DE2610766C2

DE2610766C2 - Anordnung zur Umsetzung einer Impulsdauer in einen analogen Strom

Info

Publication number: DE2610766C2
Application number: DE2610766A
Authority: DE
Inventors: Franz Joseph Feasterville Pa. Przyblylski
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1975-03-19
Filing date: 1976-03-15
Publication date: 1986-08-28
Also published as: NL7602513A; DE2610766A1; CA1048650A; JPS51117561A; US3991323A; GB1498584A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen einer Impulsdauer in einen analogen Strom

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen solchen Umsetzer hinsichtlich der Linearität zwischen dem digitalen Eingangssignal und dem analo-

65 gen Ausgangssignal zu verbessern. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben.

Gemäß der einzigen Figur weist der erfindungsgemäße Umsetzer eine erste Stromquelle 2 auf, die aus einem eisten Transistor 4 besteht, dessen Emitter über einen Widerstand 6 an Masse und dessen Kollektor über einen Kondensator 8 an die Betriebsspannung + V gelegt ist Die Basis des Transitors 4 ist an eine Bezugsspannungsquelle Vr angeschlossen. Eine zweite Stromquelle 10 weist einen zweiten Transistor 12 auf, dessen Emitter über einen Widerstand 14 an Masse und dessen Kollektor über einen Widerstand 16 an die Betriebsspannung + V gelegt ist Die Basis des zweiten Transistors 12 ist ebenfalls an die Bezugsspannung Vr angeschlossen. Eine Eingangssignalklemme 18 ist über eine Diode 20 an den Emitter des Transistors 4 gelegt. An die Eingangsklemme 13 wird das umzusetzende Impulssignal gelegt, welches eine Modulation des Stromes durch den Transistor 4 bewirkt. Für Kollektoren der beiden Transistoren 4 und 12 sind miteinander verbunden und an den nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 22 angeschlossen.

Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 22 ist über einen Ausgangswiderstand 24 an die Basis eines dritten Transistors 26 angeschlossen. Der Kollektor des dritten Transistors 26 ist mit einer Ausgangsklemme 28 verbunden, während der Emitter des dritten Transistors 26 über einen Widerstand 30 mit der Betriebsstpannung + V verbunden ist. Der Emitter des dritten Transistors 26 ist ferner über einen Widerstand 32 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 22 und mit dem Kollektor eines vierten Transistors 34 verbunden. Der vierte Transistor 34 ist in einem dritten Stromquellenschaltkreis 36 angeordnet, wobei sein Emitter über einen Widerstand 38 an Masse und die Basis an das Bezugssignal Vr angeschlossen ist. Der Operationsverstärker 22 wird zwischen der Betriebsspannung + Kund Masse betrieben.

Der Umsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt ein Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 28, dessen Amplitude dem Tastverhältnis des Eingangsimpulses mit konstanter Frequenz an der Eingangsklemme 18 proportional ist. Insbesondere wird die Modulation des Ausgangsstromes des ersten Transistors 4 dem Ausgangsstrom des zweiten Transistors 12 hinzuaddiert und durch das Filternetzwerk bestehend aus dem Kondensator 8 und dem Widerstand 16 integriert. Die über dem Widerstand 16 des Filternetzwerkes abfallende Spannung wird durch den Operationsverstärker 22 verstärkt, wobei das Ausgangssignal des Verstärkers 22 durch den Ausgangstransistor 26 und den Emitterwiderstand 30 in ein entsprechendes Strom-Ausgangssignal umgewandelt wird.

Würde man den Rückkopplungswiderstand 32 direkt mit dem Widerstand 38 unter Weglassung der Stromquelle 36 gemäß der vorliegenden Erfindung verbinden, so würde die am Emitter des Ausgangstransistors 26 auftretende Spannung, d. h. der Spannungsabfall über dem Ausgangswiderstand 30 auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 22 zurückgekoppelt werden. Es ist jedoch wünschenswert den Widerstand so klein wie möglich zu machen, um ein maximales

