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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen einstellbaren Detektor
für harmonische
Verzerrungen und ein Verfahren unter Verwendung dieses Detektors,
insbesondere für
lineare (AB-Klasse)
und schaltende (D-Klasse) Verstärker.
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Der
Begriff "Verzerrung" bezeichnet eine
beliebige unerwünschte
Verformung im Zeitverlauf eines Signals, und wir unterscheiden zwei
Arten von Verzerrungen: a) linear, b) nichtlinear.
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Die
lineare Verzerrung tritt auf, wenn ein sinusförmiges Eingangssignal mit einer
gegebenen Amplitude und einer gegebenen Phase ein immer noch sinusförmiges Ausgangssignal
bewirkt, das eine andere Amplitude und/oder Phase aufweist.
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Die
nichtlineare Verzerrung tritt auf, wenn ein sinusförmiges Eingangssignal
ein Ausgangssignal bewirkt, das nicht länger ein solches ist.
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Insbesondere
in diesem letzten Fall wird die Verzerrung gemessen in Abhängigkeit
von der Verformung, die das sinusförmige Signal erleidet, gegründet auf
der Möglichkeit,
das deformierte Signal zu unterteilen in eine sinusförmige Schwingung
mit derselben Frequenz (Grundschwingung genannt) und in eine Anzahl "n" von Schwingungen mit vielfachen Frequenzen
der Grundfrequenz (harmonische Schwingungen genannt), wobei "n" gegen unendlich ansteigt.
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Als
Konvention sei THD als Maß für die gesamte
harmonische Verzerrung (Total Harmonic Distortion) als das normalerweise
in Prozent ausgedrückte
Verhältnis
zwischen dem gesamten Effektivwert der Harmonischen und dem Effektivwert
der Grundschwingung angenommen.
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Das
Vorkommen der Verzerrung hat eine besondere Bedeutung bei akustischen
Frequenzverstärkern, d.h.
für Audioverstärker, weil
es die Signalerkennbarkeit verändern
kann.
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Eine
gewöhnliche
Funktion in diesen Audioverstärkern
ist die sogenannte Verzerrungserfassungsfunktion, "Begrenzungsfunktion" genannt, die die
Aufgabe hat, zu erfassen, wann ein Verstärker die Spitzenleistung erreicht
hat.
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Unter
Verwendung dieser Information können
wir die Verzerrungen begrenzen, die ein aus dem Verstärker herauskommendes
Signal erleidet, Verzerrungen aufgrund der erreichten Schwelle der
Sättigung
dieses Verstärkers.
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Auf
diese Weise können
wir mittels geeigneter Schaltungen "a priori" ein festes Niveau akzeptabler Verzerrung
definieren, d.h. wir können
definieren, bei welchem Verzerrungspegel die Begrenzungsfunktion eingreifen
kann, um den Verstärkergewinn
zu verringern und daher die Verzerrung innerhalb erwünschter
Bereiche begrenzen.
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Die
derzeit verwendeten Schaltungen gehören im wesentlichen drei Kategorien
an:
- a) durch einen Sättigungssensor des Ausgangsleistungstransistors
des Audioverstärkers,
der in der Lage ist, eine Verzerrung auf einem vorher festgelegten
Schwellenwert zu erfassen, wie es in 1 gezeigt
ist, in der wir ein ideales Ausgangssignal 1, ein verzerrtes
Ausgangssignal 2 und eine vorbestimmte Eingreifschwelle 3 sehen;
- b) durch einen Vergleich zwischen der Spitzenspannung des Eingangssignals
und der Spitzenspannung desselben Signals an dem Ausgang des Audioverstärkers, wenn
letzteres Ausgangssignal verzerrt ist, wie in 2 dargestellt;
- c) durch eine Messung der Unsymmetrie der Eingangsanschlüsse des
Audioverstärkers
(tatsächlich
liegen die Eingangsanschlüsse
im Normalbetrieb auf derselben Spannung, während die Anschlüsse einen
Spannungsunterschied annehmen, der von der Amplitude des Eingangssignals
abhängt,
wenn der Verstärker
in die Sättigung
gerät).
