DE2732208C2 - Schaltungsanordnung zur Eingabe der Anfangsbedingungen eines im Gegenkopplungskreis eines Rechenverstärkers angeordneten Kondensators - Google Patents

Description

— daß die die Anfangsbedingungen darstellende Spannung (U_Ao) unmittelbar dem Anschluß (5) des Kondensators (3) zugeführt ist der dem Eingang des Rechenverstärkers (1) abgewandt ist

— daß zwischen den Ausgang des Rechenverstärkers (1) und den Anschluß (5) des Kondensators (3), der dem Eingang des Rechenverstärkers (1) abgewandt ist ein strombegrenzender Zweipol (14) geschaltet ist, wobei der dem Ausgang des Rechenverstärkers (1) abgewandte Anschluß (5) des strombegrenzenden Zweipols (14) der Ausgang des beschalteten Rechenverstärkers ist und

— daß die Schaltelemente (10, 11) der Begrenzungsschaltung χ* bis 13) beim Erreichen der Schaltschwelle den Eingang des Verstärkers (1) mit dem Bezugspotentia/ verbinden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I.dadurch gekennzeichnet daß in der Begrenzungsschaltung (8 bis 13) als Schaltelemente invers betriebene Transistoren (10, ll)dienen.

S.Schaltung'anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Ausgang des Rechenverstärkers (1) über zwei gegeneinander geschaltete Zenerdioden (8,9) und einen ersten Widerstand (12) mit Bezugspotential verbunden ist, daß die Basis-Köiiektor-Sirecken zweier Transistoren (10, i i) von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp parallel zu dem ersten Widerstand (12) geschaltet sind und daß die Emitteranschlüsse der beiden Transistoren (10, 11) mit dem Stromsummationspunkt (4) des Rechenverstärkers (1) verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verbindungspunkt der Emitteranschlüsse der beiden Transistoren (10, U) und dem Stromsummationspunkt (4) des Rechenverstärkers (1) ein zweiter Widerstand (13)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Schaltungsanordnung zur Eingabe der Anfangsbedingungen eines im Gegenkopplungskreis eines Rechenverstärkers angeordneten Kondensators über einen einpoligen Anschluß ist z. B. aus dem Buch von Korn und Korn:»Elektronische Analcpierechenrnaschinen«, deutsche Obersetzung, Berliner Union, Stuttgart 1960. Seiten 349 bis 351. insbesondere Abb. 7-3 auf Seite 350, bekannL Um die Anfangsbedingungen eingeben zu können, wird ein erster Schalter betätigt der die ί Verbindung zwischen dem Eingangsnetzwerk und dem Stromsummationspunkt des Rechenverstärkers auftrennt und ein zweiter Schalter betätigt der den Verbindungspunkt zweier Widerstände, von denen der eine mit dem Ausgang des Rechen%^rerstärkers verbunden ist und der andere mit einer einstellbaren Spannungsquelle, mit dem Stromsummationspunkt dus Rechenverstärkers verbindet Die beiden Widerstände bilden dann zusammen mit dem Rechenverstärker und dem Kondensator ein invertierendes Verzögerungs- > glied erster Ordnung. Der Kondensator lädt sich nach ein-T e-Funktion auf eine Spannung auf, die durch das Verhältnis der Widerstände und die angelegte Spannung bestimmt ist Die Betätigung des ersten Schalters bei der Eingabe der Anfangsbedingungen ist erforder-

2Q lieh, damit die Spannung des Kondensators nirhi zusätzlich von der Höhe der dem Eingangsnetzwerk zugeführten Eingangsspannung beeinflußt wird.

