DE2719591A1 - Schaltungsanordnung zur spitzenwertgleichrichtung von wechselspannungssignalen unterschiedlicher frequenz - Google Patents

Schaltungsanordnung zur spitzenwertgleichrichtung von wechselspannungssignalen unterschiedlicher frequenz

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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/04Measuring peak values or amplitude or envelope of ac or of pulses

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  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung zur Spitzenwertgleichrichtung von Wechsel-
  • spannungssignalen unterschiedlicher Frequenz Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Spitzenwertgleichrichtung von Wechselspannungssignalen unterschiedlicher Frequenz mit einem Speicher, der auf den jeweiligen Spitzenwert aufgeladen ist und von dem die gleichgerichtete Spannung abgenommen wird.
  • Aus der Zeitschrift "Elektrotechnik", 51 (1969), Heft 11, Seite 18 und 19 ist es bekannt, in Zusammenhang mit einem phasenabhängigen Gleichrichter ein Ausgangssignal zu erzeugen, das gleich der Umhüllenden eines Wechselspannungssignals ist. Diese Wechselspannung entsteht dadurch, daß eine Brücke von einem Oszillator gespeist ist und sich Brückenverstimmungen im Auftreten eines Wechselspannungssignals an einer Brückendiagonale auswirken. Die Amplitude des Wechselspannungssignals ist abhängig von der Brückenverstimmung. Wird dieses Wechselspannungssignal einem phasenabhängigen Gleichrichter zugeführt, der von dem die Brücke speisenden Oszillator geschaltet ist, so treten an dessen Ausgang Gleichspannungssignale auf, welche die Form von doppelweggleichgerichteten Wechselspannungssignalen haben, mit dem Unterschied, daß diese Gleichspannungssignale je nach dem Brückensignal positiv oder negativ sind. In einem Siebglied können sie geglättet werden, wobei der Ladekondensator verhindert, daß das Ausgangssignal rasch abklingt. Es ist zwar möglich, durch Verkleinern der Entladezeit des Kondensators die Ausschwingzeit zu verkürzen. Eine solche Maßnahme bewirkt aber eine Verzerrung bei tiefen Frequenzen des gleichgerichteten signals.
  • In der DT-OS 20 54 120 ist ein Verfahren zur Gleichrichtung einer Wechsel spannung beschrieben, bei dem im Takt der Halbperioden der Eingangswechselspannung abwechselnd einer von zwei Speichern auf den Wert der Eingangswechselspannung aufgeladen wird und der andere Speicher den vorher aufgenommenen Wert an den Ausgang abgibt. Jeder Speicher wird zu Beginn derjenigen Halbperiode der Eingangswechselspannung, während der er auf den Wert der Eingangswechselspannung aufgeladen werden soll, kurzzeitig entladen. ein derartiges Verfahren eignet sich nur zum Gleichrichten einer Wechselspannung mit einer einzigen bestimmten Frequenz, nicht aber eines Signalgemischs mit verschiedenen Frequenzen.
  • Dieser Nachteil wird mit einer Anordnung behoben, die aus der DT-OS 21 63 399 bekannt wurde. Auch diese Anordnung enthält einen Gleichrichter und zwei diesem nachgeschaltete Ladekondensatoren. Eine Schalteinrichtung entlädt mit einer Frequenz, die höchstens gleich der niedrigsten Frequenz des Wechselspannungssignals ist, abwechselnd einen der beiden Ladekondensatoren und fragt die Ladespannung des jeweils nicht entladenen Kondensators oder eine davon abgeleitete Spannung ab. Diese Anordnung weist aber trotz des großen Aufwandes noch den Nachteil auf, daß das Ausgangssignal verzögert den Spitzenwerten des Bingangssignals folgt und daß diese Verzögerung umso größer ist, je breitbandiger das Eingangssignal ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der die Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden sind und die bei guter Genauigkeit und geringem Aufwand vielseitig einsetzbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
  • Abtast- und Halteschaltungen sind bekannt. Mittels eines einem Steuereingang zugeführten Signals können sie in zwei Zustände geschaltet werden, einen Abtastzustand, bei dem das Eingangssignal übernommen wird und einen Haltezustand, in dem das übernommene Eingangssignal stets am Ausgang anliegt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist so ausgebildet, daß während der Signalspitzen der Abtastzustand eingenommen wird, daß also die Spitzenwerte der Eingangswechselspannungen übernommen und ausgegeben werden.
  • Hierzu ist ein Differenzierglied vorgesehen, dem das Eingang signal zugeführt ist und an das ein Vergleicher angeschlossen ist, der feststellt, wann das Ausgangssignal des Differenziergliedes, also die zeitliche Ableitung des Eingangssignals Null ist. Mit dem Ausgangssignal dieses Vergleichers oder einem davon abgeleiteten Signal wird die Abtast- und Halteschaltung gesteuert.
