DD230688A3

DD230688A3 - Schaltungsanordnung zur vergroesserung der hysterese eines schwellenwertschalters

Info

Publication number: DD230688A3
Application number: DD25313183A
Authority: DD
Inventors: Leo Stickel; Ulrich Haege; Peter Franke
Original assignee: Fortschritt Veb K
Priority date: 1983-07-18
Filing date: 1983-07-18
Publication date: 1985-12-04
Also published as: SE8403753L; HUT36304A; FR2549659B1; FR2549659A1; SE8403753D0; HU189913B; DE3420683A1; BG45379A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Vergroesserung der Hysterese eines Schwellenwertschalters. Die Aufgabe der Erfindung, die Schaltung des integrierten Schwellenwertschalters so zu modifizieren, dass die Hysterese ueber das vom Hersteller applizierte Mass mit nur einem Schwellenwertschalter vergroessert werden kann, wurde erfindungsgemaess dadurch geloest, dass eine zusaetzliche gleichstromgekoppelte Verstaerkerstufe mit Stromgegenkopplung auf den Eingang des integrierten Schwellenwertschalters geschaltet ist. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Vergrößerung der Hysterese eines Schwellenwertschalters mittels Gegenkopplung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Auswertung analoger Signale sind Triggerschaltungen bekannt. Im Zuge der Entwicklung integrierter Schaltkreise sind spezielle Schaltkreise für die Anwendung von Schwellenwertschaltern als Trigger entstanden.

Die Strukturen dieser integrierten Schaltungen sind so ausgelegt, daß eine minimale Hysterese zwischen dem Ein- und Ausschaltpunkt entsteht, wobei dem Trigger in diesen Schaltungen noch ein Verstärker vorgeschaltet sein kann. Durch äußere Beschaltungsmaßnahmen kann die Hyterese des Schwellenwertschalters in gewissen Grenzen — durch die innere Schaltung bedingt—variiert werden. Teilweise besteht die Möglichkeit, den Leistungstrigger der integrierten Schaltung direkt anzusteuern, wobei die Hysterese einen größeren Wert besitzt, aber auf einem anderen Spannungsniveau liegt. Bei der Auswertung kleiner Spannungen, z. B. im mV-Bereich, ist dieser Eingang nicht verwendbar. Sollen mit den integrierten Schwellenwertschaltern Hysteresewerte über dem maximal möglichen Hysteresewert von Vorzugsweise 100mV des vom Hersteller der Trigger genannten verarbeitet werden, so ist der Einsatz von zwei gleichgearteten Schwellenwertschaltern mit unterschiedlichen Schaltpunkten und entsprechender Verknüpfung erforderlich. Da beide Schwellenwertschalter ein und dieselbe Spannung auswerten, ist eine gegenseitige Beeinflussung nicht auszuschließen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch eine Schaltungsanordnung die Vergrößerung der Hysterese bei niedriger Eingangsspannung mit nur einem Schwellenwertschalter über das vom Schaltkreis mögliche Maß hinaus zu erreichen.

Das Wesen der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Schaltung des integrierten Schwellenwertschaiters so zu gestalten, daß die Hysterese über das bisher applizierte Maß hinaus vergrößert werden kann.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß zur Vergrößerung der Hysterese eines Schwellenwertschalters eine zusätzliche gleichstromgekoppelte Verstärkerstufe mit Stromgegenkopplung auf den Eingang des integrierten Schwellenwertschalters geschaltet wird.

Bei der Eingangsspannung „Null" am Schwellenwertschalter liegt der Ausgang der zusätzlichen Verstärkerstufe ebenfalls auf Null. Die analoge Eingangsspannung des Schwellenwertschalters steigt und es wird aus dieser Spannung ein Strom über die zusätzliche Verstärkerstufe abgeleitet. Der Umschaltpunkt wird von der Eingangsspannung erreicht. Die Verstärkerstufe liefert jetzt einen zusätzlichen Strom in den Eingang des Schwellenwertschalters, Dies ist gleichbedeutend mit einem zusätzlichen Spannungsanstieg. Der Umschaltpunkt U1ein steigt auf U2ein· Die ananioge Spannung fällt vom Punkt U2ein auf U1aus. An diesem Punkt hört die Stromiieferung zur Verstärkerstufe auf, und sie beginnt aus der Eingangsspannung Strom zu entnehmen. Die Spannung fällt auf U2aus. Je nach Größe des Stromes kann die Hysterese beeinflußt werden. Der Strom ist demzufolge für die Größe der Hysterese signifikant. Diese zusätzliche Verstärkerstufe kann eine im Schaltkreis für die Funktion als

Schwellenwertschalter nicht benutzte Stufe oder eine außerhalb des Schaltkreises zusätzlich angeordnete Stufe sein. Des weiteren besteht die Möglichkeit, über einen extern angeordneten Widerstand die Gegenkopplung vom Ausgang des Schwellenwertschalters auf den Eingang vorzunehmen.

