DE2431433A1 - Spitzenspannungsdetektor - Google Patents

Description

Spitzenspannungsdetektor

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Feststellung des Auftretens von Spitzenwerten im Verlaufeines störungsbehafteten bipolaren elektrischen Eingangssignales. Solche Spitzenspannungsdetektoren werden in der Datentechnik verwendet, beispielsweise nach störanfälligen Übertragungen.

Spitzenspannungsdetektoren, wie sie gegenwärtig zur Datenerkennung und für ähnliche Aufgaben verwendet werden, erzeugen ein Signal immer dann, wenn das ihnen zugeführte Eingangssignal eine Spannungsspitze aufweist. Die Spannungsspitzen können Zeitimpulse oder aber Informationsdaten darstellen, je nach der Art des Eingangssignals.

409885/0400

2A3U33

Die derzeit bekannten Sgitzenspannungsdetektoren sind in ihrer.Brauchbarkeit in verschiedener Hinsicht begrenzt. Basis zur Unterscheidung tatsächlicher Spannungsspitzen von Störungen ist in manchen Detektoren ein Schwellwert. Feste Schwellwerte, die durch eine bestimmte konstante Spannung definiert sind, sind für viele Anwendungen nachteilig wegen der mangelhaften Stabilität solcher.Spannungen infolge von Temperatur- und anderen Schwankungen. Andere Detektoren weisen zeitlich begrenzte Totzonen oder -zeiten auf und arbeiten nur dann, \venn eine wirkliche Signalspitze zu erwarten ist. So wünschbar diese Art von Operation an sich ist, so schwierig ist es, die Totzeiten durch die Funktion der Schaltung richtig zu bestimmen.

In manchen bekannten Spitzenspannungsdetektoren wird ein Signal erzeugt, wenn immer die Eingangsspannung eine Spitze aufweist. Dadurch wird die nachfolgende Verarbeitung der Signale schwierig, weil die durch Störungen entstandenen Spitzen von den durch gültige Signale entstandenen unterschieden werden müssen. Schliesslich besteht bei bekannten

409885/0400

2Ä3H33

Detektoren die Schwierigkeit, einen grossen Eingangsfrequenzbereich mit variierenden Signalamplituden zu handhaben.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spitzenspannungsdetektor anzugeben, der die genannten Nachteile nicht mehr aufweist. Er soll relativ billig und einfach herzustellen sein, trotzdem aber einen grossen Eingangssignalfrequenzbereich mit verschiedenen Amplituden verarbeiten können. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Schaltungsanordnung vor. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Feste Schwel I wertspannungen werden nicht benötigt, da die Differenz zweier Referenzspannungen zur Bestimmung eine Totzone zur Störungsunterdrückung ausgenützt werden soll. Die Totzone soll nach jedem festgestellten Signal durchlaufen werden, wodurch Störungen optimal unterdrückt werden.

Die Erfindung soll nun mit Hilfe der Zeichnungen anhand von Beispielen näher erläutert werden. Die Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 die Blockschaltung eines Spitzenspannungsdetektors,

Fig. 2 die Schaltung eines Ausführungsbeispieles,

SA9-72-029 - 3 -

A09885/0A00

Ä3U33

Fig. 5 Oszillogramme der in Fig. 2 auftretenden Signale,

Fig. 4 die Schaltung eines anderen Ausführungsbeispieles,

Fig. 5 Oszillogramme der in Fig. 4 auftretenden Signale,

Fig. 6 die Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispieles ,

Fig. 7 Oszillogramme der Signale nach Fig. 6 und

Fig. 8 die Schaltung eines letzten Ausführungsbeispieles .

Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines Spitzenspannungsdetektors 10. Dem Eingangsanschluss 12 wird das Eingangssignal V.j. zugeführt. Eine Kopplungsvorrichtung 14 verbindet den Eingang 12 mit einer Kreuzung 16 derart, dass das Signal V. an der Kreuzung direkt vom Eingangssignal V..,

