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Dreieckspannungs generator In der Nachrichtentechnik werden oft dreieckförmige
Spannungen benötigt, die aus einer sägezahnförmig ansteigenden Flanke und aus einer
mit entgegengesetzter Steigung sägezahnförmig abfallenden Flanke bestehen. Solche
Dreieckspannungen können für Meßzwecke (z.B. für Frequenzwobbelung) dienen.
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Es ist bekannt, derartige Dreieckspannungen durch Integration einer
Rechteckspannung zu gewinnen. Dabei ist aber bei gleichbleibender Integrationsei,-genschaft
die Amplitude der erzeugten Dreieckspannung von der Frequenz der Rechteckspannung
abhängig, weil bei sinkender Frequenz der Rechteckspannung deren Periodendauer,
die Integrationszeit und damit auch die Amplitude der erzeugten Dreieckspannung
größer werden. Derartige Dreieckspannungsgeneratoren sind daher in erster Linie
nur für Generatoren mit einer Festfrequenz geeignet. Für Meßzwecke besteht aber
häufig der Wunsch, die Frequenz der Dreieckspannugg einstellbar zu machen.
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Zur Erzeugung einer Dreieckspannung mit einstellbarer Frequenz und
konstanter Amplitude ist es bekannt, zwei Komparatoren mit einem Integrator zu verbinden,
wobei der eine Komparator eine
Bezugsspannung für den oberen Scheitelwert
und der andere eine Bezugsspannung mit dem unteren Scheitelwert der erzeugten Dreieckspannung
aufweist. Dabei muß die Eingangsspannung des Integrators über ein Flip-Flop von
den Ausgangsspannungen der beiden Komparatoren abgeleitet werden, weil diese wegen
der festen Bezugsspannungen nur aus Nadelimpulsen bestehen. Diese Schaltung ist
verhältnismäßig aufwandreich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dreieckspannungsgenerator
zu schaffen, der bei einstellbarer Frequenz eine konstante Amplitude liefert und
trotzdem nur einen geringen Schaltungsaufwand erfordert.
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Diese Aurgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Weiterbildungenqder Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der Erfindung wird also statt zweier Komparatoren mit je einer
festen Bezugsspannung nur ein Komparator mit einer zwischen zwei Pegeln umgeschalteten
Bzugsspannung benutzt wozu die in dem Komparator ohnehin erzeugte, für die Integration
vorgesehene Rechteckspannung zusätzlich als Bezugsspannung für den Komparator in
vorteilhafter Weise ausgenutzt wird.
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Durch diese Dpppelausnutzung wird der Schaltungsaufwand gering gehalten.
Die Umschaltung des Bezugspeges geschieht dabei jeweils in dem Sinne, daß der Komparator
statt der Nadelimpulse unmittelbar die gewünschte Rechteckspannung liefert.
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Da diese Rechteckspannung eine konstante Amplitude hat und die beiden
Bezugspegel festlegt, wird auch die Amplitude der erzeugt Dreieckspannung unabhängig
von der Frequenz.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
erläutert. Darin zeigen Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Erfindung, Fig. 2 eine
Weiterbildung der Erfindung, Fig. 3 Kurven zurErläuterung der Wirkungsweise der
Schaltung nach Fig. 1 und Fig. 4 ein praktisches Ausführungungsbeispiel der Schaltung
nach Fig. 2.
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Die Schaltung nach Fig. 1 enthält einen Integrator 1, der an einer
Klemme 2 eine Dreieckspannung UI erzeugt. Diese Dreieckspannung wird durch Integration
einer am Ausgang eines Komparators 3 stehenden Rechteckspannung Uc gewonnen. Die
Dreieckspannung U1 ist an einen Eingang des Komparators 3 angelegt. Erfindungsgemäß
ist die Spannung-Uc als Bezugsspannung UB an den anderen Eingang des »parators 3
angelegt.
