltetes Addierglied (i). in welchem zu der Ausgangsspannung der Differenzstufe (6) die konstante Spannung UT addiert wird; c) einen an den Ausgang des Addiergliedes (7) geschalteten Trigger (insbesondere Schmitt-Trigger (8) mit einer Schwellspannung.die gleich der Summe der beiden Spannungen UD+ UT ist, an dessen Ausgang dann die gewünschte Rechteckspannung U erzeugt wird.

r L e e r s e i t e