DE3143789A1

DE3143789A1 - Wellenformschaltung

Info

Publication number: DE3143789A1
Application number: DE19813143789
Authority: DE
Inventors: Yasuta Kawanishi Hyogo Tomura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1980-11-08
Filing date: 1981-11-04
Publication date: 1982-08-12
Also published as: DE3143789C2; JPS5780826A; US4427901A

Description

Henkel, Kern, Feiler &■ Hänzel

^:- 3U3789

Patentanwälte

Registered Representatives

before the

European Patent Office

Möhlstraße 37 D-8000 München 80

Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid

FAM-5223

14. Nov. 1981

MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA, Tokio, Japan

Wellenformschaltung

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Wellenformschaltung

Die Erfindung betrifft eine Wellenformschaltung (waveform shaping circuit) zur Verwendung bei einer Impulsgenefatorschaltung, wie sie bei Fernsehsendern und -empfängern, anderen Video- bzw. Fernsehgeräten, (Befehls-)Folgesteuerungen usw. vorgesehen ist.

Eine bisherige Wellenformschaltung dieser Art enthält einen Spannungskomparator mit einem negativen bzw. Minuseingang, an den eine an einer Verzweigung oder Verbindung zwischen zwei Spannungsteilerwiderständen, die in Reihe über eine bzw. parallel zu einer Quellenspannung geschaltet sind, entwickelte (erzeugte) Bezugsspannung anlegbar ist, und einen positiven bzw. Pluseingang, der mit einem über einen Ladewiderstand mit der Quellenspannung aufladbaren Kondensator verbunden ist. Der Kondensator ist dabei über einen Ladewiderstand an einen Kollektor eines npn-Emitterschaltungstransistors angeschlossen, dessen Basis über einen Basiswiderstand mit einer Eingangsklemme verbunden ist.

An die Eingangsklemme wird eine Reihe von Rechteckein- · gangsimpulsen angelegt, um den Transistor wiederholt abwechselnd durchschalten und sperren zu lassen. Im Sperrzustand des Transistors wird der Kondensator exponentiell mit der Quellenspannung aufgeladen, bis einer der Ein-

³^ gangsimpulse an den Transistor angelegt wird und diesen zur Einleitung der Entladung des Kondensators durchschaltet. Bei durchgeschaltetem Transistor wird die Aufladespannung am Kondensator exponentiell entladen, bis. der betreffende Eingangsimpuls den Transistor sperren läßt.

Diese Auflade- und Entladespannung des Kondensators wird dem Spannungskomparator eingegeben und durch diesen mit der Bezugsspannung verglichen. Der Spannungskomparator liefert dann, wenn die Aufladespannung am Kondensator der

Bezugsspannung gleich ist, an seinem Ausgang eine Anstiegsflanke eines Rechteckausgangsimpulses; wenn die Entladespannung am Kondensator der Bezugsspannung gleich ist, liefert er eine abfallende Flanke dieses Impulses am Ausgang. Der Spannungskomparator erzeugt somit einen Rechteckausgangsimpuls mit einer· Impulsbreite entsprechend einer Zeitspanne, während welcher die am Kondensator anliegende" Spannung nicht niedriger ist als die Bezugsspannung.

· Der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt sich bei jedem der aufeinanderfolgenden Eingangsimpulse, so daß sich eine Reihe von Rechteckausgangsimpulsen ergibt.

Jeder dieser so erzeugten Rechteckausgangsimpulsen weist eine Anstiegs- und eine Abfallsflanke auf, die gegenüber einem Zeitpunkt, zu welchem die Anstiegsflanke dieses Impulses erzeugt wird, zweiseitig (bilaterally) unsymmetrisch sind. Dies gilt für den Ball, daß die Rechteckausgangsimpulse etwa an der abfallenden Flanke des Eingangsimpulses erzeugt werden. Bei der bisherigen Wellenformschaltung ist ein Intervall zwischen der Anstiegsflanke des Ausgangsimpulses und der Anstiegs- oder Abfallsflanke des Eingangsimpulses im allgemeinen langer als das Intervall zwischen der Anstiegs- oder Abfallsflanke des Eingangsimpulses und der abfallenden Flanke des Ausgangsimpulses.

