DE2652807A1 - Signal generator augmenting zero voltage intersections - applies AC voltage to differential amplifier and has voltage sensitive resistor in feedback circuit - Google Patents

Signal generator augmenting zero voltage intersections - applies AC voltage to differential amplifier and has voltage sensitive resistor in feedback circuit

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DE2652807A1
DE2652807A1 DE19762652807 DE2652807A DE2652807A1 DE 2652807 A1 DE2652807 A1 DE 2652807A1 DE 19762652807 DE19762652807 DE 19762652807 DE 2652807 A DE2652807 A DE 2652807A DE 2652807 A1 DE2652807 A1 DE 2652807A1
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Abstract

The generator has an amplifier for emphasising the zero voltage intersections of an a.c. waveform, and is intended for demodulators for data transmission systems in which the information to be transmitted is contained in the nule points of an a.c. voltage signal. A voltage sensitive resistor is provided in a differential amplifier (V) negative feed-back circuit, so that the amplifier (V) gain increases at low input signal amplitudes, i.e. near the zero intersections. ITs gain is reduced for higher amplitudes, so that its output signal is always in the linear part of the characteristic.

Description

Anordnung zur Signalformung Arrangement for signal shaping

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Signalformung durch Versteilerung von Wechselspannungs-Nulldurchgängen mittels eines Verstärkers, vorzugsweise für Demodulatoren für Datenübertragungsverfahren, bei denen die zu übertragende Information in den Nulldurchgängen eines Wechselspannungssignals enthalten ist.The invention relates to an arrangement for signal shaping by steepening of AC voltage zero crossings by means of an amplifier, preferably for Demodulators for data transmission processes in which the information to be transmitted is contained in the zero crossings of an AC voltage signal.

Ist die zu übertragende Information in den Nuildurchgängen eines Wechselspannungssignals enthalten, so muß das Signal zur Auswertung der Information empfangsseitig in den Nulldurchgängen so versteilert werden, daß ein Rechtecksignal entsteht. Bislang werden zu diesem Zweck Schwellwertschalter oder Verstärkerschaltungen verwendet, die bis in die Sättigung bzw. in den Sperrbereich durchgesteuert werden. Nachteiligerweise kann es dabei jedoch zu Unsymmetrien und zu unerwünschten Verschiebungen der Nulldurchgänge kommen. Es sind auch bereits Regelschaltungen mit einer Verstärkung bekannt,, die zwar von der Signalamplitude abhängt, die aber aufgrund von Zeitkonstanten jeweils über mehrere aufeinanderfolgende Amplitudenwerte konstant bleibt (Regelverstärker, Volumenregler).Is the information to be transmitted in the zero passages of an AC voltage signal included, the signal must be used for evaluation the information on the receiving side are steepened in the zero crossings so that a square wave signal is produced. So far threshold switches or amplifier circuits are used for this purpose, which are controlled through to saturation or the blocked area. Unfortunately However, this can lead to asymmetries and undesirable shifts in the zero crossings come. There are also already known control circuits with a gain, the depends on the signal amplitude, but it depends on time constants remains constant over several successive amplitude values (control amplifier, Volume regulator).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine bessere und genauere Auswertung der Nulldurchgänge von Wechselspannungssignalen ermöglicht.The invention is based on the object of an arrangement of the initially called type to create a better and more accurate evaluation of the zero crossings of alternating voltage signals.

Diese Aufgabe gird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Gegenkopplungszweig eines Operationsverstärkers ein spannungsabhängiger Widerstand enthalten ist, nach dessen Maßgabe sich die Verstärkung des Operationsverstärkers in der Weise in Abhängigkeit von der jeweiligen Momentanamplitude des Eingangssignals ändert, daß die Verstärkung bei kleinen Momentanamplituden, d. h. nahe einem Nulldurchgang, hoch ist, bei großen Nomentanamplituden dagegen so weit reduziert ist, daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers stets im linearen Aussteuerbereich des Operationsverstärkers bleibt.This object is achieved according to the invention in that in the negative feedback branch an operational amplifier contains a voltage-dependent resistor, according to the measure of which the gain of the operational amplifier is dependent on from the respective instantaneous amplitude of the input signal that the gain changes with small instantaneous amplitudes, d. H. near a zero crossing, is high, at large On the other hand, instantaneous amplitudes are reduced to such an extent that the output signal of the operational amplifier always remains in the linear control range of the operational amplifier.

