DE2157243B2 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen sinusförmiger Spannungen - Google Patents

Description

quente Quasl-Slnusschwragungen dient, arbeitet mit einem spannungsgesteuerten Oszillator, dem ein vierstufiger Binärzähler, und zwar ein VorwiJrts-Rückwärts-Zähler nachgeschaltet ist. Die Ausgangssignale des Zählers werden dekodiert und steuern einen Analog-Umsetzer, der zu jedem ihm auf je einer von sechzehn Eingangsleitungen angebotenen Eingangssignal ein Ausgangssignal nach der Funktion

A + sin

ίο

mit i = 0 ... η — 1. A = const., liefert. In sechzehn Stufen erscheint damit am Ausgang während eines Zählerdurchlaufs eine Spannung, deren Umhüllende der Funktion A + sin (0° ... 180°) entspricht. Beim Übergang von 15 auf 0 schaltet eine Torschaltung eine bistabile Kippstufe um, die ihrerseits den Zähler von Vorwärts- auf Rückwärtszählung umschaltet ao (US-PS 3 500 213). Auch hier ist die Stufung mit sechzehn Werten pro Halbwelle sehr grob. Eine feinere Stufung hingegen erforderte einen zu hohen Aufwand.

Ähnlich arbeitet eine weitere bekannte Schaltungsanordnung (US-PS 3 544 906). Ein Taktgenerator steuert hier einen vierstufigen Binärzähler, dessen Ausgänge durch Torschaltungen verknüpft sind und über entsprechend der Sinusfunktion abgestufte Widerstände zu zwei Verstärkern führen. Jede Halbwelle ist in acht Stufen von je 22,5° geteilt, und beim Zählerstand 8, der 180° entspricht, wird an Stelle des nichtinvertierenden Verstärkers der invertierende Verstärker wirksam gemacht. So erhält man während eines Zählerdurchlaufs eine volle Sinusschwingung, die allerdings sehr große Stufen aufweist.

Ein älterer Vorschlag zum Aufbau eines Generators (DT-OS 2 151 281), der nach dem Multiplex-Prinzip mehrere verschiedene Frequenzen abgibt, sieht ein Rechen- und ein Speicherwerk vor, welches letzter" an einen Festwertspeicher angeschlossen ist, der die Sinuswerte von 0° ... 90° in 128 Stufen enthält. Dem Festwertspeicher ist ein Digital-Analog-Wandler nachgeschaltet. Am Rechenwerk wird das jeweils gewünschte GradinJcrement über Steuereingänge eingestellt und durch Taktimpulse zum Speicherwerk übertragen sowie von dort zur Addition zum vorhergehenden Wert zum Rechenwerk zurückübertragen. Bei jedem Taktimpuls schreitet die im Speicherwerk enthaltene Adresse für den Festwert- 5« speicher um das eingestellte Gradinkrement vor. Da 128 Sinuswerte verfügbar sind, kann man insgesamt 128 verschiedene Frequenzen erzeugen, wobei für die höchste Frequenz nur die V/erte von 0°, 90°, 180° und 270° ausgegeben werden. Das Rechenwerk ist für die Werte des zweiten und vierten Quadranten auf Subtraktion umsteuerbar, und der Digital-Analog-Wandler kehrt im dritten und vierten Quadranten die Polarität der Ausgangsspannung um. Nachteilig daran ist der hohe Aufwand für die Einstellung und Addition bzw. Subtraktion des Gradinkrements sowie für die Umsteuerung von Addition auf Subtraktion und für die Polaritätsumkehr der bereits analog vorliegenden Ausgangsspannung. Ferner ist die Annäherung der verschiedenen Frequenzen an die Sinusform sehr unterschiedlich, da die Stufenanzahl der Frequenz umgekehrt proportional ist.

Der Erfindung li<igt die Aufgabe zugrunde, einen Generator der eingangs genannten Art so auszubU den, daß er mit geringem Aufwand eine feiingestufti Sinusspannung liefert, deren Oberwellengehalt nicb frequenzabhängig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß die Sinuswerte in binär kodierter Forn einem Festwertspeicher entnommen werden, der mn die Werte des ersten Quadranten (sin 0° ,,. 90°; oder der eisten beiden Quadranten (sin 0° ... 180°; enthält und dem eine vom Zähler über eine Aus· werte- und Steuerschaltung steuerbare Umkehrstufe nachgeschaltet ist, die einen zusätzlichen, ständig mil L-Signal beaufschlagten Eingang aufweist, dessen Wertigkeit um eine Stelle höher als der Wert dei höchsten Stelle des binär kodierten Sinuswerts ist, und daß die steuerbare Umkehrstufe je nach dem an ihrem Steuereingang anliegenden binären Ausgangssignal der Auswerte- und Steuerschaltung die auf den Ausgangsleitungen des Festwertspeichers anstehenden Binärsignale sowie das am zusätzlichen Eingang anstehende L-Signal in invertierter oder in der ursprünglichen Form einem Digital-Analog-Wandler zuführt.