409885/0400

2Ä3U33

beeinflusst wird. Die Kreuzung 16 ist über ein spannungsabhängiges Element 20*mit einer hohen Referenzspannung V, verbunden, die dem Anschluss 18 zugeführt wird. Die Kreuzung 16 ist über ein weiteres spannungsabhängiges Element 24 mit einer tiefen Referenzspannung V₂ verbunden, die dem Anschluss 22 zugeführt wird. Das spannungsabhängige Element 20 sorgt dafür, dass Vj nicht grosser wird als V,. Das spannungsabhängige Element 24 sorgt dafür, dass andererseits V, nicht kleiner wird als V-. Das bedeutet, dass V_T stets innerhalb der Totzone oder des Bereiches, der durch V₁ und V₂ begrenzt ist, gehalten wird. Wenn V_T den Wert von V₁ im wesentlichen erreicht, erzeugt das spannungsabhängige Element 20 ein Signal, das den Zustand der bistabilen Schaltung 26 ändert. Wenn V den Wert von V- im wesentlichen erreicht, erzeugt das spannungsabhängige Element 24 ebenfalls ein Signal, das den Zustand der bistabilen Schaltung 26 ändert.

Wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, folgt das Signal V, an der Kreuzung dem Eingangssignal V..., indem es in Abhängigkeit von diesem steigt oder fällt. Gleichzeitig ist Vj aber im Bereich festgehalten, der durch V.

409885/0400

2A3U33

und V_ begrenzt wird. Wenn die Steigung von V-., umkehrt, definiert der Uebergang von V_T zwischen V₁ und V₀ eine Totzone in dem Sinn, dass erst nachdem der Bereich durchquert ist, ein Spitzensignal durch das Element 20 oder 24 erzeugt wird. Eine Umkehrung in der Steigung von V .,, die auf Störungen oder Spuren anderer Signale zurückgeht, erzeugt meistens geringere Applituden als diejenigen gültiger Signale. Da die bistabile Schaltung 26 infolge Umkehrens der Steigung von V,., nur dann geschaltet wird, wenn die Totzone, die von V und V- definiert ist, von Vj durchlaufen wurde, werden unerwünschte Störungen vom Ausgang 28 ferngehalten, da diese auf der Funktion der bistabilen Schaltung 26 beruht.

Eine bevorzugte Schaltungsausführung ist in Fig. 2 gezeigt. Der Spitzenspannungsdetektor 40 hat einen Eingang 12, der mit der Kreuzung 16 durch den Kondensator 4 2 als Spannungskopplungselement gekoppelt ist. Das spannungsabhängige Element 20 wird durch eine Leuchtdiode 44 gebildet, die zwischen der Kreuzung 16 und dem Anschluss 18 der hohen Referenzspannung liegt. Die tiefe Referenzspannung V-, die

409885/0400

2A3U33

am- Anschluss 22 liegt, ist ebenfalls über eine Leuchtdiode, die mit 46 bezeichnet ist, mit der Kreuzung 16 verbunden.

Die Diode 44 ist so angeschlossen, dass sie Strom vom Kreuzungspunkt 16 zum Anschluss 18 der hohen Referenzspannung leitet. Dieser Strom ist mit i bezeichnet. Die Diode 46 ist so angeschlossen, dass sie Strom vom Anschluss 22 der tiefen Referenzspannung zum Kreuzungspunkt 16 leitet. Dieser Strom ist mit i_ bezeichnet. Als bistabile Schaltung dient hier ein Haltekreis 48, dessen erster Eingang mit dem Kollektor des Phototransistors 50 und dessen zweiter mit dem Kollektor des Phototransistors 52'verbunden ist. Ein Strom i. durch Diode 44 erzeugt den Lichtfluss IL, der den Transistor 50 veranlasst, einen Strom i,, zu führen, und den Haltekreis 48 zu erregen. Fliesst umgekehrt ein Strom i- durch Diode 46, so produziert diese den Lichtfluss H_, der den Transistor 52 veranlasst, den Strom i. zu führen, welcher den Haltekreis 48 abfallen lässt. In einer praktischen Ausführung können die Dioden-Phototransistor-Kombinationen 44, 50 und 46, 52 durch geeignete Schaltungen, wie beispielsweise die unter der Bezeichnung TILlIl von der

4Q9885/0A00

2A3U33

Firma" Texas Instruments erhältlichen, gebildet sein. In der Anordnung gemäss Fig. 2 ist angenommen, dass das Signal V.j. wesentlich grosser ist als die Vorwärtsspannung der Dioden 44 und 46, so dass diese als ideale Dioden be* trachtet werden können.

