DE3315358C2 - Signalvergleichsschaltung - Google Patents
SignalvergleichsschaltungInfo
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- DE3315358C2 DE3315358C2 DE3315358A DE3315358A DE3315358C2 DE 3315358 C2 DE3315358 C2 DE 3315358C2 DE 3315358 A DE3315358 A DE 3315358A DE 3315358 A DE3315358 A DE 3315358A DE 3315358 C2 DE3315358 C2 DE 3315358C2
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Description
Die Erfindung bezieht sich
auf eine Signalvergleichsschaltung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Wenn eine elektrische Welle in einem sehr hohen Frequenz
band (VHF) wie eine FM-Sendewelle und eine Fernseh-Sen
dewelle empfangen werden, beispielsweise von Autoradio- und
Autofernsehempfängern, ist die elektrische Welle im
VHF-Band von kurzer Wellenlänge, und es ist nahezu keine
Bodenwelle vorhanden. Dies führt dazu, daß dann, wenn
der Empfänger mit einem Fahrzeug bewegt wird, ein Fall
auftreten kann, gemäß dem in einem Interferenzgebiet
die Intensität des für den Empfänger eingangsseitig vor
handenen elektrischen Feldes plötzlich schwach wird oder
daß eine Mehrwege-Interferenz plötzlich schwerwiegend
wird, was zu einer zunehmenden Verschlechterung der Ton
qualität (was besonders bemerkenswert ist, wenn eine
Stereosendung empfangen wird) und zu einer verschlech
terten Bildqualität führt (zu einer Rauschstörung bzw.
zum Schnee, zum Geist, zu einer Interferenz der Syn
chronisation usw.). Das Interferenzgebiet ist ein Emp
fangsgebiet, bei dem die elektrische Feldstärke unter
60 dB/m liegt. Wenn der Empfangsort oder der Empfänger
sich bewegen, dann ändert sich aufgrund des mehrfachen
Weges, aufgrund des Vorhandenseins von Häusern längs der
Straße, aufgrund des Vorhandenseins von Metallpolen usw.
die elektrische Feldstärke periodisch in einem Bereich
von ± 20 dB/m um die elektrische Feldstärke von bei
spielsweise 40 dB/m herum. In dem Fall, daß die elek
trische Feldstärke um etwa 20 dB/m (grob) vermindert
ist, wenn die FM-Stereosendung empfangen wird, tritt
die Verzerrung mit 10% oder mehr auf, während dann,
wenn die Fernsehsendung empfangen wird, eine ungeordne
te Synchronisation auf einem Bildschirm auftritt.
Um
derartige Mängel zu beseitigen, ist ein Empfänger, näm
lich ein sogenannter Diversity-Empfänger vorgeschlagen
worden, bei dem zwei Antennen an einem Fahrzeug oder
Kraftfahrzeug beispielsweise befestigt sind. Wird dabei
festgestellt, daß das eine Antenneneingangssignal im Pe
gel höher ist als das andere Signal, so wird der ermit
telte höhere Antenneneingangspegel von dem Empfänger auf
genommen.
Bei einem derartigen Diversity-Empfänger kann eine Ge
fahr insofern vorhanden sein, als die Signalfeststel
lung vielleicht durch eine momentane Schwankung des
Signalpegels, wie durch eine Rest-AM-Komponente, durch
eine Störung usw. in dem empfangenen Signal gesteuert
wird. In diesem Falle wird das Detektor-Ausgangssignal
häufig umgeschaltet. Aufgrund derartiger häufiger Um
schaltungen kann beim Empfang der FM-Stereosendung eine
Umschaltstörung hervorgerufen werden, und zwar in Ab
hängigkeit von einigen Schaltungsanordnungen. Wenn eine
Fernsehsendung empfangen wird, kann ein Problem inso
fern vorhanden sein, als eine Störung auf dem Bildschirm
auftritt und als die Synchronisation des Bildschirms ge
stört ist, usw. Aus diesem Grunde ist eine Signalver
gleichsschaltung vorgeschlagen worden, wie sie in Fig. 1
gezeigt ist, gemäß der ein Differenzverstärker vorgesehen
ist, der von zwei Antennen empfangene Signale miteinander
vergleicht und der feststellt, welches Signal den höheren
Signalpegel aufweist. Ferner ist die betreffende Ver
gleichsschaltung mit einer angeschlossenen Hysteresis
schaltung versehen, durch die eine Totzone bereitge
stellt wird, innerhalb der auf das Detektor-Ausgangs
signal hin nicht gearbeitet wird, so daß im Falle eines
FM-Empfängers das Verhältnis der Schaltgeräuscherzeugung
herabgesetzt ist und daß im Falle eines Fernsehempfängers
die auf dem Bildschirm auftretende Störung und die Stö
rung der Synchronisation auf dem Bildschirm vermindert
sind. Bei der in Fig. 1 gezeigten, bereits vorgeschla
genen Signalvergleichsschaltung 3 ist ein Differenzver
stärker 1 vorgesehen, dem an seinem nicht invertieren
den Eingangsanschluß ein erstes Eingangssignal V1 zuge
führt wird, welches einem ersten Anschluß V1 von einer
ersten Antenne (nicht dargestellt) über einen Eingangs
widerstand R1 zugeführt wird. Dem invertierenden Ein
gangsanschluß des betreffenden Verstärkers wird ein
zweites Eingangssignal V2 zugeführt, welches einem
zweiten Anschluß t2 von einer zweiten (nicht darge
stellten) Antenne her zugeführt wird. Zwischen dem Aus
gangsanschluß und dem nichtinvertierenden Eingangsan
schluß des Differenzverstärkers 1 liegt eine Hysteresis
schaltung 2, die einen Rückkopplungswiderstand R2 auf
weist. Mit 4 ist eine Spannungs- oder Stromquelle be
zeichnet, die zusammen mit einer Signalquelle an dem
Anschluß t1 angeschlossen sein wird.
