WO1998042073A1 - Umsetzung eines nutzsignals in ein rechtecksignal - Google Patents

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WO1998042073A1
WO1998042073A1 PCT/DE1997/002687 DE9702687W WO9842073A1 WO 1998042073 A1 WO1998042073 A1 WO 1998042073A1 DE 9702687 W DE9702687 W DE 9702687W WO 9842073 A1 WO9842073 A1 WO 9842073A1
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signal
value
output
comparator
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PCT/DE1997/002687
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Inventor
Werner Fischer
Peter Grosshans
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/023—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of differential amplifiers or comparators, with internal or external positive feedback
    • H03K3/0233—Bistable circuits
    • H03K3/02337—Bistables with hysteresis, e.g. Schmitt trigger
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01—Shaping pulses
    • H03K5/08—Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding
    • H03K5/082—Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding with an adaptive threshold
    • H03K5/086—Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding with an adaptive threshold generated by feedback
    • H03K5/088—Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding with an adaptive threshold generated by feedback modified by switching, e.g. by a periodic signal or by a signal in synchronism with the transitions of the output signal

Definitions

  • the invention relates to a method or a circuit arrangement for converting a useful signal oscillating around a predetermined signal level into a square-wave signal according to the preamble of claim 1 or claim 4, in which the useful signal is compared with a reference value in a first comparator.
  • the first comparator has a first input, to which the useful signal can be applied, and a second input, which is connected to the output of a reference signal source, at which a reference signal is output. Furthermore, the first comparator has an output at which the square-wave signal is output.
  • Such a method or such a circuit arrangement are well known in the prior art.
  • sinusoidal signals are converted into rectangular signals so that a simpler evaluation is possible.
  • Such sinusoidal signals occur, for example, as output signals from inductive sensors which scan parts passing them with different markings.
  • encoder disks which are connected to one of these shafts are bound and have a number of markings, scanned by inductive sensors and the resulting output signal is evaluated in a control unit of a motor vehicle.
  • the output signal of the inductive sensor is converted into a square-wave signal, for which purpose the sinusoidal signal is compared with a threshold value and an edge change of the square-wave signal occurs when this threshold value is exceeded.
  • All known arrangements for converting a sinusoidal signal into a square wave signal basically have the disadvantage that when the sinusoidal signal passes through the threshold value, the square wave signal switches back and forth several times (so-called jitter), since the sinusoidal signal contains a noise component, as a result of which the threshold value during signal passage is exceeded or fallen below several times.
  • Comparators with a hysteresis are therefore used to prevent the multiple circuits.
  • the hysteresis ensures that after the square-wave signal output at the output of the comparator is switched from a first value to another value, the comparator output is only switched back to the first value when the input signal has previously exceeded the value of the hysteresis .
  • the square-wave signal output at the comparator is no longer switched at the time when the input signal of the comparator exceeds the threshold value, but at the time when the input signal of the comparator exceeds or falls below the threshold value plus or minus the value of the hysteresis .
  • the known methods and the known circuit arrangements for converting a useful signal oscillating around a predetermined signal level into a square-wave signal can therefore only be used to a limited extent.
  • the level change of the square-wave signal takes place in each case on the first positive or negative passage of the useful signal through the signal level. It is particularly advantageous if, after the first positive or negative passage of the useful signal through the signal level, a positive or negative hysteresis is effective, which is only reset to zero when the signal level has exceeded or fallen below this hysteresis level.
  • This can be realized in an advantageous manner in that the reference value with which the useful signal is compared is set to different values.
  • the reference value is advantageously set when the useful signal passes through the useful signal level.
  • the reference value can be set to the value of the useful signal level minus or plus the value of a switching threshold.
  • a device according to the invention is characterized in that the reference signal source is switchable and the reference signal can be set to the signal level and at least two levels different from the signal level.
  • the useful signal can advantageously be compared with different reference signal levels. As a result, it is possible to compare the useful signal as it passes through the useful signal level with the value of the useful signal level. If the useful signal reaches the value of the useful signal level, the comparator switches its output, as a result of which the square-wave signal at the output of the comparator assumes a different value.
  • the reference signal source is switched simultaneously with the switching of the output of the comparator.
  • the output level of the signal output by the reference signal source after the switchover that is to say immediately after the useful signal has passed through the useful signal level, corresponds to the value of the useful signal level minus or plus the value of the switching threshold.
  • the reference signal after the switchover corresponds to the useful signal level minus the value of the switching threshold. If the useful signal level passes through the useful signal level from a value above the useful signal level, the value of the reference signal after the reference signal source has been switched corresponds to the value of the useful signal level plus the value of the switching threshold. This advantageously It is sufficient that the useful signal is compared with a value that corresponds to the useful signal level until the useful signal level has passed, and immediately after the useful signal level has passed through the useful signal level with the value of the useful signal level minus or plus the value of the switching threshold, thereby comparing the first Comparator the function of a hysteresis is generated.