Die Arbeitsweise des Spitzenspannungsdetektors gemäss Fig. 2 soll nun anhand der Fig. 3 dargelegt werden. Fig. 3A ist das Oszillogramm eines hauptsächlich sinusförmigen Eingangssignales Vj.,. Es hat eine negative Spitze 60, eine positive Spitze 62 und eine negative Spitze 64. Nach einem Nulldurchgang bei 66 tritt eine Störspitze 68. und darauf andere Störspitzen 70, 72 und 74 auf, die zusammen die einzelne von der Sinuswelle zu erwartende Spitze überdecken.

Das Signal Vj am Kreuzungspunkt ist in Fig. 3B dargestellt. Die Ströme iy und i sind in Fig. 3C und 3D dargestellt, der Ausgang des Haltekreises 48 ist in Fig. 3E gezeigt.

Solange die Eingangsspannung Vj., zur negativen Spitze 60 hin abnimmt, bleibt die Kreuzungsspannung V_T gleich V_? und

409885/0400

nimmt infolge des Stromes i_ durch die Diode 46 nicht entsprechend ab. Bei der negativen Spitze 60 kehrt die Steigung von V_TN um, und das Signal nimmt zu. An diesem Punkt sind beide Dioden 44 und 46 negativ vorgespannt und können dem Kondensator 42 keinen Strom zuführen. V₁ steigt daher direkt mit V ., an, bis die Spannung V. erreicht ist, wie Fig. 3ß zeigt. Wenn V. etwa gleich V, ist, beginnt die Diode 44 zu leiten, und V. kann nicht weiter positiv werden. Der Strom i, durch die Diode 44 ist in Fig. 3D dargestellt. Sowohl i^ als auch i₂ sind der Steigung von V proportional. Wenn sich das Signal V „ der oberen Spitze 62 nähert und seine Steigung wieder umkehrt, werden wieder beide Dioden 44 und 46 negativ vorgespannt, so dass das Signal V, an der Kreuzung wieder zusammen mit V_Tf, abnimmt. Wenn V, etwa gleich gross wie V₂ ist, beginnt Diode 46 zu leiten, so dass Vj nicht stärker negativ werden kann.

Wenn die Spannung V_Tv, von der negativen Spitze 64 aus wieder ansteigt, steigt die Spannung V, vom Kreuzungspunkt wieder bis auf den Wert von V., wo sie bleibt, bis der Punkt 66 erreicht wird. Die Spitze 68 bewirkt nun eine momentane

A09885/0400

243U33 /O

fr
t

Abnahme von V,, wie Fig. 3B zeigt. Danach steigt die Spannung Vp, weiter an, bis zu den kleineren Spitzen 70, 72 und 74, die wiederum geringfügige Rückgänge von V mit sich bringen. Da jedoch die durch die Spitzen 68, 70, 72 und erzeugten Aenderungen alle geringer sind als die durch die Differenz zwischen V, und V₂ bestimmte Totzone, bewirken sie keinen Strom i~ durch die Diode 46. Da der Haltekreis 48 seinen Zustand nur ändert, wenn der jeweils andere Strom auftritt, wird er durch die relativ geringen Signale 68, 70, 72 und 74 nicht beeinflusst, wie aus Fig. 3E ersichtlich ist.

Nach der kleinen Spitze 74 des Signals V.,, ändert sich die Steigung des Signales, wie Fig. 3A zeigt. Da die Aenderung genügend gross ist, wird der Totbereich überwunden, und V, nähert sich V-, d.h. die Diode 46 übernimmt den Strom i_, und der Zustand des Haltekreises 48 wird geändert.

Spitzenspannungsdetektoren der hier beschriebenen Art benötigen zwei verschiedene Referenzspannungen V. und V₀, um einen Totbereich zu bestimmen. Nach jeder Umkehr der

