DD237744B1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR GENERATING A RELEASE SIGNAL OF HIGH STABILITY FOR A GROUNDING VOLTAGE GENERATOR, PREFERABLY IN OSCILLOGRAPH - Google Patents

Description

die hohe Schleifenverstärkung bei geschlossener Schleife, im Nullpunkt, durch Phasendrehungen im Verstärker Hochfrequenzstabilitätsprobleme auftreten.the high loop gain at closed loop, at zero point, due to phase rotations in the amplifier high frequency stability problems occur.

Werden diese Probleme in bekannter Weise durch Frequenzgangkorrekturglieder beseitigt, resultiert daraus ein verschlechtertes Einschwingverhalten. Die Ableitung eines Freigabesignales ohne Zeitglieder ist mit dieser Anordnung nicht möglich.If these problems are eliminated in a known manner by frequency response correction terms, this results in a deteriorated transient response. The derivation of a release signal without timers is not possible with this arrangement.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung bezweckt, bei vermindertem Aufwand ohne Verwendung von Haltezeitgliedem eine hochgenaue und stabile Ausgabe des Haltesignales zu erreichen.The invention aims to achieve a highly accurate and stable output of the holding signal with reduced effort without the use of Haltezeitgliedem.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Die technische AufgabeThe technical task

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Freigabesignales hoher Stabilität für einen Sägezahnspannungsgenerator vorzugsweise in Oszillographen zu schaffen, in dem eine erste Stromquelle, ein Ladespannungstransistor und vorzugsweise umschaltbare Ladewiderstände in Reihe mit dem Eingang eines Miller-Integrators verschaltet sind, der parallel dazu mit einer aus einer Entladestromquelle und einer Schaltdiode bestehenden Reihenschaltung verbunden ist, wobei die Schaltdiode anodenseitig während der Anstiegszeit des am Ausgang des Miller-Integrators abnehmbaren Sägezahnsignales über einen Schalter auf Massepotential gelegt ist.The object of the invention is to provide a circuit arrangement for generating a high-stability release signal for a Sägezahnspannungsgenerator preferably in oscilloscopes in which a first current source, a charging voltage transistor and preferably switchable charging resistors are connected in series with the input of a Miller integrator, in parallel is connected to a series circuit consisting of a discharge current source and a switching diode, wherein the switching diode is placed on the anode side during the rise time of the removable at the output of the Miller integrator sawtooth signal via a switch to ground potential.

Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen die erste Stromquelle und die Entladestromquelle ein Korrekturstromtransistor in Basisschaltung, dessen Emitter mit dem Kollektor des Ladespannungstransistors verbunden ist, zwischen die Entladestromquelle und eine an sich bekannte dritte Stromquelle ein Haltestromtransistor und zwischen die dritte Stromquelle und den Ausgang des Miller-Integrators ein Widerstand geschaltet sind, wobei die Basis des Haltestromtransistors über einen Umschalter mit verschiedenen Vorspannungspotentialen verbindbar und ein mit seinen Eingängen parallel zum Widerstand geschalteter bistabiler Komparator zur Ausgabe des Freigabesignales vorgesehen ist.According to the invention the object is achieved in that between the first power source and the discharge current source, a correction current transistor in the base circuit whose emitter is connected to the collector of the charging voltage transistor between the discharge current source and a known third current source, a holding current transistor and between the third current source and the output a resistor are connected to the Miller integrator, wherein the base of the holding current transistor via a switch with different bias potentials connectable and provided with its inputs connected in parallel to the resistor bistable comparator for outputting the enable signal.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Umschalter mit dem die Entladestromquelle ku rzschließenden Schalter gekoppelt ist.According to one embodiment of the invention it is provided that the switch is coupled to the discharge current source ku rzschließenden switch.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Sägezahnspannungsgenerator zum Erzeugen der Sägezahnspannung UA mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Freigabesignales UH.The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows a sawtooth voltage generator for generating the sawtooth voltage UA with the circuit arrangement according to the invention for generating a release signal UH.