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Die
bislang beschriebenen Schaltungen arbeiten nur im Fall von Verstärkern der
AB-Klasse richtig und machen Probleme, wenn der Verstärker von
der D-Klasse ist und meistens, wenn der Verstärker in einer integrierten
Schaltung implementiert ist, bei der das Ausgangssignal nicht in
derselben integrierten Schaltung zur Verfügung steht.
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Im
Hinblick auf den beschriebenen Stand der Technik ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung zu verwirklichen, die
in der Lage ist, sowohl mit linearen als auch mitnichtlinearen Verstärkern zu
arbeiten.
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Außerdem ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung zu verwirklichen,
die in der Lage ist, das Erreichen der totalen harmonischen Verzerrung
an dem Ausgang eines Verstärkers
zu erfassen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden solche Aufgaben erfüllt durch einen einstellbaren
Detektor für
harmonische Verzerrungen mit einer Taktsignalquelle, einem Mittel
zum Erfassen einer ersten Auswertungszeitspanne und einem Mittel
zum Erfassen einer zweiten Auswertungszeitspanne, der dadurch gekennzeichnet
ist, dass ein erster Block eine Zahl speichert, die gleich den in
der ersten Auswertungszeitspanne vorkommenden Taktpulsen ist, ein
Multiplizierblock während
der zweiten Auswertungszeitspanne eine Multiplikation zwischen der
in dem ersten Block gespeicherten Zahl und einem Multiplikationsfaktor
durchführt,
ein zweiter Block das Ergebnis der Multiplika tion speichert und
der zweite Block daran angepasst ist, ein Ausgangssignal zu erzeugen,
wenn das Ergebnis in dem zweiten Block gleich Null ist.
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Außerdem werden
solche Aufgaben erfüllt
durch einen einstellbaren Detektor für harmonische Verzerrungen
mit einer Taktsignalquelle und einem Frequenzmultiplizier/Dividiermittel,
einem Mittel zum Erfassen einer ersten Auswertungszeitspanne und
einem Mittel zum Erfassen einer zweiten Auswertungszeitspanne, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass ein erster Block eine Zahl speichert, die
gleich den in der ersten Auswertungszeitspanne vorkommenden Taktpulsen
ist, das Frequenzmultiplizier/Dividiermittel ein abgewandeltes Taktsignal
erzeugt, ein dritter Block die Taktpulse zählt, die in dem abgewandelten
Taktsignal vorkommen, ein Komparator die in dem ersten Block gespeicherte
Zahl mit der in dem dritten Block gespeicherten Zahl vergleicht,
und der Komparator daran angepasst ist, ein Ausgangssignal zu erzeugen,
wenn der Vergleich gleich Null ist.
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Weiter
wird eine solche Aufgabe erfüllt
durch ein Verfahren zum Erfassen von harmonischen Verzerrungen,
das gekennzeichnet ist durch das Berechnen der Länge einer ersten Auswertungszeitspanne,
das Berechnen der Länge
einer zweiten Auswertungszeitspanne, das Empfangen eines vorbestimmten
festen Werts einer gesamten harmonischen Verzerrung als Eingabe
zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das das Erreichen des Werts
der vorbestimmten Verzerrung anzeigt.
