DE4205352C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Gewinnen von Impulssignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Gewinnen von störungsfreien Impulssignalen, welche unabhängig von niederfrequenten Störkomponenten die Ausgabe eines störungsfreien Impulssignals ermöglicht.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung einer integrierten Halblei­ terschaltung, die ein Impulssignal aus einem Signal her­ leitet, bei dem eine niedere Frequenzkomponente einem Impuls-Kurvensignal als Rauschen bzw. Brummspannung über­ lagert ist. In Fig. 7 wird einem Komparator 1 ein Ein­ gangssignal A eingegeben, bei dem eine niedere Frequenz­ komponente als Rauschen bzw. als Brummspannung einer aus einem Impuls-Kurvensignal bestehenden Signal- bzw. Nutz­ signalkomponente überlagert ist, und ferner wird eine Vergleichsspannung VREF (die nachfolgend als Referenzspan­ nung B bezeichnet wird) eingegeben. Die Referenzspannung B ist eine genaue Konstant-Gleichspannung E₀. Des weiteren erzeugt der Komparator 1 ein Ausgangsimpulssignal C. Der Komparator 1 vergleicht den Wert der Referenzspannung E₀ mit dem Wert des Eingangssignals A und erzeugt ein "H", wenn die erste Spannung größer als die letzte Spannung ist und erzeugt ein "L", wenn die erste Spannung kleiner als die letzte Spannung ist.

Nachstehend wird die Arbeitsweise näher beschrieben. Fig. 9 zeigt ein Ausgangsimpulssignal, das man dadurch erhält, wenn ein Eingangssignal A und eine Referenzspannung E₀ gemäß Fig. 8 in einen Komparator 1 eingegeben werden, und zeigt ferner ein erwartetes Ausgangsimpulssignal D. Wie in Fig. 8 dargestellt, ist das Eingangssignal A ein pulsier­ endes Signal, bei dem eine niedere Frequenzkomponente als Brummspannung überlagert ist und die Referenzspannung E₀ als eine konstante Spannung eingegeben wird. Der Kompara­ tor 1 gibt daher das Ausgangsimpulssignal C gemäß dem ob­ eren Kurvensignalverlauf von Fig. 9 aus. Hierbei sollte das Ausgangsimpulssignal C, vergleichbar mit einem erwar­ teten Ausgangsimpulssignal D (in Fig. 9 unten gezeigt), die Impulse mP und mQ in einem Intervall zwischen a und b besitzen. Da jedoch das Eingangssignal A ein pulsierendes Signal wird, werden aufgrund der Überlagerung der niederen Frequenzkomponente und der Erzeugung eines Intervalls, bei dem der Wert des Eingangssignals A unter dem Wert der Referenzspannung E₀ liegt, die erwarteten Impulse mP und mQ nicht vom Komparator 1 erzeugt.

Da die Amplitude s der pulsierenden Brummspannung, vergli­ chen mit der Höhe h der Impulssignalkomponente, relativ groß ist, d. h., weil das gesamte Eingangssignal A im großen und ganzen entsprechend der niederen Frequenzkompo­ nente der Brummspannung pulsiert, entsteht folgendes Pro­ blem, daß das geforderte Impuls-Kurvensignal nicht ausge­ geben wird, weil die Impulse nicht erkannt werden oder daß Schwierigkeiten auftauchen, eine die Impulserkennung er­ laubende Vergleichsspannung entsprechend einzustellen.

Weiterhin sind aus der JP-A-60-266931 und der JP-A-59-133726 Schaltungen bekannt, bei denen mittels eines Tiefpasses und eines Komparators, der das Eingangs­ signal und das Ausgangssignal des Tiefpasses miteinander vergleicht, eine im Eingangssignal enthaltene niederfre­ quente Störkomponente herausgefiltert wird.

Ferner ist in der JP-A-64-37010 eine Schaltung offenbart, in der einerseits ein Eingangssignal einem Tiefpaßfilter mit kleiner Zeitkonstante zugeführt und anschließend durch einen Spannungsfolger 1 : 1 umgesetzt wird, andererseits das Eingangssignal einem weiteren Tiefpaßfilter mit großer Zeitkonstante zugeführt wird. Das aufsummierte Ausgangs­ signal der beiden Tiefpaßfilter wird anschließend einem invertierenden Verstärker zugeführt. So können mit dieser Schaltung vorübergehende Schwankungen des Eingangssignals eliminiert werden.

Zudem ist aus der JP-A-62-65020 eine Schaltung bekannt, mit der Schwankungen des Eingangssignals durch Vergleich eines Eingangssignals mit dem mittels eines aktiven Tief­ passes zweiter Ordnung gefilterten Eingangssignals elimi­ niert werden sollen.

Jedoch besteht bei den vorstehend beschriebenen Schaltun­ gen das Problem, daß lediglich niederfrequente Störsignal­ komponenten aus dem Eingangssignal eliminiert werden können. Jedoch können durch Umgebungseinflüsse eines elek­ tromagnetischen bzw. elektrischen Feldes in die Schaltung eingestreute niederfrequente Störkomponenten nicht elimi­ niert werden, so daß kein störungsfreies Ausgangsimpulssig­ nal erhalten werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung und ein Verfahren zum Gewinnen von störungsfreien Impulssignalen zu schaffen, welche auf einfache und kos­ tengünstige Weise die Ausgabe eines störungsfreien Aus­ gangsimpulssignals unabhängig von auftretenden Störungen aus der Umgebung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vor­ richtung zum Gewinnen von störungsfreien Impulssignalen, mit einem Verstärker zum Verstärken eines Eingangssignals, bei dem eine niederfrequente Brummspannungs- bzw. Rausch­ signalkomponente einem hochfrequenten Effektiv- bzw. Nutz­ signal einer Impuls-Kurvensignalform überlagert ist, wobei der Verstärker das Eingangssignal mit einer zusätzlichen Gleichspannungskomponente überlagert ausgibt; einem auf das verstärkte Eingangssignal ansprechenden Tiefpaßfilter zum Abschneiden der hochfrequenten Signalanteile; und ei­ nem Komparator zum Vergleichen des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters mit dem Eingangssignal, wobei ein störungs­ freies Ausgangsimpulssignal ausgegeben wird.

Ferner wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Gewinnen von störungsfreien Impulssignalen, mit den Schritten: Verstärken eines Eingangssignals, bei dem eine niederfrequente Brummspannungs- bzw. Rauschkompo­ nente einem hochfrequenten Effektiv- bzw. Nutzsignal einer Impulskurvensignalsform überlagert ist, um das Eingangs­ signal mit einer zusätzlichen Gleichspannungskomponente überlagert auszugeben; Eingeben des verstärkten Eingangs­ signals in ein Tiefpaßfilter zum Abschneiden der hochfre­ quenten Signalanteile; und Eingeben des Eingangssignals und des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters in einen Kompa­ rator, wobei ein störungsfreies Ausgangsimpulssignal aus­ gegeben wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltdiagramm einer Vorrichtung zum Gewinnen von störungsfreien Impulssignalen;

Fig. 2 eine Darstellung eines Arbeits-Kurvensignals gemäß der Schaltung aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung eines Arbeits-Kurvensignals gemäß der Schaltung aus Fig. 1;

Fig. 4 eine Darstellung eines Arbeits-Kurvensignals gemäß der Schaltung aus Fig. 1;

Fig. 5 eine Darstellung eines Arbeits-Kurvensignals gemäß der Schaltung aus Fig. 1;

Fig. 6 eine Darstellung eines Arbeits-Kurvensignals gemäß der Schaltung aus Fig. 1;

Fig. 7 eine Darstellung einer Schaltung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 8 eine Darstellung eines Arbeits-Kurvensignals ge­ mäß der Schaltung nach dem Stand der Technik; und

Fig. 9 eine Darstellung eines Arbeits-Kurvensignals ge­ mäß der Schaltung nach dem Stand der Technik.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Komparator, 2 einen Verstärker, 3 einen Differenzverstärker, 4 einen Tiefpaßfilter, 5 eine Gleichspannungs­ quelle, 6 einen Widerstand, 7 einen Kondensator und 8 einen Massean­ schluß. Der Komparator 1 ist so angeordnet, daß er "H" ausgibt, wenn der Eingangswert seines (+)-Eingangs größer als der Eingangswert sei­ nes (-)-Eingangs ist und daß er "L" ausgibt, wenn der Eingangswert seines (+)-Eingangs niedriger als der Eingangswert seines (-)-Eingangs ist. Der Differenzverstärker 3 besitzt zwei Eingänge zum Verstärken der Differenz zwischen den Eingangswerten der beiden Eingänge. Ist ein Eingangssignal eine konstante Spannung, so gibt der Differenzverstär­ ker 3 eine verstärkte Spannung aus die sich dadurch ergibt, daß zu der anderen Eingangsspannung ein Vielfaches der konstanten Spannung als Offset-Spannung addiert wird. In Fig. 1 wird diese Offset-Spannung durch die Spannung E₀ der Spannungsquelle festgelegt. Der Tiefpaßfil­ ter 4 besteht aus einer RC-Schaltung und kann derart angeordnet wer­ den, daß eine hohe Frequenz entfernt bzw. daß eine gewünschte Grenzfrequenz eingestellt werden kann, indem die Werte des Widerstands und der elektrostatischen Kapazität entsprechend eingestellt werden. Das heißt, daß die Schaltung des Tiefpaßfilters 4 derart eingestellt wird, daß hohe Frequenzkomponenten abgeschnitten werden und niedere Frequenzkomponenten durchgelassen werden, die eine Brummspannungs- bzw. Rauschkomponente besitzen. Ein Eingangsimpulssignal bzw. Eingangssignal A gemäß Fig. 2 wird an den (+)-Eingang des Komparators 1 und des Verstärkers 2 angelegt. Dieses Eingangssignal A besteht aus einer niederfrequenten Brummspannungskomponente N und einer überlagerten Impuls-Kurvensignalform bzw. hochfrequente Nutzsignalkomponente P. Die niederfrequente Brummspannungskomponente N beinhaltet eine Gleichspannungskomponente und die Nutzsignalkomponente P enthält eine Impulskomponente.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung bezüglich der Arbeitsweise. Zuerst wird das Eingangssignal A gemäß Fig. 2 in den (+)-Eingang angelegt, welcher einer der Eingänge des Verstärkers 2 ist und die Gleichspannung E2 wird von der Gleichspannungsquelle 5 an dem anderen (-)-Eingang des Verstärkers 2 angelegt. Auf diese Weise gibt der Differenzverstärker 3 ein verstärktes Eingangssignal AA (Fig. 3) aus, das man durch Addition des Eingangssignals A gemäß Fig. 2 und der Spannung E2, die eine Gleichspannungskomponente darstellt, erhält. D. h., die verstärkte Spannung an einem bestimmten Punkt (t₀) ergibt sich aus: E3=E2+E1. Genauer gesagt wird das durch die Addition der Offsetspannung E2 zum Eingangssignal A erhaltene verstärkte Eingangssignal AA vom Differenzverstärker 3 ausgegeben. In diesem verstärkten Eingangssignal AA ist die Offsetspannung E2 sowohl zu der Brummspannungskomponente N als auch zu der Nutzsignalkomponente P addiert.

Daraufhin wird das verstärkte Eingangssignal AA an einem Ende des Widerstands 6 des Tiefpaßfilters 4 eingegeben, so daß die hochfrequente Nutzsignalkom­ ponente P entfernt wird und das niederfrequente Signal AF (Fig. 4) am Verbindungspunkt zwischen dem anderen Ende des Widerstands 6 und dem Kondensator 7 ausgegeben wird. Da der hochfrequente Anteil, der die Impulskomponente (Nutzsignalkomponente) P ist, entsprechend der Frequenz­ charakteristik des Tiefpaßfilters 4 abgeschnitten wird, setzt sich das niederfrequente Signal AF aus der durchgelassenen niederfrequenten pulsierenden Stromkomponente zusammen.

Dieses niederfrequente Signal AF wird als Referenzspannung an den (-)-Eingang angelegt, der ein Eingang des Komparators 1 ist, und das Eingangssignal A wird an dessen (+)-Eingang ange­ legt. Folglich wird gemäß Fig. 5 das niederfrequente Signal AF mit dem Eingangssignal A in der Berechnung des Komparators 1 verglichen. Die Spannung der pulsierenden Komponente des niederfrequenten Signals AF ist zu jedem Zeitpunkt um die Offsetspannung E2 größer als die pulsierende Komponente (niederfrequente Brummspannungskomponente N) des Eingangssignals A und kleiner als die Spannungen der Impulse P1, P2, . . . , Pn, welche die Nutzsignalkomponenten darstellen. Als Ergebnis kann der Komparator 1 genau die hochfrequenten Impulskomponenten gemäß Fig. 6 ausgeben. Der Komparator 1 gibt nicht die niederfrequenten Brummspannungskomponenten N aus, sondern nur die Impulse P1, P2, . . . , Pn, welche die Nutzsignalkomponenten darstellen. Wenn die Offsetspannung E2 in Verbindung mit der Impulshöhe h (Spannung) des Eingangssignals A und der Amplitude s der niederfrequenten pul­ sierenden Brummspannungskomponente N eingestellt wird, wird in diesem Fall das ganze Impuls-Kurvensignal erfaßt, wobei es möglich ist, zu jedem Zeitpunkt ein genaues Ausgangsimpulssignal 6 erhalten.

Es ist auch möglich, den Differenzverstärker zum Addieren der Offsetspannung als einfache Offsetspannungs-Erzeugungsschaltung aufzu­ bauen, welches zum Spannungserhöhen durch einen Widerstand erreicht wird. Als LSI-Schaltung (hochintegrierte Schaltung) ist diese Vorrichtung zum Gewinnen von störungsfreien Impulssignalen in Videotext tauglichen Fernsehgeräten und dgl. anwendbar. Da die Charakteristik der niederfrequenten Brummspannung bzw. des Rauschens entsprechend der Umgebung eines elektromagnetischen bzw. elektrischen Feldes variiert, wird die Tiefpaßfiltercharakteristik entsprechend dieser Umgebung experimentell bestimmt.

Wie vorangehend beschrieben, ist erfindungsgemäß eine Offsetspannungs- Erzeugungsschaltung zum Addieren einer angemessenen Offsetspannung zu dem Eingangssignal in Serie an den Tiefpaßfilter zum Ableiten der überlagerten niederfrequenten Brummspannungskomponente angeschal­ tet, und dessen Ausgangssignal wird als Vergleichsspannung einem Kom­ parator eingegeben. Somit ist es möglich, ein genaues Ausgangsimpulssignal zu erhalten, selbst wenn das Eingangssignal aufgrund der niederfrequenten Brummspannungs- bzw. Rauschkomponente sehr stark pulsiert.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Gewinnen von störungsfreien Impulssig­ nalen, mit einem Verstärker (2) zum Verstärken eines Ein­ gangssignals (A), bei dem eine niederfrequente Brummspannungs- bzw. Rauschsignalkomponente (N) einem hochfrequenten Effektiv- bzw. Nutzsignal einer Impuls- Kurvensignalform (P) überlagert ist, wobei der Verstärker (2) das Eingangssignal (A) mit einer zusätzlichen Gleich­ spannungskomponente (E2) überlagert ausgibt;
einem auf das verstärkte Eingangssignal (AA) ansprechenden Tiefpaßfilter (4) zum Abschneiden der hochfrequenten Sig­ nalanteile; und
einem Komparator (1) zum Vergleichen des Ausgangssignals (AF) des Tiefpaßfilters (4) mit dem Eingangssignal (A), wobei ein störungsfreies Ausgangsimpulssignal (G) ausgege­ ben wird.

2. Verfahren zum Gewinnen von störungsfreien Impulssigna­ len, mit den Schritten:
Verstärken eines Eingangssignals (A), bei dem eine nieder­ frequente Brummspannungs- bzw. Rauschkomponente (N) einem hochfrequenten Effektiv- bzw. Nutzsignal einer Impulskur­ vensignalsform (P) überlagert ist, um das Eingangssignal (A) mit einer zusätzlichen Gleichspannungskomponente (E2) überlagert auszugeben;
Eingeben des verstärkten Eingangssignals (AA) in ein Tief­ paßfilter (4) zum Abschneiden der hochfrequenten Signalan­ teile; und
Eingeben des Eingangssignals (A) und des Ausgangssignals (AF) des Tiefpaßfilters (4) in einen Komparator (1), wobei ein störungsfreies Ausgangsimpulssignal (G) ausgegeben wird.