DE3341768A1

DE3341768A1 - Dreieckwellengenerator

Info

Publication number: DE3341768A1
Application number: DE19833341768
Authority: DE
Inventors: Timothy F. 61109 Rockford Ill. Glennon
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1982-11-19
Filing date: 1983-11-18
Publication date: 1984-05-24
Also published as: IT8349352A0; GB2130456A; JPS59104824A; GB8331020D0; IL70098A0; CA1198176A; US4516038A; IL70098A; IT1168798B; FR2536606A1; BR8306310A; GB2130456B

Description

S und s tr and Corp ο ra t i. on Rockford, Illinois 6 1125, V.St.A.

Dreieckwellengenerator

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dreieckwellengenerator, der ein Dreieckwellensignal konstanter Amplitude und änderbarer Frequenz erzeugt und in einem mit Impulsbreitenmodulation arbeitenden Motorsteuersystem verwendet wird.

Bisher hat sich auf dem Gebiet der Plochleistungs-Wechselrichterschaltungen, die Hochleistungstransistoren verwenden, welche 1250 A bei 400 V schalten können, um Verstellmotoren mit einer Leistung von ca. 260 kW und höher mit Wechselstrom zu speisen, nicht viel getan. Für diese hohen Leistungspegel wurde eine Ansteuerschaltung für parallele nichtangepaßte bzw. unpaarige Transistoren entwickelt, mit der die Verwendung von solchen nichtangepaßten Transistoren möglich ist, ohne daß ein Transistor aufgrund der jeweils unterschiedlichen Einschaltzeiten durchbrennt. In der eigenen US-PS 4 356 408 wurde das Problem des Durchbrennens von Transistoren gelöst, was zu der Entwicklung des Wechselrichtermotors mit der bisher wohl höchsten Leistungsdichte geführt hat.

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Bisher wurde eine Leistungsdichte von 0,746 kW/0,4¹I kg erreicht. Die nachstehend zu erläuternde Erfindung bildet teilweise einen wesentlichen Bestandteil eines impulsbreitenmodulierten elektrischen Verstellmotors mic einer Leistungsdichte von 1>49 kW/0,45 kg. Bei bekannten impulsbreitenmodulierten (kurz: PDM) motorgesteuerten Einrichtungen ist die Verwendung eines spannungsgesteuerten Oszillators zur Erzeugung einer Frequenz aufgrund eines Spannungspegels allgemein bekannt. Normalerweise resultiert eine Rechteckwellenform. Es ist ferner bekannt, daß dann, wenn an einen Integrator eine Rechteckwelle angelegt wird, eine Dreieckwelle resultiert. Typischerweise wird eine in dieser Weise erzeugte Dreieckwelle als Modulationsquelle für die PDM-Motorsteuereinheit verwendet. In Umgebungen, wo der Spannungspegel, d.h. die Eingangsspannung Vj^, einer Führungsdrehzahl des Motors proportional und die Motordrehzahl relativ konstant ist, ergeben sich kaum Probleme. Wenn jedoch die Führungsdrehzahl des Motors im Bereich zwischen Null und einer Höchstdrehzahl zur Erzeugung einer maximalen Leistung liegt, was z. B. in einem Torpedo-Vortriebssystem der Fall ist, nimmt die Amplitude der Dreieckwelle direkt mit steigender Frequenz ab. Da die Amplitude der Dreieckwelle der Regelverstärkung in einem bekannten PDM-Steuersystem direkt proportional ist, ändert sich die Regelverstärkung direkt mit der Drehzahl. Dies ist äußerst unerwünscht, und diese unerwünschte Regelverstärkung und ihre Auswirkung auf die Fehlersteuerung der Impulsbreitenmodulation wird nachstehend im einzelnen erläutert.

Die vorliegende Erfindung sieht vor, daß eine Dreieckwelle konstanter Amplitude und änderbarer Frequenz zur Verwendung in einem PDM-Motorsteuersystem erzeugt wird.