Dabei gilt das bereits ausgeführte, daß der Strom durch diesen Widerstand für die Größe der Hysterese bestimmend ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand der in Fig. 1 dargestellten Zeichnung erläutert werden:

Die Fig. 1 zeigt den Schaltkreis mit der zusätzlichen gieichstromgeregelten Verstärkerstufe.

Die Fig.2 zeigt die Wirkung der Gegenkopplung auf die Größe der Hyterese.

Die integrierte Schaltung 15 mit ihren Anschlüssen 1-14 besteht aus einer Spannungsstabilisierungsstufe 16, einem Verstärker 17, einem Leistungstrigger 18 und den Ausgangsstufen 19. Zur internen Funktion als Schwellenwertschalter gehören der Widerstand 20 und der Kondensator 21. Für die Funktion mit vergrößerter Hyterese ist der Widerstand 22 eingefügt. Am Eingang 3 liegt die analoge Spannung 23, die ausgewertet werden soll, gegen Masse an. Die innere Schaltung des

Schwellenwertschalters liefert durch den Widerstand 20 an dem Eingang 2 und dem Ausgang 4 des Verstärkers 17 eine Hysterese von max. 100mV. Die im Verstärker 17 freie ungenutzte Verstärkerstufe mit ihrem Ausgang 5 liefert überden Widerstand 22 den zusätzlichen Strom auf den Eingang 3 der integrierten Schaltung.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird der durch die integrierte Schaltung realisierte Schwellwert 25 infolge der Gegenkopplung in den Schaltpunkt 24 verändert, indem der Eingangsspannung 23 Strom zusätzlich entnommen wird. Mit steigender Eingangsspannung 23 wird der Schaltpunkt 26 erreicht. In diesem Moment wird der Eingangsspannung 23 ein zusätzlicher Strom bereitgestellt und in den Eingang 3 des Schwellenwertschalters eingespeist. Dies ist gleichbedeutend der Verschiebung des Schaltpunktes auf die Spannungshöhe 27. Bis zum Abschalten des Schwellenwertschalters im Schaltpunkt 24 ist die vergrößerte Hysterese H gegenüber der internen Hyterese h des Schaltkreises zu durchlaufen. Durch die Veränderung des Widerstandes 22 kann die Größe der Hysterese H den Erfordernissen der Gesamtschaltung angepaßt werden. Die Größe der Hyterese H ist dem Widerstand 22 umgekehrt proportional. Mit dieser Schaltuhgsanordnung wird die Möglichkeit gegeben,

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Vergrößerung der Hyterese eines Schwellenwertschalters mittels Gegenkopplung, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche gleichstromgekoppelte Verstärkerstufe mit Stromgegenkopplung auf den Eingang des integrierten Schwellenwertschalters (15) geschaltet wird.

2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche gleichstromgekoppelte Verstärkerstufe im Schwellenwertschalter (15) oder außerhalb des Schwellenwertschalters (15) angeordnet ist.

-2- 53131

Erfindungsanspruch:

3. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlich gekoppelte Verstärkerstufe aus nur einem Widerstand (22) besteht.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Strukturen dieser integrierten Schaltungen sind so ausgelegt, daß eine minimale Hysterese zwischen dem Ein- und Ausschaltpunkt entsteht, wobei dem Trigger in diesen Schaltungen noch ein Verstärker vorgeschaltet sein kann. Durch äußere Beschaltungsmaßnahmen kann die Hyterese des Schwellenwertschalters in gewissen Grenzen — durch die innere Schaltung bedingt—variiert werden. Teilweise besteht die Möglichkeit, den Leistungstrigger der integrierten Schaltung direkt anzusteuern, wobei die Hysterese einen größeren Wert besitzt, aber auf einem anderen Spannungsniveau liegt. Bei der Auswertung kleiner Spannungen, z. B. im mV-Bereich, ist dieser Eingang nicht verwendbar. Sollen mit den integrierten Schwellenwertschaitern Hysteresewerte über dem maximal möglichen Hysteresewert von vorzugsweise 10OmV des vom Hersteller der Trigger genannten verarbeitet werden, so ist der Einsatz von zwei gleichgearteten Schwellenwertschaltern mit unterschiedlichen Schaltpunkten und entsprechender Verknüpfung erforderlich. Da beide Schwellenwertschalter ein und dieselbe Spannung auswerten, ist eine gegenseitige Beeinflussung nicht auszuschließen.

