DE3943502A1 - Schaltungsanordnung zum aufrechterhalten der schwingungen eines mittels eines kurzzeitigen hf-traegerschwingungsimpulses zu sinusschwingungen angeregten resonanzkreises - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Resonanzkreis hat die Eigenschaft, daß er nach einer An­ regung mit seiner Resonanzfrequenz auch dann noch weiter schwingt, wenn die Anregungsenergie nicht mehr zugeführt wird. Da die Bauelemente des Resonanzkreises jedoch verlust­ behaftet sind und auch die an ihn angeschlossenen weiteren Bauelemente eine Dämpfung bewirken können, klingt die Schwin­ gung in der Regel sehr schnell aperiodisch ab, wenn dem Re­ sonanzkreis nicht wieder Energie zugeführt wird, die zumin­ dest so groß ist, daß die Dämpfungsverluste ausgeglichen werden. Die Energiezufuhr muß dabei im richtigen Zeitpunkt erfolgen, damit sie im Sinne einer Mitkopplung wirkt und zur Aufrechterhaltung der Schwingung führt. Es besteht somit ein Bedarf nach einer Steuerschaltung, mit deren Hilfe die Schwingungen eines einmal angeregten Resonanzkreises auf­ rechterhalten werden können, selbst wenn das Anregungssignal, das ihn ursprünglich zum Schwingen angeregt hat, bereits be­ endet ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schal­ tungsanordnung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit deren Hilfe ohne großen Schaltungsaufwand die Schwingungen eines Resonanzkreises aufrechterhalten werden können, nach­ dem das Anregungssignal beendet worden ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Spei­ cherglied, das über eine Diode auf den einen der Extremwerte der Sinusschwingung des Resonanzkreises aufladbar ist, einen Entladeweg für das Speicherglied, dessen Zeitkonstante so bemessen ist, daß innerhalb der Periodendauer der Sinus­ schwingung eine merkliche Entladung des Speicherglieds er­ folgt, ein durch die Ladespannung am Speicherglied steuer­ bares Schalterelement, das für die Zeitdauer, während der die Ladespannung kleiner als der eine Extremwert der Sinus­ schwingung ist, an seinem Ausgang ein Steuersignal abgibt, wobei der Resonanzkreis in einer Serienschaltung mit einem steuerbaren Schalter liegt, die ihrerseits parallel zu einer Versorgungsspannungsquelle geschaltet ist, und wobei der Schalter durch das von dem Schalterelement abgegebene Steuer­ signal in den geschlossenen Zustand versetzbar ist, in dem es die Ausgangsspannung der Versorgungsspannungsquelle an den Resonanzkreis anlegt.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird dem Resonanzkreis stets im richtigen Zeitpunkt ein Energie­ impuls zugeführt, der die Schwingungen des Resonanzkreises aufrechterhält.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Unter­ anspruch 2 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Teils der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Schal­ tungsanordnung, in dem der Schaltungsteil von Fig. 1 als Block dargestellt ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung 10 weist einen HF-Eingang 12 auf, an den im Betrieb eine Sinusschwingung angelegt wird. Ferner weist sie einen Ausgang 14 auf, an dem sie ein Steuersignal abgeben kann. Ein Anschluß 16 dient als Versorgungsspannungsanschluß und ein Eingang 18 dient als Masseanschluß.

Der HF-Eingang 12 ist über einen als Diode geschalteten Feld­ effekttransistor 20 mit einem Belag eines Kondensators 22 verbunden, der als Speicherglied wirkt, wie anschließend noch erläutert wird. Der andere Belag dieses Kondensators 22 ist mit dem Versorgungsspannungsanschluß 16 verbunden. Außer­ dem steht der HF-Eingang 12 mit zwei in Serie geschalteten Source-Drain-Strecken von zwei weiteren Feldeffekttransisto­ ren 24, 25 in Verbindung, die zum Versorgungsspannungsan­ schluß 16 führt. Die Verbindung zwischen den beiden Source- Drain-Strecken der Feldeffekttransistoren 24, 25 bildet den Ausgang 14. Der als Diode geschaltete Feldeffekttransistor 20 ist an die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors 24 und an die Drain-Elektrode eines weiteren Feldeffekttransi­ stors 26 angeschlossen, dessen Source-Elektrode mit dem Ver­ sorgungsspannungsanschluß 16 verbunden ist, während seine Gate-Elektrode mit der Gate-Elektrode des Feldeffekttransi­ stors 25 verbunden ist. Mit der Gate-Elektrode des Feld­ effekttransistors 26 ist auch der Verbindungspunkt von zwei Widerständen 28, 30 verbunden, die in Serie zwischen den Versorgungsspannungsanschluß 16 und den Masseanschluß 18 ge­ schaltet sind.