  • a special arrangement can be provided in the circuit arrangement according to the invention, by means of which the switching of the reference signal source each time the useful signal passes through the useful signal level and when the useful signal reaches the values of the useful signal level minus or plus the value of a hysteresis of a second one Comparator is done. If the useful signal reaches the value of the useful signal level minus or plus the value of the hysteresis of the second comparator, the reference signal source is set so that the value of the signal level is present at its output.
  • the reference signal source can thus be set in the device according to the invention in such a way that the level of its output signal after the useful signal level has been exceeded or fallen short of plus or minus the value of the switching threshold corresponds to the useful signal level and after the useful signal has passed through the useful signal level until the switching is reached - Threshold corresponds to the value of the useful signal level minus or plus the value of the switching threshold.
  • FIG. 1 shows a schematic arrangement of a circuit arrangement according to the invention
  • 6 to 8 each show a signal curve of the most important signals of the circuit arrangement according to FIG. 1 with a useful signal with an amplitude smaller than the hysteresis of a second comparator circuit.
  • a useful signal SN is applied to the plus input 1 of a first comparator 4 and to the plus input 10 of a second comparator 9.
  • a minus input of the first comparator 4 is connected to an output 6 of an ummation amplifier serving as a reference signal source 5.
  • a rectangular output signal SR is generated at an output 3 of the first comparator 4 as a function of the signals at the two inputs 1, 2 of the first comparator 4.
  • a first input 7 of the reference signal source 5 is connected to the output of a first SR flip-flop 16.
  • a second input 8 of the reference signal source 5 is connected to an output of a second SR flip-flop 10.
  • the output of the first flip-flop 16 can assume the values 0 and -1.
  • the output of the second flip-flop 20 can assume the values 0 and +1.
  • the summation amplifier serving as reference voltage source 5 can, depending on the output values of the first flip-flop 16 and the second flip-flop 20, have three form different initial values.
  • the initial values can be 0, + UH 'and -UH'.
  • a first input of the first OR gate 24 is connected to an output 34 of a second positive edge evaluating element 32.
  • a second input of the first OR gate 24 is connected to the output 30 of the first negative edge evaluating element 29.
  • a first input of the second OR gate 25 is connected to an output 37 of a second negative edge evaluating element 35.
  • a second input of the second OR gate 25 is connected to the output 27 of the first positive edge evaluating element 26.
  • An input 28 of the first positive edge evaluating element 26 and an input 31 of the first negative edge evaluating elements 29 are connected to the output 3 of the first comparator 4.
  • An input 33 of the second positive edge evaluating element 32 and an input 36 of the second negative edge evaluating element 35 are connected to an output 12 of the second comparator 9.
  • the output 12 of the second comparator 9 is connected to an input 14 of an inverter 13.
  • An output 15 of the inverter 13 is connected to a minus input 11 of the second comparator 9.
  • the input signal SN shown in FIG. 2 has a sinusoidal course.
  • the useful signal SN oscillates around a signal level - / UO, which in the present example should be 0 volts.
  • the amplitude of the useful signal SN is greater than the value of the switching threshold +/- UH '.
  • the level of the reference signal UR shown in FIG. 5 initially corresponds to the value of the useful signal level UO.
  • the useful signal SN is therefore initially compared with the value UO. If the useful signal SN reaches the value UO, the first comparator 4 switches. The output signal SR of the comparator 4 assumes a more positive value.
  • the positive edge of the square-wave signal SR generated at the output 3 of the comparator 4 is recognized by the first positive edge evaluating element 26 and converted into a square-wave pulse.
  • the square-wave pulse sets the output signal of the first SR flip-flop 16 to -1 and the output signal of the second SR flip-flop 20 to 0.
  • the output signal of summation amplifier 5, which forms the reference signal UR and is shown in FIG. 5, assumes the value - UH '.
  • a reference signal UR with the value -UH ' is present at the minus input 2 of the first comparator 4 immediately after the useful signal SN has passed through the useful signal level UO.
  • the useful signal SN is therefore compared with the value -UH 'immediately after the useful signal SN has passed through the signal level UO.
  • the comparator therefore only switches over again when the useful signal SN reaches the value -UH '.
  • the output signal S2 of the second comparator 9 shown in FIG. 4 initially has the value 0.
  • the inverter 13 generates the output value + UH from the input value 0.
  • the useful signal SN is thus compared in the second comparator 9 with the value + UH. If the useful signal SN reaches the value + UH, the second comparator 9 switches, that is to say the output signal S2 assumes the value +1.
  • the output signal of the inverter 13 present at the minus input 11 of the second comparator 9 is switched to -UH.
  • the useful signal SN is thus compared with the value -UH in the second comparator 9 after the value + UH has been exceeded. This means that the second comparator 9 only switches again when the useful signal SN falls below the value -UH.
  • the first comparator 4 switches again.
  • the output signal SR of the first comparator 4 thus again assumes the value 0.
