EP0374641B1 - Method to suppress amplitude variations of two alternating, periodic signals in phase quadrature with a random phase sequence, and circuit arrangement to carry out the method - Google Patents
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- EP0374641B1 EP0374641B1 EP89122722A EP89122722A EP0374641B1 EP 0374641 B1 EP0374641 B1 EP 0374641B1 EP 89122722 A EP89122722 A EP 89122722A EP 89122722 A EP89122722 A EP 89122722A EP 0374641 B1 EP0374641 B1 EP 0374641B1
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Abstract
Description
Verfahren zur Ausregelung von Amplitudenschwankungen zweier um 90° el. phasenverschobener, alternierender, periodischer Signale beliebiger Phasenfolge und Schaltungsanordnung zur Durchführung des VerfahrensMethod for regulating amplitude fluctuations of two, 90 ° el. Phase-shifted, alternating, periodic signals of any phase sequence and circuit arrangement for carrying out the method
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 aufweisen und einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for regulating amplitude fluctuations of two, 90 ° el. Phase-shifted, alternating, periodic signals of any phase sequence, each having an amplitude maximum in the middle per half-cycle, and a circuit arrangement for carrying out the method.
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 Versorgungsspannung oder von der Leitungslänge oder einer Kombination der aufgeführten Parameter. Dadurch schwanken die positiven und negativen 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 Temperatur oder der Versorgungsspannung ist. Durch diese Amplitudenschwankungen von Sensorelementen können bei der Auswertung dieser Signalverläufe die erfaßten Wegstrecken, Drehzahlen oder Drehwinkeln fehlerbehaftet sein.When detecting distances, speeds or angles of rotation, sensor elements are generally used which supply two, alternating, periodic signals which are 90 ° el. Such signals can be sinusoidal, trapezoidal or triangular. The amplitudes of such signals are subject to sample variations and are generally a function of the temperature or the frequency or the supply voltage or of the line length or a combination of the listed parameters. As a result, the positive and negative amplitude values fluctuate evenly. However, it can also happen that the positive and negative amplitudes fluctuate to different extents. In such a case, the signal values are superimposed with an offset voltage, which is also a function of the temperature or the supply voltage. Due to these amplitude fluctuations of sensor elements, the detected distances, speeds or angles of rotation can be faulty when evaluating these signal profiles.
Aus der US-A-3 705 980 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 gleichgerichteten Summensignal ein Referenzsignal subtrahiert. Am Ausgang dieses Subtrahierers steht ein gebildetes Fehlersignal an, das die Amplitude des Trägersignals ändert. Wenn keine Amplitudenschwankungen 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 amplitudenmodulierten und gleichgerichteten Trägersignale wieder das Fehlersignal zu Null werden lassen.US Pat. No. 3,705,980 describes a method for regulating amplitude fluctuations of two phase-shifted, 90 ° el. alternating, periodic signals of any phase sequence are known. These sinusoidal signals modulate a carrier signal, the two amplitude-modulated carrier signals generated being combined to form a sum signal. This sum signal is rectified and fed to a subtractor, which subtracts a reference signal from the rectified sum signal. A formed error signal is present at the output of this subtractor, which changes the amplitude of the carrier signal. If there are no amplitude fluctuations in the two sinusoidal signals, the error signal is zero. If amplitude fluctuations occur, the amplitude of the carrier signal is changed by means of the generated error signal until the two amplitude-modulated and rectified carrier signals make the error signal zero again.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Schaltungsanordnung zur Ausregelung von Amplitudenschwankungen zwweier um 90° el. phasenverschobener, alternierender, periodischer Signale anzugeben, das bzw. die unabhängig ist von der Frequenz der zu regelnden Signale.The invention is based on the object of specifying a method and a circuit arrangement for regulating amplitude fluctuations between phase-shifted, alternating, periodic signals which are 90 ° el. And which is independent of the frequency of the signals to be controlled.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Signale nach Durchlaufen von zugehörigen, die Signalamplitude korrigierenden Stellgliedern jeweils in Rechtecksignale gewandelt 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 Stellglieder anstehenden, amplitudenkorrigierten Signale auf Unterschreitung einer unteren bzw. Überschreitung einer oberen Vergleichsspannung überwacht wird und daß bei Unterschreitung bzw. Überschreitung durch die Taktimpulse eine Vorrichtung zur Veränderung einer vorbestimmten Stellgröße des jeweiligen Stellgliedes mit dem Ziel aktiviert wird, die Amplitude der amplitudenkorrigierten Signale in den Bereich zwischen oberer und unterer Vergleichsspannung zurückzuführen.This object is achieved in that the signals after passing through associated, the signal amplitude correcting actuators are converted into square wave signals, from which clock pulses are generated by a logic circuit depending on the phase sequence of the signals on the positive or negative edge of the square wave signals that the positive or negative amplitude profile of the amplitude-corrected signals present on the output side of the actuators is monitored for falling below or falling below an upper comparison voltage and that if the clock pulses fall below or exceed a device for changing a predetermined manipulated variable of the respective actuator is activated with the aim , the amplitude of the amplitude corrected signals in the Range between the upper and lower reference voltage.
