DE2634483C3 - Vorrichtung zur Beeinflussung der auf einem elektrischen Leiter übertragenen Wechselspannung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beeinflussung der auf einem elektrischen Leiter übertragenen Wechselspannung durch Vorgabe eines einstellbaren Schwellenwerte:», an den die Wechselspannung für eine Zeitspanne angeklemmt wird, in der sie eine den Schwellenwert in einer festlegbaren Polarität überschreitende Tendenz aufweist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-AS 12 92 907 bekannt. Photoelektrische Bahnabtaster werden, wie z. B. aus der DE-AS 12 92 907 hervorgeht, über Koppelkondensatoren mit Verstärker verbunden. Zur Begrenzung des Potentials auf der Eingangsleitung des Verstärkers kann dieser min einer Diode verbunden werden, deren eine Elektrode mit einem Bezugspotential beaufschlagt wird. Der Grenzwert der Spannung auf dem Leiter ergibt sich bei dieser Anordnung aus der Differenz zwischen dem Bezugspotential und dem Spannungsabfall an der Diode. Die Dioden weisen nichtlineare Stromspannungs-Kennlinien auf, die überdies in Abhängigkeit von der Temperatur ihren Verlauf ändern. Daher treten beim Übergang der Wechselspannung auf den Begrenzungswert und beim Verlassen dieses Werts Potentialverschiebungen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung derart weiterzuentwickeln, daß unkontrollierte Aufladungen vermieden und störende Verzerrungen und Potentialverschiebungen während des; Erreichens oder Verlassens des Schwellenwc·*«; weitgehend unterdrückt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wechselspannung dem einen Eingang eines Differenzverstärkers zuführlbar ist, dessen zweiter Eingang mit einem für den Sichwellenwert maßgebenden Bezugspotential beaufschlagbar ist, und daß über den Ausgang des Differenzverstärker ein Halbleiterelement mit dem Leiter verbunden ist, das beim Anklemmen der Wechselspannung an den Schwellenwert und zur Festlegung des Ruhepotentials bei nicht mit Wechselspannung beaufschlagtem Leiter einen Ausgleichsstrom zur Aufrechterhaltung des Schwellenwerts führt

Infolge des großen Verstärkungsgrads des Differenzverstärkers wird das Halbleiterelement schon bei sehr kleinen Unterschieden zwischen der Wechselspannung und dem Begrenzungswert von einem hinreichend großen Strom durchflossen. Daher werden Sättigungserscheinungen, wie sie durch die nichtlineare Diodenkennlinie erzeugt werden, oder Einflüsse von Widerständen, z.B. der leitenden Feldeffekttransistoren, umgangen. Nachgeschaltete Verarbeitungseinrichtungen können somit auf den Unterschied zwischen dem Begrenzungswert und der von einer Spannungsquelle abgegebenen maximalen Spannung abgestimmt sein. Wenn kein Nutzsignal auf den Leiter übertragen wird, ist das Leiterpotential durch den Stromfluß auf den Schwellenwert festgelegt Bei Übertragung eines Nutzsignals beginnt die Spannung auf dem Leiter deshalb von einem definierten Potential aus anzusteigen.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform mit einem Kondensator, über den die Wechselspannung auf den Leiter übertragbar ist, ist vorgesehen, daß ein Eingang des Differenzverstärkers mit einem Potential beaufschlagbar ist und daß bei einem das Potential dieses Eingangs unterschreitenden oder überschreitenden Potential am zweiten Eingang der Ausgang des Differenzverstärkers einen Strom abgibt, mit dem das Halbleiterelement durchlässig steuerbar ist, wobei der Strom zumindest teilweise über einen Widerstand an ein negatives oder positives Potential ableitbar ist Diese Anordnung ermöglicht die Anklemmung der Wechselspannung auf einen vorlegbaren Wert, der als Anklemmpotential bezeichnet werden kann, das positiv, negativ oder null Volt ist. Bei negativer Anklemmung ist es vorteilhaft, das Potential am Differenzverstärkereingang entsprechend negativ zu machen, um einen größeren Signalhub des Nutzsignals verfügbar zu haben.

Mit dieser Anordnung kann auch die Wechselspannung auf einen positiven Wert begrenzt werden, wenn dem Differenzverstärkereingang positives oder Massepotential zugeführt wird.

Vorzugsweise ist der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers an Anklemmpotential und der invertierende Eingang an den Leiter gelegt, wobei der Ausgang des Differenzverstärkers über eine Diode den Leiter speist, die mit ihrer Anode an den Ausgang des Differenzverstärkers angeschlossen ist Diese Anordnung klemmt die negativen Wellen der Wechselspannung auf einen geringfügig negativen Schwellenwert an. Der Aufwand an elektronischen Bauelementen ist bei dieser Anordnung gering.

Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform ist der invertierende Eingang des Difrerenzverstärkers an Anklemmpotential und der nichtinvertierende Eingang an den Leiter gelegt, wobei der Ausgang des Differenzverstärkers mit der Basis eines Transistors verbunden ist, der mit seinem Kollektor an den Leiter und mit seinem Emitter an ein positives Potential angeschlossen iüt. Die negativen Wellenanteile der Wechselspannung werden bei dieser Anordnung auf einen geringfügig negativen Schwellenwert angeklemmt, wenn als Anklemmpotential Masse dient. Der pnp-Transistor kann bei dieser Anordnung durch einen

p-Kanal-Feldeffekttransistor ersetzt werden. Um die negativen Wellenanteile der Wechselspannung anzuklemmen, kann der Differenzverstärker auch mit dem invertierenden Eingang an den Leiter und mit dem nichtinvertierenden Eingang an Anklemmpotentail gelegt sein, während der Differenzverstärkerausgang die Basis eines Transistors speist, dessen Kollektor mit positivem Bezugspotential versorgt und dessen Emitter mit dem Leiter verbunden ist. Bei negativem oder Masse-Anklemmpotential werden die negativen Amplituden begrenzt An die Stelle des npn-Transistors kann auch ein n-Kanal-Feldeffekttransistor treten, dessen Gate-Anschluß mit dem Differenzverstärkerausgang verbunden ist

Eine andere günstige Ausführungsform besteht darin, daß der invertierende Eingang des Differenzverstärkers an Anklemmpotential und der nichtinvertierende Eingang an den Leiter gelegt ist und daß der Ausgang des Differenzverstärkers mit der Basis eines Transistors verbunden ist der mit seinem Kollektor an den Leiter und mit seinem Emitter an negatives Potential angeschlossen ist Die positiven Wellenanteile der Wechselspannung werden mit dieser Anordnung auf einen geringfügig positiven Schwellenart angeklemmt, sofern Masse als Anklemmpotential dient. An Stelle des npn-Transistors läßt sich auch ein n-Kanal-Feldeffekttransistor einsetzen.

Zur Anklemmung der positiven Wellenanteile der Wechselspannung kann der Differenzverstärker auch mit dem invertierenden Eingang an den Leiter und mit dem nichtinvertierenden Eingang an Anklemmpotential gelegt sein, während der Ausgang des Differenzverstärkers die Basis eines Transistors speist der mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke zwischen den Leiter und ein negatives Bezugspotential geschaltet ist An Stelle eines pnp-Transistors kann auch ein n-Kanal-Feldeffekttransistor verwendet werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers an Anklemmpotential und der invertierende Eingang an den Leiter gelegt wobei der Ausgang des Differenzverstärkers über eine Diode den Leiter speist die mit ihrer Kathode an den Differenzverstärkerausgang angeschlossen ist Die positiven Amplituden der Wechselspannung werden bei dieser Anordnung auf einen geringfügig positiven Schwellenwert angeklemmt, wenn das Anklemmpotential Massepotential entspricht Die Anordnung kommt ebenfalls mit einem Minimum an elektronischen Bauelementen aus.

Eine Ausführungsform mit einem ohmschen Widerstand über den die Wechselspannung auf den Leiter übertragbar ist besteht darin, daß ein Eingang des Differenzverstärkers an den Leiter und der andere an Anklemmpotential gelegt ist und daß der Ausgang des Differenzverstärkers über ein Halbleiterelement mit einem Kondensator, einem den Stromfluß bei fehlender Eingangsspannung über einen Widerstand aufrecht erhaltenen Potential und einem Verstärker verbunden ist der über einen Widerstand an den Leiter angeschlossen ist

Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform ist die Wechselspannung dem nichtinvertierenden Eingang eines zusätzlichen Differenzverstärkers zuführbar, dessen invertierender Eingang über einen Widerstand mit einem Kondensator verbunden ist der über einen weiteren Widerstand an Bezugspotential und über das Halbleiterelement an den Ausgang des Differenzverstärkers angeschlossen ist dessen einer Eingang mit Bezugspotential beaufschlagt und dessen anderer Eingang an den Leiter angeschlossen ist, der vom Ausgang des zusätzlichen Differenzverstärkers gespeist ist

Vorzugsweise ist der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers an den Leiter und der invertierende Eingang an Massepotential gelegt wobei der Ausgang des Differenzverstärkers über eine Diode, deren Kathode an den Kondensator angeschlossen ist, den Kondensator speist der über den Widerstand an negatives Bezugspotential gelegt ist Diese Anordnung klemmt die positiven Wellenanteile der Wechselspannung auf einen Schwellenwert an, der ungefähr gleich dem Massepotential ist

IJm die negativen Wellenanteile anzuklemmen, wird die vorstehend beschriebene Anordnung derart abgeändert, daß die Diode umgekehrt gepolt und der Kondensator über den Widerstand an ein positives Bezugspotential gelegt ist Die vorstehend erläuterten Anordnungen haben den Vorteil, daß die Wechselspannung neben der Anklemmung im Bereich über oder unter dem Schwellenwert noch verstärkt wird.

