DE2364733C3 - Schaltungsanordnung zur Messung der Spitzenwerte einer pulsierenden Spannung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordrung zur Messung der Spitzenwerte c /er pulsierenden Spannung, mit einem mit der jnlsie enden Spannung beaufschlagten ersten Gleichrichter, ior mit einem ersten l.adeschaltungstei! verbunden ist, welcher eine erste Zeitkonstante hat, mit einem zweiten Gleichrichter, dem die pulsierende Spannung mit reduzierter Amplitude zugeführt wird und der mit einem zweiten Ladeschaltungbieil verbunden ist. welcher eine zweite Zeitkonstante hat, die größer als die erste Zeitkonstante ist.

Bei jedem hochwertigen Bandgerät ist eine Treibrolle vorhanden, die da5 Band ::,.! einer konstanten Geschwindigkeit an einem Aufnahme- oder Wiedergabekopf vorbeibewegt. Ferner gehören zu einem solchen Gerät eine Aufwickelspule mit einer Antriebswelle, eine Vorratsspule mit einer Antriebswelle sowie eine Bremseinrichtung zum Einstellen der Gegenspannung des Bandes. Die Einrichtung zum Regeln der Gegen spannung weist einen Generator auf, der eine mit der Drehung der Vorratsspulen-Antriebswelle synchroni <* sierte Wechselspannung erzeugt, welche z. B. dadurch modifiziert wird, daß sie in eine Kippschwingung verwandelt wird, deren Spitzenwert eine lineare Funktion der Länge jeder Periode der Wechselspannung ist. Dieser Spitzenwert wird gemessen und dazu ^ benutzt, die Bremseinrichtung so zu steuern, daß auf das Band stets eine feste Spannung aufgebracht wird, obwohl sich die Drehzahl der Vorratsspiilenaniriebswelle beim Transportieren des Bandes von der Vorratsspule zur Aufwickelspule ändert. ™'

Normalerweise ändert sich die Drehzahl ziemlich langsam, und die Schaltung zum Messen des Spitzenwertes der Kippschwingung kann eine lange Zeifkoii stante haben, so daß die Ausgangsspannung ziemlich glatt ist, doch gint es Fälle, in denen die l.aufgesehwin '■'· digkeit des Bandes schnell auf einen höheren Wen übergeht. Wenn dies geschieht, geht der Spitzenwert der Kippschwingung plötzlich zurück, da die kippspan nung bei der erhöhten Frequenz innerhalb der kürzeren Periode nicht genügend Zeit hat. um wieder auf ihren vorherigen Spitzenwert anzusteigen. Daher w.rd die Ge«enspannung des Bandes so lange nicht einw Jfre, aeregelt. wie die Ausgangsspannung der Schaltung mn der langen Zeitkonstante nicht allmählich auf den neuen richtigen Wen zurückgegangen ist.

Abhilfe kan.i eine Schaltung der eingangs beschr.ehe nen Art schaffen, bei der die lange Zeit kor. unit wirkungslos und statt dessen die kurze Zenkonsunuwirksam wird, wenn sich der Spitzenwert der pulsieren den Eingangsspannung plötzlich ändert.

Es ,st eine Schaltung bekannt (DT-AS 1 1 WOIO) be, der eine Wechselspannung einem Spannungsteiler zugeführt wird. Ein von dem Spannungsteiler ahgcnoin mener höherer Spannungswert wird über einen Kondensator einem ersten gegensinnig geschalt.-t-.-n Gleichrichterpaar zugeführt, dessen einer Gleicht κ Tier einen Ladekondensator speist. Ein von dem Spannungsteiler abgenommener niedrigerer Spannungswert wird über einen Kondensator einem zweiten gegensinnig geschalteten Gleichrichterpaar zugeführt, dessen einer Gleichrichter ebenfalls eine RC- Kombi na tion speist. Die Zeitkonstante dieser /?f-Kombination ist geringer als die des von dem ersten Gleichrichterpaar gespeisten Kondensators. Mit der ''IC-Kombination ist ein weiterer Gleichrichter verbunden, der mit dem Steuergitter einer Elektronenröhre verbunden ist Vom Ausgangsanschluß der Elektronenröhre können die Spitzenwerte der Wechselspannung abgenommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Schaltung dahingehend zu vereinfachen, daß sie weniger Schaltelemente enthäli.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelost durch einen Transistor, dessen Basiselektrode mit dem zweiter, Ladeschaltungsteil verbunden >st, dessen Kollektor elektrode mit dem ersten Ladeschdtengsteil verbunden ist und dessen Emitterelektrode mit ei..em Ausgangsan Schluß sowie über einen Widerstand mi» Masse verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sict. regen »her der bekannten Schaltung dadurch aus,.' Ί ;:n Stelle der Elektronenröhre und des Gleichrichte /iger

