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Schaltungsanordnung zum Speichern des Maximalwertes
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einer elektrischen Spannung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
zum Speichern des Maximalwertes einer an ihrem Eingang liegenden elektrischen Spannung
mit einem Kondensator, dem ein Schalter parallel geschaltet ist, und mit einem Komparator,
der mit seinen Eingängen an einen Anschlußpunkt des Kondensators und an eine Eingangsklemme
der Schaltungsanordnung angeschlossen ist.
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Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art (U. Tietze, Ch.
Schenk "Halbleiter-Schaltungstechnik", 3. Aufl., 1974, Seite 264) ist zwischen dem
Ausgang des Komparators und dem einen Anschlußpunkt des Kondensators eine Diode
angeordnet. Diese Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß bei einen oberen Grenzwert
nicht überschreitenden, zu speichernden Maximalwerten einer Spannung der Spannungsabfall
an der Diode auf die Höhe der gespeicherten Spannung keinen Einfluß
hat,
jedoch gilt dies für @berhalb dieses Grenzwertes liegende, durchaus übliche Maximalwerte
nicht mehr, weil sich aufgrund der elektrischen Eigenschaften des den Komparator
bildenden Operationsverstärkers der Spannungsabfall an der Diode beidiesen Spannungen
nicht mehr kompensieren läßt. Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltungsanordnung
besteht darin, daß der Operationsverstärker übersteuert werden kann mit der Folge,
daß der gespeicherte Maximalwert in seiner Höhe mit dem zu speichernden Wert nicht
übereinstimmt. Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltungsanordnung ist darin
zu sehen, daß durch den Sperrstrom der Diode der Speichervorgang negativ beeinflußt
wird, so daß auch dadurch der gespeicherte Maximalwert aufgrund eines Entladungsvorganges
nicht auf dem tatsächlichen Maximalwert der elektrischen Spannung gehalten werden
kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zum Speichern des Maximalwertes einer elektrischen Spannung vorzuschlagen, bei der
der gespeicherte Maximalwert dem Maximalwert der elektrischen Spannung exakt entspricht
und durch das Verhalten eines den Komparator bildenden Operationsverstärkers und
einer Diode nicht verfälscht wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schaltungsanordnung der eingangs
angegebenen Art erfindungsgemäß der Kondensator mit dem einen Anschlußpunkt über
einen weiteren Schalter an die eine Eingangsklemme der Schaltungsanordnung angeschlossen,
uixlder Ausgang des Komparators ist mit dem Betätigungseingang desweiteren Schalters
verbunden.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
besteht darin, daß am eigentlichen Speichervorgang eine Diode nicht beteiligt ist,
so daß der an ihr unvermeidbare auftretende Spannungsabfall unabhängig von der Höhe
des jeweils zu speichernden Maximalwertes auf die Güte der Speicherung ohne Einfluß
ist. Auch der nicht zu vermeidende Sperrstrom einer Diode wirkt sich auf den Speichervorgang
nicht nachteilig aus. Ferner ist die Speicherung des Maximalwertes der elektrischen
Spannung nicht von dem Verhalten eines in der Regel von einem Operationsverstärker
gebildeten Komparators abhängig, weil bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
von dem Komparator die hinsichtlich ihres Maximalwertes zu speichernde elektrische
Spannung nicht übertragen wird; der Komparator wird lediglich zur Steuerung des
weiteren Schalters benutzt.Übersteuerungen des Komparators wirken sich nicht nachteilig
auf den Speichervorgang aus, weil der Komparator nur die Aufgabe hat, im Bedarfsfalle
ein Steuersignal abzugeben.
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Die Verwendung des weiteren Schalters zwischen dem einen Anschlußpunkt
des Kondensators und der einen Eingangsklemme der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
bringt hinsichtlich eines unerwünschten Spannungsabfalles keine Nachteile mit sich,
weil der innere Widerstand eines solchen, vorzugsweise von einem elektronischen
Schalter gebildeten, weiteren Schalters verhältnismäßig klein ist, so daß von dem
jeweiligen Ladestrom des Kondensators über den weiteren Schalter ein nennenswerter
Spannungsabfall nicht erzeugt wird.
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Die Verknüpfung des Ausganges des Komparators mit dem Betätigungseingang
des weiteren Schalters kann bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in unterschiedlicher
Weise erfolgen; als vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn der Betätigungseingang
des weiteren Schalters über einen Widerstand mit einem Abgriff eines an den Ausgang
des Komparators angeschlossenen Spannungsteilers verbunden ist.
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Diese Art der schaltungstechnischen Verbindung zwischen dem Ausgang
des Komparators und dem Betätigungseingang des weiteren Schalters bietet darüberhinaus
den Vorteil, daß der Betätigungseingang dieses weiteren Schalters über eine Diode
mit einem Ausgang einer Steuereinrichtung verbunden werden kann; an einem weiteren
Ausgang der Steuereinrichtung ist der Betätigungseingang des einen Schalters angeschlossen.
Auf diese Weise läßt sich im Bedarfsfalle bei Verwendung einer entsprechend ausgelegten
Steuereinrichtung erreichen, daß durch Ansteuerung des Betätigungseingangs des einen
Schalters zunächst der Kondensator entladen und danach durch Ansteuerung des Betätigungseinganges
des weiteren Schalters dieser zur Beeinflussung durch den Komparator freigegeben
wird. Dies ist immer dann von Bedeutung, wenn nach Eintritt eines Ereignisses, z.
B. eines Eurzschlusses in einem Energieübertragungssystem, für eine vorgegebene
Zeit die sich dann einstellenden elektrischen Größen wie Strom und Spannung hinsichtlich
ihrer Maximalwerte gespeichert werden sollen.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt.
