DE3024087A1 - Funktionsgenerator - Google Patents
FunktionsgeneratorInfo
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- DE3024087A1 DE3024087A1 DE3024087A DE3024087A DE3024087A1 DE 3024087 A1 DE3024087 A1 DE 3024087A1 DE 3024087 A DE3024087 A DE 3024087A DE 3024087 A DE3024087 A DE 3024087A DE 3024087 A1 DE3024087 A1 DE 3024087A1
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
- H03K4/06—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
- H03K4/066—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape using a Miller-integrator
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- H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
- H03K4/06—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
- H03K4/08—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
- H03K4/48—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices
- H03K4/50—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor
- H03K4/501—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor the starting point of the flyback period being determined by the amplitude of the voltage across the capacitor, e.g. by a comparator
- H03K4/502—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor the starting point of the flyback period being determined by the amplitude of the voltage across the capacitor, e.g. by a comparator the capacitor being charged from a constant-current source
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Description
KernforschungsZentrum Karlsruhe, den 24.6.198ο
Karlsruhe GmbH PLA 8o32 Hä/he
Funktionsgenerator
130043/0575
Die Erfindung betrifft einen Funktionsgenerator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1„
In bestimmten Anwendungsbereichen, z.B. zum Hochfahren
großer supraleitender Magnetspulen ist für
das die Magnetspule mit Strom versorgende Hochstromnetzgerät ein Funktionsgen-erator als Steuergerät erforderlich. Dabei muß die Strombelastung der Magnetspule während dos Anfahrvorganges, in vorbestimmter
Weise von Null bis zu dem geförderten Betriebswert
erhöht und auf jeden Fall vermieden werden, daß durch einen raschen oder unkontrollierten Stromanstieg ein ungewollter übergang vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand eintritt. Ein Quench kann wegen
des plötzlich sehr stark ansteigenden elektrischen
Widerstandes und der damit verbundenen Wärmeentwicklung zur Zerstörung der Magnetspule führen, wenn nicht unverzüglich der Spulenstrom abgeschaltet wird.
das die Magnetspule mit Strom versorgende Hochstromnetzgerät ein Funktionsgen-erator als Steuergerät erforderlich. Dabei muß die Strombelastung der Magnetspule während dos Anfahrvorganges, in vorbestimmter
Weise von Null bis zu dem geförderten Betriebswert
erhöht und auf jeden Fall vermieden werden, daß durch einen raschen oder unkontrollierten Stromanstieg ein ungewollter übergang vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand eintritt. Ein Quench kann wegen
des plötzlich sehr stark ansteigenden elektrischen
Widerstandes und der damit verbundenen Wärmeentwicklung zur Zerstörung der Magnetspule führen, wenn nicht unverzüglich der Spulenstrom abgeschaltet wird.
Der Sollwert des Hochstromnetzgerätes muß also durch den Funktionsgenerator geführt werden und muß einen
Funktionsverlauf haben, der in jeder Phase ein Eingreifen bei Wahrung des bis dahin erreichten Betriebszustandes erlaubt. Ein Quench erfordert in der Regel eine Schnellabschaltung, also eine sofortige Unterbrechung der Funktion mit der Rückkehr in eine sichere Ausgangsposition. Bei Experimenten mit supraleitenden Leiterproben wird darüber hinaus gefordert, daß beim Auftreten eines Quenches der Sollwert nur angehalten wird und auf diesem Augenblickswert stehen bleibt.
Wärend der Haltephase,die zeitlich unbegrenzt sein
soll, müssen Eingriffe in den weiteren Funktionsverlauf möglich sein. Nach dem Wiederstarten muß der
Funktionsverlauf haben, der in jeder Phase ein Eingreifen bei Wahrung des bis dahin erreichten Betriebszustandes erlaubt. Ein Quench erfordert in der Regel eine Schnellabschaltung, also eine sofortige Unterbrechung der Funktion mit der Rückkehr in eine sichere Ausgangsposition. Bei Experimenten mit supraleitenden Leiterproben wird darüber hinaus gefordert, daß beim Auftreten eines Quenches der Sollwert nur angehalten wird und auf diesem Augenblickswert stehen bleibt.
Wärend der Haltephase,die zeitlich unbegrenzt sein
soll, müssen Eingriffe in den weiteren Funktionsverlauf möglich sein. Nach dem Wiederstarten muß der
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Funktionsverlauf ausgehend von den beim Anhalten erreichten Werten den während der Haltephase eingestellten
Parametern folgen.
