DE2360364C3 - Schaltungsanordnung zum Vergleichen von Gleichspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Vergleich von Gleichspannungen mit einem unteren und einem oberen, an einer ersten und an einer zweiten Spannungsteilerschaltung einstellbaren Schwellwert

Um Spannungen mit einer Bezugsspannungsgröße zu vergleichen, ist es bekannt, sogenannte Differenzschaltungen zu verwenden. Mit Hilfe einer solchen Differenzschaltung ist die Feststellung möglich, ob eine Spannung eine vorgegebene Bezugsspannung über- oder unterschreitet Die prinzipielle Wirkungsweise besteht darin, daß die Differenz zwischen der zu vergleichenden Eingangsspannung und der festen Bezugsspannung bewertet wird, wobei dann, wenn diese Differenz den Wert 0 durchläuft, eine Transistorstufe umgesteuert wird. Über eine Ausgangsstufe, die in der Regel aus zwei Transistoren besteht, wird in diesem Falle ein definiertes Ausgangssignal abgegeben.

Häufig tritt auch die Forderung auf, eine Spannung nicht nur mit einem, sonderen mit zwei Bezugswerten zu vergleichen. Dieses Problem stellt sich z. B. stets dann, wenn eine Eingangsspannung sowohl hinsichtlich des Überschreitens eines unteren als aber auch hinsichtlich des Überschreitens eines oberen Schwellwertes überwacht werden muß. Ausgehend von der Tatsache, daß durch die Anschaltung einer Differenzschaltung an den Teilerpunkt einer Spannungsteilerschaltung, an der die zu vergleichende Eingangsspannung anliegt, die Einstellung verschiedener Schwellwerte durch entsprechende Dimensionierung der Widerstandswerte möglich ist, läßt sich dieses Problem dadurch lösen, daß zwei Differenzschaltungen vorgesehen sind, die jeweils an den Teilerpunkt einer ersten und einer zweiten Spannungsteilerschaltung angeschaltet sind. Die Ausgangssignale der beiden Differenzschaltungen lassen sich dann derart logisch verknüpfen, daß ein definiertes Ausgangssignal stets dann zur Verfügung steht wenn die Eingangsspannung innerhalb des durch den unteren und oberen Schwellwert gebildeten Bereiches liegt Mit einer solchen Anordnung ist jedoch, bedingt durch die Verdoppelung und die Verknüpfung der Ausgangssi

gnale, ein relativ hoher Aufwand verbunden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung zum Vergleich einer Spannung

mit einem oberen und einem unteren Schwellwert anzugeben, mit der der bisher erforderliche Aufwand reduziert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht gemäß den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen.

In einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist nur noch eine einzige an sich bekannte Differenzschaltung erforderlich. Anstelle der in bekannten Vergleichsanordnungen notwendigen zweiten Differenzschaltung enthält die Anordnung lediglich einen weiteren is Transistor und eine Diode. Da die neue Schaltungsanordnung nur einen einzigen Ausgang besitzt, an dem ein definiertes Ausgangssignal zur Verfügung steht, ist die in bekannten Anordnungen notwendige Verknüpfung zweier Ausgangssignale und damit auch der damit ίο verbundene Schaltungsaufwand nicht mehr erforderlich. Zur Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Vergleichsanordnung nach dem Stande der Technik unter Verwendung von zwei Differenzschaltungen,

Fig.2 zeigt das Ausgangssignal der in Fig. 1 angegebenen Vergleichsanordnung,

F i g. 3 schließlich zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.

Die Schaltungsanordnung in F i g. 1 enthält eine erste Differenzschaltung, in der die Transistoren Tl und T2 eine an den Teilerpunkt A einer ersten Spannungsteilerschaltung R1 und R 2 angeschaltete Transistorstufe und die Transistoren T3 und TA eine Ausgangsstufe bilden.

