NO822025L - Koplingsanordning for frembringelse av en av en vekselspenning avhengig styrelikespenning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en koplingsanordning for frembringelse av en av en vekselspenning avhengig styrespenning, hvor koplingsanordningen er av den type som er angitt i innledningen til patentkrav 1.

Fra DE-AS 2 830 784 er det kjent å benytte en sådan koplingsanordning i forbindelse med et kompandersystem.

For god funksjon av et kompandersystem er det nød-vendig med en kort utsvingningstid for etter et plutselig endende nyttesignal å unngå hørbare støysignaler. Ved lav-frekvent nyttesignal fører på den annen side en kort utsvingningstid til en.høy pulsasjon av regulerings- eller styrespenningen og dermed via styringen til en signalforvrengning. For unngåelse av denne signalforvrengning er derfor en lang utsvingningstid nødvendig. Disse innbyrdes motstående krav oppfylles ved hjelp av en tidskonstantomkopling. Denne omkopling bevirkes på kompressorsiden av.vekselspennings-utgangssignalet og på ekspandersiden av. vekselspennings-inngangssignalet.

Ladetidskonstantomkoplingen bevirkes f.eks. ved hjelp av en gjentriggbar, monostabil multivibrator (mono-flop) slik det.er beskrevet i "Wissenschaftliche Berichte AEG-TELEFUNKEN" Bd.. 52 (1979), side 103.

Ved denne kopling opplades en kondensator via en strømkilde. Den ene inngang til. en differanseforsterker er forbundet med kondensatoren, og den andre inngang med en referansespenning. Kondensatorens oppladning bevirker i begynnelsen en tidsforsinkelse. Dersom kondensatorspenningen til slutt oppnår høyden, av referansespenningen, blir diffe-ranseforsterkeren.meget raskt omkoplet.. Dette skjer i et område på ca. 50 mV. Den ved hjelp av denne kopling bevir-kede omkopling av en reguleringstidskonstant skjer derfor meget raskt.

Denne slagliknende omkopling av.tidskonstanten gjør seg hørbart merkbar , når tidskonstantenes omkoplingstidspujik-ter i kompressoren og i ekspanderen ikke stemmer overens på grunn av toleranser av den tidsbestemmende kondensator og/ eller dennes oppladningsstrøm.

Formålet med oppfinnelsen er med små omkostninger å- redusere toleransepåvirkningene til de tidsbestemmende ledd i den kjente kopling.

Ovennevnte formål oppnås med en koplingsanordning av den type som er angitt i innledningen til krav 1, og som er kjennetegnet ved de i krav 1 angitte, karakteriserende trekk.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser en utførelse.av koplingen iføl-ge oppfinnelsen, fig. 2 viser en annen utførelse av koplingen ifølge oppfinnelsen, fig. 3 viser et tidsdiagram for for-klaring av oppfinnelsen, idet fig. 3a viser forløpet av en signalspenning på inngangen 1, fig. 3b viser spenningen på kondensatoren 7, fig. 3c viser strømforløpet gjennom transistoren 21, og fig. 3d viser forløpet av.styrespenningen på klemmen 2, og fig. 4 viser en tredje utførelse av koplingen ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser oppbygningen av en kopling ifølge oppfinnelsen. Koplingen har en inngang 1 for en vekselspenning UNFog én utgang 2 for en styrelikespenning UgT- Over en spenningsdeler 4, 4 0 styrer inngangen 1 basisen til en transistor:. 5 som inngår i en Darlington-kopling med en ytterligere transistor 6. Transistorens.6 emitter er koplet til referansepotensial. Transistorenes . 5 og . 6 kollektorer: er forbundet med de første tilkoplingsklemmer til en strøm-kilde 3, en kondensator 7 og en diodestrekning 15 - 20, og

