DE3025684A1 - Umschaltbarer saegezahn-dreieck-generator - Google Patents

Description

Ums ehalt bar er Sägezahn— Dreieck— Generat or

Die Erfindung wird in der Meß- undKaßhrichtentechnik angewendet, wo mit einfachen. Mitteln Sägezahn- und Dreieck— impulse mit variierbaren. Parametern erzeugt werden.

Es sind bereits Sägezahngeneratoren, mit geringem technisch«- ökonomischen Aufwand bekannt (Efe 1977 H_n 19/20 S_e671), bei denen über eine Konstantstromquelle Kondensatoren aufgeladen werden· Der Nachteil bisher bekannter einfacher Generatorlösungen ist, daß sich erstens die Impulskennwerte, sofern sie extern steuerbar sind, gegenseitig bei der Variation beeinflussen und daß zweitens die Ausgangsspannung im Pausenzustand stark bauelemente- und driftabhängig sind«, Bei oben genanntem Verfahren verändert sich mit der Steuerung der Anstiegsgeschwindigkeit auch gleichzeitig die Amplitude des Sägezahnimpulses» Anstiegsge— schwindigkeit und Amplitude sind nicht durch externe Gleichspannungen einstellbar»

Es ist auch bekannt, um die gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden, einzelne Impulskennwerte zu stabilisieren, (Stabilisierung der Amplitude z.B. in RfQ 1975/6 S. 195). Durch die Stabilisierung ist jedoch keine einfache Variation möglich. Bei der genannten Veröffentlichung sind Anstiegsgeschwindigkeit und Amplitude außerdem nicht mit einer externen Gleichspannung einstellbar. Die Ausgangsspan-

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nung im Pausenzustand ist darüberhinaus nicht exakt definiert, sondern wird durch die Kennwerte eines IDransistors "beeinflußt,,

Dia Sägezahn-Generatoren sind nicht umschaltbar für Drei— eckimpulse. Zwar sind Generatorkonzeptionen "bekannt, die universell anwendbar sind für mehrere Impulsarten (z.B. Funktionsgeneratoren für Prüf- und Meßzwecke), doch ist der technisch-ökonomische Aufwand dafür beträchtlich» Die Reduzierung dieses Aufwandes erforderte bisher Kompromisse in der universellen Anwendbarkeit insbesondere Bedienbarkoit und in der Genauigkeit der Impulserzeugung.

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Genauigkeit und des Bedienkomforts sowie die Verringerung des technischökonomischen Aufwandes bei einer universellen Anwendbarkeit und einer möglichen Rechnersteuerung des Generators«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln einen Generator zu schaffen, der wahlv/eise Dreieck- und Sägezahnimpulse mit sehr genauer Ausgangsspannung im Pausenzustand und frei wählbarer Lage des Sägezahns zur Nullinie liefert, bei dem die Amplitude, die Pausendauer und die Anstiegsgeschwindigkeit der Impulse ohne gegenseitige Beeinflussung getrennt voneinander, insbesondere durch eine mögliche Rechnersteuerung, einstellbar sind und der einen sägezahnsynchronsn Rechteckimpuls erzeugte

Diese Aufgabe wird bei einem umschaltbaren Sägezahn—Dreieck—Generator mit ein<jr Konstantstromquelle, mit einem an die Konstantstromquelle angeschlossenen Kondensator und mit einem Sntladetransistor parallel zum Kondensator, er— findungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausgang der Konstant— stromcuelle sowohl mit je einem Eingang zweier Komperatoren als auch über einen Begrenzerverstärker mit dem ersten

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Eingang sines Auskoppelverstärkere in Verbindung steht, an dessen zweiten Eingang eine veränderbare Stetierspennung als Verschiebespannung liegt, daß dsr Ausgang des ersten Komparators, dessen zv»eiter Eingang an eine Referenzspannung angeschlossen ist, über einen Urneehalter wahlweise mit dem Eingang einer monostabilen Kippstufe oder mit einem ersten Eingang einer Phasenumkehrstufe in Verbindung steht, daß der Ausgang des zweiten Komparators, dessen zweiter Eingang auf Null-Potential liegt, mit dem ersten Eingang eines NAND-Gliedes für einen synchronen Rechteckimpuls und mit dem zweiten Eingang der Phasenumkehrstufe verbunden ist, an deren dritten Eingang eine Ladespannung für den Kondensator anliegt und deren Ausgang an den Eingang der Konstantstromquelle angeschlossen ist und daü der Ausgang der monostabilen Kippstufe einerseits mit dem zweiten Eingang des NAND-Gliedes und andererseits über ein verriegelbares Gatter mit dem Steuereingang des polaritätsmäßig entgegengesetzt zur Lalespannung des Kondensators vorgespannten Entladetransistors verbunden ist·

Es ist vorteilhaft, wenn die Ladespannung, eine Schaltspannung des verriegelbaren Gatters, die Verschiebespannung und die Referenzspannung durch einen Rechner angesteuert sind.

