DE3740546A1 - Circuit arrangement for remotely controllable change of the operating parameters of a signal generator - Google Patents
Circuit arrangement for remotely controllable change of the operating parameters of a signal generatorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur fernsteuerbaren Veränderung der Betriebsparameter eines Signalgenerators.The invention relates to a circuit arrangement for remotely controllable change in the operating parameters of a signal generator.
Bisherige Realisierung zur Einstellung von Betriebsparametern, wie Amplitude, Invertierung und Offset, bei Signalgeneratoren weisen Schwächen auf. Diese sind, z. B. beim Einsatz von Multiplizierbausteinen als Einstellbausteine, der kleine lineare Arbeitsbereich und eine Genauigkeit von nur 1 bis 2%. Bei herkömmlichen Verstärkerschaltungen kann der kritische Aufbau bei der Zuschaltung der externen Widerstände, beispielsweise über FET-Schalter, zu Schwierigkeiten führen. Bei beiden Konzepten ist hoher Abgleich- und Schaltungsaufwand erforderlich.Previous implementation for setting operating parameters, such as amplitude, inversion and offset, for signal generators have weaknesses. These are e.g. B. when using multiplier blocks as setting modules, the small linear work area and an accuracy of only 1 to 2%. With conventional Amplifier circuits can contribute to the critical structure the connection of the external resistors, for example via FET switch, cause trouble. With both concepts high adjustment and switching effort is required.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine hohe Genauigkeit und sichere Reproduzierbarkeit der Einstellung bei geringem Schaltungsaufwand gewährleistet ist.The invention has for its object a circuit arrangement of the type mentioned in such a way that a high Accuracy and reliable reproducibility of the setting low circuit complexity is guaranteed.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist eine Schaltungsanordnung zur fernsteuerbaren Veränderung der Betriebsparameter eines Signalgenerators die weiteren im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf.To solve this problem, a circuit arrangement for remotely controllable change in the operating parameters of a signal generator the further features specified in claim 1.
Gemäß der Erfindung weist ein digitaler Abschwächer, der aus einem multiplizierbaren Digital/Analog-Wandler besteht, in vorteilhafter Weise bereits eine von außen über Digitaleingänge programmierbares und abgeglichenes R/2R-Widerstandsnetzwerk auf. Das einzustellende Signal wird über den Referenzeingang dem Netzwerk zugeführt und über Digitaleingänge bzw. dadurch gesteuerte Umschalter digital abgeschwächt. According to the invention, a digital attenuator, which consists of a multiplicable digital / analog converter, advantageously already has an R / 2 R resistor network that is programmable and balanced from the outside via digital inputs. The signal to be set is fed to the network via the reference input and digitally attenuated via digital inputs or changeover switches controlled thereby.
In Verbindung mit einem nachgeschalteten weiteren Operationsverstärker läßt sich mit geringem Schaltungsaufwand Offset und Invertierung des Signals einstellen und das Signal gemäß Anspruch 2 weiterhin auf einen höheren Ausgangspegel verstärken.In connection with a further operational amplifier can be offset and with little circuitry Set inversion of the signal and the signal according to claim 2 continue to boost to a higher output level.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist mit dem Unteranspruch 2 angegeben.Another advantageous embodiment is with the subclaim 2 specified.
Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert, wobeiThe invention is explained with reference to the figures, wherein
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines digitalen Abschwächers bzw. eines multiplizierenden Digital/Analog-Wandlers und Fig. 1 is a schematic diagram of a digital attenuator or a multiplying digital / analog converter and
Fig. 2 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Schaltungsanordnung zur Einstellung der Betriebsparameter eines Signalgenerators darstellen. Fig. 2 represent a circuit diagram of an embodiment of the circuit arrangement for setting the operating parameters of a signal generator.
Die Schaltung nach Fig. 1 enthält ein Widerstandsnetzwerk aus Längswiderständen LR (beispielsweise 10 Koloohm) und Querwiderständen QR (beispielsweise 20 Kiloohm), die einem Signaleingang SE (Referenzeingang) nachgeschaltet sind. Die Querwiderstände QR sind über Schalter S entweder an Masse oder an den ersten (positiven) Eingang eines Operationsverstärkers OP anlegbar. Der Operationsverstärker OP ist mit dem zweiten (negativen) Eingang an Masse gelegt und weist einen Gegenkoppelwiderstand GR (beispielsweise 10 Kiloohm) auf. Der Ausgang des Operationsverstärkers OP ist der Signalausgang SA.The circuit of Figure 1. Includes a resistance network consisting of series resistors LR (for example, 10 Koloohm) and transverse resistances QR (e.g., 20 ohms), which are connected downstream a signal input SE (reference input). The transverse resistors QR can be applied via switch S either to ground or to the first (positive) input of an operational amplifier OP . The operational amplifier OP is connected to ground with the second (negative) input and has a negative feedback resistor GR (for example 10 kilohms). The output of the operational amplifier OP is the signal output SA .