> med basisen i en transistor 21. Kondensatoren 7 og diodestrekningen 15 - 20 er med den andre tilkoplingsklemme koplet til referansepotensial. Sammen med en transistor 24 danner transistoren 21 en differanseforsterker. Transistorens 21 emitter er over en motkoplingsmotstand 22 forbundet med transistorens.24 emitter og med den første tilkoplingsklemme.til en strømkilde 23. Strømkildens 23 andre tilkap-lingsklemme er koplet til referansepotensial. Transistorens 24 kollektor er forbundet med en driftsspenning Ufc. Transistorens 24 basis har en felles kontakt med en diodestrekning 26 - 28 og en strømkilde 25. Diodestrekningens andre

tilkoplingsklemme fører til referansepotensial, og strøm-kildens 25 andre tilkoplingsklemme' er koplet til driftsspenningen U^. Transistorens 21 kollektor er forbundet med basisen i en transistor 11 og er dessuten forbundet med driftsspenningen U,. via en seriekopling bestående av en diode 13;og en motstand 12. Transistorens 11 emitter er over en motstand 10 koplet til driftsspenningen U^.

Fra inngagen 1 via en ytterligere spenningsdeler

43/42 styres eller påvirkes basisen i en transistor 41

hvis emitter ligger på referansepotensial og.hvis kollektor er forbundet med forbindelsespunktet mellom en kondensator 8 og en motstand 9. Kondensatoren 8 er med sin andre kon-taktklemme koplet til referansepotensial. Transistorens 11 kollektor er koplet til et felles forbindelsespunkt mellom motstanden 9, kondensatoren 8, transistorens 41 kollektor og utgangen 2.

Transistorene 5, 6 og 41 fremstiller respektive terskelverdibrytere: Dersom inngangsspenningen på inngangen 1 overskrider en ved hjelp av transistorens 41 basis-emittér-spenhing og spenningsdeleren 43,.42 forutbestemt terskelverdi, blir transistorens 41 kollektor-emitterstrekning ledende.. Som et resultat av dette utlades kondensatoren 8 over transistorens 41 kollektor-emittermotstand til mer negative verdier, og utgangsspenningen på tilkoplingsklemmen 2 blir mer negativ. Dersom inngangsspenningen på nytt synker under terskelverdien, blir transistoren 41 på nytt sperret og kondensatoren 8 blir over motstanden 9 på nytt opp-ladet til mer positive verdier. Således blir utgangsspenningen på klemmen 2 mer positiv.

Byggeelementene 8, 9, 41, 42 fremstiller forsåvidt en rask likeretterkopling slik den er beskrevet i DE-PS 2 406 259 (fig. 12) og DE-AS 2 403 799 (fig. 2).

Den ytterligere terskelverdibryter bestående av transistorene 5, 6 og spenningsdeleren 4, 40 virker som ut-ladningsstrømbane parallelt med kondensatoren 7. Dersom det på inngangen 1 ligger et signal som er større enn terskelverdien for anordningen 4, 40, 5, 6, blir kondensatoren 7 over Darlington-koplingen 5, 6 meget raskt utladet til en restspenning på ca. én diodespenning. Derved er spenningen på transistorens 24 basis to diodespenninger høyere enn spenningen på transistorens 21 basis. Transistoren 21 er således sperret, dens kollektorstrøm er lik null og det er dermed også strømspeilkoplingens 10, 11, 12, 13 utgangs-strøm For oppladning av kondensatoren 8 er dermed bare ladestrømmen gjennom motstanden 9 virksom. Den store tidskonstant fremkommer ut fra produktet av kondensatoren 8 og motstanden 9. Dersom signalet på inngangen 1 underskrider terskelspenningen for anordningen 4, 40, 5, 6, er Darlington-koplingen 5, 6 sperret. Kondensatorspenningen på kondensatoren 7 stiger da lineært, fremkalt av strømkilden 3, fra én diodespenning til en verdi som er begrenset av de seks dioder 15 - 20. Den tid som forløper inntil kondensatoren 7 og dermed transistorens 21 basis oppnår tre diodespenninger, dvs. den samme spenning som transistorens 24 basis, er koplingens forsinkelsestid eller holdetid. Etter oppnåelse av denne spenning på sin basis overtar transistoren 21 kontinuerlig strømmen I23fra strømkilden 23 inntil strømmen I 23 vedf.eks. fem diodespenninger overtas fullstendig av transistoren 21, og transistoren 24 sperrer.. Overtagelses-spenningsområdet' er lik produktet av motkoplingsmotstanden 2 2 og strømmen I23*Strømovertagelsen gjennom transistoren 21 er proporsjonal med kondensatorens 7 kondensatorspenning. Tiden for strømovertagelsen er av samme størrelsesorden som koplingens tidsforsinkelse. Samtidig blir stigningen av strømmen i transistoren 21 av den strømspeilkopling som består av motstandene 10 og 12, dioden 13 og transistoren 11, tilført som strøm 1^ til kondensatoren. 8. Strømmen 1^ innstilles etter<I>llmax<=><I>23<R>i2y/R10*1 motsetnin9 t:L1 anordningen ifølge DE-AS 2 830 784. bevirker den konstant stigende strøm I11en avrunding av forløpet av styrespenningen på utgangen 2.