Die vorstehend erläuterten Anordnungen werden vorzugsweise in einer Schaltung zur Abtastung von Markierungen auf Bahnen verwendet bei der auf den Leiter ein von einem optischen Bahntaster stammendes Signal übertragbar ist, wobei an den Leiter ein steuerbares Schaltelement angeschlossen ist das weiterhin mit einem Bezugspotential beaufschlagbar ist, und das während eines für die Abtastung der Markierungen verfügbaren Zeitraums geöffnet ist Außerhalb des Abtastungszeitraums wird somit dem Leiter über das Schaltelement das kontaktlos ausgebildet sein kann, das Referenzpotential zugeführt. Mit dem steuerbaren Schaltelement werden starke Signalschwankungen, die beispielsweise durch einen Satzspiegel auf bedrucktem Papier hervorgerufen werden, auf dem Leiter unterdrückt. Da das Schaltelement zur Erzielung großer Schalthäufigkeiten kontaktlos, sein muß, werden hierfür zumeist Transistoren verwendet

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt
Fig. la bis Fig. Ic Schaltbilder von Anordnungen zur Anklemmung der negativen Wellenanteile der über einen Kondensator auf den Leiter übertragenen Wechselspannungen,

Fig.2a bis Fig.2c Schaltbilder von Anordnungen zur Anklemmung der positiven Wellenanteile der über einen Kondensator auf den Leiter übertragenen Wechselspannungen,

F i g. 3a und F i g. 3b Schaltbilder von Anordnungen zur Anklemmung der negativen Wellenanteile der über einen ohmschen Widerstand auf den Leiter übertragenen Wechselspannungen,

F i g. 4a und F i g. 4b Schaltbilder von Anordnungen zur Anklemmung der positiven Wellenanteile der über einen ohmschen Widerstand auf den Leiter übertragenen Wechselspannungen,

Fig.5a und Fig.5b Schaltbilder von Anordnungen zur Anklemmung der negativen oder positiven Wellenanteile der am Ausgang eines Verstärkers abgreifbaren Wechselspannung,
F i g. 6 ein Schaltbild einer Abänderung der AnordnunggemäßFig.5a,

F i g. 7 ein Schaltbild einer Abänderung der Anordnung gemäß F i g. 5b.

Die auf einen vorgebbaren Schwellenwert anzuklem-

mende Wechselspannung wird bei der Anordnung gemäß Fig. la über einen Kondensator 1 auf einen elektrischen Leiter 2 übertragen, an den ein Differenzverstärker 3 angeschlossen ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers 3 steht über ein Halbleiterelement 4 mit dem Leiter 2 in Verbindung. Bei dem Halbleiterelement 4 handelt es sich um eine Diode, deren Anode vom Ausgang des Differenzverstärkers 3 gespeist wird, während die Kathode der Diode an den Leiter 2 angeschlossen ist. Die Polung der Diode in ι ο Bezug auf den Leiter 2 und den Ausgang des Differenzverstärkers 3 hängt von der Polarität des Schwellenwerts ab. Ein Eingang des Differenzverstärkers 3 ist mit dem Leiter 2 verbunden, während der andere Eingang von einem Bezugspotential beaufschlagt ist.

Da die Wechselspannungsanteile mit negativer Polarität an den Schwellenwert angeklemmt werden sollen, ist der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 3 an den Leiter 2 und der nichtinvertierende Eingang an das Bezugspotential gelegt, bei dem es sich beispielsweise um Massepotential handelt. Der Leiter 2 steht ferner über einen Widerstand 8 mit einem negativen Bezugspotential in Verbindung.

An den Leiter 2 ist ein weiterer Verstärker 5 angeschlossen, z. B. ein Impedanzwandler, der nachgeschaltete Verarbeitungsgeräte, etwa über ein Kabel, speist. Weiterhin steht mit dem Leiter 2 ein steuerbares Schaltelement 6 in Verbindung. Als Schaltelement 6 wird beispielsweise ein Feldeffekttransistor verwendet, dessen Source an Bezugspotential gelegt ist, während der Drain-Anschluß mit dem Leiter 2 verbunden ist. Der Gate-Anschluß ist an eine Klemme 7 gelegt, der Steuersignale von einer nicht dargestellten Einheil zugeführt werden. Als Bezugspotential dient z. B. Massepotential.

Solange der Kondensator 1 nicht mit einer veränderlichen Spannung beaufschlagt wird, herrscht am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers eine gegenüber Massepotential geringfügig negative Span- ίο nung. die durch einen Stromfluß vom Ausgang des Differenzverstärkers 3 über die Diode und den Widerstand 8 aufrecht erhalten wird. Diese geringfügig negative Spannung entspricht dem Ruhepotential auf dem Leiter 2.

Wird über den Kondensator 1 eine positiv verlaufende Spannung auf den Leiter 2 übertragen, dann gibt der Differenzverstärker 3 infolge der positiven Polarität der Spannung am invertierenden Eingang gegenüber dem Massepotential eine negative Spannung am Ausgang ab. Die Diode ist in diesem Fall in Sperrichtung gepolt. Der positive Verlauf der Spannung auf dem Leiter 2 wird somit durch die Diode nicht beeinflußt.