Den Festwertspeicher gibt es in integrierter Form für Rechenmaschinen o. ä. Man kanu ihn aber auch mit handelsüblichen Digitalbausteinen aufbauen, etwa nach dem Prinzip eines Umkodierers, der auf einen /i-stelligen Eingangskode (Winkel in 180^o/2" oder 90°/2") einen m-stelligen Ausgangskode (Sinus dieses Winkels in Binärform) abgibt. In jedem Fall sind hier aber nur die Werte für db positive Ha.lbweile erforderlich, die in der Form 1 + sin .τ erzeugt wird, während die negative Halbwelle durch einfaches Invertieren der Binärsignale in der Form 1 — sin (x — 180°) gewonnen wird. Man erhä't dadurch nur Werte einer Polarität, hat aber nach Abtrennung des Gleichstromanteüs eine vollständige Sinusschwingung. Die Subtraktion des sin (x — 180°) von 1 geschieht durch Addition des entsprechenden Komplementärwerts zu 0. Da bei einer Kompieniientänvertbildung durch Invertieren im binären, insbesondere im dualen System ein Fehler von der kleinsten Einheit der Binärsignale auftreten kann, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daü die Ausgänge der steuerbaren Umkehrstufe mit einer Addierschaltung verbunden sind, die in den Fällen, in denen die Binärsignale des Festwertspeichers von der steuerbaren Umkehrstufe invertiert werden, den betreffenden Binärsignalen ein Signal von deren kleinster Einheit zuaddiert.

Das genannte Signal von der kleinsten binären Einheit ist nur dann zuzuführen, wenn die steuerbare Umkehrstufe das Signal zum Invertieren erhält. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, daß das zu addierende Signa? von dem binären Ausgangssignal der Auswerte- und Steuerschaltung, das die steuerbare Umkehrstufe steuert, abgeleitet ist.

Um mit .iur einem Festwertspeicher, der die Werte von 0° bis 90° enthält, auszukommen, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Zähler ein über Steuereingänge umschaltbarer Vorwärts-Rückwärts-Zähler ist, der jeweils nach Erreichen eines bestimmten Zählerstandes von der Auswerte- und Steuerschaltung in die eine Zählrichtung und nach Erreichen eines anderen bestimmten Zählerstandes von der Auswerte- und Steuerschaltung in die andere Zählrichtung umgeschaltet wird.

5 6

Der Zähler durchläuft in diesem Fall jeweils die gen von 400, 200 und 50 kHz anstehen. Diese werden Winkelwerten zwischen 0° und 90° entsprechen- den als Taktimpulse einem Vorwärts-Rückwärts-Zähden Digitalwerte und dann die gleichen Digitalwerte ler 4 zugeführt, der über Steuersignale an seinen abwärts bis zu dem 0° entsprechenden Digitalwert, Steuereingängen 4 a und 4 b von Vorwärts- auf Rückder gleich dem 180° entsprechenden Digitalwert ist. 5 wärtszählung und umgekehrt umschaltbar ist. Ein Das gleiche wiederholt sich für die zweite Sinushalb- L-Signal am Eingang 4a bestimme z. B. die Vorwelle, wobei die Ausgangssignale des Festwertspei- wärtszählung, ein L-Signal am Eingang 4 b die Rückchers invertiert werden. Pro Periode muß also der wärtszählung. Statt zweier Steuereingänge 4 a und 4 b Zähler viermal umgeschaltet werden und die Steuer- kann auch nur ein Eingang vorgesehen werden, an bare Umkehrschaltung zweimal. Dies wird nach einer io dem ein L-Signal die Vorwärtszählung und ein 0-Si-Weiterbildung der Erfindung besonders einfach da- gnal die Rückwärtszählung bewirkt. Die Signale zur durch erreicht, daß die Auswerte- und Steuerschal- Umsteuerung der Zählrichtung werden einer Austung aus logischen Schaltkreisen zur Auswertung des werte- und Steuerschaltung 5 entnommen, die den je-Zählerstands des Zählers und zwei von diesen so- weiligen Stand des Zählers 4 auswertet und bei einem wie gegenseitig gesteuerten bistabilen Kippstufen be- 15 bestimmten Zählerstand dem Eingang 4 a ein L-Signal steht. zuführt und bei einem anderen bestimmten Zähler-

