DE3248652A1

DE3248652A1 - Vergleicherschaltung zum vergleich der werte einer anzahl von eingangssignalen

Info

Publication number: DE3248652A1
Application number: DE19823248652
Authority: DE
Inventors: Thomas Keith Stevenage Herts Hemingway
Original assignee: British Aerospace PLC
Current assignee: BAE Systems PLC
Priority date: 1982-01-13
Filing date: 1982-12-30
Publication date: 1983-07-21
Also published as: FR2519780A1

Description

Patentanwälte"' "■>

Europäische Patentvertreter European Patent Attorneys

.Dipi.-ing. Curt Wallach •Dipl.-Ing. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feld kam ρ

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 26080 78 · Telex 5 29 513 wakai d

British Aerospace

Puplic Limited Corporation

100 Pall Mall

London, SWlY 5HR England

Datum: 30. Dezember 1982
Unser Zeichen: 17 602 - FK/gw

Vergleicherschaltung zum Vergleich der Werte einer Anzahl von AusgangsSignalen

L. Μ· ¹U U

Die Erfindung bezieht sich auf eine "Vergleicherschaltung zum Vergleich der Werte einer Anzahl von Eingangssignalen, mit einer Anzahl von Vergleichereinrichtungen zum Vergleich eines jeweiligen der Eingangssignale mit einem weiteren Signal.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf eine Vergleicherschaltung zur Auswahl desjenigen Eingangssignals aus einer Anzahl von analogen Eingangssignalen, das beispielsweise den höchsten Pegel aufweist. Es ist bekannt, einen derartigen Vergleich einer Anzahl von EingangsSignalen durch aufeinanderfolgende Vergleiche von Paaren der Signale durchzuführen, doch kann dies die Verwendung einer etwas großen Anzahl von Vergleicherschaltungen in Form einer Tannenbaum-Schaltung erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vergleicherschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen wesentlich vereinfachten Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Entsprechend einem Grundgedanken der Erfindung wird eine Vergleicherschaltung mit Vergleichereinrichtungen zum Vergleich der Werte einer Anzahl von Eingangssignalen mit

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dem Wert eines gemeinsamen Vergleichssignals sowie mit wahlschaltereinrichtungen geschaffen, die das gemeinsame Vergleichssignal mit einem Wert erzeugen, der aus den Werten der Eingangssignale ausgewählt ist.

Entsprechend einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird eine Schaltung zum Vergleich einer Anzahl von Eingangssignalen geschaffen, die eine Anzahl von Vergleicher- und Verstärkereinrichtungen, vorzugsweise Operationsverstärkereinrichtungen, umfaßt, die jeweils einen ersten Eingang, der ein Jeweiliges der Eingangssignale empfängt, und einen zweiten Eingang aufweisen, der mit den zweiten Eingängen der anderen Vergleicher- und Verstärkereinrichtungen verbunden ist, wobei die Vergleicherschaltung weiterhin eine Anzahl von Schalterelementen aufweist, die zwischen den zweiten Eingängen und den Ausgängen der jeweiligen Vergleicher- und Verstärkereinrichtungen angeschaltet sind und eine Rückführungsschleife um die zugehörigen Vergleicher- und Verstärkereinrichtungen herum schließen, wenn der Signalpegel an dem jeweiligen Ausgang den Pegel an den zweiten Eingängen übersteigt.

Jedes Schalterelement kann durch die Gate-Source-Grenzschicht eines IT-Kanal-Feldeffekttransistors vom Verarmungstyp gebildet sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

In der einzigen Zeichnung ist ein vereinfachtes Schaltbild einer Vergleicherschaltung zum Empfang von fünf

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Analοg-Eingangsspannungen und zur Auswahl der größten Eingangsspannung dargestellt.

Die Ausführungsform der Vergleichersehaltung weist fünf Operationsverstärker ΙΟΊ bis IC 5 auf, deren nicht-invertierende Eingänge einerseits mit Erde über jeweilige Eingangswiderstände R1 bis R5 und andererseits mit jexireiligen Vergleichereingangsanschlussen 1 bis 5 verbunden sind, die die zu vergleichenden Eingangssignale empfangen. Die invertierenden Eingänge der Operationsverstärker sind mit einem gemeinsamen Anschluß 7 sowie über einen Widerstand R6 mit einer negativen Spannungsquelle -V verbunden, während die Verstärkerausgänge mit einem jeweiligen Ausgangsanschluß von fünf Ausgangsanschlüssen A1 bis A5 verbunden sind.