In allen Fällen ist im feereich der Flanken ein glatter Funktionsverlauf erforderlich, der frei ist von
treppenförmigen Sprüngen oder pulsförmigen Überlagerungen
c sog. Glitches„
Die bekannten Funktionsgeneratoren haben eine fest vorgegebene Kurvenform. Bei jeder Änderung der Amnlitudenhöhe
wird zwangsläufig auch die Steilheit der Flanken geändert. Ein Anhalten der Funktion im Bereich
der Flanken ist ausgeschlossen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Funktionsgenerator zu entwickeln, der es ermöglicht,
die Parameter der Funktion unabhängig voneinander in vorbestimmter Weise einzustellen, die Funktion an
einer frei wählbaren Stelle anzuhalten, den im Stopzeitpunkt vorliegenden Funktionswert zu speichern,
während der nicht begrenzten Elaltezeit einen oder rachrere Parameter zu ändern, ausgehend von dem gespeicherten
Funktionswert die Funktion mit den neuen Parametern zu starten und in jedem Falle im Flankenbereich
einen kontinuierlichen und absolut glatten Spannungsverlauf zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird bei einem Funktionsgenerator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die in dessen
Kennzeichen genannten Merkmale gelöst.
Die mit dem vorgeschlagenen Funktionsgenerator erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein
- Io -
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strömungsfreier und absolut glatter Spannungsverlauf
erreicht wird, der die Anwendung empfindlicher elektronischer Meßgeräte ermöglicht, daß ein Anhalten der
Funktion ohne zeitliche Begrenzung erfolgen kann und demnach eine Änderung der Amplitude ausgeschlossen ist,,
und daß jeder Parameter,der Funktion unabhängig von
den anderen Parametern einstellbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel eines Funktionsgenerators
mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 12 ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 Blockschaltbild des Funktionsgenerators,
Figur 1 Blockschaltbild des Funktionsgenerators,
Figur 2 Frontplatte mit Einstell- und Anzeigeeinrichtung
Figur 3 Beispiele von Funktionen.
Eine mögliche Ausführungsform des vorgeschlagenen
Funktionsgenerators ist in Fig. 1 als Blockschaltbild dargestellt.
Ein aktiver Integrator 1 zum Erzeugen eines im Flankenbereich kontinuierlichen und absolut glatten
Spannunqsverlaufes weist einen ersten Operationsverstärker 2 und mehrere schaltbare Kondensatoren 3
unterschiedlicher Kapazität zum Grobeinstellen der Integrationszeit auf.
Dem Integrator 1 ist ein Spitzenwertspeicher 4 zum Speichern des Momentanwertes der Integratofspannung
nachgeschaltet, der eine Sampl-Hold-Einheit 5 aufweist.
Zwischen dem Ausgang 6 des Integrators 1 und den ausschließlich positive Spannungen verarbeitenden Spitzen-
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wertspeicher 4 ist ein elektronischer Gleichrichter 7 geschaltet. Dem Spitzehwertspeicher 4 ist ein Wechselrichter
8 nachgeschaltet, der das Ausgangssignal
des'Spitzenwertiipeichers 4 zu einem dem Ausgangs signal
des Integrators 1 äquivalenten Signal phasenrichtig zusammensetzt.
Zwischen den Ausgang 6 des Integrators 1 und einen Steuereingang 9 des Wechselrichters 8 ist ein durch
das Signal am Ausgang 6 des Integrators 1 steuerbarer Nullspannungsschalter Io geschaltet, der ein der
Spannung am Ausgang 6 des Integrators 1 phasengleiches Rechtecksignal erzeugt.
Dem Integrator 1 ist ein die Integratorausgangsspanmmg
mit einer vorbestimmten einstellbaren Referenzspannung vergleichender erster Komparator 11 für den
positiven Höchstwert (Maximum der Amplitude) und ein zweiter Komparator 12 für den negativen Höchstwert
(Minimum der Amplitude) der Funktion nachgeschaltet.
Der Ausgang 6 des Integrators 1 ist auf den Eingang 13 des ersten Komparators 11 und auf den Eingang 14
des zweiten Komparators 12 geschaltet. Der Ausgang 15 des ersten Komparators 11 und der Ausgang 16 des
zweiten Komparators 12 sind auf den Eingang 17 des Integrators 1 geschaltet.
Mit einem ersten Potentiometer 18 des ersten Komparators 11 ist eine positive Referenzspannung einstellbar.
Bei Übereinstimmung der Spannung am Ausgang 6 des Integrators 1 mit der positiven Referenzspannung
wird die Amplitude des Integratorausgangssignales
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auf dem eingestellten Maximum konstant geschaltet.
Mit einem zweiten Potentiometer 19 des zweiten Komparators 12 ist eine negative Referenzspannung einstellbar.
Bei Übereinstiirunung der Spannung am Ausoang
6 des Integrators 1 mit der negativen Referenzspannung wird die Amplitude des Integratorausgangssignales
auf dem eingestellten Minimum konstant geschaltet.