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 Veränderung einer vorbestimmten Stellgröße eines Stellgliedes erzeugt wird, wodurch die Amplitude des Signals vergrößert bzw. verkleinert wird, sobald dessen Amplitude außerhalb eines vorgegebenen Vergleichswertebereichs liegt. Diese Taktimpulse werden genau bei Amplitudenmaximum der Signale erzeugt. Außerdem wird höchstens jeweils innerhalb einer Periode der Signale ein Taktsignal erzeugt, wenn die Signale jeweils ein Amplitudenmaximum aufweisen, wodurch eine einseitige Amplitudenbeeinflussung bei ständigem Wechsel der Phasenfolge vermieden wird. Durch die Bestimmung der Werte der Vergleichsspannungen wird der Vergleichswertebereich festgelegt. Durch die Polarität der Vergleichsspannung 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.This method ensures that regardless of the phase sequence, even when the phase sequence changes during operation, a clock signal is generated for the device for changing a predetermined manipulated variable of an actuator, whereby the amplitude of the signal is increased or decreased as soon as it is activated Amplitude lies outside a predetermined comparison value range. These clock pulses are generated at the maximum amplitude of the signals. In addition, a clock signal is generated at most within one period of the signals if the signals each have an amplitude maximum, as a result of which a one-sided amplitude influence is avoided when the phase sequence changes constantly. The range of comparison values is determined by determining the values of the comparison voltages. The polarity of the comparison voltage determines whether the positive or negative amplitude profile of the signals is monitored in each case. With this method, you can measure the amplitude fluctuations of two by 90 ° el. phase-shifting, alternating, periodic signals of any phase sequence, each of which has an amplitude maximum in the middle of each half-period, regardless of their frequency, so that subsequent analysis of these corrected signals cannot result in errors.
Bei einer erfindungsgemäßen Schaltunganordnung zur Durchführung des Verfahrens werden die Signale mittels Stellglieder (8, 10) in amplitudenkorrigierte Signale (uA1, uA2) gewandelt, die jeweils einerseits einer Vorrichtung zur Überwachung des positiven bzw. negativen Amplitudenverlaufs und andererseits einem Komparator zugeführt sind, wobei die Ausgänge der Komparatoren mit jeweils einer Logikschaltung verknüpft sind, ist die Stellgröße jedes Stellgliedes mittels einer Vorrichtung zur Veränderung 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.In a circuit arrangement according to the invention for carrying out the method, the signals are converted by means of actuators (8, 10) into amplitude-corrected signals (u A1 , u A2 ), each of which is supplied on the one hand to a device for monitoring the positive or negative amplitude profile and on the other hand to a comparator, The outputs of the comparators are each linked to a logic circuit, the manipulated variable of each actuator can be set by means of a device for changing a predetermined manipulated variable, and the two outputs of each device for monitoring the positive or negative amplitude profile of the signal and an output of the logic circuit are each included the device for changing a predetermined gain value.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Logikschaltungen, der Vorrichtung zur Überwachung des Amplitudenverlaufs und der Vorrichtung zur Veränderung eines vorbestimmten Verstärkungswertes sind den Ansprüchen 4 bis 7 zu entnehmen.Advantageous embodiments of the logic circuits, the device for monitoring the amplitude profile and the device for changing a predetermined gain value can be found in claims 4 to 7.