  • the second comparator 9 switches its output 12 to 0, since the value -UH was present at its minus input 11.
  • the output 15 of the inverter 13 is set to + UH.
  • a pulse is generated by the negative edge in the second negative edge evaluating element 35. The pulse passes through the second OR gate 25 to the second input of the second SR flip-flop 20, whereby the output 23 of the second SR flip-flop 20 is reset to 0.
  • the output 6 of the summation amplifier 5 thus again assumes the value 0. This means that the useful signal SN is again compared with the value 0 in the first comparator 4.
  • the function of the second comparator 9 is deactivated.
  • the circuit according to the invention then works like a conventional circuit with hysteresis.
  • the corresponding output signal SR is shown in FIG. 7.
  • the outputs of the first and second SR flip-flops are only switched when the output signal SR is switched.
  • the value of the reference signal UR is initially + UH '.
  • the useful signal SN is thus compared in the first comparator 4 with the value + UH ".
  • the first comparator 4 switches.
  • the output signal SR of the first comparator 4 takes on a more positive value
  • Existing positive edge of the output signal SR generates the first positive edge evaluating element 26 a pulse which sets the output 19 of the first SR flip-flop 16.
  • the output pulse of the first positive edge evaluating element 26 passes through the second OR gate 25 also to the second input 22 of the second SR flip-flop 20, as a result of which the output 23 of the second SR flip-flop 20 is set to 0.
  • At the output 6 of the total tion amplifier 5 is thus at the value -UH 'after switching the output signal SR.
  • the useful signal SN is therefore compared with the value -UH 'in the first comparator 4 immediately after the value + UH' has been reached.
  • the first comparator 4 therefore only switches again when the useful signal SN falls below the value -UH '.
  • the first comparator 4 switches and generates a more negative value at its output 3. By switching the output signal of the first comparator 4, a pulse is generated in the first negative edge evaluating element 29.
  • the output 23 of the second SR flip-flop 20 is set to +1 by the pulse.
  • the pulse also reaches the second input 18 of the first SR flip-flop 16 via the first OR gate 24, as a result of which the output 19 of the first SR flip-flop 16 is reset to 0.
  • the value + UH ' is thus present at the output 6 of the summation amplifier 5 immediately after the first comparator 4 has been switched over.
  • the useful signal SN is therefore compared in the first comparator 4 with the value + UH 'immediately after the switchover. If the useful signal SN again reaches the value UH ', the process described above begins again.

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Abstract

Ein Verfahren zur Umsetzung eines um einen vorbestimmten Signalpegel (U0) schwingenden Nutzsignals (SN) in ein Rechtecksignal (SR), bei welchem das Nutzsignal (SN) in einem ersten Komparator (4) mit einem Referenzsignal (UR) verglichen wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelwechsel des Rechtecksignals (SR) jeweils beim ersten positiven beziehungsweise negativen Durchgang des Nutzsignals (SN) durch den Signalpegel (U0) erfolgt. Eine Schaltungsanordnung zur Umsetzung eines um einen Signalpegel (U0) schwingenden Nutzsignals (SN) in ein Rechtecksignal (SR) weist einen ersten Komparator (4) auf, welcher einen Plus-Eingang (1) hat, an den das Nutzsignal (SN) anlegbar ist, und einen Minus-Eingang (2) hat, welcher mit dem Ausgang (6) einer Referenzsignalquelle (5) verbunden ist, an welchem ein Referenzsignal (UR) ausgegeben wird. Der erste Komparator (4) weist einen Ausgang (3) auf, an dem das Rechtecksignal (SR) ausgegeben wird. Die Referenzsignalquelle (5) ist umschaltbar, wodurch das Referenzsignal (UR) auf den Signalpegel (U0) und wenigstens zwei zum Signalpegel (U0) unterschiedliche Pegel U0+UH', U0-UH' einstellbar ist.

Description

Umsetzung eines Nutzsignals in ein Rechtecksignal
Die Erfindung betrifft ein Verfahren beziehungsweise eine Schaltungsanordnung zur Umsetzung eines um einen vorbestimmten Signalpegel schwingenden Nutzsignals in ein Rechtecksignal nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beziehungsweise Anspruchs 4, bei welchem das Nutzsignal in einem ersten Komparator mit einem Referenzwert verglichen wird. Hierzu weist der erste Komparator einen ersten Eingang auf, an den das Nutzsignal anlegbar ist, und einen zweiten Eingang, welcher mit dem Ausgang einer Referenzsignalquelle verbunden ist, an welchem ein Referenzsignal ausgegeben wird. Des weiteren weist der erste Komparator einen Ausgang auf, an dem das Rechtecksignal ausgegeben wird.
Ein derartiges Verfahren beziehungsweise eine derartige Schaltungsanordnung sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. So werden beispielsweise mittels des bekannten Ver- fahrens beziehungsweise der bekannten Schaltungsanordnung sinusförmige Signale in rechteckförmige Signale umgewandelt, damit eine einfachere Auswertung möglich ist. Derartige sinusförmige Signal treten beispielsweise als Ausgangssignale von Induktivsensoren auf, welche sich an ihnen vorübergehen- de Teile mit verschiedenen Markierungen abtasten.
