DE2446628A1

DE2446628A1 - Function generator has voltage follower and negator - between first operational amplifier output and resistors which are coupled to additional amplifier input

Info

Publication number: DE2446628A1
Application number: DE19742446628
Authority: DE
Inventors: Eduard Zwack
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-08-30
Filing date: 1974-09-30
Publication date: 1976-04-15

Abstract

The function generator has the output of the additional operational amplifier (Vb) described in the main patent connected to the first ends of the resistors (R1-R7) whose second ends are connected to the inverting input of the first operational amplifier (Va). There is a voltage follower (Vc) which is coupled in series with a negator (N) between the first ends of the resistors and the output of the additional operational amplifier. The advantage of this circuit arrangement lies in its making the capacitor actual charged voltage and its maximum charge voltage variable independent of one another in the simplest manner.

Description

Funktionsgenerator (Zusatz zu P 24 41 581.4) In der Dt.-Anm. P 2441 581.4 (VPA 74/6157) ist ein Funktionsgenerator zur Abgabe einer innerhalb von periodisch aufeinanderfolgenden Zeitbereichen mit jeweils einer Anzahl m von Zeitabschnitten sich ändernden Spannung mit einem nichtlinearen Verlauf, der in benachbarten Zeitabschnitten jeweils eine unterschiedliche Steigung oder Neigung aufweist, beschrieben. Dieser Funktionsgenerator dient für eine Schaltungsanordnung, wie sie in der Dt.-Anm. P 23 33 299.2-31 angegeben ist.Function generator (addition to P 24 41 581.4) In the German annotation P 2441 581.4 (VPA 74/6157) is a function generator for outputting a periodically within successive time ranges, each with a number m of time segments changing voltage with a non-linear course that occurs in adjacent time segments each having a different slope or inclination is described. This Function generator is used for a circuit arrangement as described in German annotation. P. 23 33 299.2-31 is given.