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Außerdem werden
solche Aufgaben erfüllt
durch ein Verfahren zum Erfassen der harmonischen Verzerrung, das
dadurch gekennzeichnet ist, das es die folgenden Schritte enthält:
- a) Zählen
der Zahl von Taktpulsen in einer ersten Auswertungszeitspanne,
- b) Einsetzen der Zahl in einen ersten Block,
- c) Einsetzen eines Multiplikationsfaktors in einen zweiten Block,
- d) Multiplizieren des in dem ersten Block gespeicherten Werts
mit dem in dem zweiten Block gespeicherten Wert während einer
zweiten Auswertungszeitspanne,
- e) Reduzieren des Ergebnisses von Schritt (d) während der
zweiten Auswertungszeitspanne,
- f) Erzeugen eines Signals in dem Fall, in dem das Ergebnis von
Schritt (e) Null ist.
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Außerdem wird
eine solche Aufgabe erfüllt
durch ein Verfahren zum Erfassen von harmonischen Verzerrungen,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte enthält:
- a) Zählen
der Zahl von Taktsignalimpulsen in einer ersten Auswertungszeitspanne,
- b) Einsetzen der Zahl in einen dritten Block,
- c) Abwandeln des Taktsignals in ein abgewandeltes Taktsignal,
- d) Zählen
der Zahl von abgewandelten Taktimpulsen, die in einer zweiten Auswertungszeitspanne
vorkommen,
- e) Einsetzen des Ergebnisses von Schritt d) in einen vierten
Block,
- f) Vergleichen des Ergebnisses von Schritt b) und e) während der
zweiten Auswertungszeitspanne,
- g) Erzeugen eines Ausgangssignals in dem Fall, in dem das Ergebnis
von Schritt f) gleich Null ist.
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Dank
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Schaltung zu verwirklichen,
die in der Lage ist, sowohl mit linearen Audioverstärkern der
AB-Klasse als auch mit Audioverstärkern der D-Klasse zu arbeiten.
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Außerdem ist
es möglich,
eine Schaltung zu verwirklichen, die die Verzerrung des Ausgangssignals als
Funktion der Frequenz desselben Signals steuert.
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Außerdem ist
es möglich,
eine vollständig
integrierte Schaltung ohne Verwendung externer Kapazitäten zu verwirklichen.
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Die
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klar bei
der folgenden detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform,
die als nicht einschränkendes
Beispiel in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt ist, in denen:
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1 ein
Spannungs/Zeit-Diagramm eines Signals zeigt, das aus einem Audioverstärker gemäß dem Stand
der Technik herauskommt;
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2 ein
weiteres Spannungs/Zeit-Diagramm eines Signals zeigt, das aus einem
Audioverstärker
gemäß dem Stand
der Technik herauskommt;
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3 ein
weiteres Spannungs/Zeit-Diagramm eines Signals zeigt, das aus einem
Audioverstärker
gemäß dem Stand
der Technik herauskommt;
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4 ein
Spannungs/Zeit-Diagramm eines Begrenzungssignals gemäß dem Stand
der Technik zeigt;
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5 ein
Diagramm gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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6 eine
erste Ausführungsform
einer Schaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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7 eine
zweite Ausführungsform
einer Schaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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8 eine
dritte Ausführungsform
einer Schaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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9 eine
vierte Ausführungsform
einer Schaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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In 1 ist
ein Diagramm 5 dargestellt mit einer Abszissenachse, die
die Zeit anzeigt, und einer Ordinatenachse, die die Spannung angibt.
Das Diagramm 5 wird gebildet von einem Ausgangssignal 7,
das das Ausgangssignal eines Verstärkers in dem Idealfall zeigt,
d.h. in dem Fall, in dem es keine Verzerrungen gibt, und von einem
aufgrund der Sättigung
des Verstärkers
verzerrten Signal 6.
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Wir
können
insbesondere zwei Zeitspannen identifizieren:
- 1)
T1, angepasst zum Liefern der Zeitspanne von dem Kreuzen der Abszissenachse
bis zum Beginn der Begrenzungsphase, auch Nulldurchgangszeitspanne
gezeigt;
- 2) T2, angepasst zum Liefern der Zeitspanne von dem Start der
Begrenzungsphase bis zu dem Ende derselben, auch Begrenzungszeitspanne
genannt.