Durch Anlegen einer digitalen Bitkombination vom LSB (least significant bit) bis zum MSB (most significant bit) an die Schalter S ist der Ausgangswiderstandswert des Widerstandsnetzwerkes veränderbar. In Verbindung mit dem Gegenkopplungswiderstand GR in der Beschaltung des Operationsverstärkers OP läßt sich das Eingangssignal mit einer Einstellgenauigkeit von beispielsweise 8, 10, 12 oder 14 Bit, je nach Bausteintyp, abschwächen. The output resistance value of the resistor network can be changed by applying a digital bit combination from the LSB (least significant bit) to the MSB (most significant bit) at the switches S. In conjunction with the negative feedback resistor GR in the circuitry of the operational amplifier OP , the input signal can be weakened with an adjustment accuracy of, for example, 8, 10, 12 or 14 bits, depending on the block type.
In der Schaltung nach Fig. 2 ist eine Kombination von drei Digital/Analog-Wandlern DAC 1, DAC 2, DAC 3 dargestellt, wobei DAC 1 intern in der in Fig. 1 gezeigten Weise aufgebaut ist. Der Abschwächer DAC 1 dient der Amplitudeneinstellung des Signals am Signaleingang SE und ist über einen Digitaleingang DE ansteuerbar.In the circuit of Fig. 2 is a combination of three digital / analog converters DAC 1, DAC 2, DAC 3 shown, wherein the DAC 1 internally in the manner shown in Figure 1 is constructed.. The attenuator DAC 1 is used to adjust the amplitude of the signal at the signal input SE and can be controlled via a digital input DE .
Der Digital/Analog-Wandler DAC 2 liefert eine Gleichspannungskomponente U, abhängig von der digitalen Einstellung, entsprechend dem Gleichanteil von U s für die Eigenschaft "invertierend".The digital / analog converter DAC 2 supplies a DC voltage component U , depending on the digital setting, corresponding to the DC component of U s for the "inverting" property.
Der Digital/Analog-Wandler DAC 3 dient der Offseteinstellung des Operationsverstärkers OP 4 über den Widerstand R 1 mit einem Signal U o auf den ersten (negativen) Eingang des Operationsverstärkers OP 4. Der Operationsverstärker OP 4 verstärkt das Signal U s am Ausgang des Abschwächers DAC 1, wobei die Eingänge Vorschaltwiderstände R 2 und R 3 aufweisen. Der zweite (positive) Eingang des Operationsverstärkers OP 4 ist über einen Widerstand R 4 an Masse gelegt. In der beschriebenen Summier- und Verstärkerschaltung ist somit die Invertierung über einen Umschalter SI und die Offsetverschiebung über die Analogeinspeisung mit der Offsetspannung U o steuerbar. Dabei ist das Ausgangssignal U A am Ausgang des Operationsverstärkers OP 4 eine Funktion des abgeschwächten Signals U s mit einer Gleichkomponente U und der eingestellten Offsetspannung U o.The digital / analog converter DAC 3 is used to adjust the offset of the operational amplifier OP 4 via the resistor R 1 with a signal U o to the first (negative) input of the operational amplifier OP 4 . The operational amplifier OP 4 amplifies the signal U s at the output of the attenuator DAC 1 , the inputs having ballast resistors R 2 and R 3 . The second (positive) input of the operational amplifier OP 4 is connected to ground via a resistor R 4 . In the summing and amplifier circuit described, the inversion can thus be controlled via a changeover switch SI and the offset shift via the analog feed with the offset voltage U o . The output signal U A at the output of the operational amplifier OP 4 is a function of the attenuated signal U s with a DC component U and the set offset voltage U o .
Das Eingangssignal am Signaleingang SE besteht aus Wechsel- und Gleichanteil und liegt nach der digitalen Abschwächung als Spannung U s vor. In der in Fig. 2 gezeigten Schaltung werden somit mittels des Umschalters SI die Invertierung und über die Analogeinspeisung U o die Offsetverschiebung ermöglicht. The input signal at signal input SE consists of AC and DC components and is available as voltage U s after the digital attenuation. In the circuit shown in FIG. 2, the inversion is made possible by means of the switch SI and the offset shift is made possible via the analog supply U o .
Berechnung unter Berücksichtigung der Widerstände R 2, R 3 und
R 4 liefern dabei die beiden Gleichungen für:
Signal nichtinvertiert: U A = U s - U o ,
Signal invertiert: U A = 2U - U s - U o .Calculation taking into account the resistances R 2 , R 3 and R 4 yield the two equations for: signal non-inverted: U A = U s - U o ,
Signal inverted: U A = 2 U - U s - U o .
Das Ausgangssignal U A ist somit bei der vorgegebenen Widerstandskombination des Summierverstärkers OP 4 proportional zu dem Signal nach dem Abschwächer DAC 1 und der Offsetspannung. Die zusätzlich zugeführte Spannung U entspricht dabei dem Gleichanteil von U s. Da der Gleichanteil in gleicher Weise abgeschwächt wird wie der Wechselanteil, ist U proportional der Amplitudeneinstellung.The output signal U A is thus proportional to the signal after the attenuator DAC 1 and the offset voltage in the predetermined resistance combination of the summing amplifier OP 4 . The additionally supplied voltage U corresponds to the DC component of U s . Since the DC component is attenuated in the same way as the AC component, U is proportional to the amplitude setting.
Soll eine Verstärkung mit dem Verstärkungsfaktor v erfolgen, um z. B. eine bestimmte Ausgangsamplitude zu erreichen, muß der Gegenkopplungswiderstand GR über dem Operationsverstärker OP 4 entsprechend vergrößert werden. In gleicher Weise ist oder bisherige Widerstandswert der Querwiderstände QR und der Spannungswert U mit dem gewählten Verstärkungsfaktor zu multiplizieren.Should an amplification with the amplification factor v take place in order to, for. B. to achieve a certain output amplitude, the negative feedback resistance GR must be increased accordingly via the operational amplifier OP 4 . In the same way, the previous resistance value of the transverse resistors QR and the voltage value U should be multiplied by the selected gain factor.
Analog den oben angeführten Berechnungen ergeben sich hier die Gleichungen:Analogous to the calculations given above, the result is: Equations:
nichtinvertiert: U A = v · U s - v · Uo ,
invertiert: U A = v · 2U - v · U s - v · Uo ,not inverted: U A = vU s - vU o ,
inverted U A = v x 2 U - v · U s - v · U o,
d. h., der Verstärkungsfaktor v gilt für die einzelnen Komponenten gleichermaßen.that is, the gain factor v applies equally to the individual components.
Wird das Signal ohne Gleichkomponente, d. h. symmetrisch um den Nullpunkt, in den digitalen Abschwächer eingespeist, ergibt sich ein Sonderfall, der den Schaltungsaufwand weiter vereinfacht. If the signal is without a DC component, i.e. H. symmetrical around the Zero point is fed into the digital attenuator a special case that further simplifies the circuitry.
Anhand der Gleichungen ist leicht zu erkennen, daß dann die bisher erforderliche Spannung v · 2U zu Null wird, d. h. der Schalter für Invertierung auf 0 V bzw. Masse gelegt werden kann.From the equations it is easy to see that the previously required voltage v · 2 U then becomes zero, ie the switch for inversion can be set to 0 V or ground.
Es ergibt sich dann:The result is:
nichtinvertiert: U A = v · U s - v · Uo ,
invertiert: U A = - v · U s - v · Uo .not inverted: U A = vU s - vU o ,
inverted: U A = - v · U s - v · U o .
Beim Aufbau der Schaltung müssen schnelle und auch für Großsignalaussteuerung geeignete Operationsverstärker eingesetzt werden, um die Bandbreite des digitalen Abschwächers von ca. 15 MHz voll auszunutzen. Bei diesen Operationsverstärkern liegt der Eingangswiderstand sehr niedrig (ca. 10 Kiloohm).When building the circuit must be fast and also for large signal control suitable operational amplifiers are used the bandwidth of the digital attenuator of approx. 15 MHz to be fully used. With these operational amplifiers lies the input resistance is very low (approx. 10 kilohms).