Eine Stoptaste 2o zum Auslösen eines Stopimpulses ist über eine erste Impulsformer- und Zeitverzögerungsstufe
21 auf einen elektronischen Referenzspannungsschalter 22 und der Ausgang 23 der Stoptaste 2o unmittelbar
auf einen Steuereingang 24 des Spitzenwertspeichers 4 geschaltet. Mit der Stoptaste 2o
kann der Integrator 1 angehalten werden/ indem die mit dem ersten Potentiometer 18 eingestellte positive
Referenzspannung und die mit dem zweiten Potentiometer 19 eingestellte negative Referenzspannung mit
dem elektronischen Referenzspannungsschalter 22 gegen den im Spitzenwertspeicher 4 gespeicherten Momentanwert der Integratorspannung ausgetauscht wird. Dabei
speichert der Spitzenwertspeicher 4 das Signal am Ausgang 6 des Integrators 1 im Zeitpunkt der Betätigung
der Stoptaste 2o.
Der erste Komparator 11 und der zweite Komparator reagieren unverzögert und halten den Integrator 1 auf
dem im Zeitpunkt des Anhaltens erreichten Augenblickswert der Funktion so lange fest, bis mit einer Starttaste
25 über eine zweite Impulsformer- und Zeitverzögerungsstufe 26 ein elektronischer Schalter 27 umgesteuert
wird.
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Nach dem Betätigen der Stoptaste 2o können in der Haltezeit die Parameter der Funktion wie Flankensteilheit,
Anstiegs- und Abfallzeit, Amplitude und Dachlänqe voneinander unabhängig eingestellt werden.
Nach dem Betätigen der Starttaste 25 wird die Funktion ausgehend von den beim Betätigen der Stoptaste 2o vorliegenden
Funktionswerten mit den während der Haltezeit eingestellten neuen Parametern gestartet.
Der elektronische Schalter 27 erzwingt den neuen vorbestimmten Funktionsablauf.
Dem ersten Komparator 11 ist eine erste Schaltungsanordnung
28 zum Einstellen der Dachlänge positiver Signale und dem zweiten Komparator 12 ist eine zweite
Schaltungsanordnung 29 zum Einstellen der Dachlänqe negativer Signale nachgeschaltet.
Die erste Schaltungsanordnung 28 weist einen ersten Integrator 3o mit einem nachgeschalteten dritten Komparator
31 und die zweite Schaltungsanordnung 29 einen zweiten Integrator 32 und einen nachgeschalteten
vierten Komparator 33 auf.
Der erste Integrator 3o und der zweite Integrator 32 sind jeweils mit ersten Kondensatoren 34 und 34a unterschiedlicher
Kapazität zum Grobeinstellen der Dachlänqe beschaltet. Der dritte Komparator 31 und der
vierte Komparator 33 weisen jeweils ein drittes Potentiometer 35 bzw.-35a zum Feineinstellen der Dachlänge
auf.
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Der Ausgang 36 des dritten !Comparators 31 und der
Ausgang 37 des vierten Kömparators 33 sind auf den Eingang 38 eines Betriebsartenschalters 39 geschaltet,
der das Einstellen der Betriebsarten Dauerbetrieb, positiver Einzelimpuls, negativer Einzelimpuls und
Einzelflanke emöglicht.
Der Ausgang 4o des Betriebsartenschalters 39 ist mit
dem Eingang 41 einer ersten bistabilen Kippstufe 42 verbunden, deren Ausgang auf den Steuereingang 43
eines Diodenschalters 44 geschaltet ist.
Der Ausgang 45 des Diodenschalters 44 1st auf den Eingang
17 des Integrators 1 geschaltet und führt abhängig von der Stellung der ersten bistabilen Kipnstufe
42 einen positiven oder einen negativen Ladestrom für den Integrator 1. Die Polarität des Ausganges
45 bestimmt eine positive oder eine negative Anstiegsrichtung der Flanke eines Signales. Wegen der invertierenden
Wirkung des Integrators 1 bestimmt der negative Ladestrom die positive Steigung und der
positive Ladestrom die negative Steigung. Eine erste Konstantstromquelle 46 ist auf einen ersten
Eingang 47 des Diodenschalters 44 geschaltet. Die Stromstärke des positiven Stromes der ersten Konstantstromquelle
46 und damit die Steilheit einer positiven Flanke ist mit mehreren ersten Widerständen 48 unterschiedlicher
Größe grob und mit einem dritten Potentiometer 4 9 fein einstellbar. Eine zweite Konstantstromquelle
5o ist auf einen zweiten Eingang 51 des Diodenschalters 44 geschaltet. Die Stromstärke des negativen Stromes
der zweiten Konstantstromquelle 5o und damit die Steilheit einer negativen Flanke ist mit mehreren zv/eiten
Widerständen 52 unterschiedlicher Größe grob und mit
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einem vierten Potentiometer 53 fein einstellbar.
