DE2522463B2

DE2522463B2 - Schmittrigger mit zwei Differenzverstärkern

Info

Publication number: DE2522463B2
Application number: DE19752522463
Authority: DE
Inventors: Jaroslav Dipl.-Ing. 1000 Berlin Matejka
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-05-16
Filing date: 1975-05-16
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DE2522463C3; DE2522463A1

Description

Y (t + I) = A₁ (£) Aa₂ (f) ν γ (ί/Λ [X₁ (I) VA₂ (ι)]

mit X\ (t)und X₂(I) den Ausgangssignalen des ersten und zweiten Differenzverstärkers zum Zeitpunkt t und Y(i) bzw. Y(i + 1) dem Aüsgangssigna! des sequentiellen logischen Schaltkreises (3) zum Zeitpunkt I bzw. t + 1 und dessen Ausgangssignal K der rechteckförmigen Ausgangsspannung entspricht

2. Schmittrigger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erstere Referenzspannung U\ größer als die zweite Referenzspannung Lh ist und der sequentielle logische Schaltkreis (3) nach der Bedingung

Y{t + aufgebaut ist.

Die Erfindung betrifft einen Schmittrigger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Schmittrigger ist durch die DE-AS 22 16 418 bekannt.

Der Schmittrigger ist eine bistabile Schaltung, die durch Vorgabe eines ersten Schwellwertes beim Überschreiten einer bestimmten Eingangsspannung umkippt und durch Vorgabe eines zweiten Schwellwertes beim Unterschreiten einer bestimmten Eingangsspannung wieder zurückkippt. Er verwandelt somit eine Eingangsspannung beliebiger Kurvenform in eine rechteckförmige Ausgangsspannung mit definierter Amplitude und Anstiegzeit.

Die Einstellung der Schwellwerte bei dem aus der DEAS 22 16 418 bekannten Schmittrigger ist durch die Veränderung der relativen Leitfähigkeit der verwendeten Transistoren möglich. Die Schalthysteresis ist damit vorwiegen^ durch die Eigenschaften der Transistoren bestimmt/

Aus der DE-OS 22 03 689 ist es bekannt, bei einem Schmittrigger eine veränderliche Schalthysteresis bei festem Einschaltschwellwert vorzusehen, wobei die Schaltgenauigkeit für die Schwellwerte durch die temperaturabhängigen Eigenschaften (Stromverstärkung) der Transistoren beeinträchtigt ist.

In der DE-OS 21 23195 ist ein einstellbarer Schwellwertschalter angegeben, bei dem sowohl die Einschaltschwellwerte als auch die Schalthysteresis von den Eigenschaften der Transistoren abhängig sind und bei dem darüber hinaus die beiden Schwellwerte nicht unabhängig voneinander eingestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schmittrigger mit voneinander unabhängig und mit gleichbleibender Genauigkeit einstellbaren Schwellwerten zu schaffen, bei dem die Schalthysterecis mit einer logischen Schaltung realisiert ist

in Diese Aufgabe wird für den eingangs angegebenen Schmittrigger gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die gleichbleibende Genauigkeit der Einschaltschwellwerte ist durch die zwei voneinander unabhängi- jren Differenzverstärker gewährleistet Mittels der Vorgabe der beiden Referenzspannungen, die z. B. über Spannungsteiler an den Eingängen der Differenzverstärker unabhängig voneinander gewählt werden können, ist es möglich, die Schwellwerte, bei denen der Schmittrigger bei beliebiger Eingangsspannung von dem einen in den anderen. Zustand kippt, unabhängig voneinander einzustellen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die erstere Referenzspannung U₁ größer als die zweite

2> Referenzspannung LZ₂ ist und der sequentielle logische Schaltkreis nach der Bedingung

Y(t+ 1) = X₂ (I) a [X₁(I) ν Π0] (2)

jo aufgebaut ist

Ist es gewährleistet, daß der eine der Schwellwerte stets größer als der zweite Schwellwert ist, kann der sequentielle logische Schaltkreis in der genannten Weise vereinfacht werden.

j-, Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. I das Blockschaltbild eines Schmittriggers mit voneinander unabhängig einstellbar'-n Schwellwerten, Fig. 2 die Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 1 anhand der Spannungsverläufe,

F i g. 3 den Aufbau eines sequentiellen, logischen Schaltkreises nach Fig. 1,

Fig.4 die vereinfachte Anordnung eines Schmittrig-4-, gers mit der Voraussetzung, daß einer der beiden Schwellwerte stets größer als der andere ist und

Fig. 5 die Spannungsverläufe entsprechend der Anordnung nach F i g. 4.

Der in Fig. I dargestellte Schmittrigger mit voneinander unabhängig einstellbaren Schwellwerten setzt sich aus zwei Differenzverstärkern 1 und 2 sowie einem sequentiellen logischen Schaltkreis 3 zusammen. Ein Eingang jedes Differenzverstärkers 1, 2 wird zur Vorgabe des Spannungsschwellwertes verwendet und mit zwei Referenzspannungsquellen U\ und Lh verbunden, die zwei restlichen Eingänge sind miteinander verbunden und mit der Eingangsspannung e (t) beaufschlagt.