Nach der Digital-Analog-Umsetzung wird eine stand den Eingang 4 b mit L-Signal belegt. Der Zäh-Spannung erhalten, die die Sinusform treppenförmig ler 4 ist ein mehrstufiger Binärzähler mit einem Zählannähert. Die Frequenz der treppenförmigen Stufung eingang und mehreren, hier fünf, Ausgängen 4/1 bis ist gleich der Frequenz der Taktimpulse, die den Zäh- so 4In, auf denen der jeweilige Zählerstand in Binär-Ier beaufschlagen. Um sie und ihre Oberwellen zu form ansteht. Zur Auswertung in der Auswerte- und eliminieren, sieht eine Weiterbildung der Erfindung Steuerstufe 5 sind dementsprechend logische Identivor, daß dem Digital-Analog-Wandler ein Tiefpaß fizierungsschaltungen, bestehend aus UND- oder nachgeschaltet ist, der die dem Zähler zugeführte NAND-Gattern und Inverlern, eingesetzt. Ihre AusFrequenz sperrt. 35 gangssignale, die jeweils bei einem Zählerstand auf-

Um eine Frequenzumschaltung zu erzielen, könnte treten, nach dem die Zählrichtung umgesteuert wer-

man als Taktgenerator beispielsweise einen Relaxa- den soll, werden dem Speicherten der Auswerte- und

tionsoszillator einsetzen, dessen Frequenz durch Um- Steuertufe 5 zugeleitet, und zwar vorzugsweise jeweils

schalten der frequenzbestimmenden Glieder oder vor- einem der beiden Eingänge einer bistabilen Kipp-

zugsweise durch Spannungssteuerung stufenweise oder 30 stufe, deren beide Ausgänge mit den Steuereingängen

kontinuierlich verändert wird. Eine höhere Frequenz- 4 a und 46 des Zählers 4 verbunden sind. Einer der

Stabilität wird gemäß einer Weiterbildung der Erfin- Ausgänge der genannten bistabilen Kippschaltung ist

dung dadurch erzielt, daß der Taktgenerator aus ferner mit einem Eingang einer weiteren bistabilen

einem HF-Oszillator, vorzugsweise einem Quarz- Kippschaltung in der Auswerte- und Steuerstufe 5

oszillator, mit nachgeschalteter Impulsformerstufe 35 verbunden, auf deren Bedeutung später eingegangen

besteht, deren Ausgangsfrequenz durch eine über wird.

Umschalt- oder sonstige Steuermittel steuerbare Un- Der Zähler 4 hat anfangs den Zählerstand 0, wobei

tersetzerschaltung entsprechend der jeweiligen Soll- auf sämtlichen fünf Ausgängen 4/1 bis 4In das Si-

frequenz der sinusförmigen Spannungen herunterge- gnal 0 anstehe. Diese Signalkombination bewirkt in

teilt wird. 4° der Auswerte- und Steuerstufe 5 ein Einstellen der

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ersten und zweiten bistabilen Kippstufe in die Ar-

insbesondere darin, daß ohne Manipulationen im beitslage. Damit liegt am Eingang 4 a des Zählers

Analogbereich eine den Sinus sehr gut annähernde L-Signal, das eine Vorwärtszählung herbeiführt, und

Ausgangsspannung erhalten wird. Dadurch läßt sich am unteren Ausgang 5 a der Auswerte- und Steuer-

die Schaltungsanordnung fast durchweg mit zuverläs- 45 stufe 5 0-Signal, das wirkungslos ist. Treffen jetzt von

sigen und preisgünstigen Digitalbausteinen realisieren. der Untersetzerstufe 2 Taktimpulse ein, so erreicht

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zähler 4 nacheinander die Zählerstände 1, 2, der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels 3 ... 31, wobei schließlich auf sämtlichen fünf Ausnäher beschrieben und in ihrer Wirkungsweise er- gangen 4/1 bis 4In L-Signal liegt. Diese Signalkomläutert. Es zeigt 5° bination führt in der Auswerte- und Steuerschaltung 5

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanord- zu einer Rückstellung der ersten bistabilen Kippstufe

nung, in die Ruhelage, wodurch das L-Signal am Eingang

Fig. 2 eiae tabellarische Übersicht über die in 4a abgeschaltet und ein L-Signal an den Eingang4ft

