DE2726280C2

DE2726280C2 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Rechteckspannung

Info

Publication number: DE2726280C2
Application number: DE19772726280
Authority: DE
Inventors: Gerd 6000 Frankfurt Dornwald; Günther Ing.(grad.) 6233 Kelkheim Schmitt
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1977-06-10
Filing date: 1977-06-10
Publication date: 1984-01-12
Also published as: JPS545367A; DE2726280A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Rechteckspannung aus einem von einer Eingangsspannungsquelle abgegebenen Spannungssignal, mit einem als Schmitt-Trigger geschalteten Differenzverstärker, dessen erster und zweiter Eingang jeweils über einen Eingangswiderstand an die Eingangs- ω Spannungsquelle angeschlossen sind und an dessen zweiten Eingang ein Kondensator angeschlossen ist.

Bekannte Schaltungsanordnungen mit einem als Schmitt-Trigger geschalteten Verstärker werden dazu verwendet, um aus der von einem Geber als J5 Eingangsspannungsquel'e abgegebenen Spannungssignal, dessen Verlauf maßgeblich von der Art des Gebers bestimmt wird, in eine Rechteckspannung mit definiertem Spannungsverlauf umzuformen.Die Pulsfrequenz der Rechteckspannung soll dabei gleich der Grudfre- <o quenz des Eingangsspannungssignals sein. Derartige bekannte Schaltungsanordnungen wirken grundsätzlich in der Weise, daß eine Verstärkerstufe des Schmitt-Triggers rasch einen bestimmten Schaltzustand annimmt, wenn das Eingangsspannungssignal einen bestimmten Einschaltpegel erreicht und überschreitet und daß die Verstärkerstufe rasch in einen zweiten definierten Schaltzustand gelangt, wenn das Eingangsspannungssignal einen Ausschaltpegel erreicht oder unterschreitet. Der Einschaltpegel und der Ausschaltpegel liegen dabei für eine bestimmte Dimensionierung der Schaltungsanordnung fest.

Da der Einschaltpegel und der Ausschaltpegel festgelegt sind, besteht das Problem, die Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Rechteckspannung an unterschiedliche Eingangsspannungsquellen, insbesondere Geber, anzupassen, die Spannungssignale mit unterschiedlichem Gleichspannungsanteil abgeben. Solche Anpassungsprobleme können beispielsweise auftreten, wenn die Schaltungsanordnung in einem Fall zur Erzeugung einer Rechteckspannung aus der von einem Reed-Kontakt-Geber abgegebenen Spannungssignal und in einem andern Fall zur Erzeugung einer Rechteckspannung aus einem von einem Induktivgeber gelieferten Spannungssignal betrieben werden soll. ^b5

Es ist des weiteren eine Schaltungsanordnung zur Feststellung von Zustandsänderungen eines eine digitale Wellenform aufweisenden Signals bekannt (DE-OS 25 22 504) bekannt, die einen als Schmitt-Trigger geschalteten Differenzverstärker enthält, dessen erster und zweiter Eingang jeweils über einen Widerstand mit den eine digitale Wellenform aufweisenden Signal gespeist sind und an dessen zweiten Eingang ein als Zeitverzögerungseinrichtung wirkender Kondensator sowie zwischen diesem und dem Widerstand eine Einrichtung angeschlossen ist die verhindert daß negative Spannungen am zweiten Eingang des Differenzverstärkers auftreten. Der Kondensator hat hierbei die Aufgabe, eine Zeitverzögerung hervorzurufen, sobald eine Polaritätsänderung des Signals festgestellt wird. Mit einer solchen Schaltungsanordnung lassen sich Polaritätsänderungen eines auch verzerrten Videosignals sicher feststellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der Spannungssignale mit unterschiedlichem Gleichspannungsanteil ohne an den Gleichspannungsanteil angepaßte Dimensionierung der Eingangsschaltung oder Kompensation eines Teils der Gleichspannung in eine Rechteckspannung umgeformt werden können, deren Pulsfrequenz der Grundfrequenz des Eingangsspannungssignals genau entspricht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der an den zweiten Eingang angeschlossene Widerstand mit dem Kondensator einen Tiefpaß bildet dessen Zeitkonstante groß im Vergleich zur Periodendauer des Eingangsspannungssignals ist und daß der erste Eingang des Differenzverstärkers über einen Rückkopplungswiderstand mit dem Ausgang des Differenzverstärkers verbunden ist.