Nunmehr sei angenommen, daß die Eingangsspannungen VIN1
und VIN2 für den Differenzverstärker 1, die mit den
Eingangssignalen V1 und V2 zugeführt werden, der Be
dingung VIN2<VIN1 genügen. Sodann tritt am Ausgangs
anschluß des Differenzverstärkers 1 eine hohe Spannung
VH als Detektor-Ausgangssignal V₀ auf. Dem nichtinver
tierenden Eingansanschluß des betreffenden Verstärkers
wird die Vorspannung
VH über die Hysteresis
schaltung 2 zugeführt, und es bildet sich eine Eingangs
spannung aus von
Unter dieser ersten Vorspannungs-Bedingung wird somit
das zweite Eingangssignal V2 mit dem ersten Eingangs
signal V1 verglichen. Wenn unter der ersten Vorspan
nungs-Bedingung die zweite Eingangsspannung V2 ansteigt
und wenn
erfüllt ist, dann ändert sich die am Ausgangsanschluß des Dif
ferenzverstärkers 1 auftretende Detektor-Ausgangsspan
nung V₀ zu einer niedrigen Spannung VL, und damit wird
dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß die Vorspan
nung
über die Hysteresisschaltung 2 zuge
führt, und es bildet sich eine Eingangsspannung aus von
Unter der zweiten Vorspannungs-Bedingung wird somit das
Eingangssignal V2 mit dem Eingangssignal V1 verglichen.
Wenn unter der zweiten Vorspannungs-Bedingung, wie sie
zuvor erwähnt worden ist, die Eingangsspannung V2 ab
sinkt und wenn die Bedingung
erfüllt ist, dann kehrt der Vorspannungs-Zu
stand zu dem zuvor erwähnten ersten Vorspannungszustand
zurück.
Wenn der Pegel des Eingangssignals V2 im Vergleich zu dem
des Eingangssignals V1 ansteigt oder abfällt, werden dem
gemäß die Vorspannungsbedingungen nacheinander umgeschal
tet. Demgemäß ist eine relative Pegeldifferenz zwischen
den Eingangssignalen V1 und V2, die dazu herangezogen
werden festzustellen, ob eine Pegelrelation zwischen den
beiden den Differenzverstärker 1 zugeführten Eingangssi
gnalen V1 und V2 umgekehrt ist, nämlich eine Hysteresis
breite VTH, durch folgende Beziehung gegeben:
Die Gleichung (1) läßt klar erkennen, daß bei der Signal
vergleichsschaltung 3 gemäß Fig. 1 die Hysteresisbreite
VTH unabhängig von der Schwankung der Signalpegel der
Eingangssignale V1 und V2 konstant ist.
Weitere Schaltungen mit konstanter Hysteresisbreite sind aus
der GB-PS 2 084 419, der US-PS 3,628,059 sowie der nichtvor
veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 0 055 573 bekannt.
Soweit die Hysteresbreite einstellbar ist, liegt bei diesen
Druckschriften keine Abhängigkeit der Hysteresbreite von einer
Eingangsspannungen vor.
Die konstante Hysteresisbreite VTH, wie sie zuvor auf
gezeigt worden ist, bringt jedoch einen Nachteil in
einem Autoradio für den FM-Empfang mit sich. Dies be
deutet, daß sogar im Falle einer FM-Sendung beispiels
weise das von einem Sender her ausgesendete FM-Signal
noch eine gewisse Rest-AM-Komponente enthält. Unter
dessen ist in dem Empfänger eine Mittenfrequenz aufgrund
einer Säkularvariation von Auswahl- bzw. Empfangsele
menten verschoben, und zuweilen kann die AM-Komponente
dadurch in das FM-Signal gemischt sein. Die Amplitude
dieser unerwünschten AM-Komponenten ist proportional
dem Signalpegel (der elektrischen Feldintensität bzw.
Feldstärke). Wenn in diesem Falle die Hysteresisbreite
konstant ist, da die Breite der Totzone konstant ist,
wenn der Signalpegel ansteigt, dann wird die Amplitude
ebenfalls hoch. Demgemäß erfolgt das Umschalten des
Differenzverstärkers in dem Bereich häufig, in dem der
Signalpegel hoch ist, so daß ein Umschaltgeräusch usw.
in Abhängigkeit von den Schaltunsanordnungen ohne wei
teres hervorgerufen wird. Demgemäß ist es mit der be
kannten Signalvergleichsschaltung schwierig, den auf
grund der unerwünschten AM-Komponente vorhandenen
schlechten Einfluß zu beseitigen.
Aus der GB 1 223 627 ist eine Anordnung bekannt mit einem Differenzverstärker, der
zwei Eingangssignale miteinander vergleicht, wobei ein Signal über ein
Dämpfungsglied mit fester Dämpfung und das andere Signal über ein Dämpfungsglied
mit steuerbarer Dämpfung auf jeweils einen Eingang des Differenzverstärkers geführt
ist. Das Dämpfungsglied mit steuerbarer Dämpfung besteht dabei aus zwei
Widerständen und einem einen durch den Differenzverstärker gesteuerten PNP-Transistor
aufweisenden Spannungsteiler. Dabei wird die Hysteresebreite in dem
gesamten Bereich von einem der Eingangssignale abhängig von diesem Eingangssignal
eingestellt. Die prozentuale Hysteresebreite ist somit konstant, d. h. die absolute
Hysteresebreite ist proportional zu dem Eingangssignal.
Der Erfindung liegt nun die
Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Signalvergleichsschaltung zu schaffen, bei der
insbesondere der Pegel des ersten wie auch der Pegel des zweiten Eingangssignal
variieren kann.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die
Merkmale des Anspruchs 1.
