DE2931401A1

DE2931401A1 - Sine wave-to-rectangular wave converter - has extra RC feedback from phase inverter output to amplifier input

Info

Publication number: DE2931401A1
Application number: DE19792931401
Authority: DE
Inventors: Winfried Dr Ing Schulz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-07-31
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1981-02-19

Abstract

The converter has an amplifier (2) containing two antiparallel diodes in its feedback path. The amplifier's output is connected to a differentiating transistor stage (17) acting as phase inverter. A circuit comprising a capacitor (24) in series with a resistor (25) is located between the collector of the transistor (14) in the phase inverter and the base of the amplifying transistor (1) in the amplifier. The diodes are in series with a common feedback capacitor (12). The rectangular wave output has steep edges and a duty factor of 1 to 1.

Description

Sinus-RechteckwandlerSine wave converter

Die Erfindung betrifft einen Sinus-Rechteckwandler mit einer als Verstärker wirkenden Transistoratufe, in deren Gegenkopplungszweig zwei Dioden in Antiparallelschaltung angeordnet sind.The invention relates to a sine-wave converter with an amplifier Acting transistor stage, in their negative feedback branch two diodes in anti-parallel connection are arranged.

Bei einer bekannten, als Sinus-Rechteckwandler verwendbaren Schaltungsanordnung (K. Steinbuch "Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung", 2. Auflage, 1967, Seiten 1150 und 1151) sind im Gegenkopplungszweig einer Verstärkerstufe zwei Dioden in Antiparalleischaltung angeordnet, die ein Tastverhältnis der Verstärkerstufe von " : 1 gewährleisten. tçachteilig bei dieser Schaltungsanordnung ist, daß die Flankensteilheit des Rechtecksignals in starkem Maße von den Sperrschichtkapazitäten der Dioden abhängt. Diese Sperrschichtkapazitäten wirken während der Umschaltzeit der Verstärkerstufe als Integrationskapazität und verschleifen somit die Flanxen des Rechtecksignals.In a known circuit arrangement that can be used as a sine-wave converter (K. Steinbuch "Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung", 2nd edition, 1967, pages 1150 and 1151) are two diodes in the negative feedback branch of an amplifier stage Arranged anti-parallel circuit, which has a duty cycle of the amplifier stage of ": 1 guarantee. The disadvantage of this circuit arrangement is that the edge steepness of the square-wave signal depends to a large extent on the junction capacitances of the diodes. These junction capacitances act during the switching time of the amplifier stage as integration capacitance and thus smooth the flanges of the square-wave signal.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabenstellung zugrunde, einen Sinus-Rechteckwandler zu schaffen, der ein Rechtecksignal mit großer Flankensteilheit am Ausgang zur Verfügung stellt und dabei auch ein Tastverhältnis von 1 : 1 gewährleistet.The invention is therefore based on the object of providing a sine-wave converter to create a square-wave signal with a steep edge at the output and ensures a duty cycle of 1: 1.

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung ist der Transistorstufe eine differenzierende Transistorstufe als Phasenumkehrstufe nachgeschaltet, und es liegt zwischen Kollektor der differenzierenden Transistorstufe und der Basis der als Verstärker wirkenden Transistorstufe eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand.To solve this problem, the transistor stage is a differentiating one Transistor stage connected downstream as a phase inversion stage, and it is between the collector the differentiating transistor stage and the base of the one acting as an amplifier Transistor stage is a series connection of a capacitor and a resistor.

Vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Sinus-Rechteckwandler vor allem insofern, als die differenzierende Transistorstufe mit der Anordnung der Reihenschaltung von einem Kondensator und einem Widerstand als Rückkopplungszweig ein Differenzierglied bildet und dadurch die Flankensteilheit des Rechtecksignals am Ausgang erhöht. Das erforderliche Tastverhältnis von 1 : 1 des Rechtecksignals ist auch bei diesem erfindungsgemäßen Sinus-Rechteckwandler gewährleistet.The sine-wave converter according to the invention is particularly advantageous insofar as the differentiating transistor stage with the arrangement of the series connection a differentiator of a capacitor and a resistor as a feedback branch forms and thereby increases the edge steepness of the square-wave signal at the output. That required duty cycle of 1: 1 of the square wave signal is also in this invention Sine wave converter guaranteed.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sinus-Rechteckwandlers ist in Serie mit jeder Diode ein Gegenkopplungskondensator angeordnet, und gemeinsame Schaltungspunkte jeweils einer Diode und des mit ihr in Reihe liegenden Kondensators sind über eine Zenerdiode oder einen Querwiderstand miteinander verbunden. Vorteilhaft ist diese Ausführungsform weil hier die durch die Dioden hervorgerufenen Verformungen des Rechtecksignals bezüglich Flankensteilheit und Neigung des Impulsdaches vermindert sind und die Amplitude des Rechtecksignals vergrößert ist. Ein Tastverhältnis von 1 : 1 des Rechtecksignals ist auch bei dieser Ausführungsform des Sinus-Rechteckwandlers stets gewährleistet.In an advantageous embodiment of the sine-wave converter according to the invention a negative feedback capacitor is arranged in series with each diode, and common Circuit points each of a diode and the capacitor in series with it are connected to one another via a Zener diode or a cross resistor. Advantageous is this embodiment because here the deformations caused by the diodes of the square-wave signal is reduced in terms of edge steepness and inclination of the pulse roof and the amplitude of the square wave signal is increased. A duty cycle of 1 : 1 of the square-wave signal is also in this embodiment of the sine-square-wave converter always guaranteed.