Bei dem in der Dt.-Anm. P 24 41 581.4 angegebenen Funktionsgenerator ist ein zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang eines Operationsverstärkers angeschlossener Kondensator durch Verbinden eines Punktes bestimmten Potentials mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers über einzelne, von einer Ablaufsteuerschaltung wirksam steuerbare Widerstände mit innerhalb der ersten 7 Zeitabschnitte jedes Zeitbereichs jeweils um einen Faktor 2 größer werdenden und innerhalb der zweiten m2 Zeitabschnitte jedes Zeitbereichs jeweils um einen Faktor 2 kleiner werdenden Widerstandswerten von einer der an dem nichtinvertierenden Eingang des-Operationsverstärkers liegenden Spannung entsprechenden Spannung aus auf eine der Betriebsspannung des Operationsverstärkers entsprechende Spannung aufladbar und zu Beginn bzw. am Ende jedes Zeitbereichs mittels eines von der Ablaufsteuerschaltung wirksam steuerbaren Schalters derart entladbar, daß an beiden Belegungen des Kondensators eine der am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers liegenden Spannung entsprechende Spannung liegt. Dabei ist am Ausgang des Operationsverstärkers der invertierende Eingang eines weiteren Operationsverstärkers angeschlossen, an dessen nichtinvertierendem Eingang eine einer zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb jedes Zeitbereichs erwünschten Sollspannung entsprechende Bezugsspannung über einen von der Ablaufsteuerschaltung steuerbaren Schalter anschaltbar ist. Der Ausgang des genannten weiteren Operationsverstärkers ist dabei mit dem nichtinvertierenden Eingang des erstgenannten Operationsverstärkers verbindbar. Auf diese Weise ist ein Regelkreis geschlossen, innerhalb dessen die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des erstgenannten Operationsverstärkers geregelt wird. Diese Spannung ist, wie oben bereits ausgeführt, diejenige Spannung, welche die Spannung festlegt, von der der genannte Kondensator aus aufgeladen wird. Durch Verändern dieser am nichtinvertierenden Eingang des erstgenannten Operationsverstärkers liegenden Spannung werden sowohl die Spannung, von der aus der genannte Kondensator aufgeladen wird, als auch die Spannung, auf die der Kondensator maximal aufgeladen wird, festgelegt. Eine derartige Koppelung der Einstellung der beiden Spannungen, also einmal der Spannung, von der der Kondensator aus aufgeladen wird, und zum anderen der Spannung, auf die der Kondensator aufgeladen wird, ist aber zuweilen nicht erwünscht.In the case of the German annotation P 24 41 581.4 specified function generator is a between the inverting input and the output of an operational amplifier connected capacitor by connecting a point of certain potential with the inverting input of the operational amplifier via individual, from one Sequence control circuit effectively controllable resistors with within the first 7th Time segments of each time range each increasing by a factor of 2 and within the second m2 time segments of each time range by a factor 2 decreasing resistance values of one of the non-inverting input of the operational amplifier lying voltage corresponding to a voltage the voltage corresponding to the operating voltage of the operational amplifier can be charged and at the beginning or at the end of each time range by means of one of the sequence control circuit effectively controllable switch so discharged that on both assignments of the capacitor one the one at the non-inverting input of the operational amplifier corresponding voltage is present. This is at the output of the operational amplifier the inverting input of another operational amplifier connected to whose non-inverting input is a one at a given time within reference voltage corresponding to the target voltage desired for each time range via a is switchable switch controllable by the sequence control circuit. The exit the other operational amplifier mentioned is doing this with the non-inverting one Input of the first-mentioned operational amplifier can be connected. That way is a closed loop, within which the voltage on the non-inverting Input of the first-mentioned operational amplifier is regulated. This tension is as already stated above, the voltage that determines the voltage of which the said capacitor is charged from. By changing this on the non-inverting Input of the first-mentioned operational amplifier lying voltage are both the voltage from which the said capacitor is charged, as well as the Voltage to which the capacitor is charged to the maximum is specified. Such a one Coupling of the setting of the two voltages, i.e. the voltage of the the capacitor is charged from, and secondly the voltage to which the capacitor is charged is charged, but is sometimes not desired.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie auf relativ einfache Weise die Spannung, von der aus der genannte Kondensator aufgeladen wird, und die Spannung, auf die der Kondensator maximal aufladbar ist, unabhängig voneinander änderbar sind.The invention is accordingly based on the object of showing a way as in a relatively simple way the voltage from which said capacitor is charged, and the voltage to which the capacitor can be charged to the maximum, can be changed independently of each other.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe ausgehend von einem Funktionsgenerator zur Abgabe einer innerhalb von periodisch aufeinanderfolgenden Zeitbereichen mi.t-åeweils einer Anzahl m von Zeitabschnitten sich ändernden Spannung mit einem nichtlinearen Verlauf, der in benachbarten Zeitabschnitten jeweils eine unterschiedliche Steigung oder Neigung aufweist, wobei ein zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang eines Operationsverstärkers angeschlossener Kondensator durch Verbinden eines Punkts bestimmten Potentials mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers über einzelne, von einer Ablaufsteuerschaltung wirksam steuerbare Widerstände mit innerhalb der ersten m2 Zeitabschnitte jedes Zeitbereichs jeweils um einen Faktor 2 größer werdenden und innerhalb der zweiten m2 Zeitabschnitte jedes Zeitbereichs jeweils um einen Faktor 2 kleiner werdenden Widerstandswerten von einer'der an dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers liegenden Spannung entsprechenden Spannung aus auf eine der Betriebs spannung des Operationsverstärkers entsprechende Spannung aufladbar und zu Beginn bzw. am Ende jedes Zeitbereichs mittels eines von der Ablaufsteuerschaltung wirksam steuerbaren Schalters derart entladbar ist, daß an beiden Belegungen des Kondensators eine der am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers liegenden Spannung entsprechende Spannung liegt, wobei am Ausgang des Operationsverstärkers der invertierende Eingang eines weiteren Operationsverstärkers angeschlossen ist, an dessen nichtinvertierendem Eingang eine einer zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb jedes Zeitbereichs erwunschten Sollspannung entsprechende Bezugsspannung über einen von der Ablaufsteuerschaltung steuerbaren Schalter anschaltbar ist, nach Patent . (Dt.-AniEt.The problem indicated above is achieved on the basis of one Function generator for the output of a periodically consecutive Time ranges with a number each m of time periods themselves changing voltage with a non-linear course that occurs in adjacent time segments each has a different slope or inclination, with a between connected to the inverting input and the output of an operational amplifier Capacitor by connecting a point of certain potential to the inverting one Input of the operational amplifier via individual, from a sequence control circuit effectively controllable resistors with within the first m2 time segments each Time range each increasing by a factor of 2 and within the second m2 time segments of each time range each decreasing by a factor of 2 Resistance values of one'der at the non-inverting input of the operational amplifier lying voltage corresponding voltage from to one of the operating voltage of the Operational amplifier corresponding voltage can be charged and at the beginning or at the end each time range by means of one that can be effectively controlled by the sequence control circuit Switch is so discharged that one of the two assignments of the capacitor corresponding voltage at the non-inverting input of the operational amplifier Voltage, with the inverting input at the output of the operational amplifier of another operational amplifier is connected to its non-inverting Input a desired one at a given point in time within each time range Reference voltage corresponding to the nominal voltage via one of the sequence control circuit controllable switch can be switched on, according to patent. (Dt.-AniEt.

P 24 41 581.4), erfindungsgemäß dadurch, daß der Ausgang des genannten weiteren Operationsverstärkers mit denjenigen Enden der genannten Widerstände verbunden ist, die deren mit dem invertierenden Eingang des erstgenannten Operationsverstärkers verbundenen Enden abgewandt sind.P 24 41 581.4), according to the invention in that the output of said further operational amplifier connected to those ends of said resistors is the one with the inverting input of the first-mentioned operational amplifier connected ends are turned away.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß mit relativ geringem schaltungstechnischem Aufwand erreicht ist, daß die Spannung von der aus der genannte Kondensator aufgeladen wird, und die Spannung, auf die der genannte Kondensator aufladbar ist, un-abhängig voneinander festlegbar sind.The invention has the advantage that with relatively little circuitry effort is achieved that the voltage from which is charged from the said capacitor, and the voltage to which the said capacitor is chargeable, can be determined independently of one another.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Ausgang des genannten weiteren Operationsverstärkers und den Enden der genannten Widerstände, die deren mit dem invertierenden Eingang des erstgenannten Operationsverstärkers verbundenen Enden abgewandt sind, ein Spannungsfolger in Reihe mit einem Negator eingefügt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen schaltungstechnischen Aufwands im Hinblick auf die Regelung des Verlaufs der von dem Funktionsgenerator abzugebenden Ausgangsspannung.According to an advantageous embodiment of the invention is between the output of said further operational amplifier and the ends of said Resistors connected to the inverting input of the first-mentioned operational amplifier connected ends facing away, a voltage follower in series with an negator inserted. This results in the advantage of a particularly low circuitry Effort in terms of regulating the course of the function generator output voltage to be delivered.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.The invention is exemplified below with reference to drawings explained in more detail.