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Die
Zeitspanne T2 stellt auch wie aus 4 ableitbar
die Zeitspanne eines Rechtecksignals dar, das auch erfasstes Begrenzungssignal
genannt wird.
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Das
Signal ist in der Lage, Informationen über Verzerrung des Ausgangssignals 6 von
dem Verstärker zu
liefern.
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Durch
eine numerische Simulation hat der Anmelder herausgefunden, dass
eine Beziehung besteht zwischen dem Verhältnis der Begrenzungszeitspannenlänge (T2)
und der Nulldurchgangszeitspannenlänge (T1) mit dem Prozentwert
der gesamten harmonischen Verzerrung (THD). Außerdem hat der Anwender herausgefunden,
dass die Korrelation zwischen (T2/T1) und THD unabhängig von
der Frequenz des verzerrten Ausgangssignals 6 von dem Audioverstärker ist.
Schließlich
hat der Anwender dieses Verhältnis
(T2/T1) mittels eines Diagramms über
der Verzerrung THD aufgetragen, wie es in 5 dargestellt
ist.
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In
dem Diagramm von 5 ist eine Abszissenachse zu
sehen, die THD in Prozent angibt, und eine Ordinatenachse, die das
dimensionslose Verhältnis
T2/T1 angibt. Es ist auch eine Kurve 8 zu sehen, die eine Neigung
hat, die mit dem Ansteigen des Prozentwertes von THD ansteigt.
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Die
Nützlichkeit
eines solchen Diagramms wird im folgenden bei der Beschreibung der
Ausführungsformen
der Erfindung evident.
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In 6 ist
eine erste Ausführungsform
einer Schaltung gemäß der Erfindung
gezeigt.
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In
dieser Figur sehen wir ein Taktsignal 9, das von einer
(in der Figur nicht dargestellten) lokalen Taktquelle gewonnen wird,
ein Nulldurchgangssignal 10 oder eine Zeitspanne T1, die
von einem (in der Figur nicht dargestellten) Durchgangsdetektormittel
für die
Abszissenachse eines analogen Eingangssignals abgeleitet ist, und
ein Begrenzungssignal 11 oder eine Zeitspanne T2, die von
einem Fachmann bekannten Detektormittel abgeleitet ist.
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Das
Nulldurchgangssignal 10 setzt den Inhalt eines Blocks 12 vom
Inkrementaltyp, auch Aufwärtszähler genannt, über einen
Rücksetz/Freigabeanschluss 14 auf
Null und legt den Start des Zählens
des Taktsignals 9 über
einen Dateneingabeanschluss 13 fest.
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Der
Block 12 beginnt daher, die Taktsignalpulse mit einer Zählrate,
die gleich der Taktfrequenz ist, von Null an zu zählen. Der
Block 12 speichert die in jedem Ausgangssignal, das die
Abszissenachse kreuzt, enthaltene Pulszahl sowohl bei der positiven
als auch bei der negativen Halbwelle.
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Auf
diese Weise enthält
der Block 12 eine Zahl, die die Schnelligkeit des verzerrten
Ausgangssignals 6 von dem Audioverstärker während der Auswertungszeitspanne
T1 angibt.
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Die
Ausgabe 21 des Blocks 12 setzt die in der Zeitspanne
T1 gezählte
Anzahl der Taktpulse des Signals 9 in ein erstes Register 15 eines
Multiplizierblocks 16.
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In
einem Block 18 hat ein Benutzer im Voraus einen Zahlenwert
gespeichert, der den harmonischen Verzerrungsgrad darstellt, der
als obere Schwelle gewollt ist. Dieser Wert wird aus dem in 5 gezeigten
Diagramm hergeleitet.
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Dieser
Block 18 kann beispielsweise als ROM-Vorrichtung (Read
Only Memory) implementiert sein.