Es wurde bereits versucht, Dreieckwellen änderbarer Frequenz mit mehr oder minder konstanter Amplitude zu erzeugen. Für diese Versuche typisch ist die US-PS 3 440 448, die eine spezielle Schaltung zur Erzeugung symmetrischer Dreieckwellen aufgrund

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einer änderbaren Eingangsspannung zeigt. Diese US-PvS scheint somit das funktionelle Äquivalent zur Erfindung hinsichtlich der Eingangs- und Ausgangssignale zu sein.

Der dort angegebene Wellenformgenerator betrifft eine Schaltung zur Erzeugung einer symmetrischen Dreieckwellenform änderbarer Folgefrequenz mit einer Integratorstufe 9, 11, die so geschaltet ist, daß sie die Ströme von zwei Stromquellen empfängt, die bei voreingestellten Amplitudenpegeln der erzeugten Dreieckwelle umgeschaltet werden. Die Integratorstufe 9, 11 ist mit einem Ausgang mit einem Vergleicher gekoppelt. Die Folgefrequenz der Dreieckwellenform wird durch Ändern der Amplitude beider Stromquellen in einem unveränderlichen Verhältnis geändert. Die nachstehend zu beschreibende Erfindung benötigt keinen dem Integrator nachgeschalteten Vergleicher, um eine Umschaltung der Stromquelle am Eingang des Integrators zu bewirken. Bei der Erfindung wird ein handelsüblicher spannungsgesteuerter Oszillator verwendet, der mit einem Differenz-Integrator gekoppelt ist, um die Dreieckwellenform konstanter Amplitude zu erzeugen, und ferner ist vorgesehen, daß die Grundfrequenz durch den spannungsgesteuerten Oszillator und nicht durch die gemäß der US-PS erzeugte Dreieckwelle bestimmt ist.

Die US-PS 3 610 952 bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatischen Umformen eines Rechteckwellen-Eingangssignals in ein Dreieckwellen-Ausgangssignal konstanter Amplitude, und zwar ungeachtet von Änderungen der Amplitude oder Frequenz des Rechteckwellen-Eingangssignals. Dies wird dadurch erreicht, daß eine Regelwiderstandseinheit vorgesehen ist, die ein Rechteckwellen-Eingangssignal empfängt und ein Eingangssignal zu einem schnellen Integrator überträgt, der das Rechteckwellen-Signal in ein Dreieckwellen-Signal am Ausgang des Integrators umformt. Eine Trennstufe trennt eine etwaige Gleichstromkomponente von dem Dreieckwellen-Signal am Integratorausgang ab und setzt sie in ein Dreieckwellen-Ausgangssignal um. Ein Signalbegrenzer, der eine Z-Diode sein kann und der Trennstufe nachgeschaltet ist, legt

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einen begrenzten Anteil des Dreieckwellen-Ausgangssignals zusammen mit einem Vorspannungssignal an einen langsamen Integrator an. Das Signal des langsamen Integrators, das ein Steuersignal umfaßt, spricht auf die Spannungsdifferenzen zwischen dem durch die Z-Diode begrenzten Signal und dem unveränderlichen (aber regelbaren) Vorspannungssignal an. Der Ausgang des langsamen Integrators ist so gekoppelt, daß er die Regelwiderstandseinheit steuert, um die Zeitkonstante= des schnellen Integrators zu vergrößern oder zu reduzieren, wodurch die Amplitude des Dreieckwellensignals am Ausgang des Integrators geändert und damit das Dreieckwellen-Ausgangssignal auf einer konstanten Amplitude gehalten wird.