Der spannungsabhangige Widerstand besteht dabei vorzugsweise aus zwei gegeneinander geschalteten Zenerdioden.The voltage-dependent resistor preferably consists of two Zener diodes connected against one another.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist dem Operationsverstärker ein weiterer Operationsverstärker oder ein Schwellwertschalter nachgeschaltet.In an advantageous embodiment, the operational amplifier another operational amplifier or a threshold switch connected downstream.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß das Eingangssignal über einen Eingang sowie eine erste Kapazität und einen ersten ohmschen Widerstand direkt einem ersten Eingang des Operationsverstärkers zuführbar ist, daß der erste Eingang des Operationsverstärkers über einen zweiten und einen dritten ohmschen Widerstand mit einem zweiten Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist, daß eine Verbindung zwischen dem zweiten und dem dritten ohmschen Widerstand zum einen über eine Parallelschaltung eines vierten ohmschen Widerstandes und einer zweiten Kapazität mit dem Bezugspotential für das Eingangssignal und zum andern über einen fünften ohmschen Widerstand mit einem positiven Potential, vorzugsweise der Versorgungsspannung für den Operationsverstärker, verbunden ist, daß der Ausgang des Operationsverstärkers zum einen über einen Gegenkopplungszweig bestehend aus einer Parallelschaltung aus zwei gegeneinander geschalteten Zenerdioden und einem sechsten ohmschen Widerstand mit dem ersten Eingang des Operationsverstärkers und zum andern über einen siebten ohmschen Widerstand und eine dritte Kapazität mit einem ersten Eingang des weiteren Operationsverstärkers verbunden ist, daß der erste Eingang des weiteren Operationsverstärkers außerdem über einen achten und neunten ohmschen Widerstand mit einem zweiten Eingang des weiteren Operationsverstärkers verbunden ist, daß eine Verbindung zwischen dem achten und dem neunten ohmschen Widerstand an die Verbindung zwischen dem zweiten und dritten ohmschen Widerstand angeschlossen ist und daß der weitere Operationsverstärker ausgangsseitig zum einen über einen Rückkopplungszweig mit einem zehnten ohmschen Widerstand mit seinem zweiten Eingang und zum andern mit einem Ausgang verbunden ist Der Erfindung liegt mit anderen Worten die Uberlegung zugrunde, daß die Verstärkung des Signalformerverstärkers in Abhängigkeit von der Nomentanamplitude des Eingangssignals gesteuert werden muß, da zum einen die größtmögliche Verstärkung nur während des Nulldurchgangs bzw. in seiner unmittelbaren Nähe erforderlich ist und'zum andern die verstärkungsbedingten Signalverzerrungen am geringsten sind, wenn der Verstärker nur wenig ausgesteuert ist. Erfindungsgemäß wird durch einen spannungsabhängigen Widerstand, vorzugsweise in Gestalt zweier gegeneinander geschalteter Zenerdioden, im Gegenkopplungszweig des verwendeten Operationsverstärkers. erreicht, daß die Verstärkung bei kleinen Werten der Momentanamplitude, d. h. nahe dem Nulldurchgang, am größten ist und daß sie bei größeren Momentanamplitudenwerten durch die spannungsabhängige Gegenkopplung reduziert wird. Dabei wird die Amplitude des Operationsverstärker-Ausgangssignals so begrenzt, daß das Ausgangssignal stets im linearen Aussteuerbereich des Verstärkers bleibt. Diesem Signalformer wird vorteilhafterweise eine weitere Verstärkerstufe oder ein Schwellwertschalter nachgeschaltet, deren Ausgangssignal aufgrund der vorher extrem versteilerten Signalflanke den Nulldurchgang exakt wiedergibt. Hieraus ergibt sich unmittelbar der Vorteil einer besseren und genaueren Auswertbarkeit der Nulldurchgänge. Als weitere Vorteile gegenüber bekannten Signalformern kommen noch ein geringerer Aufwand, die Stabilität des gewählten Verstärker-Arbeitspunktes sowie die Unabhängigkeit von Toleranzen der verwendeten Bauelemente hinzu.A preferred embodiment is that the input signal via an input and a first capacitance and a first ohmic resistor can be fed directly to a first input of the operational amplifier that the first Input of the operational amplifier via a second and a third ohmic Resistor is connected to a second input of the operational amplifier that a connection between the second and the third ohmic resistor on the one hand Via a parallel connection of a fourth ohmic resistor and a second Capacity with the reference potential for the input signal and on the other hand via one fifth ohmic resistor with a positive potential, preferably the supply voltage for the operational amplifier, that is the output of the operational amplifier on the one hand via a negative feedback branch consisting of a parallel circuit two counter-connected Zener diodes and a sixth ohmic resistor to the first input of the operational amplifier and to the other via a seventh ohmic resistance and a third capacitance with a first input further Operational amplifier is connected that the first input of the further operational amplifier also via an eighth and ninth ohmic resistor with a second input of the Another operational amplifier is connected that a connection between the eighth and the ninth ohmic resistor to the connection between the second and third Ohmic resistance is connected and that the further operational amplifier on the output side on the one hand via a feedback branch with a tenth ohmic resistor its second input and the other is connected to an output of the invention in other words is based on the consideration that the gain of the signal conditioning amplifier must be controlled depending on the current amplitude of the input signal, because on the one hand the greatest possible gain only during the zero crossing or in its immediate proximity is necessary and on the other hand the gain-related Signal distortion is lowest when the amplifier is only slightly controlled is. According to the invention, a voltage-dependent resistor is preferably used in the form of two zener diodes connected against one another, in the negative feedback branch of the operational amplifier used. achieves that the gain at small Values of the instantaneous amplitude, d. H. near the zero crossing, is greatest and that at larger instantaneous amplitude values due to the voltage-dependent negative feedback is reduced. This is the amplitude of the operational amplifier output signal limited so that the output signal is always in the linear control range of the Amplifier remain. This signal shaper is advantageously provided with a further amplifier stage or a threshold value switch connected downstream whose output signal based on the previously extremely steep signal edge reproduces the zero crossing exactly. From this it follows The immediate advantage of better and more precise evaluability of the zero crossings. Another advantage over known signal conditioners is a minor one Effort, the stability of the selected amplifier operating point and independence of tolerances of the components used.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.A preferred embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels.The figure shows a block diagram of the exemplary embodiment.