Fig. 1 zeigt in einem Schaltplan den prinzipiellen Aufbau eines Funktionsgenerators gemäß der Erfindung.1 shows the basic structure of a function generator in a circuit diagram according to the invention.

Fig. 2 zeigt in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf der von dem Funktionsgenerator gemäß Fig. 1 abgegebenen Ausgangsspannung.Fig. 2 shows a diagram of the time course of the Function generator according to FIG. 1 delivered output voltage.

Der in Fig. 1 dargestellte Funktionsgenerator enthält als wesentlichen Bestandteil einen Operationsverstärker Va, mit welchem ein Kondensator C1 verbunden ist. Der Kondensator C1 ist mit seiner einen Belegung mit dem invertierenden Eingang (-) des ~Operationsverstärkers Va verbunden; die andere Belegung des Kondensators C1 ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers Va verbunden. Parallel zu dem Kondensator C1 liegt noch ein Schalter S11, der von einer Ablaufsteuerschaltung St her zu bestimmten Zeitpunkten schließbar ist und der dadurch den Kondensator C1 zu entladen gestattet. Mit dem invertierenden Eingang (-) des Operationsverstärkers Va ist ferner eine hier als Ladeschaltung LS bezeichnete Widerstands schaltung verbunden, die aus der Kettenschaltung von Widerständen R1, R2 ..... R7 besteht, wobei der Widerstand R7 mit seinem nicht mit der Kette der übrigen wbiderstände verbundenen Ende an einem Schaltungspunkt x angeschlossen ist und wobei der Widerstand R1 mit seinem nicht mit der Kette der übrigen Widerstände verbundenen Ende mit dem invertierenden Eingang (-) des Operationsverstärkers Va verbunden ist.The function generator shown in Fig. 1 contains as essential Part of an operational amplifier Va, to which a capacitor C1 is connected is. One of the capacitors C1 is assigned to the inverting input (-) of the ~ operational amplifier Va connected; the other assignment of the capacitor C1 is connected to the output of the operational amplifier Va. In parallel with the capacitor C1 is also a switch S11, which is to be determined by a sequence control circuit St Times can be closed and thereby allows the capacitor C1 to discharge. With the inverting input (-) of the operational amplifier Va a resistor circuit, referred to here as a charging circuit LS, is also connected, which consists of the series connection of resistors R1, R2 ..... R7, where the Resistor R7 with its not connected to the chain of other resistors End is connected to a node x and where the resistor R1 with its end not connected to the chain of the other resistors to the inverting one Input (-) of the operational amplifier Va is connected.

Die Verbindungspunkte der Widerstände Rl und R2 sowie die Verbindungspunkte der übrigen in Kette geschalteten Widerstände sind jeweils über einen gesonderten Schalter S1 bzw. S2 bis S6 mit dem Schaltungspunkt x verbindbar. Diese Schalter SI bis S6 sind ebenfalls von der Ablaufsteuerschaltung St her schließbar. Zu diesem Zweck sind die Betätigungseingänge der betreffenden Schalter S1, S2 bis S6 an Ausgängen al, a2 bis a6 der Ablaufsteuerschaltung St angeschlossen. Die Widerstandswerte der in Kette liegenden Widerstände R1 bis R7 können - vom Widerstand R7 ausgehend und zum Widerstand R7 hinlaufend - folgende Werte besitzen: 32R, 16R, 8R, 4R, 2R, R, R. Geht man in diesem Zusammenhang davon aus, daß keiner der Schalter S7 bis S6 geschlossen ist, so beträgt der Widerstandswert der in Kette geschalteten Widerstände R1 bis R7 insgesamt 64R. Bei diesem Widerstandswert von 64R möge der durch die betreffenden Widerstände R1 bis R7 fließende Strom den Wert I besitzen. Mit Schließen jeweils eines Schalters der Schalter 51 bis S6 - und zwar vom Schalter S6 aus beginnend und zum Schalter Sl hinläufend - fließen dann die S-tröme 21 bzw.The connection points of the resistors R1 and R2 and the connection points the other resistors connected in a chain are each via a separate one Switches S1 or S2 to S6 can be connected to circuit point x. These switches SI to S6 can also be closed by the sequence control circuit St. To this The purpose is the actuation inputs of the relevant switches S1, S2 to S6 at the outputs al, a2 to a6 of the sequence control circuit St connected. The resistance values of the Resistors R1 to R7 in a chain can - starting from resistor R7 and going to resistor R7 - have the following values: 32R, 16R, 8R, 4R, 2R, R, R. If one assumes in this context that none of the switches S7 to S6 is closed, the resistance value of the resistors connected in chain is R1 to R7 a total of 64R. At this resistance value of 64R, the one in question The current flowing through resistors R1 to R7 has the value I. With closing each a switch of switches 51 to S6 - starting from switch S6 and going to switch Sl - then the S-streams 21 or

41 bzw. 81 bzw. 161 bzw. 32I bzw. 641.41 or 81 or 161 or 32I or 641.