Eine Anzeigeeinrichtung 54 mit zwei V-förmig angeordneten
und jeweils aus sechzehn Leuchtdioden 55 bestehenden Leuchtzeilen zeigt den Augenblickswert
und die Tendenz der Ausgangsspannung an, wobei das obere Ende dem eingestellten Maximum und das untere
Ende dem eingestellten Minimum entspricht.Die Anzeigeeinrichtung
54 weist neben' den Leuchtdioden 55 eine Widerstandskette 56 und Komparatoren 57 auf.
Der Abgriff des das Maximum der Amplitude bestimmenden ersten Potentiometers 18 des ersten Komparators 11 ist
auf das eine Ende der Widerstandskette 56 und der Abgriff des das Minimum der Amplitude bestimmenden zweiten
Potentiometers 19 des zweiten Komparators 12 ist auf das andere Ende der Widerstandkette 56 geschaltet.
Die Widerstandskette 56 bildet mit der Vielzahl der Komparatoren 57 und zwei von der bistabilen Kippstufe
42 gesteuerten Stromschaltern einen AD-Wandler.
Bei Verwendung des Funktionsgenerators als Steuergerät
für ein Hochstromnetzgerät zur Versorgung einer supraleitenden Magnetspule ist aus Gruden der Betriebssicherheit
eine Notabschalteinrichtung 59 vorgesehen, die es ermöglicht,die Funktion am Ausgang
des Integrators 1 unabhängig von den eingestellten Parametern mit Höchstgeschwindigkeit auf einer vorbestimmten
einstellbaren Wert zu bringen.
Eine zweite-bistabile Kippstufe 6o ist mit ihrem Ausgang
auf den Steuereingang 43 des Diodenschalter 44 geschaltet. Mit einem Triggerschalter 61 ist ein
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erstes Relais 62 schaltbar, dessen Umschaltkontakte die Eingänge und den Ausgang der zweiten bistabilen
Kippstufe 60 für das Einstellen maximaler oder minimaler Funktionswerte im Falle einer Notabschaltung
vorbereiten» Mit einem Triggerpotentialschalter 6 3 wird ein zweites Relais 64 gesteuert, das eine positive
oder eine negative auf die Eingänge der zweiten bistabilen Kippstufe 60 im Falle einer Notabschaltung
zu schaltende Spannung vorwählt. Mit einem Not-Aus-Taster 65 kann eine durch den Triggerpotentialschalter
63 vorbestimmte positive oder negative Spannung auf die Eingänge der zweiten bistabilen Kippstufe 60
geschaltet werden. Das Not-Aus-Signal kann auch mit einem Quenchdetektor erzeugt und über einen hochohmigen
Triggereingang 66 in die NotabschalteÄnrichtung 59 eingegeben werden.
Ein über den Triggereingang 66 eingegebenes Not-Aus-Signal
unterbricht in jedem Fall unverzüglich den Funktionsablauf und bringt die Spannung am Ausgang 6
des Integrators 1 innerhalb weniger Mikrosekunden abhängig von der Stellung des Triggerschalters 61 in
das vorgewählte Maximum oder Minimum.
In der gleichen Weise wirkt auch ein manuell mit dem
Not-Aus-Taster 65 erzeugtes Not-Aus-Signal. Mit einem Resettaster 67 wird die Schaltung wieder in eine definierte
Stellung gebracht. Der Ausgang 68 der Notabschalteinrichtung 59 ist auf eine dritte bistabilen
Kippstufe 69 für positive und auf eine vierte bistabile Kippstufe 7o für negative Not-Aus-Signale geschaltet.
Die dritte bistabile Kippstufe 69 schaltet
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bei einem positiven Not-Aus-Signal eine positive
Spannung direkt auf den ersten Eingang 47 des Diodenschalters 44, die vierte bistabile Kippstufe 7o schaltet
bei einem negativen Not-Aus-Signal eine negative Spannung direkt auf den zweiten Eingang 51 des Diodenschalters
44, so daß dieser an seinem Ausgang 45 unverzögert ein entsprechendes Signal auf den Eingang
17 des Integrators 1 gibt.
Mit einem ersten Starttaster 71 für positive Einzelimpulse
und mit einem zweiten Starttaster 72 für negative Einzelimpulse kann der Funktionsgenerator
über eine fünfte bistabilen Kippstufe 73 gestartet werden. An einer Buchse 74 kann über einen Abschwächer
75 das Ausgangssignal mit den eingestellten Parametern
dem Funktionsgenerator entnommen werden.
Neben dem mit 6oo Ohm belastbaren Signalausgang 74 sind drei potentialfreie Trigaersignale verfügbar,
die folgende Funktionsstellen markieren, Start der positiven Flanken, Wendepunkte und Nulldurchgang
der negativen Flanke, die an den Signalausgängen 76, 77, 78 vorgehalten werden.