409885/0400

243U33

Steigung des Eingangssignales muss der Totbereich durchlaufen, werden, bevor ein neues Spitzenspannungssignal abgegeben werden kann. Die Ausnützung der Wirkung der Totzone nach jedem Spitzensignal vermeidet die bei vielen bekannten Schaltungen aufgetretene Schwierigkeit, dass zunächst viele Spitzensignale festgestellt werden, um erst darauf zu bestimmen, welche Signale gültig sind. Der vorliegende Detektor arbeitet in einem sehr grossen Frequenzbereich und mit den verschiedensten Amplituden des Eingangssignales V_Tx,. Kenn die Amplitude des Eingangssignales oder die Bedeutsamkeit vorkommender Störungen sich ändert, kann der Totbereich V. - V- sehr leicht entsprechend eingestellt werden.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsart des vorliegenden Detektors. Fig. 5A bis C zeigt die zugehörigen Oszillogramme Der Sp.itzenspannungsdetektor -&θ- der Fig. 4 ist ähnlich dem Detektor 40 der Fig. 2. Der Eingangsanschluss 12 ist über den Kondensator 42 an den Kreuzungspunkt 16 gekoppelt. Anstelle der zuvor beschriebenen Dioden sind jedoch hier zwei Operationsverstärker 82 und 86 als spannungsabhängige

409885/0400

243K33

Elemente vorgesehen, die über Dioden 84 und 88 rückgekoppelt sind. Der AnschlussVfür die hohe Referenzspannung V/( -it" ist über den Operationsverstärker 82, der mit der Diode 84 zusammenarbeitet, an den Kreuzungspunkt 16 angeschlossen. Die Diode liegt zwischen dem Ausgang des Verstärkers und demjenigen Eingang, der mit dem Kreuzungspunkt verbunden ist. Sie ist so , dass Strom vom Kreuzungspunkt zum Ausgang des Verstärkers fHessen kann. Der Kreuzungspunkt 16 ist zum Anschluss 22 der tiefen Referenzspannung V_ über einen weiteren Operationsverstärker 86 verbunden. Der eine Eingang des Verstärkers liegt an der tiefen Referenzspannung und der andere am Kreuzungspunkt. Die Diode liegt zwischen dem mit dem Kreuzungspunkt verbundenen Ver-

stärkereingang und dem Verstärkerausgang. Sie ist so -γοΜτ

-'-, dass sie Strom vom Verstärkerausgang zum Kreuzungspunkt führen kann.

Die Operationsverstärker 82 und 86 und die ihnen zugeordneten Dioden 84 und 88 arbeiten ähnlich wie die Dioden 44 und 46 des Detektors 40 der Fig. 2. Wenn V_T kleiner ist als V₁, liefert der Verstärker 82 eine sehr hohe Spannung am

409885/0400

2A3H33

Aus.gangsanschluss 90 infolge seiner hohen Verstärkung. Die Diode 84 ist nicht leitend. Wenn' die Kreuzungsspannung V, etwa gleich der hohen Referenzspannung V, ist, fällt die Ausgangsspannung V„, auf einen Punkt, wo die Diode 84 genügend Strom führt, um V_T daran zu hindern, noch höher zu werden. V₀-, muss in diesem Falle V, - Vp. betragen·, wobei V_p, der Vorwärtsspannungsabfall über der Diode 84 ist. Dies ist in Fig. 5B dargestellt. Wenn V, tiefer wird als die hohe Referenzspannung V₁, weil die Steigung des Eingangssignales \'_N umkehrt, hört die Diode 84 auf zu leiten, und das Ausgangssignal V_Q, steigt wieder auf seinen hohen Wert an.

Wenn V. höher ist als die tiefe Referenzspannung V₂, ist das Ausgangssignal V_fi_ am Anschluss 92 stark negativ in bezug auf V,. Wenn aber V, infolge einer Spitze des Eingangssignales V_TN bis in die Nähe von V₂ abfällt, steigt die Ausgangsspannung V_Q- in positiver Richtung bis die Diode 88 anfängt zu leiten. Die Ausgangsspannung V_Q2 nimmt einen Wert V- - V_p2 ^an> wobei V_F~ der Vorwärtsspannungsabfall über der Diode 88 ist, wie Fig. 5C zeigt.

409885/0400

2A3U33

Wenn V, infolge einer negativen Spitze des Eingangs Vj_n, über V- steigt, hört die Diode 88 auf zu leiten, und die Ausgangsspannung V_Q_ des Differentialverstärkers 86 wird stark negativ, wie Fig. 5C zeigt.