Ausgangssignal über einem nicht dargestellten Lastwiderstand am Ausgang 28 zu erhalten. Andererseits benötigt der Verstärker 22 ein minimales Eingangssignal, das durch die Amplitudendifferenz zwischen dem Signal am invertierenden Eingang und der Versorgungsspannung + Vrepräsentiert wird, um einen Betrieb des Operationsverstärkers im linearen Bereich zu ermöglichen. Dies bedeutet wiederum, daß der Ausgangswiderstand 30 auf einen relativ großen Wert eingestellt werden muß, um die Rückkopplungsspannung auf einem geeigneten Pegel unterhalb der Betriebsspannung + V zu halten, wobei dann jedoch die am Widerstand 30 abfallende Spannung von der verfügbaren Ausgangsspannung abgezogen werden muß. Der Umsetzerschaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung macht von einer Pegelverschiebung Gebrauch, um einen geeigneten Spannungspegel am invertierenden Eingang des Verstärkers 22 in bezug auf die Betriebsspannung + V zu bilden, wobei gleichzeitig der Ausgangswiderstand 30 ^:m Hinblick auf eine maximale Ausgangsspannung auf einen minimalen Wert gehalten werden kann. Dieser Pegelverschieber umfaßt den den Spannungsabfall erzeugenden Widerstand 32 im Rückkopplungspfad zu dem invertierenden Eingang des Verstärkers 22 und eine Stromquelle 36 in Form eines Transistors 34 sowie den Emitterwiderstand 38. Diese Stromquelle 36 zieht einen ausreichenden Strom durch den Widerstand 32, um an ihm einen entsprechenden Spannungsabfall zu erzeugen, der sich von der Spannung am Emitter des Ausgangstransistors 26 subtrahiert. Der Spannungsabfall über dem Widerstand 32 erniedrigt die dem invertieren-, den Eingang des Verstärkers 22 zugeführte Spannung, um einen ausreichenden Betrag unterhalb der Betriebsspannung + V, so daß eine lineare Operation des Verstärkers 22 gewährleistet ist. Da die Stromquelle 36 theoretisch einen unendlichen Widerstand aufweist, beeinflußt das Widerstandsverhältnis zwischen dem Widerstand 32 und der Stromquelle 36 nicht die Verstärkung des Verstärkers 22. Unter diesem Gesichtspunkt wird es klar, daß ein einfacher Widerstand anstelle der Stromquelle 36 nicht benutzt werden kann, um die Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen, da das Widerstandsverhältnis in diesem Fall die Gesamtverstärkung des Verstärkers 22 erniedrigen würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Umsetzen einer Impulsdauer in einen analogen Strom, gekennzeichnet durch

einen Eingangsschaltkreis (2, 6, 8, 10, 14, 16) zur Integration der Impulsdauer eines Eingangssignales, einen Operationsverstärker (22) mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Eingang, wobei der nicht-invertierende Eingang mit dem Ausgang des Eingangsschaltkreises verbunden ist, einen Ausgangsschaltkreis (26,30), der an den Ausgang des Operationsverstärkers (22) angeschlossen ist und den analogen Strom erzeugt, eine Versorgungsspannung (+ V) zum Speisen des Ausgangsschaltkreises (26, 30) und des Operationsverstärkers (22) und einen Pegel-Verschiebeschaltkreis (32,34,36,38) zwischen dem Ausgangsschaltkreis und dem invertierenden Eingang des Opera-' * tionsverstärkers zur Vergrößerung der Differenz zwischen der Versorgungsspannung und einem an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers gelegten Signal.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsschaltkreis einen Widerstand (30) und einen Transistor (26) aufweist, dessen Basis mit dem Ausgang des Operationsverstärkers, dessen Kollektor mit der Ausgangsklemme (28) des Umsetzers und dessen Emitter einerseits über den Widerstand (30) mit der Versorgungsspannung (+ V) und andererseits mit dem Pegel-Verschiebeschaltkreis (32—38) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel-Verschiebeschaltkreis eine Stromquelle aufweist, die einen ersten Widerstand (32), einen zweiten Widerstand (38) und einen Transistor (34) umfaßt, wobei die Basis des Transistors an eine konstante Spannungsquelle (Vr), der Kollektor über den ersten Widerstand (32) an den Emitter des Ausgangstransistors (26) und der Emitter über den zweiten Widerstand (38) an die Masse der Versorgungsspannung angeschlossen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsschaltkreis eine zweite Stromquelle (10), die von der konstanten Spannungsquelle (V_R) angesteuert ist, sowie eine dritte Stromquelle (2) aufweist, die ebenfalls von der konstanten Spannungsquelle (Vr) sowie von dem Eingangssignal angesteuert ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsschaltkreis Summier- und Integrierschaltkreise aufweist, die die Ausgangssignale der zweiten (10) und der dritten Stromquelle (2) summieren und integrieren.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine RC-Filter (8, 16) als Integrierschaltkreis.