Nachteilig an diesen bisherigen Wellenformschaltungen ist daher, daß die Rechteckausgangsimpulse nicht im gewünschten Takt (timing) geliefert werden können.

Der genannte Nachteil konnte mittels.einer KonstantStromquellen) schaltung sowohl für Auflade- als auch Entladekreis des Kondensators ausgeräumt werden. Durch diese Maßnahme wird jedoch die Änderung der Impulsbreite des Ausgangsimpulses relativ zu einer Änderung oder Schwanktrg der Quellenspannung vergrößert.

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— b —

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer verbesserten Wellenformschaltung zur Lieferung eines Rechteckausgangsimpulses, dessen Impulsbreite an jeder Seite einer Anstiegs- oder Abfallsflanke eines Rechteckeingangsimpulses beliebig gewählt werden kann und frei ist von jeder Änderung relativ zu einer Änderung der betreffenden Quellenspannung.

Diese Aufgabe wird bei einer Wellenformschaltung der angegebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch einen Spannungskomparator mit zwei Eingängen, wobei an den einen Eingang eine Bezugsspannung und an den anderen eine über einem Kondensator, der beim Fehlen eines Rechteckeingangsimpulses aufgeladen und beim Anliegen des Rechteckeingangsimpulses entladen wird, anliegende Spannung anlegbar sind, um den Spannungskomparator einen Rechteckausgangsimpuls abgeben zu lassen, und durch eine auf den Rechteckeingangsimpuls ansprechende Einrichtung zur Änderung der Bezugsspannung.

In bevorzugter Ausführungsform kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß die Einrichtung zur Änderung der Bezugsspannung einen an die Verzweigung oder Verbindung von zwei Spannungsteilerwiderständen, die in Reihe parallel zu einer Quellenspannung geschaltet sind, angeschlossenen Widerstand zur Bestimmung der Bezugsspannung und einen Transistor aufweist, dessen Emitter an Masse liegt, dessen Kollektor mit dem erstgenannten Widerstand verbunden ist und an dessen Basis der Rechteckeingangsimpuls anlegbar ist.

Im folgenden ist^! eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
35

Fig. 1 ein Schaltbild einer Wellenformschaltung mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung, der an verschiedenen Punkten der Anordnung nach Fig. 1 erzeugten Wellenformen und

Fig. 3 ein Schaltbild zur Verdeutlichung der Tatsache,

■ daß ein· von der Anordnung nach Fig. 1 gelieferten Rechteckausgangsimpuls durch eine Änderung oder Schwankung einer angewandten Quellenspannung nicht beeinflußt wird.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellenformschaltung enthält einen Spannungskomparator 10 mit einem negativen bzw. Minuseingang, der an die Verzweigung bzw. Verbindung zwischen zwei in Reihe zwisehen eine Spannungsque11enklemme 16 und Masse geschalteten Spannungsteilerwiderständen 12 und 14 angeschlossen ist, und einem positiven bzw. Pluseingang, der an die Verzweigung zwischen einem Kondensator 18 und einem Aufladewiderstand 20, die in Reihe zwischen die Spannungsquellenklemme 16 und Masse geschaltet sind, angeschlossen ist, sowie einen Entladewiderstand 22, der an der einen Seite.mit der Verzweigung zwischen dem Kondensator 18 und dem Widerstand 20 verbunden ist, während seine andere Seite mit dem Kollektor eines in Emitterschaltung angeordneten npn-Transistors 24 verbunden ist, dessen Basis über einen Basiswiderstand 26 mit einer Eingangsklemme 28 verbunden ist. Der Spannungskomparator 10 ist mit dem Ausgang an eine Ausgangsklemme 30 angeschlo.ssen und außerdem zwischen die Spannungsque11enklemme 16 und Masse geschaltet.

An der Verzweigung oder Verbindung der in Reihe geschalteten Widerstände 12 und 14 wird eine Bezugsspannung V_ß für den Spannungskqmparator entwickelt bzw. erzeugt. Der Aufladewiderstand 20 bestimmt zusammen mit dem Kondensator " 18 die Aufladezeitkonstante für den Kondensator 18, während der Entladewiderstand 22 zusammen mit dem Kondensator 18 eine Entladezeitkonstante für den Kondensator 18.

