DE3607217A1

DE3607217A1 - Saegezahngenerator

Info

Publication number: DE3607217A1
Application number: DE19863607217
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing Toepfer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-03-05
Filing date: 1986-03-05
Publication date: 1987-09-10

Description

Die Erfindung betrifft einen Sägezahngenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Sägezahngeneratoren werden u. a. in Fernsehsichtgeräten, Oszilloskopen, Wobblern, Schreibern und dergleichen eingesetzt, um einen Elektronenstrahl oder ein Schreib- oder Druckelement mit konstanter Geschwindigkeit und gleicher Auslenkung zu bewegen.

Häufig wird als Sägezahngenerator ein Integrator eingesetzt, dem eine konstante Spannung zugeführt und der periodisch entladen wird. Ein solcher Integrator ist z. B. der sogenannte Miller-Integrator, der aus einem Verstärker, einem Vorwiderstand und einem im Gegenkopplungsweg liegenden Kondensator besteht. Zur periodischen Entladung des Integrators ist dem Kondensator ein Schalter parallelgeschaltet. Bei hohen Ansprüchen an die Konstanz von Steigung und Amplitude des Sägezahns müssen die Bauelemente des Integrators sorgfältig ausgewählt werden. Vor allem die Temperaturabhängigkeit der Kondensatorkapazität bereitet Schwierigkeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sägezahngenerator zu schaffen, der sich durch hohe Konstanz von Steilheit und Amplitude des erzeugten Sägezahnsignals auszeichnet und an dessen Bauelemente dennoch keine besonderen Anforderungen gestellt werden müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, daß ein Fehler der Steigung des Sägezahnsignals sich in einem Zeitfehler äußert und dieser erfaßt und ausgeregelt wird. Damit wird erreicht, daß Änderungen der Bauelemente derart ausgeregelt werden, daß Steigung und Amplitude des Sägezahnsignals konstant bleiben.

Vorzugsweise enthält die Regelschaltung einen Vorwärts-Rückwärtszähler, dessen eine Zählrichtung vom Vergleichersignal freigegeben und vom Zeitgebersignal gestoppt wird und dessen andere Zählrichtung vom Zeitgebersignal freigegeben und vom Vergleichersignal gestoppt wird und dessen Stand einem Digital- Analog-Umsetzer zugeführt wird, an den der Integratoreingang angeschlossen ist. Es genügt, einen Digital-Analog- Umsetzer einzusetzen, der ein Korrektursignal abgibt, mit dem lediglich die zu erwartenden Bauelementeänderungen sowie eines Konstantsignals kompensiert werden, das den wesentlichen Anteil des Integrator-Eingangssignals bildet.

Als Zeitgeber kann ein Zähler verwendet werden, der Taktimpulse vom Stand Null bis zu einem vorgegebenen Zählerstand aufsummiert. Es ist dann möglich, mehrere Sägezahnsignale unterschiedlicher Steigung aneinanderzureihen und so ein polygonförmiges Signal zu erzeugen, indem das Konstantsignal bei vorgegebenen Zählerständen umgeschaltet und so die Steigung verändert wird.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie Weiterbildungen und Ausgestaltungen näher beschrieben und erläutert.

In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels dargestellt.

Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen die Funktion des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist mit VST ein Verstärker bezeichnet, der mit einem Kondensator C und Summierwiderständen R 1, R 2 einen Miller-Integrator bildet. Über den Widerstand R 1 fließt aus einer Referenzspannungsquelle U _R ein Konstantstrom I _C. Ein Digital-Analog-Umsetzer DAU liefert über den Widerstand R 2 einen Korrekturstrom I _K. Die Summe beider Ströme lädt den Integrator auf, so daß an seinem Ausgang eine zeitlinear ansteigende Spannung entsteht, die dem einen Eingang eines Vergleichers VGL 2 zugeführt ist. Dessen anderem Eingang ist die Ausgangsspannung der Referenzspannungsquelle U _R zugeführt, aus der ein Schwellwert abgeleitet ist.