F i g. 1 erzeugten Signale, angelegt wird. Am Ausgang Sa ändert sich nichts. Die

Fig. 3a bis 3d ein logisches Schaltbild der Schal- 55 nächsten Taktimpulse versetzen nun den Zähler4

tungsanordnung. nacheinander in die Stellungen 30, 29, 28... 0, in

In F i g. 1 ist ein Taktgenerator 1 dargestellt, der weloh letztgenannter Stellung erneut der Steuerbefehl

beispielsweise aus einem Quarzgenerator der Fre- für Vorwärtszählung gegeben wird, der die erste bi-

quenz 800 kHz und einer Begrenzerstufe zur Impuls- stabile Kippstufe in der Auswerte- und Steuerschal-

formung besteht. Die durch die Impulsformung ge- 60 rung 5 erneut in die Arbeitslage bringt. Das dabei am

wonnenen rechteckförmigen Ausgangsspannungen Ausgang dieser bistabilen Kippstufe auftretende L-des Taktgenerators 1 werden von einer an sich be- Signal schaltet die zweite bistabile Kippstufe in die

kannten Untersetzerstufe 2 in einem bestimmten Ver- Ruhelage zurück, und am Ausgang 5 δ liegt nun wäh-

hältnis untersetzt, das durch die Steuerstufe 3 wähl- rend des nächsten Vorwärts- und Rückwärts-Zähl-

bar ist In einer praktischen Ausführung ist eine 65 Vorgangs L-Signal an.

Umschaltung zwischen den Untersetzungs-Faktoren 2, Die Zählerausgänge 4/1 bis 4/n sind mit den Ein-

4 und 16 möglich, so daß am Ausgang der Unterset- gangen eines Festwertspeichers 6 verbunden, der zu

zerschaltung 2 wahlweise rechteckförmige Spannun- jedem ihm eingangsseitig in Form einer Zählersiel-

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lung ζ (ζ = O ... 2" — 1) in einem n-stelligen Binär- Vorgang liegt am Eingang Ta vom Ausgang Sa her

. , ,.., , ,,,. , , ζ _nrio „ L-Signal an. Jetzt wird jedes Signal, das vom Fest-

kode zugefuhrten Winkelwert x=^· 90° ausgangs- _wer*_{peicher 6 ?eliefert wird;} J_n^_{n und auch das}

^· 90 ausgangs- _{werpeicher 6 ?eliefert wird;} J_n^_{n und auch das}

seitig in einem m-stelligen Binärkode den Wert y = L-Signal am Eingang 7 ft als O-Signal zum Ausgang sin .v auf m, hier acht, Ausgängen 6/1 bis 6/wi be- 5 weitergegeben. An Stelle der Werte 1 + y erscheinen reitstellt. Bei fünf Eingängen (n = 5) gibt er also jetzt an den Ausgängen der steuerbaren Umkehrnacheinander während jedes Vorwärtszählvorgangs stufe 7 die Werte y, die bis auf l/2^m den Werten die Sinuswerte von 0°, 2,8125°, 5,625° ... 87,1875° 1 — y entsprechen. Der Wert von l/2^m, um den das aus und während jedes Rückwärtszählvorgangs die Ergebnis zu klein ist, kann in einer nachfolgenden Werte von 87,1875° abwärts bis 0°. Auf den genauen io Addierschaltung 8, die an ihren Steuereingang 8a nur 90°-Sinuswert wurde hier verzichtet, da er durch bei jedem zweiten Vorwärts- und Rückwärts-Zählvor-87,1875° i. a. ausreichend gut angenähert wird. An- gang ein L-Signal vom Ausgang Sa zur Addition erdererseits kann man ihn aber leicht dadurch erhalten, hält, hinzugefügt werden. Im allgemeinen ist aber der daß man im Festwertspeicher jedem n-stelligen Ein- Fehler so gering — bei m — 8 beträgt er etwa gangswert ζ den /n-stelligen Ausgangswert 15 4°,₀₀ —, daß auf die Addierschaltung 8 verzichtet

werden kann.

= sin ^Z ^e° Die Werte 1—y, die beim zweiten Vorwärtszählen

2" — 1 erzeugt werden, entsprechen den um 1 erhöhten Si

nuswerten im Bereich von 180° bis 270°, ihnen

zuordnet. Da in diesem Fall ao schließen sich bei der zweiten Rückwärtszählung die

um 1 erhöhten Sinuswerte im Bereich von 270° bis

_ _z^ QQO 360° an. Danach beginnen die beschriebenen Vor-

2" — 1" gänge wieder von vorne, also bei einem Winkel

von 0°.

ist, werden mit η = 5 bei der Vorwärtszählung die «5 Am Ausgang der steuerbaren Umkehrstufe 7 bzw. Sinuswerte von 0°, 2,903°, 5,806° ... 90° und bei der Addierschaltung 8 erhält man also während je der Rückwärtszählung die entsprechenden Werte ab- zweier Vorwärts- und Rückwärts-Zählvorgänge sämtwärts ausgegeben. liehe Sinuswerte von 0° bis 360°, überlagert von