Mit dieser Schaltungsanordnung ist es möglich, die Amplitudenschwankungen zweier um 90° el. phasenverschobener, alternierender, periodischer Signale beliebiger Phasenfolge, die jeweils pro Halbperiode mittig ein Amplitudenmaximum aufweisen, auszuregeln. Eine Amplitudenregelung ist selbst noch bei kleinen Frequenzen der Signale möglich. Dabei kann der Aufbau der Schaltungsanordnung durch zum Teil bekannte Schaltungselemente einfach aufgebaut werden.With this circuit arrangement, it is possible to regulate the amplitude fluctuations of two, phase-shifting, alternating, periodic signals of any phase sequence, each phase sequence having an amplitude maximum in the middle of each half-period. Amplitude control is possible even at low signal frequencies. The structure of the circuit arrangement can be easily constructed using circuit elements that are known in some cases.
Bei einer weiteren vorteilhaften Schaltungsanordnung sind die um 90° el. phasenverschobenen, alternierenden, periodischen Signale jeweils einer ersten und einer zweiten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zugeführt. Dabei sind für ein Signal der beiden Signale 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 Amplitudenverlauf 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 Stellgrößenwerte werden außerdem einem Differenzglied mit nachgeschaltetem Digital-Analog-Wandler zugeführt. Der Ausgang des Digital-Analog-Wandlers ist mit einem Spannungsteiler verbunden, dessen Ausgang über einen Integrierer jeweils mit den beiden Schaltungsanordnungen verknüpft ist.In a further advantageous circuit arrangement, the alternating, periodic signals, which are phase-shifted by 90 °, are each fed to a first and a second circuit arrangement according to the invention for carrying out the method according to the invention. For a signal of the two signals, the comparison values of the devices for monitoring the amplitude profile are predetermined such that the positive amplitude profile is monitored for this signal by means of the first circuit arrangement and the negative amplitude profile is monitored using the second circuit arrangement. Depending on the positive and negative amplitude fluctuations of a signal, the first and the second circuit arrangement each generate a manipulated variable for the respective actuator. These manipulated variable values are also fed to a differential element with a downstream digital-to-analog converter. The output of the digital-to-analog converter is connected to a voltage divider, the output of which is linked to the two circuit arrangements via an integrator.
Sobald bei einem Signal der beiden um 90° el. phasenverschobenen Signale der positive Amplitudenverlauf betragsmäßig nicht mit dem negativen Amplitudenverlauf übereinstimmt, werden in den beiden Schaltungsanordnungen unterschiedliche Stellgrößenwerte 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 zugeführt wird, wodurch der Offsetspannungswert vom Istwert eines Signals subtrahiert wird.As soon as the positive amplitude curve does not correspond in magnitude to the negative amplitude curve in the case of a signal of the two signals which are phase-shifted by 90 °, different manipulated variable values are generated for the respective actuator in the two circuit arrangements. As a result, a value appears at the output of the differential element that corresponds to twice the offset value of the signal. After the analog conversion and halving by means of the voltage divider, the offset voltage value of a signal is obtained, which is integrated and fed to the actuator of the first and second circuit arrangement, whereby the offset voltage value is subtracted from the actual value of a signal.
Somit ist es durch eine Verdopplung der Schaltungsanordnung mit entsprechenden Vergleichswerten und mittels einer nachgeschalteten einfachen Verarbeitungsschaltung möglich, die Offsetspannung jeweils eines Signals der beiden um 90° el. phasenverschobenen Signale zu kompensieren. Diese Schaltungsanordnung zur Kompensation der Offsetspannung eines Signals ist dann empfehlenswert, wenn hohe Offsetwerte vorhanden sind, die sich im Betriebstemperaturbereich stark ändern.The offset voltage is thus possible by doubling the circuit arrangement with corresponding comparison values and by means of a simple processing circuit connected downstream to compensate one signal from each of the two signals which are phase-shifted by 90 °. This circuit arrangement for compensating the offset voltage of a signal is recommended if there are high offset values which change greatly in the operating temperature range.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Ausregelung von Amplitudenschwankungen zweier um 90° el. phasenverschobener Signale schematisch veranschaulicht ist.
