DE3843108C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausregelung von Amplitudenschwankungen zweier um 90° el. phasenverschobener, alternierender, periodischer Signale beliebiger Phasenfolge, die jeweils pro Halbperiode mittig ein Amplitudenmaximum auf­ weisen und einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Ver­ fahrens.

Bei der Erfassung von Wegstrecken, Drehzahlen oder Drehwinkeln werden im allgemeinen Sensorelemente eingesetzt, die zwei um 90° el. phasenverschobene, alternierende, periodische Signale liefern. Solche Signale können sinusförmig, trapezförmig oder dreieckförmig sein. Die Amplituden solcher Signale unterliegen dabei Exemplarstreuungen und sind im allgemeinen eine Funktion von der Temperatur oder der Frequenz oder der Versorgungsspan­ nung oder von der Leitungslänge oder einer Kombination der auf­ geführten Parameter. Dadurch schwanken die positiven und nega­ tiven Amplitudenwerte gleichmäßig. Es kann aber auch vorkommen, daß die positive und negative Amplitude unterschiedlich stark schwankt. In solch einem Fall sind die Signalwerte mit einer Offsetspannung überlagert, die auch eine Funktion von der Tem­ peratur oder der Versorgungsspannung ist. Durch diese Amplitu­ denschwankungen von Sensorelementen können bei der Auswertung dieser Signalverläufe die erfaßten Wegstrecken, Drehzahlen oder Drehwinkeln fehlerbehaftet sein.

Aus der US-PS 37 05 980 ist ein Verfahren zur Ausregelung von Amplitudenschwankungen zweier um 90° el. phasenverschobener, alternierender, periodischer Signale beliebiger Phasenfolge bekannt. Diese sinusförmigen Signale modulieren ein Trägersignal, wobei die beiden erzeugten amplitudenmodulierten Trägersignale zu einem Summensignal vereint werden. Dieses Summensignal wird gleichgerichtet und einem Subtrahierer zugeführt, der vom gleich­ gerichteten Summensignal ein Referenzsignal subtrahiert. Am Aus­ gang dieses Subtrahierers steht ein gebildetes Fehlersignal an, das die Amplitude des Trägersignals ändert. Wenn keine Amplitu­ denschwankungen bei den beiden sinusförmigen Signalen auftreten, ist das Fehlersignal Null. Treten Amplitudenschwankungen auf, so wird die Amplitude des Trägersignals mittels des erzeugten Fehlersignals so lange verändert, bis die beiden amplitudenmodu­ lierten und gleichgerichteten Trägersignale wieder das Fehler­ signal zu Null werden lassen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Schaltungsanordnung zur Ausregelung von Amplitudenschwan­ kungen zweier um 90° el. phasenverschobener, alternierender, periodischer Signale anzugeben, das bzw. die unabhängig ist von der Frequenz der zu regelnden Signale.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Signale nach Durchlaufen von zugehörigen, die Signalamplitude korrigierenden Stellgliedern jeweils in Rechtecksignale gewan­ delt werden, aus denen mittels einer Logikschaltung Taktimpulse je nach Phasenfolge der Signale an der positiven bzw. negativen Flanke der Rechtecksignale generiert werden, daß der positive bzw. negative Amplitudenverlauf der ausgangsseitig der Stell­ glieder anstehenden, amplitudenkorrigierten Signale auf Unter­ schreitung einer unteren bzw. Überschreitung einer oberen Ver­ gleichsspannung überwacht wird und daß bei Unterschreitung bzw. Überschreitung durch die Taktimpulse eine Vorrichtung zur Ver­ änderung einer vorbestimmten Stellgröße des jeweiligen Stell­ gliedes mit dem Ziel aktiviert wird, die Amplitude der ampli­ tudenkorrigierten Signale in den Bereich zwischen oberer und unterer Vergleichsspannung zurückzuführen.

Durch dieses Verfahren ist sichergestellt, daß unabhängig von der Phasenfolge, selbst bei Wechsel der Phasenfolge während des Betriebs, jeweils ein Taktsignal für die Vorrichtung zur Ver­ änderung einer vorbestimmten Stellgröße eines Stellgliedes er­ zeugt wird, wodurch die Amplitude des Signals vergrößert bzw. verkleinert wird, sobald dessen Amplitude außerhalb eines vor­ gegebenen Vergleichswertebereichs liegt. Diese Taktimpulse werden genau bei Amplitudenmaximum der Signale erzeugt. Außer­ dem wird höchstens jeweils innerhalb einer Periode der Signale ein Taktsignal erzeugt, wenn die Signale jeweils ein Amplituden­ maximum aufweisen, wodurch eine einseitige Amplitudenbeeinflus­ sung bei ständigem Wechsel der Phasenfolge vermieden wird. Durch die Bestimmung der Werte der Vergleichsspannungen wird der Ver­ gleichswertebereich festgelegt. Durch die Polarität der Ver­ gleichsspannung wird bestimmt, ob jeweils der positive oder negative Amplitudenverlauf der Signale überwacht wird. Somit kann man mit diesem Verfahren die Amplitudenschwankungen zweier um 90° el. phasenverschobener, alternierender, periodischer Signale beliebiger Phasenfolge, die jeweils pro Halbperiode mittig ein Amplitudenmaximum aufweisen, unabhängig von deren Frequenz ausregeln, so daß bei der anschließenden Auswertung dieser korrigierten Signale keine fehlerbehafteten Ergebnisse entstehen können.