In der zweiten Differenzschaltung bilden die Transistoren TS und T6 die an den Teilerpunkt B einer zweiten Spannungsteilerschaltung R 3 und RA angeschlossene Transistorstufe und die Transistoren Tl und TS die Ausgangsstufe. Die Eingangsspannung U liegt sowohl an der ersten als auch an der zweiten Spannungsteilerschaltung. Zur Stromversorgung der Differenzschaltungen dienen die Hilfsspannungen U i und i/2 sowie eine Reihe von hier nicht näher bezeichneten Widerständen. Die Bezugsspannungsquelle UR ist mit den Transistorstufen Tl, T2 bzw. TS, T6 der beiden Differenzschaltungen verbunden. Über die Ausgangstransistoren T3 und TA der linken bzw. Tl und TS der rechten Differenzschaltung werden bei Überschreiten des unteren bzw. bei Überschreiten des oberen Schwellwertes, die jeweils an den Teilerpunkten A und B eingestellt sind, Ausgangssignale abgegeben, die durch ein logisches Schaltglied, im Ausführungsbeispiel durch ein sogenanntes EXK.LUSIV-ODER-GATTER G verknüpft werden.

Unter der Voraussetzung, daß der niedere Pegel als 0, der hohe Pegel als 1 bezeichnet ist, ist die Wirkungsweise der in F i g. 1 angegebenen Schaltung folgende.

Solange die Eingangsspannung U kleiner ist als die eingestellten Schwellwerte, ist in der linken Differenzschaltung der Transistor Tl und in der rechten Differenzschaltung der Transistor TS gesperrt Der Transistor T2 und über diesen auch die Ausgangstransistoren T3 und TA sowie der Transistor T6 und über diesen die Transistoren Tl und TS befinden sich dann

⁶S im leitenden Zustand. An beiden Eingängen des Gatters G liegt in diesem Falle jeweils eine 0, so daß ein Ausgangssignal SA in Form einer 0 abgegeben wird. Übersteigt nun die Eingangsspannung (/den eingestell-

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ten unteren Schwellwert, d. h. ist die sich am Teilerpunkt Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende.

A einstellende Spannung größer als die Bezugsspan- Solange die Eingangsspannung (/einen solchen Wert

nung UR, so wird der Transistor Ti leitend. Damit wird besitzt, daß weder der am Teilerpunkt A der ersten

der Transistor TI und über diesen die Ausgangstransi- Spannungsteilerschaltung Ri, R2 noch der am

stören T3 und TA der linken Difftrenzschaltung 5 Teilerpunkt B der zweiten Sp-mnungsteilerschaltung

gesperrt R 3, R 4 eingestellte Schwellwert überschritten ist,

Solange die Eingangsspannung U kleiner ist als der befindet sich der Transistor Tl der Differenzschaltung

obere Schwellwert, d. h, solange die Spannung am im gesperrten Zustand, während die Transistoren T2,

Teilerpunkt B kleiner ist als die Bezugsspannung, 73 und TA leitend sind. Der Transistoi TS ist gesperrt

bleiben die beschriebenen Zustände unverändert (Die 10 Das Ausgangssignal SA entspricht damit dem logischen

Transistoren T6, Tl und TB befinden sich im leitenden Wert 0. Oberschreitet die Eingangsspannung U den Zustand.) Während dieser Phase steht am linken unteren Schwellwert, dh, ist die Spannung am Eingang des Gatters G die 1 und am rechten Eingang Teilerpunkt A größer als die Bezugsspannung UR, so

die 0 an. Das Exklusiv- Oder-Gatter G gibt somit das wird der Transistor Ti leitend, und damit werden die