Figur 1- zeigt eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in
Figur 2- ist eine Ausführungsform der Logikschaltungen der beiden Kanäle der Schaltungsanordnung nach
Figur 1 näher dargestellt, in - Figur 3
- sind zwei um 90° el. phasenverschobene Signale beliebiger Phasenfolge in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ωt dargestellt, in den
- Figuren 4 und 5
- ist jeweils ein Rechtecksignal der phasenverschobenen Signale nach Figur 3 in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ωt veranschaulicht, die
- Figuren 6 bis 9
- zeigen Ausgangssignale der einzelnen Gatter der Logikschaltungen nach
Figur 2 jeweils in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ωt, in den Figuren 10 und 11- ist jeweils ein Taktimpulse in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ωt dargestellt, die
Figuren 12 und 13- zeigen jeweils die amplitudengeregelten phasenverschobenen Signale in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ωt, wobei einmal der positive und einmal der negative Amplitudenverlauf geregelt wird, und in
Figur 14- ist eine Schaltungsanordnung zur Kompensation einer Offsetspannung eines Signals veranschaulicht.
- Figure 1
- shows a circuit arrangement for performing the method according to the invention, in
- Figure 2
- is an embodiment of the logic circuits of the two channels of the circuit arrangement shown in Figure 1, in
- Figure 3
- are shown by 90 ° el. phase-shifted signals of any phase sequence in a diagram over the angular frequency ωt, in the
- Figures 4 and 5
- a rectangular signal of the phase-shifted signals according to FIG. 3 is illustrated in a diagram over the angular frequency ωt
- Figures 6 to 9
- show output signals of the individual gates of the logic circuits according to Figure 2 each in a diagram over the angular frequency ωt, in the
- Figures 10 and 11
- a clock pulse is shown in a diagram over the angular frequency ωt, the
- Figures 12 and 13
- each show the amplitude-controlled phase-shifted signals in a diagram over the angular frequency ωt, the positive and the negative amplitude profile being regulated once, and in
- Figure 14
- a circuit arrangement for compensating an offset voltage of a signal is illustrated.
In FIG 1 ist eine Schaltungsanordnung 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ausregelung von Amplitudenschwankungen zweier um 90° el. phasenverschobener, alternierender, periodischer Signale uS1 und uS2 belieibiger Phasenfolge dargestellt, die jeweils pro Halbperiode mittig ein Amplitudenmaximum aufweisen. Die beiden Signale uS1 und uS2 können dreieckförmig, trapezförmig oder sinusförmig und von einem Drehgeber erzeugt sein. Sinusförmige Signale uS1 und uS2 mit ändernder Phasenfolge sind in der FIG 3 in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ωt dargestellt. Die Schaltungsanordnung 2 besteht aus zwei Kanälen 4 und 6, denen jeweils ein Signal uS1 bzw. uS2 zugeführt sind.1 shows a
Der Kanal 4 bzw. 6 besteht aus einem Stellglied 8 bzw. 10, einer Vorrichtung 12 bzw. 14 zur Überwachung des Amplitudenverlaufs des Signals uS1 bzw. uS2, 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 verknüpt. Der Ausgang des Komparators 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.The channel 4 or 6 consists of an
