DE1143929B - Vergleichsstromkreis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vergleichsstromkreis oder einen Diskriminator, der dazu dient, eine veränderliche Spannung mit einer Bezugsspannung zu vergleichen und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs ein Signal zu erzeugen, wenn die erstgenannte Spannung in einem beliebigen Zeitelement gleich der Bezugsspannung oder größer als diese ist.

In Vorrichtungen zum Vergleichen von Spannungen z. B. bei bestimmten Bauarten von Analog-Digital-Konvertern benötigt man einen Vergleichsstromkreis, um zur Anzeige zu bringen, daß die Spannung, die in Digitalwerten ausgedrückt werden soll, größer ist oder gleich groß wie ein vorbestimmter Betrag. Bei gewissen Typen von Kodierungseinrichtungen zur Impuls-Kodemodulation ist eine Anzeige unerläßlich, wenn zwei Spannungswerte den gleichen Betrag haben. In allen diesen Fällen ist eine große Genauigkeit bei dem Vergleich erforderlich, und der Fehler muß kleiner sein als die Hälfte des kleinsten Betrags, welcher registriert werden kann.

Die bisher bekanntgewordenen Vergleichsstromkreise sind nicht genügend empfindlich und arbeiten nicht schnell genug, außerdem ist ihre Temperaturabhängigkeit zu groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vergleichsstromkreis zu schaffen, der die erwähnten Nachteile nicht aufweist.

Der Vergleichsstromkreis nach der Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß er einen Rückkopplungsverstärker mit einem Transistor oder einem ähnlichen Stromkreiselement und einen Transformator aufweist, der eine positive Rückkopplung bewirkt und der ferner ein nichtlineares Element, beispielsweise eine Diode, enthält, die einerseits einen Teil eines Stromkreises darstellt, der die Diode umfaßt, wobei die Basis und der Emitter des Transistors in Reihe mit der Quelle für eine Bezugsspannung mit solchem Richtungssinn liegen, daß die genannte Basis-Emitter-Diode normalerweise gesperrt ist, und die andererseits einen Teil eines Stromkreises bildet, der aus der Spannungsquelle für die veränderliche Spannung mit einem solchen Richtungssinn besteht, daß das nichtlineare Element beim Eintreffen der veränderlichen Spannung stromleitend wird und mit seiner Kathode an einer Quelle für Steuerimpulse liegt und eine solche Polarität aufweist, daß es beim Eintreffen eines Impulses gesperrt wird und damit die Basis-Emitter-Diode stromleitend werden kann, wenn der absolute Wert der veränderlichen Spannung, die an der Anode des nichtlinearen Elements auftritt, gleich oder größer ist als die Bezugsspannung, wodurch Vergleichsstromkreis

Anmelder:
Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,
Berlin-Grunewald, Auguste-Viktoria-Str. 65

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 13. September 1960 (Nr. 8725)

Sverre George Sem-Sandberg, Vendelsö (Schweden), ist als Erfinder genannt worden

am Ausgang des Rückkopplungskreises ein Impuls auftritt.

Die Erfindung soll im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher erläutert werden. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein Vergleichsstromkreis nach der Erfindung,

Fig. 2 a eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Steuerimpulse,

Fig. 2b die Darstellung der veränderlichen Spannung und

Fig. 2 c eine graphische Darstellung der Impulse, die am Ausgang auftreten, in Abhängigkeit von der Zeit.

In Fig. 1 ist ßl ein Transistor des Typs NPN, der zusammen mit einem Transformator Tr einen Rückkopplungskreis bildet, wenn der Transistor stromdurchlässig ist; dies geschieht in an sich bekannter Weise durch ein Ansammlungsverfahren, welches ein starkes Ansteigen des Kollektorstromes verursacht, der nach Erreichen eines Maximalwertes, der durch die Charakteristik des Transistors gegeben ist, auf den Ausgangswert zurückkehrt. Außer den beiden Wicklungen L1 und Ll, die zur Erzeugung einer positiven Rückkopplung dienen, besitzt der Transformator noch eine dritte Wicklung L3, in welcher nach einer Stromänderung in dem Kollektorkreis ein Spannungsimpuls entsteht, der an einen Ausgang gegeben wird. Der Transistor öl ist normalerweise gesperrt, weil sein Emitter an den positiven Pol einer Spannungsquelle Er und seine Basis an Erde gelegt ist. Die Spannung Er ist die Bezugsspannung, mit der eine veränderliche Spannung U verglichen werden muß. Ein Gleichrichter Dl liegt in Reihe mit der Basis des Transistors,