Insbesondere werden im Zusammenhang mit der Erkennung der Stellung der Kurbel- oder der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine Geberscheiben, welche mit einer dieser Wellen ver- bunden sind und eine Anzahl von Markierungen aufweisen, von Induktivsensoren abgetastet und das dabei erhaltene Aus- gangssignal in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeuges ausgewertet . Vor der Auswertung wird dabei das Ausgangssignal des Induktivsensors in ein Rechtecksignal umgewandelt, wobei hierzu das sinusförmige Signal mit einem Schwellwert verglichen wird und jeweils beim Überschreiten dieses Schwellwerts ein Flankenwechsel des Rechtecksignals auftritt. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der De 31 27 220 AI bekannt .
Alle bekannten Anordnungen zur Umwandlung eines sinusförmigen Signals in ein Rechtecksignal haben grundsätzlich den Nachteil, daß beim Durchgang des sinusförmigen Signals durch den Schwellwert das Rechtecksignal mehrfach hin und her schaltet (sogenannte Jitter) , da das sinusförmige Signal einen Rauschanteil enthält, wodurch der Schwellwert beim Signaldurchgang mehrfach über- beziehungsweise unterschritten wird.
Zur Unterbindung der Mehrfachschaltungen werden daher Kompa- ratoren verwendet, welche eine Hysterese aufweisen. Durch die Hysterese wird erreicht, daß nach dem Umschalten des am Ausgang des Komparators ausgegebenen Rechtecksignals von ei- nem ersten Wert auf einen anderen Wert, eine Zurückschaltung des Komparatorausgangs auf den ersten Wert erst dann erfolgt, wenn das Eingangssignal zuvor den Wert der Hysterese überschritten hat . Hierdurch erfolgt die Umschaltung des am Komparator ausgegebenen Rechtecksignals jedoch nicht mehr zu dem Zeitpunkt, zu dem das Eingangssignal des Komparators den Schwellwert überschreitet, sondern zu dem Zeitpunkt, zu dem das Eingangssignal des Komparators den Schwellwert zuzüglich beziehungsweise abzüglich dem Wert der Hysterese über- beziehungsweise unterschreitet. Die bekannten Verfahren beziehungsweise die bekannten Schaltungsanordnungen zur Umsetzung eines um einen vorbestimmten Signalpegel schwingenden Nutzsignals in ein Rechtecksignal sind daher nur bedingt verwendbar.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein eingangs genanntes Verfahren beziehungsweise eine eingangs genannte Schaltungsanordnung derart auszubilden, daß unter Beibehaltung der Vorteile einer Hysterese die Umschaltung des Rechtecksignals im Durchgang des Nutzsignals durch den Signalpegel erfolgt .
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 und 4. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung erfolgt der Pegelwechsel des Rechtecksignals jeweils beim ersten positiven beziehungsweise negati- ven Durchgang des Nutzsignals durch den Signalpegel. Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach dem jeweils ersten positiven beziehungsweise negativen Durchgang des Nutzsignals durch den Signalpegel eine positive beziehungsweise negative Hysterese wirksam ist, welche erst dann wieder auf Null zu- rückgesetzt wird, wenn der Signalpegel diesen Hysteresepegel über- beziehungsweise unterschritten hat. Dies läßt sich in vorteilhafter Weise dadurch realisieren, daß der Referenzwert, mit dem das Nutzsignal verglichen wird, auf unterschiedliche Werte eingestellt wird. Die Einstellung des Re- ferenzwertes geschieht in vorteilhafter Weise beim Durchgang des Nutzsignals durch den Nutzsignalpegel. In weiter vorteilhafter Weise kann der Referenzwert auf den Wert des Nutzsignalpegels abzüglich beziehungsweise zuzüglich dem Wert einer Schaltschwelle eingestellt werden. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzsignalquelle umschaltbar ist und das Referenzsignal auf den Signalpegel und wenigstens zwei zum Signalpegel unterschiedliche Pegel einstellbar ist.
Durch die Umschaltbarkeit der Referenzsignalquelle kann das Nutzsignal in vorteilhafter Weise mit unterschiedlichen Referenzsignalpegeln verglichen werden. Hierdurch ist es mög- lieh, das Nutzsignal beim Durchtritt durch den Nutzsignalpegel mit dem Wert des Nutzsignalpegels zu vergleichen. Erreicht das Nutzsignal den Wert des Nutzsignalpegels, schaltet der Komparator seinen Ausgang um, wodurch das am Ausgang des Komparators liegende Rechtecksignal einen anderen Wert annimmt.