Transistor verwendet ist. Die Emitter-Bas· «.e des

Transistors ersetzt die Diode: der als Fi 'urfolger geschaltete Transistor ersetzt die Röhre. Die erfin dungsgemäße Schaltungsanordnung ist d.idurch einfa ener und billiger

Die Reduzierung der pulsierenden Spannung fur den zweiten Gleichrichter kann — wie bereits nach der DT AS 11 20 OK» Dekannt - mittels eines Spani"nigv tellers erfolgen.

Die Erfindung wnu iiuvniuigciiu min uCiSpiCmäii .if.

Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. I das Blockschaltbild <*inei bekannten Band spannungsumschaltung für ein Tonbandgerät.

Vig. 2 A bis H, WdJenformm dir beim Betrieb von Bandspannungsregelschallungcn auftreten, und sie veranschaulichen den Unterschied zwischen bekannten Schaltungen und solchen nach der Erfindung.

F ι g. i die Schaltung eines Spitzemletckiors wie ei bei der bekannten Bantlspanniingsiepelsi haltung vii wendet wird, und

F ι g 4 die SchiilMing einer Deteki·. >i-haltung iuu h der Erfindung.

Bei der bekannten Schallung nai Ii I ic 1 ist eine Vortalsspulcnantricbswelli I nie· N.irnsi h mn einer Bremseinrichtung 2 un.l einem ( ienerati >r 5 in der ihm Ii

gestnche'n I mien angedeuteten Weise gekuppelt Der Generator 3 erzeugt eine Wechselspannung, die einem Verstarker 4 /ugefuhrt wird, an den eine Schmittsche TriggerschalH'.g 5 angeschlossen si. deren Ausgangs signal einen monostabilen Mul'ivbrutor 6 steuert, der sein Alisgangssignal einer Integrationsschaltung 7 /.,':ihn. Die Schaltung erzeugt eine Kippspannung, deren Schwankungen die gleiche t requen/ haben wie clic Wechselspannuiigssignale des Generators 3 Das Atisg.iugssig'- il der Integr.itionsschultung 7 wird einem Spit/endelektor 8 zugeführt, der über einen Verstärkt q ■ den f ingangskreis eines Transistors 11 'ngeschlos sen is! Der imitier Kollektor-Kreis dieses 1 r,·. s: irs ist mit einer Gleiehnchterbruckc 12 ·■ err-und - um zusammen nut ihr eine Schaltung i> v..n \..^r:;tbler Irnpt'dar/ zu bilden, die mittels eines eirer (Quelle 14 entnommenen Wechselstroms beinern .ird

Die Wirkungsweise der beka= Hen Schaltung nach F i g. 1 wird im folgenden an Hanc »·■ »n I ι g. 2A bis 2F erläutert. Wird die Vorratssputenwelle gedreht, veranlaßt sie den Generator 3. die in Fig. 2A dargestellte Wechselspannung 5a zu erzeugen, die eine niectige b/w eine höhere frequenz haben kann. Das Signal Su im linken Teil von F i g. 2A entspricht der Bandlaufgejchwindigkeit von 9.5 cm/sec. und im rechten Teil von Fi g. 2A der Bandlaufgeschwindigkeit von 14 cm/sec.