Figur 2 zeigt die Frontplatte des Funktionsgenerators
mit den Einstell- und Anzeigeeinrichtungen.
Durch Betätigung eines Netzschalters 8o und der Starttaste 25 wird der Funktionsgenerator in Betrieb
genommen. Mit der Stoptaste 2o wird die Funktion an dem im Zeitpunkt der Betätigung vorliegenden Momentanwert
angehalten. Der Signalausgang 74 ist mit 6oo Ohm belastbar und über einen Abschwächer 75 geführt.
Mit dem Betriebsartenschalter 39 ist eine der mögli-
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chen Betriebsarten Dauerbetrieb, positiver Einzelimpuls,
negativer Einzelimpuls und einzelne Impulsflanke einstellbar. Der integrationsbereich wird durch
zuschalten eines von vier Kondensatoren 3 unterschiedlicher Kapazität zum Grobeinstellen der Integrationszeit
vorbestimmt. Die Grobeinstellung der positiven bzw. der negativen Steigung erfolgt durch Einschalten
eines der Widerstände 48 bzw. 52, die Feineinstellung derselben mit dem Potentiometer 49 bzw. mit dem
4. Potentiometer 53. Das Maximum der Amplitude ist mit dem 1. Potentiometer 18, das Minimum mit dem 2. Potentiometer
19 einstellbar.
Die Grobeinstellung der positiven bzw. der negativen Dachlänge ist durch Einschalten eines der vier Kondensatoren
unterschiedlicher Kapazität 34 bzw. 34a möglich, die Feineinstellung derselben erfolgt mit
den dritten Potentiometern 35 bzw. 35a.
Zum Starten positiver bzw. negativer Einzelimpulse und der Einzelflanken ist der erste Starttaster 71 und
der zweite Starttaster 72 vorgesehen.
Die Anzeigeeinrichtung 54 besteht aus zwei Zeilen von je 16 Leuchtdioden, die V-förmig angeordnet sind,
und zeigt den Augenblickwert und die Tendenz der Spannung am Signalausgang 74 an, wobei das obere Ende
dem eingestellten Maximum und das untere Ende dem eingestellten Minimum entspricht.
Der Kippschalter 61 bestimmt bei einer Notabschaltung mit dem Notaustaster 65 oder mit einem externen, z.B.
von einem Quenchdetektor erzeugten und auf den Triggereingang 66 geschalteten Abschaltimpuls, ob der
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Sollwert mit Höchstgeschwindigkeit auf dem Amplitudenwert im Maximum oder im Minimum der Funktion gebracht
wird.
Der Triggerpotentialschalter 63 ermöglicht die Vorwahl der Polarität des Notaus-Triggersignales.
Der Resettaster 67 bringt die Schaltung nach einer Notabschaltung wieder in eine definierte Stellung.
Neben dem Signalausgang 74 stehen drei weitere potentialfreie Triggersignale zur Verfügung und zwar am
Signalausgang 76 "Start positive Flanke", am Signalausgang 77 "Wendepunkt" und am Signalausgang 78 "Nulldurchgang
negative Flanke".
In Fig. 3 sind mit dem Funktionsgenerator erzeugte Funktionen zur v/eiteren Erläuterung der Arbeitsweise
dargestellt.
Im Dauerbetrieb können folgende Funktionen erzeugt werden, Dreieckspannung 9ο, Sägezahnspannung 91,
Trapezspannung 92 und Rechteckspannungen (nicht dargestellt)
. Die Steilheit c< der Flanken 93 ist dabei Einstellbar im Bereich von looo V/s bis 2o mV/s. Bei
einer Amplitudenhöhe von Io V ist die Anstiegs- und Abfallzeit der Impulsflanke einstellbar im Bereich
von Io ms bis 5oo s. Die Dachlänge 94 ist im Dauerbetrieb einstellbar im Bereich von ο bis Io ms, beim
Anhalten der Funktion zeitlich unbegrenzt.
Die negative Amplitudenhöhe 95 ist einstellbar von + 1 V bis - Io V und die positive Amplitudenhöhe
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von - 1 Volt bis■+ Io Volt. Andere mögliche Funktionen
sind der positive Einzelimpuls 97 der negative Einzelimpuls 98 und eine einzelne Flanke 99.
Bei der Start-Stop-Funktion loo sind die Parameter jeweils
während den Haltezeiten verändert worden.