Wenn die Spannung auf dem Leiter 2 gegenüber dem Massepotential geringfügig negativ wird, speist der eine « große Stromverstärkung aufweisende Differenzverstärker 3 einen Strom über die Diode auf den Leiter 2 ein, so daß die Spannung nicht mehr weiter absinken kann. Die Spannung auf dem Leiter 2 behält dabei unabhängig vom weiteren negativen Verlauf der Spannung am Eingang des Kondensators 1 ihren geringfügig negativen Schwellenwert bei. Erst nach einem erneuten Anstieg der Wechselspannung auf positive Werte wird der über die Diode fließende Strom unterbrochen.

Durch den großen Verstärkungsgrad des Differenz-Verstärkers 3 wird der Einfluß der nichtlinearen Kennlinie und des Temperatureinflusses auf die Kennlinie der Diode erheblich vermindert Daher treten nur geringfügig Verzerrungen des Kurvenverlaufs der Wechselspannung auf dem Leiter 2 beim Erreichen des Begrenzungswerts auf. Von den nachgeschalteten Einrichtungen werden nur die den Begrenzungswert übersteigenden Signale weiterverarbeitet. Dies hat den Vorteil, daß nicht durch Überschwingen des Kurvenverlaufs eine fehlerhafte Signalauswertung hervorgerufen wird.

Durch die Verbindung des Feldtransistors mit dem Leiter 2 eignet sich die in F i g. 1 dargestellte Anordnung für die Verarbeitung von Signalen, die von Bahnabtastern abgegeben werden, wenn außer den Marken noch andere Markierungen z. B. Buchstaben des Drucks an den Bahntastern vorbeilaufen. Durch ein entsprechendes Steuersignal an der Klemme 7 wird der Feldeffekttransistor durchlässig und verbindet den Leiter 2 mit dem Massepotential. Ein derartiges Steuersignal wird vorwiegend dann erzeugt, wenn an den Bahntastern der Satzspiegel vorbeibewegt wird. Erscheint an den Bahntastern der druckfreie Raum vor den Marken, so wird durch Beendigung des Steuersignals an der Klemme 7 der Feldeffekttransistor in den nichtleitenden Zustand versetzt.

Die aus den Elementen (Differenzverstärker 3 und Halbleiterelement 4) bestehende Anordnung hält den Pegel auf dem Leiter 2 auch während des Übergangs des Feldeffekttransistors (Schaltelement 6) vom leitenden in den nichtleitenden Zustand auf dem geringfügig negativen Schwellenwert fest, bis die über den Kondensator 1 übertragene Spannung bei der Abtastung einer Marke positiv wird.

Die in Fig. Ib dargestellte Schaltungsanordnung weicht von der Anordnung gemäß Fig. la nur insofern ab, als die Eingänge des Differenzverstärkers 3 vertauscht sind und an den Differenzverstärkerausgang nicht die Anode einer Diode sondern die Basis eines Transistors (Halbleiterelement 9) angeschlossen ist. Gegenbenenfalls kann auch eine Röhre an Stelle des Transistors verwendet werden. Der Emitter des Transistors wird von einem positiven Potential gespeist. Der Kollektor des Transistors ist mit dem Leiter 2 verbunden.

Wenn auf der Leitung 2 geringes, negatives Potential herrscht, dann gibt der Differenzverstärker 3 eine negative Spannung ab, die den Transistor leitend steuert. Wird über den Kondensator 1 eine negative Spannung auf den Leiter 2 übertragen, dann begrenzt die aus den Teilen (Differenzverstärker 3) und Transistor (Halbleiterelement 9) bestehende Anordnung die Spannung auf einen Schwellenwert, der nur geringfügig negativer als das Massepotential am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3 ist. Die Anordnung gemäß Fig. Ib klemmt die negativ verlaufenden Anteile der Wechselspannung an. Steigt die über den Kondensator 1 eingekoppelte Spannung auf positive Werte an, so gelangt ein positives Potential auf den nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3. Der Differenzverstärker 3 gibt dadurch eine positive Spannung am Ausgang ab, die den Transistor sperrt. Der Spannungsverlauf auf dem Leiter 2 wird daher, sofern das Potential positiv ist, nicht durch den Transistor beeinflußt. Die vorstehend beschriebene Anordnung unterdrückt an den Übergängen von der Wechselspannung zur Begrenzung bzw. in umgekehrter Richtung ebenso störendes Überschwingen wie die in F i g. la dargestellte Anordnung.

Anstelle des pnp-Transistors (Halbleiterelement 9) kann auch ein p-Kanal-Feldeffekttransistor verwendet

werden, dessen Gate-Anschluß mit dem Differenzverstärkerausgang verbunden ist.

Bei der in F i g. Ic dargestellten Schaltungsanordnung ist im Vergleich zur Schaltungsanordnung gemäß Fig. la lediglich an die Stelle der Diode ein Transistor (Halbleiterlement 10) getreten, dessen Basis an den Ausgang des Differenzverstärkers 3 angeschlossen ist. Der Emitter des npn-Transistors ist mit dem Leiter 2 verbunden. Der Kollektor des Transistors wird von einem positiven Potential gespeist. Die Anordnung nach F i g. Ic klemmt ebenso wie die Anordnung der F i g. la und Ib die negativen Wechselspannungsanleile an den Schwellenwert an. Der Transistor kann durch einen n-Kanal-Feldeffekttransistor ersetzt werden, dessen Gate-Anschluß vom Differenzverstärker 3 gespeist "wird.

