DE2426634B2

DE2426634B2 - Verfahren und Schaltungen zum Stabilisieren des Tastverhältnisses von periodischen Rechteckspannungen mit dem Tastverhältnis 1 zu 1

Info

Publication number: DE2426634B2
Application number: DE19742426634
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl.-Ing. 7152 Grossaspach Wallmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1974-06-01
Filing date: 1974-06-01
Publication date: 1979-12-20
Also published as: DE2426634A1; DE2426634C3

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Erzeugen und Stabilisieren des Tastverhältnisses einer periodischen Rechteckspannung mit dem Tastverhältnis 1:1, wobei die veränderbare Offsetspannung zwischen zwei Eingängen eines übersteuerten Operationsversnärkers, der als Impulsformer dient, und dessen erster Eingang zur Ansteuerung benutzt wird, durch eine mit Hilfe eines nachgeschalteten Differenzverstärkers aus dem Tastverhältnis abgeleitete Spannung über den zweiten Eingang so beeinflußt wird, daß das Tastverhältnis einen konstanten Wert annimmt, und einer Schaltung zum Durchführen des Verfahrens.

Unter anderem ergibt sich in der Trägerfrequenztechnik das Problem, von einer gegebenen niedrigen Steuerfrequenz eine Vielzahl von Oberwellen zum Erzeugen von Trägerfrequenzen abzuleiten. Hierbei riat sich die Umwandlung der Steuerfrequenz in Rechecksignale wegen ihres hohen Oberwellengehalts besonders bewährt. Der Aufwamd für die Selektion der gewünschten Trägerfrequenzen verringert sich, je mehr das Tastverhältnis, d. h. die Symmetrie, der oben genannten Rechtecksignale zu 1 wird, da im Idealfall dieses Rechtecksignal nur ungeradzahlige Oberwellen enthält und dadurch die Nebenfrequenzabstände größer werden.

Es wurde schon vorgeschlagen, durch Amplitudenbegrenzung durch zwei antiparallel geschaltete Gleichrichter am Ausgang eines Sinusspannungsgenerators oder durch die Übersteuerung eines Verstärkers, Rechteckspannungen zu erhalten.

Die Flankensteilheit und insbesondere die Symmetrie der auf solche Art gewonnenen Rechtecksignale sind aber in jedem Fall sehr stark von der Beschaffenheit des Eingangssignals abhängig.

Bei Schaltungen nach der vorgeschlagenen Art ergeben sich Symmetrieabweichungen, die sich als Dämpfungen der Nebenfrequenzamplituden geradzahliger Oberwellen bestimmen lassen, in der Größenordnung von 3 Np.
Es ist aus der DE-AS 20 61 588 eine Schaltung bekannt, die nach dem eingangs genannten Verfahren arbeitet

Dort wird eine Rechteckspannung integriert, das Ergebnis mit einer aus der Betriebsspannung abgeleiteten Gleichspannung verglichen und daraus eine Spannung zum Einstellen des Arbeitspunktes eines Impulsformers gewonnen.

Bei dieser Schaltung wird durch die Ableitung der Vergleichsspannung aus der Betriebsspannung trotz Übersteuerung das einmal eingestellte Tastverhältnis durch Störungen auf der Betriebsspannung beeinflußt, und das Tastverhältnis kann sich z. B. durch Ändern der Brummspannung verschieben.

Das bedeutet für den Einsatz in Trägerfrequenzanlagen (Benutzung der Oberwellen), wie oben beschrieben, einen Mehraufwand an Selektionsmitteln.

Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und Schaltungen dazu anzugeben, die es ermöglichen, das Tastverhältnis 1 :1 konstant zu halten und gleichzeitig die Symmetrie beträchtlich zu erhöhen, d. h. den Aufwand an Selektionsmitteln auf ein Mindestmaß zu beschränken.

Das als Lösung dieser Aufgabe entstandene Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge des Differenzverstärkers von zwei in ihrer Phasenlage um 180° versetzten integrierten Rechteckspannungen angesteuert werden, die vom Ausgangjsignal des übersteuerten Operationsverstärkers abgleitet wurden.
Eine Schaltung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der der erste Eingang eines Operationsverstärkers an einen Generator gelegt ist, der eine periodische Wechselspannung abgibt über eine invertierende Schaltung und einen Tiefpaß mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers verbunden ist und der Ausgang des Differenzverstärkers an den zweiten Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang des Differenzverstärkers über eine nichtinvertierende Schaltung und einen Tiefpaß mit dem Ausgang des Operationsverstärkers verbunden ist und daß am Ausgang des Operationsverstärkers ein Hochpaß liegt.

Besonders große Flankensteilheiten der Ausgangsimpulse lassen sich erzielen, wenn an den Ausgang des Hochpasses mehrere invertierende Schaltungen in Reihe geschaltet sind.

Anhand der Fig. 1 soll das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben werden.