über die zuvor betrachtete Kettenschaltung der Widerstände R1 bis R7 wird der Kondensator Cl von einer der an dem nichtinvertierenden Eingang (+) des Operationsverstärkers Va liegenden Spannung entsprechenden Spannung aus auf eine der Betriebsspannung des Operationsverstärkers Va entsprechende Spannung aufgeladen; dies setzt voraus, daß der Schalter S11 geöffnet ist und daß außerdem am nichtinvertierenden Eingang (+) des Operatiohsverstärkers Va eine Spannung vorhanden ist. Der betreffende nichtinvertierende Eingang (+) des Operationsverstärkers Va liegt im vorliegenden Fall an einer Anschlußklemme y, die eine Spannung Uy führt, auf die in Verbindung mit Fig. 2 noch eingegangen wird. Im Zusammenhang mit der Aufladung des Kondensators Cl wird dabei die bekannte Eigenschaft des Operationsverstärkers ausgenutzt, im Aussteuerungszustand auch am invertierenden Eingang (-) einen Spannungszustand einzunehmen, wie er am nichtinvertierenden Eingang (+) vorhanden ist.via the daisy chain connection of the resistors R1 to R7 is the capacitor Cl of one of the at the non-inverting input (+) of the operational amplifier Va lying voltage corresponding voltage from charged a voltage corresponding to the operating voltage of the operational amplifier Va; this assumes that switch S11 is open and that also A voltage is present at the non-inverting input (+) of the operational amplifier Va is. The relevant non-inverting input (+) of the operational amplifier Va is in the present case on a connection terminal y, which carries a voltage Uy, which will be discussed in connection with FIG. 2. In connection with the Charging of the capacitor C1 is the known property of the operational amplifier exploited, in the modulation state also at the inverting input (-) a voltage state as it is present at the non-inverting input (+).

Am Ausgang des Operationsverstärkers Va, von welchem Ausgang die gewünschte Ausgangs spannung des Funktionsgenerators über einen Schalter S51 abnehmbar ist, dessen Betätigungseingang mit dem Ausgang a1O der Ablaufsteuerschaltung St verbunden ist und der zu einem Ausgang aAlhinführt, ist ein weiterer Operationsverstärker Vb mit seinem invertierenden Eingang (-) angeschlossen. Der nichtinvertierende Eingang (+) des weiteren Operationsverstärkers Vb ist zum einen über einen Kondensator C3 geerdet; zum anderen ist dieser Eingang mit einem Schalter S21 verbunden, über den an diesen nichtinvertierenden Eingang (+) des Operationsverstärkers Vb eine Spannung +Uo anschaltbar ist.At the output of the operational amplifier Va, from which output the desired The output voltage of the function generator can be removed using a switch S51, whose actuation input is connected to the output a1O of the sequence control circuit St and which leads to an output aAllow is another operational amplifier Vb connected to its inverting input (-). The non-inverting input (+) of the further operational amplifier Vb is on the one hand via a capacitor C3 grounded; on the other hand, this input is connected to a switch S21, via the at this non-inverting input (+) of the operational amplifier Vb a voltage + Uo can be switched on.

Bei dieser Spannung +Uo handelt es sich um eine einer zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereichs erwünschten Sollspannung entsprechende. Bezugsspannung. Diese Bezugsspannung +Uo wird bei geschlossenem Schalter S21 mit der am invertierenden Eingang (-) des genannten weiteren Operationsverstärkers Vb liegenden Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Va verglichen. Der Betätigungseingang des Schalters S21 ist an einem Ausgang a8 der Ablaufsteuerschaltung St angeschlossen. An diesem Ausgang a8 der Ablaufsteuerschaltung St ist ferner der Betätigungseingang eines weiteren Schalters S31 angeschlossen, der den Ausgang des genannten weiteren Operationsverstärkers Vb über einen Negator N und einen Widerstand Rl mit dem nichtinvertierenden Eingang (+) eines noch weiteren Operationsverstärkers Vc verbindet. Der nichtinvertierende Eingang (+) des zuletzt genannten Operationsverstärkers Vc ist ferner über einen Kondensator C2 geerdet. Der invertierende Eingang (-) des zuletzt genannten Operationsverstärkers Vc ist mit dem Ausgang dieses Operationsverstärkers Vc verbunden. Der betreffende Ausgang des Operationsverstärkers Vc ist schließlich mit dem oben bereits erwähnten Schaltungspunkt x in der Ladeschaltung LS verbunden. Der zuletzt genannte Operationsverstärker Vc arbeitet damit als Spannungsfolger.This voltage + Uo is a one to a specific one Point in time within a predetermined time range corresponding to the desired setpoint voltage. Reference voltage. This reference voltage + Uo is with the switch S21 closed the one at the inverting input (-) of said further operational amplifier Vb lying output voltage of the operational amplifier Va compared. The actuation input of the switch S21 is connected to an output a8 of the sequence control circuit St. The actuation input is also at this output a8 of the sequence control circuit St connected to another switch S31, the output of said further Operational amplifier Vb via an inverter N and a resistor Rl with to the non-inverting input (+) of yet another operational amplifier Vc connects. The non-inverting input (+) of the latter operational amplifier Vc is also grounded through a capacitor C2. The inverting input (-) of the last mentioned operational amplifier Vc is connected to the output of this operational amplifier Vc connected. Finally, the output of the operational amplifier in question is Vc connected to the circuit point x already mentioned above in the charging circuit LS. The last-mentioned operational amplifier Vc thus works as a voltage follower.

