DE2362414C3 - Schaltungsanordnung zur Umschaltung der Zeitkonstante von RC-Glledern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Umschaltung der Zeitkonstante von RC-GMedern, bestehend aus einem Längszweig und einem Querzweig, mit einem an das freie Ende des Längszweiges angeschlossenen Generator C, insbesondere bei dynamischen Digital-Analog-Wandlern.

Bei dynamischen Digital-Analog-Wandlern wird bekanntermaßen der Analogwert durch Integration von Impulsfolgen gewonnen. Hierzu wird ein mit einer Zeitkonstante τ behaftetes Integrierglied, bekannt auch unter der Bezeichnung Tiefpaß, verwendet. Dieses, die Form eines unsymmetrischen Vierpols aufweisende Integrierglied (Serienschaltung aus einem Widerstand und einer Kapazität) wird an seinem Eingang durch einen Impulsgenerator abwechselnd mit Referenzpegel und Null-Pegel gespeist. Die Ausgangsspannung Ua des Vierpols, der Analogwert, wird hierbei am im Querzweig des Vierpols liegenden Kondensator abgenommen. Eine Zeitkonstante hohen Wertes führt naturgemäß einerseits zu geringer Welligkeit des Ausgangssignals — was eigentlich wünschenswert wäre — macht jedoch andererseits den Wandler träge. Soll sowohl ein schneller Wechsel zwischen verschiedenen Analogwerten, als auch eine geringe Welligkeit gegeben sein, so muß eine Zeitkonstantenumschaltung vorgenommen . werden. Der Analogwert wird mit einer kleinen Zeitkonstante gewechselt und anschließend auf eine große Zeitkonstante umgeschaltet. Zur Umschaltung der Zeitkonstante bei ÄC-Gliedem, wozu neben dem bisher beschriebenen Integrierglied unter anderem auch das Differenzierglied zählt, sind bisher zwei grundsätzliche Möglichkeiten bekannt: Umschaltung des Kondensators C oder des Widerstandes R. Dabei ist es möglich die Parallel- oder die Serienschaltung anzuwenden.

Die Nachteile dieser Methode der Umschaltung von Zeitkonstanten werden der Einfachheit halber beim Integrierglied, beispielsweise zum einen mit der Parallelschaltung eines Kondensators C, und zum anderen mit der Serienschaltung eines Widerstandes R' zum jeweils vorhandenen Bauteil Coder R erläutert. Wird zu einem bereits vorhandenen Kondensator C ruckartig ein Zusatzkondensator C, der eine beliebige Anfangsladung aufweist, parallelgeschaltet, so wird der zwangsläufig entstehende Umladestoß momentan zu einer starken Verfälschung des Analegwertes führen (Fig. 1). Dies ist jedoch in den mästen Fällen untragbar.

Wird die andere Methode (F i g. 2) angewandt, so ist der Zusatzwiderstand R wechselweise zu überbrücken. Dabei besteht die Schwierigkeit, daß beide Seiten des Schalters 5 auf variablem Potential liegen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die obengenannten Schwierigkeiten zu vermeiden und eine Schaltungsanordnung zur schnellen Umschaltung der Zeitkonstante eines ÄC-Gliedes zu realisieren bei geringer WeUigkeit des Ausgangssignals.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von zwei Abbildungen näher erläutert Es zeigt

Fi g. 1 eine bekannte Schaltung zur Umschaltung der Zeitkonstante nach dem Stand der Technik,

F i g. 2 eine weitere bekannte Schaltung zur Umschaltung der Zeitkonstante,

F i g. 3 die Prinzipdarstellung der Erfindung,

Fig.4 eine mögliche Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

F i g. 1 und F i g. 2 stellen den oben beschriebenen Stand der Technik zur Umschaltung der Zeitkonstante, beispielsweise bei einem Integrierglied, dar.

F i g. 3 zeigt das Prinzipschallbild der erfindungsgemäßen Zeitkonstantenumschaltung, beispielsweise bei einem Integrierglied. Ein Impulsgenerator G, dessen Impulsfolgen in eine am Kondensator C abgreifbare Analogspannung umgewandelt werden, speist den Vierpol. Der übliche Längswiderstand ist aufgeteilt in Widerstand R und R'. Am Punkt Af, zwischen beiden Teilwiderständen, ist über einen Schalter S ein weiterer Impulsgenerator G' angeschlossen. Dieser Generator G besteht im wesentlichen aus einem Digitalschalter, der synchron zum Generator G schaltet. Dieser Digitafschalter besitzt einen Tristate-Steuereingang, der es erlaubt, den Generator G abzuschalten. Der Generator G kann dabei ständig angeschlossen bleiben. Mit dem Begriff »Tristate« wird die Möglichkeit der vollständigen Abschaltung dieses Generators, d. h. extremer Hpchohmigkeit des Schalters 5 bezeichnet. In Verbindung mit Null- und Referenzpegel des Generators ergeben sich somit für den Tristate-Ausgang drei stabile Zustände.

In F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zeitkonstantenumschaltung dargestellt. Durch eine Stabilisierungsschaltung, bestehend aus dem Vorwiderstand Rv und Stabilisierungsdiode D, wird die Referenzspannung für die Gegentaktschalter der bzw. für die Generatoren G und G stabilisiert. Die beiden Transistoren Ts und T* sind von unterschiedlichem Leitungstyp und mit ihren Kollektoren zusammengeschaltet. Der erste Teilwiderstand R verbindet die Mitte der Kollektoren der Transistoren Γι und Ti mit dem Punkt M bzw. mit den Kollektoren der Transistoren Ti und Ti. Weiterhin wird der Punkt M durch den zweiten Teilwiderstand R' mit dem Kondensator C, an dem die Analogspannung Ua abgenommen werden kann, verbunden.

Soll nun eine schnelle Analogwertänderung erreicht werden, so arbeitet der Generator G synchron zum Generator G, was eine kleine Zeitkonstante der Schaltung zur Folge hat. Eine geringe WeUigkeit wird anschließend erreicht, wenn die beiden Transistoren 7i und Ta gesperrt sind, also ein hoher Umladewiderstand

der gesamten Schaltung erzeugt wurde.

Der Vorteil dieser Schaltungsart liegt vor allem darin, daß die Änderungen der Zeitkonstante ohne Ladungsstoß am Kondensator vorgenommen werden kann. S

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Umschaltung der Zeitkonstante von ÄC-Gliedern, bestehend aus einem Längszweig und einem Querzweig, mit einem an das freie Ende des Längszweiges angeschlossenen Generator (G), insbesondere bei dynamischen Digital-Analog-Wandlern, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Generator (G) zusätzlieher und gleichartiger Impulsgenerator (G') als Digitalschalter über einen Sehalter (S) den zwischen zwei im Längszweig des ÄC-Gliedes aufgeteilten -. Bauelementen (R, R) liegenden Punkt (M) und Bezugspotential verbindet

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur zum Generator (G) synchronen Steuerung des Schalters (S) des Generators (G) eine »Tristate-Logik« zur wahlweisen Aus- oder Einschaltung des Generators (G) verwendet wird.