Die in den F i g. 2a bis 2c dargestellten Schaltungsanordnungen dienen zum Anklemmen der positiv verlaufenden Anteile der Wechselspannung auf einen Schwellenwert, der durch ein Bezugspotential bestimmt wird. Als Bezugspotential ist bei allen Schaltungen der F i g. 2a bis 2c Massepotential vorgesehen. Hinsichtlich der Anordnung des Kondensators 1, des Leiters 2 und des Verstärkers 5 bestehen keine Unterschiede zwischen den Anordnungen der F i g. 1 a bis 2c.

Die Anordnung gemäß der Fig.2a enthält einen Differenzverstärker 11, dessen nichtinvertierender Eingang mit dem Leiter 2 verbunden ist. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 11 ist an Massepotential gelegt. Der Ausgang des Differenzversärkers 11 speist die Basis eines npn-Transistors (Halbleiterelement 12), dessen Kollektor an den Leiter 2 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors steht mit einem negativen Bezugspotential in Verbindung. Der Leiter 2 ist weiterhin über einen Widerstand 13 mit positivem Bezugspotential verbunden.

Wenn keine Wechselspannung über den Kondensator 1 eingekoppelt wird, dann herrscht am nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 11 ein gegenüber Massepotential geringfügig positives Potential. Der Differenzverstärker 11 beaufschlagt die Basis des Transistors (Halbleiterelement 12) mit einem geringen positiven Potential, so daß der Transistor leitend wird und dadurch den über den Widerstand 13 fließenden Strom nach der negativen Spannungsquelle ableitet. Als Ruhepotential tritt auf dem Leiter 2 deshalb ein gegenüber Massepotential nur sehr geringfügig höheres Potential auf. Wird über den Kondensator 1 eine positive Spannung auf den Leiter 2 übertragen, dann wird der Differenzverstärker 11 zur Abgabe einer höheren Gleichspannung veranlaßt, die den Transistor

31(11 λ^Ι QUJOlUU^l L« LS \*&l ICLlU 1111« U I ^,111 HUIlV t \*l O Ll Will zum Leiter 2, durch den das Potential auf dem Leiter 2 nahezu auf dem vorgegebenen Schwellenwert gehalten wird. Geht die Wechselspannung auf negative Werte über, dann treten am Differenzverstärkereingang negative Spannungen auf, durch die das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 11 ebenfalls auf einen negativen Wert umgeschaltet wird. Dadurch wird der Transistor nichtleitend. Der negative Teil des Wechselspannung wird somit durch die Anklemmschaltung nicht beeinträchtigt Statt des npn-Transistors kann auch ein n-Kanal-Feldeffekttransistor verwendet werden. Die Teile (Schaltelement 6 und Klemme 7) sind in den F i g. 2a bis 2c nicht dargestellt Je nach der Anwendung der Schaltungen können diese Teile in Übereinstimmung mit der in Fig. la bis Ic gezeigten Anordnung vorgesehen sein.

Gegenüber der in Fig.2a dargestellten Anordnung unterscheidet sich die Anordnung gemäß F i g. 2b durch die Vertauschung der Eingänge des Differenzverstärkers 11 und durch einen pnp-Transistor (Halbleiterelement 14), dessen Emitter an den Leiter 2 angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors ist an die negative Bezugsspannung gelegt. Der pnp-Transistor kann durch einen p-Kanal-Feldeffekttransistor ersetzt werden, dessen Gate-Anschluß mit dem Differenzverstärkerausgang verbunden ist.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß F^;. g. 2c ist an Stelle des in F i g. 2a gezeigten Transistors (Halbleiterelement 12) eine Diode (Halbleiterelement 15) vorgesehen, deren Anode mit dem Leiter 2 und deren Kathode mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 11 verbunden isi. Weiterhin sind die Eingänge des Differenz-Verstärkers 11 gegenüber der F i g. 2a vertauscht.

Der Leiter 2 kann auch, wie aus den F i g. 3a und 3b ersichtlich ist, mittels eines ohmschen Widerstands 16 an nicht dargestellte Wechselspannungsquellen angeschlossen sein. Vom Leiter 2 wird der invertierende Eingang eines Differenzverstärkers 17 gespeist, dessen nichtinvertierender Eingang mit Massepotential beaufschlagt ist. Eine Diode (Halbleiterelement 18) ist mit der Anode an den Ausgang des Differenzverstärkers 17 angeschlossen. Die Kathode der Diode ist mit einem Kondensator 19, dem Eingang eines Verstärkers 20 und über einen Widerstand 21 mit negativem Potential verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 20 speist über einen Widerstand 22 die Leitung 2.