Aus dem genannten Buch von Korn und Korn, Seiten 362 und 363, ist weiterhin eine Begrenzungsschaltung

2¹S für die Ausgangsspannung von Rechenverstärkern bekannt Erreicht die Ausgangsspannung eines Rechenverstärkers eine vorgegebene Schaltschwelle, so spricht ein Relais an, das einen Summer betätigt oder die Rechenmaschine in den -Haltezustand« oder in den »Rücksetzzustand« schaltet Im »Haltezustand« (vgl. Seite 351, Abb. 7-4c) wird die Ausgangsspannung des Rechenverstärkers auf dem Wert der Schaltschwelle festgehalten und eine Verschiebung des Potentials des Stromsummationspunktes verhindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der für die von der Höhe der dem Eingangsnetzwerk zugeführten Eingangsspannung unabhängigen Aufladung des Kondensators auf die Anfangsbedingungen nur ein einpoliger Schalter erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung nach dem Patentanspruch 1 sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert das das Prinzipschaltbild einer Schaltungsan-

™ Ordnung nach der Erfindung zeigt.

Ein als Rechenverstärker dienender Differenzverstärker ! mit einem Widerstand 2 als Eingangsnetzwerk und ein Kondensator 3 im Gegenkopplungskreis des Differenzverstärkers I bilden ein invertierendes Inte-

« grierglied, dessen Eingangsspannung die Spannung U> und dessen Ausgangsspannung die Spannung Ua ist Die

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jpai.iiuiigv,. -r ^_n """ Uo *'·?·£ «~ verscrgt;ng"p2r:- nungen des Differenzverstärkers 1. Der gemeinsame Schaltungspunkt des Widerstandes 2 und des Kondensators 3, der mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 1 verbunden ist. ist mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Das Potential des Schaitungspunktes 4, des Stromsummationspunktes des beschalteten Differenzverstärkers, stellt sich über den Gegenkopplungskreis selbsttätig auf einen Wert ein, der aufgrund des hohen Verstärkungsfaktors des Differenzverstärkers 1 — bezogen auf den Aussteuerbereich des Differelizverstärkers 1 — praktisch gleich dem Bezugs-

potential ist. Das Potential des Schaltungspunktes 4 liegt in der Größenordnung von einigen mV.

Um den Kondensator 3 gemäß der Erfindung auf eine den Anfangsbedingungen entsprechende Spannung Uao aufzuladen, wird der Schaltungspunkt 5 durch Schließen eines Schalters 6 kurzzeitig mit einer einstellbaren Spannungsquelle 7 verbunden. Es entsteht am Schaltungspunkt 5 ein Spannungssprung, der über den Kondensator 3 auf den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 1 übertragen wird und aufgrund des hohen Verstärkungsfaktors des Differenzverstärkers 1 die Ausgangsspannung des Differenzverstärker gegen die Schaltschwelle einer Begrenzungsschaltung treibt. Die Begrenzungsschaltung, die in dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel aus zwei gc'pn^inandergeschalteten Zenerdioden 3 und 9 zwei Tr*-">'sioren 10 und !J vom entgegengesetzten Leitfähigjceitstyp sowie aus zwei Widerständen 12 und 13 besteht, verhindert bei einer Übersteuerun, ^Jes Differenzverstärkers 1 eine Verschiebung ^eS Potentials des Schaltungspunktes 4, wenn α.: Pegrenzungsschaltung wirksam geworden ist. Erreicht aie Ausgangsspannung des Differenzverstärkers nach dem Schließen öes Schalters 6 die Schaätschwelle, so wird die Begren-ungsschaltung wirksam und macht damit den Spannungssprung am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 1 rückgängig. Ein als strombegrenzender Zweipol dienender Widerstand 14 sorgt für eine Entkopplung zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers 1 und dem Schaltungspunkt 5.