Die abhängigen Ansprüche bilden den Gedanken der Erfindung in besonders
vorteilhafter Weise weiter.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend
beispielsweise näher erläutert. In den Zeichnungen sind
durch einander entsprechende Bezugszeichen dieselben
Elemente bzw. Schaltungsteile bezeichnet.
Fig. 1 zeigt einen Schaltplan, der zur Erläuterung
einer bekannten Signalvergleichsschaltung her
angezogen worden ist.
Fig. 2 zeigt in einem Schaltplan eine Ausführungsform
einer Signalvergleichsschaltung gemäß der Erfin
dung.
Fig. 3 zeigt in einer grafischen Darstellung eine
Hysteresischarakteristik der betreffenden Si
gnalvergleichsschaltung.
Fig. 4 zeigt in einem Schaltplan eine weitere Ausfüh
rungsform der Signalvergleichsschaltung gemäß
der Erfindung.
Fig. 5, 7, S, 9 und 10 zeigen Schaltpläne von noch wei
teren Ausführungsformen der Signalvergleichs
schaltung gemäß der Erfindung.
Fig. 6 zeigt in einem Kurvendiagramm eine Hysteresiskennlinie
für eine Spannung in Abhängigkeit von
einer Eingangssignalstärke bei der Ausführungs
form gemäß Fig. 5.
Fig. 11 zeigt in einem schematischen Schaltplan einen
Diversity-Empfänger, bei dem die in Fig. 10 ge
zeigte Signalvergleichsschaltung gemäß der Er
findung angewandt ist.
Nunmehr werden die Ausführungsbeispiele gemäß der Erfin
dung im einzelnen erläutert. Fig. 2 zeigt in einem Schalt
plan eine Ausführungsform einer Signalvergleichsschaltung
gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 2 gezeigt,
weist ein Differenzverstärker 11 eine Hysteresisschaltung
12 auf, die zwischen dessen Ausgangsanschluß und dessen
nichtinvertierenden Eingangsanschluß liegt. Die Hyste
resisschaltung 12 umfaßt einen Eingangswiderstand R11,
der an dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des
Differenzverstärkers 11 angeschlossen ist, einen Er
dungswiderstand R12, der mit seinem einen Ende an einem
Schaltpunkt P1 zwischen dem Eingangswiderstand R11 und
dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Differenz
verstärkers 11 angeschlossen ist und der mit seinem an
deren Ende an Erde bzw. Masse liegt, sowie einen Bypass-Schaltkreis
13, wie einen Feldeffekttransistor, der dem
Eingangswiderstand R11 parallel geschaltet ist, d. h. mit
dessen beiden Enden verbunden ist. Der Bypass-Schalt
kreis oder Feldeffekttransistor 13 wird an seiner Steuer
elektrode bzw. Gate-Elektrode durch eine Detektor-Aus
gangsspannung V₀ von dem Differenzverstärker 11 her
über einen Widerstand 14 gespeist und dadurch einge
schaltet, wenn der Inhalt des Detektor-Ausgangssignals
V₀ beispielsweise eine positive Spannung VH ist, wäh
rend eine Abschaltung dann erfolgt, wenn der betreffende
Inhalt eine negative Spannung VL ist. Mit 15 ist generell
die so gebildete Signalvergleichsschaltung gebildet.
Wenn bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 das Ein
gangssignal V1 von dem ersten Eingangsanschluß t1 her
und das Eingangssignal V2 von dem zweiten Eingangsanschluß
t2 her der Bedingung V2 < V1 genügen und wenn die
Eingangsspannungen VIN1 und VIN2 für den Differenzver
stärker 11, die mit den Eingangssignalen V1 bzw. V2
zugeführt werden, die Bedingung VIN2 < VIN1 erfüllen,
um die Spannung VH am Ausgangsanschluß des Differenz
verstärkers 11 auftreten zu lassen, dann wird der
Schaltkreis 13 eingeschaltet, und die Eingangsspannung
VIN1 für den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des
Differenzverstärkers 11 wird zu:
VIN1 = V₁ (2)
Wenn das Eingangssignal V2 größer wird als das Eingangs
signal V1 (V2 < V1) und wenn die Bedingung VIN2 < VIN1 er
füllt ist, dann wird der Differenzverstärker 11 umge
steuert, um an seinem Ausgangsanschluß die Spannung VL
auftreten zu lassen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Schalt
kreis 13 abgeschaltet, und das erste Eingangssignal V1
wird durch die Widerstände R11 und R12 geteilt. Demgemäß
wird die dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß zuge
führte Eingangsspannung VIN1 zu
Wenn das Eingangssignal V2 noch kleiner wird als das Ein
gangssignal V1 und wenn die Bedingung
erfüllt ist, dann wird der Differenz
verstärker 11 umgesteuert, und der gelangt wieder in den
Zustand, in welchem die Spannung VH an seinem Ausgangs
anschluß auftritt (siehe Fig. 3). Demgemäß führt die
Signalvergleichsschaltung 15 gemäß Fig. 2 den Hyste
resisbetrieb auf der Grundlage zweier Spannungsquellen
durch, welche die positive Spannung VH bzw. die negative
Spannung VL liefern. Aus den Gleichungen (2) und (3)
kann die Hysteresisbreite VTH sodann wie folgt ange
geben werden:
Aus der Gleichung (4) dürfte ersichtlich sein, daß die
Hysteresisbreite VTH im Verhältnis zu dem Eingangssignal
V1 steht und dann schwankt bzw. sich ändert, wenn der
Signalpegel des Eingangssignals V1 schwankt bzw. sich
ändert. Demgemäß weist die Signalvergleichsschaltung
15 sogar dann, wenn sich der Pegel der Eingangssignale
V1 und V2 ändert, stets eine optimale Hysteresisbreite
in Übereinstimmung damit auf.