Wie Fig. 5B und C zeigen, weisen die Verstärkerausgangssignale V„. und ν«- starke Abfälle nach einer Spitze des Eingangssignales V „ auf, wenn V, durch den Totbereich gegangen ist. Diese Sprünge der Verstärkerausgänge können benutzt werden, um Spitzenspannungssignale zu erzeugen, wie dies in Verbindung mit Fig. 6 noch beschrieben wird.

Fig. 6 zeigt einen Spitzenspannungsdetektor 100, der Operationsverstärker mit Rückkopplungsdioden als spannungsempfindliche Elemente benützt, ähnlich wie mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben. Im Detektor 100 der Fig. 6 wird der Eingangs.anschluss 12 über den Kondensator 42 an den Kreuzungspunkt 16 gekoppelt. Der Kreuzungspunkt 16 ist mit den Zweiteingängen der Operationsverstärker 82 und 86 und den Dioden 84 und 88 verbunden, ähnlich wie dies mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben wurde. Als Operationsverstärker dieses

409885/0400

2A3H33

is

Ausführungsbeispieles können integrierte Schaltungen verwendet werden, wie sie unter der Bezeichnung SN52558 von der Firma Texas Instruments erhältlich sind.

Die Referenzsignale V und V- werden von einem aus den Widerständen 104, 106 und 108 gebildeten Spannungsteiler zwischen dem eine positive Spannung von 12 Volt führenden Anschluss 102 und Erde geliefert. Die hohe Referenzspannung vom Spannungsteiler wird dem ersten Eingang des Operationsverstärkers 82 vom Widerstand 104 aus zugeführt. Die tiefe Referenzspannung wird dem ersten Eingang des Operationsverstärkers 86 vom Widerstand 106 aus zugeführt. Der Widerstand 108, der die Grosse des Totbereiches bestimmt, liegt zwischen dem ersten Eingang des Verstärkers 82 und dem des Verstärkers 86. Dieser Widerstand kann verstellbar sein oder durch Widerstände anderer Werte ersetzt werden, um die Grosse der Totzone je nach. Bedarf ~u ändern. Es ist klar, dass der Detektor 100 der Fig. 6 den wesentlichen Vorteil aufweist, dass die Totzone ausserordentlich leicht beeinflusst werden kann durch Aenderung lediglich des Widerstandes 108.

409885/0400

243H33 /fr

In der Anordnung gemäss Fig. 6 besteht die bistabile Schaltung 26 aus einem durch zwei einander gegengekoppelte NAND-Schaltungen gebildeten Haltekreis. Die NAND-Schaltungen 110 und 112 und der Inverter 114, der mit dem Eingang der NAND-Schaltung 110 verbunden -ist, sind als integrierte Schaltung unter der Bezeichnung SN7400 von der Firma Texas Instruments erhältlich. Die NAND-Schaltung 110 hat eine Eingangsklemme 116, die einem der Eingänge der bistabilen Schaltung 26 in Fig. 1 entspricht. Der andere Eingang der bistabilen Schaltung 26 der Fig. entspricht der Eingangsklemme 118 der NAND-Schaltung 112 der Fig. 6.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 82 ist mit dem Eingang 116 der bistabilen Schaltung über die ^impulserzeugerschaltung 120 verbunden. Diese besteht aus Kondensator 122, Widerstand 124, Transistor 126, Widerstand 128 und Inverter 114. Der Ausgang des Operationsverstärkers 86 ist mit dem anderen bistabilen Eingang 118 durch einen /f 4mpulserzeugerkreis 130 verbunden. Dieser besteht aus der Zener-Diode 132, dem Widerstand 134, dem Widerstand 136, dem Transistor 138 und dem Widerstand 140.

409885/0400

243H33

Wi-e in Verbindung mit,dem Detektor -8-Θ- der Fig. 4 und den zugehörigen Oszillogrammen der Fig. 5 beschrieben, nehmen die Ausgangssignale der Verstärker 82 und 86 sehr rasch ab, wenn die Steigung des Eingangssignales V_TX,

umkehrt. Die Triggerpulserzeugungs-Schaltung 120 der Fig. 6 reagiert auf jede derartige Abnahme aus Ausgang des Verstärkers 82 und erzeugt einen Impuls am Eingang 116. Dieser Impuls ist mit "positive Steigung" bezeichnet, da er immer auftritt, wenn nach einer negativen Spitze des Eingangssignales V_T„ die Steigung positiv wird. Der Triggerpulsgenerator 120 besteht im wesentlichen aus einem monostabilen Multivibrator. Der Transistor 126 ist normalerweise leitend und hält den Punkt 14 2 auf einer niederen Spannung. Wenn der Ausgang des Verstärkers 82 abfällt, wird der Transistor 126 für eine kurze Zeit abgeschaltet, wodurch die Spannung am Punkt 142 ansteigt, und so die positive Flanke des Signals erzeugt. Der Triggerpuls wird durch den Inverter 114 umgepolt, da der Anschluss 116 •der NAND-Schaltung 110 ein negatives Signal zur Umschaltung benötigt.