Die Wechselspannung 5a wird durch den Verstärker

4 verstärkt und dann der Sehmittschen Triggerschaltiing

5 zugeführt, die das in Fig. 2B gezeigte impulsförmige Signal erzeugt, das ohne Rücksicht darauf ob die Frequenz dieses Signals für 9,5cem/sec oder für 19 cm/sec gilt, eine Rechteckwelle mit einem lastver haitnis von 30% ist. Wird das Rechteckwellensignal Pb de Schinit'schen Triggerschaltunt.' 5 dem monostabil" Multivibrator b zugeführt, veranlaßt sie den Mulhvibra tor. das in F ι g 2( gezeigte Impulssignal /V /t> erzeugen, bei dem das 'Tastverhältnis erheblich unter 50"'ii liegt und s(. nicdi ig ist. UaIi ohne Rucksicht auf die jeweilige liindlaufge .chwmdtgkeii alle ImptiK«· AV die gier, he hieüe haben.

Die Impulse Pc werden der IiHegrationsschaltung 7 /ugefuhrt. die eine Spannung erzeugt, die /war zeitabhängig linear /mumm», jedoch jedesmal ueim Auftreter; eines Irrpulso /'< auf einen festen Wert zurückgeführt win' Sonnt entsteht die in I 1 g 2\t ge/eigU" Kippspariniing. die lewciis linear zunimmt, und da sii t; die Spannung mn einer konstanten G'-schwin· du'keit erhöht, ist der Spitzenwert, it· η diese Spannung erreicht, eine 'ineare 1 unktio" der Periode de^r durch den Generator Ϊ erzeugten Wechselspannung Sn. Hat die Wechselspannung .Sa gemäß dem linken Ieil von I , g JA eine große lange ist der Spitzenwert der

u „.. C/ t, I.·,., JM Ι,,..-h um I u «>nn il;·.

Sign. Sj gemalt dem rechten feilvm I ι ^^- 2A kurz lsi. w no ,ler Spitzenwert der Kippspannun;: V/fen;.:!.' dem ι·- '"π 1 eil von I ι g JM) klein

Dei Spitzenwert del K. ippsp.i π 'n i' n.· ν' ν. ι J .Iu el·

den S;>it/-iidelektur K ^< Messen ·■", J.is in I ι j? -¹! d.i'i'i" leH'i Signal S- / ι ■ i/mri'¹ '-i¹- in 1 ι ι' -Μ .'<■ ' V. i'li!· ■ » ι 'Mirii'ht mi'' -ί mit.' ' ' ι \> m I ι γ Ί .γ

gl-l.llll- 1 It! . >|ι·|| S|>lt/ ' I. '.t!,. ^!«ihl'tl S.lg'.'/.lll'

s, hu iu'.ingi-ii ι|ι\ Ν< >-·' ii ·»■ ' IkIi¹I Im .üilW-f.'i ι,-, ·ι·, I · ν. ,ι, I , ,· 'r < .' - ■ · ,1. ι W · ' .·. S-i'u.·' S: 'λμ'ιΙιί .1· t, -,p''/i ·■· ,I

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D.is Signal 5i* wird verstärkt und durch den \ -Tstcirker 9 der Basis des I ransistors 11 zugeführt, der die Starke des Stroms regelt, der von der Wechsel stromquel¹'.· 14 aus über die Gleichrichterbrücke 12 /u

< der Bremseinrichtung 2 fließt, ist der Transistor 11 nicht leitfähig, kann kein Strom /u der Bremseinrichtung 2 llieüen. wird er jedoch in hohem Maße leitfähig gemacht, wird der Bremseinrichtung ein relativ starker Strom /ugefuhrt. Die Spannung des Bandes wird durch

i" die Starke de·· der Bremseinrichtung /ugefuhrteii Stroms geregelt, und wenn die Bandgeschwindigkeit konstant oder nahe/u konstant ist, muß der durch die Bremseinrichtung 2 fließende Strom im gleichen Maße konstant sein. Geht die Bandgeschwindigkeit plöt/lich

¹^ von einem Wert .nif einen anderen Wert über, muß der durch die Bremseinrichtung fließende Siron- ebenfalls plötzlich geändert werden, doch da die Bremseinnch tung durch das Signal .Ve nach r ι g. 2H gesteuert λίγιΙ, ist ersichtlich, daß sie nicht so schnell umgestellt werden kann, wie es erwünscht wäre, wenn ü':c '.aufgeschwindigkeit des Bandes plötzlich zunimmt.