Das binäre Ausgangssignal des Vergleichers VGL 2 ist den jeweils ersten Eingängen von drei UND-Gliedern U 1, U 2, U 3 zugeführt, wobei das Signal am Eingang des UND-Gliedes U 1 invertiert wird. Die zweiten Eingänge dieser UND-Glieder sind an einen Vergleicher VGL 1 angeschlossen, der den Inhalt eines Registers REG 1 mit dem Stand eines Zählers Z vergleicht, dem von einem Taktgeber TG Taktimpulse zugeführt sind. Diese Taktimpulse erhält ferner ein Vor-/Rückwärtszähler VRZ, dessen Zählrichtung von den Ausgangssignalen der UND-Glieder U 1, U 2 gesteuert ist. Mit dem Ausgangssignal des UND-Gliedes U 3 wird der Zähler Z zurückgesetzt, der Stand des Vor-/ Rückwärtszählers VRZ in ein Register REG 2 übernommen, an das der Digital-Analog-Umsetzer DAU angeschlossen ist, und ferner der Schalter S kurzzeitig geschlossen, so daß der Integrator entladen wird.

In Fig. 2 sind in einem Diagramm t die Taktimpulse des Taktgebers TG dargestellt. Solange der Stand des Zählers Z kleiner ist als der Inhalt des Registers REG 1, gibt der Vergleicher VGL 1 an seinem Ausgang "0"-Signal ab. Taktgeber TG, Zähler Z, Vergleicher VGL 1 und Register REG 1 bilden einen Zeitgeber, der Impulse konstanter Dauer T liefert, der die Anstiegsdauer der Zägezahnimpulse, d. h. vom Anfangswert bis zu dem dem Vergleicher VGL 2 zugeführten Schwellwert, sein soll. In dem in Fig. 2 gewählten Beispiel ist angenommen, daß infolge einer Störung die Anstiegsflanke des Sägezahns zu steil ist, so daß die Ausgangsspannung des Integrators den Schwellwert früher erreicht als der Stand des Zählers Z den Inhalt des Registers REG 1. Das Ausgangssignal vg 2 des Vergleichers VGL 2 wechselt daher vor dem Signal vg 11 von "0" nach "1". Solange beide Signale "0" sind, geben die drei UND-Glieder U 1, U 2, U 3 jeweils "0"-Signal ab (vergleiche Diagramme u 1, u 2, u 3). Mit dem Wechsel des Signals vg 12 nach "1", wird das Signal u ₂ "1". Dieses wird dem Eingang R des Zählers VRZ zugeführt, womit dieser für die Rückwärtszählung freigegeben ist. Die Impulse des Taktgebers TG vermindern daher den Zählerstand, bis das Signal vg 11 "1" und der Zähler VRZ gestoppt wird. Im gewählten Beispiel wird der Stand um vier verringert (Diagramm r). Danach geben beide Vergleicher VGL 1, VGL 2 "1"-Signal ab, womit die UND-Bedingung für das UND-Glied U 3 erfüllt ist; der Stand des Zählers VRZ wird in das Register REG 2 übernommen, der Zähler Z auf Null zurückgesetzt und der Schalter S geschlossen, damit der Integrator entladen wird. Die Signale vg 11, vg 12 gehen damit auf "0". Dem UND-Glied U 3 ist eine Zeitstufe ZK nachgeschaltet, welche die Impulse des UND-Gliedes U 3 verlängert, damit der Schalter S bis zum völligen Entladen des Integrators geschlossen ist. Gleichzeitig bleibt der Zähler Z gesperrt. Die Impulsverlängerung ist mit den Impulsen des Taktgebers TG synchronisiert. Die Verringerung des Standes des Zählers VRZ und damit des Inhaltes des Registers REG 2 bewirkt, daß der Digital-Analog-Umsetzer DAU einen entsprechend kleineren Korrekturstrom I _K abgibt und der Anstieg des Sägezahns flacher verläuft. Die Zeitdauer bis zum Erreichen des Schwellwertes wird daher verlängert und der Impulsdauer T des Zeitgebers angenähert.