Es ist zwar an sich bekannt (DE-PS 22 42 013), einen Sinus-Rechteckwandler, der eine einzelne Transistorstufe enthält, mit Gegenkopplungskondensatoren und Zenerdiode bzw. Querwiderstand in der beanspruchten Weise zu versehen, jedoch ist die Flankensteilheit des Rechtecksignals am Ausgang für viele Anwendungen zu gering.Although it is known per se (DE-PS 22 42 013), a sine-wave converter, which contains a single transistor stage, with negative feedback capacitors and Zener diode or transverse resistance to be provided in the claimed manner, but the slope is of the square-wave signal at the output is too low for many applications.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Schaltungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sinus-Rechteckwandlers dargestellt.To explain the invention, a circuit example is shown in the figure of the sine-wave converter according to the invention shown.

Ein Transistor 1 einer als Verstärker arbeitenden Transistorstufe 2 ist in bekannter Weise über einen Widerstand 3 und einen Koppelkondensator 4 an ein sinusförmiges Eingangssignal Us angeschlossen. Die Basis des Transistors 1 ist über einen Widerstand 5 mit einer Betriebsspannung Ub und über einen Widerstand 6 mit Masse verbunden. Der Transistor 1 ist ferner über einen Kollektorwiderstand 7 an die Betriebsspannung Ub angeschlossen und ferner in üblicher Weise über einen Emitterwiderstand 8 mit parallelgeschaltetem Kondensator 9 mit Masse verbunden. Im Gegenkopplungszweig AB enthält die Transistorstufe 2 antiparallel geschaltete Dioden 10 und 11 sowie einen Kondensator 12. Uber einen weiteren Koppelkondensator 13 ist der Kollektor des Transistors 1 mit der Basis eines Transitors 14 und über einen Ausgangskoppelkondensator 15 mit der Ausgangsklemme 16 verbunden Der Transistor 14 ist Bestandteil einer als Phasenumkehrstufe arbeitenden differenzierenden Transsistorstufel7. Die Fis des Transistors 14 ist über einen Widerstand 18 mit der Betriebsspannung Ub und über einen Widerstand 19 mit Masse verbunden. Ferner ist der Transistor 14 in üblicher Weise über einen Kollektorwiderstand 20 mit der Betriebsspannung Ub und über einen Emitterwiderstand 21 und einen Kondensator 22 mit Masse verbunden. Eine Reihenschaltung von einem Kondensator 24 und einem Widerstand 25 ist zwischen Basis des Transistors 1 Kollektor des Transistors 14 geschaltet.A transistor 1 of a transistor stage operating as an amplifier 2 is connected in a known manner via a resistor 3 and a coupling capacitor 4 a sinusoidal input signal Us is connected. The base of transistor 1 is via a resistor 5 with an operating voltage Ub and via a resistor 6 connected to ground. The transistor 1 is also across a collector resistor 7 connected to the operating voltage Ub and also in the usual way via a Emitter resistor 8 connected to ground with capacitor 9 connected in parallel. In the negative feedback branch AB, the transistor stage contains 2 connected anti-parallel Diodes 10 and 11 and a capacitor 12. Via a further coupling capacitor 13 is the collector of transistor 1 with the base of a transistor 14 and above an output coupling capacitor 15 connected to the output terminal 16. The transistor 14 is part of a differentiating transistor stage 7 operating as a phase reversal stage. The Fis of transistor 14 is over a resistor 18 with the Operating voltage Ub and connected to ground via a resistor 19. Furthermore is the transistor 14 in the usual way via a collector resistor 20 with the operating voltage Ub and connected to ground via an emitter resistor 21 and a capacitor 22. A series connection of a capacitor 24 and a resistor 25 is between Base of transistor 1 and collector of transistor 14 connected.