Als Stellglied 8 bzw. 10 ist ein programmierbarer Verstärker, beispielsweise bekannt aus "der Elektroniker", 1986, M.9, Seiten 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 rückgekoppelt ist. Am invertierenden Eingang steht das Signal uS1 bzw. uS2 an und kann eine Offsetzspannung uOff1 bzw. uOff2 zugeführt werden, wobei die Erzeugung dieser Offsetzspannung uOff1 ... bzw. uOff2 anhand der Figur 14 näher erläutert wird. Dem multiplizierenden Digital-Analog-Wandler 32 bzw. 34 ist ein Stellgrößenwert DV1₊/DV1₋bzw. DV2₊/DV2₋ von der Vorrichtung 20 bzw. 22 zuführbar. Außerdem ist dieser erzeugte Stellgrößenwert DV1₊/DV1₋ bzw. DV2₊/DV2₋einem Datenausgang 36 bzw. 38 zuführbar. Dieser Stellgrößenwert DV1₊/DV1₋ bzw. DV2₊/DV2₋ kann ein 8 Bit oder 12 Bit oder 16 Bit langes Digitalwort sein. Die Wortlänge ist abhängig von der Vorrichtung 20 bzw. 22 zur Veränderung eines vorbestimmten Stellgrößenwertes des als Stellglied verwendeten programmierbaren Verstärkers 8 bzw. 10. Durch die Steigerung der Wortlänge ändert sich auch die Auflösung des Vergleichswertebereichs der Vorrichtung 12 bzw. 14 zur Überwachung des Amplitudenverlaufs. Dabei kennzeichnet das Digitalwort DV1₊ bzw. DV2₊ einen Verstärkungswert, der in Abhängigkeit der Überwachung des positiven Amplitudenverlaufs des Signals uS1 bzw. uS2 erzeugt ist, wobei das Digitalwort DV1₋ bzw. DV2₋ einen Verstärkungswert kennzeichnet, der in Abhängigkeit der Überwachung des negativen Amplitudenverlaufs des Signals uS1 bzw. uS2 erzeugt ist. In Abhängigkeit dieses Wertes wird das Signal uS1 bzw. uS2 verstärkt und einerseits dem Komparator 16 bzw. 18 und andererseits der Vorrichtung 12 bzw. 14 zur Amplitudenüberwachung zugeleitet. Ebenfalls wird das am Ausgang des programmierbaren Verstärkers 8 bzw. 10 anstehende amplitudenkorrigierte Signal uAS1 bzw. uAS2 einem Ausgang 40 bzw. 42 der Schaltungsanordnung 2 zugeführt. Der Komparator 16 bzw. 18 wandelt das amplitudenkorrigierte Signal uAS1 bzw. uAS2 in ein Rechtecksignal uRS1 bzw. uRS2 um, das in der Figur 4 bzw. 5 in einem Diagramm über der Kreisfreqeunz ωt dargestellt ist. Als programmierbarer Verstärker 8 bzw. 10 kann auch ein im Handel erhältliches Bauelement verwendet werden.A programmable amplifier, known for example from "der Elektroniker", 1986, M.9,
Als Vorrichtung 12 bzw. 14 zur Amplitudenüberwachung kann ein Fensterkomparator vorgesehen sein. Aus Tietze/Schenk "Halbleiter-Schaltungstechnik", 6. Auflage, Seite 180, ist ein Fensterkomparator bekannt. Der Fensterkomparator vergleicht das Signal uAS1 bzw. uAS2 mit den Vergleichsspannungen ∓US₊ und ∓US₋, die einen Vergleichswertebereich festlegen. Dabei kennzeichnet ∓US₊eine obere und ∓US₋ eine untere Vergleichsspannung. Die Vorzeichen der Vergleichsspannungen +US₊, +US₋, -US₊ und -US₋ geben an, ob der positive oder der negative Amplitudenverlauf des Signals uAS1 bzw. uAS2 überwacht wird. Am Ausgang des Fensterkomparators 12 bzw. 14 stehen folgende zwei Signale an: Signal
Die Figur 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 nachgeschaltet ist, verknüpft. Das Ausgangssignal u₀₁ bzw. u₀₂ des ODER-Gatters 56 bzw. 58, dargestellt in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ωt in der Figur 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-Gatters 44 bzw. 46 das Rechtecksignal uRS1 bzw. uRS2 zugeführt ist. Außerdem ist das Rechtecksignal uRS1 bzw. uRS2, dargestellt in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ωt in der Figur 4 bzw. 5, einem zweiten Eingang mit Negation des zweiten UND-Gatter 48 bzw. 50 zugeführt, dessen erstem Eingang das Rechtecksignal uRS2 bzw. uRS₁ zugeführt ist. Dem zweiten Eingang des dritten UND-Gatters 52 bzw. 54 ist das Rechtecksignal uRS2 bzw. uRS1 zugeführt, das ebenfalls dem zweiten Eingang des EXOR-Gatters 60 bzw. 62 zugeführt ist. Die Ausgangssignale uU11, uU21 und uUG1 bzw. uU21, uU22 und uUG2 der