Die Ausgangswerte y des Festwertspeichers 6 er- einem konstanten Anteil von 1, der einem Gleichscheinen in binär kodierter Form an m Ausgängen 30 Spannungsanteil entspricht, binär kodiert auf m + 1 € Ί bis 61m des Festwertspeichers 6, von denen der Leitungen. Der nachfolgende Digital-Analog-Wandoberste, 61m, die Wertigkeit 1/2, der nächste die ler 9 wandelt die binär kodierten Werte in Analog-Wertigkeit 1/4 und der letzte, 6/1, die Wertigkeit werte um und führt sie einem Tiefpaß 10 zu, dessen l/2^m hat. Diese acht Ausgänge sind mit einer Steuer- Grenzfrequenz so gewählt ist, daß die Frequenz der baren Umkehrstufe 7 verbunden, die außerdem einen 35 dem Zähler 4 zugefuhrten Taktimpulse bereits in den mit dem Ausgang 5 α der Auswerte- und Steuerschal- Sperrbereich fällt. Bei Taktimpulsen unterschiedlicher tung 5 verbundenen Steuereingang Ta und einen zu- Frequenz ist die jeweils niedrigste für die Bemessung sätzlichen Eingang 7 ft, an dem ständig L-Signal an- des Tiefpasses 10 maßgeblich. Mit der Taktimpulsfreliegt, aufweist. Das Signal am Eingang 7 ft hat die quenz werden auch ihre sämtlichen Oberwellen durch Wertigkeit 1. Jeder der einschließlich des Eingangs 7 b 40 den Tiefpaß 10 eliminiert, so daß man an seinem m + 1, im Beispiel also neun, Eingänge der Steuer- Ausgang an Stelle der am Ausgang des Digitalbaren Umkehrstufe? ist mit dem Steuereingang Ta Analog-Wandlers 9 erhaltenen treppenförmig gestufmittels logischer Schaltungen in einer Exklusiv- ten Sinusspannung eine rein sinusförmige Spannung ODER-Funktion verknüpft. Ein L-Signal an einem von sehr geringem Klirrfaktor bekommt, der Eingänge wird also nur dann als L-Signal zum 45 F i g. 2 macht die Signalzustände an den verschie-Ausgang weitergegeben, wenn am Steuereingang Ta denen Punkten von Fig. 1 deutlich, und zwar zeigt 0-Signal anliegt; ist dort hingegen L-Signal vornan- Fig. 2a die Ausgangsimpulse des Taktgeneratorsi, den, so wird jedes L-Signal am Eingang zu 0-Signal Fig. 2 die durch Untersetzung um den Faktor 2 am Ausgang und umgekehrt invertiert. Das nämliche gewonnenen Taktimpulse am Ausgang der Untersetgilt für das L-Signal am Eingang 7ft. 50 zerstufe2, Fig. 2c die Ausgangssignale des Vor-

Wie oben beschrieben ist, steht während des ersten wärts-Rückwärts-Zählers 4, F i g. 2d die Signale am Vorwärts-und Rückwärts-Zählvoigangs am Ausgang Ausgang 5 α der Auswerte- und Steuerschaltung 5, 5 α iind. somit am, Eingang, 7 α Ö-Signal an. Auf den F i g. 2 e die Ausgangssignale des Festwertspeichers 6, neun Äüsgangsleitiuigeä; der steuerbaren Umkehr- Fig. 2f die nach Durchlaufen de» steuerbaren Umstufe erhält man folglich bei der ersten Vorwärtszäh- 55 kehrstufe 7 erhaltenen Signale, Fi g. 2 g die durch die lung die Werte 1 + y, wobei Addierschaltung 8 kofrigiertea Signale und F i g. 2h

die am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 9 an-

. _ . _ ζ _ono stehende, treppenförmig gestufte Smusspannung, je-

y - sm χ, χ - -^- · yu ^ _{ifl Abhin}gigkeit von der Zeit.

60 Die sinusförmige Spannung hat eine Frequenz, die

^oder um den Faktor 4 · (Z" — 1) kleiner ist aJs die an den

Zähler 4 angelegte Taktfrequenz. Bei η = 5 und einer Tkf 400 kH häl i F

g gg q

2" — l Taktfrequenz von 400 kHz erhält man eine Frequenz

der sinusförmigenSpannung von etwa 3,2 kHz. Durch

ist, im Bereich von 0° bis 90° und bei der ersten 65 Umschalten der Taktfrequenz mittels der Untersetzer-Rückwärtszählung die entsprechenden, um 1 erhöh- stufe 2 auf 200 kHz gewinnt man eine sinusförmige ten Sinuswerte im Bereich 90° bis 180°. Beim an- Spannung von 1,6 kHz und bei einer Taktfrequenz schließenden zweiten Vorwärts- und Rüekwärts-Zähl- von 50 kHz eine sinusförmige Spannung von 400 Hz,