Fig. 3 zeigt einen Spit/endetektor 8 bekannter Art, wie er bei der Schaltung nach ^p i g. 1 verwendet wird, und dessin Fjngangsklemme 15 an den Ausgang des Integrators " angeschlossen ist. Bei dem Spitzendetektor 8 sind ein Gleichrichter 17 und ein Kondensator 18 zwischen der Hingangsklemme 15 und Masse in Reihe geschaltet. In ! 1 g. 3 ist mit gestrichelten Linien ein großer Widerstand 19 angedeutet, um darzustellen, daß es sich einfach um den ζ B. auf den Oberflächenwiderstand zurückzuführenden Widerstand und nicht etwa auf einen Widerstand eines physikalischen Widerstandes handeln kann. Die Ausgangsklemme 20 ist mit dem Knotenpunkt /wischen der Diode 17 und dem

^5 Kondensator 18 verbunden.

Befindet sich der Spit/endetektor nach Fig 3 in Betrieb, lädt sich der Kondensator 18 bis auf den Spitzenwert der Sägezahnwelle Sd auf. Die ZeitKonstant des Kondensators 18 und der sehr hohe Widerstandswert des Widerrstandes 19 sind so gewählt, daß die Ladung des Kondensators von einer Sägezahnspit/e /ur nächsten nahezu konstant b'eibt Gerade diese Arbeitsweise des bekannten Spit/endeiekiois S ";vh Fig. 3 verhindert jedoch ein schnelles An>prechen auf plötzliche Änderungen der Laufgeschwindigkeit des Hundes

Bezüglich der ,111 dem Kondensator 18 erscheinenden Spannung ist die Wellenform .SV in F1 g 2F etwas idv.i! ,ier: dargestellt Tatsächlich würde die Linie .SV

^N" nach ledet Spitze der Sage/.ihnwelle etwas nach unten gcieig. sein Ändert sich die Laufgeschwindigkeit des Bandes piöi/lich m>. daß dem Spit/cndeteklor 8 die s'ajii';:ihntii'!li'n mn kli'ititT Amplitude uemäß dem rech'ei) Teil von I ig. 21) /ugetuhrt werde:, wurde

^s< ander erst >s ,lie I ntladiingskurve el.τ Spannung .SV in. ht Sn sici! n.ich ¹UItCi¹ \ t ■ !.Ulfen, wie es in I 1 g. 2K t". .-cig! ist Der Wunsch m:,: eine geringe Welligkeit

■ ¹V i'rln likeii ik 1 Amplitude des Signals S'i von

·. ι¹· /mi¹ iiiU'hsk'ii zu/ il.isscn ist nicht mit Jem

V-. , :.!iib.ii lie Spanicing Sc 11 Vinangigkeit

. I ,eil \!icle:.iiii ■■: HiinJresc hwindigkeit

. '· '■ 1 ·■-■',: >es. 1 vh.iliiinj; nach det

ί · ■ . ·-.■ >·ι· ii-: Au-. iiif .ler lntegralorschaltung

•.HD· ■ let: ι 21 und 22 liegt, von denen

• ." (Ί ■ !· ' ν /wischen den Klemmen 21

! '■ ' ei ei'.ti¹ Gleu hrichk" 23 und ei'

ι 24 :· Reihe gesch.illet. in¹ einen ersten

(ilen lirichtcrkreis 25 /u bilden, /wischen den Klemmen 21 und 22 liegt ferner ein Spannungsteiler mn /wci Widerstanden 26 und 27, /wischen denen ein /weiter Gleichrichter 28 angeschlossen ist, der mit einem den Widerstand 27 überbrückenden zweiten Kondensator 24 in Reihe geschaltet ist. um einen zweiten Gleichrich terkreis Jl /u bilden.