Der Ausgang jedes Operationsverstärkers ist weiterhin mit der Gate-Elektrode eines jeweiligen von fünf N-Kanal-Feldeffekttransistoren T1 bis T5 vom Verarmungstyp verbunden, deren Source-Elektrode jeweils mit dem gemeinsamen Anschluß 7 verbunden ist. Die Drain-Anschlüsse dieser Feldeffekttransistoren sind mit einem jeweiligen von fünf Ausgangsanschlüssen B1 bis B5 sowie über einen jeweiligen von fünf Widerständen E7 t>is RH mit Erde verbunden. Jeder der Anschlüsse A1 bis A5 ist mit dem Eingang einer einer Gruppe von fünf Signalformerschaltungen 6 verbunden. Jede Signalformerschaltung, von denen lediglich eine ausführlich gezeigt ist, umfaßt einen Transistor TES, dessen Basiselektrode mit Erde verbunden ist, dessen Emitter über einen Widerstand RSE mit dem Eingang der Signalformerschaltung und damit mit einem entsprechenden der Anschlüsse A1 bis A5 verbunden ist und dessen

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Kollektor mit einem Ausgangsanschluß OS der Signalformerschaltung sowie über einen Widerstand ESC mit dem Verbindungspunkt - zwischen der Kathode einer Zener-Diode ZD und einem Anschluß eines Widerstandes B12 verbunden ist, die einen gemeinsamen Potentialteiler für alle Signalformerschaltungen bilden, wobei die Anode der Diode geerdet ist und der andere Anschluß des Widerstandes E12 mit einer positiven Spannungsversorgung +V verbunden ist.

Die Gate-Source-Grenzschichten der Feldeffekttransistoren T1 bis T5 schalten nur dann durch, wenn das Gate-Potential positiver als das Source-Potential ist. Im durchgeschalteten Zustand schließt diese Grenzschicht eine Gegenkopplungsschleife um den zugehörigen Verstärker herum. Die Spannung am invertierenden Eingang dieses Verstärkers wird dann im wesentlichen gleich der Spannung am nicht-invertierenden Eingang, d. h. gleich der entsprechenden Eingangssignalspannung. Diese Spannung wird weiterhin dem Anschluß 7 und den invertierenden Eingängen der anderen Verstärker zugeführt. Das Ergebnis besteht normalerweise, d. h. wenn eine der Eingangssignalspannungen größer als irgendeine der anderen ist, darin, daß die Gate-Source-Grenzschicht lediglich eines der Feldeffekttransistoren 11 bis ü?5 zu irgendeiner Zeit leitend ist, wobei dies der Transistor ist, der dem Verstärker zugeordnet ist, der die größte Eingangssignalspannung empfängt. Dies ist gleichzeitig die größte Spannung, die dem Anschluß 7 und dem invertierenden Eingang jedes Verstärkers zugeführt wird. Der Ausgangspegel des die größte Eingangsspannung empfangenden Verstärkers ist um ungefähr 0,7 V positiver als der Pegel am Anschluß 7» "und dieser Ausgangspegel bewirkt, daß der Transistor TRS in der

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entsprechenden Signalformerschaltung 6 abschaltet und einen hohen, einer logischen EINS entsprechenden Ausgang am Ausgangsanschluß OS liefert, während der Ausgang jedes anderen Verstärkers sehr stark negativ wird, wodurch die Transistoren TES in den anderen Signalformerschaltungen eingeschaltet werden, was zu niedrigen, einer logischen NULL entsprechenden Pegeln an den Anschlüssen OS dieser anderen Signalformerschaltungen führt.

Der Spannungspegel an demjenigen der Ausgänge B1 bis B5, der mit der Drain-Elektrode des leitenden Feldeffekttransistors verbunden ist, ist gleich der Spannung am Anschluß 7· Der Pegel an jedem anderen der Ausgange B1 bis B5 ist dann gleich Null.

Wenn der höchste Eingangssignalpegel an mehr als einen der Anschlüsse 1 bis 5 angelegt ist, d. h. wenn ein gleicher Signalpegel an zweien der Eingangsanschlüsse 1 bis erscheint, und wenn dieser Pegel die Pegel an den anderen Eingangsanschlüssen übersteigt, so schaltet jeder der entsprechenden Feldeffekttransistoren durch und ein einer logischen EINS entsprechender Ausgangspegel erscheint an jed£m entsprechenden Ausgangsanschluß OS. Als Folge hiervon ergibt sich natürlich, daß, wenn die Pegel an allen Ein^angsanschlüssen gleich sind, alle Feldeffekttransistoren durchgeschaltet sind und alle Ausgangsanschlüsse OS einen logischen EINS-Pegel aufweisen.

Zusammenfassend ist damit festzustellen, daß die Ausgänge OS logische Signale liefern, die anzeigen, welcher der fünf Eingänge den höchsten Signalpegel empfängt, während der gemeinsame Ausgangsanschluß 7 und der entsprechende

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eine oder mehrere der Ausgangsanschlüsse ΒΊ bis B5 diesen höchsten .Signalpegel liefern.