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Die Schaltungsanordnung weist einen Eingang auf, der von einer Eingangsklemme
1 und einer weiteren Eingangsklemme 2 gebildet ist. Mit den Eingangsklemmen 1 und
2 ist ein Kondensator 3 verbunden, zu dem ein Schalter 4 parallel angeordnet ist;
bei dem Schalter 4 handelt es sich vorteilhafterweise um einen elektronischen Schalter,
der mit einem Betätigungseingang 5 versehen ist. Der elektronische Schalter kann
so ausgeführt sein, wie es aus dem RCA-Handbuch "RCA COS/MOS Integrated Circuits",
1977, Seite 91 hervorgeht. Zwischen der Eingangsklemme 1 und einem Anschlußpunkt
6 des Kondensators 3 ist ein weiterer Schalter 7 angeordnet, der ebenfalls als eleketronischer
Schalter ausgebildet ist und so wie der eine Schalter 4 ausgeführt sein kann.
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An die eine Eingangsklemme 1 ist ein Eingang 8 eines Komparators 9
angeschlossen, dessen anderer Eingang 10 mit dem einen Anschlußpunkt 6 des Kondensators
3 verbunden ist.
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An den Ausgang 11 des Komparators 9 ist ein Spannungsteiler angeschlossen,
der aus der Reihenschaltung einer Diode 12 und eines Widerstandes 13 besteht. Der
gemeinsame Schaltungspunkt 14 der Diode 12 und des Widerstandes 13 und damit der
Abgriff des Spannungsteilers ist über einen weiteren Widerstand 15 mit einem Betätigungseingang
16 des weiteren Schalters 7 verbunden.
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An den Betätigungseingang 16 des weiteren Schalters 7 ist über eine
Diode 17 ein Ausgang 18 einer Steuereinrichtung 19 angeschlossen. Ein weiterer Ausgang
20 der Steuereinrichtung 19 ist mit dem Betätigungseingang 5 des einen Schalters
4 verbunden.
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Die dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet in folgender Weise:
Zunächst
wird von der Steuereinrichtung 19 Uber den Ausgang 20 an den Betätigungseingang
5 des einen Schalters 4 kurzzeitig ein Signal gegeben, wodurch der Schalter 4 schließt
und damit den Kondensator 3 entlädt. Am Ausgang 18 der Steuereinrichtung 19 tritt
während dieser Zeit ein Signal nicht auf, so daß ungeachtet der Spannungsverhältnisse
an der Eingangsklemme 1 und dem einen Anschlußpunkt 6 des Kondensators 3 von dem
Komparator 9 der weitere Schalter 7 nicht gesteuert werden kann.
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Erst wenn nach Entladung des Kondensators 3 am Ausgang 18 der Steuereinrichtung
19 ein Signal auftritt, wird der weitere Schalter 7 vom Komparator 9 aus steuerbar.
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Die Steuerung des weiteren Schalters 7 über den Komparator 9 erfolgt
in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz an der Eingangsklemme 1 und an dem einen
Anschlußpunkt 6 des :Kondensators 3. Zunächst wird die Spannung an der Eingangsklemme
1 größer sein als die am Anschlußpunkt 6, so daß vom Komparator 9 ein Ausgangssignal
erzeugt wird und dadurch der weitere Schalter 7 betätigt wird. Der Kondensator 3
kann demzufolge aufgeladen werden. Der Ladevorgang läuft so lange, wie die Spannung
am Anschlußpunkt 6 und damit am Kondensator 3 kleiner als der jeweilige Wert der
zu speichernden Spannung an der Eingangsklemme 1 ist. Besteht zwischen der Eingangsklemme
1 und dem Anschlußpunkt 6 keine Spannungsdifferenz mehr, verschwindet das Signal
am Ausgang 11 des Komparators 9, und der Schalter 7 öffnet.
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Damit ist der Maximalwert der Spannung am Eingang 1, 2 im Kondensator
3 gespeichert.
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Der weitere Schalter 7 bleibt so lange geöffnet, wie während des Signals
am Ausgang 18 der Steuereinrichtung 19 vom Komparator 9 ein Signal an den Betätigungseingang
16 des weiteren Schalters 7 nicht gegeben wird.
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Tritt während des Anstehens des Signals am Ausgang 18 der Steuereinrichtung
19 am Eingang 1, 2 der Schaltungsanordnung ein höherer als der bereits gespeicherte
Maximalwert auf, dann wird der weitere Schalter 7 wiederum geschlossen und der Kondensator
3 bis auf diesen höheren Maximalwert aufgeladen; dieser Wert entspricht dann dem
höheren Maximalwert der Spannung am Eingang 1, 2. Am Ausgang 21, 22 der Schaltungsanordnung
läßt sich daher eine Spannung abnehmen, die dem Maximalwert der elektrischen Spannung
U am Eingang 1, 2 während des Anstehens eines Signals am Ausgang 18 der Steuereinrichtung
19 entspricht.
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Durch ein erneutes Signal an den Betätigungseingang 5 des einen Schalters
4 kann der Kondensator 3 wieder entladen werden, und es kann in der oben beschriebenen
Weise die Speicherung eines neuen Maximalwertes beginnen.
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Mit der Erfindung wird eine Schaltungsanordnung zum Speichern des
Maximalwertes einer elektrischen Spannung vorgeschlagen, mit der über einen weiten'Größenbereich
der elektrischen Spannung der Maximalwert in einem Kondensator getreu gespeichert
werden kann.
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1 Figur 3 Ansprüche