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Schaltungsanordnung zur Begrenzung von Analogsignalen.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur wenigstens einseitigen
einstellbaren Begrenzung von Analogsignalen.
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Bei solchen Schaltungsanordnungen soll der Übergangsbereich in den
begrenzenden Zustand möglichst klein sein, und darüber hinaus sollen in der Nähe
dieses tbergangsbereiches lineare Verhältnisse vorherrschen.
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Bei bekannten Begrenzerschaltungen, die vorgespannte Dioden oder Transistoren
als begrenzende Bauelemente benutzen, ist insbesondere die vorerwähnte Forderung
nach linearen Verhältnissen in der Nachbarschaft der Begrenzungsschwelle liegen
der zugrunde liegenden Kennlinien nicht in ausreichendem tlaße erfüllt und zwar
unabhängig davon, ob die Begrenzung durch Kurzschließen oder durch Abschalten des
Signals erzielt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,eine Begrenzerschaltung für Analogsignale
anzugeben, die den erwähnten Forderungen in größerem Maße genügt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer solchen Schaltungsanordnung
dadurch gelöst, daß sie je Begrenzungsrichtung einen Vergleicher der eine den betreffenden
einstellbaren Amplitudenwert aufweisende elektrische Bezugsgröße mit den Analogsignalen
vergleicht und entsprechend den möglchen beiden Abweichungen Ausgangssignale mit
dem einen oder dem anderen zweier Signalwerte liefert, sowie Schaltmittel aufweist,
die von den Vergleicherausgangssignalen angesteuert werden und von denen das eine
der Durchschaltung der Analogsignale zum Schaltungsausgang dient und durchlässig
ist, solange diese innerhalb- des zulässigen Amplitudenbereichs liegen und das je
Begrenzungsrichtung vorgesehene wenigstens eine weitere der Durchschaltung der betreffenden
elektrischen Bezugsgröße zum Schaltungsausgang dient und durchlässig ist, solange
die Analogsignale den zulässigen Amplitudenbereich in der betreffenden Richtung
verlassen haben.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung,
die eine zweiseitige Begrenzung bewirkt.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von 5 Figuren näher erläutert.
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Von den Piguren zeigen: Die Figuren 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für einseitige bzw. für zweiseitige Begrenzung
Figuren 3 bis 5 die zugehörigen Zeitdiagramme.
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Die nachstehenden Ausführungsbeispiele werden anhand der Begrenzung
von Videosignalen erläutert, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist selbstverständlich
aber auch für die Begrenzung anderer Analogsignale geeignet. Ein solches Videosignal
gelangt in der in Figur 3 in Zeile a dargestellten Form an den Eingang E der Schaltungsanordnung
gemäß Figur 1, nachdem es ein Amplitudensieb AS und eine Klemmstufe K durchlaufen
hat.
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Eine Trennstufe 2 sorgt dabei für eine Entkopplung.
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Die eigentliche Schaltungsanordnung zum Begrenzen von Analogsignalen
in Form solcher Videosignale weist einen Vergleicher KO auf, der die ihm zugeführten
Analogsignale mit einer elektrischen Bezugsgröße in Porm der einstellbaren Vergleichsspanung
UV vergleicht.
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Dieser Vergleicher ist so geartet, daß er je nach dem, ob das Analogsignal
größer oder kleiner als die Bezugsspannung W ist, ein Ausgangssignal mit dem einen
oder dem anderen Signalwert abgibt. Durch entsprechende Wahl der beiden Anschlüsse,
denen das Analogsignal einerseits und die Vergleichsspannung andererseits zugeführt
werden, kann entweder eine obere Begrenzung oder eine untere Begrenzung des Analogsignals
erzielt werden.
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Das Ausgangssignal des Vergleichers KO dient als Ansteuersignal von
zwei Schaltern S1 und S2 und zwar für den Schalter S1 in Originalform und für den
Schalter S2 in den durch den Inverter I invertierter Porm. Der Schalter S1 dient
dazu, das dem Eingang E zugeführte Analogsignal über eine gegebenenfalls noch vorgesehene
Ausgangstrennstufe AD an den Schaltungsausgang A durchzuschalten. Der Schalter S2
dient
einer entsprechenden Durchschaltung der Vergleichsspannung
UV an den Schaltungsausgang A.
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Die Betriebsweise dieser Schaltungsanordnung ergibt sich aus den Figuren
3 und 4, die die Verhältnisse bei einer Begrenzung nach oben (Fig.3) bzw. bei einer
Begrenzung nach unten (Fig.4) darstellen.
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Wie man aus Figur 3 ersieht, sind im Zeitbereich tl, in dem die Amplitude
der Analogspannung kleiner ist als die Vergleichsspannung UV, siehe Zeile a), der
Schalter S1 geschlossen und der Schalter S2 wegen des entsprechenden Ausgangssignals
des Vergleichers KO, siehe Zeile d), offen. Das Analogsignal wird also direkt vom
Eingang E zum Ausgang A durchgeschaltet, siehe Zeile c).