Bei einer erfindungsgemäßen Schaltunganordnung zur Durchführung des Verfahrens werden die Signale mittels Stellglieder (8, 10) in amplitudenkorrigierte Signale (u _{A 1}, u _{A 2}) gewandelt, die je­ weils einerseits einer Vorrichtung zur Überwachung des positi­ ven bzw. negativen Amplitudenverlaufs und andererseits einem Komparator zugeführt sind, wobei die Ausgänge der Komparatoren mit jeweils einer Logikschaltung verknüpft sind, ist die Stell­ größe jedes Stellgliedes mittels einer Vorrichtung zur Verände­ rung einer vorbestimmten Stellgröße einstellbar und sind die beiden Ausgänge jeder Vorrichtung zur Überwachung des positiven bzw. negativen Amplitudenverlaufs des Signals und ein Ausgang der Logikschaltung jeweils mit der Vorrichtung zur Veränderung eines vorbestimmten Verstärkungswertes verknüpft.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Logikschaltungen, der Vorrich­ tung zur Überwachung des Amplitudenverlaufs und der Vorrichtung zur Veränderung eines vorbestimmten Verstärkungswertes sind den Ansprüchen 4 bis 7 zu entnehmen.

Mit dieser Schaltungsanordnung ist es möglich, die Amplituden­ schwankungen zweier um 90° el. phasenverschobener, alternieren­ der, periodischer Signale beliebiger Phasenfolge, die jeweils pro Halbperiode mittig ein Amplitudenmaximum aufweisen, auszu­ regeln. Eine Amplitudenregelung ist selbst noch bei kleinen Frequenzen der Signale möglich. Dabei kann der Aufbau der Schal­ tungsanordnung durch zum Teil bekannte Schaltungselemente ein­ fach aufgebaut werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Schaltungsanordnung sind die um 90° el. phasenverschobenen, alternierenden, periodischen Signale jeweils einer ersten und einer zweiten erfindungsgemä­ ßen Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zugeführt. Dabei sind für ein Signal der beiden Si­ gnale die Vergleichswerte der Vorrichtungen zur Überwachung des Amplitudenverlaufs so vorbestimmt, daß bei diesem Signal mittels der ersten Schaltungsanordnung der positive Amplitudenverlauf und mittels der zweiten Schaltungsanordnung der negative Ampli­ tudenverlauf überwacht wird. In Abhängigkeit der positiven und negativen Amplitudenschwankungen eines Signals erzeugt die erste bzw. die zweite Schaltungsanordnung jeweils eine Stellgröße für das jeweilige Stellglied. Diese Stellgrößen­ werte werden außerdem einem Differenzglied mit nachgeschaltetem Digital-Analog-Wandler zugeführt. Der Ausgang des Digital-Ana­ log-Wandlers ist mit einem Spannungsteiler verbunden, dessen Ausgang über einen Integrierer jeweils mit den beiden Schaltungs­ anordnungen verknüpft ist.

Sobald bei einem Signal der beiden um 90° el. phasenverschobe­ nen Signale der positive Amplitudenverlauf betragsmäßig nicht mit dem negativen Amplitudenverlauf übereinstimmt, werden in den beiden Schaltungsanordnungen unterschiedliche Stellgrößen­ werte für das jeweilige Stellglied erzeugt. Dadurch erscheint am Ausgang des Differenzgliedes ein Wert, der dem doppelten Offsetwert des Signals entspricht. Nach der Analogwandlung und der Halbierung mittels des Spannungsteilers erhält man den Offsetspannungswert eines Signals, der integriert und jeweils dem Stellglied der ersten und zweiten Schaltungsanordnung zuge­ führt wird, wodurch der Offsetspannungswert vom Istwert eines Signals subtrahiert wird.

Somit ist es durch eine Verdopplung der Schaltungsanordnung mit entsprechenden Vergleichswerten und mittels einer nachgeschalte­ ten einfachen Verarbeitungsschaltung möglich, die Offsetspannung jeweils eines Signals der beiden um 90° el. phasenverschobenen Signale zu kompensieren. Diese Schaltungsanordnung zur Kompen­ sation der Offsetspannung eines Signals ist dann empfehlenswert, wenn hohe Offsetwerte vorhanden sind, die sich im Betriebstempe­ raturbereich stark ändern.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel der Schaltungs­ anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Ausregelung von Amplitudenschwankungen zweier um 90° el. phasenverschobener Signale schematisch veranschaulicht ist.

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in

Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Logikschaltungen der beiden Kanäle der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 näher darge­ stellt, in

Fig. 3 sind zwei um 90° el. phasenverschobene Signale beliebi­ ger Phasenfolge in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ω t dargestellt, in den

Fig. 4 und 5 ist jeweils ein Rechtecksignal der phasenver­ schobenen Signale nach Fig. 3 in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ω t veranschaulicht, die

Fig. 6 bis 9 zeigen Ausgangssignale der einzelnen Gatter der Logikschaltungen nach Fig. 2 jeweils in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ω t, in den

Fig. 10 und 11 ist jeweils ein Taktsignal in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ω t dargestellt, die

Fig. 12 und 13 zeigen jeweils die amplitudengeregelten pha­ senverschobenen Signale in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ω t, wobei einmal der positive und einmal der negative Amplitudenverlauf geregelt wird, und in

Fig. 14 ist eine Schaltungsanordnung zur Kompensation einer Offsetspannung eines Signals veranschaulicht.

In Fig. 1 ist eine Schaltungsanordnung 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ausregelung von Amplituden­ schwankungen zweier um 90° el. phasenverschobener, alternieren­ der, periodischer Signale u _{S 1} und u _{S 2} beliebiger Phasenfolge dargestellt, die jeweils pro Halbperiode mittig ein Amplituden­ maximum aufweisen. Die beiden Signale u _{S 1} und u _{S 2} können drei­ eckförmig, trapezförmig oder sinusförmig und von einem Dreh­ geber erzeugt sein. Sinusförmige Signale u _{S 1} und u _{S 2} mit ändern­ der Phasenfolge sind in der Fig. 3 in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ω t dargestellt. Die Schaltungsanordnung 2 be­ steht aus zwei Kanälen 4 und 6, denen jeweils ein Signal u _{S 1} bzw. u _{S 2} zugeführt sind.

Der Kanal 4 bzw. 6 besteht aus einem Stellglied 8 bzw. 10, einer Vorrichtung 12 bzw. 14 zur Überwachung des Amplituden­ verlaufs des Signals u _{S 1} bzw. u _{S 2}, einem Komparator 16 bzw. 18, einer Vorrichtung 20 bzw. 22 zur Veränderung einer vorbestimmten Stellgröße des Stellgliedes 8 bzw. 10 und einer Logikschaltung 24 bzw. 26. Dabei ist der Ausgang des Stellgliedes 8 bzw. 10 einerseits mit der Vorrichtung 12 bzw. 14 und andererseits mit dem Komparator 16 bzw. 18 verknüpft. Der Ausgang des Kompara­ tors 16 bzw. 18 ist entweder über einen Inverter 25 bzw. 27 oder direkt mit der Logikschaltung 24 bzw. 26 verbunden, deren Ausgang mit der Vorrichtung 20 bzw. 22 verknüpft ist.