Gelangt eine negative Spannung über den Wider-

Kondensator 19 anstehende Spannung speist der Verstärker 20 einen Strom in den Spannungsteiler aus den Widerständen 16 und 22. Über den Spannungsabfall am Widerstand 22 wird dadurch das Potential auf dem Leiter auf einen Wert angehoben, der nahezu dem Massepotential am nichtinvertierenden Differenzverstärkereingang entspricht. Die Spannung am Ausgang des Verstärkers 20 ist deshalb engegengesetzt zu der am Eingang und hebt die Wirkung der negativen Eingangsspannungen am Widerstand 16 in dem Sinne auf, daß auf dem Leiter 2 die Spannung von null Volt entsteht. Das Potential auf dem Leiter 2 ist nur geringfügig negativer als das Massepotential. Die aus den Teilen 17,18,19,20, 21, 22 und 16 bestehende Anordnung verhindert also, daß der durch Massepotential vorgegebene Schwellenwert auf dem Leiter 2 bei negativer Wechselspannung unterschritten wird. Die Anordnung klemmt daher die negativ verlaufenden Wechselspannungsar.teile an.

Eine positive Wechselspannung auf dem Leiter 2 ruft am Ausgang des Differenzverstärkers 17 ein negatives Potential hervor, so daß die Diode in Sperrichtung beansprucht wird. Daher sinkt das Potential am Kondensator 19 ebenfalls allmählich ab. Der Verstärker 20 gibt demnach keinen Ausgangsstrom ab. Die positiven Wechselspannungsanteile auf dem Leiter 2 werden somit nicht beeinflußt.

Herrscht am Eingang des Widerstands die Wechselspannung null Volt, so regelt der Differenzverstärker 17 über den Strom durch die Diode das Potential am Ausgang des Verstärkers 20 im Sinne einer Aufrechterhaltung der Schwellenspannung.

Die in Fig.3b gezeigte Schaltungsanordnung dient ebenfalls zum Anklemmen der negativen Wechselspannungsanteile an den vorgegebenen Schwellenwert

Gegenüber der in Fig.3a dargestellten Anordnung unterscheidet sich die Anordnung gemäß F i g. 3b durch die Vertauschung der Eingänge des Differenzverstärkers 17, der Anschlüsse der Diode (Halbleiterelement 18), durch einen. Verstärker 20, der die Eingangsspannung umkehrt, und durch einen an positives Potential angeschlossenen Widerstand 21.

In den F i g. 4a und 4b sind Schaltungsanordnungen zum Anklemmen der positiven Wechselspannungsanteile an einen Schwellenwert dargestellt. Bei beiden Anordnungen sind die Leiter 2 über Widerstände 16 mit nicht dargestellten Wechselspannungsquellen verbunden. Die Schaltungen gemäß F i g. 4a und 4b stimmen mit den in Fig.3a und 3b gezeigten Schaltungen bezüglich der Anordnung von Differenzverstärkern 17, Kondensatoren IS, Verstärkern 20 und Widerständen 16, 22 überein. Die Widerstände 21 werden von einer Spannungsquelle entgegengesetzter Polarität gespeist. Die Spannungsquelle ist gemäß Fig.4a positiv. Die Anschlüsse der Dioden (Halbleiterelemente 18) sind weiterhin vertauscht.

Die in der F i g. 4a dargestellte Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der Anordnung gemäß F ι g. 3a somit durch die Bezugsspannung am Widerstand 21 sowie durch die umgekehrte Polung der Diode. Die gleichen Unterschiede bestehen zwischen der Schaltungsanordnung gemäß Fig.3b und der in Fig.4b gezeigten Schaltung.

Bei der in Fig. 5a dargestellten Anordnung ist ein Eingang mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 23 verbunden, dessen Ausgang an den Leiter 2 angeschlossen ist. Der Gleichstrompegel am Differenzverstärkereingang ist durch einen, zwei Widerstände 24, 25 enthaltenden Spannungsteiler festgelegt. Weiterhin ist der invertierende Differenzverstärkereingang an einen Abgriff eines Widerstände aufweisenden Spannungsteilers angeschlossen, der zwischen dem Differenzverstärkerausgang und Masse angeordnet ist, die nicht näher bezeichnet ist. Zwischen dem nichtinvertierenden Differenzverstärkereingang und dem Abgriff zwischen den beiden Widerständen 26, 27 ist noch ein Rückkoppelungswiderstand 28 vorgesehen. Der invertierende Eingang ist weiterhin über einen Widerstand 29 an einen Belag eines Kondensators 30 angeschlossen, dessen anderer Belag an ein Potential gelegt ist. Der Kondensator 30 ist über einen Widerstand 31 an eine positive Spannungsquelle angeschlossen, die nicht näher bezeichnet ist. Zwischen dem Kondensator 30 und dem Ausgang eines Differenzverstärkers 32 ist eine Diode (Halbleiterelement 33) angeordnet, deren Kathode vom Differenz-

rende Eingang des Differenzverstärkers 32 ist an den Leiter 2 gelegt, während der invertierende Eingang von Massepotential beaufschlagt ist.
Wenn eine positive Wechselspannung zum DifferenzVerstärker 23 gelangt, dann überträgt dieser ein verstärktes positives Signal zum Leiter 2. Dadurch gibt der Differenzverstärker 32 ein positives Ausgangssignai ab. Da am Kondensator 30 zu diesem Zeitpunkt eine niedrigere Spannung ansteht, sperrt die Diode. Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 23 hängt dadurch im wesentlichen von den Widerständen 26, 27, 28 ab, d. h. bei positiven Wechselspannungen wird der Verlauf der Spannung von den für die Anklemmung

ίο vorgesehenes Teilen 29, 30, 31, 32, 33 weitgehend unbeeinflußt.