Die Erfindung erreicht die gleichen Ziele wie die vorstehend genannte US-PS, jedoch mit einer weit einfacheren Schaltungsanordnung, die Schaltungskomponenten wie eine Regelwiderstandseinheit, einen schnellen Integrator, einen langsamen Integrator etc. nicht benötigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Dreieckwellengenerators, der in Kombination einen vorgespannten Verstärker, einen Rechteckwellengenerator, eine Schaltstufe und einen Differenz-Integrator verwendet, um ein Dreieckwellenform-Signal konstanter Amplitude zu erzeugen, das der dem vorgespannten Verstärker und dem Rechteckwellengenerator zugeführten Eingangsspannung proportional ist. Dabei verwendet der Dreieckwellengenerator einen handelsüblichen spannungsgesteuerten Oszillator zusammen mlit einer Schalttransistoranordnung, so daß einem Rechenverstärker, der als Differenz-Integrator geschaltet ist, ein Paar Rechteckwellensignale zugeführt wird, wobei das eine das Komplement des anderen ist, so daß am Ausgang des Differenz-Integrators ein Dreieckwellensignal konstanter Amplitude vorhanden ist, das einer dem spannungsgesteuerten Oszillator zugeführten Eingangsspannung proportional ist. Schließlich soll eine Schaltungsanordnung für eine PDM-Motorsteuereinheit geschaffen werden, mit der eine konstante

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Vs/Periode-Spannungsregelung des Motors möglich ist und bei der der Motor auf ein Eingangssignal zur änderbaren Drehzahlregelung ansprechen kann.

Mit der Erfindung wird ein Dreieckwellengenerator angegeben, der ein Dreieckwellensignal konstanter Amplitude und einer einem Eingangsspannungssignal proportionalen Frequenz erzeugt. Der Dreieckwellengenerator umfaßt einen Rechteckwellengenerator, der ein Rechteckwellensignal erzeugt, dessen Frequenz dem Eingangsspannungssignal proportional ist. Ferner ist ein vorgespannter Verstärker mit einem Eingcr. ; und einem Ausgang vorgesehen. Der Eingang dieses Verstärkers empfängt das Eingangsspannungssignal, und der Verstärkerausgang ist mit einer Schaltstufe gekoppelt. Diese ist mit dem Rechteckwellengenerator gekoppelt, empfängt das Rechteckwellensignal und liefert zwei Rechteckwellensignale an den positiven bzw. den negativen Eingang eines Differenz-Integrators. Dabei ist das eine Rechteckwellensignal des Paars das Komplement des anderen. Der Differenz-Integrator liefert das Dreieckwellensignal konstanter Amplitude, dessen Frequenz der Eingangsspannung proportional ist.

Der Dreieckwellengenerator nach der Erfindung , der ein Dreieckwellen-Signal konstanter Amplitude erzeugt, dessen Frequenz einem Eingangsspannungssignal proportional ist, ist gekennzeichnet durch einen Rechtecksignalgenerator, der ein Rechteckwellen-Signal mit einer dem Eingangsspannungssignal propotionalen Frequenz erzeugt,einen vorgespannten Verstärker mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang das Eingangsspannungssignal empfängt und der Ausgang mit einer Schaltstufe gekoppelt ist,wobei die Schaltstufe mit dem Rechtecksignalgenerator gekoppelt ist, das Rechteckwellen-Signal empfängt und zwei Rechteckwellen-Signale für den positiven und den negativen Eingang eines Differenz-Integrators erzeugt, wobei das eine der beiden Signale das Komplement des

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anderen ist, und wobei der Differenz-Integrator das Dreieckwellen-Signal konstanter Amplitude erzeugt, das der Eingangsspannung proportional ist.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines bekannten Rechteck-

wellen-und Dreieckwellen-Generators, kombiniert

mit einem Impulsbreitenmodulations-Vergleicher; Fig. 2 eine Impulsübersicht A-H der Anordnung

nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Impuls'übersicht einer erwünschten

Dreieckwellenform mit zugehörigem PDM-Signal,

die aus der Erfindung resultieren; Fig. 4 das Blockschaltbild der Schaltung nach der

Erfindung;
Fig. 5 eine Tabelle, die zwei Gruppen von

Betriebsbedingungen wiedergibt; Fig. 6 eine Impulsübersicht, die Wellenformzustände

der Schaltung in einer Betriebssituation Nr. 1

gemäß Fig. 5 wiedergibt; und Fig. 7 eine Impulsübersicht, die Wellenformzustände

der Schaltung in einer Betriebssituation Nr. 2

wiedergibt.

