DE2925310A1

DE2925310A1 - Schaltung zur linearisierung eines parameters

Info

Publication number: DE2925310A1
Application number: DE19792925310
Authority: DE
Inventors: Abutorab Dr Ing Bayati; Manfred Ing Grad Henle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-06-22
Filing date: 1979-06-22
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DE2925310C2

Description

Schaltung zur Linearisierung eines Parameters
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Linearisierung eines Parameters einer Ausgangsfunktion, der umgekehrt proportional von einem einem Eingangs signal proportionalen Strom abhängt.
Aus "Electronics" vom 26. Juli 1965, Seiten 62 und 63 ist eine Schaltung bekannt, die dazu dient, eine Impulsfolge konstanten Tastverhältnisses aus einer veränderbaren Triggerfrequenz zu erzeugen. Die Schaltung besteht im wesentlichen aus einem monostabilen Multivibrator.
Die Breite der Ausgangs impulse des monostabilen Multivibrators wird bestimmt durch den Strom aus einem Spannungs-Strom-Wandler. Die Periode der Ausgangsimpulsfolge des Multivibrators ist dabei umgekehrt proportional dem Strom. Es stört dabei offenbar nicht, daß damit der Zusammenhang zwischen dem Strom und der Frequenz bzw. der Periode der Ausgangsimpulsfolge nicht linear ist.
Bei anderen Anwendungen von einstellbaren Impulsgeneratoren ist jedoch ein linearer Zusammenhang zwischen der Einstellgröße und eines Parameters der Ausgångsimpulsfolge, wie beispielsweise der Periode oder der Anstiegs-und Abfallszeit der Impulse, erwünscht.
Bei unmittelbar von Hand eingestellten Impulsgeneratoren kann ein linearer Zusammenhang zwischen der Einstellgröße und beispielsweise der Periode durch ein speziell gewickeltes Potentiometer erzielt werden. Für fernsteuerbare Impulsgeneratoren ist diese Methode jedoch nicht tragbar.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Linearisierung eines Parameters einer Ausgangsfunktion, der umgekehrt proportional von einem-einem Eingangssignal proportionalen Strom abhängt, anzugeben.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in einer Gegenkopplungsschleife eines Operationsverstärkers zur Herleitung des Stromes aus dem Eingangssignal ein monostabiler Multivibrator liegt, an dessen seinen instabilen Zustand bestimmenden Klemmen ein vom Ausgangsstrom des Operationsverstärkers geladener Kondensator:angeschlossen ist, wobei der Auslöseeingang des monostabilen Multivibrators mit einer Taktimpulsfolge konstanter Frequenz beaufschlagt ist und die Ausgangsklemme des monostabilen Multivibrators über ein Integrierglied mit der nicht mit dem Eingangs signal belegten Eingangsklemme des Operationsverstärkers verbunden ist.
Durch diese nichtlineare Gegenkopplung wird der aus dem Eingangssignal hergeleitete Strom derart nichtlinear vom Eingangssignal abhängig, daß eine in einem vom Strom gesteuerten Impulsgenerator vorhandene Nichtlinearität eines Parameters der Ausgangsimpulsfolge des Impulsgenerators linearisiert wird, Gegebenenfalls ist zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers und dem zeitbestimmenden Kondensator des monostabilen Multivibrators mindestens eine weitere Verstärkerstufe einfügbar.
Mit Vorteil wird die Schaltung zur Linearisierung der Periode einer Impulsfolge in Abhängigkeit von einer Spannung verwendet. Sie kann jedoch auch zur Linearisierung der Anstiegs- und/oder Abfallszeit der Impulse einer Impulsfolge in Abhängigkeit von einer Eingangsspannung dienen.
Die Erfindung wird anhand einer Figur erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
Der nichtinvertierende Eingang eines Operationsverstärkers Op ist mit einem Spannungssignal u1 belegt. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers Op ist an die Basiselektrode eines Transistors T1 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors T1 ist mit der Basis eines zweiten Transistors T2 verbunden, dessen Kollektor einen Strom I führt, der vom Eingangssignal u1 abhängt.
Der Kollektor des Transistors T2 liegt direkt an einer Eingangsklemme und über einen Kondensator C an einer zweiten Eingangsklemme eines monostabilen Multivibrators MF. Die Spannung an beiden Klemmen bestimmt die Dauer des instabilen Zustandes des Multivibrators MF.
Der Multivibrator MF ist als integrierter Schaltkreis ausgeführt. Am Auslöseeingang des Multivibrators MF liegt eine Taktimpulsfolge konstanter Frequenz. Der Ausgang des Multivibrators MF ist über ein aus einem Widerstand R und einem Kondensator C1 bestehendes Integrierglied an die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers Op gelegt.
Die Basiselektrode eines dritten Transistors T3 liegt ebenfalls am Kollektor des Transistors T1. Der Kollek- tor des Transistors T3 führt ebenfalls einen Strom I.
Dieser Strom steuert die Periode eines folgenden nicht dargestellten Impulsgenerators, und zwar in umgekehrt proportionaler Abhängigkeit.
In der folgenden Ableitung wird gezeigt, daß die Periode P des Impulsgenerators linear vom Eingangs signal u1 abhängt. Es gelten folgende Beziehungen: uf = A # t/T (1) t = Q # 1/I (2) I = v (u1 - uf) (3) P = ## (4) Dabei ist Uf die Ausgangsspannung des Integriergliedes aus Widerstand R und Kondensator Cl, A die Amplitude der dem Integrierglied zugeführten Taktimpulsfolge T ist die Periode der Taktimpulsfolge mit konstanter Frequenz. t ist die Impulsbreite der Ausgangsimpulse des monostabilen Multivibrators MF. I ist der Ladestrom des Kondensators C, und v ist das Verstärkungsverhältnis des Operationsverstärkers Op. Aus den beiden Gleichungen (1) und (2) kann Uf A T I (5) TI und durch Einsetzen der Gleichung (3) in Gleichung (5) uf = A . (6) T v (u1 - uf) abgeleitet werden. Durch Einsetzen der Gleichung (3) in Gleichung (4) entsteht (7) m v (u1 - uf) und daraus 1 P m = (8) v (u1 - uf) 1 P m v = (9) 1 uf = u1 - (10) P m v Die rechten Seiten der Gleichungen (6) und (10) einander gleichgesetzt ergeben 1 - = A . Q/T . P m (11) P m v wobei der in der rechten Seite der Gleichung (6) auftretende Nenner teilweise durch die linke Seite der Gleichung (8) ersetzt ist.daraus entsteht P = ########## (12) Die Grenzwertbildung liefert T lim P = u1 . (13) v ## m Q A aus der hervorgeht, daß bei v## die Periode der Impulsfolge eines Impulsgenerators, dem die Linearisierungsschaltung nach der Erfindung vorgeschaltet ist, linear von dem Eingangssignal u1 abhängt.