Claims (1)
- - mehreren Digital/Analog-Wandlern (DAC), die einen rückgekoppelten
Operationsverstärker mit vorgeschaltetem Widerstandsnetzwerk
aufweisen, wobei
- - das Widerstandsnetzwerk Längswiderstände (LR) und Querwiderstände (QR), deren Widerstandswerte ein Verhältnis LR/2QR haben, aufweist, die, von Digitalsignalen gesteuert, jeweils parallel an die beiden Eingänge des Operationsverstärkers anlegbar sind, und mit
- - einem multiplizierenden Digital/Analog-Wandler (DAC 1) als digitaler Abschwächer für die Amplitude des Eingangssignals des Operationsverstärkers, gesteuert über ein mehrere Bit umfassendes Digitalsignal, - einem Digital/Analog-Wandler (DAC 2) zur Umschaltung des Operationsverstärkers auf eine invertierende oder nichtinvertierende Betriebsweise, abhängig vom Digitalsignal, - und einem Digital/Analog-Wandler (DAC 3) zur Einstellung der Offsetspannung des Operationsverstärkers, abhängig vom Digitalsignal. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit - einem weiteren rückgekoppelten Operationsverstärker (OP 4) zur Verstärkung des Signals des Signalgenerators, wobei - das zu beeinflussende Signal über den Referenzeingang des ersten digitalen Abschwächers (DAC 1) und einen Vorschaltwiderstand (R 1) auf den ersten Eingang des weiteren Operationsverstärkers (OP 4) geführt ist,- der zweite Eingang des weiteren Operationsverstärkers (OP 4) für den nichtinvertierenden Betrieb über einen Vorschaltwiderstand (R 2), gesteuert vom zweiten Digital/Analog-Wandler (DAC 2), an den Ausgang des ersten digitalen Abschwächers anschaltbar ist, wobei ein Widerstand (R 3) vom zweiten Eingang nach Masse geschaltet ist,- das Ausgangssignal des dritten Digital/Analog-Wandlers (DAC 3) über einen Vorschaltwiderstand (R 4) auf den ersten Eingang des weiteren Operationsverstärkers (OP 4) geführt ist und- die digitalen Einstellsignale über parallele Einstelleitungen auf die Schalteingänge der Digital/Analog-Wandler (DAC 1, DAC 2, DAC 3) geführt sind.3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 - mit jeweils 8 Bit breiten digitalen Einstellsignalen zur Einstellung der Betriebsparameter.
- - Several digital / analog converters (DAC) , which have a feedback operational amplifier with an upstream resistor network, wherein
- - The resistance network series resistors (LR) and transverse resistors ( QR) , the resistance values of which have a ratio LR / 2 QR , which, controlled by digital signals, can each be applied in parallel to the two inputs of the operational amplifier, and with
- - a multiplying digital / analog converter (DAC 1 ) as a digital attenuator for the amplitude of the input signal of the operational amplifier, controlled by a multi-bit digital signal, - a digital / analog converter (DAC 2 ) for switching the operational amplifier to an inverting or non-inverting mode of operation, depending on the digital signal, and a digital / analog converter (DAC 3 ) for setting the offset voltage of the operational amplifier, depending on the digital signal. 2. Circuit arrangement according to claim 1 with - a further feedback operational amplifier (OP 4 ) for amplifying the signal of the signal generator, wherein - the signal to be influenced via the reference input of the first digital attenuator (DAC 1 ) and a series resistor (R 1 ) on the first Input of the further operational amplifier (OP 4 ) is led, - the second input of the further operational amplifier (OP 4 ) for non-inverting operation via a series resistor (R 2 ), controlled by the second digital / analog converter (DAC 2 ), to the output the first digital attenuator can be connected, a resistor (R 3 ) being connected from the second input to ground, - the output signal of the third digital / analog converter (DAC 3 ) via a series resistor (R 4 ) to the first input of the further operational amplifier (OP 4 ) and - the digital setting signals are sent via parallel setting lines to the switching inputs of the digital / analog Converters (DAC 1 , DAC 2 , DAC 3 ) are guided. 3. Circuit arrangement according to claim 2 - each with 8 bit wide digital setting signals for setting the operating parameters.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873740546 DE3740546A1 (en) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | Circuit arrangement for remotely controllable change of the operating parameters of a signal generator |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19873740546 DE3740546A1 (en) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | Circuit arrangement for remotely controllable change of the operating parameters of a signal generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3740546A1 true DE3740546A1 (en) | 1989-06-08 |
Family
ID=6341576
Family Applications (1)
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| DE19873740546 Withdrawn DE3740546A1 (en) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | Circuit arrangement for remotely controllable change of the operating parameters of a signal generator |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE3740546A1 (en) |
Cited By (3)
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| DE10046147C1 (en) * | 2000-09-15 | 2002-02-21 | Balluff Gmbh | Proximity sensor for detection of electrically conductive or magnetisable object has separate setting elements providing calibration and temperature compensation for proximity sensor |
-
1987
- 1987-11-30 DE DE19873740546 patent/DE3740546A1/en not_active Withdrawn
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