DE1167905B - Schaltungsanordnung zur Fehlerverminderung von stufenweisen pilotgesteuerten Pegelreglern mit Spannungsdiskriminatoren als Messfuehler fuer Nachrichtenuebertragungssysteme, insbesondere fuer Vielkanal-Traegerfrequenz-Weitverkehrssysteme - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Fehlerverminderung von stufenweisen pilotgesteuerten Pegelreglern mit Spannungsdiskriminatoren als Meßfühler für Nachrichtenübertragungssysteme, insbesondere für Vielkanal-Trägerfrequenz-Weitverkehrssysteme Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Fehlerverminderung von stufenweisen pilotgesteuerten Pegelreglern mit Spannungsdiskriminatoren als Meßfühler für Nachrichtenübertragungssysteme, insbesondere für Vielkanal-Trägerfrequenz-Weitverkehrssysteme.
• Es sind bereits Schaltungsanordnungen zur stufenweisen pilotgesteuerten Pegelregelung (deutsche Auslegeschrift 1135 524) bekannt, bei denen zwei Schmitt-Trigger, von denen der eine auf Überpegel und der andere auf Unterpegel anspricht, als Spannungsdiskriminator dienen und eine Regeleinrichtung aus Taktgeber, Einstellvorrichtung und Thermistorstellglied steuern.
• Bekanntlich hat jeder Schmitt-Trigger ein Hystereseverhalten. Er spricht bei einem Wert der Steuerspannung an, der sich von dem Wert unterscheidet, bei dem er in die Ausgangslage zurückkippt. Man muß also einen Ansprechschwellwert und einen Abfallschwellwert unterscheiden, wobei die Potentialdifferenz dieser beiden Werte, der Schwellwertabstand oder die Hysterese, sich nicht beliebig klein machen läßt.
• Bei transistorisierten Schmitt-Triggern kann die Temperaturabhängigkeit der Transistorparameter ebenso Fehler der Schwellwerte verursachen. Bei Temperaturzunahme wächst der Kollektorreststrom eines Transistors nach einer e-Funktion, und die zu einem gegebenen Emitterstrom zugehörige Basis-Emitter-Spannung nimmt um etwa 2 mV/1 C ab. Bei Schaltungen für größere Temperaturbereiche bevorzugt man Transistoren mit sehr kleinem Kollektorreststrom. Bei Verwendung von Siliziumtransistoren ist der Einfiuß des Kollektorreststromes vernachlässigbar. Die Abnahme der Basis-Emitter-Spannung mit wachsender Temperatur verringert beide Schwellwerte.
• Die Temperaturabhängigkeit der Schwellwerte der Schmitt-Trigger und ihre Hysterese verursachen Fehler der stufenweisen Pegelregelung und erlauben keine beliebige Einengung des Toleranzbereiches um den Sollwert des Pilotpegels, da die überlappung der Hysteresebereiche der beiden Schmitt-Trigger aus Gründen der Regelstabilität zu vermeiden ist.
• Es sind zwar verschiedene Vorschläge zur Verringerung der Hysterese von Schmitt-Triggern und zur Temperaturkompensation ihrer Schwellwerte gemacht worden, aber diese Verfahren sind relativ aufwendig.
• Statt Schmitt-Trigger können auch andere Kippstufen als Spannungsdiskriminator dienen, -wie z. B. bereits vorgeschlagene Schaltungen, die die Eigenschaften eines Schmitt-Triggers und eines Taktgebers vereinigen usw. Auch solche Kippstufen weisen dieselben Nachteile wie die Schmitt-Trigger auf.
• Die Nachteile von stufenweisen pilotgesteuerten Pegelregelungen mit Spannungsdiskriminatoren als Meßfühler, die aus zwei Kippstufen, insbesondere Schmitt-Triggern bestehen, von denen die eine auf Überpegel und die andere auf Unterpegel anspricht, werden erfindungsgemäß dadurch verringert, daß den zwei Spannungsdiskriminatorkippstufen ein temperaturkompensierter, die gleichgerichtete Pilotspannung mit einer konstanten Gleichspannung vergleichender Vergleichsverstärker relativ hoher Verstärkung vorgeschaltet ist und daß außerdem Ansprech- und Abfallschwellwert jeder Kippstufe für sich nahe beieinander, die Schwellwertpaare der beiden Kippstufen jedoch so weit auseinandergelegt werden, .daß sie am Eingang des Vergleichsverstärkers den gewünschten Abstand, entsprechend der vorgegebenen Toleranzbreite der Regelung, aufweisen.
• Der Vergleichsverstärker wirkt wie eine Lupe, die den Bereich unmittelbar um den Sollwert der abgetasteten Pilotspannung um den Verstärkungsfaktor vergrößert. Zu einer kleinen Änderung der Eingangsspannung des Vergleichsverstärkers gehört eine große Änderung der Steuerspannung des Spannungsdiskriminators, und umgekehrt erscheint jeder Fehler (Hysterese, Temperaturabhängigkeit usw.) der Schwellwerte am Eingang des Vergleichsverstärkers stark verkleinert. Die Schwellwerte des Spannungsdiskriminators werden natürlich im aktiven linearen Bereich des Vergleichsverstärkers gewählt.