4 09885/0400

243K33

Der Ausgang des Triggerpulsgenerators 120 der Fig. 6 ist als Oszillogramm in Fig. 7B gezeigt. Er wird erzeugt durch das in Fig. 7A gezeigte Eingangssignal V-.,. IVie in bezug auf Fig. 4 beschrieben, fällt das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 82 ab, nachdem das Eingangssignal ν.., eine negative Spitze durchlaufen und die Spannung V j am Kreuzungspunkt den Totbereich überwunden hat. Die Triggerpulse 144 und 146 sind demnach veranlasst^ durch die negativen Spitzen 148 und 150, wie aus Fig. 7A und 7B ersichtlich ist. In einem praktischen Fall werden jedoch auch Triggerpulse durch die positiven Spitzen des Eingangssignales V-., veranlasst, die durch 152 und in Fig. 7B dargestellt sind. Wenn das Signal V,., in der Gegend der positiven.Spitze Störungen aufweist, die als zusätzliche negative und positive Komponenten auftreten, nimmt das Ausgangssignal am Verstärker 82 ab, da V. im wesentlichen gleich der hohen Referenz V, ist. Dadurch entstehen Triggerpulse ähnlich den Pulsen 152 und 154. Wie noch zu zeigen ist, werden diese Pulse aber durch die Anordnung gemäss Fig. 6 unterdrückt.

409885/0400

243H33

De.r Triggersignalgenerator 130 in Fig. 6 arbeitet als Gleichspannungs-Abfühlschaltung, die ein Triggersignal gemäss Fig. 7C erzeugt, wenn die Steigung des Eingangssignales negativ wird. Dieses Signal wird dem Eingang der bistabilen Vorrichtung 26 zugeführt. Das negative Triggcrsignal nimmt seinen hohen Wert an, wenn der Ausgang des Operationsverstärkers 86 seinen tiefen Wert annimmt. Es bleibt hoch bis der Ausgang des Verstärkers 86 steigt. Da die Eingänge 116 und 118 auf die abfallende Signalflanke reagieren, bewirken die Flanken 156 und 158 des negativen Triggersignals einen Zustandswechsel der bistabilen Schaltung, die aus den NAND-Kreisen 110 und 112 besteht. Das Signal am Ausgangsanschluss 160 des NAND-Kreises 110 ist in Fig. 7D dargestellt. Dort ist ersichtlich, dass der Haltekreis 26 seinen Zustand mit der abfallenden Flanke des Triggerpulses 144 ändert, um dadurch eine negative Spitze 148 anzuzeigen. Der Haltekreis 26 behält diesen Zustand, auch wenn der Triggerpuls 152 auftritt, der dadurch keine Wirkung entfaltet. Erst bei der abfallenden Flanke 156 des negativen Triggerpulses ändert der Haltckreis 26 seinen Zustand, um eine positive Spitze der. Signales \'_IK anzuzeigen. Der Triggerpuls 1-16 rindert

4Ü9885/0400

243K33

to

wiederum den Zustand der Schaltung 26, um die negative Spitze 150 des Signals V_T·. anzuzeigen. Der Zustand wird darauf vom negativen Triggersignal 158 aufs neue geändert, eine positive Spitze des Eingangssignals V ., anzuzeigen,

Wie bereits erwähnt, wird der Totbereich durch die Grosse des Widerstandes 108 in Fig. 6 bestimmt. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Widerstand 108 den Wert von 510 Ohm, wodurch ein Totbereich V_DZ von 300 Millivolt und ein Verhältnis DZ von 151, entsteht, wenn V_TW eine Amplitude