Das Wesen dieser erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß die Ein- und Ausschaltpegel des Schmitt-Triggers nicht wie üblich auf bestimmte Werte festgelegt sind, sondern sich selbsttätig an dem Mittelwert der Eingangsspannung orientieren. Infolge dieser automatischen Anpassung ist es möglich, Wechselspannungen oder impulsförmige Spannungen als Eingangsspannung mit überlagertem variablen Gleichspannungsanteil in eine Rechteckspannung umzuformen, deren Pulsfrequenz der Gnindfrequenz der Eingangsspannung gleich ist. Der Gleichspannungsanteil kann dabei in weiten Grenzen schwanken, solange die Betriebsspannung, mit welcher der Verstärker oder die Verstärker der Schaltungsanordnung betrieben werden, nicht überschritten wird. Langsame Änderungen des Gleichspannungsanteils des Spannungssignals bewirken also keine Schaltvorgänge. Vielmehr wird die Schaltungsanordnung durch gegenüber Gleichspannungsänderungen rasch verlaufende Spannungsänderungen getriggert.

Diese Schaltungsanordnung hat somit den wesentlichen Vorteil, daß sie nicht entsprechend dem Gleichspannungsanteil, der von der Geberschaltungsanordnung abgegeben wird, zu dimensionieren ist. Damit vereinfachen sich die Herstellung der Schaltungsanordnung sowie die Lagerhaltung für Schaltungsanordnungen, die für verschiedene Geber vorgesehen sind, erheblich.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit drei Figuren näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Rechteckspannung mit einem Differenzverstärker,

F i g. 2 den Verlauf der Schaltpegel der Schaltungsan-

Ordnung in Abhängigkeit von dem Mittelwert des Spannungssignals der Eingangsspannungsquelle und

rig.3 verschiedene Verläufe des Spannungssignals der Eingangsspannungsquelle, die mit der Schaltungsanordnung umgeformt werden.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Differenzverstärker der Schaltungsanordnung bezeichnet, der als Schmitt-Trigger mit Kippverhalten geschaltet ist Die Schaltungsanordnung hat eine Eingangsklemme 2, eine Aasgangsklemme 3 und eine Klemme 4 zum Anschluß einer Betriebsspannuugsquelle. Ein erster Eingang 5 des Differenzverstärkers ist über einen Eingangswiderstand 6 an die Eingangsklemme 2 angeschlossen. Ein zweiter Eingang 7 des Differenzverstärkers steht über einen Widerstand 8 einer Widerstands-Kondensator-Kombi- ts nation 8,9 mit der Eingangsklemme in Verbindung. Der Ausgang des Differenzverstärkers ist über einen Abschlußwiderstand 10 und einen Teilerwiderstand 11 abgeschlossen, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt 12 der genannten Widerstände 10, 11 an die Ausgangsklemme 3 angeschlossen ist Der gemeinsame Verbindungspunkt 12 steht ferner über einen Rückkoppelungswiderstand 13 mit dem ersten Eingang 5 des Differenzverstärkers in Verbindung.

Zum Anschluß an die beschriebene Schaltungsanordnung ist als Eingangsspannungsquelle ein Geber mit einem Reed-Kontakt 14 vorgesehen, der über einen Vorwiderstand 15 ebenfalls mit der Betriebsspannungsquelle verbunden ist. Als andere Ausführungsform eines Gebers kann ein mit der Induktivität 16 und dem Widerstand 17 angedeuteter Induktivgeber 18 verwendet werden.

Für die beschriebene Schaltungsanordnung lassen sich die Kennwerte nach folgenden Beziehungen angeben, wobei ist:

wobei ist

Eingangsspannung ·

Mittelwert der Eingangsspannung

Einschaltpegel

Ausschaltpegel .