Mit dem Schließen der beiden Schalter S21 und S31 wird zum einen die Bezugsspannung +Uo mit der zu dem betreffenden Schließungszeitpunkt am Ausgang des Operationsverstärkers Va vorhandenen Ausgangs spannung mittels des Operationsverstärkers Vb verglichen.When the two switches S21 and S31 are closed, on the one hand the Reference voltage + Uo with that at the relevant closing time at the output of the Operational amplifier Va existing output voltage by means of the operational amplifier Vb compared.

Zum anderen wird die zu dem betreffenden Schließungszeitpunkt am Ausgang des Operationsverstärkers Vb vorhandene Ausgangsspannung-über den Negator N, den Schalter S31 und den Widerstand Rl demnichtinvertierenden Eingang (+) des Operationsverstärkers Vc zugeführt, der an den genannten Schaltungspunkt x eine ganz bestimmte Spannung Ux abgibt. Die Höhe dieser an dem Schaltungspunkt x liegenden Spannung Ux bestimmt, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 2 noch erläutert wird, den eigentlichen Verlauf'der von dem Funktionsgenerator abgegebenen Ausgangsspannung.On the other hand, the at the relevant closing time at the exit of the operational amplifier Vb existing output voltage via the inverter N, the Switch S31 and the resistor Rl to the non-inverting input (+) of the operational amplifier Vc supplied to the circuit point x mentioned a very specific voltage Ux releases. The level of this voltage Ux at the circuit point x determines as will be explained in connection with FIG. 2, the actual course of the output voltage delivered by the function generator.

Dem nichtinvertierenden Eingang (+) des Operationsverstärkers Vb ist über einen weiteren Schalter S41 ein an einer Anschlußklemme eA anlegbares Analogsignal zuführbar. Der betreffende Schalter S41 wird wie die anderen, bisher erwähnten Schalter von der Ablaufsteuerschaltung St her gesteuert; er ist zu diesem Zweck mit seinem Betätigungseingang an einem Ausgang a9 der Ablaufsteuerschaltung St angeschlossen. An diesem Ausgang a9 tritt dann ein den Schalter S41 schließendes Signal auf, wenn ein an dem Eingangsanschluß eA liegendes Analogsignal mit dem Ausgangssignal des Operationsverstärkers Va mittels des Operationsverstärkers Vb zu vergleichen ist. Im Zuge dieses Vergleichs sind selbstverständlich die Schalter S21 und S31 geöffnet. Der Operationsverstärker Vb ist somit doppelt ausnu-tzbar, nämlich einmal zum Vergleich der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Va mit der Bezugsspannung +Uo und zum anderen zum Vergleich der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Va mit einem Analogsignal bzw. mit einer Analogsignal-Amplitudenprobe.The non-inverting input (+) of the operational amplifier is Vb An analog signal which can be applied to a connection terminal eA via a further switch S41 feedable. The relevant switch S41 becomes like the other switches mentioned so far controlled by the sequence control circuit St; for this purpose he is with his Actuation input connected to an output a9 of the sequence control circuit St. A signal closing switch S41 then occurs at this output a9 when an analog signal present at the input connection eA with the output signal of Operational amplifier Va is to be compared by means of the operational amplifier Vb. In the course of this comparison, switches S21 and S31 are of course open. The operational amplifier Vb can thus be used twice, namely once for comparison the output voltage of the operational amplifier Va with the reference voltage + Uo and on the other hand to compare the output voltage of the operational amplifier Va with an analog signal or with an analog signal amplitude sample.

Am Ausgang des Operationsverstärkers Vb ist im vorliegenden Fall noch ein Schalter S61 angeschlossen (obwohl grundsätzlich ohne diesen Schalter ausgekommen werden kann), der zu einem Ausgangsanschluß eA2 einführt. Der Betätigungseingang des Schalters S61 zu i ist mit dem Ausgang a9 der Ablaufsteuerschaltung St verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers Vb ist somit mit dem Ausgangsanschluß'eA2 verbunden, wenn es erwünscht ist, über das Ergebnis des Vergleichs der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Va mit dem dem Eingangsanschluß eA zugefahrten Analogsignal bzw. der diesem Eingangsanschluß zugeführten Analogsignal-Amplitudenprobe zu verfügen.At the output of the operational amplifier Vb is still in the present case a switch S61 connected (although basically managed without this switch which leads to an output port eA2. The actuation input of the switch S61 to i is connected to the output a9 of the sequence control circuit St. The output of the operational amplifier Vb is thus connected to the output terminal eA2 connected, if desired, via the result of the comparison of the output voltage of the operational amplifier Va with the analog signal supplied to the input terminal eA or the analog signal amplitude sample fed to this input connection.