Zur Sägezahnformierung findet ein Miller-Integrator M Verwendung, der bekanntermaßen aus einem Ladekondensätor CL besteht, der im Gegenkopplungszweig eines Operationsverstärkers V3 angeordnet ist. Der Ausgang des Miller-Integrators M ist auf den Ausgang A des Sägezahngenerators geführt. Dem Eingang des Miller-Integrators M sind eine Reihenschaltung aus einer Stromquelle Q2, einem Ladespannungstransistor T2, einem Ladewiderstand RL, der zur Veränderung der Zeitbasis auf andere Widerstandswerte umschaltbar ist, und parallel dazu eine Entladestromquelle Q1 und eine Schaltdiode D1 vorgeschaltet.For sawtooth shaping, a Miller integrator M is used, which is known to consist of a charging capacitor CL, which is arranged in the negative feedback branch of an operational amplifier V3. The output of the Miller integrator M is fed to the output A of the sawtooth generator. The input of the Miller integrator M is preceded by a series connection of a current source Q2, a charging voltage transistor T2, a charging resistor RL, which is switchable to other resistance values for changing the time base, and in parallel a discharge current source Q1 and a switching diode D1.

Die Basis des Ladespannungstransistors T2 ist mit einer regelbaren Spannungsquelle P1 verbunden, der die Festspannungen U1 und U 2 zugeführt werden.The base of the charging voltage transistor T2 is connected to a controllable voltage source P1, to which the fixed voltages U1 and U2 are supplied.

Auf den Verbindungspunkt zwischen der Entladestromquelle Q1 und der Schaltdiode D1 ist ein Anschluß des Schalters ES 1 geführt, an dessen anderem Anschluß Massepotential anliegt.On the connection point between the discharge current source Q1 and the switching diode D1, a terminal of the switch ES 1 is guided, applied to the other terminal ground potential.

An den gleichen Verbindungspunkt ist kollektorseitig ein Korrekturstromtransistor T1 angeschlossen, dessen Emitter mit dem Verbindungspunkt zwischen der Stromquelle Q2 und dem Kollektor des Ladespannungstransistors T2 verschaltet ist. An der Basis des KorrekturstromtransistorsTiiiegt eine konstante Spannung UR1 an.At the same connection point, a correction current transistor T1 is connected to the collector side, whose emitter is connected to the connection point between the current source Q2 and the collector of the charging voltage transistor T2. At the base of the correction current transistor, a constant voltage UR1 is applied.

Mit dem Verbindungspunkt zwischen der Entladestromquelle Q.1 und der Schaltdiode D1 ist außerdem der Kollektor des Haltestromtransistors T3 verbunden, dessen Emitter über den Widerstand RG an den Ausgang des Miller-Integrators M geführtThe collector of the holding current transistor T3 is also connected to the connection point between the discharge current source Q.1 and the switching diode D1, the emitter of which is conducted via the resistor RG to the output of the Miller integrator M.

Die Basis des Haltestromtransistors T3 ist über einen Umschalter ES 2, der mit dem Schalter ES 1 gekoppelt ist und einen schnellen elektronischen Schalter bildet, mit den Referenzspannungen UR 21 und UR 22 verbunden. Auf den Verbindungspunkt zwischen dem HaItestromtransistorT3 und dem Widerstand RG ist eine Stromquelle Q3 geführt. Parallel zum Widerstand RG ist schließlich ein als bistabiler Komparator geschalteter Operationsverstärker V2 geschaltet, an dessen Ausgang H das Freigabesignal UH abnehmbar ist.The base of the holding current transistor T3 is connected to the reference voltages UR 21 and UR 22 via a switch ES 2, which is coupled to the switch ES 1 and forms a fast electronic switch. On the connection point between the HaItestromtransistorT3 and the resistor RG a current source Q3 is guided. Parallel to the resistor RG finally connected as a bistable comparator operational amplifier V2 is connected to the output H, the release signal UH is removable.