Tr * ¹^

von 2 Volt aufweist. Eine Verkleinerung des Widerstandes auf 330 Ohm erzeugt ein V_n- von 200 Millivolt und ein Ver-

Vn 7
hältnis -^± von 10°s. Wurde dagegen der Widerstand 108 auf

^VIN
680 Ohm vergrössert, so betrug V_n_ gleich 400 Millivolt und

_n_

das Verhältnis. JlL gleich 201. Eine Veränderung des Totbe-^VIN

reiches ist somit ausserordentlich einfach durchzuführen. Eine solche Veränderung hat keinen Zusammenhang mit der Frequenz des Eingangssignales V,_N, wie überhaupt der Detektor unabhängig von der Frequenz dieses Signales ist. Der Totbereich kann ohne weiteres erweitert oder verengt werden, je nach den äusseren Bedingungen der Schaltung, wie Amplitude

409885/0400

2A3H33

des Eingangssignals, Störungshäufigkeit und Störungsgrösse oder andere Spürensignale.

In den Detektoren -- der Fig. 4 und 6 dienen die Dioden 84 und 88 dazu, den Operationsverstärker zu überbrücken und ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn V_T gleich oder grosser als eine der Referenzspannungen V. und \^r~ wird. In der Anordnung gemäss Fig. 8 wird diese Funktion von Transistoren übernommen. Der Differentialverstärker 170 entspricht dem Operationsverstärker 86 in Fig. 4 und 6, und der Differentialverstärker 172 entspricht dem Operations verstärker 182. Die Referenzspannung von +4,05 Volt liegt am positiven Eingang des Verstärkers 170,und eine Referenzspannung von 4,45 Volt liegt am positiven Eingang des Verstärkers 172. Die Ausgänge der Verstärker 170 und 172 sind mit dem Haltekreis 174 verbunden, der seinerseits den Ausgangstreiber 176 versorgt, an dessen Anschluss 178 das Ausgangssignal des Spitzenspannungsdetektors abgenommen werden kann. Die NPN Transistoren in der Schaltung nach Fig. 8 sind vom Typ 2X3904, die PNP Transistoren sind vom Typ 2N3906.

409885/0400

243H33

l\5 e schon erwähnt, arbeiten die Verstärker 170 und 172 in Fig. 8 zusammen mit Transistoren anstelle von Dioden. Im übrigen ist die Arbeitsiveise der Schaltung von Fig. ähnlich der früher beschriebenen. Der Differentialverstärker 170 hat einen negativen Eingangsanschluss 180, der direkt mit dem Kreuzungspunkt 16 verbunden ist. Kenn Vj kleiner als 4,05 Volt ist, veranlasst der Differentialverstärker 170 den Transistor 182 zu leiten. Dadurch leitet auch der Transistor 184. Der Strom durch Transistor 184 veranlasst das Transistorenpaar 186 und 188,denselben Strom zu führen, den auch der Transistor 182 führt. Der Strom durch den Transistor 186 geht zu den Basen der Transistoren 190, 192 und 194 und veranlasst diese zu leiten. Dadurch wird der Eingangsanschluss 180 auf 4,05 Volt festgehalten. Der Strom durch den Transistor 188 wird dem Haltekreis 174 zugeführt und ändert dessen Zustand. Die Transistoren 190, 192 und 194 halten den Eingangsanschluss 180 auf 4,05 Volt fest, bis Vj grosser als 4,05 Volt wird. In diesem Augenblick hört Transistor 182 auf zu leiten, und die Transistoren 184, 186, 188, 190, 192 und 194 werden abgeschaltet.

409885/0400

2A3H33 33

Dor negative Eingangsanschluss des Differentialverstärkers 172 ist mit dem Kreuzungspunkt 16 durch eine etwas andere Schaltung verbunden. Wenn V, kleiner als 4,45 Volt wird, wird das Transistorpaar 198 und 200 abgeschaltet. Wenn Vj 4,45 Volt erreicht und die Tendenz hat, höher zu werden, schaltet der Verstärker 172 die Transistoren 198 und 200 ein. Der leitende Transistor 198 schaltet die Transistoren 202, 2Ό4 und 206 ein, um die Spannung am negativen Eingangsanschluss 196 auf 4,45 Volt festzuhalten. Gleichzeitig ändert der Transistor 200, der einen gleich grossen Strom wie der Transistor 198 führt, den Zustand des Haltekreises 174. Dieser Zustand bleibt bestehen, bis Vj unter 4,45 Volt abfällt und die Transistoren 198 und 200 nichtleitend \verden, wodurch auch die Transistoren 202, 204 und 206 abschalten.