Da die Eingabe der die Anfangsbedingungen darstellenden Spannung Uao statt über besondere Eingänge über die Ausgangsleitung des Integriergliedes erfolgt, ergibt sich außerdem der Vorteil, daß die die Anfangsbedingungen darstellende Spannung sofort am Eingang nachfolgender Schaltungsanordnungen ansteht

Unter der Voraussetzung, daß die Knickspannung der Zenerdioden 8 und 9 kleiner als die Aussteuergrenzen des Differenzverstärkers 1 sind, ist die Schaltschwelle der Begrenzt ngsschaltung im wesentlichen durch die Knickspannung der Zenerdioden 8 und 9 bestimmt. Erreicht die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 1 die Schaltschweile, so fließt ein Strom über den Widerstand 12. Die dabei an dem Widerstand 12 abfallende Spannung steuert einen der beiden Transistoren 10 bzw. 11 in den leitenden Zustand. Die Transistoren 10 und 11 sind so geschalte , daß sie invers arbeiten. Dies tuhrt im leitenden Zustand zu einer geringen Restspannung zwischen Emitter und Kollektor. Diese Restspannung liegt in der Größenordnung von einigen mV, so daß bei Signalpegeln von z. B. 10 V eine Eingabe der Anfangsbedingungen mit einer Genauigkeit im Promille-Bereich erreichbar ist. Im gesperrten Zustand sind die invers betriebenen Transistoren 10 und 11 für den Offseispannungsbereich des Differenzverstärkers 1 sehr hochohmig, so daß bei

to Verwendung eines Differenzverstärkers mit hochohmigem Eingang auch Langzeitintegratoren mit einer Integrationszeitkonstante in der Größenordnung von Stunden realisiert werden können.

Der im leitenden Zustand eines der beiden Transisto-'S ren 10 oder 11 über die Widerstände 2 und 13 vom bzw. zum Bezugspotential fließende Strom verursacht an dem Widerstand 13 einen Spannungsabfall, dessen Höhe durch Bemessung des Widerstandes 13 so gewählt werden kann, daß auch bei ungünstigen Offsetverhält-

•20 nissen zwischen dem Differenzverstärker 1 und den Transistoren 10 bzw. 11 ein Hängenbleiben der Ausgangsspan.iung des Differenzverstärker an einer der beiden Schaltschwellen der Begrer ungsschaltung nicht zu befürchten ist Der Widerstand 13 ist so zu bemessen, daß die an ihm abfallende Spannung mindestens gleich der Summe aus der Offsetspannung des Differenzverstärker 1 und der Kollektor-Emitter-Spannung ■ 'es jeweils leitenden Transistors 10 bzw. 11 ist.

Im normalen Betrieb des Integriergliedes dient die Begrenzungsschaltung zur Verhinderung der sog. Integralsättigung bei lang anstehender Spannung Ub Wird infolge einer fang anstehenden Spannung Ue die obere oder die untere Schaltschwelle erreicht so wird

η der eine der beiden Transistoren iö bzw. Π in den leitenden Zustand geschaltet und der über den Widerstand 2 fließende Strom fließt über den leitenden Transistor ab. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 1 wird dabei auf einem Potential gehalten, das geringfügig größer als die Offsetspannung des Differenzverstärkers ist, jeduch noch in der Größeno.·J-nunp von einigen mV liegt Bei einem Wechsel der Polarität der Spannung Ue ändert sich deshalb die Spannung U_A praktisch unverzögert

4j Schaltet man parallel zu dem Kondensator 3 einen Widerstand, so erhält mau ein Verzögerungsglied erster Ordnung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Eingabe der Anfangsbedingungen eines im Gegenkopplungskreis eines Rechenverstärkers angeordneten Kondensators über einen einpoligen Anschluß ink einer bei Rechenverstärkern bekannten Begrenzungsschaltung, die eine Schwellwertschaltung aufweist die mit dem Ausgang des Rechenverstärkers verbunden ist und die Schaltelemente ansteuert die eine Verschiebung des Potentials des Stromsummationspunktes verhindern, wenn die Ausgangsspannung des Rechenverstärkers die Schaltschwelle der Schwellwertschaltung erreicht und die Ausgangsspannung des Rechenverstärkers begrenzt dadurch gekennzeichnet,