Fig. 2 viser en annen utførelse av koplingen iføl-ge oppfinnelsen. Motkoplingsmotstanden 22 bortfaller og i stedet er det anordnet en motkoplingsmotstand 38 i transistorens 24 emittergren. Diodestrekningen 26 - 28.er erstattet av en diodestrekning 33 - 37.

Ved denne kopling begynner strømovertagelsen gjennom transistoren 21 når dennes basisspenning har oppnådd en verdi som svarer til transistorens 24 basisspenning med fradrag av den på grunn av strømmen gjennom motstanden 38 oppstående spenning I23*R38"0mrådet for strømovertagel-sen svarer til produktet I23*R38*

Diodestrekningen på transistorens 21 basis kan også erstattes av en tilsvarende zenerdiode da den bare tje-ner til å begrense kondensatorens 7 spenning over en verdi som er nødvendig for fullstendig strømovertagelse gjennom transistoren 21. Den kan.også bortfalle, og spenningen på kondensatoren stiger da til driftsspenningen.

Likeledes kan diodestrekningere 26 r- 28 og 33 - 37 og strømkilden 25 erstattes av andre passende koplinger som frembringer.en i hovedsaken konstant spenning på transistorens 24 basis.

Dersom det, i overensstemmelse med fig. 3a, ved tiden t = tg er for hånden et signal som er større enn terskelspenningen for anordningen 4, 5, 6, 40, er Darlington-koplingen 5, 6 under signalets varighet.koplet til ledende tilstand. I overensstemmelse med fig. 3b beløper kondensatorspenningen Uy seg til ca. én diodespenning. Strømmen gjennom transistoren 21 blir ifølge fig. 3c lik null. Dersom spenningen ifølge fig. 3a likeledes overskrider terskelverdien for anordningen 41, 42, 43, blir likeledes kondensatoren utladet. Styrespenningen på utgangen 2 har sin minimale verdi. Dersom signalet. UNF blir lik' null eller dersom det synker under de aktuelle terskelspenninger, sperres transistorene 5, 6, 41. Kbndensatorspenhingen U 7 stiger da kontinuerlig til den ved hjelp av diodene 15 - 20 begrensede verdi. Slik det fremgår av fig. 3c, begynner strømmen I2^å flyte såsnart kondensatorspenningen har oppnådd verdien på tre diodespenninger. Strømmen I2^stiger deretter pro-porsjonalt \med kondensatorspenningen U 7 fra null til sin , maksimalverdi. Det derved oppstående spenningsforløp på utgangen 2 er vist på fig. 3d.. Under koplingens holdetid stiger styrespenningen UgTlangsomt. Stigningen bestemmes av den store tidskontstant som er tilveiebrakt av kondensa toren 8 og motstanden 9. Etter holdetiden inntrer en avrunding av styrespenningen UgT. På den strøm som tilføres via motstanden 9 til kondensatoren 8, overlagres den konstant stigende strøm 1^ som via strømspeilkoplingen utvin-nes fra strømmen ^l* Den konstant stigende strøm 1^ bevirker altså en krummet, dvs. avrundet stigning av styrespenningen. Styrespenningen stiger til sin maksimalverdi. Dersom styrespenningen frembringes på denne måte, forskyver det seg nå, betinget av de foran angitte toleransepåvirk-ninger, to avrundede kurver mot hverandre. Innflytelsen av denne forskyvning er i gjennomsnitt -mindre enn i den tid-ligere' kjente kopling.

Fig. 4 viser et ytterligere utførelseseksempel på koplingen ifølge oppfinnelsen. Denne benyttes som periferi-kopling for den kjente HIGH-COM IC U4 01B, her betegnet med 61, og bevirker likeledes en avrunding av.styrespenningsfor-løpet. En tilkoplingsklemme 44 i den.integrerte krets

(IC) 61 er forbundet med emitteren i en transistor 52, via en motstand 12 med emitteren.i en transistor 54, via en motstand 10 med emitteren i en transistor 11 og med en tilkopling til en motstand 9. Motstandens 9 andre tilkopling fører til transistorens 11 kollektor, til en tilkopling til en kondensator 8 og til en utgang 46 fra den integrerte krets 61. En utgang 45 fra kretsen 61 er forbundet med transistorens 52 basis og med en tilkopling til en motstand 49. Motstandens 49 andre tilkopling er via forbindelsespunktene med en motstand 50 og en kondensator 51.koplet til referansepotensial. Motstanden 50 og kondensatoren 51 danner en parallellkopling. Det felles forbindelsespunkt fører på

den ene side til referansepotensial.og er på den andre side forbundet med transistorens 52 kollektor, transistorens 54 basis, transistorens 54 kollektor og transistorens 11 basis. Kondensatoren 8, som er forbundet med.utgangen 46 fra kretsen 61, ligger med sin andre tilkopling på referansepotensial. Kretsens 61 tilkopling 47 er forbundet med referansepotensial. Internt oppviser kretsens 61 tilkoplinger 44 og 45

en bryter 53 som styres av signalspenningen UNF- Dersom det

foreligger en signalspenning U N , er bryteren 53 åpnet. Dersom signalspenningen UNFfaller under en terskelverdi

(se DE-AS 2 850 736), lukkes bryteren 53 med en tidsforsinkelse som bevirkes.av en koplingsdel i den integrerte krets 61 (se Wissenschaftliche Berichte, AEG-Telefunken 52

(1979) 1-2, s. 103). Ekvivalent med" de foregående utførelses-eksempler er motstandene 42, 43 og transistoren 41 til stede i den interne kopling i den integrerte krets 61. Styrespenningen UgTer til stede på kretsens 61 klemme 46.

Dersom et signal UNFer forhånden, er bryteren 53 lukket. Dermed åpnes transistoren 52 og kondensatoren 51 tilføres spenningen pluss U, fra klemmen 44. Transistoren 11 er sperret og gjennom motstanden 10 og transistoren 11 flyter ikke lenger noen strøm til kondensatoren 8. Dersom et signal UNp ikke lenger er forhånden, lukkes bryteren 53 med en tidsforsinkelse, og .dermed lukkes også transistoren 52. Kondensatoren 51 utlader seg nå langsomt over motstanden 50. På grunn av senkningen av spenningen på transistorens 54 basis blir denne transistor langsomt ledende og en konstant stigende strøm flyter over motstanden 50 mot jord. I likeveksttilstanden innstiller det seg på kondensatoren 51 en spenning som bestemmes av den strøm som flyter.gjennom motstanden 12, transistoren 54 og motstanden 50. Den inntil oppnåelsen av likevek£s.tilstanden stigende. strøm tilføres via strømspeilkoplingen 10, 11, 12, 54 til kondensatoren 8. Den på kondensatoren 8 liggende spenning svarer til styrespenningen UST. Kondensatorens 8 utladningskopling, bestående av spenningsdeleren 43, 42 og transistoren .41, er innstilt slik at den påvirkes eller styres av signalets spisser. Kondensatoren 8 opplades konstant ved hjelp av den av motstanden 9 forutbestemte strøm.

Claims (11)

1. Koplingsanordning for frembringelse av en av en vekselspenning avhengig styrelikespenning, særlig for dyna-mikk-kompresjon eller -ekspansjon, omfattende en første ladekondensator (7; 51) som er oppladbar via en første lade-strømkrets (3, 7; 12, 13, 51) og er utladbar via en første utladningsstrømkrets (4, 40, 5, 6, 7; 52, 51), og en andre ladekondensator (8) som er oppladbar via en andre ladestrøm-krets (8, 9) og en med denne parallell, tredje ladestrøm-krets (8, 10, 11) og er utladbar via en andre utladnings-strømkrets (41, 42, 43, 8), idet den tredje ladestrømkrets (8, 10, 11) oppviser en styrbar strømbane (10, 11) som styres ved overskridelse av ladekondensatorens (7; 51) spenning over en forutbestemt terskelverdi., karakterisert ved at ladestrømmen i den tredje ladestrømkrets (8, 10, 11) ved en spenning (U7 ) over den første ladekondensator (7; 51) under terskelverdien oppviser en første verdi og over terskelverdien oppviser en andre verdi, idet den første eller andre verdi er proporsjonal med den første ladekondensators (7; 51) spenning opp til en grenseverdi, og området for den ..første verdi slutter seg umiddelbart til området for den andre verdi.

2. Koplingsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den tredje ladestrømkrets (8, 10, 11) danner en første gren (10, 11) av en strømspeilkopling (10, 11, 12, 13), idet strømmen i den andre gren (12, 13) av strømspeil-koplingen er bestemt av høyden av den første ladekondensators (7; 51) spenning.

3.. Koplingsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at strømmen i strø mspeilkoplingens (10, 11, 12, 13) andre gren (12, 13) er tilført via en motkoplet forster-ker.

4. Koplingsanordning ifølge krav 3, karakterisert ved at forsterkeren er utført som differanseforsterker med en første (21) og en andre transistor (24).

5. Koplingsanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at strømspeilkoplingens (10, 11, 12, 13) andre gren (12, 13) danner kollektorkretsen i differanseforsterkerens første transistor (21) hvis basis er forbundet med den første ladekondensator (7).

6. Koplingsanordning ifølge krav 4, karakte-ris, e r t;\ ved at de to emittere i dif feransef orsterkerens begge transistorer er sammenkoplet over en motsta:nd (22, 38).

7. Koplingsanordning ifølge krav. 6, karakte-risert ved at emitteren i den ene av de to transistorer er koplet til jord via en strømkilde (23).

8. Koplingsanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at overgangsverdien av området for den første verdi til området for den andre verdi av ladestrømmen i den tredje ladestrømkrets (8, 10, 11) er gitt.ved hjelp av forspenningen på basisen i differanseforsterkerens andre transistor (24) .

9. Koplingsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den første ladekondensators (.7) spenning er begrenset ved hjelp av en begrensningskopling (15 - 20).

10. Koplingsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved . at ladestrømmen i den tredje ladestrømkrets (8, 10, 11) er tilnærmet lik null under terskelverdien av spenningen på den første ladekondensator (7).

11. Koplingsanordning ifølge krav. 1, karakterisert ved at ladestrømmen i den tredje ladestrømkrets (8, 10, 11) er tilnærmet lik null over terskelverdien av spenningen på den første ladekondensator (51).