UND-Gatter 44 , 48 und 52 bzw. 46, 50 und 54 sind jeweils in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ωt in den Figuren 8, 7 und 6 dargestellt. Durch diesen Aufbau der Logikschaltung 24 bzw. 26 wird aus den Rechtecksignalen uRS1 und uRS2 ein Taktimpuls uCL1 bzw. uCL2 erzeugt, das je nach Phasenfolge der Rechtecksignale uRS1 und uRS2 an der positiven bzw. negativen Flanke des Rechtecksignals uRS2 bzw. uRS1 generiert wird. Dadurch ist sichergestellt, daß unabhängig von der Phasenfolge der Signale uS1 bzw. uS2, selbst bei Wechsel der Phasenfolge während des Betriebs, gekennzeichnet durch die Punkte P₁ bzw. P₂ in den Figuren 3 bis 11, ein Taktimpuls uCL1 bzw. uCL2 beim Maximum des Signals uS1 bzw. uS2 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 Taktimpuls uCL1 bzw. uCL2 innerhalb einer Periode des Signals uS1 bzw. uS2 erzeugt wird, wodurch keine einseitige Amplitudenbeeinflussung erfolgen kann. Somit ist sichergestellt, daß die Abtastung der Amplituden bei beiden Signalen uS1 und uS2 abwechselnd erfolgt.FIG. 2 shows the internal structure of
Das dritte UND-Catter 52 bzw. 54 der Logikschaltung 24 bzw. 26 trägt nicht direkt zur Funkticn der Logikschaltung 24 bzw. 26 bei, sondern stellt ein sogenanntes Anti-Hazard-Glied dar. Dieses Anti-Hazard-Glied soll verhindern, daß sogenannte Glitches, die bei fast gleichzeitiger Änderung mehrerer Eingangssignale entstehen können, entstehen. Da die Eingangssignale uU11 und uU21 des ODER-Gatters 56 bzw. die Eingangssignale uU21 und uU22 des ODER-Gatters 58, bedingt durch die Gatterlaufzeiten des ersten und zweiten UND-Gatters 44 und 48 bzw. 46 und 50, sich fast gleichzeitig ändern können, kann das Ausgangssignal u₀₁ bzw. u₀₂ 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 Fehlverhalten, verursacht durch unterschiedliche Gatterlaufzeiten der UND-Gatter 44 und 48 bzw. 46 und 50, in dem es ein Signal uUG1 bzw. uUG2 erzeugt, das das Ausgangssignal u₀₁ bzw. u₀₂ während der fast gleichzeitigen Statusänderung seiner Eingangssignale uU11 und uU21 bzw. uU21 und uU22 auf high-Zustand hält.The third AND
In den Figuren 10 und 11 sind die von den Logikschaltungen 24 und 26 erzeugten Taktimpulse uCL1 und uCL2 in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ωt dargestellt. Das Taktimpuls uCL1 bzw. uCL2 wird jeweils während einer Periode des Signals uS1 bzw. uS2, wobei die einzelnen Perioden des Signals uS1 bzw. uS2 durch T1, T2 und T3 gekennzeichnet sind, genau zum positiven Amplitudenmaximum generiert. Während der zweiten Periode T2 - T1 wird kein Taktimpuls uCL2 erzeugt, da die Phasenfolge der Signale uS1 und uS2 zum Zeitpunkt P1 wechselte, bevor das Signal uS2 sein positives Amplitudenmaximum erreicht hat.FIGS. 10 and 11 show the clock pulses u CL1 and u CL2 generated by the
Anhand der Figur 12 ist die Funktionsweise der Schaltungsanordnung 2 gemäß Figur 1 näher erläutert. Während der ersten Periode wird das Signal UAS₁ und uAS2 abgetastet, d.h. es wird mittels des Fensterkomparators 12 und 14 festgestellt, wo sich die positive Amplitude bzw. das positive Amplitudenmaximum befindet. Es wird festgestellt, daß das Amplitudenmaximum unterhalb der unteren Vergleichsspannung +US₋ liegt. Dadurch ist das Signal
In Figur 13 sind die Signale uAS1 und uAS2 in einem Diagramm über der Kreisfrequenz ωt dargestellt, wobei zum Zeitpunkt des negativen Amplitudenmaximums der Verstärkungswert des programmierbaren 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 uAS1 bzw. uAS2 überwachen kann.13 shows the signals u AS1 and u AS2 in a diagram over the angular frequency ωt, the gain value of the