Auf den Eingang £der Schaltung wird ein mehr oder weniger reines Sinussignal gegeben. Auch dreieck- oder trapezförmige Signale sind verwendbar. Durch die Eingangsspannung wird der nicht gegengekoppelte Operationsverstärker Vl übersteuert und liefert ein Rechtecksignal, dessen Tastverhältnis vom Arbeits-

Die F i g. 2 zeigt eine ausgeführte Schaltung.

Über einen Kondensator Ci wird eine sinusförmige Spannung auf den Eingang + des Operationsverstärkers Vl gegeben, dessen Ausgang über einen Hochpaß aus R1, CI mit einer Kettenschaltung aus .nvertierenden Gliedern Ul, i/2, t/3, UA verbunden ist Hinter dem invertierenden Glied t/3 wird ein^ Rechteckspannung und hinter dem invertierenden Glied t/4 eine dazu um 180° phasenverschobene Rechteckspannung gewonnen, die getrennt über je ein Integrierglied R 2, C3 auf die Eingänge des Differenzverstärkers V 2 gegeben werden. Der Ausgang dieses Differenzverstärkers V2 ist mit dem Eingang des Operationsverstärkers Vl verbunden, so daß die Ausgangsspannung von V2 den Arbeitspunkt von Vi über einen Widerstand A3 beeinflussen kann. Der Ausgang des invertierenden Gliedes t/3 ist gleichzeitig der Ausgang für die Nutzspannung der Schaltung.

Mit dieser Schaltung wurde eine Dämpfung der geradzahligen Nebenwellen gegenüber der gewünschten Frequenz von 6 Np erreicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Gegensatz zu dem zum Stand der Technik genannten weit weniger frequenzabhängig, weil es dabei nicht auf das Integrieren der Spannungen an sich ankommt, sondern nur darauf, daß an beiden Eingängen des Differenzverstärkers gleich integriert wird.

punkt dieses Verstärkers abhangt An den Ausgang des Verstärkers ist ein Hochpaß HP angeschaltet, der lediglich ein Anschwingen der Schaltung im nicht ausgesteuerten Zustand verhindern solL Das Ausgangsrechtecksignal des Operationsverstärkers Vi wird einma¹ über ein invertierendes Glied U und einen Tiefpaß TP1 auf einen Eingang und zum anderen über ein nichtinvertierendes Glied i/und über einen weiteren Tiefpaß TP2 auf den anderen Eingang eines Differenz-

Verstärkers V2 gegeben. Durch die Tiefpässe wird die Rechteckspannung integriert und ihr arithmetischer Mittelwert gebildet Der arithmetische Mittelwert einer Rechteckspannung mit Tastverhältnis 1 :1 beträgt bekanntlich 50% der Spitzenspannung und ist mit der nach Integration auftretenden Gleichspannung identisch. Weicht das Tastverhältnis der vom Operationsverstärker Vl abgegebenen Rechteckspannung von 1 ab, gibt der Differenzverstärker V2 eine Gleichspannung ab, deren Größe und Polarität ein Maß für die Abweichung ist Diese Gleichspannung wird an den anderen Eingang des Operationsverstärkers VI gelegt und beeinflußt dessen Arbeitspunkt, d. h. seine Ansprechwerte für die Eingangswechselspannung, so daß das Tastverhältnis auf den Wert 1 gebracht wird. Die Rechteckspannung mit dem Tastverhältnis 1 kann am Ausgang A1 oder mit umgekehrter Polarität am Ausgang A 2 abgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erzeugen und Stabilisieren des Tastverhältnisses einer periodischen Rechteckspannung mit dem Tastverhältnis 1:1, wobei die veränderbare Offsetspannung zwischen zwei Eingängen eines Obersteuerten Operationsverstärkers, der als Impulsformer dient, und dessen erster Eingang zur Ansteuerung benutzt wird, durch eine mit Hilfe eines nachgeschalteten Differenzverstärkers aus dem Tastverhältnis abgeleitete Spannung über den zweiten Eingang so beeinflußt wird, daß das Tastverhältnis einen konstanten Wert annimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge des Differenzverstärkers von zwei in ihrer Phasenlage um 180° versetzten integrierten Rechteckspar.nungen angesteuert werden, die vom Ausgangssignal des übersteuerten Operationsverstärkers abgeleitet wurden.

2. Schaltung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der der erste Eingang eines Operationsverstärkers an einen Generator gelegt ist, der eine periodische Wechselspannung abgibt über eine invertierende Schaltung und einen Tiefpaß mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers verbunden ist und der Ausgang des Differenzverstärkers an den zweiten Eingang des Operationsverstärkers angeschlosssen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang des Differenzverstärkers über eine nichtinvertierende Schaltung (U) und einen Tiefpaß (TP 2) mit dem Ausgang des Operationsverstärkers verbunden ist und daß am Ausgang des Operationsverstärkers ein Hochpaß (HP) liegt.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Hochpasses mehrere invertierende Schaltungen (U 1, t/2, t/3) in Reihe geschaltet sind.