9 10

um bei den eingangs gewählten Zahlenbeispielen zu dieser Schalter 3a bis 3d betätigt ist, kann am Einbleiben. Wenn man die Taktfrequenz kontinuierlich gang2<i der Untersetzerschaltung 2 auch eine andere verändert, erhält man einen Wobbelgenerator, der Impulsspannung als Taktfrequenz angelegt werden, beispielsweise den für Messungen an Fernmeldelei- beispielsweise eine Spannung mit sich kontinuierlich tungen maßgeblichen Bereich von 200 Hz bis 3,2 kHz 5 ändernder Frequenz, die als Wobbeitakt wirkt,
kontinuierlich überstreicht. Die Ausgangsispannung der Untersetzerschaltung 2 Der Wert für η kann auch größer gewählt werden, gelangt über die Leitung I zum Vorwärts-Rückwärtsum eine feinere Winkelstufung zu erreichen. Aller- Zähtar 4 in F i g. 3 b, der aus zwei hintereinandergedings geht dies nur so weit, wie das Auflösungsver- schalteten Binärzählern in integrierter Schaltung bemögen des Digital-Analog-Wandlers 9 reicht. Außer- io steht. Seine Zählrichtung wird über einen gemeindem muß man die Zugriffszeit zum Festwertspeicher 6 samen Eingang 4 α/ό umgeschaltet, der mit dem beachten, die nicht beliebig klein ist, sondern bei Ausgang des ersten Flip-Flops in der Auswerte- und einem Festwertspeicher in MOS-Technik immerhin Steuerstufe 5 in F i g. 3 b verbunden ist. Dieses Flipeinige Hundert Nanosekunden beträgt. Mit η = 5 Flop wird von zwei NAND-Schaltungen mit je fünf braucht man für eine Periode der sinusförmigen Span- 15 Eingangen gesteuert, die bei den Zählerständen 0 nung schon 4 (32 — 1) = 124 Einzelwerte, deren Ab- und 31 ein Umschaltsignal erzeugen. Dem ersten ruf aus dem Festwertspeicher eine Zeit von bis zu Flip-Flop ist ein zweites Flip-Flop nachgeschahet, 0,1 ms erfordert. Damit ist eine obere Grenze für die dessen Ausgang 5a die Leitung II während der ersten zu erzeugenden Spannungen von 10 kHz gegeben. 62 Taklimpulse mit 0-Signal und während der weite-Festwertspeicher in bipolarer Technik haben eine »0 ren 62 von insgesamt 124 Taktimpulsen mit L-Signal kleinere Zugriffszeit und erlauben folglich eine fei- belegt. Die Ausgänge 4/1 bis 4/n des Zählers 4 sind nere Winkelstufung bzw. höhere Frequenz der zu durch Leitungen III bis VII mit Anpassungsstufen in erzeugenden Spannungen. F i g. 3 c verbunden, an die die Eingänge des Festwert-Wenn ein Festwertspeicher in MOS-Technik ein- Speichers 6 angeschlossen sind. Anpassungsstufen gesetzt wird, besteht ferner die Gefahr, daß bei Ei:n- as sind hier deswegen vonnöten, weil der Festwertspeitreffen eines Taktimpulses die Signale an den m Aus- eher 6 an andere Betriebsspannungen, nämlich die gangen 6/1 bis 61m nicht gleichzeitig, sondern zu über die Leitungen VIII und DC herangeführten Spanverschiedenen Zeitpunkten innerhalb der Zugriffszeit nungen + U₂ und — U₂ in F i g. 3 d, als die anderen vom bestehenden zum neuen Signalzustand über- Schaltungselemente angeschlossen ist. Die anderen wechseln. An den Treppenkanten der Sinusspannung 30 Schaltungselemente werden mit einer Spannung von Fig. 2h würden dann Spannungsspitzen nach + IZ₁ betrieben.