Einschaltdifferenzspannung

Ausschaltdifferenzspannung

Schalthysterese

Minimale Ausgangsspannung

Maximale Ausgangsspannung

Widerstandswert 6,13

Es gilt dann

U_t] = U_m + U_cd[,
wobei ist

Ausschaltpegel:

U_c U_cm
U_e 1 U_C2

U_ea \

U₃ 1 U_a ₂

40 Schalthysterese:

U_lä =U_ed

Die minimale und die maximale Ausgangsspannung sind dabei die Spannungen, die bei Obersteuerung des Differenzverstärkers in der Schaltungsanordnung an der Ausgangsklemme 3 auftreten.

In F i g. 2 sind die Verläufe des Einschaltpegels U_e 1 und des Ausschaltpegels Ue₂ in Abhängigkeit von dem Mittelwert U_em der Eingangsspannung U_c dargestellt. Dabei wird davon ausgegangen, daß die minimale Ausgangsspannung Null beträgt Der maximale Mittelwert des Gleichspannungsanteils U_em der Eingangsspannung ist gleich der maximalen Ausgangsspannung U₂ 2· Der Einschaltpegel verläuft dann oberhalb der Hilfslinie 19, bei der die Eingangsspannung gleich dem Mittelwert des Gleichspannungsanteils ist, und zwar mit einer Steigung, die dem Verhältnis des Eingangswiderstands 6 zu dem Rückkopplungswiderstand 13 entspricht. Analog dazu verläuft die Linie des Ausschaltpegels unterhalb der Hilfslinie 19. Wenn der Mittelwert der Eingangsspannung gleich dem halben Maximalwert der Ausgangsspannung ist, hat die Einschaltdifferenzspannung Ucdu die mit dem Pfeil 20 angedeutet ist, den gleichen Betrag wie die Ausschaltdifferenzspannung Ucd2, die mit dem Pfeil 21 bezeichnet ist. In F i g. 3 sind drei zeitliche verlaufe eines Spannungssignals einer Eingangsquelle zu der Zeitachse 22 sowie der zugehörige Verlauf der Rechteckspannung entlang der Zeitachse 23 dargestellt, die mit der Schaltungsanordnung erzielt wird. Das von einem Reed-Kontakt-Geber abgegebene Spannungssignal 24 mit dem Mittelwert 25 erzeugt dabei die gleiche Rechteckspannung am Ausgang der Schaltungsanordnung wie das Spannungssignal 26 mit dem Mittelwert 27 eines Induktivgebers oder wie das Spannungssignal 28 mit dem Mittelwert 29 eines anderen Induktivgebers. Die Einschaltpegel 30,32 und 34 sowie die Ausschaltpegel 31, 33 und 35 orientieren sich dabei an dem Gleichspannungsanteil bzw. an dem Mittelwert der Eingangsspannung, nicht aber — wie sonst üblich — unabhängig von dem Gleichspannungsanteil an dem Absolutwert der Eingangsspannung.

Die angegebene Schaltungsanordnung kann vorzugsweise in der Eingangsschaltung eines elektronischen Tachometers Anwendung finden, der wahlweise an Induktivgeber oder Reed-Kontakt-Geber ohne Änderung angeschlossen werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Rechteckspannung aus einem von einer Eingangsspannungsquelle abgegebenen Spannungssignal, mit einem als Schmitt-Trigger geschalteten Differenzverstärker, dessen erster und zweiter Eingang jeweils über einen Eingangswiderstand an die Eingangsspannungsquelle angeschlossen sind und an dessen zweiten Eingang ein Kondensator angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der an den zweiten Eingang angeschlossene Widerstand (8) mit dem Kondensator (9) einen Tiefpaß bildet, dessen Zeitkonstante groß im Vergleich zur Periodendauer des Eingangsspannungssignais ist, und daß der erste Eingang des Differenzverstärkers (1) über einen Rückkopplungswiderstand (13) mit dem Ausgang des Differenzverstärkers (1) verbunden ist 2"