Die Ablaufsteuerschaltung St, die in derselben Weise aufgebaut sein kann, wie dies in der Dt.-Anm. P 24 41 581.4 angegeben ist, arbeitet in folgender Weise. Innerhalb eines Zeitbereichs T (siehe in diesem Zusammenhang Fig. 2), der im vorliegenden Fall in 16 Zeitabschnitte t unterteilt ist, führen die Ausgänge al bis a6 der Ablaufsteuerschaltung St in folgender Weise jeweils ein Signal. Innerhalb des ersten Zeitabschnitts t - das ist der Zeitabschnitt tO bis t1 gemäß Fig. 2 - führt der Ausgang al der Ablaufsteuerschaltung St ein 11111-Signal. Innerhalb des folgenden Zeitabschnitts - das ist der Zeitabschnitt tl bis t2 gemäß Fig. 2 - führt der Ausgang a2 der Ablaufsteuerschaltung St ein 11111-Signal. In entsprechender Weise führt der Ausgang a6 der Ablaufsteuerschaltung St ein "l"-Signal während der Dauer des Zeitabschnitts t5 bis t6 gemäß Fig. 2. Während der Dauer der Zeitabschnitte t6 bis t10 führt keiner der Ausgänge a7 bis a6 der. Anlaufsteuerschaltung St ein "1"-Signal. Während der Dauer der folgenden Zeitabschnitte - das sind die Zeitabschnitte vom Zeitpunkt t10 bis zum Zeitpunkt t16 innerhalb des betrachteten Zeitbereichs T - führen die Ausgänge a6, a5, a4, a3, a2 und al in der gerade angegebenen Reihenfolge jeweils während der Dauer eines Zeitabschnitts t ein "1"-Signal.The sequence control circuit St can be constructed in the same manner can, as stated in the German note. P 24 41 581.4 is specified, works in the following Way. Within a time range T (see FIG. 2 in this context), the in the present case is divided into 16 time segments t, the outputs lead al to a6 of the sequence control circuit St each have a signal in the following manner. Within of the first time segment t - that is the time segment t0 to t1 according to FIG. 2 - the output al of the sequence control circuit St carries an 11111 signal. Within the following time segment - that is the time segment tl to t2 according to FIG. 2 - leads the output a2 of the sequence control circuit St a 11111 signal. In appropriate Way leads the output a6 of the sequence control circuit St a "1" signal during the duration of the time segment t5 to t6 according to FIG. 2. During the duration none of the outputs a7 to a6 of the time segments t6 to t10. Start-up control circuit St a "1" signal. For the duration of the following periods of time - these are the Time segments from time t10 to time t16 within the considered Time domain T - lead the outputs a6, a5, a4, a3, a2 and al in the just specified Sequence in each case a "1" signal during the duration of a time segment t.

Am Ausgang a7 der Ablaufsteuerschaltung St tritt jeweils zu Beginn oder am Ende jedes Zeitbereichs T (siehe Fig. 2) ein den Schalter Sil kurzzeitig schließendes "1"-Signal auf. Am Ausgang a8 der Ablaufsteuerschaltung St tritt jeweils zum Zeitpunkt t8 jedes Zeitbereichs T ein die Schalter S21 und S31 kurzzeitig schließendes "1"-Signal auf. Am Ausgang a9 tritt dann ein "1"-Signal auf, wenn es erwünscht ist, die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Va mit einer am Eingang eA auftretenden Analogsignal-Amplitudenprobe zu vergleichen und über das Ergebnis dieses Vergleichs am Ausgang eA2 zu verfügen. Der Ausgang a1O der Ablaufsteuerschaltung St führt schließlich dann ein 11'1-Signal, wenn der Ausgang a8 der Ablaufsteuerschaltung St1 gerade kein i?1 11-Signal führt.At the output a7 of the sequence control circuit St occurs at the beginning or at the end of each time range T (see FIG. 2) on the switch Sil briefly closing "1" signal. At the output a8 of the sequence control circuit St occurs in each case at time t8 of each time range T a switches S21 and S31 close briefly "1" signal on. A "1" signal then occurs at output a9 if it is desired the output voltage of the operational amplifier Va with a voltage occurring at the input eA Compare analog signal amplitude sample and use the result of this comparison at output eA2. The output a1O of the sequence control circuit St finally leads then an 11'1 signal when the output a8 of the sequence control circuit St1 is currently not i? 1 11 signal carries.

Nunmehr sei die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Funktionsgenerators unter Heranziehung des in Fig. 2 dargestellten Diagramms erläutert.Let us now consider the mode of operation of the function generator shown in FIG explained using the diagram shown in FIG.

Das in Fig. 2 dargestellt Diagramm gibt in der Ordinatenrichtung die Spannung Uc1 am Kondensator C1 gemäß Fig. 1 an; in der Abszissenrichtung ist in Fig. 2 ein Zeitbereich T aufgetragen, der, wie bereits erwähnt, im vorliegenden Fall aus m = 16 gleichtlangen Zeitabschnitten t besteht.The diagram shown in Fig. 2 gives in the ordinate direction the Voltage Uc1 across capacitor C1 according to FIG. 1; in the abscissa direction is in Fig. 2 plotted a time range T, which, as already mentioned, in the present Case consists of m = 16 equal time segments t.

Die für die einzelnen Zeitpunkte innerhalb des Zeitbereichs T maßgebenden Spannungsamplituden am Kondensator Cm sind in n der Ordinatenrichtung des in Fig. 2 dargestellten Diagramms durch relative Zahlenangaben verdeutlicht. Mit -t ist der Entladezustand des Kondensators C1 veranschaulicht. Die in diesem Fall dm Kondensator Cl liegende Spannung entspricht der an dem Schaltungspunkt y gemäß Fig. 1 liegenden Spannung Uy. Mit -1/2 ist die Ausgangsspannungsamplitude am Kondensator Cl zum Zeitpunkt tl bezeichnet, etc.. Die zum Zeitpunkt t16 vorhandene Ausgangsspannungsamplitude entspricht dem relativen Spannungswert +1; die betreffende Spannung ergibt sich aus der Differenz praktisch zwischen der am nichtinvertierenden Eingang (+) des Operationsverstärkers Va liegenden Spannung und einer der Betriebsspannung des Operationsverstärkers Va entsprechenden Spannung; die zuletzt genannte Spannung kann maximal den Wert der genannten Betriebsspannung erreichen.The for the individual points in time within the time range T authoritative Voltage amplitudes across the capacitor Cm are in the ordinate direction of the in Fig. 2 clarified by relative figures. With -t is illustrates the discharge state of the capacitor C1. Which in this case dm capacitor Cl lying voltage corresponds to the lying at the circuit point y according to FIG. 1 Voltage Uy. With -1/2 is the output voltage amplitude at the capacitor Cl at the time tl, etc. The output voltage amplitude present at time t16 corresponds to the relative voltage value +1; the voltage in question results from the difference practically between that at the non-inverting input (+) of the Operational amplifier Va lying voltage and one of the operating voltage of the operational amplifier Va corresponding voltage; the last-mentioned voltage can be a maximum of the value reach the specified operating voltage.

Im Hinblick auf Fig. 2 sei noch bemerkt, daß dort die Vorgänge zwischen aufeinanderfolgenden Zeitbereichen T idealisiert dargestellt sind. Tatsächlich wird jedoch zwischen dem Zeitpunkt t16 eines Zeitbereichs T und dem Zeitpunkt tO des nächstfolgenden Zeitbereichs T eine endliche Zeitspanne liegen, während der der Kondensator C1 entladen wird. Diese Zeitspanne kann jedoch. so kurz gemacht werden, daß sie hier vernachlässigbar ist.With regard to Fig. 2 should also be noted that there the processes between successive time ranges T are shown idealized. Indeed it will however, between the time t16 of a time range T and the time t0 des next time range T lie a finite period of time during which the Capacitor C1 is discharged. However, this period of time can. be made so short that it is negligible here.

Im folgenden sei angenommen, daß die Ausgänge al bis a6 der Ablaufsteuerschaltung St gemäß Fig. 1 nacheinander in der zuvorgeschilderten Weise jeweils ein "l"-Signal abgeben. Dies hat zur Folge, daß, wie dies in dem Patent .e (Dt.-Anm. P 24 41 581.4) bereits angegeben ist, am Ausgang des Operationsverstärkers Va eine Ausgangsspannung auftritt, deren Verlauf aus dreizehn Segmenten Sel bis Se13 zusammengesetzt ist, wobei jeweils benachbarte Segmente sich hinsichtlich ihrer Steigung um den Faktor 2 voneinander unterscheiden. Die betreffenden Segmente sind dabei jeweils zumindest angenähert lineare er Durch die nacheinander/folgende Schließung der Schalter S1 bis S6 des in Fig. 1 dargestellten Funktionsgenerators wird der Kondensator Cl auf eine Spannung aufgeladen, die sich aus der Differenz zwischen der an dem nichtinvertierenden Eingang (+) des Operationsverstärkers Va liegenden Spannung Uy bzw. einer dieser Spannung Uy entsprechenden Spannung und einer der Betriebsspannung des Operationsverstärkers Va entsprechenden Spannung ergibt. Um dabei zu erreichen, daß die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Va den an sich erwunschten Verlauf besitzt, wie er in Fig. 2 mit Un bezeichnet ist - das ist dann der Fall, wenn die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Va züm Zeitpunkt t8 eines Zeitbereichs T gerade den Wert der Bezugs spannung Uo besitzt - ist es erforderlich, daß dem Schaltungspunkt x der Ladeschaltung LS gemäß Fig. 1 eine ganz bestimmte Spannung Ux von dem Operationsverstärker Vc her zugeführt wird. Ist diese Spannung Ux zu hoch, so nimmt die Spannung am Xondensator C1 und damit am Ausgang des Operationsverstärkers Va einen Verlauf an, wie er in Fig. 2 mit Un bezeichnet ist. Ist hingegen die Spannung Ux zu niedrig, so nimmt die Spannung am Kondensator C1 einen Verlauf an, wie er in Fig. 2 mit Ua bezeichnet ist. Daraus wird ersichtlich, daß die Spannung Ux den grundsätzlichen Verlauf der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Va und damit des Funktionsgenerators festlegt, und zwar bei festliegender-Spannung Uy.In the following it is assumed that the outputs a1 to a6 of the sequence control circuit St according to FIG. 1 one after the other in the manner described above in each case an "1" signal hand over. This has the consequence that, as shown in the patent .e (Dt.-Anm. P 24 41 581.4) is already indicated, an output voltage at the output of the operational amplifier Va occurs, the course of which is composed of thirteen segments Sel to Se13, where in each case neighboring segments with regard to their slope by the factor 2 differ from each other. The segments in question are each at least approximately linear he through the successive / subsequent closure the switch S1 to S6 of the function generator shown in FIG. 1 becomes the Capacitor Cl is charged to a voltage that is the difference between the one at the non-inverting input (+) of the operational amplifier Va Voltage Uy or a voltage corresponding to this voltage Uy and one of the Operating voltage of the operational amplifier Va results in the corresponding voltage. Around to achieve that the output voltage of the operational amplifier Va to the has the desired course, as it is denoted by Un in Fig. 2 - that is then the case when the output voltage of the operational amplifier Va at the time t8 of a time range T just has the value of the reference voltage Uo - it is required that the node x of the charging circuit LS according to FIG. 1 a whole certain voltage Ux is supplied from the operational amplifier Vc. Is this If the voltage Ux is too high, the voltage at the capacitor C1 and thus at the output increases of the operational amplifier Va shows a curve as denoted by Un in FIG is. On the other hand, if the voltage Ux is too low, the voltage across the capacitor increases C1 shows a curve as denoted by Ua in FIG. 2. This shows that the voltage Ux the basic course of the output voltage of the operational amplifier Va and thus the function generator specifies, with a fixed voltage Uy.

Durch die beschriebene Regelschaltung, umfassend im wesentlichen den Operationsverstärker Vb, den Negator N und den Operationsverstärker Vc gelingt es, der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Va und damit des Funktionsgenerators einen Verlauf zu geben, wie er in Fig. 2 mit Un angegeben ist. Bezüglich des Negators N sei noch bemerkt, daß dieser auch an anderer Stelle in der Schaltungsanordnung eingefügt sein kann.By the control circuit described, comprising essentially the Operational amplifier Vb, the inverter N and the operational amplifier Vc succeed in the output voltage of the operational amplifier Va and thus of the function generator to give a course as indicated in Fig. 2 with Un. Regarding the negator N it should also be noted that this also occurs elsewhere in the circuit arrangement can be inserted.

So ist es z.B. möglich, den betreffenden Negator zwischen dem Schalter SD1-und dem Widerstand Rl oder zwischen dem Widerstand Rl und dem nichtinvertierenden Eingang (+) des Operationsverstärkers Vc oder zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers Vc und dem Schaltungspunkt x einzufügen. Überdies kann der Operationsverstärker Vc mit dem RC-Glied R1, C2 und dem Negator N durch einen Operationsverstärker Vc' ersetzt sein, der mit seinem invertierenden Eingang(-) über einen Widerstand an dem Ausgang des Operationsverstärkers Vb anschaltbar' ist und dessen nichtinvertierender Eingang(+) ein bestimmtes festes Potential führt, wobei zwischen dem mit dem Schaltungspunkt x verbundenen Ausgang und dem invertierenden Eingang dieses Operationsverstärkers Vc' ein Kondensator liegt.For example, it is possible to connect the relevant negator between the switch SD1- and the resistor Rl or between the resistor Rl and the non-inverting one Input (+) of the operational amplifier Vc or between the output of the operational amplifier Vc and the node x. Moreover, can the operational amplifier Vc with the RC element R1, C2 and the inverter N through a Operational amplifier Vc ', which has its inverting input (-) Can be switched on via a resistor at the output of the operational amplifier Vb and whose non-inverting input (+) has a certain fixed potential, where between the output connected to node x and the inverting one Input of this operational amplifier Vc 'is a capacitor.

2 Patentansprüche 2 Piguren2 claims 2 Piguren

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Function generator for outputting a within periodically successive time ranges, each with a number m of time periods changing voltage with a non-linear course, the a different incline or incline in adjacent time segments having one between the inverting input and the output of an operational amplifier connected capacitor by connecting a point to determine potential with the inverting input of the operational amplifier via individual, from a sequence control circuit effectively controllable resistors with each time range within the first m time segments each increasing by a factor of 2 and within the second m time segments resistance values decreasing by a factor of 2 in each time range from one of the amplifiers connected to the non-inverting input of the operational amplifier Voltage corresponding voltage ans to one of the operating voltage of the operational amplifier corresponding voltage can be charged and at the beginning or at the end of each time range by means of a switch that can be effectively controlled by the sequence control circuit can be discharged in this way is that on both assignments of the capacitor one of the non-inverting input of the operational amplifier lying voltage is corresponding voltage, wherein at the output of the operational amplifier the inverting input of another operational amplifier is connected, at its non-inverting input a one to a specific Point in time within each time range desired reference voltage corresponding reference voltage can be switched on via a switch that can be controlled by the sequence control circuit is, according to patent ... (German application P 24 41 581.4), characterized in that the output of said further operational amplifier (Vb) with those Ends of said resistors (Rl to 27) is connected, which with the inverting Input (-) of the first-mentioned operational amplifier (Va) connected ends facing away are.

2. Function generator according to claim 1, characterized in that between the output of said further operational amplifier (Vb) and the ends of the mentioned resistors (R1 to R7), the ones with the inverting input (-) of the first-mentioned operational amplifier (Va) connected ends facing away, a voltage follower (Vc) is inserted in series with an inverter (N).

L e r s e i t e