  • Das Ausgangssignal des Vergleichers kann dadurch modifiziert werden, daß es einer monostabilen Kippstufe zugeführt ist, deren Zeitkonstante an die Zeit angepaßt ist, die die Abtast- und Halteschaltung braucht, um das Eingangssignal zu übernehmen.
  • Im Falle sehr langsam sich verändernder Eingangssignale kann es unerwünscht sein, wenn sich das Ausgangssignal nur dann ändert, wenn das Eingangssignal einen Spitzenwert erreicht hat. Um dies zu verhindern, kann eine zweite monostabile Kippstufe vorgesehen sein, deren Zeitkonstante etwa gleich der kürzesten gewünschten Periodendauer der Ausgangssignale ist und die die Abtast- und Halteschaltung in den Abtastzustand steuert, wenn sie im stabilen Zustand ist. Die beiden monostabilen Kippstufen können bei geeigneter logischer Verknüpfung ihrer Ausgangssignale gleichzeitig eingesetzt werden.
  • Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.
  • Figur 1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • In Figur 2 sind Diagramme zur Verdeutlichung der Funktion der Anordnung nach Figur 1 dargestellt.
  • Linem Eingang E der Anordnung nach Figur 1 ist ein Wechselspannungssignal unterschiedlicher Frequenz zugeführt, das einerseits auf eine Abtast- und Halteschaltung AH und andererseits auf den Eingang eines Differenziergliedes DF, das die zeitliche Ableitung des Eingangssignals bildet, gelangt. An den Ausgang des Differenziergliedes DF ist der eine Eingang eines Vergleichers K angeschlossen, dessen anderer Eingang an Masse liegt.
  • Der Vergleicher K steuert eine erste monostabile Kippstufe M1 an, welcher der Rücksetzeingang CL und der Setzeingang einer zweiten monostabilen Kippstufe M2 nachgeschaltet ist. An deren Ausgang ist der Steuereingang ST der Abtast- und Halteschaltung angeschlossen, welche einen Ausgang A speist. Das oberste Zeitdiagramm der Figur 2 zeigt den Verlauf einer Eingangsspannung Ue, welche zunächst etwa den Verlauf einer abklingenden Wechselspannung hat und später einen kleinen langsamen Anstieg und einen flachen Abfall aufweist. Von dieser Spannung wird im Differenzierglied DF die zeitliche Ableitung ### gebildet, deren zeitlicher Verlauf im zweiten Diagramm dargestellt ist.
  • Der Vergleicher K bildet daraus ein binäres Signal (Diagramm k), das bei jedem Vorzeichenwechsel der Ausgangsspannung des Differenziergliedes seinen Signalzustand ändert, so daß die Impulsflanken das Auftreten von Extremwerten anzeigen. Zum Erfassen des Spitzenwertes wird nur der Wechsel von Positiv auf Negativ, also die oberen Spitzenwerte des Eingangssignals U Ue berücksichtigt, indem die monostabile Kippstufe M1 so gewählt ist, daß ihre Zeitkonstante t1 klein im Vergleich zur Periodendauer der Eingangssignale ist und daß sie nur auf negative Impulsflanken reagiert. Den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals der monostabilen Kippstufe M1 zeigt Diagramm ml. Die Ausgangsimpulse der monostabilen Kippstufe M1, die auf den Eingang CL der Kippstufe M2 gelangen, setzen diese zurück. Mit den negativen Flanken wird die Kippstufe wieder gesetzt, so daß die im Diagramm m2 gezeigten Impulse entstehen, die dem Steuereingang ST der Abtast- und Halteschaltung zugeführt sind. Beim Signalzustand Null wird die Abtast- und Halteschaltung AH im Zustand "Abtasten" betrieben, beim Signalzustand 1 im Zustand "Halten". Liegt eine Wechselspannung ausreichend hoher Frequenz am Eingang, wird die Abtast- und Halteschaltung AH nur während der verhältnismäßig kurzen Zeiten t1 in den Abtastzustand gesteuert.
  • Am Ausgang A erscheint daher das im Diagramm Ua gezeigte Ausgangssignal.
  • Fällt das Wechselspannungssignal aus, kippt die monostabile Kippstufe M2 nach einer Zeitdauer t2 in den stabilen Zustand zurück und setzt damit die Abtast- und Halteschaltung AH in den Abtastzustand, in dem sie das dem Eingang E zugeführte Signal unverändert zum Ausgang A durchschaltet, wie im rechten Drittel der Diagramme der Figur 2 zu sehen ist Erreicht aber die Eingangsspannung Ue einen Maximalwert, geht die zeitliche Ableitung dUe/dt durch Null, der Vergleicher K spricht an und setzt die monostabile Kippstufe M1 in den astabilen Zustand.
  • Damit wird auch die Kippstufe M2 gesetzt, bis sie nach ihrer Zeitkonstante t2 wieder zurückkippt. In dieser Zeit ist die Eingangsspannung um einen kleinen Betrag gefallen, der in der Ausgangsspannung Ua als Sprung erscheint. Danach sinkt die Ausgangsspannung wie die Eingangsspannung langsam ab. Die Zeitkonstante t2 ist etwa gleich der gewünschten kürzesten Periodendauer des Ausgangssignals.