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Wenn
wir beispielsweise einen THD gleich 5% haben wollen, d.h. eine gesamte
harmonische Verzerrung des Signals gleich 5%, muss ein Wert gleich
0,9 in dem Block 18 anwesend sein, wie wir aus dem Diagramm
von 5 entnehmen.
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Der
Multiplizierblock 16 führt
daher einen Multiplikationsvorgang zwischen dem, was in dem ersten
Register 15 gespeichert ist, und dem, was in einem zweiten
Register 19 gespeichert ist, aus. In dem zweiten Register
ist die Zahl, die von dem Benutzer gewählt und in dem Block 18 gespeichert
ist, d.h. in dem zweiten Register ist ein Multiplikationsfaktor,
mittels dessen es möglich
ist, die Korrelation zwischen dem Verhältnis T2/T1 und THD festzulegen.
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Damit
der Block 16 den Multiplikationsvorgang durchführt, müssen der
Signaltakt 9 und das Begrenzungssignal 11 gleichzeitig
die Befähigung über jeweils
ein Paar von Freigabeanschlüssen 20 und 17 bereitstellen.
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Die
Ausgabe 22 des Blocks 16 wird dann mittels eines
Dateneingabeanschlusses 24 in einen Block 23 des
absteigenden Typs, auch Abwärtszähler genannt,
geladen.
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Dieser
Block 23 verringert die als Eingabe empfangene Ausgabe 22 für die gesamte
Zeit, während
der das Begrenzungssignal 11 eingeschaltete ist, d.h. für die gesamte
Länge der
Zeitspanne T2, mit einer Verringerungsrate, die gleich der Frequenz
des Taktsignals 9 ist.
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Die
Befähigung
für den
Verringerungsvorgang des durch den Block 16 berechneten
Werts wird mittels der gleichzeitigen Kombination des Taktsignals 9 und
des Begrenzungssignals 11 jeweils über eine Paar von Anschlüssen 25 und 26 erzielt.
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Wenn
der in dem Block 23 gespeicherte Wert Null erreicht, wird
der Ausgang 27 aktiviert und gibt die Information ab, dass
der festgelegte THD erreicht ist.
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Wenn
während
der Zeitspanne T2 der in dem Block 23 gespeicherte Wert
nicht Null erreicht oder das Begrenzungssignal 11 nicht
eingeschaltet ist, erzeugt der Block 23 keinerlei Signal.
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Wenn
das Ausgangssignal 27 hoch ist und die Zeitspanne T2 nicht
vollständig
abgelaufen ist, bleibt das Ausgangssignal 27 hoch, bis
die Zeitspanne T2 abgelaufen ist.
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Die
Erfindung besteht in dieser besonderen Ausführungsform daher darin, zu
zählen,
wie viele Taktpulse während
der Zeitspanne T1 in dem verzerrten Ausgangssignal 6 vorhanden
sind, diesen Wert mit einer im Voraus bekannten Zahl zu multiplizieren,
die aus dem experimentellen Diagramm von 5 abgeleitet
ist, und schließlich
ein Ausgangssignal 27 zu erzeugen, falls der Block 23 innerhalb
der Zeitspanne T2 Null erreicht, um so das Ausgangsverzerrungserfassungssignal 27 zu
erzeugen.
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Somit
erzeugt der Abwärtszähler 23 das
Signal 27, wenn das Eingangssignal 22 den festgelegten THD-Wert
oder das aus dem Diagramm von 5 abgeleitete äquivalente
Verhältnis
T2/T1 erreicht hat.
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Falls
wir eine Erfassung der Verzerrung in Abhängigkeit von der Frequenz des
verzerrten Ausgangssignal 6 des Verstärkers wollen, d.h. falls wir
die Verzerrung nicht als festen Wert erfassen wollen sondern als veränderlichen
Wert in Abhängigkeit
von der Schnelligkeit der Vorderseite des Signals, muss die vorher
gezeigte Schaltung wie die in 7 gezeigte
verändert
werden.