Bei diesem Sinus-Rechteckwandler bildet eine Transistorstufe in bekannter Weise aus dem Eingangssignal U5 ein um 1800 phasenverschobenes Rechtecksignal Ur 1, welches am Schaltungspunkt 16 als Ausgangssignal zur Verfügung steht. Das Rechtecksignal Ur 1 gelangt auch auf die Basis des Transistors 14 und wird erneut verstärkt und in seiner Phase um 1800 gedreht. Dieses in seiner Phase umgekehrte und verstärkte Rechtecksignal Ur 1 wird am Kollektor des Transistors 14 abgegriffen und über den als Differenzierkapazität wirkenden Kondensator 24 und über den Widerstand 25 auf die Basis des Transistors 1 geführt.In this sine-wave converter, a transistor stage forms a well-known From the input signal U5, a square-wave signal Ur which is phase-shifted by 1800 1, which is available as an output signal at circuit point 16. The square wave Ur 1 also reaches the base of transistor 14 and is amplified again and rotated in its phase around 1800. This reversed and strengthened in its phase Square-wave signal Ur 1 is tapped at the collector of transistor 14 and via the acting as a differentiating capacitance capacitor 24 and via resistor 25 the base of transistor 1 out.

Der Widerstand 19 und der Koppelkondensator 13 bilden ein Differenzierglied 1. Ordnung; der Emitterwiderstand 21 und der Kondensator 22 bilden ein gegenkoppelndes.The resistor 19 and the coupling capacitor 13 form a differentiating element 1st order; the emitter resistor 21 and the capacitor 22 form a negative feedback.

Differenzierglied 1. Ordnung und der Widerstand 25 in Verbindung mit der Eingangsimpedanz der Transistorstufe 2 und dem Kondensator 24 bilden ein weiteres Differenzierglied 1. Ordnung. Dadurch entsteht insgesamt ein Differenzierglied 3. Ordnung, durch dessen Differenzierwirkung nur kurze Nadelimpulse mit sehr steiler Flanke auf die Basis des Transistors 1 gelangen; es werden dadurch steile An- und Abstiegsflanken des Signals an der Basis des Transistors 1 und damit auch am Kollektor des Transistors 1 bewirkt. Der Widerstand 25 bestimmt die Schleifenverstärkung beider Transistorstufen und verhindert somit das Entstehen von Schwingungen im Sinus-Rechteckwandler.1st order differentiator and resistor 25 in conjunction with the input impedance of the transistor stage 2 and the capacitor 24 form another 1st order differentiator. This creates a differentiating element 3 overall. Order, due to its differentiating effect only short needle pulses with very steep ones Get an edge on the base of transistor 1; there are steep inclines and Falling edges of the signal at the base of transistor 1 and thus also at the collector of Transistor 1 causes. Resistor 25 determines the loop gain of both Transistor stages and thus prevents the occurrence of oscillations in the sine-wave converter.

Die Erfindung ermöglicht die Umwandlung eines sinusförmigen Eingangssignals in ein Rechtecksignal, bei dem die Flankensteilheit groß ist und die Amplitude des Rechtecksignals am Ausgang günstige Werte aufweist; außerdem wird das Tastverhältnis 1 : 1 exakt eingehalten.The invention enables the conversion of a sinusoidal input signal into a square wave signal in which the slope is large and the amplitude of the The square-wave signal has favorable values at the output; also the duty cycle 1: 1 exactly adhered to.

2 Ansprüche 1 Figur2 claims 1 figure

Claims

Claims O Sine wave converter with a) one as an amplifier Acting transistor stage, in the negative feedback branch two diodes in anti-parallel connection are arranged, d d u r c h g e k e n n z e i - c h - n e t that b) the transistor stage (2) a differentiating transistor stage (17) connected downstream as a phase inversion stage is ur c) between the collector of the differentiating transistor stage (17) and the base the transistor stage (2) acting as an amplifier is a series circuit of one Capacitor (24) and a resistor (25) is located.

2. Sine-square wave converter according to claim 1, d a d u r c h g e k e n It does not indicate that d) a negative feedback capacitor in series with each diode is arranged and e) common circuit points each of a diode and the with their in series capacitor via a zener diode or a cross resistor are connected to each other.