Claims (3)

  1. Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zur Spitzenwertgleichrichtung von Wechseispannungen unterschiedlicher Frequenz mit einem Speicher, der auf den jeweiligen Spitzenwert aufgeladen ist und von dem die gleichgerichtete Spannung abgenommen wird, a a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Speicher eine Abtast- und Halteschaltung (AH) vorhanden ist, aer das ingangssignal zugeführt ist und dessen Steueereingang (ST) einem Vergleicher (K) nachgeordnet ist, dessen erster ingang (-) an Nullpotential und dessen zweiter Lingang (+) an den Ausgang eines Differenziergliedes (DF), dem die Wechselspannung zugeführt ist, angeschlossen ist.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang des Vergleichers (K) und den Steuereingang (ST) der Abtast- und Halteschaltung (AH) eine erste monostabile Kippstufe (M1) geschaltet ist, deren Zeitkonstante (t1) im Vergleich zu den Periodendauern der Eingangssignale kurz ist und die im astabilen Zustand die Abtast- und Halteschaltung (AH) in den Abtastzustand steuert.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang des Vergleichers (K) und den Steuereingang (ST) der Abtast- und Halteschaltung (AH) eine zweite monostabile Kippstufe (M2) geschaltet ist, deren Zeitkonstante (t2) etwa gleich der kürzesten gewänschten Periodendauer der Ausgangssignale der Abtast- und Halteschaltung (AH) ist und die von den Ausgangsimpulsen des Differenziergliedes (DF) oder davon abgeleiteten Impulsen (m2) in den stabilen Zustand gesetzt wird und im stabilen Zustand die Abtast- und Halteschaltung (AH) in den Abtastzustand schaltet.
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DE2719591B2 DE2719591B2 (de) 1979-11-08
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