Die in der Schaltungsanordnung von Fig. 1 enthaltenen Feld­ effekttransistoren 20 und 24 sind N-Kanal-MOS-Feldeffekt­ transistoren, und die Feldeffekttransistoren 25, 26 sind P-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren.

Die Feldeffekttransistoren 25 und 26 sind wegen ihrer Ver­ bindung mit dem Spannungsteiler aus den Widerständen 28 und 30 an eine feste Vorspannung gelegt und wirken als Konstant­ stromquellen; der Feldeffekttransistor 25 wirkt dabei als Lastwiderstand für den Feldeffekttransistor 24.

Die Schaltungsanordnung von Fig. 1 arbeitet wie folgt: Wenn an den HF-Eingang 12 eine Sinusschwingung angelegt wird, folgt der Schaltungspunkt 32 der Sinusschwingung bis zum Erreichen ihres Minimums nach. Sobald die Sinusschwingung wieder ansteigt, setzt die Sperrwirkung des Feldeffekttran­ sistors 20 ein, so daß der Schaltungspunkt 32 auf dem Poten­ tial des Minimums der Sinusschwingung festgehalten wird. Der Kondensator 22 wirkt dabei als Speicherglied für dieses Po­ tential des Minimums der Sinusschwingung. Über den parallel zum Kondensator 22 geschalteten Feldeffekttransistor 26, der, wie erwähnt, als Stromquelle wirkt, erfolgt eine Entladung des Kondensators 22, wobei die Entladezeitkonstante mittels der vom Spannungsteiler aus den Widerständen 28 und 30 so eingestellt ist, daß innerhalb der Periodendauer der Sinus­ schwingung eine merkliche Entladung des Speicherglieds er­ folgt, das Potential am Schaltungspunkt 32 also in positiver Richtung verändert wird.

Sobald die Sinusschwingung am HF-Eingang 12 wieder gegen ihr Minimum geht und insbesondere wieder einen Spannungswert er­ reicht, der niedriger als das Potential am Schaltungspunkt 32 ist (abgesehen von der Schwellenspannung an dem als Diode geschalteten Feldeffekttransistor 20), wird der Feldeffekt­ transistor 20 wieder leitend, so daß ein Ladestrom zum Kon­ densator 22 fließt, der zur Folge hat, daß das Potential am Schaltungspunkt 32 wieder auf das Minimum der Sinusschwin­ gung gezogen wird. Der kurze Stromimpuls, der zum Nachladen des Kondensators 22 fließt, hat zur Folge, daß der Feldef­ fekttransistor 24 für die Dauer dieses Stromimpulses in den leitenden Zustand übergeht, so daß demzufolge am Ausgang 14 ein negativer Impuls auftritt, der eindeutig im Zusammenhang mit dem Minimum der Sinusschwingung am HF-Eingang 12 steht.

Eine bevorzugte Anwendung der Schaltungsanordnung von Fig. 1 ist in Fig. 2 an einem schematischen Schaltbild angegeben.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung ist Teil eines Transpon­ ders, von dem jedoch nur die Bauelemente dargestellt sind, die für die Erläuterung der Anwendung der Schaltungsanord­ nung von Fig. 1 notwendig sind. Der in der Schaltung von Fig. 2 enthaltene Resonanzkreis 34 mit dem Kondensator 36 und der Spule 38 kann mittels eines von einem Sendegerät ab­ gestrahlten HF-Trägerschwingungsimpuls zum Schwingen ange­ regt werden. Dieser Impuls kann von einer in Fig. 2 nicht dargestellten Antenne empfangen und zum Resonanzkreis über­ tragen werden, wobei jedoch die Spule 38 ein Teil der Anten­ ne sein kann. Der parallel zum Resonanzkreis 34 liegende Widerstand 40 ist stellvertretend für alle Elemente darge­ stellt, die den Resonanzkreis 32 bedämpfen.