oben und unten auftreten. Sie lassen sich dadurch Die Ausgänge 6/1 bis 61m des Festwertspeichers 6 vermeiden, daß man in den Weg zwischen dem Fest- in F i g. 3 c führen — wiederum über Anpassungswertspeicher 6 und dem Digital-Analog-Wandler 9 in stufen — an Leitungen X bis XVI, die mit den Ein-F i g. 1 schneller schaltende bipolare Schalterstufen 35 gangen der steuerbaren Umkehrstufe 7 in F i g. 3 d einfügt, die jeweils erst gegen Ende eines Taktimpul- verbunden sind. Diese besteht aus m + 1 Exklusivses, wenn die neue Signalkombination mit Sicherheit ODER-Gattem und wird über den Eingang 7a von an allen m Ausgängen ansteht, kurzzeitig leitend ge- den Signalen auf der Leitung II gesteuert. Der zuschaltet werden und die Signalkombination in einen sätzliche Eingang 7 b ist ständig mit -f U₁ verbunden, Speicher führen, der sie bis zur Übernahme der nach- 40 was dem dauernden Anliegen eines L-Signals an diesten Signalkombination speichert. sem Eingang entspricht. Den Ausgängen 7/1 bis Um Bei der bisherigen Berchreibung wurde davon aus- + 1 der steuerbaren Umkehrstufe 7 sind direkt die gegangen, daß die sinusförmigen Spannungen jeweils Eingänge des Digital-Analog-Wandlers 9 nachgebeim Winkelwert 0° beginnen. Die ist jedoch nicht schaltet, d. h., auf eine Addierschaltung, wie sie in zwingend, da der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 4 auf 45 F i g. 1 dargestellt ist, wurde hier verzichtet. Der jeden beliebigen Wert voreingestellt werden kann, Digital-Analog-Wandler9 ist in Fig. 3d ausgangsso daß man sinusförmige Spannungen beliebiger Pha- seitig noch mit einer Verstärkerstufe verbunden, die senlage erhält. seine Analogspannungen mit kleinem Ausgangswider-F i g. 3 a bis 3 d zeigen das logische Schaltbild einer stand weitergibt. An den Verstärkerausgang kann der praktisch ausgeführten Schaltungsanordnung zum Er- 50 in Fig. 3d nicht mehr dargestellte Tiefpaß angezeugen sinusförmiger Spannungen. In F i g. 3 a ist der schlossen werden.

HF-Generator 1 zu sehen, der aus einem Quarz- Falls statt sinusförmiger Spannungen Wechselspan;; generator und einer Begrenzerstufe besteht. Die Un- nungen andererKürvenfbrrngewünscht weräenfKaM tersetzerschaltung 2 ist aus einem Modulo-n-Teüer in man sie leicht dadurch erhalten, daß man cKe'Züöfdintegrierter Schaltung aufgebaut und wird von der 55 nung der Ausgangssignale zu den Eingangssignalen Steuerstufe 3 gesteuert. Die Steuerstufe 3 weist vier entsprechend ändert bzw. 'einen anderen Festwert-Schalter 3a bis 3 d auf, mit denen der Untersetzungs- speicher einsetzt. Auf diese Weise lassen sich nach faktor und damit die Frequenz der sinusförmigen dem geschilderten Prinzip periodische Wechselspan-Spannung umgeschaltet werden kann. Wenn keiner nungen beliebiger Kurvenform erzeugen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

ι 2 sprücbe 1 bis 5, dadurch gekennziwclwet, dal Patentansprüche: dem DigUal-Analog-Wandler (Sg el» Tiefpal nachgeschaltet ist, der die dem Zähler (4) züge

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen sinus- führte Frequenz sperrt. _r

förmiger Spannungen durch zeitliche Synthese 5 7, Schaltungsanordnung nach einem der An

von Gleichspannungen verschiedener Höhe, die Sprüche 1 bis 6, dadurch gekermzeictoet, aaü de

den Sinuswerten von von 2" digital gestuften Win- Taktgenerator (1) aus einem HF-Os;allator, vor

kein der Größe zagsweise einem Quarzoszillator, jnit nacnge

schalteter Impulsformerstufe besteht, deren Aus

_ 360° (oder 180° oder 90°) _l0 ganpsfrequenz durch eine über Umschalt- ode

^{x z} ^ sonstige Steuermittel (3) steuerbar*. Untersetzer

schaltung (2) entsprechend der jeweiligen Sollfre

(z = 0 ... 2" — 1 oder ζ = 0 ... 2") entsprechen quenz der sinusförmigen Spannungen herunterge und die durch einen von einem Taktgenerator teilt wird,
veränderbarer Frequenz beaufschlagten Binärzäh.- 15
ler, dessen Kapazität der digitalen Winkelstufun^
angepaßt ist, aufeinanderfolgend wirksam gemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinuswerte in binär kodierte Form Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnunj einem Festwertspeicher (6) entnommen werden, 20 zum Erzeugen sinusförmiger Spannungen durch zeit der nur die Werte des ersten Quadranten liehe Synthese von Gleichspannungen verschiedene (sin 0^c ... 90°) oder der ersten beiden Quadran- Höhe, die den Sinuswerten von 2" digital gestuftei ten (sin 0^c ... 180^c) enthält und dem eine vom Winkeln der Größe