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In 7 ist
außer
den bereits in 6 beschriebenen Elementen ein
Block 28 gezeigt mit einem Eingangssignal 29,
das die von dem Block 12 gespeicherte Anzahl von Taktpulsen
darstellt, und einem Ausgangssignal 30, das den Wert darstellt,
der in dem zweiten Register 19 des Multiplizierblocks 16 ist.
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Der
Block 28 führt
eine Korrespondenzfunktion zwischen der während der Messzeitspanne des
Blocks 12, d.h. während
der Zeitspanne T1 gezählten
Anzahl von Taktpulsen und dem in 5 gezeigten
Diagramm durch.
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Dieser
Block 28 verwirklicht daher eine Referenztabelle zwischen
der Anzahl von während
T1 gezählten
Taktpulsen und dem Diagramm von 5.
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Der
Block 28 kann von einer Vorrichtung vom ROM-Typ oder von
einem Mikroprozessor verweirklicht werden.
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Der
Block 28 definiert eine Tabelle, so dass jeder bestimmten
Anzahl von gezählten
Pulsen ein festgelegter Wert des Verhältnisses T2/T1 entspricht,
um zu erfassen, wie steil die Vorderseite des aus dem Verstärker herauskommenden
Sinussignals ist.
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Eine
mögliche
Tabelle kann z.B. sein:
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Auf
diese Weise erhalten wir einen Multiplikationsfaktor, der eine Funktion
der Anzahl der gezählten Taktpulse
ist.
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Die
Erfindung besteht in dieser besonderen Ausführungsform daher darin, zu
zählen,
wie viele Taktpulse während
der Zeitspanne T1 in dem verzerrten Ausgangssignal 6 vorhanden
sind, diesen Wert mit einer Zahl zu multiplizieren, die eine Funktion
dieses Zählens
ist und die aus dem experimentellen Diagramm von 5 abgeleitet
ist, und schließlich
das Ausgangssignal 27 zu erzeugen, falls der Block 23 innerhalb
der Zeitspanne T2 Null erreicht, um so das Ausgangsverzerrungserfassungssignal 27 als
Funktion der Frequenz des verzerrten Ausgangssignals 6 zu
erzeugen.
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Wenn
während
der Zeitspanne T2 der in dem Block 23 gespeicherte Wert
nicht Null erreicht oder das Begrenzungssignal 11 nicht
eingeschaltet ist, erzeugt der Block 23 keinerlei Signal.
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Wenn
das Ausgangssignal 27 hoch ist und die Zeitspanne T2 nicht
vollständig
abgelaufen ist, bleibt das Ausgangssignal 27 hoch, bis
die Zeitspanne T2 abgelaufen ist.
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In 8 ist
eine weitere Ausführungsform
der Schaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt.
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Wie
in dieser Figur dargestellt ist, sehen wir außerdem bereits in 6 und 7 beschriebenen
Elementen, dass das Takt signal 9 während der Zeitspanne T1 von
dem Block 12 gezählt
wird, wie es vorher in 6 beschrieben wurde, und dass
das Taktsignal 9 auch die Eingabe für einen Block 31 ist.
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Dieser
Block 31 erzeugt ein Ausgangssignal 32, das in
der Frequenz verändert
ist, d.h. der Block 31 wirkt als Frequenzmultiplizierer
oder -dividierer.
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Das
Taktsignal 32 ist beispielsweise gleich 3/2 des Taktsignals 9,
um ein Verhältnis
T2/T1 gleich 0,4 zu gewinnen.
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Das
abgewandelte Taktsignal 32 wird in der Zeitspanne T2 von
einem weiteren Block 39 des Aufwärtszählertyps gezählt. In
der Tat empfängt
der Block 39 am Eingang das Signal 32 mittels
eines Rücksetz/Freigabe-Anschlusses 50 und
startet das Zählen
der Taktpulse von Null aus mittels eines Dateneingabeanschlusses 40.
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Die
in den Blöcken 12 und 39 gespeicherten
Ergebnisse werden an die jeweiligen Ausgänge 21 und 33 angelegt,
die mittels jeweiliger Eingabenanschlüsse 37 und 36 als
Eingangssignale für
einen Block 34 wirken.
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Der
Block 34 hat auch mittels des Anschlusses 35 das
Begrenzungssignal 11 als Eingabe.
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Der
Block 34 vergleicht die Eingangssignale 21 und 33 während der
Zeitspanne T2, und er erzeugt ein Ausgangssignal 38, wenn
die Ausgangssignale 21 und 33 denselben Wert haben.
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Daher
setzt der Komparatorblock 34 die Ausgabe 38 des
Detektorpulses auf EIN in Abhängigkeit
von dem Verhältnis
zwischen den Frequenzwerten des Taktsignals 9 und des abgewandelten
Taktsignals 32.
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Die
in 8 gezeigte Schaltung ist in den Fällen angebracht,
in denen sich THD nicht ständig ändert, d.h.
sie ist eine Schaltung, die besonders geeignet ist für die Fälle, in
denen es einige feste Punkte für
die THD-Eingreifschwelle gibt.
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Außerdem ist
sie auch vorteilhaft im Hinblick auf die in 7 gezeigte
Schaltung, da sie nicht die Verwendung eines Multiplizierblocks 16 vorsieht,
sondern sie sieht die Verwendung eines Komparatorblocks 34 mit
vereinfachtem Aufbau vor.
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In
dieser besonderen Ausführungsform
ist beispielsweise das Verhältnis
T2/T1 durch das Frequenzverhältnis
des Taktsignals 9 und des abgewandelten Taktsignals 32 gegeben.
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Wenn
die Frequenz des Taktsignals 9 gleich der Frequenz des
abgewandelten Taktsignals 32 ist, dann erfasst die Schaltung
einen THD gleich 6%, weil T1/T2 gleich 1 ist. Wir leiten aus dem
Diagramm von 5 den THD-Wert gleich 6% ab.
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Die
Erfindung besteht in dieser besonderen Ausführungsform daher darin, zu
zählen,
wie viele Taktpulse während
der Zeitspanne T1 in dem verzerrten Ausgangssignal 6 vorhanden
sind, und zu zählen,
wie viele Taktspulse des abgewandelten Taktsignalpulses 32 während der
Zeitspanne T2 vorhanden sind, die Zählwerte mittels eines Komparators 34 zu
vergleichen, bis sie beide während
der Zeitspanne T2 gleich Null sind, um so ein Ausgangsverzerrungserfassungssignal 38 zu
erzeugen.
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Daher
erzeugt der Komparator 34 das Signal 38, wenn
die Eingangssignale 21 und 33 den vorher festgelegten
THD-Wert oder das aus dem Diagramm von 5 abgeleitete äquivalente
Verhältnis
T2/T1 erreichen.
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Wenn
während
der Zeitspanne T2 der in dem Block 34 gespeicherte Wert
nicht Null erreicht oder das Begrenzungssignal 11 nicht
eingeschaltet ist, erzeugt der Block 34 keinerlei Signal.
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Wenn
das Ausgangssignal 38 hoch ist und die Zeitspanne T2 nicht
vollständig
abgelaufen ist, bleibt das Ausgangssignal 38 hoch, bis
die Zeitspanne T2 abgelaufen ist.
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In 9 ist
eine weitere Ausführungsform
der Schaltung von 8 gezeigt, und insbesondere
gibt es dort einen Block 41, der am Eingang das Signal 21 empfängt, das
das von dem Block 12 während
der Zeitspanne T1 durchgeführte
Zählen
darstellt.
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Der
Block 41 ist eine Referenztabelle zwischen der Anzahl von
gezählten
Taktpulsen während
der Messzeitspanne des Blocks 12 und dem in 5 gezeigten
Diagram.
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Eine
mögliche
Tabelle kann beispielsweise sein:
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Der
Block 41 ist als ROM-Vorrichtung oder als Mikroprozessorvorrichtung
implementiert.
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Der
Block 41 erzeugt ein Ausgangssignal 42, das mittels
eines Dateneingabeanschlusses 44 an den Eingang des Blocks 31 angelegt
ist. Der Block 31 selbst erzeugt ein abgewandeltes Taktsignal 43,
so dass dieses Signal 43 eine Funktion der Länge der
Zeitspanne T1 ist.
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Das
Signal 43 wird mittels eines Dateneingabeanschlusses 40 an
den Eingang des Blocks 39 vom Aufwärtszählertyp angelegt, und er wird
mittels des Lösch/Freigabe-Anschlusses 50 durch
das Begrenzungssignal 11 für das Zählen freigegeben.
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Dieser
Block 39 erzeugt ein Ausgangssignal 47, das an
den Eingang des Komparatorblocks 34 angelegt wird, so dass
der Vergleich zwischen diesem Signal 47 und dem Signal 21 durchgeführt wird.
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Der
Block 41 gibt wie vorher bei 7 beschrieben
zu jeder Anzahl von gezählten
Taktpulsen einen Wert aus, der aus dem Diagram von 5 abgeleitet
ist, und dieser Wert dient dem Block 31 dazu, zu entscheiden,
wie das Taktsignal 9 zu verändern ist.
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Daher
setzt der Komparatorblock 34 die Ausgabe 38 des
Detektorpulses in Abhängigkeit
von dem Verhältnis
zwischen den Frequenzwerten des Taktsignals 9 und des abgewandelten
Taktsignals 32 auf EIN.
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Die
in 9 gezeigte Schaltung ist angebracht in Fällen, in
denen sich THD ständig
verändert,
d.h. sie ist eine Schaltung, die besonders geeignet ist für die Fälle, in
denen wir eine Kurve als Referenz für die THD-Eingreifschwelle
haben.
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Die
Erfindung besteht in dieser besonderen Ausführungsform daher darin, zu
zählen,
wie viele Taktpulse während
der Zeitspanne T1 in dem verzerrten Ausgangssignal 6 vorhanden
sind, und zu zählen,
wie viele Taktspulse des abgewandelten Taktsignalpulses 42 als
Funktion des Zählens
des Taktsignals 9 während
der Zeitspanne T1 während
der Zeitspanne T2 vorhanden sind, die Zählwerte mittels des Komparatorblocks 34 zu vergleichen,
bis sie beide während
der Zeitspanne T2 gleich Null sind, um so ein Ausgangsverzerrungserfassungssignal 38 zu
erzeugen als Funktion der Frequenz des verzerrten Ausgangssignals 6.
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Wenn
während
der Zeitspanne T2 der in dem Block 34 gespeicherte Wert
nicht Null erreicht oder das Begrenzungssignal 11 nicht
eingeschaltet ist, erzeugt der Block 34 keinerlei Signal.
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Wenn
das Ausgangssignal 38 hoch ist und die Zeitspanne T2 nicht
vollständig
abgelaufen ist, bleibt das Ausgangssignal 38 hoch, bis
die Zeitspanne T2 abgelaufen ist.
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Mittels
einfacher kombinatorischer Schaltungen, von denen eine mögliche Ausführungsform
nicht gezeigt ist, weil sie zum Stand der Technik gehören, können wir
auch die Länge
der Pulse der THD-Werte bei Vielfachen der Frequenz des Signaltakts
erfassen, oder wir können
bewirken, dass diese Pulse beim Erreichen des Werts von THD beginnen
und dass das THD-Signal hoch bleibt, bis die Zeitspanne T2 abgelaufen
ist.