Gleichzeitig mit der Umschaltung des Ausgangs des Komparators erfolgt die Umschaltung der Referenzsignalquelle. In vorteilhafter Weise entspricht der Ausgangspegel des von der Referenzsingalquelle ausgegebenen Signals nach dem Umschalten, das heißt unmittelbar nach dem Durchtritt des Nutzsignals durch den Nutzsignalpegel, dem Wert des Nutzsignalpegels abzüglich beziehungsweise zuzüglich dem Wert der Schaltschwelle .
Erfolgt der Durchtritt des Nutzsignals durch den Nutzsignalpegel von einem Wert unterhalb des Nutzsignalpegels, entspricht das Referenzsignal nach der Umschaltung dem Nutzsignalpegel abzüglich dem Wert der Schaltschwelle. Erfolgt der Durchtritt des Nutzsignals durch den Nutzsignalpegel von einem Wert oberhalb des Nutzsignalpegels, entspricht der Wert des Referenzsignals nach dem Umschalten der Referenzsignal- quelle dem Wert des Nutzsignalpegels zuzüglich dem Wert der Schaltschwelle. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise er- reicht, daß das Nutzsignal bis zum Durchtritt des Nutzsignalpegels mit einem Wert verglichen wird, der dem Nutzsignalpegel entspricht, und unmittelbar nach dem Durchtritt des Nutzsignals durch den Nutzsignalpegel mit dem Wert des Nutzsignalpegels abzüglich beziehungsweise zuzüglich dem Wert der Schaltschwelle verglichen wird, wodurch für den ersten Komparator die Funktion einer Hysterese erzeugt wird.
In vorteilhafter Weise kann bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eine besondere Anordnung vorgesehen sein, mittels welcher die Umschaltung der Referenzsignal- quelle jeweils beim Durchgang des Nutzsignals durch den Nutzsignalpegel sowie beim Erreichen des Nutzsignals der Werte des Nutzsignalpegels abzüglich beziehungsweise zuzüg- lieh dem Wert einer Hysterese eines zweiten Komparators erfolgt. Erreicht das Nutzsignal den Wert des Nutzsignalpegels abzüglich beziehungsweise zuzüglich dem Wert der Hysterese des zweiten Komparators, wird die Referenzsignalquelle jeweils so eingestellt, daß an ihrem Ausgang der Wert des Si- gnalpegels anliegt. Die Referenzsignalquelle kann somit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung so eingestellt werden, daß der Pegel ihres AusgangsSignals nach dem Über- beziehungsweise Unterschreiten des Nutzsignalpegels zuzüglich beziehungsweise abzüglich dem Wert der Schaltschwelle dem Nutzsi- gnalpegel entspricht und nach Durchtritt des Nutzsignals durch den Nutzsignalpegel bis zum Erreichen der Schalt- schwelle dem Wert des Nutzsignalpegels abzüglich beziehungsweise zuzüglich dem Wert der Schaltschwelle entspricht.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigt :
Fig. 1 eine schematische Anordnung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Fig. 2 bis 5 jeweils einen Signalverlauf der wichtigsten Signale der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 mit einem Nutzsignal mit einer Amplitude größer als die Hysterese einer zweiten Komparatorschaltung, und
Fig. 6 bis 8 jeweils einen Signalverlauf der wichtigsten Signale der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 mit einem Nutzsignal mit einer Amplitude kleiner als die Hysterese einer zweiten Komparatorschaltung.
Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, wird an den Plus- Eingang 1 eines ersten Komparators 4 sowie an den Plus- Eingang 10 eines zweiten Komparators 9 ein Nutzsignal SN angelegt. Ein Minus-Eingang des ersten Komparators 4 ist mit einem Ausgang 6 eines als Referenzsignalquelle 5 dienenden Ummationsverstärkers verbunden. An einem Ausgang 3 des ersten Komparators 4 wird in Abhängigkeit der an den beiden Eingängen 1, 2 des ersten Komparators 4 liegenden Signale ein rechteckförmiges Ausgangssignal SR erzeugt.
Ein erster Eingang 7 der Referenzsignalquelle 5 ist mit dem Ausgang eines ersten SR-Flip-Flops 16 verbunden. Ein zweiter Eingang 8 der Referenzsignalquelle 5 ist mit einem Ausgang eines zweiten SR-Flip-Flops 10 verbunden. Der Ausgang des ersten Flip-Flops 16 kann die Werte 0 und -1 annehmen. Der Ausgang des zweiten Flip-Flops 20 kann die Werte 0 und +1 annehmen. Der als Referenzspannungsquelle 5 dienende Summa- tionsverstärker kann in Abhängigkeit der Ausgangswerte des ersten Flip-Flops 16 und des zweiten Flip-Flops 20 drei un- terschiedliche Ausgangswerte bilden. Die Ausgangswerte können 0, +UH' und -UH' betragen.
Ein erster Eingang 17 des ersten Flip-Flops 16, mittels wel- ehern der Ausgang 19 des ersten Flip-Flops 16 auf -1 gesetzt wird, ist mit einem Ausgang 27 eines ersten positive Flanken auswertenden Elements 26 verbunden. Ein zweiter Eingang 18 des ersten Flip-Flops 16, mittels welchem der Ausgang 16 des ersten Flip-Flops 16 auf den Wert 0 rückgesetzt wird, ist mit dem Ausgang eines ersten ODER-Gatters 24 verbunden.
Ein erster Eingang 21 des zweiten Flip-Flops 20, mittels welchem der Ausgang 23 des zweiten Flip-Flops 20 auf 1 gesetzt wird, ist mit einem Ausgang 30 eines ersten negative Flanken auswertenden Elements 29 verbunden. Ein zweiter Eingang 22 des zweiten Flip-Flops 20, mittels welchem der Ausgang 23 des zweiten Flip-Flops 20 auf den Wert 0 rückgesetzt wird, ist mit dem Ausgang eines zweiten ODER-Gatters 25 verbunden.
Ein erster Eingang des ersten ODER-Gatters 24 ist mit einem Ausgang 34 eines zweiten positive Flanken auswertenden Elements 32 verbunden. Ein zweiter Eingang des ersten ODER- Gatters 24 ist mit dem Ausgang 30 des ersten negative Flan- ken auswertenden Elements 29 verbunden. Ein erster Eingang des zweiten ODER-Gatters 25 ist mit einem Ausgang 37 eines zweiten negative Flanken auswertenden Elements 35 verbunden. Ein zweiter Eingang des zweiten ODER-Gatters 25 ist mit dem Ausgang 27 des ersten positive Flanken auswertenden Elements 26 verbunden.
Ein Eingang 28 des ersten positive Flanken auswertenden Elements 26 sowie ein Eingang 31 des ersten negative Flanken auswertenden Elements 29 sind mit dem Ausgang 3 des ersten Komparators 4 verbunden.
Ein Eingang 33 des zweiten positive Flanken auswertenden Elements 32 sowie ein Eingang 36 des zweiten negative Flanken auswertenden Elements 35 sind mit einem Ausgang 12 des zweiten Komparators 9 verbunden. Der Ausgang 12 des zweiten Komparators 9 ist mit einem Eingang 14 eines Inverters 13 verbunden. Ein Ausgang 15 des Inverters 13 ist mit einem Mi- nus-Eingang 11 des zweiten Komparators 9 verbunden.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird nachfolgend anhand der in den Fig. 2 bis 8 dargestellten Signalverläufe beschrieben.
Das in Fig. 2 dargestellte Eingangssignal SN hat einen sinusförmigen Verlauf. Das Nutzsignal SN schwingt um einen Signalpegel -/UO, der im vorliegenden Beispiel 0 Volt betragen soll . Die Amplitude des Nutzsignals SN ist größer als der Wert der Schaltschwelle +/- UH' .
Der Pegel des in Fig. 5 dargestellten Referenzsignals UR entspricht zunächst dem Wert des Nutzsignalpegels UO . Das Nutzsignal SN wird somit zunächst mit dem Wert UO vergli- chen. Erreicht das Nutzsignal SN den Wert UO, schaltet der erste Komparator 4. Das Ausgangssignal SR des Komparators 4 nimmt einen positiveren Wert an.
Die positive Flanke des am Ausgang 3 des Komparators 4 er- zeugten Rechtecksignals SR wird vom ersten positive Flanken auswertenden Element 26 erkannt und in einen Rechteckimpuls umgesetzt. Durch den Rechteckimpuls wird das Ausgangssignal des ersten SR-Flip-Flops 16 auf -1 gesetzt sowie das Ausgangssignal des zweiten SR-Flip-Flops 20 auf 0 rückgesetzt. Das in Fig. 5 dargestellte, das Referenzsignal UR bildende Ausgangssignal des Summationsverstärkers 5 nimmt den Wert - UH' an. Somit steht am Minus-Eingang 2 des ersten Komparators 4 unmittelbar nach dem Durchtritt des Nutzsignals SN durch den Nutzsignalpegel UO ein Referenzsignal UR mit dem Wert -UH' an. Das Nutzsignal SN wird deshalb sofort nach dem Durchtritt des Nutzsignals SN durch den Signalpegel UO mit dem Wert -UH' verglichen. Der Komparator schaltet daher erst dann wieder um, wenn das Nutzsignal SN den Wert -UH' er- reicht .
Das in Fig. 4 dargestellte Ausgangssignal S2 des zweiten Komparators 9 hat zunächst den Wert 0. Der Inverter 13 erzeugt aus dem Eingangswert 0 den Ausgangswert +UH. Das Nutz- signal SN wird somit im zweiten Komparator 9 mit dem Wert +UH verglichen. Erreicht das Nutzsignal SN den Wert +UH, schaltet der zweite Komparator 9, das heißt, das Ausgangssignal S2 nimmt den Wert +1 an.
Durch die Umschaltung des AusgangsSignals S2 des zweiten Komparators 9 wird zum einen das am Minus-Eingang 11 des zweiten Komparators 9 anstehende Ausgangssignal des Inverters 13 auf -UH geschaltet. Das Nutzsignal SN wird somit nach Überschreiten des Wertes +UH im zweiten Komparator 9 mit dem Wert -UH verglichen. Das heißt, der zweite Komparator 9 schaltet erst dann wieder, wenn das Nutzsignal SN den Wert -UH unterschreitet.
Durch die Umschaltung des am Ausgang 12 des zweiten Kompara- tors 9 anstehenden Signals S2 wird zum anderen in dem zweiten positive Flanken auswertenden Element 32 ein Impuls erzeugt. Der Impuls gelangt über das erste ODER-Gatter 24 an den zweiten Eingang 18 des SR-Flip-Flops 16, wodurch der Ausgang 19 auf den Wert 0 zurückgesetzt wird. Das Ausgangs- signal Sl des Summationsverstärkers 5 nimmt somit den Wert 0 an. Hierdurch wird das Nutzsignal SN im ersten Komparator 4 wieder mit dem Wert 0 verglichen.
Unterschreitet das Nutzsignal SN wieder den Nutzsignalpegel UO, das heißt die 0 Volt Linie, schaltet der erste Komparator 4 erneut. Das Ausgangssignal SR des ersten Komparators 4 nimmt somit wieder den Wert 0 an.
Die Umschaltung des AusgangsSignals SR des ersten Komparators 4 erzeugt in dem ersten negative Flanken auswertenden Element 29 einen Impuls. Durch den Impuls wird der Ausgang 23 des zweiten SR-Flip-Flops 20 auf +1 gesetzt. Das Ausgangssignal Sl des Summationsverstärkers 5 nimmt hierdurch den Wert +UH' an. Das Nutzsignal SN wird somit unmittelbar nach dem Unterschreiten des Nutzsignalpegels UO mit dem Wert +UH' verglichen.
Erreicht der Wert des Nutzsignals SN den Wert -UH, schaltet der zweite Komparator 9 seinen Ausgang 12 auf 0, da an seinem Minus-Eingang 11 der Wert -UH anstand. Durch die Umschaltung des AusgangsSignals S2 des zweiten Komparators 9 wird zum einen der Ausgang 15 des Inverters 13 auf +UH gesetzt. Zum anderen wird durch die negative Flanke im zweiten negative Flanken auswertenden Element 35 ein Impuls erzeugt. Der Impuls gelangt über das zweite ODER-Gatter 25 auf den zweiten Eingang des zweiten SR-Flip-Flops 20, wodurch der Ausgang 23 des zweiten SR-Flip-Flops 20 auf 0 zurückgesetzt wird. Der Ausgang 6 des Summationsverstärkers 5 nimmt somit wieder den Wert 0 an. Das heißt, das Nutzsignal SN wird im ersten Komparator 4 wieder mit dem Wert 0 verglichen.
Beim erneuten Durchschreiten des Nutzsignals SN durch den Nutzsignalpegel U0, welcher im gewählten Beispiel 0 Volt be- trägt, wiederholt sich der vorstehend beschriebene Vorgang wieder.
Anhand der Fig. 6 bis 8 wird der Fall beschreiben, in dem die Amplitude des Nutzsignals SN zwar größer ist als die vom Summationsverstärker 5 erzeugte Schaltschwelle +/- UH', jedoch kleiner ist als die beim zweiten Komparator 9 vorhandene Hysterese +/- UH.
Da das Nutzsignal SN nicht mehr die Werte +/- UH über- beziehungsweise unterschreitet, ist die Funktion des zweiten Komparators 9 außer Betrieb gesetzt. Die erfindungsgemäße Schaltung arbeitet dann wie eine herkömmliche Schaltung mit Hysterese. Das entsprechende Ausgangssignal SR ist in Fig. 7 dargestellt.
Da die mittels des zweiten Komparators 9 erzeugten Rücksetzimpulse nicht mehr vorhanden sind, werden die Ausgänge des ersten und zweiten SR-Flip-Flops nur noch beim Umschal- ten des AusgangsSignals SR umgeschaltet.
Der Wert des Referenzsignals UR beträgt zunächst +UH' . Das Nutzsignal SN wird somit im ersten Komparator 4 mit dem Wert +UH" verglichen. Erreicht das Nutzsignal SN den Wert +UH', schaltet der erste Komparator 4. Das Ausgangssignal SR des ersten Komparators 4 nimmt einen positiveren Wert an. Durch die beim Umschalten des Ausgangssignals SR vorhandene positive Flanke erzeugt das erste positive Flanken auswertende Element 26 einen Impuls, der den Ausgang 19 des ersten SR- Flip-Flops 16 auf -1 setzt. Der Ausgangsimpuls des ersten positive Flanken auswertenden Elements 26 gelangt über das zweite ODER-Gatter 25 auch auf den zweiten Eingang 22 des zweiten SR-Flip-Flops 20, wodurch der Ausgang 23 des zweiten SR-Flip-Flops 20 auf 0 gesetzt wird. Am Ausgang 6 des Summa- tionsverstärkers 5 steht somit nach dem Umschalten des Aus- gangssignals SR der Wert -UH' an.
Das Nutzsignal SN wird daher unmittelbar nach Erreichen des Werte +UH' im ersten Komparator 4 mit dem Wert -UH' verglichen. Der erste Komparator 4 schaltet somit erst wieder, wenn das Nutzsignal SN den Wert -UH' unterschreitet.
Beim Unterschreiten des Nutzsignals SN des Wertes -UH' schaltet der erste Komparator 4 und erzeugt an seinem Ausgang 3 einen negativeren Wert. Durch die Umschaltung des AusgangsSignals des ersten Komparators 4 wird im ersten negative Flanken auswertenden Element 29 ein Impuls erzeugt. Durch den Impuls wird der Ausgang 23 des zweiten SR-Flip- Flops 20 auf +1 gesetzt.
Der Impuls gelangt auch über das erste ODER-Gatter 24 auf den zweiten Eingang 18 des ersten SR-Flip-Flops 16, wodurch der Ausgang 19 des ersten SR-Flip-Flops 16 auf 0 rückgesetzt wird.
Am Ausgang 6 des Summationsverstärkers 5 steht somit unmittelbar nach dem Umschalten des ersten Komparators 4 der Wert +UH' an. Daher wird das Nutzsignal SN im ersten Komparator 4 unmittelbar nach dem Umschalten mit dem Wert +UH' verglichen. Erreicht das Nutzsignal SN erneut den Wert UH', beginnt der vorstehend beschriebene Vorgang von vorne.

Claims

P A T E N T A N S P R C H E
1. Verfahren zur Umsetzung eines um einen vorbestimmten Signalpegel (UO) schwingenden Nutzsignals (SN) in ein Recht- ecksignal (SR) , dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelwechsel des Rechtecksignals (SR) jeweils beim ersten positiven beziehungsweise negativen Durchgang des Nutzsignals (SN) durch den Signalpegel (UO) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß nach dem jeweils ersten positiven beziehungsweise negativen Durchgang des Nutzsignals (SN) durch den Signalpegel (UO) eine positive beziehungsweise negative Hysterese wirk- sam ist, welche erst dann wieder auf Null zurückgesetzt wird, wenn der Signalpegel diesen Hysteresepegel über- beziehungsweise unterschritten hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Nutzsignal (SN) in einem ersten Komparator (4) mit einem Referenzsignal (UR) verglichen wird, wobei das Referenzsignal (UR) auf unterschiedliche Werte eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Referenzsignals (UR) wenigstens beim Durchgang des Nutzsignals (SN) durch den Signalpegel (UO) erfolgt .
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwert (UR) auf den Wert des Signalpegels (UO) zuzüglich beziehungsweise abzüglich dem Wert einer Schaltschwelle (+/-UH') eingestellt wird.
6. Schaltungsanordnung zur Umsetzung eines um einen Signalpegel (UO) schwingenden Nutzsignals (SN) in ein Rechtecksi- gnal (SR) , insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem ersten Komparator (4) , welcher einen Plus-Eingang (1) aufweist, an den das Nutzsignal (SN) anlegbar ist, und einen Minus-Eingang (2) aufweist, welcher mit dem Ausgang (6) einer Referenzsignal- quelle (5) verbunden ist, an welchem ein Referenzsignal (UR) ausgegeben wird, und der erste Komparator (4) einen Ausgang (3) aufweist, an dem das Rechtecksignal (SR) ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzsignalquelle (5) umschaltbar ist und das Referenzsignal (UR) auf dem Signalpegel (UO) und wenigstens zwei zum Signalpegel (UO) unterschiedliche Pegel (UO + UH', UO - UH') einstellbar ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß eine besondere Anordnung (9, 13, 16, 18, 32, 36) vorgesehen ist, mittels welcher die Umschaltung der Referenzsignalquelle (5) jeweils beim Durchgang des Nutzsignals (SN) durch den Signalpegel (UO) sowie beim Erreichen des Nutzsignals (SO) der Werte des Signalpegels (UO) zuzüglich beziehungsweise abzüglich dem Wert einer Hysterese (+/- UH) eines zweiten Komparators (9) erfolgt.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (24, 25, 26, 29) vorgesehen sind, mittels welcher die Umschaltung der Referenzsignalquelle (5) beim Erreichen des Nutzsignals (SO) der Werte des Signalpegels (UO) zuzüglich beziehungsweise abzüglich dem Wert einer Schaltschwelle (+/- UH') erfolgt.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel des von der Referenzsignalquelle (5) ausgegebenen Signals (SR) jeweils dem Signalpegel (UO) zuzüglich beziehungsweise abzüglich dem Wert der Schaltschwelle (+/- UH') entspricht sowie dem Signalpegel (UO) entspricht.
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