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Bezugszeichenliste :
Figur 1 :
-JiI-
1 Integrator
2 .1 . Operationsverstärker
3 Kondensatoren in
4 Spitzenwertspeicher ■
5 Sample-Hold-Einheit
in 4
6 Ausgang des Integrators 1
7 elektronischer Gleichrichter
8 Wechselrichter
9 Steuereingang an
10 Nullspannungsschalter
11 1. Komparator
12 2. Komparator
13 Eingang von 11
14 Eingang νcn 12
15 Ausgang von 11
16 Ausgang von 12
17 Eingang von 1
18 1 . Potentiometer in
19 2. Potentiometer in 2ο Stoptaste
21 1. Impuls former-rund
Zeitverzögerungsstufe
22 Referenzspannungsschalter
23 Ausgang von 2ο
24 Steuereingang von
25 Starttaste
26 2. ImpuIs f orme r-und
Zeitverzögerungsstufe
- 22 -
27 elektronischer Schalter
28 1. Schaltungsanordnung zum Einstellen der Dachlänge
positiver Signale
29 2. Schaltungsanordnung zum Einste 1-len
der Dach länge negativer Signale
3c 1. Integrator in
31 3. Komparator in
32 2. Integrator in
33 4. Kamparator in
3 4 1. Kondensatoren in 28
3 4a 1.Kondensatoren in 29
35 3.Potenticmeter in
28
35a 3.Potenticmeter in 29
36 Ausgang von 31
37 Ausgang von 29
38 Eingang von 39
39 Betriebsartenschalter
4ο Ausgang von 3 9
41 Eingang von 42
42 1.bistabile Kippstufe
43 Steuereingang von
44 Diodenschalter
45 Ausgang von 44
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I1.. K ons tant s tr αη-que
lie
1. Eingang von 44
1. Widerstände in 46
3. Potentianenter in 46
2. K cnstantstrcmquelle
51 2. Eingang von 44
52 2. Widerstände in 5o
53 4. Potentiometer in 5 ο
54 Anzeigeeinrichtung
55 Leuchtdioden in 5
56 Widerstandskette
in 54
-57 Kanparatoren in 54
58 Strcraschalter
59 Nctabschalteinrichtung
6c 2. bistabile Kippstufe in 59
61 Kippschalter
62 1. Relais in 59
63 Triggerpctentia1-schalter
64 2. Relais in 59
65 Not-Aus-Taster
66 Triggereingang
67 Reset-Taster
68 Ausgang von 59
69 3. bistabile Kippstufe 7ο 4. bistabile Kippstufe
71 1. Starttaster
72 2. Starttaster
73 5. bistabile Kippstufe
74 Signalausgang
75 Abschwächer
76 Signalausgang Start positive Flanke
77 Signalausgang Wendepunkte
78 Signalausgang Nulldurchgang negative Flanke
Figur 2 ;
8ο Netzschalter
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Figur 3;
9 ο Dreieckspannung
91 Sägezahnspannung
92 Trapezspannung
93 Flanke
9 4 Dachlänge
95 negative AmplitudenhÖhe
96 positive AmplitudenhÖhe
97 positiver Einzelimpuls
98 negativer Einzelimpuls
99 einzelne Flanke
loo Start-Stop-Funktion 0C Flankensteilheit
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Claims (12)
1. Funktionsgenerator zum Erzeugen vorbestimmter unabhängiger
Spannungen, wie Dreieck-, Sägezahn-, Trapez- und Rechteckspannungen mit Einrichtungen
zum Einstellen der Flankensteilheit, der Anstiegsund der Abfallzeit, der Dachlänge und der Amplitude,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale,
a) ein aktiver Integrator (1) zum Erzeugen eines im Flankenbereich kontinuierlichen und absolut
glatten Spannungsverlaufes besteht im wesentlichen aus einem Operationsverstärker (2) und
mehreren schaltbaren Kondensatoren (3) unterschiedlicher Kapazität zum Grobeinstellen der
Integrationszeit,
b) dem Integrator (1) ist ein eine Sampel-Hold-Einheit
(5) aufweisender Spitzenwertspeicher (4) , zum Speichern des Momentanwertes der Integratorspannung
nachaeschaltet,
c) zwischen den Ausgang (6) des Integrators (1) und den ausschließlich positive Spannungen verarbeitenden
Spitzenwertspeicher (4) ist ein elektronischer Gleichrichter (7) geschaltet,
d) dem Spitzenwertspeicher (4) ist zum phasenrichtiaen
Zusammensetzen seines Ausgangssignales zu einem dem Ausgangssignal des Integrators (1)
äquivalenten Signal ein Wechselrichter (8) nachgeschaltet,
e) zwischen den Ausgang (6) des Integrators (1) und einen Steuereingang (9) des Wechselrichters (8)
ist ein durch das Signal am Ausgang (6) des In-
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tegrators 1 steuerbarer, bei Nullspannung am Ausgana (6) des Integrators (1) ein Rechtecksignal
erzeugender Nullspannungsschalter (lo)
geschaltet,
f) dem Integrator (1) ist ein die Integratorausgangsspannung mit einer vorbestimmten einstellbaren
Referenzspannung vergleichender erster Komparator (11) für den positiven Höchstwert
(Maximum der Amplitude) und ein zweiter Komparator (12) für den negativen Höchstwert
