DE2122527C3 - Schaltung zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen - Google Patents

Description

Integrator bekannt, bei dem zur Begrenzung der

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Spannungs-Verstärkungsfaktor Α., zwischen dem Kollektor des Transistors TR₁ und der Basis des Transistors TR₁ läßt sich zwar d~ie Variation des Bezugspopotentials der an der Ausgangsklemme auftretenden sägezahnförmigen Spannung, welche durch Änderung des Spannungsabfalls Ey₁ über der Diode D₁ verursacht wird, auf etwa 1//I₂ vermindern. Wenn jedoch bei dieser Anordnung der Spannungs-VerstarkungsfaktorA, erhöht oder der Wert des Kondensators C₁ verringert wird, um eine sägezahnförmige Spannung hoher Frequenz zu erzeugen, so verstärkt sich die Tendenz zu Eigenschwingungen oder Schwankungen und dies führt zu instabilem Betriebsverhalten. Da außerdem das Ausgangssignal eines Integrators mit

Oszillographen auch bis zu vergleichsweise sehr hohen Betriebsfrequenzen und für Analogrechner. Für eine Anwendung kommen jedoch auch kommerzielle Fernsehgeräte in Frage, da der Schaltungsaufbau vergleichsweise einfach ist und sich gut zur Herstellung in integrierter Schaltkreistechnik eignet.

Die Erfindung ist im folgenden in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 eine oben bereits erläuterte bekannte Schaltung zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen mit einer Einrichtung zum Festhalten eines Bezugspotentials am Schaltungsausgang,

F i g. 2 eine ebenfalls bereits beschriebene bekannte

herkömmlichem Transistor etwa 10 V beträgt, kann 15 Schaltung zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannunder normalerweise etwa 0,6 V betragende Spannungs- gen,

abfall einer Silizium-Diode nicht vernachlässigt F i g. 3 ein Übersichtsschaltbild für eine Schaltung

werden. Wenn zudem zur Erzeugung hohei Sägefre- zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen mit quenzen der Kondensator C₁ mit einem Wert von Merkmalen nach der Erfindung und etwa 50 pF gewählt werden muß, etwa um eine hoch- 20 F i g. 4 ein Detailschaltbild der Ausführungsform frequente Abtastung zu ermöglichen, wird die in nach Fig. 3.

Fig. 2 dargestellte Schaltung sehr kompliziert. Die in F i g. 3 dargestellte bevorzugte Ausführungs-

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, form der Erfindung weist eine Z-Diode ZD, welche eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung sägezahn- der Gleichstromquelle Eb₁ gemäß F i g. 1 entspricht, förmiger Spannungen unter Verwendung eines Miller- 25 eine einen konstanten Strom l_c liefernde Strom-Integrators nach der zuletzt an Hand der Fig. 1 quelle/_fs, einen Bipolar-Transistor TR₃, eine Diode und 2 erläuterten Gattung so zu verbessern, daß D₄ und eine Gleichstromquelle Eb₄ auf. Die anderen einerseits ein stabiles Betriebsverhalten auch bei sehr Bauteile entsprechen den Bauteilen in F i g. 1. kleinem Rückkopplungskondensator, also bei sehr Fehlt ein stufenförmiges Eingangssignal der Si-

hohen Betriebsfrequenzen, erreicht und gleichzeitig 3° gnalquelle Ei, so sind beide Dioden D₁ und D₂ sowie ein konstantes Bezugspotential am Verstärkerausgang der Bipolar-Transistor TR₃ durchgeschaltet, so daß unabhängig vom Eingangssignal gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung nach der eingangs genannten Gattung gemäß der Erfindung

dadurch gelöst, daß die Einrichtung zum Festhalten 35 eingang fließt. Außerdem fließt des Bezugspotentials am Integratorausgang eine an Qc~h) ^von der Stromquelle die dem Eingang des Verstärkers abgewandte Klemme des Ladewiderstands angeschlossene Konstant-Stromquelle, eine anodenseitig mit dem Eingang des
Verstärkers verbundene Diode sowie einen kollek-