Kommt eine negative Wechselspannung zum Differenzverstärker 23, so entsteht am Differenzverstärkerausgang ebenfalls eine negative Spannung, die an den

Eingängen des Differenzverstärkers 32 die Polarität der c«»»».._n»on umkehrt Der Differenzverstärker 32 ^ibt deshalb eine negative Spannung ab, so daß die Diode leitend wird. Das Potential am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 23 sinkt deshalb ebenfalls ab.

Über den Differenzverstärker 23 wird die Spannung auf dem Leiter 2 auf einen Schwellenwert geregelt, der geringfügig negativer als Massepotential ist. Dieser Schwellenwert bleibt für die Dauer der negativen Anteile der Wechselspannung erhalten. Die Schaltung gemäß Fig.5a dient deshalb zur Anklemmung der negativen Anteile der Wechselspannung.

Die in Fig.5b dargestellte Anordnung klemmt die positiv verlaufenden Wechselstromanteile an den Schwellenwert an. Im Vergleich zu der Schaltungsan-Ordnung gemäß Fig.5a ist die Diode (Halbleiterelement 33) umgekehrt gepolt und der Widerstand 31 von einer negativen Spannung gespeist.

Statt der in Fig.5a gezeigten Diode kann ein pnp-Transistor (Halbleiterelement 34) gemäß Fig.6 verwendet werden, der mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke parallel zum Kondensator 30 geschaltet ist. Die Eingänge des Differenzverstärker 32 sind in diesem Fall zu vertauschen. Es ist möglich, anstelle des npn-Transistors einen n-Kanal-Feldeffekttransistor zu benutzen, dessen Gate-Anschluß mit dem Differenzverstärkerausgang verbunden ist. Ohne Vertauschung der Eingänge des in F i g. 5a dargestellten Differenzverstärkers 32 läßt sich ein pnp-Transistor an den Ausgang anschließen, dessen Emitter-Kollektor-Strecke parallel zum Kondensator 30 geschaltet ist An die Stelle des pnp-Transistors kann ein p-Kanal-Feldeffekttransistor treten.

Die in F i g. 7 dargestellte Anordnung kann die Diode gemäß Fig.5b ersetzen. Dabei sind die Eingänge de-Differenzverstärkers 32 zu vertauschen und die Basis eines pnp-Transistors (Halbleiterelement 35) an den Ausgang anzuschließen, dessen Emitter von einem positiven Potential gespeist wird. Der Kollektor des Transistors ist mit dem Kondensator 30 verbunden.

Statt des Transistors läßt sich ein p-Kanal-Feldeffefcttransistor einsetzen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

10 15 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Beeinflussung der auf einem elektrischen Leiter übertragenen Wechselspannung durch Vorgabe eines einstellbaren Schwellenwerts, an den die Wechselspannung für eine Zeitspanne angeklemmt wird, in der sie eine den Schwellenwert in einer festlegbaren Polarität überschreitende Tendenz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung dem einen Eingang eines Differenzverstärkers (3, 11_: 17, 32) zuführbar ist, dessen zweiter Eingang mit einem für den Schwellenwert maßgebenden Bezügspotential beaufschlagbar ist, und daß über den Ausgang des Differenzverstärkers (3,11,17,32) ein Halbleiterelement (4,9,10,12,14,15,18,33,34,35) mit dem Leiter (2) verbunden ist, das beim Anklemmen der Wechselspannung an dei Schwellenwert und zur Festlegung des Ruhepotentials bei nicht mit Wechselspannung beaufschlagtem Leiter (2) einen Ausgleichsstrom zur Aufrechterhaltung des Schweljenwerts führt

2. Vorrichtung mit einem Kondensator, über den die Wechselspannung auf den Leiter übertragbar ist, · nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang des Differenzverstärkers (3, 11) mit einem Potential beaufschlagbar ist und daß bei einem das Potential dieses Eingangs unterschreitenden oder überschreitenden Potential am zweiten Eingang der Ausgang des Differenzverstärkers (3, 11) einen Strom abgibt, mit dem das Halbleiterelement (4, 9, 10, 12, 14, 15) durchlässig steuerbar ist, wobei der Strom zumindest teilweise über einen Widerstand (8, 13) an ein negatives oder positives Potential ableitbar ist (F i g. 1 a bis lc; F i g. 2a bis 2c).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers (3) an Anklemmpotential und der invertierende Eingang an den Leiter (2) gelegt ist und daß der Ausgang des Differenzverstärkers (3) über eine Diode (Halbleiterelement 4) den Leiter (2) speist, die mit ihrer Anode an den Ausgang des Differenzverstärkers (3) angeschlossen ist (Fig. la).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der invertierende Eingang des Differenzverstärkers (3) an Anklemmpotential und der nichtinvertierende Eingang an den Leiter (2) gelegt ist und daß der Ausgang des Differenzverstärkers (3) mit der Basis eines Transistors (Halbleiterelement 9) verbunden ist, der mit seinem Kollektor an den Leiter (2) und mit seinem Emitter an ein positives Potential angeschlossen ist (F i g. Ib).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers (3) an Anklemmpotential und der invertierende Eingang an den Leiter (2) gelegt ist und daß der Ausgang des Differenzverstärkers (3) mit der Basis eines Transistors (Halbleiterelement 10) verbunden ist, der mit seinem Emitter an der Leiter (2) und mit seinem Kollektor an ein positives Potential angeschlossen ist (F i g. Ic).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der invertierende Eingang des Differenzverstärkers (11) an Anklemmpotential und der nichtinvertierende Eingang an den Leiter (2) gelegt ist und daß der Ausgang des Differenzverstärkers (11) mit der Basis eines Transistors (Halbleiter-