Mit dem Kundensator 24 it>t ein Widerstand 32 piiullclgeschaltcl. und die Zeilkonstante dieses RC-(iliedes ist im Vergleich zur /t ilkonsl.inle ilci bik ,iiMiien St hallung nach I ig J relativ niedrig Del Kn'vMui eines lr.insistors 5 J is> mit dem Knoienpunki /w isi In,ι dem (ileichrii hier 2J unil dem Kondensalor 24 verbunden, und die Basis dieses Transisi.iis ist an den Knotenpunkt /wischen dem Glcichrichti 2ii und dem Koiuli ns.um 29 aiigesi hlossen Dc l.iMitcr des I 1.UiMSIo¹S heut .iii einer i\usgaiigsklcinme J4 und einem I rule eines l.milterh.l.isttingswiderslandes. des sei amides I ride mn einer Ausgangskleirime Jf) verbunden isi. die direkt an »lie I rdungsklemme 22 angesi hlossen ist

I in den Betrieb der Schaltung nat ίι I ig .4 gelten

ebenl.ills die in I ι g. 2A bis 21) dargestellten Wellenloi ην Dei Widerstand J2 ist so gewahi;. dall er den K.. ·. i, ι v.itor 24 wahrend ,les Intervalls /wischen ι ' ' .nderloigι'"!en Spil/en des Sage/ahnsignals Si/ : · l'i'i.ri.inonsst haltung 7 m einem bemerkbaren ■•m:< ,ntl.nlt wie es iri ( ι g. 21 Ke/eigi ist. Die .•iriiiri^· am Visaing des ( . '-ichru htertcils 25 ist

'.•,.!,•eh ilie Vollinien Vi dargestellt und weist einen ( vpii'ieniiell veriaulenden Ahklingabschnitt auf. der mit leiler Spii/e der Sage/ahlwelle beginnt und sich nail· !intern erMieiki. b's er den ansteigenden Teil der nait'si,π Sagc/ahnwelle S'Jschiieidet Der Pegel dieser Si Im "Miir.kie entspricht gemäß f ig 21 einer Span MIlIIf I V

I .· .'< · /etgt mit gestrichelten linien ι! e dem ( . ■. iiii i.tfiii-il Jl /ugefuhricn Sage/..iinwellen Sg. bei !··.·■■ ■ -s S₁₁. ti e'if.ich um gedampfte Nachbildungen de· ni ( ilen hru hterteil 25 /uijeluhrten Sage/ahnwellen -,. :i,iiuieh Der f.nlladungsweg des Kondensators 29 .ι. ■· /weiten Gleichnchterteils Jl hat normalerweise phi ■ ,ehr hohen Widerstand, so daß d'e Spannung Vb .ti dem Ki iiiite r's.itor im wesentlichen konstant auf dem Sp't/enpegi i du Sa>ie/ahnwelle Sg verbleibt. Diese Spannung Vh wird an die Basis des Transistors 3J angelegt und isi gemäß f ι g. 2f etwas niedriger als die Spannung V \. d h die niedrigste Spannung, die an dem Kondensator 24 von einer Spit/e /ur nächsten erreicht wird.

Gemäß F ι g 2F und 2G sei angenommen, daß im Zeitpunkt ίι die Laufgeschwindigkeit des Bandes z.B.