Mit Beginn des Ladevorganges am Ladekondensator CL, der am Ausgang A eine linear ansteigende Spannung erzeugt, ist der Schalter ES 1 geschlossen und der Umschalter ES 2 auf das gegenüber der Referenzspannung UR 21 negativere Referenzpotential UR22 geschaltet. Dadurch sind die Schaltdiode D1 und der Haltestromtransistor T3 gesperrt und Entladestromquelle Q1 ist kurzgeschlossen. Die Stromquelle Q3 bewirkt am Widerstand RG einen konstanten Spannungsabfall, welcher den Komparator V2 in einer stabilen Lage hält und durch das Fehlen des Freigabesignales UH den erneuten Start des Sägezahngenerators verhindert.With the beginning of the charging process on the charging capacitor CL, which generates a linearly rising voltage at the output A, the switch ES 1 is closed and the switch ES 2 is switched to the reference voltage UR 21 negative reference potential UR22. As a result, the switching diode D1 and the holding current transistor T3 are turned off and the discharge current source Q1 is short-circuited. The current source Q3 causes the resistor RG a constant voltage drop, which keeps the comparator V2 in a stable position and prevents the restart of the sawtooth generator by the absence of the release signal UH.

Der über den Korrekturstromtransistor T1 fließende Korrekturstrom JK wird über den Schalter ES 1 nach Masse abgeleitet. Mit der Umschaltung des Schalters ES1 und des Umschalters ES2 beginnt der Entladevorgang, da der Strom JEK von der Entladestromquelle Q1 aus die Schaltdiode D1 durchschaltet. Dabei ist der Strom JE konstant, weil die Summe aus dem Korrekturstrom JK und dem Ladestrom JL ebenfalls konstant ist. Somit wird am Ausgang A eine linear abfallende SpannungThe correction current JK flowing via the correction current transistor T1 is conducted to ground via the switch ES1. With the switching of the switch ES1 and the switch ES2, the discharging process begins, since the current JEK from the discharge current source Q1 from the switching diode D1 turns on. In this case, the current JE is constant because the sum of the correction current JK and the charging current JL is also constant. Thus, at the output A is a linearly decreasing voltage

bereitgestellt, wobei bis zum exakten Erreichen ihres Fußpunktes kein erneuter Start des Sägezahnspannungsgenerators möglich sein darf.provided, to the exact reaching of their foot no renewed start of the sawtooth voltage generator may be possible.

Durch die komplementäre Verschaltung des Korrekturstromtransistors T1 und des Ladespannungstransistors T2 an die Stromquelle Q2 giltBy the complementary connection of the correction current transistor T1 and the charging voltage transistor T2 to the current source Q2 applies

JK = J2-JL (1)JK = J2-JL (1)

mit dem Ladestrom JL = ,with the charge current JL =,

RLRL

wenn der Basisstrom des Ladespannungstransistors T2 vernachlässigt wird, da dann der durch die Ladespannung UL und den Ladewiderstand RL eingestellte Ladestrom JL zum Kollektor des Ladespannungstransistors T2 abfließt.if the base current of the charging voltage transistor T2 is neglected, since then the set by the charging voltage UL and the charging resistor RL charging current JL flows to the collector of the charging voltage transistor T2.

Da im Entladevorgang JE = JI -JL-JK ist, wird mit Gleichtung (1) der Strom JE = JI-J 2. Somit bewirkt der über mehrere Zehnerpotenzen variierbare Ladestrom JL keine Änderung des Stromes JE.Since JE = JI-JL-JK in the discharge process, the current JE = JI-J 2 becomes equal to (1). Thus, the charging current JL, which can be varied over several powers of ten, causes no change in the current JE.

Fällt die Spannung am Ausgang UA bis zur Referenzspannung UR21 ab, so setzt die nichtlineare Gegenkopplung über den Haltestromtransistor T3 ein und vermindert den Strom JE, der damit gegen Null geht. Gleichzeitig bewirkt der ansteigende Haltestrom JH bei Erreichen seines konstanten Maximalwertes in genau dem Moment des Erreichens des Sägezahnfußpunktes eine Stromrichtungsumkehr im Widerstand RG, die das Umschalten des Komparators V2 bewirkt und ein Freigabesignal UH am Ausgang H für das Triggertor des Sägezahngenerators ausgibt.If the voltage at the output UA drops to the reference voltage UR21, then the non-linear negative feedback via the holding current transistor T3 and decreases the current JE, which thus goes to zero. At the same time, the rising holding current JH, upon reaching its constant maximum value at precisely the moment of reaching the sawtooth root causes a reversal in the resistance RG which causes the comparator V2 to switch and outputs an enable signal UH at the output H for the trigger gate of the sawtooth generator.

Jetztgilt: JH = J1-J2Nowgilt: JH = J1-J2

Damit ist der Wert des Haltestroms JH ebenfalls vom Ladestrom JL unabhängig, wodurch auch der am Widerstand RG verursachte Spannungsabfall vom Ladestrom JL ebenfalls unabhängig ist.Thus, the value of the holding current JH is also independent of the charging current JL, whereby the voltage drop across the resistor RG caused by the charging current JL is also independent.

Des weiteren ist damit gewährleistet, daß der Widerstand RG derartig ausgelegt werden kann, daß die Schaltung frequenzstabil mit gutem Einschwingverhalten dimensioniert werden kann. Der Nullpunkt der Ausgangsspannung UA am Ausgang A bleibt unabhängig von dem Widerstand RG stabil, und das Freigabesignal UH am Ausgang H weist ohne Verwendung von Zeitgliedern eine hohe Stabilität auf.Furthermore, this ensures that the resistor RG can be designed such that the circuit can be dimensioned frequency stable with good transient response. The zero point of the output voltage UA at the output A remains stable independently of the resistor RG, and the release signal UH at the output H has a high stability without the use of timers.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Freigabesignales hoher Stabilität für einen Sägezahnspannungsgenerator vorzugsweise in Oszillographen, in dem eine erste Stromquelle, ein Ladespannungstransistor und vorzugsweise umschaltbare Ladewiderstände in Reihe mit dem Eingang eines Miller-Integrators verschaltet sind, der parallel dazu mit einer aus einer Entladestromquelle und einer Schaltdiode bestehenden Reihenschaltung verbunden ist, wobei die Schaltdiode anodenseitig während der Anstiegszeit des am Ausgang des Miller-Integrators abnehmbaren Sägezahnsignales über einen Schalter auf Massepotential gelegt ist, unter Verwendung einer potentialverschiebenden dritten Stromquelle, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die erste Stromquelle (Q2) und die Entladestromquelle (Q 1) ein Korrekturstromtransistor (T) in Basischaltung, dessen Emitter mit dem Kollektor des Ladespannungstransistors (T2) verbunden ist, zwischen die Entladestromquelle (Q 1) und die dritte Stromquelle (Q3) ein Haltestromtransistor (T3) und zwischen die dritte Stromquelle (Q3) und den Ausgang des Miller-Integrators (M) ein Widerstand (RG) geschaltet sind, wobei die Basis des Haltestromtransistors (T3) über einen Umschalter (ES 2) mit verschiedenen Vorspannungspotentialen (UR21; UR22) verbindbar und ein mit seinen Eingängen parallel zum Widerstand (RG) geschalteter bistabiler Komparator (V2) zur Ausgabe des Freigabesignales (UH) vorgesehen ist.A circuit arrangement for generating a high stability enable signal for a ramp voltage generator, preferably in oscilloscopes, in which a first current source, a charging voltage transistor and preferably switchable charging resistors are connected in series with the input of a Miller integrator connected in parallel with one of a discharge current source and one Switching diode existing series circuit is connected, wherein the switching diode is placed on the anode side during the rise time of the removable at the output of the Miller integrator sawtooth signal via a switch to ground potential, using a potential-shifting third current source, characterized in that between the first current source (Q2) and the Discharge current source (Q 1) a correction current transistor (T) in basic circuit, whose emitter is connected to the collector of the charging voltage transistor (T2), between the discharge current source (Q 1) and the third current source (Q3) an H Altestromtransistor (T3) and between the third current source (Q3) and the output of the Miller integrator (M), a resistor (RG) are connected, wherein the base of the holding current transistor (T3) via a switch (ES 2) with different bias potentials (UR21 ; UR22) and a bistable comparator (V2) connected to its inputs parallel to the resistor (RG) for outputting the enable signal (UH) is provided. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (ES2) mit dem die Entladestromquelle (Q 1) kurzschließender Schalter gekoppelt ist.2. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the changeover switch (ES2) is coupled to the discharge current source (Q 1) kurzschließender switch. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung findet in der Meß- und Nachrichtentechnik Anwendung, insbesondere bei Oszillographen, wo mittels eines triggerbaren Sägezahnspannungsgenerators eine zeitlinear ansteigende Spannung erzeugt wird, die zur Horizontalablenkung des Elektronenstrahls dient, und die es ermöglicht, eine Meßspannung unabhängig von deren Frequenz als Funktion der Zeit stabil darzustellen.The invention finds application in measurement and communications engineering, particularly in oscillographs where a time linearly increasing voltage is generated by means of a triggerable ramp voltage generator, which serves for horizontal deflection of the electron beam, and which makes it possible to stabilize a measuring voltage independently of its frequency as a function of time display. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Sägezahnspannungsgeneratoren werden im allgemeinen in der Weise betrieben, daß bei Beginn der abfallenden Flanke ein Zeitglied gestartet wird, welches die Triggerimpulse sperrt oder den Sägezahnspannungsgenerator steuerunfähig macht. Dazu ist pro Zeitbasiskondensator ein RC-Glied nötig, welches mit einem Kippstufenschalter umgeschaltet werden muß. Infolge der verwendeten mehrpoligen Umschalter ist diese Art der Umschaltung sehr aufwendig und unzuverlässig. Bei derartigen Schaltungsanordnungen ist es auch gleichgültig, ob als Sägezahnspannungsgenerator ein relativ hochwertiger Miller-Integrator, wie beispielsweise in der DE-PS 2832068 vorgeschlagen, ein Bootstrap-Integrator oder eine Konstantstrom-Ladeschaltung, wie in der DE-AS 1537931 bekanntgeworden, Verwendung findet. Bekannterweise gewährleisten Halteschaltungen, daß sich der Integratorkondensator in irgend einer Art und Weise entladen kann. In der DE-AS 1806859 wird vorgeschalgen, einen Monoflop zur Haltezeitbildung einzusetzen, wobei mittels Schmitt-Trigger bei Erreichen eines vorbestimmten Sägezahnspannungswertes die Steuerstufe gesperrt wird und ein Monoflop mittels umschaltbarer Widerstände entsprechende Haltezeiten für die Schaltungsanordnung festlegt.Sawtooth voltage generators are generally operated in such a way that at the beginning of the falling edge, a timer is started, which blocks the trigger pulses or makes the Sägezahnspannungsgenerator tax deficient. For this purpose, an RC element is required per time base capacitor, which must be switched with a toggle switch. Due to the multi-pole switch used this type of switching is very complicated and unreliable. In such circuits, it is also immaterial whether as a sawtooth voltage generator a relatively high-quality Miller integrator, as proposed for example in DE-PS 2832068, a bootstrap integrator or a constant current charging circuit, as has become known in DE-AS 1537931, use. As is known, latching circuits ensure that the integrator capacitor can discharge in some manner. In DE-AS 1806859 it is proposed to use a monoflop for holding time formation, wherein the control stage is disabled by Schmitt trigger upon reaching a predetermined Sägezahnspannungswertes and determines a monoflop means of switchable resistors corresponding hold times for the circuit arrangement. In der US-PS 3621 282 ist ein Sägezahnspannungsgenerator beschrieben, der die erreichte Sägezahnspannung mit einer Bezugsspannung vergleicht und den Entladevorgang des Integrationskondensators damit beendet. Infolge des prinzipiellen Kompromisses zwischen Nullpunktstabilität und Einschwingverhalten treten Schwierigkeiten auf, die sich ungünstig auswirken. Im wesentlichen treten bei den bekannten technischen Lösungen eine Reihe von Nachteilen auf, die sich durch auftretende Widersprüche zwischen Verstärkung, Bandbreite, Einschwingverhalten und notwendiger Frequenzgangkompensation äußern und Freigabesignale nur durch Verwendung von Zeitgliedern erzeugen oder Freigabesignale in unzureichender Qualität liefern. Eine im Nordmende-Oszilloskop MO 3315 verwendete Methode benutzt eine nichtlineare Gegenkopplung im Miller-Integrator mittels Diode, welche ein Ausgangssignal für das Triggertor abgibt. Hierbei wird allerdings der Beginn des Knickpunktes der nichtlinearen Gegenkopplung signalisiert. Je nach Schärfe des Knickpunktes vergeht aber noch Zeit bis zum Erreichen des stabilen Nullpunktes, welcher aber eine gewisse Instabilität aufweist, da noch eine Schleifenverstärkung größer Null vorhanden ist und die Steuerströme des Multivibrators durch verschiedene Zeitbasiswiderstände in jedem Zeitbereich verschieden sind. In der DE-AS 2543777 wird zur Stabilisierung des Nullpunktes ein Korrekturverstärker vorgeschlagen, der die Entladestromquelle in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Sägezahnspannung und einer Vergleichsspannung steuert. Die Rückführungsschleife wird von zwei Verstärkern gebildet, weiche die Fußpunktspannung auf eine externe Bezugsspannung festlegen, wodurch eine von der Schleifenverstärkung abhängige Nullpunktstabilität erreicht wird. Hierbei zeigt sich aber der schon bekannte Kompromiß, daß eine hohe Schleifenverstärkung zwar eine hohe Nullpunktstabilität ergibt, andererseits durchIn US-PS 3621 282 a Sägezahnspannungsgenerator is described, which compares the reached sawtooth voltage with a reference voltage and the discharge process of the integration capacitor thus ends. As a result of the fundamental compromise between zero stability and transient behavior, difficulties arise which have an unfavorable effect. Essentially occur in the known technical solutions to a number of disadvantages, which manifest themselves by occurring contradictions between gain, bandwidth, transient response and necessary frequency response compensation and generate enable signals only by using timers or provide enable signals in insufficient quality. A method used in the Nordmende Oscilloscope MO 3315 uses a non-linear negative feedback in the Miller integrator by means of a diode, which outputs an output signal for the trigger gate. Here, however, the beginning of the break point of the non-linear negative feedback is signaled. Depending on the sharpness of the break point, however, time passes until the stable zero point is reached, which, however, has a certain instability since there is still a loop gain greater than zero and the control currents of the multivibrator are different due to different time base resistances in each time range. In DE-AS 2543777 a correction amplifier is proposed for stabilizing the zero point, which controls the discharge current source as a function of the difference between the sawtooth voltage and a comparison voltage. The feedback loop is formed by two amplifiers which set the base voltage to an external reference voltage, thereby achieving zero gain stability dependent on the loop gain. Here, however, shows the already known compromise that a high loop gain, although a high zero point stability results, on the other hand by