Wie oben beschrieben, verwendet die Signalvergleichs
schaltung 15 gemäß Fig. 2 das Ausgangssignal V₀ von dem
Differenzverstärker 11 her, um die Verstärkung der ver
änderbaren Dämpfungsgliedschaltung vom Steuertyp her
zu schalten, die aus den Widerständen R11, R12 und dem
Schaltkreis 13 besteht, wodurch die Hysteresisbreite
VTH erhalten wird, die sich auf die Schwankung des
Signalpegels des Eingangssignals hin ändert.
Da im Falle der Fig. 2 die Widerstände R11 und R12 mit
dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Differenz
verstärkers 11 verbunden sind, während mit dem inver
tierenden Eingangsanschluß des betreffenden Verstärkers
kein Widerstand verbunden ist, sind die Empfindlichkei
ten für die Eingangssignale V1 und V2 nicht aneinander
angepaßt. Um die zuvor erwähnten Empfindlichkeiten an
einander anzupassen, genügt es, daß - wie dies in Fig. 4
gezeigt ist - eine Dämpfungsschaltung, bestehend aus
einem Eingangswiderstand R13 und einem Masse- bzw. Er
dungswiderstand R14, an dem invertierenden Eingangsan
schluß des Differenzverstärkers 11 angeschlossen wird,
um eine Dämpfung von VTH/2 hervorzurufen.
Wenn bei den in Fig. 2 und 4 gezeigten Signalvergleichs
schaltungen 15 der Pegel des Eingangssignals V1 niedrig
wird, vermindert sich auch die Hysteresisbreite VTH,
und es tritt ein Teil auf, in welchem die Hysteresis
breite VTH schließlich zu 0 wird.
Außerdem sei angemerkt, daß die Störung auf der FM-Sende
welle vernachlässigbar ist, wenn der Eingangssignalpegel
(das ist die Intensität bzw. Stärke des elektrischen
Feldes) groß ist. Wenn jedoch der Eingangssignalpegel
niedrig ist, sind die in den Sende-Übertragungsweg ein
gemischte Störung und die Störung von der Schaltung in
nerhalb des Empfängers als solchem her erhöht. Wenn die
Hysteresisbreite 0 ist, dann veranlaßt demgemäß eine
derartige Störung den Differenzverstärker 11, leicht
umzuschalten. Dabei ist dann ein Nachteil insofern vor
handen, als irgendeine Schaltung häufig eine Umschalt
störung hervorruft.
Angesichts eines derartigen Aspekts weist die in Fig. 5
dargestellte zweite Ausführungsform der Signalvergleichs
schaltung 15 gemäß der Erfindung eine Hysteresisbreite,
die sich im Verhältnis zu dem Pegel des Eingangssignals
ändert, und ferner eine festliegende Hysteresisbreite
auf, um die fehlerhafte Operation zu beherrschen, die
durch eine Störung hervorgerufen wird, wenn der Eingangs
signalpegel schwach ist.
Gemäß Fig. 5 ist der Eingangsanschluß t1 über den Wider
stand R11 mit dem invertierenden Eingangsanschluß des
Differenzverstärkers 11 verbunden. Der Differenzver
stärker 11 ist an seinem Ausgangsanschluß über einen
Inverter 70 mit einer Hysteresisschaltung 12 versehen,
die den Erdungs- bzw. Massewiderstand R12, den Widerstand
14 und den Schaltkreis 13 in derselben Art und Weise,
wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt. Der Eingangsanschluß t2
ist mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des
Differenzverstärkers 11 über den Widerstand R13 verbun
den. Zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß
und dem Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers 11
liegt eine zweite Hysteresisschaltung mit dem Widerstand
R14.
Wenn bei dieser Schaltungsanordnung die Eingangsspannung
V2 größer ist als die Eingangsspannung V1 und wenn die
Beziehung VIN2 < VIN1 erfüllt ist, dann ist die Ausgangs
spannung V₀ gleich der Spannung VH (V₀ = VH), wobei fol
gende Beziehungen erfüllt sind:
Wenn die Eingangsspannung V1 ansteigt und wenn die Span
nung VIN2 gleich VIN1 ist (VIN2 = VIN1), dann gilt für
den Fall, daß die betreffende Eingangsspannung V1 als
V1′ angenommen wird, folgende Beziehung:
Wenn die Eingangsspannung V1 größer ist als die Ein
gangsspannung V2 und wenn die Bedingung VIN2 < VIN1 er
füllt ist und wenn die Ausgangsspannung V₀ gleich der
Spannung VL ist (V₀ = VL) dann sind folgende Beziehun
gen erfüllt:
Wenn die Eingangsspannung V1 absinkt und wenn die Bedin
gung VIN2 = VIN1 erfüllt ist, dann ist in dem Fall, daß
die Eingangsspannung V1 zu dem betreffenden Zeitpunkt
angenommen wird als V1′′, die betreffende Spannung V1′′
durch folgende Beziehung gegeben:
Demgemäß läßt sich die Hysteresisbreite VTH = V1′ - V1′′
wie folgt angeben:
Da in der obigen Gleichung andere Faktoren als V2 fest
liegen, die festgelegt werden, wenn die Schaltungsanord
nung ausgelegt wird, weist diese Hysteresisbreite VTH
in dem Fall, daß die Spannung V2 nahe 0 liegt, eine
nahezu festliegende Breite auf, die wie folgt angegeben
wird:
Wenn demgegenüber die Eingangsspannung V2 ansteigt, weist
die Hysteresisbreite VTH eine der festen Breite hinzu
addierte Hysteresisbreite auf, die der Eingangsspannung
V2 proportional ist.
Die Hysteresisbreite VTH dieser in Fig. 5 dargestellten
Schaltungsanordnung 15 ändert sich dabei so, wie dies
die Kurvendarstellung gemäß Fig. 6 zeigt.