Als Stellglied 8 bzw. 10 ist ein programmierbarer Verstärker, beispielsweise bekannt aus "der Elektroniker", 1986, H. 9, Sei­ ten 58 bis 62, vorgesehen, der einen Operationsverstärker 28 bzw. 30 enthält, dessen Ausgang über einen multiplizierenden Digital- Analog-Wandler 32 bzw. 34 auf seinen invertierenden Eingang rück­ gekoppelt ist. Am invertierenden Eingang steht das Signal u _{S 1} bzw. u _{S 2} an und kann eine Offsetspannung u _{Off 1} bzw. u _{Off 2} zuge­ führt werden, wobei die Erzeugung dieser Offsetspannung u _{Off 1} bzw. u _{Off 2} anhand der Fig. 14 näher erläutert wird. Dem multi­ plizierenden Digital-Analog-Wandler 32 bzw. 34 ist ein Stellgrö­ ßenwert DV 1 ₊/DV 1 _- bzw. DV 2 ₊/DV 2 _- von der Vorrichtung 20 bzw. 22 zuführbar. Außerdem ist dieser erzeugte Stellgrößenwert DV 1 ₊/DV 1 _- bzw. DV 2 ₊/DV 2 _- einem Datenausgang 36 bzw. 38 zuführbar. Dieser Stellgrößenwert DV 1 ₊/DV 1 _- bzw. DV 2 ₊/DV 2 _- kann ein 8 Bit oder 12 Bit oder 16 Bit langes Digitalwort sein. Die Wortlänge ist ab­ hängig von der Vorrichtung 20 bzw. 22 zur Veränderung eines vor­ bestimmten Stellgrößenwertes des als Stellglied verwendeten pro­ grammierbaren Verstärkers 8 bzw. 10. Durch die Steigerung der Wortlänge ändert sich auch die Auflösung des Vergleichswertebe­ reichs der Vorrichtung 12 bzw. 14 zur Überwachung des Amplitu­ denverlaufs. Dabei kennzeichnet das Digitalwort DV 1 ₊ bzw. DV 2 ₊ einen Verstärkungswert, der in Abhängigkeit der Überwachung des positiven Amplitudenverlaufs des Signals u _{S 1} bzw. u _{S 2} erzeugt ist, wobei das Digitalwort DV 1 _- bzw. DV 2 _- einen Verstärkungs­ wert kennzeichnet, der in Abhängigkeit der Überwachung des negativen Amplitudenverlaufs des Signals u _{S 1} bzw. u _{S 2} erzeugt ist. In Abhängigkeit dieses Wertes wird das Signal u _{S 1} bzw. u _{S 2} verstärkt und einerseits dem Komparator 16 bzw. 18 und anderer­ seits der Vorrichtung 12 bzw. 14 zur Amplitudenüberwachung zu­ geleitet. Ebenfalls wird das am Ausgang des programmierbaren Verstärkers 8 bzw. 10 anstehende amplitudenkorrigierte Signal u _{AS 1} bzw. u _{AS 2} einem Ausgang 40 bzw. 42 der Schaltungsanordnung 2 zugeführt. Der Komparator 16 bzw. 18 wandelt das amplituden­ korrigierte Signal u _{AS 1} bzw. u _{AS 2} in ein Rechtecksignal u _{RS 1} bzw. u _{RS 2} um, das in der Fig. 4 bzw. 5 in einem Diagramm über der Kreisfreqeunz ω t dargestellt ist. Als programmierbarer Verstärker 8 bzw. 10 kann auch ein im Handel erhältliches Bau­ element verwendet werden.

Als Vorrichtung 12 bzw. 14 zur Amplitudenüberwachung kann ein Fensterkomparator vorgesehen sein. Aus Tietze/Schenk "Halblei­ ter-Schaltungstechnik", 6. Auflage, Seite 180, ist ein Fenster­ komparator bekannt. Der Fensterkomparator vergleicht das Signal u _{AS 1} bzw. u _{AS 2} mit den Vergleichsspannungen ∓US ₊ und ∓US _-, die einen Vergleichswertebereich festlegen. Dabei kennzeichnet ∓US ₊ eine obere und ∓US _- eine untere Vergleichsspannung. Die Vorzei­ chen der Vergleichsspannungen +US ₊, +US _-, _- US ₊ und -US _- geben an, ob der positive oder der negative Amplitudenverlauf des Si­ gnals u _{AS 1} bzw. u _{AS 2} überwacht wird. Am Ausgang des Fensterkompa­ rators 12 bzw. 14 stehen folgende zwei Signale an: Signal /D und Signal . Solange das Signal high ist, befindet sich das Amplitudenmaximum des Signals u _{AS 1} innerhalb des durch die Vergleichsspannungen ∓US ₊ und ∓US _- vorbestimmten Fensters, wo­ durch die Vorrichtung 20 bzw. 22, beispielsweise ein Vorwärts- Rückwärtszähler, gesperrt bleibt. Sobald das Signal low wird, ein Anzeichen dafür, daß das Amplitudenmaximum des Signals u _{AS 1} bzw. u _{AS 2} aus dem vorbestimmten Fenster gewandert ist, wird der Vorwärts-Rückwärtszähler aktiviert und das Signal /D bestimmt, ob der Zähler beim nächsten von der Logikschaltung 24 bzw. 26 erzeugten Taktimpuls u _{CL 1} bzw. u _{CL 2} inkrementiert bzw. dekre­ mentiert. Das vom Fensterkomparator erzeugte zweite Signal /D zeigt an, ob das Amplitudenmaximum des Signals u _{AS 1} bzw. u _{AS 2} oberhalb der oberen Vergleichsspannung ∓US ₊ oder unterhalb der unteren Vergleichsspannung ∓US _- ist. Der Vorwärts-Rückwärtszähler 20 bzw. 22 kann mittels eines Digitalwortes DV A ₁ bzw. DV A ₂ auf einen vorbestimmten Zählerstand gesetzt werden, wobei dieses Digitalwort DV A ₁ bzw. DV A ₂ von einem Mikroprozessor einer über­ geordneten Steuerung bereitgestellt werden kann.