409885/0400

Claims (1)

1. 2A3H33

   PATENTANSPRÜCHE

   1./Schaltungsanordung zur Feststellung des Auftretens von Spitzenwerten im Verlauf eines störungsbehafteten bipolaren elektrischen Eingangssignales, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung und/oder Zuführung von zwei einen den zu erwartenden Störamplituden anpassbaren Totbereich bestimmenden Referenzspannungen (V-, V₇) sowie durch weitere Schaltungsmittel zur Erzeugung und Ausgabe eines Ausgangssignales stets und erst dann, wenn zuvor der Totbereich vollständig durchlaufen worden ist.

   2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kopplungseinrichtung zur Zuführung eines Eingangssignales (V..,) an einen Kreuzungspunkt (16), erste Mittel (20) zur Erzeugung eines Ausgangssignales, wenn das Signal am Kreuzungspunkt sich der einen Referenzspannung genügend annähert, sowie zweite Mittel (24) zur Erzeugung eines Ausgangsignales, wenn das Signal am Kreuzungspunkt sich der anderen Referenzspannung genügend annähert.

   3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungen auf das Signal am Kreuzungspunkt derart einwirken, dass dieses in dem dadurch vorgegebenen Bereich festgehalten wird.

   4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine bistabile Schaltung (26) die infolge jedes Ausgangssignales ihren Schaltzustand ändert.

   5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Dioden (44, 46) die den Kreuzungspunkt derart mit den Referenzspannungsquellen verbinden, dass jeweils eine Diode zu h iten beginnt, wenn das Signal am Kreuzungspunkt einer Referenzspannung gleich wird.

   6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kopplungskondens. ¹^r (14, 42), der das Eingangssignal (V...) auf don Kreuzungspunl 1 imppelt.

   409885/0400

   SA 972-029 - 24 -

   243H33

   is

   I. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch erste Schaltelemente (44, 50), die ein Spitzenspannungssignal erzeugen, wenn die Steigung des Eingangssignales von negativ nach positiv ändert und die Amplitude um einen bestimmten Betrag (V₁-V-) angestiegen ist, sowie durch zweite Schaltelemente (46, 52), die ein Spitzenspannungssignal erzeugen, wenn die Steigung des Eingangssignales von positiv nach negativ ändert und die Amplitude um einen bestimmten Betrag abgefallen ist.

   8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Schaltelemente je durch die Kombination einer Leuchtdiode und eines Phototransistors gebildet sind (Fig. 2).

   9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Operationsverstärker (82, 86), deren erste Eingangsanschlüsse mit dem Kreuzgngspunkt und deren zweite Eingangsanschlüsse je mit einer Referenzspannungsquelle verbunden sind, sowie durch Schaltelemente, die die Ausgänge der Operationsverstärker derart auf den Kreuzungspunkt gegenkoppeln, dass dessen Signal in dem durch die Referenzspannungen gebildeten Bereich festgehalten wird (Fig. 4 und 6).

   10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente durch Dioden (84, 88) gebildet sind.

   II. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente durch Transistoren (190-194; 202-206) gebildet sind.

   12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Schaltelement einen ersten Transistor (182, 198) aufweist, der zu leiten anfängt, wenn die Spannung am anderen Eingang des zugehörigen Operationsverstärkers (170, 172) sich der Referenzspannung an einen Eingang des Verstärkers annähert, sowie wenigstens einen Transistor (190-194; 202-206), der den anderen Eingang auf dem Pegel der \eferenzspannung festhält, wenn der erste Transistor leitet, und femer einen zweiten Transistor (188, 200), der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der erste Transistor leitet.

   4 0 9 8 8 5/0400

   / ο ι / ο ο

   ^ 3 I 4 j J

   13. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Triggerpulsgeneratoren (120, 130), die vom Ausgangssignal erregt werden und einen definierten Triggerpuls erzeugen, der den Schaltzustand der ausgangsseitigen bistabilen Schaltung ändert.

   09885/0400

   1%.

   Leerseite