DE2116145C3

DE2116145C3 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Sägezahn- oder Dreieckspannung

Info

Publication number: DE2116145C3
Application number: DE19712116145
Authority: DE
Inventors: Hans-Heinrich 2000 Schenefeld Feindt
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1971-04-02
Filing date: 1971-04-02
Publication date: 1982-05-13
Also published as: DE2116145A1; DE2116145B2

Description

i} An der Speisespannung (U₈) liegt ein ohmscher Spannungsteiler;

2) dem Spannungsteiler werden die zur Steuerung der Stromquellenschaltung (6) und die als Vergleichsspannungen im Schwellwertschalter (9) dienenden Spannungen (Ui, lh. t/3) an Abgriffen entnommen;

3) dem Spannungsteiler werden nur Ströme entnommen, die gegenüber seinem Querstrom vernachlässigbar sind;

4) der Spannungsteiler ist durch als integrierte Schaltung in gleicher Technik hergestellte und eng benachbart angeordnete Widerstände (R\ bis Ri) gebildet, die gleiche Eigenschaften, vor allem gleiche Temperaturkoeffizient«!, aufweisen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Kondensator (C) auftretende Dreieckspannung einem zweiten Schwellwertschalter (12) zugeführt ist und in diesem mit einer Spannung (U*) verglichen wird, die an einem Abgriff des Spannungsteiles abgenommen ist, der zwischen den beiden Abgriffen für die Vergleichsspannungen (Ui, U3) des ersten Schwellenwertschalters (9) liegt

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere von der am Kondensator (C) auftretenden Dreieckspannung gesteuerte Schwellwertschalter vorgesehen sind, deren Schwellwertspannungen von weiteren Abgriffen des Spannungsteilers abgenommen sind

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Sägezahn- oder Dreieckspan- nung, bei der einem Kondensator Ober einen Schalter ein konstanter Ladestrom zugeleitet und die Kondensatorspannung einem Schwellwertschalter zugeführt wird, der dann, wenn die Kondeiuatorspannung den Wert einer mittels eines Spannungsteilers aus einer Speise- es spannung abgeleiteten ersten Vergleichsspannung (Schwellwert) erreicht, an Stelle des Ladestromes einen konstanten Entladestrom für den Kondensator einschaltet und der dann, wenn die Kondensatorspannung eine zweite Vergleichsspannung erreicht, wieder den Ladestrom dem Kondensator zuleitet, wobei der Ladestrom und der Entladestrom durch eine spannungsgesteuerte Stromquellenschaltung geliefert werden.

Trifft man, um die Frequenz der Ausgangsspannung konstant zu halten, Maßnahmen, die Ströme und Schwellwerte absolut konstant zu halten, so ist ein erheblicher Aufwand erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringerem Aufwand eine praktisch konstante Frequenz der Ausgangsspannung zu erhalten. Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst

Änderungen der Speisespannung und temperaturabhängige Änderungen der Widerstände des Spannungsteilers wirken sich bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nicht aus: Wenn die Spannungen steigen, werden die Ströme größer und damit der Spannungsanstieg bzw. -abfall am Kondensator, und gleichzeitig ändert sich die Differenz zwischen den Schwellwertspannungen, so daß das Verhältnis der Spannungsdifferenz zwischen den Schwellwerten zur Steilheit des Spannungsanstieges in der Zeit konstant bleibt

Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß aus der DE-AS 11 60 495 ein Transistor-Multivibrator bekannt ist, bei dem die Umschaltungen bewirkt werden, wenn die exponentiell verlaufende Spannung an dem einen oder anderen von zwei Kondensatoren die Leitfähigkeitsschwelle eines jeweils zugeordneten Transistors überschreitet Dsbei ist ein Spannungsteiler vorhanden, von dem die Grundvorspannung für beide Transitoren abgeleitet wird. Mittels einer in die gemeinsame Kollektorstromzuleitung eingeschalteten Diode oder gegebenenfalls eines besonderen temperaturabhängigen Teiles des Spannungsteilers soll dabei eine Temperaturkompensation erreicht werde. Ein Teil des Spannungsteilers wird von den Emitterströmen der beiden Transistoren durchflossen. Eine Sägezahn- oder Dreieckspannung mit durch cklinierte Spannungen bestimmten Ranken und Perioden wird damit nicht erhalten.

Weiter ist aus der DE-OS 17 62 721 eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Sägezahnspannung mit unterschiedlicher Kurvenform bekannt, bei der einem Kondensator, der im Gegenkopplungskreis eines Verstärkers liegt, Lade- und Entladeströme zugeführt werden. Die Schaltung arbeitet dabei als Integrator; mittels eines Schwellwertschalters wird an eine Steuerschaltung ein Signal abgegeben, wodurch die Umladung des Kondensators bewirkt wird. Eine Verkopplung der den Ladestrom und die Schwellwerte bedingenden elektrischen Größen, die die Frequenz von einer Speisespannung unabhängig machen könnten, liegt dabei nicht vor.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die ein Blockschaltbild zeigt, an Hand dessen das Prinzip erläutert wird

An eine Speisequelle + t/s(12 V), deren anderer Pol geerdet ist, ist ein Spannungsteiler aus den Widerständen R\, Ri, A* R* und R₅ angeschlossen· Dem Widerstand Rs wird eine Spannung U\ entnommen, die einer Stromquellenschaltung 6 zugeführt wird Diese liefert einen Strom

Der Widerstand Rj kann außerhalb der Stromtiuellenschaltung 6 angebracht sein, um etwa erforderliche Justierungen vornehmen zu können oder auch um durch ein besonderes, z.B. temperaturabhängiges Verhalten zusätzliche Korrekturen zu ermöglichen.

Der gelieferte Strom -/ wird einer Schaltstufe zugeführt, die durch einen Umschalter 8 angedeutet ist In der dargestellten Lage wird er Strom -/über den rechten Ausgang dem Kondensator C zugeführt, so daß dieser zeitproportional entladen wird.

Die Kondensatorspannung wird einem Schwellwertschalter 9 zugeführt In diesem wird die Kondensatorspannung verglichen mit der zwischen den Widerständen R₃ und Ra abgenommenen Spannung Ui sowie mit der zwischen den Widerständen R\ und Ri abgenommenen Spannung U₃. Wenn der Kondensator so weit entladen ist, daß seine Spannung Uc die Spannung U₂ erreicht, gibt der Schwellwertschalter 9 ein Steuersignal auf eine Umschalt-Steuerstufe (Flip-Flop) 10 und über diese wird der Umschalter 8 in seine andere Lage gebracht

Der Strom — /wird dadurch einer Stromumkehrstufe 11 zugeführt, die am Ausgang einen Strom +/ dem Kondensator Czuführt, so daß dieser aufgeladen wird. Die Stufe 11 hat somit einen Stromverstärkungsfaktor von —1.

Wenn die Kondensatorspannung dann wieder bis zum Wert U₃ angestiegen ist, liefert der Schwellwertschalter 9 ein anderes Signal zur Umschalt-Steuerstufe 10, woraufhin der Umschalter 8 wieder in die dargestellte Lage gebracht und die Entladung des Kondensators Ceingeleitet wird.

In der dargestellten Schaltung sind Ladestrom und Entladestrom gleich groß, so daß die Zeiten zwischen den beiden Schwellwerten Lh und U₃ bei der Aufladung und bei der Entladung gleich groß sind; es entsteht also eine symmetrische Dreieckspannung. Diese Spannung wird außerdem einem zweiten Schwellwertschalter 12 zugeführt und in diesem mit einer Spannung t/₄ verglichen, die zwischen den Widerständen A₂ und A3 abgenommen wird und somit auch zwischen den beiden Grenzwerten Ui und U₃ der Kondensatorspannung liegt Der Schwellwertschalter 12 schaltet dann sowohl bei der Aufladung als auch bei der Entladung des Kondensators C bei einem zwischen den Grenzwerten liegenden Wert um, so daß an seinem Ausgang 13 periodische Rechteckimpulse entstehen, die je nach der Größe der Spannung t/4 symmetrisch oder mehr unsymmetrisch sein können. Diese Impulse können dann in üblicher Weise weiter verstärkt und gegebenenfalls verformt werden.

, 5 Da das Verhältnis zwischen den einzelnen Spannungen durch die Widerstände Äi bis Rs bestimmt ist, ergibt sich eine in der Frequenz sehr weitgehend konstante Ausgangsspannung. Die Amplitude der Ausgangsspannung des Schwellwertschalters 12 kann gegebenenfalls noch von der Speisespannung abhängen; sie läßt sich jedoch in üblicher Weise einfach begrenzen.

Da die Widerstände R< bis Rs In einer integrierten Schaltung in gleicher Technik hergestellt und einander eng benachbart sind, haben sie gleiche Eigenschaften, vor allem den gleichen Temperaturkoeffizienten und sind praktisch der gleichen Temperatur ausgesetzt; dann ist auch das Spannungsteilungsverhältnis ausreichend konstant wenn dem Spannungsteiler nur Ströme entnommen werden, die gegenüber dem Querstrom des Spannungsteilers völlig vernachlässigbar sind.

Wenn von weiteren Abgriffen des Spannungsteilers R\ bis Rs Spannungen abgenommen und weiteren Schwellwertschaltern zugeführt werden, die von der Dreieckspannung des Kondensators gesteuert werden, können Ausgangsspannungen erzielt werden, die mit der gleichen Konstanz eine feste Phasenbeziehung gegenüber der Dreieckspannung aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Sägezahn- oder Dreieckspannung, bei der einem s Kondensator Ober einen Schalter ein konstanter Ladestrom zugeleitet und die Kondensatorspannung einem Schwellwertschalter zugeführt wird, der dann, wenn die Kondensatorspannung den Wert einer mittels eines Spannungsteilers aus einer Speisespan- ι ο nung abgeleiteten ersten Vergleichsspannuhg (Schwellwert) erreicht, an Stelle des Ladestromes einen konstanten Entladestrom für den Kondensator einschaltet und der dann, wenn die Kondensatorspannung eine zweite Vergleichsspannung erreicht, wieder den Ladestrom dem Kondensator zuleitet, wobei der Ladestrom und der Entladestrom durch eine spannungsgesteuerte Stromquellenschaltung geliefert werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale zur Konstanthaltung der Frequenz der Ausgangsspannung: