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Schaltungsanordnung zum Überwachen des Auftretens eines
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Alarmsignals auf einer Melde leitung Die Erfindung bezieht sich auf
eine Schaltungsanordnung zum Überwachen des Auftretens eines Alarmsignals auf einer
Meldeleitung, an der eine Mehrzahl von Meldeeinrichtungen angeschlossen ist, die
das Vorliegen eines Alarmzustandes durch niederohmige Abgabe von im Pegel und in
der Polarität voneinander verschiedenen Alarmsignalen und das Nichtvorliegen eines
Alarmzustandes durch hochohmige Abgabe von Signalen zu melden gestatten, welche
im Pegel und in der Polarität verschieden sein können von den Alarmsignalen.
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Für die Übertragung von Alarmsignalen vorgesehene Meldeleitungen arbeiten
in Verbindung mit technischen Einrichtungen der Datenübertragungs- und Datenvermittlungstechnik
häufig so, daß der Alarmzustand durch Anlegen von Erdpotential (Betriebserde oder
Signalerde) mittels eines Relaiskontaktes oder eines durchgesteuerten Transistors
abgegeben wird Dabei wird das betreffende Alarmsignal niederohmig an die Meldeleitung
angeschaltet.
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Der für das Nichtvorliegen eines Alarmzustandes kennzeichnende Signalpegel
ergibt sich dadurch, daß der zuvor erwähnte Relaiskontakt geöffnet ist oder daß
der das Alarmsignal durchschaltende Transistor gesperrt ist. In diesem Fall kann
die Meldeleitung je nach der verwendeten Signalisierungstechnik hochohmig auf positives
oder negatives Potential gezogen werden.
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Wenn man nun als Auswerteschaltung zur Auswertung des Auftretens von
Alarmsignalen Relais, Optokoppler oder
Transistoren verwendet, so
sind diese Schaltungsanordnungen relativ aufwendig. Darüber hinaus können diese
Schaltungsanordnungen auf der Melde leitung lediglich den Stromzustand überwachen,
d.h., sie überwachen, ob viel Strom oder wenig Strom fließt.
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Wenn bei einer Schaltungsanordnung der gerade betrachteten Art zusätzlich
eine weitere Schaltungsanordnung an die Meldeleitung angeschlossen wird, dann dürfen
die Potentialverhältnisse auf dieser Meldeleitung im hochohmigen Zustand nicht beeinflußt
werden. Ansonsten könnte es nämlich zu fehlerhaften Signalauswertungen kommen. Darüber
hinaus müßte die zur Auswertung des Auftretens von Alarmsignalen dienende Schaltungsanordnung
mit positiver oder negativer Vorspannung betrieben werden, und zwar åe nach dem,
ob das Alarmsignal mit positiver oder negativer Polarität auftritt. Dies stellt
einen zusätzlichen Schaltungsaufwand dar, der unerwünscht ist.
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Es ist nun schon ein Grenzwertschalter mit Lampentreiber bekannt (Zeitschrift
"Elektronik" 1973, Heft 8, Seite 296, Bild 4), der zwei durch Operationsverstärker
gebildete Komparatoren aufweist, die mit ihren einen Eingängen gemeinsam an einer
Eingangsleitung angeschlossen sind und die an ihren anderen Eingängen festgelegte
Schwellenspannungen ein und derselben Polarität zugeführt erhalten. An den Ausgängen
der beiden Komparatoren ist ein Transistor mit seiner Basis angeschlossen. Im Kollektorkreis
dieses Transistors liegt eine Lampe. Diese Lampe leuchtet dann auf, wenn die auf
der Eingangsleitung auftretende Eingangsspannung innerhalb des Spannungsbereiches
liegt, der durch die Schwellenspannungen festgelegt ist, die den genannten anderen
Eingängen der beiden Komparatoren zugeführt sind. Damit eignet sich aber diese bekannte
Grenzwertschalter nicht zum Überwachen von Alarmsignalen, die sowohl mit unterschiedlichen
Pegeln als auch mit unterschiedlicher Polarität auftreten können.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen,
wie eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art auf relativ einfache Weise
aufzubauen ist, so daß das Auftreten von Alarmsignalen überwacht werden kann, die
sowohl im Pegel als auch in der Polarität voneinander verschieden sein können.
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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß zwei Komparatoren mit ihren
einen Eingängen gemeinsam an der Meldeleitung angeschlossen sind und an ihren anderen
Eingängen individuell festlegbare Schwellenspannungen unterschiedlicher Polarität
zugeführt erhalten und daß an den Ausgängen der beiden Komparatoren ein invertierendes
Verknüpfungsglied angeschlossen ist, welches auf die ihm zugeführten Eingangssignale
hin von seinem Ausgang ein Anzeigesignal in dem Fall abgibt, daß ein den einen Eingängen
der beiden Komparatoren zuge für tes Alarmsignal mit einem innerhalb des durch die
beiden Schwellenspannungen festgelegten Bereiches liegenden Pegel auftritt Die Erfindung
bringt den Vorteil mit sich, daß mit einem besonders geringen schaltungstechnischen
Aufwand ausgekommen werden kann, um das Auftreten von Alarmsignalen überwachen zu
können, die sowohl im Pegel als auch in der Polarität voneinander verschieden sein
können.
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Zweckmäßigerweise ist das Verknüpfungsglied ein Negator, der mit seinem
Eingang gemeinsam an den Ausgängen der beiden Komparatoren angeschlossen ist. Dies
bringt den Vorteil eines besonders geringen schaltungstechnischen Aufwands mit sich.
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Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
daß das Verknüpfungsglied ein NAND-Glied ist,
welches mit seinem
einen Eingang am Ausgang des einen Komparators und mit seinem anderen Eingang am
Ausgang des anderen Komparators angeschlossen ist. Dies bringt ebenfalls den Vorteil
eines geringen schaltungstechnischen Aufwands für die Realisierung des Verknüpfungsgliedes
mit sich.
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Zweckmäßigerweise ist die dem einen Komparator zugeführte Schwellenspannung
in ihrem Pegel durch ein gesondertes Steuersignal änderbar. Dies bringt den Vorteil
mit sich, daß auch Alarmsignale überwacht werden können, die mit Pegeln auftreten,
welche von den Pegeln abweichen, die üblicherweise auf der überwachten Meldeleitung
auftreten.
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Zweckmäßigerweise sind die Komparatoren durch Operationsverstärker
gebildet, deren einer mit seinem invertierenden Eingang und deren anderer mit seinem
nichtinvertierenden Eingang an der genannten Meldeleitung angeschlossen ist. Der
nichtinvertierende Eingang des einen Operationsverstärkers und der invertierende
Eingang des anderen Operationsverstärkers sind an die individuell festlegbaren Schwellenspannungen
unterschiedlicher Polarität führenden Schaltungspunkten angeschlossen. Hierdurch
ergibt sich der Vorteil eines besonders einfachen Schaltungsaufbaus, da für die
Komparatoren handelsübliche Bausteine in Form von Operationsverstärkern verwendet
werden können, beispielsweise solche, die als integrierte Schaltung mit der Typenbezeichnung
TAA4761 erhältlich sind.
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Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung.
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Fig. 3 zeigt in einem Diagramm verschiedene Alarmsignale hinsichtlich
ihrer möglichen Pegel und Polaritäten.
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Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung umfaßt im wesentlichen
zwei Komparatoren Coml, Com2, die jeweils durch einen Operationsverstärker gebildet
sind. Der Komparator Com1 ist mit seinem invertierenden Eingang - gemeinsam mit
dem nichtinvertierenden Eingang + des Komparators Com2 über einen Widerstand Rl
an einem Eingangsanschluß El angeschlossen, an dem eine Meldeleitung angeschlossen
sein soll, auf der Alarmsignale auftreten können, die zu überwachen sind. Der Eingangsanschluß
El ist ferner über einen Widerstand R2 an einem Schaltungspunkt angeschlossen, der
eine Spannung +VI führt, durch die bei Fehlen eines Alarmsignals am Eingangsanschluß
EI dafür gesorgt wird, daß die beiden Komparatoren Com1, Com2 ein definiertes Potential
zugeführt erhalten, aufgrund dessen die beiden Komparatoren Ausgangsslgnale abgeben,
uelche zusaininen etwa 0 Volt betragen Mit den zuvor betrachteten, miteinander verbundenen
Eingängen der Komparatoren Com1 und Com2 ist ferner die eine Belegung eines Kondensators
e verbunden, der mit seiner anderen Belegung an Masse liegt. Durch diesen Kondensator
C ist sichergestellt, daß nicht jedes am Eingangsanschluß El kurzzeitig auftretende
Signal als Alarmsignal gewertet wird, wenn es den für ein Alarmsignal charakteristischen
Pegel aufweist.
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Mit den gerade betrachteten, miteinander verbundenen Eingängen der
beiden Komparatoren Coml und Com2 ist ferner eine Diodenschaltung verbunden, bestehend
aus Dioden D1 und D2, die an Schaltungspunkten angeschlossen sind, welche die Spannungen
+V1 bzw0 Vl führen. Die betreffenden Dioden D1 und D2 sind Schutzdioden, die sicherstellen,
daß die Spannung an den miteinander verbundenen
Eingängen der beiden
Komparatoren Coml und Com2 nicht höher als +V1 und nicht niedriger als -V1 werden
kann.
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Die beiden Komparatoren Coml und Com2 sind mit ihren anderen Eingängen
an Schaltungspunkten angeschlossen, denen individuell festlegbare Schwellenspannungen
S1 bzw.
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52 unterschiedlicher Polarität zugeführt werden. Wie im Zusammenhang
mit Fig. 3 noch ersichtlich werden wird, ist die Schwellenspannung Sl beispielsweise
eine Spannung von +2V, und die Schwellenspannung S2 ist eine Spannung von -6V. Die
Einstellung dieser Schwellenspannung wird zweckmäßigerweise durch einstellbare Widerstände
vorgenommen, so daß eine Anpassung an unterschiedliche Schaltungsverhältnisse leicht
vorgenommen werden kann.
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Die beiden Komparatoren Coml, Com2, die mit Speisespannungsanschlüssen
an eine Spannung +V1 bzw. -V1 führenden Schaltungspunkten angeschlossen sind, sind
ausgangsseitig gemeinsam miteinander verbunden über einen Widerstand R3 am Eingang
eines Negators Nl angeschlossen, der mit seinem Ausgang an einem Ausgangsanschluß
A angeschlossen ist.
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Am Eingang des Negators N1 ist ferner eine Schutzdiode D3 für negative
Eingangsspannungen angeschlossen, und außerdem ist der Eingang des Negators N1 über
einen Widerstand R4 an einem eine Spannung von +V2 führenden Schaltungspunkt angeschlossen.
Durch diese Spannung +V2 wird der Negator N2 bei Fehlen eines entsprechenden Signals
von den Komparatoren Coml und Com2 so angesteuert, daß er von seinem Ausgang ein
einem Binärsignal "O" entsprechendes Signal abgibt. Dieser Zustand ist, wie nachstehend
noch ersichtlich werden wird, für das Auftreten eines Alarmsignals kennzeichnend.
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Am Ausgang des zuvor erwähnten Negators N1 ist über einen Widerstand
R5 die Kathode einer Leuchtdiode D4 angeschlos-
sen, die mit ihrer
Anode an einem die Spannung +V2 führenden Schaltungspunkt angeschlossen ist. Diese
Leuchtdiode D4 wird dann aufleuchten, wenn vom Ausgang des Negators Nl ein "O"-Signal
abgegeben wird, welches Massepotential entspricht.
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Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung unterscheidet sich
von der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung im wesentlichen dadurch, daß
die Ausgänge der beiden Komparatoren Com19 Com2 an den Eingängen eines NAND=Gliedes
N2 angeschlossen sind, dessen Ausgang mit dem Ausgangsanschluß A verbunden ist.
Der eine Eingang des RAND>Gliedes ist über einen Widerstand R9 am Ausgang des
Komparators Com2 angeschlossen, und der andere Eingang des NAMD=Gliedes N2 ist über
einen Widerstand RiO am Ausgang des Komparators Coml angeschlossen. Entsprechend
den in Fig. 1 dargestellten Verhältnissen sind gemäß Fig. 2 mit jedem Eingang des
NAND-Gliedes N2 eine Schutzdiode D5 bzw. D6 und ein Widerstand R11 bzw. R12 verbunden,
der mit seinem einen Ende an einem die Spannung V2 führenden Schaltungspunkt liegt0
Die beiden Dioden D5 und D6 liegen mit ihren Anoden gemeinsam an Masse.
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Ein weiterer Unterschied zwischen der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung
und der in Fig. 1 dargestelltenSchaltungsanordnung besteht darin, daß hier der Komparator
Coml mit seinem nichtinvertierenden Eingang + an einem Abgriff eines aus Widerständen
R6, R7 und R8 bestehenden Spannungsteilers angeschlossen ist, der zwischen Masse
und einem Schaltungspunkt liegt, welcher die Spannung +V1 führt. Dem Widerstand
R8 liegt die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors Tr parallel, der mit seiner
Basis an einem Eingangsanschluß E2 angeschlossen ist. Durch ein dem Eingangsanschluß
E2 zugeführtes Steuersignal, welches negativ ist in Bezug auf
die
Spannung +V1 gelangt der Transistor Tr in seinen leitenden Zustand und schließt
den Widerstand R8 gewissermaßen kurz. Dadurch steigt die Spannung an dem Spannungsteilerpunkt,
an dem der nichtinvertierende Eingang + des Komparators Com1 angeschlossen ist bezogen
auf den Fall, daß der Transistor Tr gesperrt ist. An dem gerade erwähnten Spannungsteilerpunkt
ist in Fig. 2 das Bezugszeichen S1 angegeben; dadurch soll angedeutet sein, daß
an diesem Spannungsteilerpunkt normalerweise die Schwellenspannung Sl liegt.
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Abgesehen von den vorstehend betrachteten Schaltungsunterschieden
stimmt die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung mit der in Fig. 1 dargestellten
Schaltungsanordnung überein, weshalb auch die einander entsprechenden Bauelemente
und Anschlüsse mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet worden sind, wie sie in
Fig. 1 verwendet worden sind. Demgemäß dürfte sich eine nähere Beschreibung dieses
weiteren Schaltungsaufbaus- der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 hier erübrigen.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung
unter Bezugnahme auf das in Fig. 3 gezeigte Diagramm erläutert. Wie oben bereits
erwähnt, können am Eingangsanschluß El der betreffenden Schaltungsanordnung Alarmsignale
auftreten, die durch niederohmiges Anschalten eines Potentials gebildet sind, welches
nahe Masse- bzw. Erdpotential liegt. Nach Fig. 3a) kann dieses Alarmsignal-Potential
bei Verwendung von Relaiskontakten zwischen +1V und -3V liegen. Im Falle einer herkömmlichen,
mit TTL-Schaltungen ausgestatteten Daten-und Fernschreibvermittlungsanlage, wie
einer bekannten EDS-Vermittlungsanlage, kann das Alarmsignal-Potential zwischen
0 und +1,2V liegen, wie dies in Fig. 3b) angedeutet ist. Bei einer bekannten Datenübertragungsanlage,
wie bei der Datenübertragungsanlage ED1000, kann das
Alarmsignal-Potential
zwischen 0 und +1,5V liegen, wie dies in Fig. 3c) angedeutet ist. Außerhalb dieser
vorstehend betrachteten Potentialbereiche gemäß Fig. 3a) bis 3c) treten für das
Nichtvorliegen von Alarmsignalen kennzeichnende Signalpegel auf, die durch hochohmiges
Anschalten entsprechender Potentiale an die Meldeleitung bzw0 an dem Eingangsanschluß
EI bereitgestellt werden Im Fall der Fig. 3a) kann dieses für einen GUT-Zustand
charakteristische Potential mindestens +3V bzw.
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mindestens -8V betragen. Im Falle der Fig. 3b kann dieses Potential
mindestens +2,8V betragen, und im Falle der Fig. 3c kann dieses Potential über 2,8V
liegen.
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Wenn nun die Schwellenschaltung S1 mit + 2V und die Schwellenspannung
S2 mit 6V gewählt sindp dann funktioniert die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung
wie folgt.
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Wenn kein Alarmsignal der zuvor betrachteten Art am Eingangsanschluß
El auftritt, dann gibt einer der beiden Komparatoren eine Ausgangsspannung entsprechend
+V1 ab, während der andere Komparator eine Ausgangs spannung entsprechend der Spannung
-V1 abgibt. Diese Spannungen heben sich insgesamt auf, so daß dem Eingang des Negators
Nl eine Spannung von praktisch OV zugeführt wird, die einem Binärsignal "oe' entspricht.
Der Negator N1 gibt daraufhin von seinem Ausgang ein einem Binärsignal l entsprechendes
Ausgangssignal ab, welches beispielsweise eine Spannung von +V2 haben mag. In diesem
Fall bleibt die Leuchtdiode D4 der betrachteten Schaltungsanordnung dunkel.
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Um den zuvor betrachteten Fall zu verdeutlichen, sei nunmehr angenommen,
daß dem Eingangsanschluß El eine Spannung von +6V zugeführt wird. Dies hat zur Folge,
daß vom Ausgang des Komparators Com2 eine Ausgangsspannung +V1 ab-
gegeben
wird, während vom Ausgang des Komparators Coml eine Ausgangsspannung -V1 abgegeben
wird.
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Nimmt man einmal an, daß dem Eingangsanschluß El der betrachteten
Schaltungsanordnung eine Eingangsspannung von -10V zugeführt wird, so hat dies zur
Folge, daß vom Ausgang des Komparators Com2 nunmehr ein Ausgangssignal mit der Spannung
-V1 abgegeben wird, während vom Ausgang des Komparators Coml ein Ausgangssignal
mit der Spannung +V1 abgegeben wird. Damit heben sich in diesem wie in dem zuvor
betrachteten Fall die von den beiden Komparatoren Com1 und Com2 abgegebenen Ausgangsspannungen
am Eingang des Negators N1 auf, so daß dieser Negator Nl ausgangsseitig stets ein
einem Binärsignal "1" entsprechendes Ausgangssignal abgibt.
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Nunmehr sei angenommen, daß dem Eingangsanschluß EI der betrachteten
Schaltungsanordnung ein Alarmsignal mit einem Pegel und einer Polarität innerhalb
des durch die beiden Schwellenspannungen 51 und S2 vorgegebenen Bereiches AIARM
zugeführt wird. Nimmt man einmal an, daß das betreffende Eingangssignal mit einer
Spannung von +1,5V auftritt, so hat dies zur Folge, daß beide Komparatoren Com1
und Com2 von ihren Ausgängen jeweils eine Spannung von +V1 abgeben. Dies wiederum
führt dazu, daß vom Ausgang des Negators N1 eine einem Binärsignal "O" entsprechende
Ausgangsspannung zugeführt wird, die beispielsweise 1,5V betragen kann. In diesem
Fall leuchtet also die Leuchtdiode D4 auf.
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Nimmt man einmal an, daß dem Eingangsanschluß El eine Eingangsspannung
von -3V zugeführt wird, so hat dies ebenfalls zur Folge, daß die beiden Komparatoren
Com1 und Com2 von ihren Ausgängen jeweils eine Spannung +Vl abgeben. Damit leuchtet
auch in diesem Fall die Leuchtdiode D4 auf.
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Die vorstehend betrachteten Verhältnisse bezüglich der Auswertung
der Ausgangssignale der beiden Komparatoren Com1 und Com2 trifft auch für die in
Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung zu. Auch bei der in Fig. 2 dargestellten
Schaltungsanordnung leuchtet die Leuchtdiode D4 nur dann auf, wenn dem Eingangsanschluß
El der betreffenden Schaltungsanordnung ein Eingangssignal( Alarmsignal) mit einem
Pegel zugeführt wird, der innerhalb des durch die Schwellenspannungen S1 und S2
gegebenen Bereiches liegt.
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Abschließend sei noch kurz auf Fig. 3d) eingegangen, in der Pegelverhältnisse
angedeutet sind, die bei Verwendung von MOSSchaltungen vorliegen. Eine MOS-Schaltung
kann als Alarmsignal ein Signal mit einem Pegel zwischen 0 und 3,6V abgeben, während
der dem Nichtalarmzustand entsprechende Pegel zwischen 8,4 und 12V liegen kann.
In diesem Fall wäre also die Schwellenspannung S1 zu niedrig, um den Alarmsignal-Pegel
einer MOS-Schaltung von dem GUT-Pegel zu unterscheiden, der für den Nichtalarmzustand
kennzeichnen ist. Um dennoch in einem solchen Fall eine Unterscheidung treffen zu
können, ist vorgesehen, anstelle der Schwellenspannung S1 eine höhere Schwellenspannung
S1' zu verwenden, die beispielsweise bei +6V liegt. Diese Schwellenspannung S1'
wird bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 dadurch wirksam geschaltet, daß dem
dort vorgesehenen Eingangsanschluß E2 ein den Transistor Tr in den leitenden Zustand
steuerndes Steuersignal zugeführt wird. Ein derartiges Steuersignal kann dabei dann
auftreten, wenn an den Eingangsanschluß El Signale von einer MOS-Schaltung abgegeben
werden. Ein derartiges Steuersignal kann von der jeweiligen MOS-Schaltung bei ihrem
Wirksamwerden gesondert bereitgestellt werden. Wenn eine derartige MOS-Schaltung
dann nicht mehr wirksam ist, wird wieder die Schwellenspannung SI wirksam gesteuert.
Bei wirksam gesteuerter
Schwellenspannung Sl' ist der mit ALARM'
bezeichnete Schwellenspannungsbereich wirksam.
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Abschließend sei noch angemerkt, daß die bei den betrachteten Schaltungsanordnungen
verwendeten Spannungen folgende Werte haben können: +V1 = +12V; -V1 = -12V, +V2
= -5V.
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5 Patentansprüche 3 Figuren