Das zu formende Eingangssignal wird über einen Eingang E sowie eine Reihenschaltung aus einer Kapazität C1 und einem ohmschen Widerstand R1 einem ersten Eingang eines Operationsverstärkers V des eigentlichen Signalformers, der ausgangsseitig über einen Gegenkopplungszweig mit einer Parallelschaltung aus zwei gegeneinander geschalteten Zenerdioden Z und Z' und einem ohmschen Widerstand R2 auf seinen ersten Eingang rückgekoppelt ist, zugeführt.The input signal to be shaped is via an input E and a Series connection of a capacitor C1 and an ohmic resistor R1 a first Input of an operational amplifier V of the actual signal conditioner, the output side Via a negative feedback branch with a parallel connection of two against each other switched Zener diodes Z and Z 'and an ohmic resistor R2 on its first Input is fed back.

Das Gleichspannungspotential dieses ersten Eingangs des Operationsverstärkers V wird mit einer Spannungsteilerschaltung der ohmschen Widerstände R7 und R'7 gebildet und über einen ohmschen Widerstand R4 dem ersten Eingang sowie über einen ohmschen Widerstand R'4 einem zweiten Eingang des Operationsverstärkers V zugeführt, wobei das Gleichspannungspotential dem des Ausgangs des Operationsverstärkers entspricht und das Wechselspannungspotential durch den Anschluß eines Kondensators C3 dem Bezugspotential für die Eingangsspannung gleich ist.The DC voltage potential of this first input of the operational amplifier V is formed with a voltage divider circuit of the ohmic resistors R7 and R'7 and via an ohmic resistor R4 to the first input and via an ohmic one Resistor R'4 fed to a second input of the operational amplifier V, wherein the DC voltage potential corresponds to that of the output of the operational amplifier and the AC voltage potential through the connection of a capacitor C3 to the reference potential for the input voltage is the same.