Bei den zuvor betrachteten Ausführungsformen ist der
Bypass-Schaltkreis 13 parallel zu dem Eingangswiderstand
R11 an dem invertierenden Eingangsanschluß des Differenz
verstärkers 11 angeschlossen, um die Eingangsspannung
VIN1, die dem betreffenden invertierenden Eingangsan
schluß zugeführt wird, umzuschalten und um dadurch die
Hysteresisbreite VTH zu bilden. Statt dessen kann es, wie
dies in Fig. 7 gezeigt ist, möglich sein, den Inverter
70, der bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 verwendet
ist, wegzulassen und einen EIN-AUS-Schaltkreis 17 in
Reihe zu dem Erdungswiderstand R12 zu schalten. Wird
bei dieser Schaltungsanordnung der Schaltkreis 17 ab
geschaltet, wenn die Detektor-Ausgangsspannung V₀ von
dem Differenzverstärker 11 her gleich der Spannung VH
ist, und wird der betreffende Schaltkreis eingeschal
tet, wenn die Detektor-Ausgangsspannung V₀ gleich der
Spannung VL ist, wie dies in Fig. 5 der Fall ist, dann
kann die Signalvergleichsschaltung 15 bereitgestellt
werden, bei der die Hysteresisbreite VTH sich auf die
Schwankung des Signalpegels des Eingangssignals hin än
dert.
Bei den zuvor betrachteten Ausführungsformen sind für
die Abgabe der Spannung des Detektor-Ausgangssignals
V₀ von dem Differenzverstärker 11 her zwei Spannungs
quellen für die Abgabe einer positiven Spannung und
einer negativen Spannung vorgesehen. Wenn die Spannung
von einer Spannungsquelle geliefert wird, nämlich die
Spannung 0 und eine positive Spannung (oder die Spannung
0 und eine negative Spannung), dann können die in Fig.
8 und 9 gezeigten Schaltungsanordnungen mit demselben
Effekt angewandt werden.
Bei der in Fig. 8 dargestellten Signalvergleichsschaltung
15 umfaßt die Hysteresisschaltung 12 einen Eingangswider
stand R23, der an dem nichtinvertierenden Eingangsan
schluß des Differenzverstärkers 11 angeschlossen ist,
und einen Rückkopplungswiderstand R24. Der Rückkopplungs
widerstand R24 ist an dem Ausgangsanschluß des Differenz
verstärkers 11 über einen Rückkopplungs-Schaltkreis 21
angeschlossen, der aus einem Feldeffekttransistor besteht,
dessen Gate geerdet ist.
Wenn bei dieser Schaltungsanordnung das Ausgangssignal
V₀ des Differenzverstärkers 11 in der Nähe von bei
spielsweise Null (V) liegt, ist der Schaltkreis 21 ein
geschaltet, wodurch die Abgabe der Eingangsspannung VIN1
- die sich aus der Teilung des Eingangssignals V1 durch
den Eingangswiderstand R23 und den Rückkopplungswider
stand R24 ergibt - an den nichtinvertierenden Eingangs
anschluß des Differenzverstärkers 11 ermöglicht ist.
Wenn unterdessen das Ausgangssignal V₀ des Differenz
verstärkers 11 positiv ist, ist der Schaltkreis 21 abge
schaltet, wodurch das Eingangssignal V1 direkt dem
nichtinvertierenden Eingangsanschluß zugeführt wird,
ohne geteilt zu werden, oder so wie es ist. Demgemäß
kann auch in diesem Fall die Signalvergleichsschaltung
15, welche dieselbe Hysteresisbreite hat wie die Schal
tungsanordnung gemäß Fig. 5, bereitgestellt werden, und
die Spannungsquelle kann lediglich eine Einzelspannungs
quelle sein (in diesem Falle muß die Bedingung erfüllt
sein, daß die Eingangsspannung V1 Abschnürspannung des
Feldeffekttransistors ist).
Demgemäß umfaßt bei der Signalvergleichsschaltung 15
gemäß Fig. 9 die Hysteresisschaltung 12 einen Eingangs
widerstand R33 und einen Erdungswiderstand R34, der an
dem invertierenden Eingangsanschluß des Differenzver
stärkers 11 angeschlossen ist. Der Erdungswiderstand
R34 ist über einen Schaltkreis 25 geerdet, der beispiels
weise durch einen Bipolar-Transistor gebildet ist. Der
Basis des den Schaltkreis 25 bildenden Transistors wird
ein geteiltes Ausgangssignal als Schaltsteuersignal zu
geführt, welches von einer Spannungsteilerschaltung her
resultiert, die durch Reihenwiderstände 26 und 27 ge
bildet ist, welche zwischen dem Ausgangsanschluß des
Differenzverstärkers 11 und Erde bzw. Masse liegen.
Wenn bei dieser Schaltungsanordnung das Ausgangssignal
V₀ des Differenzverstärkers 11 einen positiven Wert an
nimmt (beispielsweise den Wert der Speisespannungsquelle
+B des Differenzverstärkers 11), dann wird der Schalt
kreis 25 eingeschaltet, und die Eingangsspannung VIN,
die aus der Teilung des Eingangssignals V1 durch die
Widerstände R33 und R34 resultiert, wird dem invertie
renden Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 11 zu
geführt. Wenn im übrigen die Ausgangsspannung V₀ des
Differenzverstärkers 11 einen Wert von beispielsweise
nahe Null (V) annimmt, dann wird der Schaltkreis 25
abgeschaltet, und das Eingangssignal V1 wird ohne Tei
lung dem invertierenden Eingangsanschluß des Differenz
verstärkers 11 zugeführt. Demgemäß kann auch in diesem
Falle die Signalvergleichsschaltung 15, die in dersel
ben Art und Weise arbeitet wie die Schaltungsanordnung
gemäß Fig. 5, bereitgestellt werden, wobei lediglich
die einzige Spannungsquelle genügt.
Während bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
die Hysteresisbreite sich in Abhängigkeit von Pegel
änderungen eines der Eingangssignale V1 und V2 ändert,
wird die Änderung der Hysteresisbreite auf die Änderung
der Pegel beider Eingangssignale. V1 und V2 wie folgt
erreicht bzw. vorgenommen.