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60 element 12) verbunden ist, der mit seinem Kollektor an den Leiter (2) und mit seinem Emitter an negatives Potential angeschlossen ist (F i g. 2a).

7. Vorrichtung nach Anpsruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers (11) an Anklemmpotential und der invertierende Eingang an den Leiter (2) gelegt ist und daß der Ausgang des Differenzverstärkers (11) mit der Basis eines Transistors (Halbleiterelement 14) verbunden ist, der mit seinem Emitter an der Leiter (2) und mit seinem Kollektor an ein negatives Potential angeschlossen ist (F i g. 2b).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers (11) an Anklcmmpotential und der invertierende Eingang an den Leiter 'T) gelegt ist und daß der Ausgang des Differenzverstärkers (11) über eine Diode (Halbleiterelement 15) den Leiter (2) speist, die mit ihrer Kathode an den Ausgang des Differenzverstärkers (11) angeschlossen ist (F i g. 2c).

9. Vorrichtung mit einem ohmschen Widerstand, über den die Wechselspannung auf den Leiter übertragbar ist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang des Differenzverstärkers (17) an den Leiter (2) und der andere an Anklemmpotential gelegt ist und daß der Ausgang des Differenzverstärkers (17) über ein Halbleiterelement (18) mit einem Kondensator (19) einem den Stromfluß bei fehlender Eingangsspannung über einen Widerstand (21) aufrecht erhaltenden Potential und einem Verstärker (20) verbunden ist, der über einen Widerstand (22) an den Leiter (2) angeschlossen ist (F i g. 3a bis 3b; F i g. 4a bis 4b).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterelement (18) eine Diode mit der Kathode an den Kondensator (19) angeschlossen ist. daß der invertierende Eingang des Differenzverstärkers (17) an den Leiter (2) gelegt ist und daß das Potential am Widerstand (21) negativ ist (F ig. 3a).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterelement (18) eine Diode mit der Anode an den Kondensator (19) angeschlossen ist, daß der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers (17) an den Leiter (2) gelegt und der Verstärker (20) als Umkehrverstärker ausgebildet ist und daß das Potential am Widerstand (21) positiv ist (F ig. 3b).

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterelement (18) eine Diode mit der Anode an den Kondensator (19) angeschlossen ist, daß der invertierende Eingang des Differenzverstärkers (17) an den Leiter (2) gelegt ist und daß das Potential am Widerstand (21) positiv ist (F ig. 4a).

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterelement (18) eine Diode mit der Kathode an den Kondensator (19) angeschlossen ist, daß der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers (17) an den Leiter (2) gelegt und der Verstärker (20) als Umkehrverstärker ausgebildet ist und daß das Potential am Widerstand (21) negativ ist (F i g. 4b).

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung dem nichtinvertierenden Eingang eines zusätzlichen Differenzverstärkers (23) zuführbar ist, dessen

invertierender Eingang über einen Widerstand (29) mit einem Kondensator (310) verbunden ist, der über einen weiteren Widerstand (31) an Bezugspotential und über das Halbleiterelement (33) an den Ausgang des Differenzverstärkers (32) angeschlossen ist, dessen einer Eingang mit Bezugspotential beaufschlagt und dessen anderer Eingang an den Leiter (2) angeschlossen ist, der vom Ausgang des zusätzlichen Differenzverstärkers (23) gespeist ist (Fig.5a, F ig. 5b). ίο

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers |[32) an den Leiter (2) und " der invertierende Eingang an Massepotential gelegt ist und daß der Ausgang des Differenzverstärkers (32) über eine Diode (Halbleiterelement 33), deren Kathode an den Kondensator (30) angeschlossen ist, den Kondensator (30) speist, der über den Widerstand (31) an negatives Potential gelegt ist (F i g. 5b).

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers |[32) an den Leiter (2) und der invertierende Eingang an Massepotential gelegt ist und daß der Ausgang des Differenzverstärkers (32) über eine Diode (Halbleiterelement 33), deren Anode an den Kondensator (30) angeschlossen ist, den Kondensator (30) speist, der über den Widerstand (31) an positives Potential gelegt ist (F i g. 5a).