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Schaltungsanordnung zur Verringerung der Einschwingzeit
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Verringerung der
Einschwingzeit von mit einer Fotodiode beschalteten und über eine Logarithmierdiod
rückgekoppelten Differenzverstärkern, welche die Eingangsstufe von Belichtungsmeß
und -steuerschaltungen fotografischer Kameras bildend Die bezeichnete Schaltungseinheit
besitzt eine Grenæfrequenz, die ausreichend hoch ist, um beispielsweise die Objektivblende
oder einen Computerblitz fotoelektrisch zu steuern. Ohne besondere Maßnahmen vergehen
bei geringen Objektleuchtdichten jedoch bis zu mehreren Sekunden nach dem Zuschalten
der Betriebsspannung, ehe diese Schaltung einen stabilen Ausgangswert liefert und
somit die Kamera ausgelöst werden kann. Zur Verringerung dieser Einschwingzeit ist
es bekannt, dem Eingang eines der Fotodiode nachgeschalteten Differenzverstärkers
über ein Differenzierglied eine Hilfsspannung zuzuführen (siehe DE-OS 28 33 217).
Schaltungsanordnungen dieser Art müssen extremen Forderungen hinsichtlich Restströmen
genügeng Mit der Erfindung sollen die Maßnahmen zur Verkürzung der Zeit bis zur
Aufnahmebereitschaft der Kamera vereinfacht werden0 Aufgabe der Erfindung ist das
Schaffen einer Schaltungsanordnung für mit einer Fotodiode beschaltete Differenzverstärker,
deren
Ausgang über eine logaritlimierende Diode auf deren Eingang rückgekoppelt ist, wobei
die Schaltung eine zeitweise ungewollte Sperrung der Rückkoppelungsdiode als die
Ursache langer Einschwingzeiten vermeidet, Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch
gelöst, daß der über die Logarithmierdiode fließende Rückkoppelstrom in der Einschwingphase
der Eingangs stufe reduziert ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist dem Ausgang des Differenzverstärkers ein Transistor parallelgeschaltet, welcher
über ein RC-Glied in den gesperrten Zustand versetzbar ist. Ebenso kann parallel
zu der Logarithmierdiode ein mechanischer oder Halbleiterschalter liegen, welcher
mit Zuschaltung der Betriebsspannung kurzzeitig schließbar bzw. in leitenden Zustand
versetzbar ist0 Der Abgleich der Logarithmierstufe ist auch dadurch möglich, daß
in deren FET-Differenzeingangstufe auch bei geöffnetem Betriebsspannungsschalter
ein in Höhe des Selbstentladungsstromes der Batterie liegender Drainstrom eingespeist
wird, Die Erfindung wird nachstehend anhand von dargestellten Ausführungsbeispielen
erläutert. Es zeigen Figo 1 bekannte Logarithmierschaltung, Fig. 1 a zugehöriges
Zeit-Diagramm, Fig. 2, 3, 4 Ausführungsformen der Erfindung, Fig. 5 Zeit-Diagramm
der erfindungsgemäßen Schaltungen.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst der Einschwingvorgang
an einer bekannten Schaltung gemäß
Fig. 1 beschrieben. Eine Fotodiode
1 ist zwischen den invertierenden und nichtinverti erenden eingang eines Operationsverstärkers
2 geschaltet, dessen Ausgang über eine Logarithmierdiode 3 auf den Eingang rückgekoppelt
ist. Widerstände 4, 5 bilden eine Referenzspannungsquelle für den Verstärker. Mit
6 ist eine Betriebsspannungsquelle und mit 7 ein Scnalter bezeichnet.
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Bei geöffnetem Batterieschalter 7 sind alle Punkte der Schaltung spannungslos
mit Ausnahme der Fotodiode 1. In Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke erzeugt
das Fotoelement eine negative Leerlaufspannung. WIit dem Schließen des Schalters
7 werden die Batteriespannung UB und die Referenzspannung Uref scnlagartig zugeschaltet.
Der Operationsverstärker 2 erzeugt kurzzeitig wegen der negativen Eingangsspannung
eine große positive Spannung UA am Ausgang0 Die Logarithmierdiode 3 ist hierbei
wie dargestellt gepolt0 Die endliche obere Grenzfrequenz des Operationsverstärkers
führt dazu, daß ein Überschwingen (positive Spannung am Eingang) auftritt, Die positive
Spannung bewirkt eine große negative Spannung am Ausgang, so daß die in Klammern
gesetzte Umpolung der Diode 3 eintritt. Diese sperrt somit den Rückkoppelstrom und
der Fotostrom der Fotodiode 1 allein entlädt die Kapazität der am Eingang des Operationsverstärkers
2 liegenden Fotodiode, Die Entladezeit ist demzufolge bei geringer Beleuchtungsstärke
wegen des sehr geringen Fotostromes relativ lang, sie beträgt 1 - 2 s (Fig. 1 a).
Erst nach dieser Zeit ist die mit einer solchen. Eingangsschaltung ausgestattete
Kamera aufnahmeberet.
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Der Verringerung dieser langen Einschwingzeit dienen die in den Figuren
2 - 4 dargestellten Schaltungsanordnungen.
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Gemäß Fig. 2 ist parallel zu dem Ausgang des Operationsverstärkers
2 ein Transistor 8 geschaltet, in dessen Basisbereicn einerseits ein RC-Glied, bestehend
aus einem Kondensator 9 und einem Widerstand 10 und andererseits ein widerstand
11 geschaltet ist.
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Bei dieser Schaltung kann mit dem Schlieren des Schalters 7 der Rückkoppelstrom
über die Logarithmierdiode 3 nocn nicht wirksam werden, da der Kondensator 9 anfanglich
entladen und somit der Transistor 8 leitend ist, so daß der Rückkoppelstrom kurzgeschlossen
ist. über den widerstand 10 wird der Kondensator 9 aufgeladen und der Transistor
8 zu gegebenem Zeitpunkt gesperrt. Die Zeitkonstante des RC-Gliedes muß dabei so
dimensioniert sein, daß der Rückkoppelstrom allmählich ausgeschaltet wird und etwa
30 ms nach dem schließen les Schalters 7 seinen Endwert erreicht Auf diese Weise
wird das aus Fig. 1 a ersichtliche Überschwingen der Spannung UD am Eingang des
Operationsverstärkers 2 von einem negativen auf einen positiven inert vermieden,
so daß die Logarithmierdiode 3 stets in Durchlaßrichtung gepolt bleibt und bereits
nach 30 ms eine stabile Ausgangs spannung UA vom Operationsverstärker 2 abgenommen
werden kann (Fig. 5)0 Die Kamera ist also in einem wes entlich kürzeren Zeitraum
nach dem Zuschalten der Betriebsspannung arbeitsfähig, Gemäß Fig. 3 ist die Logarithmierdiode
3 mittels eines Transistors 12 überbrückt. Letzterer wird während des zu erwartenden
Einschwingvorganges beispielsweise über
ein nichtdargestellte RC-Glied
in den leitenden Zustand geschaltet, so das bei Schließen des Schalters 7 am Ausgang
des Operationsverstärkers 2 zunächst etwa eine durch die Referenzspannungsquelle
4, 5 vorgegebene Spannung entsteht, Der Ladungsausgleich an der Kapazität der Fotodiode
1 kann schnell erfolgen, Innerhalb sehr kurzer Zeit ist die Differenzspannung UA
auf ihrem eingeschwungenen Endwert. Sobald dieser Funktionszustand erreicht ist,
wird der Transistor 12 gesperrt. Anstelle des Transistors 12 könnte auch ein vom
Auslöser bewegter mechanischer N'ischkontakt Anwendung finden.
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Gemaß Fig. 4 erfolgt die Drain-Stromeinspeisung in eine bekannte FED-Differenzeingangsstufe
14 über eine aus einem widerstand 15 sowie Transistoren 16, 17 bestehende Konstantstromquelle.
Außer dieser Stromeinspeisung ist erfindungsgemäß ein über einen hochohmigen integrierbaren
widerstand 18 gehender, auch bei geöffneten Schalter 7 an die Batterie 6 angeschlossener
Hilfsstrompfad zur Einspeisung eines Hilfsstromes Io von z. B.
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1 /uA vorgesehen, welcher die Batterie 6 kaum belastet.
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Mit 19 ist ein bipolarer Verstärker bezeichnet. Der Hilfsstrompfad
dient der Reduzierung der Einschwingzeit.
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Bei geöffnetem Schalter 7 wird bereits der sehr kleine Ruhestrom Io
in die Differenzeingangsstufe 14 geschickt.
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Das geringe Ausgangssignal derselben ist über den hochohmigen Innenwiderstand
des Verstärkers 19 sowie die Logarithmierdiode 3 in der Lage, bei geringen Objektleuchtdichten
und somit niedrigen Strömen der Fotodiode 1 die Eingangsstufe abzugleichen0 Bei
Schließen des Schalters 7 wird infolge der nunmehr wirksamen Konstantstromquelle
15, 16, 17 der Strom der Eingangsstufe vergrößert0 Das die Aufnahmebereitschaft
der Kamera verzögernde beschriebeen
Überschwingen der Spannung
UD tritt jedoch nicht ein, da bei Schließen des Schalters 7 der Rückkoppelstrom
bereits seinen Endwert erreicht hat.
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Bei allen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen erfolgt keine Sperrung
der Logarithmierdiode 3, da während der Einschwingphase der Schaltung über den Rückkoppelungspfad
stets nur ein Strom fließt, welcher geringer als der bei Schaltungen gemäß Fig.
1 ist. Auch bei geringen Objektleuchtdichten wird somit die Kapazität der Fotodiode
1 schnell entladen und der Einschwingvorgang bis zur Betriebsbereitschaft in erwünschtem
Maße verkürzt.
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L e e r s e i t e