Die Ausgänge der Differenzverstärker mit den Ausgangssignalen ΛΊ (!) und X₂ (t) sind mit dem sequentiellen, logischen Schaltkreis 3, der der logischen Gleichung

Y(t + 1) = X₁

₁(J) vX₁ (t)]

entspricht, verbunden. Am Ausgang des logischen Schaltkreises 3 ist die rechteckförmige Ausgangsspan-

nung Ymh definierter Amplitude zu entnehmen.

Fig.2 verdeutlicht anhand der Spannungs- und Signalverläufe die Funktionsweise der Anordnung nach Fig. 1.

In Fig.2a ist der Verlauf der als sinusförmig angenommenen Eingangsspannung e (t) und die zeitlich konstanten Referenzspannungen U\ und Lh über der Zeit f dargestellt Die Differenz zwischen den beiden Referenzspannungen U\ und Ui wird als Schalthysterese des Schmittriggers bezeichnet Die Schnittpunkte der Referenzspannungen U\ und Lh mit der Eingangsspannung e(t) ergeben die Schwellwerte und damit den Signalverlauf der Ausgangsspannungen X\ (t) und Xi (t) der beiden Differenzverstärker, die in den F i g. 2b und 2c dargestellt sind. Durch die genannte logische Verknüpfung mittels der sequentiellen logischen Schaltung wird das Ausgangssignal Y entsprechend der F ig.2d gebildet

Der in F i g. 3 dargestellte Aufbau der sequentiellen logischen Schaltung entspricht der logischen Verknüpfung nach Gleichung 1 und besteht aus 3 UND-Gliedern 31 und 33, deren Ausgänge mit den Eingängen eines ODER-Gliedes 34 verbunden sind, an dessen Ausgang wiederum das Ausgangssignal Y ansteht Die tingänge des ersten UND-Gliedes 31 sind mit den Ausgangssignalen X\ und Xi der Differenzverstärker belegt, die Eingänge des zweiten UND-Gliedes 32 mit dem Signal Xi und dem rückgeführten Ausgangssignal Y und die Eingänge des dritten UND-Gliedes 33 mit dem Signal ΛΊ urd dem rückgeführten Ausgangssignal Y.

F. g. 4 zeigt die vereinfachte Anordnung eines Schmittriggers mit unabhängig voneinander einstellbaren Schwellwerten, bei dem die Voraussetzung, daß eine der Referenzspannungen stets größer als die andere ist, erfüllt ist.

Die Eingangsspannung e(t) wird sowohl dem invertierenden Eingang des ersten Differenzverstärkers 1 als auch dem nicht invertierenden Eingang des zweiten Differenzverstärkers 2 zugeführt. Die jeweils anderen Eingänge d"r Differenzverstärker 1 und 2 sind mit Referenzspannungen U\ und Lh belegt, wobei die Bedingung, daß die eine Referenzspannung U\ stets größer als die andere Referenzspannung Ui ist, erfüllt sein muß.

Die Ausgänge beider Differenzverstärker 1 und 2 sind mit je einem Eingang von zwei niichgesehalteten NAN D-Gattern 4 und 5 verbunden, deren Ausgänge an den zweiten Eingang des jeweils anderen NAND-Gatters angeschlossen sind. Die Ausgänge der NAND-Gatter 4 und 5 liefern gleichzeitig das Aixsgangssignal Y bzw. das invertierte Ausgangssignal K Diese schaltungstechnische Variante genügt der aus der Gleichung (1) abgeleiteten, vereinfachten Gleichung (2)

Fig.5 verdeutlicht die Funktionsweise der vereinfachten Schaltung anhand der Spannungs- und Signalverläufe.

F i g. 5a zeigt den Verlauf der Eingangsspannung e (t) sowie die konstanten Referenzspannungen U\ und Lh mit den eif ullten Bedingungen U\ > U%

Die Fig.5b und 5c_zeigen die -iignalverläufe der Ausgangsspannungen ΛΊ und Xi der Differenzverstärker, die sich aus den Schnittpunkten der Referenzspannungen U\ und Ui mit der sinusförmigen Eingangsspannung e(t) ergeben.

Durcii die logische Verknüpfung ergibt sich entsprechend der aus Gleichung (2) abgeleiteten Wahrheitstabelle (3) der Verlauf der in den Fig.5d und 5e dargestellten Ausgangssignale Ybzw. Y.

	Schnitt	*	L	a	Y	Y
J5		H	H	L	H	L
	+	H	H	L	H	L
	t + 2	L	H	H	L	H
40	f + 3	H	L	H	L	H
/ + 4	H	L	H	L

Y(t + D = X₂ (ο

(ο ν y (t)]

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

I. Schmittrigger mit zwei Differenzverstärkern, zur Umwandlung einer Eingangsspannung beliebiger Kurvenform in eine rechteckförmige Ausgangsspannung mit definierter Amplitude und Anstiegzeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsspannung e (t) sowohl dem ersten Eingang des ersten Differenzverstärkers (1) als auch dem ersten Eingang des zweiten Differenzverstärkers (2) zugeführt ist, daß eine erste Referenzspannung U\ an den zweiten Eingang des ersten Differenzverstärkers (1) und eine zweite Referenzspannung Lh an den zweiten Eingang des zweiten Differenzverstärkers (2) angeschlossen ist und daß die Ausgänge beider Differenzverstärker mit dem Eingang eines sequentiellen logischen Schaltkreises (3) verbunden ist, der nach der logischen Bedingung