Die Fig. 2 zeigt den inneren Aufbau der Logikschaltung 24 und 26. Die Logikschaltung 24 bzw. 26 enthält drei UND-Gatter 44, 48 und 52 bzw. 46, 50 und 54, ein ODER-Gatter 56 bzw. 58 und ein EXOR-Gatter 60 bzw. 62. Dabei sind die Ausgänge der drei UND-Gatter 44, 48 und 52 bzw. 46, 50 und 54 mit den Eingängen des ODER-Gatters 56 bzw. 58, dem das EXOR-Gatter 60 bis 62 nach­ geschaltet ist, verknüpft. Das Ausgangssignal u ₀₁ bzw. u ₀₂ des ODER-Gatters 56 bzw. 58, dargestellt in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ω t in der Fig. 9, ist rückgekoppelt auf einen ersten Eingang des ersten und dritten UND-Gatters 44 und 52 bzw. 46 und 54, wobei dem zweiten Eingang des ersten UND-Gat­ ters 44 bzw. 46 des Rechtecksignal u _{RS 1} bzw. u _{RS 2} zugeführt ist. Außerdem ist das Rechtecksignal u _{RS 1} bzw. u _{RS 2} dargestellt in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ω t in der Fig. 4 bzw. 5, einem zweiten Eingang mit Negation des zweiten UND-Gatter 48 bzw. 50 zugeführt, dessen erstem Eingang das Rechtecksignal u _{RS 2} bzw. u _{RS 1} zugeführt ist. Dem zweiten Eingang des dritten UND- Gatters 52 bzw. 54 ist das Rechtecksignal u _{RS 2} bzw. u _{RS 1} zuge­ führt, das ebenfalls dem zweiten Eingang des EXOR-Gatters 60 bzw. 62 zugeführt ist. Die Ausgangssignale u _U11, u _U21 und u _{UG 1} bzw. u _U21, u _U22 und u _{UG 2}, der UND-Gatter 44, 48 und 52 bzw. 46, 50 und 54 sind jeweils in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ω t in den Fig. 8, 7 und 6 dargestellt. Durch diesen Aufbau der Logikschaltung 24 bzw. 26 wird aus den Rechtecksignalen u _{RS 1} und u _{RS 2} ein Taktimpuls u _{CL 1} bzw. u _{CL 2} erzeugt, das je nach Pha­ senfolge der Rechtecksignale u _{RS 1} und u _{RS 2} an der positiven bzw. negativen Flanke des Rechtecksignals u _{RS 2} bzw. u _{RS 1} generiert wird. Dadurch ist sichergestellt, daß unabhängig von der Phasen­ folge der Signale u _{S 1} bzw. u _{S 2}, selbst bei Wechsel der Phasen­ folge während des Betriebs, gekennzeichnet durch die Punkte P ₁ bzw. P ₂ in den Fig. 3 bis 11, ein Taktimpuls u _{CL 1} bzw. u _{CL 2} beim Maximum des Signals u _{S 1} bzw. u _{S 2} und damit natürlich auch im aktiven Bereich des Vorwärts-Rückwärtszählers erzeugt wird. Für die einwandfreie Funktion der Amplitudenregelung ist es wichtig, daß bei ständigem Wechsel der Phasenfolge nur ein Takt­ impuls u _{CL 1} bzw. u _{CL 2} innerhalb einer Periode des Signals u _{S 1} bzw. u _{S 2} erzeugt wird, wodurch keine einseitige Amplitudenbe­ einflussung erfolgen kann. Somit ist sichergestellt, daß die Abtastung der Amplituden bei beiden Signalen u _{S 1} und u _{S 2} ab­ wechselnd erfolgt.

Das dritte UND-Gatter 52 bzw. 54 der Logikschaltung 24 bzw. 26 trägt nicht direkt zur Funktion der Logikschaltung 24 bzw. 26 bei, sondern stellt ein sogenanntes Anti-Hazard-Glied dar. Die­ ses Anti-Hazard-Glied soll verhindern, daß sogenannte Glitches, die bei fast gleichzeitiger Änderung mehrerer Eingangssignale entstehen können, entstehen. Da die Eingangssignale u _U11 und u _U21 des ODER-Gatters 56 bzw. die Eingangssignale u _U21 und u _U22 des ODER-Gatters 58, bedingt durch die Gatterlaufzeiten des er­ sten und zweiten UND-Gatters 44 und 48 bzw. 46 und 50, sich fast gleichzeitig ändern können, kann das Ausgangssignal u ₀₁ bzw. u ₀₂ des ODER-Gatters 56 bzw. 58 kurzzeitig seinen Zustand ändern, wodurch ein Fehlverhalten des nachfolgenden EXOR-Gatters 60 bzw. 62 hervorgerufen werden kann. Das dritte UND-Gatter 52 bzw. 54 der Logikschaltung 24 bzw. 26 verhindert ein derartiges Fehlver­ halten, verursacht durch unterschiedliche Gatterlaufzeiten der UND-Gatter 44 und 48 bzw. 46 und 50, in dem es ein Signal u _{UG 1} bzw. u _{UG 2} erzeugt, das das Ausgangssignal u ₀₁ bzw. u ₀₂ während der fast gleichzeitigen Statusänderung seiner Eingangssignale u _U11 und u _U21 bzw. u _U21 und u _U22 auf high-Zustand hält.