Fig. 1 ist das Blockschaltbild einer bekannten Schaltung, wobei das hier zu lösende Problem aufgezeigt ist. Die Schaltung umfaßt zwei Hauptkomponenten, die jeweils in Strichlinien angedeutet sind. Die erste ist ein Signalgenerator 11, und die zweite ist ein PDM-Vergleicher 13. Die Gesamtschaltung erhält eine Eingangsgleichspannung Vjn ^auf Leitung 12 und führt einen PDM-Ausgangsimpulszug auf Leitung 24. Der Signalgenerator 11 umfaßt einen spannungsgesteuerten Oszillator 16, der auf Leitung einen Aufsgang zu einem Integrator 17 führt. Der spannungsgesteuerte Oszillator 16 arbeitet vollständig konventionell und

liefert auf seiner Ausgangsleitung 14 einen Rechteckwellen-Impulszug, der unmittelbar über der Leitung 14 dargestellt ist. Der Rechteckwellen-Impulszug ist auch auf Leitung 14a vorhanden und wird typischerweise von dort einer einem Wechselrichter zugeordneten Dreiphasen-Logikschaltung zur Ausbildung der Motorfrequenz zugeführt. Der Integrator 17, der ein konventioneller Rechenverst'ärker ist, ändert den Rechteckwellen-Impulszug in einen Dreieckwellen-Impulszug, wie das oberhalb der Ausgangsleitung 18 gezeigt ist.

Zum besseren Verständnis des Problems, das durch die neue Schaltung gelöst wird, soll die bekannte Schaltung gemäß Fig. 1 unter zwei verschiedenen Gruppen von Betriebsbedingungen erläutert werden. Diese Betriebsbedingungen werden als Fall Nr. 1 und Fall Nr. 2 bezeichnet. Links vom Signalgenerator 11 ist eine Übertragungsfunktion für den spannungsgesteuerten Oszillator 16 und Fall Nr. 1 dargestellt. Unter Fall Nr. 1 ist die grafische Darstellung einer übertragungsfunktion für Fall Nr. 2 zu sehen. Eine Betrachtung der Übertragungsfunktionen zeigt, daß im Fall Nr. 1, wenn hypothetisch Vj^ 3 V ist, der spannungsgesteuerte Oszillator einen Ausgang von 10 kHz aufweist. Wenn im Fall Nr. die Spannung für Vj^ auf 6 V verdoppelt wird, wird die Frequenz des Oszillatorausgangs auf 20 kHz verdoppelt.

Die Signalverläufe A und B von Fig. 2 zeigen die vollständig konventionellen Ausgänge des spannungsgesteuerten Oszillators und die integrierte Rechteckwelle A, die den Dreieckwellenverlauf B bildet, der auf Leitung 18 vom Integrator 17 erscheint. Die Verläufe C und D sind die Rechteckwellen bzw. die Dreieckwellen, die aus einer Verdoppelung von Vj^ resultieren, die wiederum in einer Verdoppelung der Frequenz sowohl der Rechteckwelle auf Leitung 14 als auch der Dreieckwelle auf Leitung 18 resultiert. Es ist besonders wichtig zu beachten, daß die Frequenzverdoppelung der Rechteckwelle von sich aus die Amplitude der Dreieckwellenform um die Hälfte reduziert, wie der Verlauf D zeigt.

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Die Bedeutung der Amplitudenverringerung um die Hälfte sowie die damit einhergehenden Probleme v/erden unter Bezugnahme auf die Funktionsweise des PDM-Vergleichers 13 erläutert.