• F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Vergleichsverstärker besteht aus einem Transitor Tsl in Emitterschaltung, einem Kollektorvorwiderstand R4 und einer Zenerdiode D, in der Emitterzuleitung. Die Betriebsspannung des Vergleichsverstärkers sei U. Die über den SpannungsteilerRl/R, an der Basis des Transistors Ts l liegende gleichgerichtete Pilotspannung U" (Istwert) wird mit der Durchbruchspannung der Zenerdiode Dl (Sollwert), die an dem Emitter dieses Transistors liegt, verglichen; die Differenz dieser beiden Spannungen wird verstärkt und steuert die zwei Kippschaltungen des Spannungsdiskriminators. Der Vorwiderstand R3 führt der Zenerdiode Dl einen konstanten Arbeitspunkt-Gleichstrom zu. Man kann die Verstärkung dieser Anordnung nahezu temperaturunabhängig machen, wenn man den absoluten Temperaturkoeffizienten des Transistors Ts 1 entgegengesetzt gleich dem Temperaturkoeffizienten der Zenerdiode D1 wählt. Die zwei Kippschaltungen des Spannungsdiskriminators ST, und ST, werden symbolisch durch zwei geteilte Rechtecke mit Schrägstrich dargestellt (s. V a 1 v o : »Technische Informationen für die Industrie«, Heft 14, Februar 1962, S. 1 bis 4); die Eingänge der zwei Kippschaltungen sind mit El bzw. Ez und die Ausgänge dieser Kippschaltungen sind mit A1 bzw. Au, bezeichnet. Die Kollektorspannung des Transistors Tsl wird den parallel geschalteten Eingängen El, E", der Kippschaltungen STl, ST, zugeführt.
• F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Vergleichsverstärker besteht aus zwei Transistoren Ts1 und Ts2 in Differenzschaltung mit dem gemeinsamen Emittervorwiderstand R7 und den zwei Kollektorvorwiderständen RS und Re. Die über dem Spannungsteiler R1/R, an der Basis des einen Transistors Tsl liegende gleichgerichtete Pilotspannung Up wird mit der Durchbruchspannung einer Zenerdiode D2, die an der Basis des zweiten Transistors Ts 2 liegt, verglichen; die Differenz dieser beiden Spannungen wird verstärkt und steuert die beiden Kippschaltungen des Spannungsdiskriminators. Entsprechend der F i g. 1 ist U die Betriebsspannung des Vergleichsverstärkers, bezogen auf Massepotential O. Der Vorwiderstand R3 führt der Zenerdiode D, einen konstanten Arbeitspunktgleichstrom zu. Man kann die Verstärkung dieser Anordnung nahezu temperaturunabhängig machen, wenn man den Temperaturkoeffizienten der Zenerdiode D2 zu Null macht. Die Steuerspannung für die Kippstufen kann man sowohl vom Kollektor des einen oder des anderen Transistors abnehmen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird sie dem-Kollektor des Transistors Ts 1 entnommen und den Eingängen El, E2 der Kippstufen, die entsprechend der F i g. 1 bezeichnet sind, zugeführt.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Fehlerverminderung von stufenweisen pilotgesteuerten Pegelreglern für Nachrichtenübertragungssysteme, insbesondere für Vielkanal-Trägerfrequenz-Weitverkehrssysteme, mit Spannungsdiskriminatoren als Meßfühler, die aus zwei Kippstufen, insbesondere Schmitt-Triggern bestehen, von denen die eine auf überpegel und die andere auf Unterpegel anspricht und die eine Regeleinrichtung aus Taktgeber, Einstellvorrichtung und Thermistorstellglied steuern, dadurch gekennzeichn e t, daß den zwei Spannungsdiskriminatorkippstufen ein temperaturkompensierter, die gleichgerichtete Pilotspannung mit einer konstanten Gleichspannung vergleichender Vergleichsverstärker relativ hoher Verstärkung vorgeschaltet ist und daß Ansprech- und Abfallschwellwert jeder Kippstufe für sich nahe beieinander, die Schwellwertpaare der beiden Kippstufen jedoch so weit auseinandergelegt werden, daß sie am Eingang des Vergleichsverstärkers den gewünschten Abstand entsprechend der vorgegebenen Toleranzbreite der Regelung aufweisen.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichsverstärker ein Transistor (Ts 1) in Emitterschaltung mit einem Kollektorvorwiderstand (R4), einer Zenerdiode (Dl) in der Emitterzuleitung, einem Vorwiderstand (R;,), der der Zenerdiode einen konstanten Arbeitspunktgleichstrom zuführt, und einem Spannungsteiler (R,IRz) für die gleichgerichtete Pilotspannung (U") vor der Basis dieses Transistors dient, wobei der absolute Temperaturkoeffizient des Transistors (Ts 1) entgegengesetzt gleich dem Temperaturkoeffizienten der Zenerdiode (Dl) gewählt wird, und daß die Steuerspannung für die beiden Kippstufen (STI, ST.) dem Kollektor des Transistors (Ts 1) entnommen wird (F i g. 1).
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichsverstärker ein Differenzverstärker aus zwei Transistoren (Tsl und Ts2) mit einem gemeinsamen Emittervorwiderstand (R,), den zwei Kollektorvorwiderständen (R5 und R&), einer Zenerdiode (DZ), die zwischen der Basis des einen Transistors (Ts2) und der Potentialklemme Null liegt, einem Vorwiderstand (R,), der der Zenerdiode einen konstanten Arbeitspunktgleichstrom zuführt und einem Spannungsteiler (Rl/R.) für die gleichgerichtete Pilotspannung (UJ vor der Basis des anderen Transistors Ts 1 dient, wobei die Durchbruchsspannung der Zenerdiode einen Temperaturkoeffizienten angenähert Null hat, und daß die Steuerspannung für die beiden Kippstufen (STI, ST.) dem Kollektor eines der beiden Transistoren des Vergleichsverstärkers entnommen wird (F i g. 2).