Zähler (4) über eine Auswerte- und Steuerschal- ₀ , _qnOs

tung (5) steuerbare Umkehrstufe (7) nachgeschal- 25 _{x = z} . 360 (oder 18U oder !JU ;

tet ist, die einen zusätzlichen, ständig mit L-Signal ~ 2"
beaufschlagten Eingang (Jb) aufweist, dessen

Wertigkeit um eine Stelle höher als der Wert der (z = 0 ... 2" - - 1 oder ζ = 0 ... 2") entsprechen um

höchsten Stelle des binär kodierten Sinuswerts ist, die durch einen von einem Taktgenerator veränder

und daß die steuerbare Umkehrstufe (7) je nach 3° barer Frequenz beaufschlagten Binärzähler, dessei

dem an ihrem Steuereimgang (7 a) anliegenden Kapazität der digitalen Winkelstufung angepaßt ist

binären Ausgangssignal der Auswerte- und Steuer- aufeinanderfolgend wirksam gemacht werden,

schaltung (5) die auf den Ausgangsleitungen Üblicherweise werden Sinusspannungen durch LC

(6/1... 6/m) des Festwertspeichers (6) anste- oder ÄC-Generatoren hervorgebracht. Diese sine

henden Binärsignaie sow..· das am zusätzlichen 35 teuer im Aufbau, wenig frequenzstabil und lassei

Eingang (Jb) anstehende L-Signal in invertierter keine einfache Frequenzumschaltung zu. Deshalb ha

oder in der ursprünglichen Form einem Digital- man sich bereits um die Erzeugung von Sinusspan

Analog-Wandler (9) zuführt. nungen auf synthetischem Wege bemüht. Bei einen

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- derartigen Sinusgenerator kommt es einerseits au durch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der 40 eine kleine Winkelstufung an, damit die Sinusforn steuerbaren Umkehrstufe (7) mit einer Addier- möglichst gut angenähert wird, andererseits soll abe schaltung (8) verbunden sind, die in den Fällen, der Aufwand an Schaltmitteln und Gleichspannungs in denen die Binärsignale des Festwertspeichers (6) quellen gering bleiben. Des weiteren soll der Genera von der steuerbaren Umkehrstufe (7) invertiert tor Sinusspannungen verschiedener Frequenz abge werden, den betreffenden Binärsignalen ein Signal 45 ben können.

von deren kleinster Einheit zuaddiert. Es ist bereits ein Sinusgenerator bekannt, de

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- einen von einem Taktgenerator veränderbarer Fre durch gekennzeichnet, daß das zu addierende quenz angesteuerten vierstufigen Binärzähler enthält Signal von dem binären Ausgangssignal der Aus- dessen Ausgänge über Tonichaltungen jeweils ein< werte- und Steuerschaltung (S), das die Steuer- 50 oder mehrere von insgesamt sechzehn verschiedenei bare Umkehrstufe (7) steuert, abgeleitet ist. Spannungsquellen einschalten, die in Summierkreisel

4. Schaltungsanordnung nach einem der An- addiert werden. Die Sinushalbwelle ist hier in sech sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der z>:hn Stufen von je 11,25° eingeteilt, und beim Durch Zähler (4) ein über Steuereingänge (4 a, 4 b) um- zählen des Binärzählers von 0 bis 15 entsteht eini schaltbarer Vorwärts-Rückwärts-Zähler ist, der 55 entsprechende Treppenspannungen, deren Umhüll jeweils nach Erreichen eines bestimmten Zähler- ende die positive Halbwelle der gewünschten Sinus Standes von der Auswerte-und Steuerschaltung (5) funktion darstellt. Beim Übergang von 15 auf ( in die eine ZähLrichtung und nach Erreichen eines schaltet eine lineare Torschaltung einen invertieren anderen bestimmten Zählerstandes von der Aus- den Verstärker am Ausgang des Summierkreises ein Werte- und Steuerschaltung (5) in die andere Zähl- 60 so daß beim zweiten Durchlauf des Zählers negativ« richtung umgeschaltet wird. Spannungen, entsprechend der zweiten Sinushalb

5. Schaltungsanordnung nach einem der An- welle, erhalten werden (Alta Frequenza, Bd. 36 Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nr. 12, Dez. 1967). Hier wird trotz des reiativ hoher Auswerte- und Steuerschaltung (5) aus logischen Aufwands von sechzehn Konstantspannungsquellei Schaltkreisen zur Auswertung des Zählerstandes 65 nur eine grobe Stufung der Sinusschwingung erzielt des Zählers (4) und zwei von diesen sowie gegen- also eine sehr oberwellenhaltige Schwingung.

seitig gesteuerten bistabilen Kippstufen besteht. Eine weiterhin bekannte Schaltungsanordnung, di<

6. Schaltungsanordnung nach einem der An- zum Umsetzen von Telegrafiesignalen in niederfre