Der PDM-Vergleicher 13 umfaßt in konventioneller Weise ein Signalsummierglied 19, das das auf Leitung 18 anliegende Dreieckwellen-Signal empfängt. Typischerweise erhält das Signalsummierglied 19 ein Fehlersignal auf Leitung 21, das ein Vs/Periode-Fehlersignal sein kann, das von einem Fehlersignalgeber (nicht gezeigt) empfangen wird, der mit einem Motor (nicht gezeigt) gekoppelt ist und ein Motorspannungs-Rückkopplungssignal sowie ein Drehzahl-Führungssignal empfängt.

Das Dreieckwellen-Signal 26 gemäß dem Verlauf E in Fig. 2 ist das Ausgangssignal des Integrators 17 im Fall Nr. 1. Der Verlauf E zeigt ferner die Fehlersignalspannung 27, die auf Leitung 21 zum Signalsuminierglied 19 anliegt. Der Vergleicher 23 empfängt in vollständig konventioneller Weise den Ausgang vom Signalsummierglied 19 auf Leitung 22 uand erzeugt auf Leitung 24 das PDM-Rechteckwellen-Ausgangssignal. Die Leitung 24 und das auf ihr anliegende PDM-Signal gelangen typischerweise zu der einem Wechselrichter zugeordneten genannten Dreiphasen-Logikschaltung (beide nicht gezeigt). Der Verlauf F in Fig. 2 zeigt das PDM-Signal 28, das auf Leitung 24 erscheint und den Betrieb des Motors steuert.

Das eingangs genannte, im vorliegenden Fall zu lösende Problem tritt auf, wenn der Eingangsdrehzahlbefehl für den Motor eine Verdoppelung der Motordrehzahl relativ zum Fall Nr. 1 verlangt. Fall Nr. 2 resultiert darin, daß V^ auf 6 V verdoppelt und damit die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators verdoppelt wird, was die Verringerung der Dreieckwellen-Amplitude um die Hälfte zur Folge hat. Der Verlauf G zeigt eine Dreieckwellenform 29 der gleichen Konfiguration wie in Verlauf D von Fig. 2. Ferner zeigt Verlauf G das Fehlersignal 27, das für den Fall Nr. 1 beschrieben wurde. Die Situation der elektrischen

Signale auf dem Verlauf G wurde absichtlich gewählt, um die effektive Verstarkungsanderung oder den Verlust der Brauchbarkeit des Fehlersignals 27 bei einer Verdoppelung der Frequenz der Dreieckwelle 29 zu dramatisieren. Wenn man also den Verlauf G in Fig. 2 betrachtet, so ist ersichtlich, daß die Fehlersignal-Linie 27 die Spitzen 30, 32 des Dreieckwellen-Verlaufs gerade berührt. Wenn der soeben erläuterte Zustand in dem Signalsummierglied 19 vorliegt, ist das auf Leitung 24 vorhandene PDM-Ausgangssignal das gemäß Verlauf H von Fig. 2, also ein Ausgangssignal, das keine Fehlerkorrekturinformation liefert.

Die neue Schaltung löst dieses Problem vollständig, wobei gemäß Fig. 3, Verlauf A, ein Dreieckwellen-Signal 31 erzeugt wird, das die gleiche verdoppelte Frequenz wie das Dreieckwellensignal auf Verlauf G von Fig. 2 hat, dessen Amplitude jedoch gleich derjenigen des Dreieckwellen-Signals 26 gemäß Verlauf E von Fig. 2 bleibt. Bei Anwendung dieser Schaltung ist der Bereich 33 unter der Kurve 28 gleich der Summe der Bereiche 34, 35 des PDM-Ausgangs von Verlauf B in Fig. 3, was im Hinblick auf die Frequenzverdoppelung erwünscht ist.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltung mit einem Signalgenerator 40, der anstelle des Signalgenerators von Fig. 1 vorgesehen ist. Es ist zu beachten, daß der Signalgenerator 40 Ein- und Ausgänge entsprechend denjenigen des Signalgenerators 11 von Fig. 1 aufweist. Infolgedessen liegt auf Leitung 41 ein mit V_1n bezeichnetes änderbares Drehzahlregelsignal. Auf Leitung 44b liegt ein Rechteckwellen-Ausgangssignal zu der einem Wechselrichter zugeordneten Dreiphasen-Logikschaltung, während auf einer Ausgangsleitung 53 ein Dreieckwellen-Ausgangssignal vorhanden ist. Ferner ist ein dem PDM-Vergleicher 13 von Fig. 1 entsprechender PDM-Vergleicher vorgesehen, der auf Leitung 53 ein PDM-Signal führt. Der Signalgenerator 40 umfaßt ein Netzwerk, das Dreieckwellen erzeugt. Dieses Netzwerk des Signalgenerators 40 wird als Dreieckwellen-Generator bezeichnet, und aus der folgenden Beschreibung ist