Der Minimal- und Maximalwert der Spannung des Kondensators und damit der Sägezahn-Anstiegs-Flanke werden durch zwei Komparatoren erfaßt, die Impulse der Erzeugung der exakten Sägezahn— bzw, Dreieckform und der sägezahnsynchronen Rechteckfunktion liefern. Die Vorspannung des Ent— ladetransistors wird exakt- während der Pausenzeit begrenzt. Die Impulskennwerte sind getrennt voneinander durch externe Spannungsvariation einstellbar, so daß sich die Möglichkeit einer Rechneransteuerung ergibt. Der geringe Schaltungsaufwand des Generators gestattet die Erzeugung von variierbaren Sägezahn- und Dreieckimpulsen sowie von

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sägezahnsynchronen Rechteckimpulsen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Der Ausgang einer Konstantstromquelle 1 eteht mit einem Kondensator 2, der gegen Masse liegt, mit dem Kollektor eines Entladetransistors 3 mit je einem Eingang zweier Komparatoren 4, 5 und über einen Begrenzerverstärker 6 mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Auskoppelverstärkers 7 in Verbindung,, Der Auskoppelverstärker 7 ist durch einen Widerstand 8 vom Ausgang A. auf den invertierenden Eingang rückgekoppelt, der über einen Widerstand 9 an eine veränderbare Verschiebespannung U angeschlossen ist. Der Ausgang des Kompa— rators A₁ dessen zweiter Eingang an Masse liegt, ist sowohl mit einem ersten Eingang einer Phasenumkehrstufe als auch mit einem ersten Eingang eines HAND-Gliedes 11 zur Auskopplung eines synchronen Rechteckimpulses an einem Ausgang A„ verbunden. Der Ausgang des Komparators 5, dessen zweiter Eingang an eine Referenzspannung U ™ angeschlossen ist, steht über einen Umschalter 12 wahlweise mit dem Eingang einer monostabilen Kippstufe 13 oder mit einem zweiten Eingang der Phasenumkehrstufe 10 in Verbindung. An einem dritten Eingang der Phasenumkehrstuie 10 liegt eine Ladespannung U-r an_f der Ausgang der Phasenumkehrstufe 10 ist auf den Eingang der Konstantstromquelle 1 geführto Die monostabile Kippstufe 13 ist ausgangsseitig an einen ersten Eingang eines NAND-GIiedes 14 und an einen zweiten Eingang des NAND-Gliedes 11 angeschlossen. Der Ausgang des NAND-Gliedes 14| an dessen zweiten Eingang eine Schaltspannung Ug liegt, ist an die Basis des Entladetransistors 3 geführt, dessen Emitter über eine Diode 15 mit Masse und über einen Widerstand 16 mit einer Vorspannung — U verbunden ist_P

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Über die Konstantstromquelle 1 wird mit der Ladespannung Uj der Kondensator 2 zeitlinear aufgeladen. Die Ladespannung des Kondensators 2 wird im Begrenzerverstärker 6 verstärkt und begrenzt, so daß am Ausgang A. des Äuskoppelverstärkers die Anstiegsflanke des Sägezahn— bzw. Dreieckimpulses erscheint« Gleichzeitig wird die Ladespannung des Kondansators 2 dem Komparator 4 zur Auswertung des Uulldurchgangs und dem Komparator 5 zur Auswertung der Maximalamplitude zugeführt. Der Komparator 5 schaltet bei Maximalamplitude und gezeichneter Schalterstellung des Umschalters 12 über die monostabile Kippstufe 13 sowie das NAND-Glied 14 den Entladetransistor 3 durch, so daß der Kondensator 2 entladen wird. Wann die monosiabile Kippstufe 13 in ihren Ruhezustand zurückkippt, beginnt ein neuer Lade— zyklus für den Kondensator 2« Die Referenzspannung ^₀-P bestimmt die Amplitude des Sägezahnimpulses am Ausgang A., Die Amplitude der Ladespannung U-j- bestimmt die Anstiegsgeschwindigksit des Sägezahnimpulses. Die Pausendauer der Impulsfolge ist durch die Haltezeit der monostabilen Kippstufe beeinflußbar, indem die Zeitkonstante verändert wird. Der Entladetransistor 3 ist durch die "Vorspannung — U geringfügig negativ vorgespannt, so daß auch der Kondensator 2 im geschalteten Zustand des Bntladetransistors 3 auf die negative Spannung umgeladen wird· Der Begrenzerverstärker 6 mit hochgenauen Begren— zungsschwellen begrenzt negative Eingangsspannungen auf exakt 0 V und erzeugt somit stets einen definierten und konstanten Pausenwert der Impulsfolge. Dieser Pausenwert stellt sich auch ein, wenn der Generator ausgetastet wird, indem die Schaltspsn nung U_g das M^-ASTD-GIied 14 verriegelt und der Entladetransistor durchgesteuert werden. Durch die Komparatoren 4, 5 werden der Anfangszeitpunkt und der ^ndzeitpunkt des Sägezahnimpulses fixiert. Am Ausgang A„ des IfAlTD-GIiedes 11 erscheint synchron zum