In Fig. 10 sind zwei Paare der Hysteresisschaltungen
12 und 16 vorgesehen, wie sie beispielsweise in Fig. 7
vorgesehen sind, wobei die betreffenden Hysteresisschal
tungen symmetrisch angeordnet sind; das eine Paar der
Hysteresisschaltungen 12′ und 16′ wird durch ein Signal
V₀₂ gesteuert, welches aus der Invertierung des Ausgangs
signals V₀ (= V₀₁) des Differenzverstärkers 11 mittels
eines Inverters 18 resultiert.
Wenn bei dieser Schaltungsanordnung V₀₁ = VH und V₀₂ = VL,
erfüllt sind, dann sind die Eingangsspannungen VIN2 und
VIN1 wie folgt gegeben:
V1 → V12 ist bei der Umschaltung (VIN1 = VIN2) durch
folgende Beziehung gegeben:
= A · D · V₂ + B · D · VH - C · D · VL
wobei
ist.
Wenn V₀₁ = VL, und V₀₂ = VH erfüllt sind, gelten
Auf das Umschalten von V1 → V12 hin liegt folgende Be
ziehung vor:
= E · H · V₂ + R · H · VL - G · H · VH,
wobei
gilt.
Demgemäß wird die Hysteresisbreite VTH dieser Schaltung
wie folgt ausgedrückt:
VTH = (A·D-E·H)V₂+(B·D+G·H)VH-(C·D+F·H)VL
Da in der obigen Gleichung alle anderen Faktoren als
V2 festliegende Faktoren sind, die festgelegt werden,
wenn die Schaltungsanordnung ausgelegt wird, weist die
obige Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung die nahe
zu feste Breite
(B·D+G·H)VH-(C·D+F·H)VL
auf, wenn die Größe V2 nahe Null ist, während bei der
betreffenden Schaltungsanordnung die Hysteresisbreite
proportional zu V2 zusätzlich zu der festen Breite ist,
wenn V2 zunimmt. Obwohl die obige Gleichung für die
Seite des invertierenden Eingangsanschluß des Diffe
renzverstärkers 11 gegeben ist, dürfte einzusehen sein,
daß dieselbe Gleichung in entsprechender Weise bei Be
trachtung von der Seite des nichtinvertierenden Ein
gangsanschlusses her aufgestellt werden kann.
Wie oben erläutert, ist es möglich, die Schaltungsanord
nung bereitzustellen, welche die Hysteresisbreite für
beide Eingangssignale variieren kann und welche die
feste Hysteresisbreite aufweist.
Vorausgesetzt der Einfluß der Störung wird in Betracht gezogen,
wenn der Pegel des Signals klein ist, dann kann es mög
lich sein, daß gemäß Fig. 5, 7, 8 und 9 der Anschluß t2
direkt mit dem Eingangsanschluß des Differenzverstärkers
11 verbunden ist (der Widerstand R13 ist weggelassen),
und demgemäß kann die Hysteresisschaltung 16 mit dem Wi
derstand R14 eliminiert werden.
Vorausgesetzt der Einfluß der Störung wird berücksichtigt,
dann kann es in entsprechender Weise bei der Schaltungs
anordnung gemäß Fig. 10 möglich sein, daß der Anschluß
t2 direkt mit dem einen Eingangsanschluß des Differenz
verstärkers 11 verbunden ist, und damit können die den
Widerstand R14 aufweisende Hysteresisschaltung 16 und
die den Widerstand R14′ aufweisende Hysteresisschaltung
16′ entfernt sein.
Während zuvor die Signalvergleichsschaltung selbst be
schrieben worden ist, sei angemerkt, daß die Signal
vergleichsschaltung gemäß der Erfindung geeignet ist
für die Anwendung beim Antennenumschaltbetrieb in dem
die Diversity-Empfangssystem.
Fig. 11 zeigt in einem Schaltplan ein Diversity-Empfangs
system, bei dem ein Ausführungsbeispiel der Signalver
gleichsschaltung gemäß der Erfindung angewandt ist.
In Fig. 11 sind mit 31A und 31B zwei Antennen bezeichnet,
die getrennt voneinander am vorderen und hinteren Teil
eines Fahrzeugs, wie eines Motorfahrzeugs, angebracht
sind. Dadurch werden entsprechende Empfangssignale S1A
und S1B einem frontseitigen Ende 32 zugeführt. In dem
betreffenden frontseitigen Ende 32 werden die Empfangs
signale S1A und S1B von Hochfrequenz-Verstärkungsschal
tungen 33A bzw. 33B aufgenommen und dann in Mischschal
tungen 34A bzw. 34B mit dem Ausgangssignal eines örtli
chen Oszillators 71 gemischt. Die Zwischenfrequenzsi
gnale S2A bzw. S2B werden sodann über Filter 35A bzw.
35B an Pegeldetektorschaltungen 36A bzw. 36B als Aus
gangssignale von dem frontseitigen Ende 32 abgegeben.
Da die Pegeldetektorschaltungen 36A und 36B im Pegel
die eine AM-Modulationssignalkomponente enthaltenden
Signale ermitteln, sind die Ausgangssignale S3A bzw.
S3B dieser Schaltungen durch solche Signalformen ge
geben, bei denen eine Wechselspannungskomponente einer
Gleichspannungskomponente überlagert ist. Diese Aus
gangssignale S3A und S3B werden dem invertierenden
Eingangsanschluß bzw. dem nichtinvertierenden Ein
gangsanschluß des Differenzverstärkers 11 in der Si
gnalvergleichsschaltung 15 über die Eingangswider
stände R11 bzw. R13 zugeführt. In diesem Falle ist
die Signalvergleichsschaltung 15 in derselben Art und
Weise gebildet, wie dies in der oben betrachteten Fig.
10 gezeigt ist.
Das Detektor-Ausgangssignal V₀ von der Signalvergleichs
schaltung 15 her wird über die Basis-Kollektor-Strecke
eines Transistors 63 einem Schalt-Eingangskreis 39 als
erstes Schaltsteuersignal S4 zugeführt. Das Detektor-Ausgangssignal
V₀ wird ferner über einen Inverter 18
und die Basis-Kollektor-Strecke eines Transistors 64
dem Schalt-Eingangskreis 39 als zweites Schaltsteuer
signal S5 zugeführt. Der Schalt-Eingangskreis 39 wird
so betrieben, daß eines der Zwischenfrequenzignale S2A
und S2B ausgewählt wird, die von den Mischschaltungen
34A bzw. 34B her gewonnen werden und die an den Ein
gangsanschlüssen der Filter 35a bzw. 35B auftreten.
Dabei wird dasjenige Zwischenfrequenzsignal ausgewählt,
welches im Signalpegel höher ist als das andere Signal,
wobei das im Pegel höhere Zwischenfrequenzsignal an
eine Zwischenfrequenz-Verstärkungsschaltung (nicht dar
gestellt) als Zwischenfrequenz-Ausgangssignal S6 abge
geben wird. Zu diesem Zweck enthält der Schalt-Eingangs
kreis 39 Schaltkreisbereiche 40A und 40B für die Zwi
schenfrequenzsignale S2A und S2B.
Der Schaltkreisbereich 40A enthält eine erste Ausgangs
schleife mit einem Gleichstrom sperrenden Koppelkonden
sator 50A, einer ersten Diode 51A, einem Gleichstrom
sperrenden Koppelkondensator 52A, einer zweiten Diode
53A und einem Filter 54. Über diesen Ausgangskreis wird
das Zwischenfrequenzsignal S2A von dem Mischer 34A her
als Ausgangssignal abgegeben. In entsprechender Weise
weist der Schaltkreisbereich 40B eine zweite Ausgangs
schleife mit einem Gleichstrom sperrenden Koppelkonden
sator 50B, einer dritten Diode 51B, einem Gleichstrom
sperrenden Koppelkondensator 52B, einer vierten Diode
53B und dem Filter 54 auf. Über diesen Schaltkreis wird
das Zwischenfrequenzsignal S2B von dem Mischer 34b als
Ausgangssignal abgegeben. Das zweite und das erste
Schaltsteuersignal 55 bzw. 54 wird dazu herangezogen,
in Anbetracht der Gleichspannung die Dioden 51A, 53B
bzw. 51B, 53B in Abhängigkeit von den relativen Signal
pegeln der Zwischenfrequenzsignale S2A und S2B ein- bzw.
durchzuschalten bzw. abzuschalten.
Wenn der Signalpegel des beispielsweise der zweiten An
tenne 31B zugehörigen Eingangssignals S2B höher ist als
das der ersten Antenne 31A zugehörige Eingangssignal S2A,
dann wird das Detektor-Ausgangssignal VO der Signalver
gleichsschaltung 15 die hohe Spannung VH führen, so daß
das erste Schaltsteuersignal 54 durch den Transistor 63
invertiert wird und als Verknüpfungssignal "L" auftritt;
das zweite Schaltsteuersignal S5, welches durch den In
verter 18 bzw. den Transistor 64 invertiert wird, wird
zu dem Verknüpfungssignal "H". Das zweite Schaltsteuer
signal S5 mit dem Verknüpfungspegel "H" schaltet dabei
jedoch den Signalweg von dem Widerstand 55B über die
dritte Diode 51B und den Widerstand 56B zum Kollektor
des Transistors 63 hin durch, dem das erste Schalt
steuersignal S4 mit dem Verknüpfungspegel "L" hinsicht
lich der Gleichspannung zugeführt ist. In entsprechender
Weise schaltet das zweite Schaltsteuersignal S5 mit dem
Verknüpfungspegel "H" den Signalweg des Widerstands 57B,
der vierten Diode 53B und eines Widerstands 58 ange
sichts der Gleichspannung durch. Demgemäß sind die
dritte Diode 51B und die vierte Diode 53B eingeschal
tet bzw. durchgeschaltet, wodurch dem zweiten Zwischen
frequenzsignal S2B ermöglicht ist, über die zuvor er
wähnte zweite Ausgangsschleife abgegeben zu werden. Da
die Kathode der ersten Diode 51A mit der Spannung ver
sorgt wird, die durch einen Widerstand 55A, eine fünfte
Diode 59A und einen Widerstand 60A geteilt wird, und
da die Anode der betreffenden Diode über den Widerstand
56A an der das mit dem Verknüpfungspegel "L" auftreten
de erste Schaltsteuersignal S4 führenden Leitung ange
schlossen ist, wird zu diesem Zeitpunkt die Diode 51A
in Sperrichtung vorgespannt, und die zweite Diode 53A
wird über den Widerstand 57A in Sperrichtung vorgespannt.
Demgemäß wird das erste Zwischenfrequenzsignal S2A durch
die erste Diode 51A und durch die zweite Diode 53A ge
sperrt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Transistor 63 ein
geschaltet bzw. leitend, und dadurch ist eine Leucht
diode 65 eingeschaltet, wodurch eine Anzeige dafür ge
liefert wird, daß die Schaltungsanordnung durch das Ein
gangssignal S2B betrieben wird.