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ersichtlich, daß der Dreieckwellen-Generator ein Dreieckwellen-Signal konstanter Amplitude erzeugt, dessen Frequenz einem Eingangsspannungssignal proportional ist. Der Dreieckwellen-Generator umfaßt einen spar.nungsgesteuerten Oszillator 42, der ein änderbares Drehzahlsignal in Form eines änderbaren Eingangs-Gleichspannungssignals V₁^ empfängt, das auf Leitung zum spannaungsgesteuerten Oszillator 42 liegt. Dieser ist typischerweise ein handelsüblicher Oszillator, der auf Leitung ein Rechteckwellen-Signal erzeugt. Das Rechteckwellen-Signal auf Leitung 44 hat eine dem Eingangsspannungssignal Vj^ proportionale Frequenz.

Das Verständnis der nachstehenden Beschreibung wird dadurch erleichtert, daß die in der Schaltung in jedem Augenblick vorhandene·¹ Signalverläufe in den Impulsdiagrammen der Fig. 6 und 7 für den Fall Nr. 1 und den Fall Nr. 2 wiedergegeben sind. Es ist also aus Fig. 6 ersichtlich, daß Signalverläufe A bis G vorhanden sind, und in Fig. 4 ist z. B. der auf Leitung 41 mit A bezeichnete Signalverlauf derjenige, der in Fig. 6 mit A bezeichnet ist. Eine Betrachtung der übrigen Schaltung von Fig. 4 ergibt, daß die übrigen Bezugszeichen ebenfalls vorhanden sind, und bei Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 kann unmittelbar die Signalkonfiguration bestimmt werden, die auf jeder elektrischen Leitung anliegt, und zwar in Abhängigkeit von der Betriebsart, also Fall Nr. 1 oder Fall Nr. 2, wie noch erläutert wird.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß das Rechteckwellen-Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 42 auf Leitung 44 gleichzeitig einem Schalttransistor 49 über Leitung 44 und einem Wechselrichter 46 über Leitungen 44, 44a sowie der Dreiphasen-Logikschaltung über Leitungen 44, 44b zugeführt wird. Der Wechselrichter 46 leitet das vom spannungsgesteuerten Oszillator 42 erzeugte invertierte Rechteckwellen-Signal über Leitung 47 zu einem Schalttransistor 48. Die Schalttransistoren 49 und 48 sind über zwei auf Leitungen 50 und 51 anliegende Ausgänge mit dem positiven und dem negativen Eingang eines Differenz-Integrators

52 gekoppelt. Der Wechselrichter 46, der Schalttransistor 48 und der Schalttransistor 49 bilden eine Schaltstufe. Ein vorgespannter Verstärker 43 ist elektrisch über Leitung 41a an Leitung 41 angeschlossen und empfängt über diese Verbindung das änderbare Spannungssignal Vj^. Der vorgespannte Verstärker 43 ist über elektrische Leitungen 45 bzw. 45a mit den Schalttransistoren bzw. 49 verbunden. Der Differenz-Integrator 52 erzeugt auf Leitung 53 das Dreieckwellen-Signal konstanter Amplitude, dessen Frequenz dem Eingangsspannungssignal Vj_n proportional ist. Der Differenz-Integrator ist einfach ein als solcher geschalteter Rechenverstärker, so daß keine Einzelheiten gezeigt sind, da solche Differenz-Integratoren konventionell sind.

Die Tabelle von Fig. 5 erläutert sich selbst. Sie umfaßt Fall Nr. 1 und Fall Nr. 2 und zeigt, daß dann, wenn am Punkt A in der Schaltung eine Eingangsspannung V_1n von 0 anlaiegt und der vorgespannte Verstärker 43 am Punkt C auf Leitung 45 einen Spannungspegel von 7,5 V liefert, der spannungsgesteuerte Oszillator 42 so anspricht, wie dies aus der Übertragungsfunktion in Fig. 4 unter dem Oszillator 42 hervorgeht. Wenn also ^IN Null ist, hat die den Oszillator 42 verlassende Rechteckwelle eine Frequenz von 10 kHz. Wenn im Fall Nr. 2 Vj^ 1 V beträgt, wird die Ausgangsspannung des vorgespannten Verstärkers 42 von 7,5 V auf 15 V verdoppelt, während die Frequenz des Rechteckwellen-Signals auf Leitung 44 vom Oszillator 42 von 10 auf 20 kHz verdoppelt wird.

Wie bereits erwähnt, zeigen die Fig. 6 und 7 Signalverläufe und zeigen im Fall von Fig. 4 den Zustand der verschiedenen Wellenform-Signale, wie sie dynamisch durch die Schaltung auftreten. Fig. 6 ist insofern selbsterläuternd, als die Verläufe A bis G die erzeugten Wellenformen wiedergeben, die in dem Verlauf G resultieren, der eine Ausgangskurve 61 des Differenz-Integrators ist, die auf Leitung 53 auftritt. Es sollen nun die Wellenform-Übergänge betrachtet und verglichen werden, die sich ergeben, wenn in der Schaltung von Fig. 4 der Fall Nr. 2 auf-

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tritt, d. h., wenn Vj^ von 0 auf 1 V steigt und sich demzuufolge die Frequenzverdoppelung des Rechteckwellen-Signals auf Leitung 44 vom Oszillator 42 einstellt, die der Frequenzverdoppelung entspricht, die gemäß Fig. 1 auftritt. Es ist ersichtlich, daß die mit dem Oszillator 42 gekoppelte Schaltstufe 60 zwei Rechteckwellen-Signale gemäß Fig. 7, Verläufe E und F, auf den Leitungen 50 bzw. 51 erzeugt. Die Signale gemäß E und F von Fig. 7 werden einem positiven und einem negativen Eingang des Differenz-Integrators 52 zugeführt. Dieser integriert den Bereich Y in Verlauf E von Fig. I₁ wodurch die positiv werdende Seite 62 der Dreieckwellenform 64 in Verlauf G von Fig. 7 erzeugt wird. Die Integration des Bereichs Z in Fig. 7, Verlauf F, resultiert in der negativ werdenden Seite 63 des Dreieckwellen-Signals 64 gemäß G in Fig. 7. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß das erwünschte Dreieckwellenform-Signal 64 konstanter Amplitude, das sich in der Schaltung ergibt, genau das Dreieckwellenform-Signal ist, das unter Bezugnahme auf Fig. 3 und die Dreieckwellenform beschrieben wurde. Die Frequenz des Dreieckwellenform-Signals 64 ist der Eingangsspannung proportional.

Claims

Ansprüche

1. Dreieckwellengenerator, der ein Dreieckwellen-Signal konstanter Amplitude erzeugt, dessen Frequenz einem Eingangsspannungssignal proportional ist,
gekennzeichnet durch

- einen Rechtecksignalgenerator (42), der ein Rechteckwellen-Signal mit einer dem Eingangsspannungssignal (Vj^) proportional Frequenz erzeugt,

- einen vorgespannten Verstärker (43) mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang das Eingangsspannungssignal (Vjn) empfängt und der Ausgang mit einer Schaltstufe (60) gekoppelt ist,

- wobei die Schaltstufe (60) mit dem Rechtecksignalgenerator (42) gekoppelt ist, das Rechteckwellen-Signal empfängt und zwei Rechteckwellen-Signale für den positiven und den negativen Eingang eines Differenz-Integrators (52) erzeugt, wobei das eine der beiden Signale das Komplement des anderen ist, und

- wobei der Differenz-Integrator (52) das Dreieckwellen-Signal konstanter Amplitude erzeugt, das der Eingangsspannung proportional ist.