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Sägezahnimpuls ein Hechteckimpuls mit jeweils einer Schaltflanke zum Sägazahnbeginn und -ende. -%ese säge— zahnsynchrone Rechteckspannung ist beispielsweise erforderlich, um für eine anzuschließende Displayeinheit Dunkeltastimpulse zu gewinnen. Mit der veränderbaren Verschiebespannung U^, die eine Referenzspannung für den Auskoppelverstärker darstellt, kann die Lage des Sägezahnimpulses in bezug auf die Nullinie vertikal verschoben werden. Bei Uy =* O ist der Anfangs— bzw« Pausenzustand identisch mit der Nullinie«, Bei U,, » U__ö4? liegt

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der Sägezahnimpuls symmetrisch zur Nullinie· Mit dem Umschalter 12 ist der Generator mit einfachen Mitteln umschaltbar für Dreieckfunktionen. Der Kondensator 2 wird bei Dreieckbetrieb des Generators nicht durch den transistor 2 bei Erreichen des Kurvenmaxi— mums durchgeschaltet. Der Transistor 2 wird lediglich durch die Sehaltspannung zum Austasten des Generators durchgesteuerte Beim Erreichen der Maximalamplitude des Impulses wird durch den Komperator 5 ein Impuls auf die als Vorzeichenumschalter wirkende Phasenumkehrstufe 10 abgegeben, so daß sich die Polarität der Ladespannung U-jumkehrt« Suf diese Art und Weise wird der Kondesator 2 mit konstantem Strom umgeladen. Wenn das Impulsminimum erreicht ist₍gibt der Komperator 4 einen Impuls an die Phasenumkehrstufe ab, so daß sich die Polarität der Ladespannung Ut erneut ändert«. Der Vorgang wiederholt sich, und am Ausgang A. erscheinen Dreieckimpulse, deren Impulskennwerte und Lage zum Nullpunkt, wie bereits erwähnt, durch Variation der Spannungen veränderbar sindc Die Impulskennwerte sind einzeln einstellbar ohne gegenseitige Beeinflussung und können auch durch eine mögliche Rech— nersteuerung verändert werden*

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Claims (2)

1. Patentanspruch

   M* Ums oha It bar er Säge zahn-Di^ei eck— Generator mit einer Konstantstromquelle, mit einom an die Konstantetromquelle angeschlossenen Kondensator und mit einem Entladetransistor parallel zum Kondensator, gekennzeichnet dadurch, daß der Ausgang der Konstantstromquelle sowohl mit je einem Eingang zweier Komparatoren als auch über einen Begrenzerverstärker mit dem ersten Eingang eines Auskoppelverstärkers in Verbindung steht, an dessen zweiten Eingang eine veränderbare Steuerspannung als Verschiebespannung liegt, daß der Ausgang des ersten Komparators, dessen zweiter Eingang an eine Referenzspannung angeschlossen ist, über einen Umschalter wahlweise mit dem Eingang einer monostabilen Kippstufe oder mit einem ersten Eingang einer Phasenumkehrstufe in Verbindung steht, daß der Ausgang des zweiten Komparators, dessen zweiter Eingang auf Null-Potential liegt, mit dem ersten Eingang eines NAWD-G-Iiedes für einen synchronen Rechteckimpuls und mit dem zweiten Eingang der Phasenumkehrstufe verbunden ist, an deren dritten Eingang eine Ladespannung für den Kondensator anliegt und deren Ausgang an den Eingang der Konstantstromquelle angeschlossen ist und daß der Ausgang der monostabilen Kippstufe einerseits mit dem zweiten Eingang des HAIiD-GIiedes und andererseits über ein verriegelbares Gatter mit dem Steuereingang das polaritätsmäßig entgegengesetzt zur Ladespannung des Kondensators vorgespannten Entladetransistors verbunden ist.
2. 2. Umschaltbarer Sägezahn-Dreieck-Generator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ladecpannung, eine Schaltspannung des verriegelbaren Gatters, die Verschiebespannung und die Referenzspannung dtirch einen Rechner gesteuert sind_e

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