Es ist zu erkennen, daß die Anzahl der Signaleingänge und entsprechend die Anzahl der Operationsverstärker, -Feldeffekttransistoren usvi. mehr oder weniger als fünf betragen kann, wobei die maximale Anzahl lediglich durch praktische Einschränkungen beschränkt ist, die sich aus dem Rauschen, aus Leckströmen oder ähnlichen Parametern der verwendeten Bauteile ergeben. Eine sorgfältige Auswahl der Bauteile, insbesondere die Auswahl von Bauteilen mit niedrigem Rauschen, trägt zur Verringerung der verschiedenen Fehler bei.

Bei dem speziellen Ausführungsbeispiel führt der Widerstand R6 die Summe der Eingangsvorströme der Operationsverstärker und dies führt zu einem Spannungsfehler am Meßanschluß 7 und damit für eine vorgegebene Meßgenauigkeit zu.einer Beschränkung der Anzahl dieser Verstärker und entsprechend der Anzahl von Eingängen, die verglichen werden können.

Bei einer typischen Konstruktion würden die Gesamt-Vergleichs fehler bei der Messung des höchsten Eingangssignals ungefähr gleich den Offset-Spannungen der Operationsverstärker sein.

Es ist zu erkennen, daß bei der Zuführung des Signals am Anschluß 7 an eine (nicht gezeigte) Einrichtung, die den Wert dieses Signals mißt und dieses Signal um einen bestimmten vorgegebenen Betrag verringert, beispielsweise um 10 %y dem Anschluß 7 eine Spannung zugeführt wird, die

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ICT

um 1Q % kleiner ist als die, die im unbelasteten Zustand anlag, so daß alle Verstärker, die Eingangssignale empfangen, die innerhalb eines Bereiches von iO % des den höchsten Wert aufweisenden Eingangssignals liegen, und alle diesen Verstärkern zugeordnete Schaltungen 6 umschalten. Entsprechend identifiziert der Vergleicher das höchste Eingangssignal und irgendwelche Signale, die innerhalb eines Bereiches von 10 % dieses höchsten Eingangssignals liegen (oder innerhalb irgendeines Bereiches mit einer anderen prozentualen Differenz).

Weiterhin ist es durch geeignete Neuanordnung der dargestellten Ausführungsform der Schaltung, beispielsweise durch die Verwendung von P-Kanal-Feldeffekttransistoren anstelle der gezeigten N-Kanal-Feldeffekttransistoren und durch Umkehrung der Betriebspolarität der Schaltungen 6 möglich, den Vergleicher zur Anzeige des den niedrigsten Wert aufweisenden Eingangssignals anstelle des höchsten Eingangssignals zu betreiben.

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Claims

Patentanwälte;: : ·: : _ ·..-· Dipl.-Ing. Curt Wallach Europäische Patentvertreter '''"^Z" '' "-'©ipl.-lng. 6ünther Koch European Patent Attorneys Dipl.-Phys.Dr.TIno Halbach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (O 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum:

Unser Zeichen: 17 602

Patentansprüche

1JVergleicherschaltung zum Vergleich der Werte einer Anzahl von Eingangssignalen, mit einer Anzahl von Vergleichereinrichtungen zum Vergleich eines jeweiligen der Eingangssignale mit einem anderen Signal, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vergleichereinrichtung (IC-1 bis IC5) das jeweilige Eingangssignal mit einem gemeinsamen Vergleichssignal vergleicht und daß die Vergleicherschaltung Wählschaltereinrichtungen (T1 bis T5) einschließt, die das gemeinsame Vergleichssignal mit einem Wert erzeugen, der entsprechend den vorgegebenen Kriterien unter den Werten der Eingangssignale ausgewählt ist.
2. Vergleicherschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vergleichereinrichtungen jeweilige Vergleicherverstärker (IC1 bis IC5) einschließen, deren erster Eingang jeweils zum Empfang eines jeweiligen der Eingangssignale angeschaltet ist und deren zweiter Eingang mit den zweiten Eingängen der anderen Verstärker verbunden ist, und daß die Wählschaltereinrichtungen eine Anzahl von Schalterelementen (T1 bis T5) umfassen, die zwischen den zweiten Eingängen und den Ausgängen der

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jeweiligen Vergleicherverstärker (IC1 bis IC5) angeschaltet sind "und eine Ruckfuhriongsschleife um diese Verstärker schließen, wenn der Signalpegel an dem jeweiligen Ausgang den Signalpegel an den zweiten Eingängen übersteigt.
3. Vergleicherschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schalterelement durch die Gate-Source-Grenzschicht eines N-Kanal-Feldeffekttransistors vom Verarmungstyp gebildet ist.

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