Der Ausgang des Operationsverstärkers V ist über eine Rfihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand R3 und einer Kapazität C2 mit einem ersten Eingang des weiteren Operationsverstärkers V' verbunden. Der weitere Operationsverstärker V' ist ausgangsseitig über einen ohmschen Widerstand R6 auf seinen zweiten Eingang rückgekoppelt, wodurch eine Schalthysterese erzeugt wird, die zu einer weiteren Versteilerung der Nulldurchgangssignale führt.The output of the operational amplifier V is via a series connection from an ohmic resistor R3 and a capacitance C2 with a first input of the further operational amplifier V 'connected. The other operational amplifier On the output side, V 'is connected to its second input via an ohmic resistor R6 fed back, whereby a switching hysteresis is generated, which leads to a further Leads to steepening of the zero crossing signals.

Der erste Eingang des weiteren Operationsverstärkers V' ist über einen Widerstand R5, der zweite Eingang über einen Widerstand R'5 mit dem Spannungsteilerpotential verbunden, das von den Widerständen R7 und R'7 gebildet wird und gleichspannungsmäßig ebenfalls dem Ausgangssignal des weiteren Operationsverstärkers V' entspricht.The first input of the further operational amplifier V 'is via a Resistor R5, the second input via a resistor R'5 with the voltage divider potential connected, which is formed by the resistors R7 and R'7 and with DC voltage also corresponds to the output signal of the further operational amplifier V '.

Das geformte Ausgangssignal des Signalformers steht an dem Ausgang A des weiteren Operationsverstärkers V' zur Verfugung. LeerseiteThe shaped output signal of the signal conditioner is available at the output A of the further operational amplifier V 'available. Blank page

Claims (4)