572-BO1377-Schö

2. Dreieckwellengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Rechteckwellengenerator ein spannungsgesteuerter Oszillator (42) ist.

3. Dreieckwellengenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der vorgespannte Verstärker (43) bei einer Eingangsspannung (^vIn) ^{von Nu}ll einen vorbestimmten Ausgang aufweist.

4. Dreieckwellengenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schaltstufe ein erstes und ein zweites Schaltglied (49, 48) aufweist, die jeweils mit dem spannungsgesteuerten Oszillator (42) zum Empfang des Rechteckwellen-Signals gekoppelt sind.

5. Dreieckwellengenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß das erste und das zweite Schaltglied Schalttransistoren (49, 48) sind.

6. Dreieckwellengenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Wechselrichter (46) zwischen den spannungsgesteuerten Oszillator (42) und den zweiten Schalttransistor (48) gekoppelt ist, so daß der zweite Schalttransistor (48) das eine der beiden Rechteckwellen-Signale erzeugt, das das Komplement des vom spannungsgesteuerten Oszillator (42) erzeugten Rechteckwellen-Signals ist.

7. Dreieckwellengenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der Differenz-Integrator (52) ein als solcher geschalteter Rechenverstärker ist.

8. Dreieckwellengenerator, der ein Druieckwollen-Signal konstanter Amplitude mit einer einem Eingangsspannungssignal proportionalen Frequenz erzeugt,
gekennzeichnet durch

- einen Rechtecksignalgenerator (42), der ein Rechteckwel- * len-Signal mit einer dem Eingangsspannungssignal (Vj_n) proportionalen Frequenz erzeugt,

- ein erstes und ein zweites Schaltglied (49, 48), die jeweils mit dem Rechtecksignalgenerator (42) gekoppelt sind und das Rechteckwellen-Signal empfangen,

- einen vorgespannten Verstärker (43) mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang das Eingangsspannungssignal (Vj_n) empfängt und der Ausgang mit dem ersten und dem zweiten Schaltglied (49, 48) gekoppelt ist,

- einen Rechenverstärker, der so geschaltet ist, daß er einen Differenz-Integrator (52) mit einem positiven und einem negativen Eingang darstellt,

- wobei das erste Schaltglied (49) dem positiven Eingang des Differenz-Integrators (52) ein Rechteckwellen-Signal zuführt und das zweite Schaltglied (48) ein Rechteckwellen-Signal, das das Komplement der Rechteckwelle ist, dem negativen Eingang des Differenz-Integrators (52) zuführt, und

- der Differenz-Integrator (52) das Dreieckwellen-Signal konstanter Amplitude liefert, dessen Frequenz der Eingangsspannung (Vj_n) proportional ist.

9. Dreieckwellengenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß der Rechtecksignalgenerator ein spannungsgesteuerter Oszillator (42) ist.

10. Dreieckwellengenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

daß das erste und das zweite Schaltglied Schalttransistoren (49, 48) sind.

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11. Dreieckwellengenerator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Wechselrichter (46) zwischen den spannungsgesteuerten Oszillator (42) und den zweiten Schalttransistor (48) gekoppelt ist, so daß der zweite Schalttransistor (48) das Rechteckwellen-Signal liefert, das das Komplement zu dem Rechteckwellen-Signal vom spannungsgesteuerten Oszillator (42) ist.

12. Dreieckwellengenerator nach Anspruch 11,. dadurch gekennzeichnet,

daß der vorgespannte Verstärker (43) bei einer Eingangsspannung Null einen vorbestimmten Ausgang aufweist.

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