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Die Wirkungsweise wird an Hand der Fig. 3 erläutert. Der Komparator
3 arbeitet so, daß er bei WI) UB eine Ausgangsspannung mit dem Wert U1 und bei UI
< UB eine Ausgangsspannung mit dem Wert U2 abgibt. Die Ausgangsspannung kippt
jeweils zwischen U1 und U2 um, wenn die Differenz zwischen UB und U null wird. Kurz
nach dem Zeitpunkt t1 hat die Bezugsspannung UB den Wert U2, und durch Integration
dieser Spannung entsteht an der Klemme 2 die Spannung UI, die zeitlich linear in
Richtung der Spannung U2 ansteigt. Im Zeitpunkt t2 erreicht die Spannung U1 den
Wert U2,so daß die Spannung am Ausgang des Komparators 3 auf den Wert U1 springt
und anschliessend durch Integration der Spannung wieder ein linearer Abfall der
Spannung U1 an der Klemme 2 entsteht. Im Zeitpunkt t3 erreicht die Spannung U1 den
Wert U1 , so daß nun wieder die Spannung UB (= Uc) auf den Wert U2 umspringt. Da
sich unabhängig
von der Frequenz der Spannung UB = Uc die Dreieckspannung
U nur zwischen den Werten U1 und U2 ändern kann, bleibt die Amplitude der erzeugten
Dreickspanjung U1 auch bei Frequenzänderung konstant.
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In Fig. 2 ist der Integrator 1 als invertierender Miller-Integrator
ausgebildet. Deshalb ist zwischen dem Ausgang des Komparators 3 und der Bezugsspannungsklemme
des Komparators 3 ein Inverter4vorgesehen.
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Fig. 3 zeigt eine praktische Ausführung der Schaltung nach Fig. 2.
Der Miller-Integrator 1 wird durch einen Transistor T2 und einen Kondensator C gebildet.
Die Frequenz der erzeugten Rechteckspannung Uc und damit die Frequenz der Dreieckspannung
UI ist mit dem Widerstand R oder dem Kondensator C einstellbar. Ein Transistor T1
dient als Inverter 4, der aus der Spannung Uc die Bezugsspannung UB mit den beiden
Scheitelwerten U1 und U2 ableitet. Uc und UB sind hier also im Gegensatz zu Fig.
1 nicht identisch. Als Komparator dient ein Operationsverstärker, dessen Ausgangsspannung
Uc entweder gleich dem Wert +U+ der positiven oder gleich dem Wert -U der negativen
Versorgungsspannung ist. Ist Uc = U+, ist der Transistor Tl bis zur Sättigung durchgeschaltet,
so daß am Kollektor dieses Transistors eine kleine positive Spannung U1 erscheint,
die von der Einstellung eines relativ kleinen Widerstandes RB abhängig ist. Durch
die Integrationswirkung des Miller-Integrators 1 mit dem Transistor T2 fällt jetzt
die Spannung am Kollektor des Transistors T2 gemäß Fig. 3 zeitlich linear ab. Es
ist zunächst U1> U1, was der Zeit zwischen t2 und t3 in Fig. 3 entspricht. Erreicht
UI schließlich den Wert U1, nämlich im Zeitpunkt t3, wird UC umgeschaltet auf Uc=
-U
und U1 steigt jetzt zeitlich linear an, nämlich im Zeitraum t3bis
t4 in Fig. 3. Im Zeitpunkt t3 wird mit dem Transistor T1 die Bezugsspannung UB von
U1 auf U2 umgeschaltet, weil jetzt durch die abgefallene Spannung UC der Transistor
T1 gesperrt ist. Die Spannung am Kollektor des Transistors T1 nimmt dann den Wert
U2 an. Der Wert U2 läßt sich mit dem Widerstand RA einstellen. Der Zustand UI <UB,
der den Kippvorgang ausgelöst hatte, bleibt danach trotz des nun folgenden Anstiegs
von UI erhalten, weil erfindungsgemäß durch das Umkippen UB von dem kleineren Wert
U1 auf den größeren Wert U2 umgeschaltet wurde. Erreicht UI den Wert U2 im Zeitpunkt
t4, dann kippt die Schaltung nach einem entsprechenden Vorgang wieder in die andere
Lage. Am Kollektor des Transistors T2 entsteht somit die gewünschte Dreieckspannung,
die unabhängig von der Frequenzeinstellung zwischen den Werten und U2 hin- und herschwingt.
Am Kollektor des Transistors Tl kann an einer Klemme 5 außerdem eine Rechteckspannung
gleicher Frequenz abgenommen werden, die zwischen den gleichen Werten wie die Dreieckspannung
UI schwingt.