Patentansprüche 1. Anordnung zur Signalformung durch Versteilerung von Wechselspannungs-Nulldurchgängen mittels eines Verstärkers, vorzugsweise für Demodulatoren für Datenübertragungsverfahren, bei denen die zu übertragende Information in den Nulldurchgängen eines Wechselspannungssignals enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gegenkopplungszweig eines Operationsverstärkers (V) ein spannungsabhängiger Widerstand enthalten ist, nach dessen Maßgabe sich die Verstärkung des Operationsverstärkers (V) in der Weise in Abhängigkeit von der jeweiligen Momentanamplitude des Eingangssignals ändert, daß die Verstärkung bei kleinen Momentanamplituden, d. h. nahe einem Nulldurchgang, hoch ist, bei großen Nomentanamplituden dagegen so weit reduziert ist, daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers (V) stets im linearen Aussteuerbereich des Operationsverstärkers (V) bleibt (Fig.). Claims 1. Arrangement for signal shaping by steepening of AC voltage zero crossings by means of an amplifier, preferably for Demodulators for data transmission processes in which the information to be transmitted is contained in the zero crossings of an AC voltage signal, characterized in that that in the negative feedback branch of an operational amplifier (V) a voltage-dependent Resistance is included, according to which the gain of the operational amplifier (V) in this way as a function of the respective instantaneous amplitude of the input signal changes that the gain at small instantaneous amplitudes, d. H. near a zero crossing, is high, at large instantaneous amplitudes, on the other hand, is reduced so far that the output signal of the operational amplifier (V) is always in the linear dynamic range of the operational amplifier (V) remains (Fig.). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Widerstand aus zwei gegeneinander geschalteten Zenerdioden (Z und Z') besteht (Fig.).2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the voltage-dependent Resistance consists of two Zener diodes (Z and Z ') connected against each other (Fig.). 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Operationsverstärker (V) ein weiterer Operationsverstärker (V') oder ein Schwellwertschalter nachgeschaltet ist (Fig.).3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the Operational amplifier (V) another operational amplifier (V ') or a threshold switch is downstream (Fig.). 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal über einen Eingang (E) sowie eine erste Kapazität (C1) und einen ersten ohmschen Widerstand (R1) direkt einem ersten Eingang (-) des Operationsverstärkers (V) zuführbar ist, daß der erste Eingang (-) des Operationsverstärkers (V) über einen zweiten und einen dritten ohmschen Widerstand (R4, R'4) mit einem zweiten Eingang t+) des Operationsverstärkers (V) verbunden ist, daß eine Verbindung zwischen dem zweiten und dem dritten ohmschen Widerstand (R4, R'4) zum einen über eine Parallelschaltung eines vierten ohmschen Widerstandes R'7 und einer zweiten Kapazität (C3) mit dem Bezugspotential für das Eingangs signal und zum andern über einen fünften ohmschen Widerstand (R7) mit einem positiven Potential, vorzugsweise der Versorgungsspannung für den Operationsverstärker (V). verbunden ist, daß der Ausgang des Operationsverstärkers (V) zum einen über einen Gegenkopplungszweig bestehend aus einer Parallelschaltung aus zwei gegeneinander geschalteten Zenerdioden (Z und Z') und einem sechsten ohmschen Widerstand (R2) mit dem ersten Eingang (-) des Operationsverstärkers (V) und zum andern über einen siebten ohmschen Widerstand (R3) und eine dritte Kapazität (C2) mit einem ersten Eingang (-! des weiteren Operationsverstärkers (V') verbunden ist, daß der erste Eingang (-) des weiteren Operationsverstärkers (V') außerdem über einen achten und neunten ohmschen Widerstand (R5, R'5) mit einem zweiten Eingang (+) des weiteren Operationsverstärkers (V') verbunden ist, daß eine Verbindung zwischen dem achten und dem neunten ohmschen Widerstand (R5, R'5) an die Verbindung zwischen dem zweiten und dritten ohmschen Widerstand CR4, R'4) angeschlossen ist und daß der weitere Operationsverstärker (V') ausgangsseitig zum einen über einen Rückkopplungszweig mit einem zehnten ohmschen Widerstand (R6) mit seinem zweiten Eingang (+) und zum andern mit einem Ausgang (A) verbunden ist (Fig.).4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the input signal via an input (E) and a first capacitance (C1) and a first ohmic one Resistor (R1) can be fed directly to a first input (-) of the operational amplifier (V) is that the first input (-) of the operational amplifier (V) via a second and a third ohmic resistor (R4, R'4) with a second input t +) des Operational amplifier (V) is connected that a connection between the second and the third ohmic resistor (R4, R'4) on the one hand via a parallel connection a fourth ohmic resistor R'7 and a second capacitance (C3) with the Reference potential for the input signal and on the other hand via a fifth ohmic Resistor (R7) with a positive potential, preferably the supply voltage for the operational amplifier (V). is connected to that the output of the operational amplifier (V) on the one hand via a negative feedback branch consisting of a parallel circuit from two Zener diodes connected against each other (Z and Z ') and a sixth ohmic Resistor (R2) to the first input (-) of the operational amplifier (V) and to others via a seventh ohmic resistor (R3) and a third capacitance (C2) is connected to a first input (-! of the further operational amplifier (V '), that the first input (-) of the further operational amplifier (V ') also has an eighth and ninth ohmic resistor (R5, R'5) with a second input (+) of the further operational amplifier (V ') is connected that one link between the eighth and the ninth ohmic resistance (R5, R'5) to the connection between the second and third ohmic resistance CR4, R'4) is connected and that the further operational amplifier (V ') on the output side on the one hand via a Feedback branch with a tenth ohmic resistor (R6) with its second Input (+) and on the other hand with an output (A) is connected (Fig.).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3007502A1 (en) * 1980-02-28 1981-09-10 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt CIRCUIT FOR PROCESSING A DIGITAL SIGNAL

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DE3007502A1 (en) * 1980-02-28 1981-09-10 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt CIRCUIT FOR PROCESSING A DIGITAL SIGNAL

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