Fig. 3 veranschaulicht den Fall, daß der Sägezahnanstieg zu flach ist. Demgemäß dauert der Anstieg bis zum Erreichen des Schwellwertes länger als die Sollzeit T (siehe Diagramme vg 1 und vg 2). So lange das Signal vg 1 "1" und das Signal vg 2 "0" ist, gibt das UND-Glied U 1 "1"-Signal auf den Eingang V des Zählers VRZ. Dieser ist daher für die Vorwärtszählung freigegeben. Der Zählerstand wird um fünf Impulse erhöht (siehe Diagramm v). Der dadurch bedingte größere Korrekturstrom I _K versteilert die Anstiegsflanke des Sägezahns und verkürzt damit die Zeit bis zum Erreichen des Schwellwertes.

Der Konstantstrom I _C kann so eingestellt sein, daß er im fehlerfreien Fall allein ohne einen Korrekturstrom I _K den gewünschten Anstieg des Sägezahns bewirkt. In diesem Falle müßte der Digital-Analog-Umsetzer positive und negative Korrekturströme abgeben können, wozu zwei Referenzspannungsquellen erforderlich wären. Vorteilhafter ist es, wenn schon im fehlerfreien Fall ein Korrekturstrom I _K fließt, und zwar mit der halben maximalen Korrekturstromstärke. In diesem Falle wird nur ein unipolarer Digital-Analog-Umsetzer mit einer Referenzspannungsquelle benötigt.

Da der zeitliche Verlauf der Ausgangsspannung des Integrators starr mit dem Stand des Zählers Z verkoppelt ist, kann mit dem Zählerinhalt die Referenzspannungsquelle gesteuert werden bzw. können die Zählerinhalte als Adressen für positive oder negative zusätzliche Korrekturstromquellen benutzt werden. Damit ist es möglich, den Spannungsanstieg bei vorgegebenen Werten zu verändern und so einen polygonförmigen Spannungsverlauf zu erzielen. Hierzu ist der jeweilige Stand des Zählers Z einem Vergleicher VGL 3 zugeführt, in dem die Werte, an denen sich der Spannungsanstieg ändern soll, eingetragen sind. Bei Erreichen eines solchen Wertes schaltet der Vergleicher VGL 3 die Referenzspannungsquelle U _R in der gewünschten Weise um. Es läßt sich so z. B. die sogenannte Tangenskorrektur für Fernsehbildröhren realisieren.

Claims

1. Sägezahngenerator

- mit einem Integrator, der periodisch langsam aufgeladen und rasch entladen wird, wobei die Aufladezeit durch die Größe des Eingangssignals bestimmt ist,

gekennzeichnet durch

- einen Vergleicher (VGL 2), der das Ausgangssignal des Integrators (VST, C, R 1, R 2) mit einem Schwellwert vergleicht und der, wenn das Ausgangssignal den Schwellwert übersteigt, ein Signal abgibt,
- einen Zeitgeber (TG, Z, VGL 1, REG 1), in dem die Sollzeit (T) für die Aufladung des Integrators von Beginn bis zum Erreichen des Schwellwertes eingestellt ist, der mit Beginn der Aufladung gestartet und mit Ablauf der Sollzeit ein Signal abgibt,
- eine Regelschaltung (VRZ, DAU), die entsprechend der Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten der Signale des Vergleichers (VGL 2) und des Zeitgebers (TG, Z, VGL 1, REG 1) das Eingangssignal des Integrators im Sinne einer Verringerung der Zeitdifferenz verändert.

2. Sägezahngenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung einen Vor-/Rückwärtszähler (VRZ) enthält, dessen eine Zählrichtung vom Ausgangssignal des Vergleichers (VGL 2) freigegeben und vom Zeitgebersignal gestoppt wird und dessen andere Zählrichtung vom Zeitgebersignal freigegeben und vom Vergleichersignal gestoppt wird und dessen Stand einem Digital-Analog- Umsetzer (DAU) zugeführt ist, an den der Integrator angeschlossen ist.

3. Sägezahngenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang des Integrators ein Konstantsignal (I _c) und als Korrektursignal (I _K) das Ausgangssignal der Regelschaltung zugeführt ist.

4. Sägezahngenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber einen Taktimpulse aufsummierenden Zähler (Z) enthält und daß bei vorgegebenen Zählerinhalten das Eingangssignal des Integrators verändert wird.