Claims

Patentansprüche 18 Schaltung zur Linearisierung eines Parameters einer usgangsfunktion, der umgekehrt proportional von einem einem Eingangssignal proportionalen Strom abhängt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Operationsverstärker (top) zur Herleitung des Stromes (1), aus dem Eingangssignal (u1) in einer Gegenkopplungsschleife einen monostabilen Multivibrator (MF) enthält, an dessen seinen instabilen Zustand bestimmenden Klemmen ein vom Ausgangsstrom des Operationsverstärkers (top) geladener Kondensator (C) angeschlossen ist, wobei der Auslöseeingang des monostabilen Multivibrators (MF) mit einer Taktimpulsfolge konstanter Frequenz beaufschlagt ist und die Ausgangsklemme des monustabilen Multivibrators (MF) über ein Integrierglied (R, ci) mit der nicht mit dem Eingangssignal (u1) belegten Eingangsklemme des Operationsverstärkers (Op) verbunden ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers (Op) und dem Kondensator (C) mindestens eine weitere Verstärkerstufe (T1) liegt.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h ihre Verwendung zur Linearisierung der Periode einer Impulsfolge in Abhängigkeit von einer Spannung.
4. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h ihre Verwendung zur Linearisierung der Anstiegs- und/oder Abfallszeit der Impulse einer Impulsfolge in AbhEngigkeit von einer Spannung.