DE2459531B2 - Rc-rechteck-generator nach dem ladestromverfahren - Google Patents
Rc-rechteck-generator nach dem ladestromverfahrenInfo
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- DE2459531B2 DE2459531B2 DE19742459531 DE2459531A DE2459531B2 DE 2459531 B2 DE2459531 B2 DE 2459531B2 DE 19742459531 DE19742459531 DE 19742459531 DE 2459531 A DE2459531 A DE 2459531A DE 2459531 B2 DE2459531 B2 DE 2459531B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/023—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of differential amplifiers or comparators, with internal or external positive feedback
- H03K3/0231—Astable circuits
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- Manipulation Of Pulses (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen ÄC-Rechteck-Generator nach dem Ladestromverfahren, mit einem an sich
bekannten Operationsverstärker mit einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Eingang und einem
Ausgang, wobei zwischen invertierendem Eingang und Ausgang ein erster Widerstand und zwischen nichtinvertierendem
Eingang und dem Bezugspotential ein zweiter Widerstand geschaltet ist.
Es sind viele Schaltungen für Rechteck-Generatoren bekannt. Bei allen diesen Schaltungen ist die Arbeitsfrequenz
von mehreren Bedingungen abhängig und nur mit reiativ großem Aufwand konstant zu halten.
Bei der klassischen Schaltung der astabilen Kippstufe ist die Arbeitsfrequenz nicht exakt berechenbar und
sehr stark temperaturabhängig, ferner wirken sich die Betriebsspannung und die Belastung am Kollektorwiderstand
des Ausgangstransistors sowie die Anzahl von sechs frequenzbestimmenden Gliedern (vier Widerstände
und zwei Kondensatoren) nachteilig auf die Frequenzkonstanz aus.
Auch bei Verwendung eines Operationsverstärkers als »Schmitt-Trigger«, mit einem ÄC-Glied beschaltet,
ist die Arbeitsfrequenz zumindest von der Betriebsspannung, der Triggerschweile und vom Eingangsstrom der
Schaltung abhängig. Sie ist auch temperaturabhängig, weil die Daten des Schmitt-Triggers in die Frequenzberechnung
direkt eingehen. Das Tastverhältnis ist unbekannt und nicht beeinflußbar.
Bei einer mitgekoppelten monostabilen Kippstufe geht ebenfalls die Bauart der Kippstufe in die
Frequenzberechnung ein. Auch hier ist das Tastverhältnis nicht bestimmbar, da die Impulsbreite, fast
unabhängig von der Periodendauer, sehr klein ist. Bei kleinen Pulsfolgefrequenzen ist das Tastverhältnis sehr
ungünstig. Bei den vielen weiteren Schaltungen liegen die Verhältnisse ähnlich. Abhilfe kann man in allen
Fällen nur mit relativ großem Aufwand schaffen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Rechteck-Generator mit möglichst konstanter Arbeitsfrequenz zu
schaffen, die von inneren und äußeren Bedingungen unbeeinflußt bleibt und in einem möglichst großen
Frequenzbereich einsetzbar ist, dabei im Aufbau einfach und preiswert herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen invertierendem Eingang und Bezugspotential ein
Widerstand geschaltet ist und daß vom Ausgang ein Kondensator zum nichtinvertierenden Eingang führt.
Diese Schaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Arbeitsfrequenz lediglich von zwei Komponenten einem
Kondensator und einem Widerstand — bestimmt wird. Wählt man diese beiden Bauelemente in an sich
bekannter Weise so aus, daß sich ihre Temperaturkoeffizienten gegenseitig aufheben, so ist die Arbeitsfrequenz
weder von der Temperatur noch von der Betriebsspannung oder anderen Bedingungen abhängig.
Die Schaltung ist außerdem in einem Frequenzbereich, der nach unten nicht und nach oben nur von den
Grenzdaten des eingesetzten Operationsverstärkers abhängt, einsetzbar, wobei das Tastverhältnis bei
idealen Operationsverstärkern bzw. solchen mit Offsetstromkompensation exakt 1:1 ist und bei einem
Operationsverstärker ohne Offsetstromkompensation, nur vom Offsetstrom verfälscht, so geringfügig davon
abweicht, daß es vernachlässigbar ist. Der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung sind die wesentlichen
Merkmale der Erfindung zu entnehmen.
In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine erfindungsgemäße Schaltung und
Fig.2 die Spannungs-Zeit-Diagramme an den Eingängen
und am Ausgang des Operationsverstärkers.
Die in Fi g. 1 dargestellte Schaltung verwendet einen Operationsverstärker mit symmetrischen Betriebsspannungen
± Ub, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Zwischen Ausgang A und invertierendem
Eingang - E eines Operationsverstärkers OP ist ein erster Widerstand R\ und zwischen dem invertierenden
Eingang und dem Bezugspotential 0 Volt ein zweiter Widestand A2 geschaltet. Zwischen Ausgang A und
Bezugspotential OV liegt also der aus R\ und R2
gebildete Spannungsteiler, dessen Abgriff mit dem invertierenden Eingang verbunden ist, an der Spannung
U3. Zwischen invertierendem Eingang - E und Bezugspotential herrscht die Spannung Ui. Vom Ausgang A
führt ein Kondensator C zum nichtinvertierenden Eingang +fund von diesem ein dritter Widerstand R3
zum Bezugspotential 0 V. Zwischen +£"und Bezugspotential
0 V herrscht die Spannung U3. Vom Ausgang A
fließt ein Strom /t in Richtung Kondensator C und ein
Strom /2 in Richtung Widerstand R\, zusammen also /1 + /2 = K
Zur Funktionsweise des Generators
Es sei angenommen, daß der Kondensator C vollständig entladen ist und U3 die Größe von + A hat
(willkürliche Anfangsbedingung!).
