DE2907856C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanord­ nung zum Speichern des Maximalwertes einer an ihrem Eingang liegenden elektrischen Spannung mit einem Kon­ densator, dem ein Schalter parallel geschaltet ist, und mit einem Komparator, der mit seinen Eingängen an einen Anschlußpunkt des Kondensators und an eine Ein­ gangsklemme der Schaltungsanordnung angeschlossen ist.

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 Kon­ densators eine Diode angeordnet. Diese Schaltungsan­ ordnung hat den Vorteil, daß bei einen oberen Grenz­ wert nicht überschreitenden, zu speichernden Maximal­ werten einer Spannung der Spannungsabfall an der Diode auf die Höhe der gespeicherten Spannung keinen Einfluß hat, jedoch gilt dies für oberhalb dieses Grenzwertes liegen­ de, durchaus übliche Maximalwerte nicht mehr, weil sich aufgrund der elektrischen Eigenschaften des den Komparator bildenden Ope­ rationsverstärkers der Spannungsabfall an der Diode bei diesen Spannungen nicht mehr kompensieren läßt. Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltungsanordnung besteht darin, daß der Opera­ tionsverstärker 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 Ent­ ladungsvorganges nicht auf dem tatsächlichen Maximalwert der elektrischen Spannung gehalten werden kann.

Ferner ist aus der DE-AS 12 50 921 eine Schaltungsanordnung zum Messen der Amplitude von bipolaren Spannungen mittels zweier Kondensatoren bekannt, die über jeweils eine Diode und ein einziges Tor oder über zwei Tore an die zu messende Spannung angeschlossen sind; jedem Kondensator ist ein elektronischer Schalter parallel­ geschaltet. An die Kondensatoren ist außerdem ein Meßgerät einer­ seits direkt und andererseits über einen weiteren elektronischen Schalter angeschlossen. Alle Tore bzw. elektronischen Schalter werden von einer Steuereinrichtung gesteuert, die eingangsseitig an der zu messenden Spannung liegt. Mittels dieser Steuerein­ richtung ist bewirkt, daß ein Spitzenwert nicht kontinuierlich, sondern zu beliebig wählbaren, z. B. mehrere Perioden auseinander­ liegenden Zeitpunkten nur während einer halben Periode der zu untersuchenden Spannung durch Aufladen eines Kondensators ge­ messen werden kann. Die Steuereinrichtung erlaubt also eine Messung des Spitzenwertes zu vorgebbaren Zeitpunkten für eine vorbestimmte Zeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanord­ nung zum Speichern des Maximalwertes einer elektrischen Spannung anzugeben, bei der der gespeicherte Maximalwert dem Maximal­ wert der elektrischen Spannung exakt entspricht und durch das Verhalten eines den Komparator bildenden Operationsverstärkers und einer Diode nicht verfälscht wird.

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, und der Ausgang des Komparators ist mit dem Betätigungseingang des wei­ teren Schalters verbunden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungs­ anordnung besteht darin, daß am eigentlichen Speicher­ vorgang eine Diode nicht beteiligt ist, so daß der an ihr unvermeidbare auftretende Spannungsabfall unab­ hängig von der Höhe des jeweils zu speichernden Maxi­ malwertes auf die Güte der Speicherung ohne Einfluß ist. Auch der nicht zu vermeidende Sperrstrom einer Diode wirkt sich auf den Speichervorgang nicht nach­ teilig aus. Ferner ist die Speicherung des Maximal­ wertes der elektrischen Spannung nicht von dem Ver­ halten eines in der Regel von einem Operationsverstär­ ker gebildeten Komparators abhängig, weil bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung von dem Kom­ parator die hinsichtlich ihres Maximalwertes zu spei­ chernde elektrische Spannung nicht übertragen wird; der Komparator wird lediglich zur Steuerung des wei­ teren Schalters benutzt. Übersteuerungen des Komparators wirken sich nicht nachteilig auf den Speichervorgang aus, weil der Komparator nur die Aufgabe hat, im Be­ darfsfalle ein Steuersignal abzugeben.

Die Verwendung des weiteren Schalters zwischen dem einen Anschlußpunkt des Kondensators und der einen Eingangsklemme der erfindungsgemäßen Schaltungsanord­ nung bringt hinsichtlich eines unerwünschten Spannungs­ abfalles keine Nachteile mit sich, weil der innere Widerstand eines solchen, vorzugsweise von einem elek­ tronischen 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.