Ziel der Erfindung

Das Wesen der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Schaltung des integrierten Schwellenwertschalters so zu gestalten, daß die Hysterese über das bisher applizierte Maß hinaus vergrößert werden kann.

Bei der Eingangsspannung „Null" am Schwellenwertschalter liegt der Ausgang der zusätzlichen Verstärkerstufe ebenfalls auf Null. Die analoge Eingangsspannung des Schwellenwertschalters steigt und es wird aus dieser Spannung ein Strom über die zusätzliche Verstärkerstufe abgeleitet. Der Umschaltpunkt wird von der Eingangsspannung erreicht. Die Verstärkerstufe liefert jetzt einen zusätzlichen Strom in den Eingang des Schwellenwertschalters. Dies ist gleichbedeutend mit einem zusätzlichen Spannungsanstieg. Der Umschaltpunkt Ui_em steigt auf U_281n. Die ananloge Spannung fällt vom Punkt U_2e,_n auf Ui_aus. An diesem Punkt hört die Stromlieferung zur Verstärkerstufe auf, und sie beginnt aus der Eingangsspannung Strom zu entnehmen. Die Spannung fällt auf U_2aus. Je nach Größe des Stromes kann die Hysterese beeinflußt werden. Der Strom ist demzufolge für die Größe der Hysterese signifikant. Diese zusätzliche Verstärkerstufe kann eine im Schaltkreis für die Funktion als Schwellenwertschalter nicht benutzte Stufe oder eine außerhalb des Schaltkreises zusätzlich angeordnete Stufe sein. Des weiteren besteht die Möglichkeit, über einen extern angeordneten Widerstand die Gegenkopplung vom Ausgang des Schwellenwertschalters auf den Eingang vorzunehmen.
Dabei gilt das bereits ausgeführte, daß der Strom durch diesen Widerstand für die Größe der Hysterese bestimmend ist.

Ausführungsbeispiel

Die Fig. 1 zeigt den Schaltkreis mit der zusätzlichen gleichstromgeregelten Verstärkerstufe.

Die Fig.2 zeigt die Wirkung der Gegenkopplung auf die Größe der Hyterese.

Die integrierte Schaltung 15 mit ihren Anschlüssen 1-14 besteht aus einer Spannungsstabilisierungsstufe 16, einem Verstärker 17, einem Leistungstrigger 18 und den Ausgangsstufen 19. Zur internen Funktion als Schwellenwertschalter gehören der Widerstand 20 und der Kondensator 21. Für die Funktion mit vergrößerter Hyterese ist der Widerstand 22 eingefügt. Am Eingang 3 liegt die analoge Spannung 23, die ausgewertet werden soll, gegen Masse an. Die innere Schaltung des Schwellenwertschalters liefert durch den Widerstand 20 an dem Eingang 2 und dem Ausgang 4 des Verstärkers 17 eine Hysterese von max. 10OmV. Die im Verstärker 17 freie ungenutzte Verstärkerstufe mit ihrem Ausgang 5 liefert über den Widerstand 22 den zusätzlichen Strom auf den Eingang 3 der integrierten Schaltung.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird der durch die integrierte Schaltung realisierte Schwellwert 25 infolge der Gegenkopplung in den Schaltpunkt 24 verändert, indem der Eingangsspannung 23 Strom zusätzlich entnommen wird. Mit steigender Eingangsspannung 23 wird der Schaltpunkt 26 erreicht. In diesem Moment wird der Eingangsspannung 23 ein zusätzlicher Strom bereitgestellt und in den Eingang 3 des Schwellenwertschalters eingespeist. Dies ist gleichbedeutend der Verschiebung des Schaltpunktes auf die Spannungshöhe 27. Bis zum Abschalten des Schwellenwertschalters im Schaltpunkt 24 ist die vergrößerte Hysterese H gegenüber der internen Hyterese h des Schaltkreises zu durchlaufen. Durch die Veränderung des Widerstandes 22 kann die Größe der Hysterese H den Erfordernissen der Gesamtschaltung angepaßt werden. Die Größe der Hyterese H ist dem Widerstand 22 umgekehrt proportional. Mit dieser Schaltungsanordnung wird die Möglichkeit gegeben, mittels einem Schwellenwertschalter weit auseinanderliegende Schaltpunkte auszuwerten.