Damit auch zu den negativen Amplitudenmaxima der Signale uAS1 und uAS2 Taktimpulse
In Figur 14 ist eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Offsetspannung des Signals uS1 bzw. uS2 dargestellt. Dabei besteht die Schaltungsanordnung aus der Schaltungsanordnung 2 und einer Schaltungsanordnung 2′, deren Datenausgänge einem Differenzglied 64 zugeführt sind. Der Ausgang des Differenzgliedes 64 ist über einen Digital-Analog-Wandler 66 mit einem Spannungsteiler 68 verknüpft, dessen Ausgang über einen Integrierer 70 mit einem Offseteingang der Schaltungsanordnung 2 und 2′ verknüpft ist. Die Schaltungsanordnung 2′ entspricht vom Aufbau der Schaltungsanordnung 2. Der Unterschied dieser beiden Schaltungsanordnungen 2 und 2′ liegt bei den Vergleichsspannungen +US₊, +US₋, -US₊ und -US₋. Wenn beispielsweise das Signal uS1 mit einer Offsetspannung UOff1 versehen ist, so sind den Fensterkompensatoren 12 und 14 der Schaltungsanordnung 2 die Vergleichsspannungen +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 beispielsweise das Signal uS1 mit einer Offsetspannung UOff1 behaftet ist, wird jeweils der Datenausgang des ersten Kanals der Schaltungsanordnung 2 und 2′, an dem ein Daten-Wort DV1+ bzw. DV1₋ ansteht, mit dem Differenzglied 64 verbunden. Dieses Differenzglied 64 bildet die Differenz DV1₋ - DV1₊ bzw. wenn das Signal uS2 mit einer Offsetspannung UOff2 behaftet ist, die Differenz DV2₋ - DV2₊. Die in digitaler Form gebildete Differenz, die dem doppelten Offsetwert des Signals uS1 bzw. uS2 entspricht, wird in einem analogen Wert gewandelt. Mittels des Spannungsteilers 68 erhält man den Offsetspannungswert UOff1 bzw. UOff2 des Signals uS1 bzw. uS2, der über den Integrator 70 einem Offseteingang des programmierbaren Verstärkers 8 bzw. 10 der Schaltungsanordnung 2 und einem entsprechenden programmierbaren Verstärker der Schaltungsanordnung 2′ zugeführt wird. Die Verstärker bilden dann die Differenz uS1 -UOff1 bzw. uS2 -UOff2. Durch diese Schaltungsanordnung können hohe Offsetspannungswerte, die durch Betriebstemperaturen sich wesentlich ändern, kompensiert werden.FIG. 14 shows a circuit arrangement for regulating the offset voltage of the signal u S1 or u S2 . The circuit arrangement consists of the
Claims (8)
- Method for correcting amplitude variations of two alternating, periodic signals (uS1, uS2) in quadrature with a random phase sequence, each of which has per half period centrally an amplitude maximum, characterized in that the signals (uS1, uS2), after passing through appertaining actuators (8, 10) correcting the signal amplitude, are in each case converted into rectangular signals (uRS1, uRS2), from which, by means of a logic circuit (24 or 26), clock pulses (uCL1 or uCL2) are in each case generated according to the phase sequence of the signals (uS1, uS2) at the positive or negative edge of the rectangular signals (uRS1, uRS2), in that the positive or negative amplitude characteristic of the amplitude-corrected signals (uAS1, uAS2) applied on the output side of the actuators (8, 19) is monitored for falling short of a lower reference voltage (±US₋) or the exceeding of an upper reference voltage (±US₊) and in that upon the falling short or the exceeding a device (20, 22) for changing a predetermined correcting variable of the respective actuator (8, 10) is activated by means of the clock pulses (uCL1 or uCL2) with the aim of returning the amplitudes of the amplitude-corrected signals (uAS1, UAS2) into the region between the upper and lower reference voltage (±US₋ or ±US₊).