Von der Parallelschaltung aus dem Widerstand 40, dem Konden­ sator 36 und der Spule 38 führt eine Diode 42 nach Masse. Parallel zur Diode liegt ein Schalter 44, der vom Steuersi­ gnal aus der Schaltungsanordnung 10 geschlossen werden kann. Der Schalter 44 ist in der Praxis ein elektronischer Schal­ ter, der beim Empfang des Steuersignals vom Ausgang 14 vom Sperrzustand in den leitenden Zustand übergeht.

In Fig. 2 ist eine Versorgungsspannungsquelle 46 dargestellt, die beim geschilderten Anwendungsfall in einem Transponder aus einem Kondensator bestehen kann, der durch Gleichrich­ tung des HF-Trägerschwingungsimpulses mittels der Diode 42 aufgeladen wird. Die Spannung am Kondensator 46 dient als Versorgungsspannung für die Schaltungsanordnung 10, und sie dient gleichzeitig auch als Energiequelle, aus der der Reso­ nanzkreis 34 unter der Steuerung durch das Steuersignal aus der Schaltungsanordnung 10 beim Schließen des Schalters 44 jeweils einen Energieimpuls emfängt, der die Sinusschwingung im Resonanzkreis 34 aufrechterhält. Natürlich ist die Auf­ rechterhaltung der Sinusschwingungen nur über eine begrenzte Zeitdauer möglich, die von der Größe des Kondensators 36 und der in ihm gespeicherten Energie abhängt.

Die Schaltungsanordnung 10 erzeugt das Steuersignal am Aus­ gang 14 immer im Bereich des Minimums der Sinusschwingungen im Resonanzkreis 34, so daß auch das Schließen des Schalters in diesem Bereich erfolgt. Dies führt zur phasenrichtigen Energiezufuhr zum Resonanzkreis, die Voraussetzung für das Aufrechterhalten der Sinusschwingungen ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung ohne weiteres so abgewandelt werden könnte, daß sie das Steuersignal jeweils im Bereich des Ma­ ximums der Sinusschwingungen erzeugt. Hierzu wäre es ledig­ lich erforderlich, anstelle der jeweils verwendeten N-Kanal- MOS-Feldeffekttransistoren P-Kanal-MOS-Transistoren und umge­ kehrt zu verwenden. Auch die Anwendungsschaltung von Fig. 2 könnte ohne weiteres an eine andere Polarität des Steuersi­ gnals aus der Schaltungsanordnung 10 angepaßt werden.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zum Aufrechterhalten der Schwingun­ gen eines mittels eines kurzzeitigen HF-Trägerschwingungsim­ pulses zu Sinusschwingungen angeregten Resonanzkreises mit einer Spule und einem Kondensator, gekennzeichnet durch ein Speicherglied (22), das über eine Diode auf den einen der Extremwerte der Sinusschwingung des Resonanzkreises (34) aufladbar ist, einen Entladeweg für das Speicherglied (22), dessen Zeitkonstante so bemessen ist, daß innerhalb der Pe­ riodendauer der Sinusschwingung eine merkliche Entladung des Speicherglieds (22) erfolgt, ein durch die Ladespannung am Speicherglied (22) steuerbares Schalterelement, das für die Zeitdauer, während der die Ladespannung kleiner als der eine Extremwert der Sinusschwingung ist, an seinem Ausgang (14) ein Steuersignal abgibt, wobei der Resonanzkreis (34) in einer Serienschaltung mit einem steuerbaren Schalter (44) liegt, die ihrerseits parallel zu einer Versorgungsspannungs­ quelle (46) geschaltet ist, und wobei der Schalter (44) durch das von dem Schalterelement (24) abgegebene Steuersignal in den geschlossenen Zustand versetzbar ist, in dem es die Aus­ gangsspannung der Versorgungsspannungsquelle (46) an den Re­ sonanzkreis anlegt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spule (38) des Resonanzkreises (34) die Empfängerspule im Empfängerteil eines Transponders ist, des­ sen Versorgungsspannungsquelle von einem Kondensator gebil­ det ist, der durch Gleichrichten des von der Spule (38) des Resonanzkreises (34) empfangenen HF-Trägerschwingungsimpul­ ses aufgeladen wird, und daß die Schwingungen des Resonanz­ kreises nach Beendigung des HF-Trägerschwingungsimpulses der Erzeugung von Taktimpulsen in dem Transponder dienen.