torseitig mit der Kathode der Diode verbundenen Bipolar-Transistor aufweist, dessen Emitter von einer Ansteuersignalquelle beaufschlagt wird und dessen Basis auf einem Bezugspotential liegt, und daß

der Strom l_c der Stromquelle Z_fS über den Widerstand R₂ die Diode D₁, den Transistor TR₃ und den Widerstand R₁ an die Signalquelle Ei am Schaltungs-

noch ein Strom über den Transistor TR₃ und den Widerstand R₁ zur Signalquelle Ei. Infolgedessen fließt unabhängig von Strom I_T ständig ein konstanter Strom (Z₇- + Z_c — Z₇) = Z_c über den Transistor TR₃. Die Emitterspannung ED₃ des Transistors 77? ₃ ist somit konstant, so daß das Bezugspotential der Ausgangsklemme T₂ am Beginn der sägezahnförmigen Spannung auf einem konstanten Wert, nämlich gleich -Eb₃ +Eb₂ +Eb₁ bleibt. Bei

ein Festhalten des Verstärkerausgangs auf einem fe- 45 Anlegen eines stufenförmigen Eingangssignals durch sten Bezugspegel über den Transistor bei nicht vor- die Signalquelle Ei sperrt der Bipolar-Transistor 77?,, handenem Eingangssignal und unabhängig von bei wobei der Strom (7_C — /_T) über die Diode D₄ und ein Änderungen der Anstiegsaankensteilheit bewirkten Strom /_r über den Kondensator C₁ fließt und eine Änderungen des dem Miller-Integrator zugeführten sägezahnförmige Spannung erzeugt, welche vom Stroms durch Festhalten des Potentials über der Emil- 50 Strom I₇ und dem Wert des Kondensators C₁ abter-Basis-Strecke des Transistors auf einem konsian- hängt,
ten Wert mittels Einspeisung eines konstanten Kollektorstroms erreicht wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Erfindungs-

sind in den Unteransprüchen gekenn-

gedankens
zeichnet.

Gegenüber den bekannten und oben an Hand der Fig. 1 und 2 erläuterten Schaltungen zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen, bei denen einem Miller-Integrator eine Einrichtung zum Festhalten des Bezugspotentials am Integratorausgang zugeordnet ist, weist die Erfindung in Lösung der gestellten technischen Aufgabe den Vorteil auf, daß sich das Bezugspotential am Ausgang einwandfrei festlegen läßt, unabhängig davon, ob ein Ansteuersignal vorhanden ist oder nicht. Überdies wird eine genaue Festlegung des Pegels des Sägezahnspitzenwerts erreicht. Die Schaltune eignet sich besonders gut für Präzisions-

Fig. 4 veranschaulicht Einzelheiten der in Fig. 3 gezeigten Schaltung, wobei die gestrichelten Blöcke /„ bzw. A jeweils Details der konstanten Strom liefernden Quelle l_es bzw. des Verstärkers A veranschaulichen. Der Verstärker A weist einen Feldeffekt-Transistor 77?₆, dessen Drain-Elektrode an die Spannungsquelie Eb₆ angeschlossen ist, und einen NPN-Transistor TR₁ auf,, dessen Emitter auf Masse liegt. Die Source-Elektrode des FeldefTekt-Transistors TR_n und die Basis des Transistors TR₁ sind über einen Basis-Widerstand R_ü zusammengeschaltet. Die Basis des Transistors TR₁ ist ebenfalls über einen Widerstand Zv₇ mit einer Spannungsquelle Eb₁ verbunden. Die Stromquelle. /_fS weist einen PNP-Transistor

TR_V einen NPN-Transistor TR₅, Spannungsquellen Eb_R und Eb₉, welche jeweils an die Basis der Transistoren 77?₄ bzw. TR₅ angeschlossen sind, und einen

Widerstand R₄ auf, welcher zwischen dem Emitter des Transistors TR₄ und einer Gleichspannungsquelle Eb₅ liegt.