Ausgangssignal &4=1 ab. 15 Transistoren T2, T3 und TA gesperrt Der Transistor

Übersteigt die Eingangsspannung i/den eingestellten TS bleibt während dieser Phase im gesperrten Zustand, oberen Schwellwert, d. h, ist die sich am Teilerpunkt B Mit dem Wechsel des Ausgangstransistors TA vom einstellende Spannung größer als die Bezugsspannung leitenden in den gesperrten Zustand wird das Ausgangs- UR, so wird in der rechten Differenzschaltung der signal SA = \ abgegeben. Wird mit steigender Eingangs-Transistor TS leitend, und die Transistoren Γ6, ΤΊ und 20 spannung U auch der am Teilerpunkt B eingestellte TS werden gesperrt Damit sind beide Eingänge des obere Schwellwert überschritten, so wird der Transistor Gatters G mit einer 1 belegt, was zur Abgabe des TS in den leitenden Zustand gesteuert Diese Umsteue-Ausgangssignals SA=O führt Somit ergibt sich der in rung kann deshalb erfolgen, weil die Diode D das F i g. 2 dargestellte Verlauf des Ausgangssignals SA, das Potential am Teilerpunkt A der ersten Spannungsteilernur innerhalb eines bestimmten Spannungsbereiches 25 schaltung R1, R 2 auf einen bestimmten Wert begrenzt, den Wert SA= 1 hat was zur Folge hat, daß das Potential am Verbindungs-

Das in F i g. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel gemäß punkt der Emitter der Transistoren Ti und T2 in der

der Erfindung enthält nur noch eine Differenzschaltung Differenzschaltung und des Transistors T5 auf dem

mit den Transistoren Π und Γ2 sowie den Ausgangs- Wert der Bezugsspannung UR festgehalten wird. Im

transistoren Γ3 und TA. Die Differenzschaltung ist 30 vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das dadurch

wiederum an den Teilerpunkt A einer ersten Span- erreicht daß die Diode D zwischen dem Teilerpunkt A

nungsteilerschaltung R1 und R 2 angeschaltet Der und der Bezugsspannung UR geschaltet ist doch ist die

Teilerpunkt B der zweiten Spannungsteilerschaltung Erfindung keineswegs auf diese spezielle Anschaltung R 3, R A ist lediglich mit einem Transistor TS verbunden. beschränkt Die Steuerung der Differenzschaltung und Außerdem ist zwischen dem Teilerpunkt A und der 35 damit die Steuerung der Ausgangstransistoren Γ3 und Bezugsspannung UR eine Diode D geschaltet Das TA wird nunmehr vom Transistor Γ5 übernommen. Ausgangssignal SA wird nunmehr direkt am Ausgang Sobald dieser in den leitenden Zustand gesteuert wurde,

des Ausgangstransistors TA abgenommen. Zur Strom- was bei Überschreiten des am Teilerpunkt B eingestell-

versorgung der Schaltung sind wiederum die Hilfsspan- ten oberen Schwellwertes der Fall ist werden die

nungen Ui und U2 sowie eine Reihe von nicht näher 40 Ausgangstransistoren Γ3 und TA wieder leitend und

bezeichneten Widerständen vorhanden. Die Bezugs- das Ausgangssignal wird abgeschaltet (5A=O). Das

Spannungsquelle UR ist mit der Differenzschaltung Ausgangssignal SA entspricht also dem in Fig.2

verbunden. angegebenen Kurvenverlauf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zum Vergleichen von Gleichspannungen mit einem oberen und einem unteren an einer ersten und an einer zweiten Spannungsteilerschaltung eingestellten Schwellwert, dadurch gekennzeichnet, daß an den Teilerpunkt (A) der ersten Spannungsteilerschaltung (R 1, R 2) eine an sich bekannte Differenzschaltung mit Eingang für die Bezugsspannung (Ug)(Tt, T2) angeschaltet ist, die Ober eine Ausgangsstufe (Γ3, TA) bei Oberschreiten des unteren Schwellwertes ein Ausgangssignal (SA=I) abgibt, daß eine das Potential am Teilerpunkt ^) der ersten Spannungsteilerschaltung (Ri, R 2) begrenzende Diode (D) vorgesehen ist, und daß an dem Teilerpunkt (B) der zweiten Spannungsteilerschaltung (A3, RA) lediglich ein Transistor (TS) angeschlossen ist, der bei Oberschreiten des oberen Schwellwertes leitend gesteuert wird und der über die Ausgangsstufe (T3, TA) der an den ersten Teilerpunkt (A) geschalteten Differenzschaltung das Ausgangssignal wieder abschaltet (£4=0).