Wenn demgegenüber der Signalpegel des der ersten Antenne
31A zugehörigen Eingangssignals S3A höher ist als jener
des der zweiten Antenne 31B zugehörigen Eingangssignals
S3B, dann wird das erste Schaltsteuersignal 54 mit dem
Verknüpfungspegel "H" auftreten, und das zweite Schalt
steuersignal 35 wird mit dem Verknüpfungspegel "L" auf
treten. Demgemäß wird die erste Diode 51A über den Weg
des Widerstands 56A, die erste Diode 51A und den Wider
stand 55A eingeschaltet bzw. durchgeschaltet, während
die zweite Diode 53A über den Weg des Widerstands 58,
der zweiten Diode 53A und des Widerstands 57A einge
schaltet bzw. durchgeschaltet wird. Demgemäß wird das
erste Zwischenfrequenzsignal S2A über die oben erwähnte
erste Ausgangsschleife abgegeben. Da der Anode der
dritten Diode 51B die Spannung zugeführt wird, die
durch einen Widerstand 60B, eine sechste Diode 59B
und den Widerstand 55B geteilt ist und da der Kathode
der betreffenden Diode das erste Schaltsteuersignal S4
mit dem Verknüpfungspegel "H" über den Widerstand 56B
zugeführt wird, ist zu diesem Zeitpunkt die Diode 51B
in Sperrichtung vorgespannt, und die vierte Diode 53B
ist über den Widerstand 58 in Sperrichtung vorgespannt.
Demgemäß wird das Zwischenfrequenzsignal S2B durch die
dritte Diode 51B und die vierte Diode 53B gesperrt. Zu
diesem Zeitpunkt ist der Transistor 64 eingeschaltet
bzw. leitend, wodurch das Einschalten einer Leuchtdiode
66 ermöglicht ist. Dadurch wird angezeigt, daß die
Schaltungsanordnung durch das Eingangssignal S2A be
trieben wird.
In Übereinstimmung mit dieser Anordnung ist es somit
möglich gemacht, daß eines der Zwischenfrequenzsignale,
die den von der ersten Antenne und der zweiten Antenne
gewonnenen Empfangssignalen zugehörig sind, automatisch
ausgewählt wird, und zwar von derjenigen Antenne, die
den besseren Empfangszustand aufweist als die andere,
wobei das betreffende ausgewählte Signal dann an die
nachfolgende Schaltungsanordnung abgegeben wird. Wenn
das Fahrzeug in einen elektrischen Feldbereich einfährt,
in dem eine Differenz zwischen den Eingangssignalen S2A
und S2B auftritt, dann wird, obwohl die Signalpegel der
Empfangssignale und damit der Zwischenfrequenzsignale
S2A und S2B schwanken, demgemäß die Hysteresisbreite
der Signalvergleichsschaltung 15 in Abhängigkeit von
der Schwankung des Signalpegels schwanken und zu der
festliegenden Hysteresisbreite dann werden, wenn der
Pegel des Eingangssignals niedrig ist. Demgemäß kann
die Auswahloperation bezüglich der Signale stets sta
bil beibehalten werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist es somit möglich,
ohne weiteres den Diversity-Empfänger bereitzustel
len, bei dem dann, wenn die beiden Eingangssignale
miteinander verglichen werden, die Hysteresisbreite
in Abhängigkeit von der Schwankung des Signalpegels
des Eingangssignals schwankt, wobei dann, wenn der Pe
gel des Eingangssignals niedrig ist, die feste Hyste
resisbreite erzielt wird.
Claims (4)
1. Signalvergleichsschaltung
mit einem Differenzverstärker (11), der zwei gedämpfte Eingangssignale (VIN1, VIN2)
miteinander vergleicht und ein dem Vergleichsergebnis entsprechendes Ausgangssignal
(V₀₁) mit einem ersten oder einem zweiten Pegel (VH, VL) abgibt,
mit einem als Spannungsteiler ausgebildeten ersten Dämpfungsglied (R11, R12, R14)
zur Dämpfung eines ersten zugeführten Eingangssignals (V1) und einem als
Spannungsteiler ausgebildeten zweiten Dämpfungsglied (R13, R14) zur Dämpfung eines
zweiten zugeführten Eingangssignals (V2),
wobei das erste Dämpfungsglied ferner ein durch das Ausgangssignal (V₀₁) des
Differenzverstärkers (11) ansteuerbares Schaltglied (17) enthält zum Erreichen einer
sich mit steigendem ersten Eingangssignal steigernder Hysteresebreite,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hysteresebreite des ersten Dämpfungsgliedes bei sehr niedrigem ersten
Eingangssignal (V1) einen festen Minimalwert einnimmt und
daß das zweite Dämpfungsglied ferner ein durch das invertierte (18) Ausgangssignal
(V₀₂) des Differenzverstärkers (11) ansteuerbares Schaltglied (17′) enthält zum
Erreichen auch einer festen minimalen Hysteresebreite bei sehr niedrigem zweiten
Eingangssignal (V2) und einem sich mit steigendem zweiten Eingangssignal steigernder
Hysteresebreite.
2. Signalvergleichsschaltung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die
Dämpfungsschaltung einen Eingangswiderstand (R11),
einen Erdungswiderstand (R12) und einen Bypass-Schalt
kreis (13) aufweist, der dem Eingangswiderstand (R11)
parallel geschaltet ist und der durch das Ausgangs
signal des Differenzverstärkers (11) ein- und ausge
schaltet wird.
3. Signalvergleichsschaltung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die
Dämpfungsschaltung einen Eingangswiderstand (R11),
einen Erdungswiderstand (R12) und einen in Reihe zu
dem Erdungswiderstand (R12) liegenden EIN-AUS-Schalt
kreis (17) aufweist, der durch das Ausgangssignal des
Differenzverstärkers (11) ein- und ausgeschaltet wird.
4. Signalvergleichsschaltung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die
Dämpfungsschaltung einen Eingangswiderstand (R23),
einen Rückkopplungswiderstand (R24) und einen EIN-AUS-Schalter
(21) enthält, der zwischen dem Rückkopplungs
widerstand (R24) und dem Ausgangsanschluß des Diffe
renzverstärkers (11) liegt und der jedesmal dann ein- und
ausgeschaltet wird, wenn der Pegel des Ausgangs
signals des Differenzverstärkers (11) geschaltet wird.
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