Der Kondensator C wird auf U3 aufgeladen. Der
hierbei fließende Ladestrom /1 wird durch A3 begrenzt.
Die an R3 abfallende Spannung U\ ist dem Ladestrom /1
proportional, wenn der Eingangsstrom h des Rechenverstärkers
klein gegenüber dem Ladestrom I\ ist.
Am nicht invertierenden Eingang + E steht also die Funktion U\ = f(t), wobei die Zeit f nur von der Größe
von A3, Cund 2 · U3 abhängt.
Am invertierenden Eingang - E des Rechenverstärkers steht die Spannung Ui.
U1 =
R2
R1 +R2
ist, bleibt U3 so lange auf + A, bis U1 kleiner als i/2 wird.
U] wird kleiner als Ui, wenn das Produkt R3 · I\ kleiner
als Ui wird. Dies ist der Fall, wenn der Ladestrom I\
entsprechend abgesunken ist.
Unterschreitet U\ diese Schwelle, so überwiegt U2,
und lh springt auf — A. Dadurch wird der Kondensator
Cumgeladen, d. h., der Ladestrom /ι wird so groß wie zu
Beginn der Zyklus, nur hat sich das Vorzeichen umgekehrt. Gleichzeitig kehrt sich das Vorzeichen,
nicht der Betrag, von U2 um. fV3 bleibt zeitlich so lange
auf + A, als U\ überwiegt. Sinkt nun das Produkt R3 · l\
wieder unter die Schwelle von U2, so beginnt der
Vorgang von neuem.
Fs gilt demzufolge, wenn /, <c /, ist:
Im,
R1 +R2
— e
JVC
da I L/, I nach einer e-Funktion kleiner wird (allg.
Ladestromgleichung I).
Da ein Schaltzyklus abgelaufen ist, wenn | U1 \ = | U2 \
ist, kann man schreiben:
Λ1 "Γ Λ2
Es gilt demnach:
R1 +R2
geteilt durch | L3 | wird
„~ Kl7C _ Rz
R1+R2 2 ■
Da 2 t = -j(t ist ein EntladezyklusI), wird:
r±^ R1+ R2 2
und damit wird
_
Ri + R2
2/-R3-C
2/· R3-C =
R2
In 2
R 1+ R2 '
R,
Aufgelöst nach / ergibt sich:
2R3-C-In2
R1 + R2
R,
Da
bezogen auf + E ist, kann man schreiben:
In 2 V ist eine Konstante, die ausschließlich von
R1 und R2 bestimmt wird, wobei die Absolutwerte
in die Rechnung nur insoweit eingehen, daß I2 noch
aufgebracht werden kann.
Frequenzbestimmend sind:
Frequenzbestimmend sind:
R3, C und
R1 +R2
Da
R2
einen Spannungsteiler darstellt, geht der Absolutwert von Ri und R2 nicht in die Größe der Frequenz ein. Die
Tic-Werte von R3 und C sind auch dann nicht
entscheidend, wenn das Produkt R3 ■ C konstant über
die Temperatur ist fCpassend zu R3).
Nicht frequenzbestimmend sind:
Die Betriebsspannung, demzufolge U3 und die
sonstigen Rechenverstärkerdaten, sofern die Grenzbedingungen für Ie(<
/1). die sog. offene Schleifenverstärkung V0 (> V) und der Ausgangsspannungsanstieg
(ä U3 = f(tj) eingehalten werden. Mit der Betriebsspannung
± Ub ändert sich lediglich die Amplitude von U3.
Wahl der Größe von
R2
= V.
Vmuß so groß gewählt werden, daß die »Kippzeit« von
U3 klein gegenüber der Ladezeit von C ist. Die obere
Grenze von V wird durch die sog. offejie Schleifenverstärkung
VO und die sog. Eingangs-Nullspannungs-Verschiebung
£/Eosbestimmt.
Damit ist der durch Versuche bestätigte Beweis erbracht, daß die Frequenz lediglich durch R3 und C
bestimmt wird, über den ganzen Bereich äußerst konstant ist und von der Temperatur und anderen
Bedingungen nicht beeinflußbar ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:ÄC-Rechteckgenerator nach dem Ladestromverfahren, mit einem an sich bekannten Operationsver- > stärker mit einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Eingang und einem Ausgang, wobei zwischen invertierendem Eingang und Ausgang ein erster Widerstand und zwischen nichtinvertierendem Eingang und dem Bezugspotential ein ,0 zweiter Widerstand geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen invertierendem Eingang (-E) und dem Bezugspoten'.ial (OVJ ein Widerstand (R2) geschaltet ist und daß vom Ausgang (AJ ein Kondensator (C)zum nichtinvertierenden Eingang ( + Zuführt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19742459531 DE2459531B2 (de) | 1974-12-17 | 1974-12-17 | Rc-rechteck-generator nach dem ladestromverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19742459531 DE2459531B2 (de) | 1974-12-17 | 1974-12-17 | Rc-rechteck-generator nach dem ladestromverfahren |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2459531A1 DE2459531A1 (de) | 1976-07-01 |
| DE2459531B2 true DE2459531B2 (de) | 1977-09-29 |
Family
ID=5933593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19742459531 Withdrawn DE2459531B2 (de) | 1974-12-17 | 1974-12-17 | Rc-rechteck-generator nach dem ladestromverfahren |
Country Status (1)
| Country | Link |
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-
1974
- 1974-12-17 DE DE19742459531 patent/DE2459531B2/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2459531A1 (de) | 1976-07-01 |
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Legal Events
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| BHN | Withdrawal |