_ 7 bestimmt.

Der bisher beschriebene Teil der Anordnung ist von herkömmlichem Aufbau.

■

Erfindungsgemäß ist ein weiterer Spannungsteilerwiderstand 32 in Reihe mit dem Kollektor eines weiteren npn-Emitterschaltungstransistors 34 parallel zum Spannungsteilerwiderstand 14 und Masse geschaltet, wobei der Transistor 34 mit seiner Basis über einen anderen Bäsiswiderstand 36 mit der Eingangsklemme 2 8 verbunden ist.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 1 anhand von Fig. 2 erläutert, welche die an verschiedenen Punkten der Anordnung entwickelten Wellenformen zeigt. . Wenn eine Reihe von Rechteckeingangsimpulsen, wie bei (a) in Fig. 2 dargestellt, an die Eingangsklemme 2 8 angelegt wird, werden die Transistoren.24 und 34 wiederholt abwechselnd durchgeschaltet und zum Sperren gebracht. Im Sperrzustand des Transistors 24 wird der Kondensator 18 exponentiell mit einer Quellenspannung über die Spannungsquellenklemme 16 aufgeladen, während im Sperrzustand des Transistors 34 der Minuseingang des Spännungskomparators 10. mit der Bezugsspannung V-g auf ihrem hohen Pegel ("V*,,,, Fig. 2) beaufschlagt wird, der durch die Spannungsteilerwiderstände 12 und 14 bestimmt wird, weil der Widerstand 32 nicht tatsächlich (effektiv) parallel zum Widerstand 14 geschaltet ist. Einer der Rechteckeingangsimpulse wird über die Basiswiderstände 26 und 36 an die Transistoren 24 bzw. 34 angelegt. Der Transistor 24 wird daher zur Einleitung der Entladung des Kondensators 18 durchgeschaltet. Diese Entladung des Kondensators 18 dauert während des Durchschaltzustands des Transistors 24 bzw. für die Impulsbreite dieses Rechteckeingangsimpulses an. Außerdem wird gleichzeitig der Transistor 34 durchgeschaltet, um über ihn den Widerstand 32 tatsächlich (effektiv) parallel zum Widerstand 14 zu schalten und diο an den Spannungskomparator 10 angelegte Bezugsspannung V„ auf

-δι ihren niedrigen Pegel (vgl. Wellenform V_BL in Fig. 2(b)) zu verringern.

Eine Spannung V. am Kondensator 18, der dabei auf die durch die Wellenform V. in Fig. 2(b) dargestellte Weise aufgeladen und entladen wird, wird an den Pluseingang des Spannungskomparators 10 angelegt und in diesem mit der am Minuseingang anliegenden Bezugsspannung V^ verglichen. Wenn die Aufladespannung am Kondensator 18 der Bezugsspannung V~ bei hohem Pegel V_„ gleich ist, spricht der Spannungskomparator 10 unter Erzeugung eines Rechteckausgangsimpulses an seinem Ausgang-und somit· an der Ausgangsklemme 30 an; wenn die Entladespannung am Kondensator 18 der Bezugsspannung V- des niedrigen Pegels V__T

ΰ ' DL·

gleich ist, spricht er ebenfalls an, um auf die in Fig. 2(c) gezeigte Weise den Rechteckausgangs impuls zu beenden.

Der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt sich bei jedem der aufeinanderfolgenden Rechteckeingangs impulse, so daß eine durch die Wellenform von Fig. 2(c) gezeigte .Reihe von Rechteckausgangsimpulsen erzeugt wird.

Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt der Rechteckausgangsimpuls eine Impulsbreite entsprechend einem Intervall bzw. einer Zeitspanne, die der Summe aus einem Intervall T -, ■ zwischen einem Zeitpunkt, zu dem die Aufladespannung am Kondensator T8 der Bezugsspannung V_ß entspricht, und einem Zeitpunkt, zu dem der Rechteckeingangsimpuls eingeleitet wird, d.h. seine Anstiegsflanke an der Eingangsklemme 28 entsteht, sowie einem Intervall η[ 2 zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Anstiegsflanke des Rechteckeingangsimpulses an der Eingangsklemme 28 erscheint, und einem Zeitpunkt, zu dem die Entladespannung ° am Kondensator 18 der Bezugsspannung Vj, des niedrigen Pegels V_RT entspricht, gleich ist. In diesem Fall ist das Intervall T₁ langer als das Intervall T₇.

1 Ci

Unter der Voraussetzung, daß die Widerstände 12, 14 und 32 die Größen bzw. Werte R-j₂» ^i 4 bzw. R_₂ besitzen, kann durch entsprechend zweckmäßige Wahl der Widerstandswerte R-i?» R'i4 ^un(i ^R32 ^er Rechteckausgangs impuls so erzeugt werden, daß das Intervall T₁ kürzer, gleich groß oder länger ist als das Intervall T₉. "

Genauer gesagt: wenn eine Größe V der Quellenspannung vorausgesetzt wird, geht die Bezugsspannung V« selektiv auf ihren hohen und niedrigen Pegel V₁₅V₁ bzw. V₁,. auf die

OU. ' DL·

durch die folgenden Gleichungen ausgedrückte Weise über:

v = *¹⁴ v

^VBH R₁₂₊ R₁₄ ^Vcc

■ und

ν = .. - ^l4 ν

^VBL · (R₃₂//R₁₄) + R₁₂ ^Vcc

Darin bezeichnet R_₂//R₁₄ eine Größe einer Parallelschaltung aus den Widerständen R₁₄ und R₃₂* ^Durcn zweckmäßige Wahl der Widerstandswerte der Widerstände 12, 14 und 32 zwecks Herabsetzung des hohen Pegels V_ß„ der Bezugsspannung Vt. wird das Intervall T₁ langer, während es durch Vergrößerung des hohen Pegels Vg.. kürzer wird. Ebenso kann durch Verkleinerung oder Vergrößerung des niedrigen Pegels V_ßL das Intervall T₂ länger bzw. kürzer eingestellt werden.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß die Größe des Intervalls T₁ relativ zum Intervall X„ beliebig, gewählt werden kann.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 mit weggelassenen Teilen 32, 34 und 36 bzw. bei der bisherigen Wellenformschaltung ist dagegen das Intervall T₂ vergleichsweise kurz, weil der Rechteckausgangsimpuls endet, wenn die Rntladungs-

-ιοί spannung am Kondensator 18 der Bezugs spannung V,, des

hohen Pegels V₁₃„ gleich ist, wie sich dies ohne weiteres

DU

aus der Wellenform V_ßH gemäß Fig. 2(b3 ergibt. Dabei weist der Rechteckausgangsimpuls Anstiegs- und Abfallsflanken auf, die zweiseitig unsymmetrisch sind gegenüber dem Zeitpunkt, zu dem die Anstiegsflanke des Rechteckeingangsimpulses oder seine Abfallsflanke auftritt, oder zu dem der Ausgangsimpuls etwa an der Abfallsflanke des Eingangsimpulses erscheint, wenn die Eingangsklemmen des Spannungskomparators die gegenüber der Darstellung entgegengesetzte Polarität besitzen. Die bisherige Schaltung ist also mit dem Nachteil behaftet, daß der Rechteckausgangsimpuls nicht im gewünschten Takt bzw. zum gewünschten Zeitpunkt erzeugt werden kann.

Um die Intervalle T₁ und T- beliebig wählen zu können, ist bereits vorgeschlagen worden, eine Konstantstromschaltung sowohl für Auflade- als auch Entladekreis des Kondensators zu verwenden. Diese Anordnung ergibt allerdings eine große Änderung der Impulsbreite des Ausgangs* impulses relativ zu einer Änderung der betreffenden Quellenspannung.

Die Anordnung nach Fig. 1 vermag dagegen den Rechteckausgangsimpuls mit einer Impulsbreite zu liefern, die nicht durch eine Änderung der an die Spannungsquellenklemme 16 angelegten Quellenspannung beeinträchtigt bzw. beeinflußt wird, wie dies im folgenden in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben ist, welche den Teil der Anordnung

nach Fig. 1, welcher grundsätzlich zur Aufladung des Komparators 18 dient, .zusammen mit dem Spannungskomparator 10 zeigt. Bei dieser Anordnung wird die Quellenspannung V über den Spannungskomparator 10, eine Reihenschaltung aus Widerständen R₁₀ und R„. entsprechend den'Widerstän-. IZ 14

den 12 bzw.14 und eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R und einer Kapazität C entsprechend dem Aufladewiderstand 20bzw. dem Kondensator 18 mit einem parallel zur Kapazität C geschalteten Schalter S angelegt.

Wenn beispielsweise der Schalter S zum Zeitpunkt t = Q offen ist, läßt sich die an der Kapazität aufgeladene Spannung V. wie folgt ausdrücken:

Da der Ausgangsimpuls zu dem Zeitpunkt eingeleitet wird, zu dem die Aufladespannung V.an der Kapazität C der durch das Verhältnis R₁./(R₁₉ + R₁*) bestimmten Bezugsspannung

Vg gleich ist, gilt die Beziehung:

V fl - el = V =' — V

cc^{U J} B R₁₂ + R₁₄ ^vcc ■

Dieser Zeitpunkt t läßt sich daher ausdrücken als

^R14

t = -RCt_n

Die obige Gleichung zeigt, daß der Zeitpunkt t unabhängig von der Quellenspannung bestimmbar ist, weil die Quellenspannung V aus der obigen Gleichung für t ausgeklammert ist.

Aus den Gleichungen bzw. Beziehungen für die Entladung der Kapazität und die Bestimmung der Bezugs spannung V-g_L geht außerdem hervor, daß ein Zeitpunkt, zu dem die Ent ladespannung an der Kapazität dem niedrigen Bezugsspannungspegel ν_ΏΤ gleich ist, von der Quellenspannung V

jjJj CC

unabhängig ist. ■

Die Impulsbreite des Ausgangsimpulses wird somit durch die zugeordneten Widerstandsgrößen unabhängig von der . Quellenspannung bestimmt.

Es ist zu .beachten, daß die bisherige, beschriebene Wellenformschaltung den Rechteckausgangsimpuls mit einer von der Quellenspannung abhängigen impulsbreite liefert.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß mit der Erfindung eine Wellenformschaltung mit einer Einrichtung zur Änderung einer an einen vorgesehenen Spannungskomparator angelegten Bezugsspannung in Abhängigkeit von einem Rechteckeingangsimpuls geschaffen wird. Die Impulsbreite des resultierenden Rechteckausgangsimpulses kann daher beliebig eingestellt werden. Mit anderen Worten: der Ausgangsimpuls besitzt zweiseitige (bilateral) Impulsbreitenabschnitte, die beliebig in bezug auf einen Zeitpunkt eingestellt werden können, zu dem eine Anstiegsflanke des Eingangsimpulses entwickelt wird bzw. erscheint Außerdem ist die Impulsbreite des Ausgangsimpulses gegenüber einer Änderung oder Schwankung der betreffenden Quellenspannung stabil.

Obgleich vorstehend nur eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

Claims

Patentansprüche

Wellenformschaltung, gekennze i c h η e t durch einen Spannungskomparator (10) mit zwei Eingängen, wobei an den einen Eingang eine Bezugsspannung (YJ) und an den anderen eine über einem Kondensator (18), der beim Fehlen eines Rechteckeingangsimpulses aufgeladen und beim Anliegen des Rechteckeingangsimpulses entladen wird, anliegende ' Spannung (V.) anlegbar sind, um den Spannungskomparator (10) einen Rechteckausgangsimpuls abgeben zu lassen,-und durch eine auf den Rechteckeingangsimpuls ansprechende Einrichtung (32, 34, 36) zur Änderung der Bezugsspannung.
2. Wellenformschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß die Einrichtung zur

^O Änderung der Bezugsspannung einen an die Verzweigung oder Verbindung von zwei Spannungsteilerwiderständen, die in Reihe parallel zu einer Quellenspannung geschaltet sind, angeschlossenen Widerstand zur Bestimmung der Bezugsspannung und einen Transistor auf-

³^ weist, dessen Emitter an Masse liegt, dessen Kollektor mit dem erstgenannten Widerstand verbunden ist und an dessen Basis der Rechteckeingangsimpuls anlegbar ist.