plot/lich von 9.5cem/S auf 19 cm/s zunimmt. Wie erwähnt, wird hierbei die Integrationsschallung 7 veranlaßt, Sagc/ahnwellen zu erzeugen, die erheblich niedrigere Spitzenwerte haben als bei der vcrglcich.s- <; weise niedrigeren ßandlaufgcschwindigkeit. Anfänglich nimmt die Spannung an dem Kondensator 24 lediglich entsprechend ihrer regelmäßigen Exponentialkurve ab, doch da sie nicht den nächsten ansteigenden Teil einer Siigezahnwellc bei dem Pegel Vx schneidet, durchläuft ι<· sie d'iesen Pegel, um ji<.mä(j Γίρ 2Γ den Pegel Vh /ti erreii hen Wenn dies g-.-schiehi. ist du am Kollektor des Transistors JJ liegende Spannung die gleiche wie die an seiner Basis erscheinend.·. Da sieh der Kondensalor 24 weiu ι entladt, wird der PN I Iberf.ing /w ist heu Basis ι-, und Kollektor des Transistors JJ ir der vorwartsriih lung vorgespannt, was bedeutet, daß jetzt t'm geringer Widi rstand /wischen Ίιτ oberen Klemme des Konden sators 29 einerseits i.rnl den oberen K.o.nmen des Kondensators 24 und des Widerstandes J2 andererseits ίο vorn ' η ist Durch diesen l.eitiingsweg von geringem Wuliisi.ifid werden der Kondensator 24 und der Widerstand Ϊ2 praktisch mn dem Kondensator 29 parallelgeschalict. so daß eine ladung von dem Ki 'iidensator 29 zu dem Kondensat'*! 24 geun^cn kann 2\ um ulier den Widerstand J2 entladen /ii we^r 'er- Daher bildet ¹-r Kondensator 29 nicht mehr einen Bestandteil eines Schaltkreises mit großer /eltkonstante, sornlern er ist an einen rela'iv kleinen Widerstand angeschlossen, was in dem Zenpunkl i. beginnt in dem ilie w Krnladungsspannungsktirve bewirkt, daß ine Spannung Vc gleiil". der Spannung Vb ist Pas plot/liche Anschließen des Schaltkreises mit dem relativ kleinen Widerstand an den Kondensator 29 ermöglicht es der Spannung Vb. sich gemäß F ig. 2Cj um einen Betrag ?s Δ Vh /u verringern der der Differenz /wischen den Spit /en des Signals Sg bei der niedrigen Bandlaufge schwmdigkeit und den Spil/en des Signals Sg bei der hohen Baiidlaufgeschwindigkeit entspr" ht Geht die Spannung Vh in dieser Weise zurück, wrd der Pi I ibcrg.ing /wschen Basis und Kollektor des Transistors }J nicht mehr in der Vorwartsrich;· ν vorgespannt, so daß der f.ntladungsweg von geringem Widerstand für den Kondensator 29 praktisch abge schaltet wird fs ist ersichtlich, daß eine gewisse zeitliche Verzögerung /wischen dem Zeitpunkt U. in dem sich die Bandlaufgeschwindigkeit ploi/lich ändert, und dem Zeitpunkt η auftritt, in dem sich die Schaltung entsprechend der neuen Bandiaufgeschwin^tgkeit wie der stabilisiert, doch ist diese zeitliche Verzögerung erheblich geringer, als es bei einer Entladungsschallung bekannter Art nach Fig.3 mit einer festen großen Zeitkonstante erreichbar sein würde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

«ta ei fts? 23 64735 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Messung der Spitzen werte einer pulsierenden Spannung, mit einem mit ^s der pulsierenden Spannung beaufschlagten ersten Gleichrichter, der mit einem ersten Ladeschaltungs teil verbunden ist, welcher eine erste Zeitkonsianuhat. mit einem zu eiten Gleichrichter, Jem die pulsierende Spannung mit reduzierter Amplitude ^Iü zugeführt wird und der mit einem /weiten Ladeschaltungsteil verbunden ist. welcher eine zweite Zeitkonstante hat. die größer als die erste Zeitkonstante ist. gekennzeichnet durch einen Transistor (33), dessen Basiselektrode mit dem is zweiten Ladeschaltungsteil (29) verbunden ist. dessen Koiiekiorelektrode mit dem ersten Ladeschaltungsteil (24, 32) verbunden ist und dessen Emitterelektrode nit einem Ausgangsanschluß (34) sowie über eine Widerstand (35) mit Masse zo verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Gleichrichter (28) die pulsierende Spannung über einen Spannungsteiler (26,27) zugeführt wird.