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Sobald das Analogsignal im Zeitbereich t2 die Vergleichsspannung UV
übersteigt, wechselt der Signalwert des vom Vergleicher KO abgegebenen Ausgangssignals,
so daß der Schalter S1 geöffnet und der Schalter S2 geschlossen wird, mit der Folge,
daß nunmehr das am Ausgang A auftretende Signal den Wert der Vergleichsspannung
UV annimmt.
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Unterschreitet das Analogsignal wider den Wert der Vergleichsspannung
UV, was im Zeitbereich t3 der Fall ist, dann wechselt wieder der Wert des Ausgangssignals
des Vergleichers und dementsprechend die Schalterstellung der Schalter S1 und 52,
so daß nunmehr wieder das Analogsignal selbst zum Ausgangssignal durchgeschaltet
wird.
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Die geschilderten Verhältnisse wiederholen sich in den Zeitbereichen
t4 und t5 entsprechend.
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In Figur 4 sind die Verhältnisse bei einer Begrenzung der Analogsignale
nach unten dargestellt, wozu die Anschlüsse, denen die Analogsignale und die elektrische
Bezugsgröße zugeführt werden, vertauscht sind. Das bedeutet, daß immer dann, wenn
das Analogsignal in seiner Amplitude unterhalb der Vergleichsspannung UV liegt,
was während der Zeitbereiche t1, t3 und t5 der Fall ist, der Schalter S2 geschlossen
ist und damit die Vergleichsspannung UV an den Ausgang A durchgeschaltet wird, siehe
Zeile c). Wenn dagegen das Analogsignal den Wert der Vergleichsspannung während
der Zeitabschnitte t2 und t4 übersteigt, findet ein Wechsel des Signalwerts der
Ausgängssignalspannung des Vergleichers KO statt, siehe Zeile d) und es sind der
Schalter 1 geschlossen und der Schalter S2 geöffnet, so daß nunmehr das Analogsignal
direkt zum Ausgang durchgeschaltet wird, siehe ebenfalls Zeile c).
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Die Schaltungsanordnung gemS Figur 2 dient der zweiseitigen Begrenzung.
Sie weist dementsprechend zwei Vergleicher K01 und K02 auf, von denen der Vergleicher
K01 das dem Eingang E der Schaltungsanordnung zugeführte Analogsignal mit der ersten
elektrischen Bezugsgröße in Porm der Vergleichsspannung W1 und der Vergleicher K02
das Analogsignal mit der zweiten elektrischen Bezugsgröße in Form der Vergleichsspannung
W 2 vergleicht.
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Das Analogsignal und die Bezugsspannungen werden hierbei derart an
die Vergleichereingänge gelegt, daß der Vergleicher KOl ein Überschreiten der Bezugsspannung
UV1 und der Vergleicher K02 ein Unterschreiten
dc Vergleichsspannung
W signalisiert. Die Ausgangssignale der beiden Vergleicher werden einerseits durch
das Eoinzidenzglied U miteinander verknüpft, dessen Ausgangssignal einem Schalter
S3 als Steuersignal dient. Andererseits werden sie über Inverter 11 und I2 einem
Schalter S1 bzw. einem Schalter S2 als Steuersignale zugeführt.
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Der erwähnte Schalter 53 dient dazu, Analogsignale vom Eingang E zum
Ausgang A durchzuschalten. Die Schalter S1 und S2 dienen der Durchsenaltung der
Vergleichsspannungen W1 bzw. UV2 an den Ausgang A. Wenn während des Zeitbereichs
t1 das Analogsignal, siehe Zeile a) in Figur 5, unterhalb der Vergleichsspannung
UV2 liegt, ist der Schalter S2 geschlossen, womit die Vergleichsspannung W 2 am
Ausgang A liegt, die Schalter S1 und 53 hingegen sind geöffnet. Während des Zeitbereichs
t2, in dem das Analogsignal eine im Bereich zwischen der Vergleichsspannung UV2
und W1 liegenden Wert hat, ist der Schalter 53 geschlossen, womit das Analogsignal
direkt vom Eingang E an den Ausgang gelangt, siehe Zeile c) in Figur 5, die Schalter
S1 und S2 hingegen sind offen.
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Wenn schließlich während des Zeitbereichs t3 das Analogsignal die
obere Vergleichs spannung 7JV1 übersteigt, schließt der Schalter S1, womit der Wert
dieser oberen Vergleiahsspannung UV1 am Ausgang A liegt, wogegen nunmehr die Schalter
S2 und 53 geöffnet sind.
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Während der Zeit bereiche t4 bis t8 liegen entsprechende Verhältnisse
vor.
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2 Patentansprüche