Die Anode der Z-Diode ZD ist an eine Vorspannungs-Diode D₅ und einen Widerstand R₅ angeschlossen, welcher mit der Spannungsquelle Eb₁ verbunden ist. Die Ausgangsklemme T₂ des Verstärkers A liegt über einem Widerstand R_s an einer Spannungsquelle Eb₁₀. Selbstverständlich arbeitet die Schaltung gemäß F i g. 4 auf dieselbe Weise wie die in F i g. 3 dargestellte Schaltung. Die in F i g. 4 verwendeten Transistoren sind zum Teil Silizium-Transistoren, wobei die Emitter-Basis-Spannung des PNP-Transistors TR_t und die Emitter-Basis-Spannung des NPN-Transistors jeweils etwa 0,6 V beträgt, so daß sich der über den Widerstand R₄ und den Transistor TR₃ fließende Strom l_c durch die Gleichung

. Eb₅ - (Eb_B + 0,6)

ausdrücken läßt, während sich der über den Widerstand /?., fließende Strom I₁ zu

_ (Eb₉ - 0,6) - E₄
^T R₁

bestimmen läßt, wobei E₄ die Gatt-Spannung des Feldefiekt-Transistors TR₆ darstellt.

Wie erwähnt, ist es mit Hilfe dieser Schaltung zur

ίο Erzeugung einer sägezahnförmigen Spannung möglich, das am Beginn einer auftretenden sägezahnförmigen Spannung an der Ausgangsklemme T., erscheinende Bezugspotential auf einem konstanten Wert zu halten. Da die Schaltung außerdem geringe Tendenz zur Schwingungserzeugung besitzt, eignet sie sich für hochfrequente Abtastung und kann mit guten Ergebnissen bei einer hochfrequenten Abtastschaltung eines Oszillographen oder bei einer sägezahnförmige Spannungen verwendende Verzögeirungsschaltung Anwendung finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Um dieser Schwierigkeit der nicht konstanten Bezuesspannung am Ausgang des Miller-Integrators zu Patentansprüche: begegnen sind bereits Schaltungsanordnungen be- ■ Wm-miper kanntgew'orden, die im folgenden an Hand der Fig. 1

1. Schaltung zur Erzeugung sägezahnförmiger J™¹,⁸ _{1£utert wer}den.

Spannungen mit einem Miller-Integrator und mit a " ^- ^ _p. _{1 dargeste}n_te bekannte Schaltung zur

einer Einrichtung zum Festhalten emes Bezugs- _Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen verwendet

potentials am Integratorausgang, dadurcn ge- Miller-Integrator und weist eine Signalquelle Ei,

kennzeichnet, daß die Einrichtung zum einen ^ ^ β^ ^^ _zwischen die Diode D₁ und

Festhalten des Bezugspotentials am Integrator- _Sienalquelle E? geschalteten Widerstand R₁, einen

ausgang eine an die dem Eingang (T₁) des ver- _Verstf_rker λ _mit einem Verstärkungsgrad A _v einen

stärkers (A) abgewandte Klemme des Ladevider- Verstärkereingang und -ausgang geschalteten

stands (R,) angeschlossene Konstant-Stromquel- "°_o ^e _{ndensator c} eine Gleichstromquelle Et₁ zur Lie-

Ie (/«), eine anodenseitig mit dem Eingang (i_}) Bezugspotentials zur Bestimmung des

des Verstärkers (A) verbundene Diode (D₁) sowie ^er"ⁿ^ⁿ"_s |_n ^P _der Ausgangsklemme T₁ des

des Verstärkers (A) verbundene Diode (^₁) gJ^gangs In der Ausgangsklemms T, des

einen kollektorseitig mit der Kathode der Diode 15 %*&?£ *_A °_{owie e}ine an die Eingangsklemme T₁