- Circuit arrangement for carrying out the method according to claim 1, having a circuit arrangement for correcting amplitude variations of two alternating, periodic signals (uS1, uS2) in quadrature, each of which has per half period centrally an amplitude maximum, characterized in that the signals (uS1, uS2) are converted by means of actuators (8, 11) into amplitude-corrected signals (uAS1, uAS2) which are each supplied on the one hand to a device (12, 14) for monitoring the positive or negative amplitude characteristic and on the other hand to a comparator (16, 18), with the outputs of the comparators (16, 18) being linked to a logic circuit (24, 26), in that the correcting variable of each actuator (8, 10) can be adjusted by means of a device (20, 22) for changing a predetermined correcting variable and in that the two outputs of each device (12, 14) for monitoring the positive or negative amplitude characteristic of the signal (UAS1 or UAS2) and an output of the logic circuit (24, 26) are in each case linked to a device (20, 22) for changing a predetermined correcting variable.
- Circuit arrangement according to claim 2 having a second circuit arrangement (2′) for correcting amplitude variations of two alternating, periodic signals (uS1, uS2) in quadrature, each of which has per half period centrally an amplitude maximum, with the amplitude-corrected signals (uAS1, UAS2) in each case being supplied on the one hand to a device for monitoring the negative or the positive amplitude characteristic and on the other hand to a comparator, the outputs of which are linked to a logic circuit, and with the correcting variable of each actuator being adjustable by means of a device for changing a predetermined correcting variable, the inputs of which are connected to the outputs of the device for monitoring the negative or positive amplitude characteristic of the signals (uS1, uS2) and to an output of the logic circuit, characterized in that to control the offset voltage (uoff1, Uoff2) of the signals (uS1, uS2) the positive correcting variable value (DV1₊ or DV2₊) of the device (20 or 22) for changing a predetermined correcting variable of the first circuit arrangement (2) and the negative correcting variable value (DV1₋ or DV2₋) of the device of the second circuit arrangement (2′) for correcting amplitude variations are supplied to a differential element (64), the output of which is connected by way of a digital-to-analog converter (66) to a voltage divider (68), the output of which is connected by way of an integrator (70) to offset inputs of said circuit arrangement (2, 2′).
- Circuit arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the logic circuit (24 or 26) contains three AND gates (44, 48, 50 or 46, 50, 54), the outputs of which are connected to an OR gate (56 or 58), the output of which is connected on one side to an EX.OR gate (60 or 62) and on the other side to the first and third AND gate (44, 52 or 46, 54), in that the first input of the logic circuit (24 or 26) is connected to an input of the first AND gate (44 or 46) and to an input with negation of the second AND gate (48 or 50) and in that the second input of the logic circuit (24 or 26) is connected to an input of the second AND gate (48 or 50), the third AND gate (50 or 52) and the EX.OR gate (60 or 62), with the output of the EX.OR gate (60 or 62) forming the output of the logic circuit (24 or 26).
- Circuit arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that in each case a window comparator is provided as device (12, 14) for monitoring the positive or negative amplitude characteristic, whereby the values of the reference voltages (US₊, US₋) can be positive or negative.
- Circuit arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that in each case an up-down counter is provided as device (20, 22) for changing a predetermined correcting variable.
- Circuit arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that in each case a programmable amplifier is provided as actuator (8, 10).
- Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the positive and negative correcting variable value (DV1₊, DV1₋ or DV2₊, DV₋) of the signal (uS1 or uS2) can be supplied to a multiplexer, the output of which is linked by way of a digital-to-analog converter (66) to the voltage divider (68).
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