(Minimum der Amplitude) der Funktion nachgeschaltet,
g) der bei Übereinstimmung der Spannung am Ausgang
(6) des Integrators (1) mit der positiven Referenzspannung des ersten Komparators (11) eine
die Amplitude des Integratorausgangssignals auf einem mit einem ersten Potentiometer (18)
einstellbaren Maximum haltende Regelspannung führende Ausgang (15) des ersten Komparators (11)
ist auf den Eingang (17) des Integrators (1) geschaltet,
h) der bei Übereinstimmung der Spannung am Ausgang (6) des Integrators (1) mit der negativen Referenzspannung
des zweiten Komparators (12) eine die Amplitude des Integratorausgangssignales auf
einem mit einem zweiten Potentiometer (19) einstellbaren Minimum haltende, Regaispannung führende
Ausgang (16) des zweiten Komparators (12) ist auf den Eingang (17) des Integrators (1) geschaltet,
i) es sind Einrichtungen zum voneinander unabhängigen Einstellen der Anstiegsrichtung, der Flankensteilheit-
oder der Anstiegs- und der Abfallzeit (48, 49, 52, 53), der Dachlänge (34, 34a,
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35, 35a) und der Amplitude (18, 19) der Funktion,
zum Anhalten (2o) einer Funktion und zum Starten (25) einer Funktion ausgehend von den
beim Anhalten vorliegenden Funktionswerten mit vorbestimmten, während der Haltezelt einstoll~
baren Parametern und zum Anzeigen (54) des Ablaufes der Funktion in die Schaltungsanordnung
integriert.
2. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stoptaste (2o) zum Auslösen
eines Stopimpulses über eine erste Impulsformerund
Zeitverzögerungsstufe (21) auf einen elektronischen Referenzspannungsschalter (22) geschaltet
ist, und daß der Ausgang (23) der Stoptaste (2o) unmittelbar mit einem Steuereingang (24) des den
Momentanwert des Ausganges (6) de3 Integrators (1) bei Betätigung der Stoptaste (2o) speichernden
Spitzenwertspeichers (4) verbunden ist.
ο Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Starttaste (25) über eine zweite Impulsformer- und Zeitverzögerunqsstufe (26) auf
einen durch den Startimpuls umsteuerbaren elektronischen Schalter (27) geschaltet ist, der beim
Starten einen durch die Einrichtungen zum Einstellen der Parameter der Funktion vorbestimmten
Funktionsablauf erzwingt.
4. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dem ersten Komparator (11) eine erste
Schaltungsanordnung (28) zum Einstellen der Dachliinge- positiver Signale und dem zv/eiten Kom-
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parator (12) eine zweite Schaltungsanordnung (29) zum Einstellen der Dachlänge negativer Signale
nachgeschaltet ist.
5. Funktionsgenerator nach Anspruch 1 und 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Schaltungsanordnung (28) einen ersten Integrator (3o) mit nachgeschaltetem
dritten Komparator (31) und die zweite Schaltungsanordnung (29) einen zweiten Integrator (32)
und einen vierten Komparator (33) aufweist, und daß der erste Integrator (3o), erste Kondensatoren (34)
und der zweite Integrator (32) erste Kondensatoren (34a) unterschiedlicher Kapazität zum Grobeinstellen
der Dachlänge und der dritte Komparator (31) ein drittes Potentiometer (35) und der vierten Komparator
(33) ein drittes Potentiometer (35a) zum Feineinstellen der Dachlänge aufweisen.
6. Funktionsgenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ausgang (36) des dritten Komnarators (31) und der Ausgang (37) des vierten Komparators (33) auf den
Eingang (38) eines Betriebsartenschalters (39) zum Einstellen der Betriebsarten Dauerbetrieb, positiver
Einzelimpuls, negativer Einzelimpuls und Einzelflanke geschaltet sind, daß der Ausgang (4o)
des Betriebsartenschalters (39) mit dem Eingang
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(41) einer ersten bistabilen Kippstufe (42) verbunden ist, und daß der Ausgang der ersteh bistabilen
Kippstufe (42) auf den Stouereingang (43) eines Diodenschalters (44) geschaltet ist.
7. Funktionsgenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der in Abhängigkeit von der Stellung der ersten bistabilen Kippstufe (42) einen positiven oder einen
negativen Ladestrom führende und durch seine Polarität eine positive oder negative Anstiegsrichtung
der Flanke eines Signales bestimmende Ausgang (45) des Diodenschalters (44) auf den Eingang (17)
des Integrators (1) geschaltet ist.
8. Funktionsgenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
eine die Steilheit einer positiven Flanke bestimmende erste Konstantstromquelle (46) mit ersten
Widerständen (48) unterschiedlicher Größe zum Grobeinstellen und mit einem dritten Potentiometer (49)
zum Feineinstellen der Stromstärke eines positiven Stromes auf einen ersten Eingang (47) des Diodenschalters
(44) und eine die Steilheit einer negativen Flanke bestimmende zweite Konstantstromquelle
(5o) mit zweiten Widerständen (52) unterschiedlicher Größe zum Grobeinstellen und mit einem vierten
Potentiometer (53) zum Feineinstellen der Stromstärke eines negativen Stromes auf einen zweiten
Eingang (51) des Diodenschalters (44) geschaltet ist.
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9. Funktionsgenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Komparator (11) ein erstes Potentiometer (18) zum Einstellen einer das Maximum der Amplitude bestimmenden
yjositiven Referenzspannung und der zweite
Komparator (12) ein zweites. Potentiometer (19) zum Einstellen einer das Minimum der Amplitude bestimmenden
negativen Referenzspannung aufweist.
Ioο Funktionsgenerator nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 9r dadurch gekennzeichnet, daß die
Anzeigeeinrichtung (54) Leuchtdioden (55) , eine Widerstandskette (56), Komparatoren (57) und zwei
Stromschalter (58) aufweist.
11. Funktionsgenerator nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff des das Maximum der Amplitude bestimmenden
ersten Potentiometers (18) des ersten Komparators (11) auf das eine Ende einer Widerstandskette (56)
und der Abgriff des das Minimum der Amplitude bestimmenden zweiten Potentiometers (19) des zweiten
Komparators (12) auf das andere Ende der Widerstandskette (56) geschaltet ist, daß die Widerstandskette
(56) mit einer Vielzahl von Komnaratoren (57) und zwei von der ersten bistabilen Kippstufe
(42) gesteuerten Stromschaltern (58) einen AD-Wandler bildet, dem für die abfallende und für
die ansteigende Flanke jeweils eine der Anzahl der Komparatoren entsprechende Zahl von Leuchtdioden
zugeordnet und in Form einer V-förmigen Leuchtzeile angeordnet sind.
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12.Funktionsgenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausgang (68) einer Notabschalteinrichtung (59) auf den Steuereingang (41) der ersten Kippstufe
(42) des Diodenschalters (44) geschaltet ist, daß ein die Eingänge und den Ausgang der zweiten
bistabilen Kippstufe (60) für das Einstellen maximaler oder minimaler Funktionswerte vorbereitendes
erstes Relais (62) mit einem Kippschalter (61) schaltbar ist, daß ein eine positive
oder eine negative auf die Eingänge der zweiten Kippstufe (60) zu schaltenden Spannung vorwählendes
zweites Relais (64) mit einem Triggerpotentialschalter (63) steuerbar ist, daß ein Not-Aus-Taster
(65) eine durch den Triggerpotentialschalter (63) vorbestirnmte positive oder negative Span-
- nung auf die Eingänge der zweiten bistabilen Kippstufe (60) schaltet, und daß ein Resettaster (67)
zum Auftasten einer in Abhängigkeit von der Stellung des zweiten Relais (64) positiven oder negativen
Spannung auf die Eingänge der zweiten bistabilen Kippstufe (60) vorgesehen ist.
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Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803024087 DE3024087C2 (de) | 1980-06-27 | 1980-06-27 | Funktionsgenerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803024087 DE3024087C2 (de) | 1980-06-27 | 1980-06-27 | Funktionsgenerator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3024087A1 true DE3024087A1 (de) | 1981-10-22 |
| DE3024087C2 DE3024087C2 (de) | 1983-05-26 |
Family
ID=6105590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19803024087 Expired DE3024087C2 (de) | 1980-06-27 | 1980-06-27 | Funktionsgenerator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3024087C2 (de) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1933184B2 (de) * | 1969-06-30 | 1978-04-06 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen mit veränderbarer Flankensteilheit |
| DE2737432B2 (de) * | 1977-08-19 | 1979-06-28 | Hewlett-Packard Gmbh, 7030 Boeblingen | Integratorschaltung mit Begrenzung |
-
1980
- 1980-06-27 DE DE19803024087 patent/DE3024087C2/de not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1933184B2 (de) * | 1969-06-30 | 1978-04-06 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen mit veränderbarer Flankensteilheit |
| DE2737432B2 (de) * | 1977-08-19 | 1979-06-28 | Hewlett-Packard Gmbh, 7030 Boeblingen | Integratorschaltung mit Begrenzung |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Wireless World, August 1978, S.34-37 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3024087C2 (de) | 1983-05-26 |
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