In den Fig. 10 und 11 sind die von den Logikschaltungen 24 und 26 erzeugten Taktimpulse u _{CL 1} und u _{CL 2} in einem Diagramm über der Kreisfrequenz l t dargestellt. Der Taktimpuls u _{CL 1} bzw. u _{CL 2} wird jeweils während einer Periode des Signals u _{S 1} bzw. u _{S 2}, wobei die einzelnen Perioden des Signals u _{S 1} bzw. u _{S 2} durch T 1, T 2 und T 3 gekennzeichnet sind, genau zum positiven Amplitudenmaximum generiert. Während der zweiten Periode T 2-T 1 wird kein Taktimpuls u _{CL 1} erzeugt, da die Phasenfolge der Signa­ le u _{S 1} und u _{S 2} zum Zeitpunkt P 1 wechselte, bevor das Signal u _{S 2} sein positives Amplitudenmaximum erreicht hat.

Anhand der Fig. 12 ist die Funktionsweise der Schaltungsanord­ nung 2 gemäß Fig. 1 näher erläutert. Während der ersten Periode wird das Signal u _{AS 1} und u _{AS 2} abgetastet, d. h. es wird mittels des Fensterkomparators 12 und 14 festgestellt, wo sich die posi­ tive Amplitude bzw. das positive Amplitudenmaximum befindet. Es wird festgestellt, daß das Amplitudenmaximum unterhalb der unte­ ren Vergleichsspannung +US _- liegt. Dadurch ist das Signal im low-Zustand, wodurch der Zähler 20 und 22 aktiviert wird und durch das Signal /D auf Vorwärtszählen gesetzt wird. Zum Zeitpunkt des Amplitudenmaximums des Signals u _{AS 1} und des Signals u _{AS 2} generiert die Logikschaltung 24 und 26 ein Takt­ impuls u _{CL 1} und u _{CL 2}, wodurch der Zählerstand des aktiven Vor­ wärts-Rückwärtszählers 20 und 22, dargestellt durch eine 8­ stellige oder 16stellige Bitkombination, am niederwertigsten Bit (LSB) sich um 1 Bit erhöht wird. Dadurch ändert sich ent­ sprechend der Wert der Verstärkung des programmierbaren Verstär­ kers 8 und 10, wodurch der Wert der Amplitude der Signale u _{AS 1} und u _{AS 2} größer wird. In jeder Periode wird das Signal u _{AS 1} und u _{AS 2} nacheinander abgetastet und in Abhängigkeit dieses Ergeb­ nisses der Wert der Amplitude des Signals u _{AS 1} und u _{AS 2} ent­ sprechend geändert. Das Fenster (+US ₊) -(+US _-) des Fensterkom­ parators 12 bzw. 14 hat wenigstens eine Breite von zwei LSB, wobei betragsmäßig das Fenster vom verwendeten Vorwärts-Rück­ wärtszähler 20 bzw. 22 abhängt.

In Fig. 13 sind die Signale u _{AS 1} und u _{AS 2} in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ω t dargestellt, wobei zum Zeitpunkt des negativen Amplitudenmaximums der Verstärkungswert des program­ mierbaren Verstärkers 8 und 10 generiert wird. Dazu sind jeweils dem Fensterkomparator 12 und 14 die Vergleichsspannungen -US ₊ und -US _- zugeführt, wodurch der Fensterkomparator 12 bzw. 14 die negative Amplitude des Signals u _{AS 1} bzw. u _{AS 2} überwachen kann.

Damit auch zu den negativen Amplitudenmaxima der Signale u _{AS 1} und u _{AS 2} Taktimpulse _{CL 1} und _{CL 2} generiert werden, sind die Ausgänge der Komparatoren 16 und 18 jeweils über einen Inverter 25 und 27 mit der Logikschaltung 24 und 26 verbunden.

In Fig. 14 ist eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Offsetspannung des Signals u _{S 1} bzw. u _{S 2} dargestellt. Dabei be­ steht die Schaltungsanordnung aus der Schaltungsanordnung 2 und einer Schaltungsanordnung 2′, deren Datenausgänge einem Diffe­ renzglied 64 zugeführt sind. Der Ausgang des Differenzgliedes 64 ist über einen Digital-Analog-Wandler 66 mit einem Spannungs­ teiler 68 verknüpft, dessen Ausgang über einen Integrierer 70 mit einem Offseteingang der Schaltungsanordnung 2 und 2′ ver­ knüpft ist. Die Schaltungsanordnung 2′ entspricht vom Aufbau der Schaltungsanordnung 2. Der Unterschied dieser beiden Schal­ tungsanordnungen 2 und 2′ liegt bei den Vergleichsspannungen +US ₊, +US _-, -US ₊ und -US _-. Wenn beispielsweise das Signal u _{S 1} mit einer Offsetspannung U _{Off 1} versehen ist, so sind den Fen­ sterkompensatoren 12 und 14 der Schaltungsanordnung 2 die Ver­ gleichsspannungen +US und +US zugeführt und die Ausgänge der Komparatoren 16 und 18 sind direkt mit den Logikschaltungen 24 und 26 verknüpft. Den entsprechenden Fensterkomparatoren der Schaltungsanordnung 2′ sind die Vergleichsspannungen -US ₊ und -US _- zugeführt und die Ausgänge der entsprechenden Komparatoren sind über Inverter mit den Logikschaltungen verknüpft. Da bei­ spielsweise das Signal u _{S 1} mit einer Offsetspannung U _{Off 1} be­ haftet ist, wird jeweils der Datenausgang des ersten Kanals der Schaltungsanordnung 2 und 2′, an dem ein Daten-Wort DV 1+ bzw. DV 1 _- ansteht, mit dem Differenzglied 64 verbunden. Dieses Diffe­ renzglied 64 bildet die Differenz DV 1 _- - DV 1 ₊ bzw. wenn das Signal u _{S 2} mit einer Offsetspannung U _{Off 2} behaftet ist, die Differenz DV 2 _- - DV 2 ₊. Die in digitaler Form gebildete Diffe­ renz, die dem doppelten Offsetwert des Signals u _{S 1} bzw. u _{S 2} entspricht, wird in einem analogen Wert gewandelt. Mittels des Spannungsteilers 68 erhält man den Offsetspannungswert U _{Off 1} bzw. U _{Off 2} des Signals u _{S 1} bzw. u _{S 2}, der über den Integrator 70 einem Offseteingang des programmierbaren Verstärkers 8 bzw. 10 der Schaltungsanordnung 2 und einem entsprechenden programmier­ baren Verstärker der Schaltungsanordnung 2′ zugeführt wird. Die Verstärker bilden dann die Differenz u _{S 1} -U _{Off 1} bzw. U _{S 2} -U _{Off 2}. Durch diese Schaltungsanordnung können hohe Offsetspannungs­ werte, die durch Betriebstemperaturen sich wesentlich ändern, kompensiert werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Ausregelung von Amplitudenschwankungen zweier um 90° el. phasenverschobener, alternierender, periodischer Signale (u _{S 1}, u _{S 2}) beliebiger Phasenfolge, die jeweils pro Halb­ periode mittig ein Amplitudenmaximum aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale (u _{S 1}, u _{S 2}) nach Durchlaufen von zugehörigen, die Signalamplitude korrigierenden Stellgliedern (8, 10) jeweils in Rechtecksignale (u _{RS 1}, u _{RS 2}) gewandelt werden, aus denen mittels einer Logikschaltung (24 bzw. 26) Taktimpulse (u _{CL 1} bzw. u _{CL 2}) je nach Phasenfolge der Signale (u _{S 1}, u _{S 2}) an der positiven bzw. negativen Flanke der Rechtecksignale (u _{RS 1}, u _{RS 2}) generiert werden, daß der positive bzw. negative Amplitudenverlauf der ausgangsseitig der Stell­ glieder (8, 19) anstehenden, amplitudenkorrigierten Signale (u _{AS 1}, u _{AS 2}) auf Unterschreitung einer unteren bzw. Überschrei­ tung einer oberen Vergleichsspannung (∓US _- bzw. ∓US ₊) überwacht wird und daß bei Unterschreitung bzw. Überschreitung durch die Taktimpulse (u _{CL 1} bzw. u _{CL 2}) eine Vorrichtung (20, 22) zur Ver­ änderung einer vorbestimmten Stellgröße des jeweiligen Stell­ gliedes (8, 10) mit dem Ziel aktiviert wird, die Amplituden der amplitudenkorrigierten Signale (u _{AS 1}, u _{AS 2}) in den Bereich zwi­ schen oberer und unterer Vergleichsspannung (∓US _- bzw. ∓US ₊) zurückzuführen.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale (u _{S 1}, u _{S 2}) mittels Stellglieder (8, 10) in amplitu­ denkorrigierte Signale (u _{AS 1}, u _{AS 2}) gewandelt werden, die jeweils einerseits einer Vorrichtung (12, 14) zur Überwachung des posi­ tiven bzw. negativen Amplitudenverlaufs und andererseits einem Komparator (16, 18) zugeführt sind, wobei die Ausgänge der Kom­ paratoren (16, 18) mit einer Logikschaltung (24, 26) verknüpft sind, daß die Stellgröße jedes Stellgliedes (8, 10) mittels einer Vorrichtung (20, 22) zur Veränderung einer vorbestimmten Stellgröße einstellbar ist und daß die beiden Ausgänge jeder Vorrichtung (12, 14) zur Überwachung des positiven bzw. negati­ ven Amplitudenverlaufs des Signals (u _{AS 1} bzw. u _{AS 2}) und ein Aus­ gang der Logikschaltung (24, 26) jeweils mit der Vorrichtung (20, 22) zur Veränderung einer vorbestimmten Stellgröße verknüpft sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 mit einer zweiten Schal­ tungsanordnung (2′) zur Ausregelung von Amplitudenschwankungen zweier um 90° el. phasenverschobener, alternierender, periodi­ scher Signale (u _{S 1}, u _{S 2}), die jeweils pro Halbperiode mittig ein Amplitudenmaximum aufweisen, wobei die amplitudenkorrigier­ ten Signale (u _{AS 1}, u _{AS 2}) jeweils einerseits einer Vorrichtung zur Überwachung des negativen bzw. des positiven Amplitudenver­ laufs und andererseits einem Komparator zugeführt sind, deren Ausgänge mit einer Logikschaltung verknüpft sind, und wobei die Stellgröße jedes Stellgliedes mittels einer Vorrichtung zur Ver­ änderung einer vorbestimmten Stellgröße einstellbar ist, deren Eingänge mit den Ausgängen der Vorrichtung zur Überwachung des negativen bzw. positiven Amplitudenverlaufes der Signale (u _{S 1}, u _{S 2}) und mit einem Ausgang der Logikschaltung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Offsetspannung (U _{Off 1}, U _{Off 2}) der Signale (u _{S 1}, u _{S 2}) der positive Stellgrößenwert (DV 1 ₊ bzw. DV 2 ₊) der Vorrichtung (20 bzw. 22) zur Veränderung einer vorbestimmten Stellgröße der er­ sten Schaltungsanordnung (2) und der negative Stellgrößenwert (DV 1 _- bzw. DV 2 _-) der Vorrichtung der zweiten Schaltungsanordnung (2′) zur Ausregelung von Amplitudenschwankungen einem Differenz­ glied (64) zugeführt ist, dessen Ausgang über einen Digital-Ana­ log-Wandler (66) mit einem Spannungsteiler (68) verbunden ist, dessen Ausgang über einen Integrierer (70) mit Offseteingängen der besagten Schaltungsanordnungen (2, 2′) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (24 bzw. 26) drei UND-Gatter (44, 48, 50 bzw. 46, 50, 54) enthält, deren Ausgänge mit einem ODER-Gatter (56 bzw. 58) verbunden sind, dessen Ausgang einerseits mit einem EXOR-Gatter (60 bzw. 62) und andererseits mit dem ersten und dritten UND-Gatter (44, 52 bzw. 46, 54) verbunden ist, daß der erste Eingang der Logikschal­ tung (24 bzw. 26) mit einem Eingang des ersten UND-Gatters (44 bzw. 46) und mit einem Eingang mit Negation des zweiten UND-Gat­ ters (48 bzw. 50) und daß der zweite Eingang der Logikschaltung (24 bzw. 26) mit einem Eingang des zweiten UND-Gatters (48 bzw. 50), des dritten UND-Gatters (50 bzw. 52) und des EXOR-Gatters (60 bzw. 62) verbunden ist, wobei der Ausgang des EXOR-Gatters (60 bzw. 62) den Ausgang der Logikschaltung (24 bzw. 26) bildet.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils als Vorrichtung (12, 14) zur Überwachung des positiven bzw. negativen Amplitudenver­ laufs ein Fensterkomparator vorgesehen ist, wobei die Werte der Vergleichsspannungen (US ₊, US _-) positiv bzw. negativ sein kön­ nen.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils als Vorrichtung (20, 22) zur Veränderung einer vorbestimmten Stellgröße ein Vorwärts- Rückwärtszähler vorgesehen ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils als Stellglied (8, 10) ein programmierbarer Verstärker vorgesehen ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der positive und negative Stellgrößenwert (DV 1 ₊, DV 1 _- bzw. DV 2 ₊, DV 2 _-) des Signals (u _{S 1} bzw. u _{S 2}) einem Multiplexer zuführbar ist, dessen Ausgang über einen Digital-Analog-Wandler (66) mit dem Spannungsteiler (68) verknüpft ist.