Die Verknüpfung des Ausganges des Komparators mit dem Betätigungseingang des weiteren Schalters kann bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in unterschied­ licher 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 Span­ nungsteilers verbunden ist.

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 Steuereinrich­ tung 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 ausge­ legten Steuereinrichtung erreichen, daß durch Ansteu­ erung des Betätigungseingangs des einen Schalters zu­ nächst der Kondensator entladen und danach durch An­ steuerung des Betätigungseinganges des weiteren Schal­ ters dieser zur Beeinflussung durch den Komparator frei­ gegeben wird. Dies ist immer dann von Bedeutung, wenn nach Eintritt eines Ereignisses, z. B. eines Kurz­ schlusses in einem Energieübertragungssystem, für eine vorgegebene Zeit die sich dann einstellenden elektri­ schen Größen wie Strom und Spannung hinsichtlich ihrer Maximalwerte gespeichert werden sollen.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungs­ anordnung dargestellt.

Die Schaltungsanordnung weist einen Eingang auf, der von einer Eingangsklemme 1 und einer weiteren Eingangs­ klemme 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 Konden­ sators 3 ist ein weiterer Schalter 7 angeordnet, der ebenfalls als elektronischer Schalter ausgebildet ist und so wie der eine Schalter 4 ausgeführt sein kann. 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 ver­ bunden ist.

An den Ausgang 11 des Komparators 9 ist ein Spannungs­ teiler angeschlossen, der aus der Reihenschaltung einer Diode 12 und eines Widerstandes 13 besteht. Der gemein­ same Schaltungspunkt 14 der Diode 12 und des Widerstan­ des 13 und damit der Abgriff des Spannungsteilers ist über einen weiteren Widerstand 15 mit einem Betätigungs­ eingang 16 des weiteren Schalters 7 verbunden.

An den Betätigungseingang 16 des weiteren Schalters 7 ist über eine Diode 17 ein Ausgang 18 einer Steuerein­ richtung 19 angeschlossen. Ein weiterer Ausgang 20 der Steuereinrichtung 19 ist mit dem Betätigungseingang 5 des einen Schalters 4 verbunden.

Die dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet in folgen­ der Weise:

Zunächst wird von der Steuereinrichtung 19 über 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 ent­ lädt. Am Ausgang 18 der Steuereinrichtung 19 tritt wäh­ rend dieser Zeit ein Signal nicht auf, so daß unge­ achtet 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.

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. Die Steuerung des weiteren Schalters 7 über den Kompa­ rator 9 erfolgt in Abhängigkeit von der Spannungs­ differenz an der Eingangsklemme 1 und an dem einen An­ schlußpunkt 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 Ausgangs­ signal erzeugt wird und dadurch der weitere Schalter 7 betätigt wird. Der Kondensator 3 kann demzufolge aufge­ laden 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. Damit ist der Maximalwert der Spannung am Eingang 1, 2 im Kondensator 3 gespeichert.

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 Betätigungs­ eingang 16 des weiteren Schalters 7 nicht gegeben wird. Tritt während des Anstehens des Signals am Ausgang 18 der Steuereinrichtung 19 am Eingang 1, 2 der Schal­ tungsanordnung ein höherer als der bereits gespeicher­ te 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 Schaltungsan­ ordnung 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.

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 be­ ginnen.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zum Speichern des Maximalwertes einer an ihrem Eingang liegenden elektrischen Span­ nung 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 angeschlos­ sen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (3) mit dem einen Anschlußpunkt (6) über einen weiteren Schalter (7) an die eine Ein­ gangsklemme (1) der Schaltungsanordnung angeschlossen ist und daß der Ausgang (11) des Komparators (9) mit dem Betätigungseingang (16) des weiteren Schalters (7) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsein­ gang (16) des weiteren Schalters (7) über einen Wider­ stand (15) mit einem Abgriff (14) eines an den Ausgang (11) des Komparators (9) angeschlossenen Spannungs­ teilers (12, 13) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungs­ eingang (16) des weiteren Schalters (7) über eine Diode (17) mit einem Ausgang (18) einer Steuerein­ richtung (19) verbunden ist und daß an einen weiteren Ausgang (20) der Steuereinrichtung (19) der Betäti­ gungseingang (5) des einen Schalters (4) angeschlossen ist.