(D₁) verbundenen Bipolar-Transistor (TR₃) am- ,C Verstärkers angeschlossene Gleichstromquelle Eb.,

weist, dessen Emitter von einer Ansteuersignal- des Verstagen g

quelle (Ei) beaufschlagt wird und dessen Basis au . _{Scha]tung ar}beitet wie folgt: Liegt beispielsauf einem Bezugszpotential hegt, und dali ein γ Eingang des Verstärkers A beim Fehlen Festhalten des Verstärkerausgangs (T₂) auf euiem *< > weise ^«^8 ^ _{signals v{jn der Signalquelle Ei} festen Bezugspegel über den Transistor (i K^) « Null-Potential so gelangt der von der Gleichbei nicht vorhandenem Eingangssignal und unab- au11 * „^ _{den widerstandÄe} fließende

hängig von bei Änderungen der AnsÜegsflanken- ™°™?' _die ² _Diode D₁ und den Widerstand R₁ zur steilheit bewirkten Änderungen des dem Miller- j>'" Werden die Spannungen über den

Integrator zugeführten Stroms durch Festhalten ,5 gg^J™ _{un(1 D mit E} bzw. E₀₂ bezeichnet, so des Potentials über der Eimtter-Basis-Strecke des Dioden U₁ * ^_{1 an der Klemme T}^ _des

Transistors (TR₃) auf einem konstanten Wert mit- Wtt sicn ⁶ _E[_nleiten des Integriervorgangs zu

tels Einspeisung eines konstanten Kollektorstroms ^erstarKen. _{+ bestimmen}. erreicht wird. r";¹ Anlegen eines stufenförmigen Eingangssignals

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- ₃o ^ ^f _{llle £/sper}ren die bisher leitenden kennzeichnet, daß eine zweite Einrichtung nut durch die fcign q ^ _der ^_{1n über} ^_n

einer Z-Diode (ZD) zur Festlegung und Konstant- ^"/^ ™^a _zun^' _Kondensator C₁ fließt. Hierdurch haltung des Spitzenwerts der Sägezahnspannung ^Wlders^^d _{Eimeiten des} Integriervorgangs eine sägeam Integratorausgang bei vorhandenem Ansteuer- ™™_förmige Spannung vorbestimmten Flankenanstieg ^SÄS Anspruch 1 oder 2, dadurch an der Ausgangsklemme T₂ des Verstärkers A ergekennzeichnet, daß der Emitier des Transistors zeugt. _{der sagezahnförmigen} (ΓΑ.) über die Z-Diode (ZD) und eine weitere ™_nl _durch Änderung des Widerstandswerts R. DioJe (D₂) an die Ausgangsklemme (T ) und F"2««;ä_{ea geändert}, _{um den} außerdem an die das Ansteuersignal liefernde 40 oder der £ H fließenden Strom I_T zu än-Quelle (E/ angeschlossen ist, und daß der KoI- über denww Anstellung auch eine Ändelektor des Transistors (TR,) zur Gewährleistung dern so bewujt α _der ^S _{Diode D so daß} des konstanten Kollektorstroms außerdem mit ""^"„SjSf j/welchem sich die sägezahnföreinem weiteren Ausgang der Konstant-Strom- mdem-^^'^Seginnt, an der Ausgangsquelle (U verbunden ist dem eine vorgespannte 45 m ge^^P-J_{n konstanter} ^_{ert des} ßezugspoten-Diode (D₄) parallel geschaltet ist. tiäls beibehalten werden kann.

Fig 2 veranschaulicht eine andere bereits bekannte Schaltung zur Erzeugung sägezahnförmiger lh di nnten Nachteile und

kannte Schaltung zur Erzeugg gg

, , _ ,„ «■_„__,_ιησΡη welche die vorgenannten Nachteile und

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeu- 50 ^™""ⁿ^^₀S^ie _{In F} ^g _ig. 2 sind den Bauteilen gong sägezahnförmiger Spannungen mit einem Mill·*- Mangel vcrin«to^^ g