309 510/200

und seine Kathode liegt an Erde, während die Anode mit der Quelle für die veränderliche Spannung U verbunden ist. Bei Abweichung dieser Spannung von dem Wert Null geht daher immer ein Strom durch die Diode Dl hindurch, wodurch die Anodenklemme der Diode und damit auch die Basis des Transistors auf der Spannung Null gehalten werden; der Transistor bleibt also unabhängig von der Höhe der veränderlichen Spannung gesperrt. Wird nun auf die Kathode des Gleichrichters Dl ein Steuerimpuls gegeben, dann wird die Diode gesperrt, und ihre Anode, die mit der Basis des Transistors verbunden ist, kommt auf den gleichen Spannungswert, wie ihn zu dieser Zeit die veränderliche Spannung hat.

Die Fig. 2a zeigt den Verlauf der Steuerimpulse. Wie man aus der graphischen Darstellung ersieht, wird der Transistor stromleitend, sobald die veränderliche Spannung an der Basis des Transistors gleich oder größer ist als die Bezugsspannung Er, so daß der obenerwähnte Ansammlungsvorgang beginnt.

Die Fig. 2b zeigt die Änderungen der Basisspannung in Abhängigkeit von der Zeit. Wie man aus dem Kurvenbild ersieht, kann die Spannungsdifferenz Null an der Basis des Transistors nur dann bestehen, wenn die Steuerimpulse vorhanden sind, während zwischen diesen Impulsen die Spannung immer Null ist, weil die Diode D 2 die Basis unmittelbar an Erde legt. Die Voraussetzung dafür, daß man an den Klemmen der Wicklung L 3 einen Impuls erhält, ist indessen ebenfalls, daß die veränderliche Spannung größer oder gleich der Bezugsspannung Er während der Dauer eines Steuerimpulses ist, wie man dies aus der Fig. 2b deutlich ersieht. Ist diese Voraussetzung erfüllt, dann beginnt der Rückkopplungsvorgang. Natürlich muß auch die Amplitude des Steuerimpulses größer sein als der größte Wert der veränderlichen Spannung, weil sonst eine Spannung, welche die Amplitude des Impulses überschreitet, die Diode wieder öffnen würde und damit den Transistor sperren würde.

Die Fig. 2 c zeigt den Verlauf der Impulse, die an der Wicklung L3 auftreten, Wie man aus dieser Darstellung ersieht, erhält man während des ersten Impulses gemäß Fig. 2a keinen Strom durch den Kollektorkreis, weil die veränderliche Spannung zu diesem Zeitpunkt die Höhe der Bezugsspannung nicht überschreitet. Andererseits erhält man einen Strom während des zweiten und dritten Impulses immer dann, wenn die veränderliche Spannung größer ist als die Bezugsspannung. Wie man aus den Figuren ohne weiteres ersieht, braucht die Länge des Steuerimpulses nicht notwendigerweise der Dauer des Rückkopplungsvorganges zu entsprechen. Ist letzterer langer als ein Steuerimpuls, dann ist selbstversändlich die Länge des Impulses an dem genannten Ausgang durch den Steuerimpuls begrenzt, wie sich aus dem oben Gesagten ohne weiteres ergibt. Ist dagegen die Dauer des Rückkopplungsvorganges kürzer, dann erhält man am Ausgang die in Fig. 2 c in gestricheltem Linienzug wiedergegebene Impulsform.

Um zu verhindern, daß das Basis-Emitter-Potential jSo des Transistors Q1, welches von der Temperatur abhängt und etwa —2,5 mV/° C betragen kann, das Meßresultat fälscht, kann man erfindungsgemäß eine Temperaturkompensationsvorrichtung verwenden, die in Fig. 1 mit TK bezeichnet ist. Im Interesse einer Vereinfachung der Darstellung ist in Fig. 1 nur ein Umschalter S dargestellt, der symbolisch veranschaulichen soll, daß der Vergleichsstromkreis nach der Erfindung gemäß Fig. 1 wahlweise unmittelbar an die Vergleichsspannung Er oder an die Temperaturkompensationsvorrichtung TK gelegt werden kann. Die Vorrichtung TK besteht aus einem Transistor Ql, welcher identisch gleich dem Transistor Ql ist, mit Ausnahme der Tatsache, daß er im Gegensatz zu dem Transistor ßl in der Ruhestellung stromleitend ist. Seine Basis liegt an der Bezugsspannung, während sein Emitter mit dem Emitter von Q1 verbunden ist. Ein Kondensator C2 liegt zwischen dieser Verbindungsleitung und Erde und wird von dem Transistor Q 2 auf einer Spannung gehalten, die sich mit der Temperatur ändert, und zwar in Abhängigkeit von der Spannung im Basis-Emitter-Kreis des Transistors Q 2. Infolge der Tatsache, daß die Dioden, welche jeweils aus der Basis und dem Emitter in den beiden Transistoren bestehen, direkt entgegengesetzt sind, erhält man eine Spannungsänderung, die praktisch durch den ersten Transistor hindurch und in dem zweiten Transistor gleich groß ist, aber entgegengesetztes Vorzeichen besitzt, so daß die beabsichtigte Temperaturkompensation erzielt wird.

Außer der hervorragenden Stabilität der Temperatur werden mit dem Erfindungsgegenstand noch weitere Vorteile erzielt. Bewegt man nämlich die Quelle Er für die Bezugsspannung auf den Basisstromkreis von Q2 zu, dann wird die Spannungsquelle nicht so stark belastet, wie wenn man sie unmittelbar mit der Basis des Transistors β 1 verbinden würde. Infolge des Vorhandenseins einer Impedanztransformation zwischen den Basis- und Emitterkreisen in dem Transistor Ql ist die Impedanz der Spannungsquelle weniger kritisch. Das bedeutet aber nichts anderes, als daß deshalb der Wert von Er unter Benutzung eines passenden Potentiometers bequem eingestellt werden kann.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vergleichsstromkreis, insbesondere Diskriminator, der dazu dient, ein veränderliches Potential mit einem Bezugspotential zu vergleichen und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs ein Signal zu erzeugen, wenn die erstgenannte Spannung in einem beliebigen Zeitelement gleich der Bezugsspannung oder auch größer als diese ist, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Rückkopplungsverstärker mit einem Transistor oder einem ähnlichen Stromkreiselement und einen Transformator aufweist, der eine positive Rückkopplung bewirkt und der ferner ein nichtlineares Element, beispielsweise eine Diode, enthält, die einerseits einen Teil eines Stromkreises darstellt, der die Diode umfaßt, wobei die Basis und der Emitter des Transistors in Reihe mit der Quelle für eine Bezugsspannung mit solchem Richtungssinn liegen, daß die genannte Basis-Emitter-Diode normalerweise gesperrt ist, und die andererseits einen Teil eines Stromkreises bildet, der aus der Spannungsquelle für die veränderliche Spannung mit einem solchen Richtungssinn besteht, daß das nichtlineare Element beim Eintreffen der veränderlichen Spannung stromleitend wird und mit seiner Kathode an einer Quelle für Steuerimpulse liegt und eine solche Polarität aufweist, daß es beim Eintreffen eines Impulses gesperrt wird und damit die Basis-Emitter-Diode stromleitend werden kann, wenn der absolute Wert der veränderlichen

Spannung, die an der Anode des nichtlinearen Elementes auftritt, gleich oder größer ist als die Bezugsspannung, wodurch am Ausgang des Rückkopplungskreises nach Öffnung des Transistors ein Impuls auftritt.

2. Vergleichsstromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsspannung über die Basis-Emitter-Diode eines zweiten Transistors auf solche Weise an den ersten Transistor angeschlossen ist, daß Änderungen der Basis-Emitter-Spannung an dem ersten Transistor durch eine entsprechende Änderung der Basis-Emitter-Spannung an dem zweiten Transistor kompensiert wird, derart, daß die Vergleichswirkung des Vergleichsstromkreises bzw. des Diskriminators von Temperaturschwankungen unabhängig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen