DE1220890B

DE1220890B - Generator for symmetrical triangular voltages

Info

Publication number: DE1220890B
Application number: DEV27311A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Egon Brueckner; Dr Oskar Vierling
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-12-08
Filing date: 1964-12-08
Publication date: 1966-07-14

Description

Generator für symmetrische dreieckförmige Spannungen Die Erfindung betrifft einen Generator für symmetrische dreieckförmige Spannungen, derenPeriodendauer durch einen Rechteckgenerator bestimmt ist. Der Generator der Erfindung erzeugt die linear ansteigenden und abfallenden Flanken der Dreieckspannung mit Hilfe zweier Integrierglieder, die sich aus je einem Widerstand und einem gemeinsamen Kondensator zusammensetzen.Generator for symmetrical triangular voltages The invention relates to a generator for symmetrical triangular voltages, the period of which is determined by a square wave generator. The generator of the invention generates the linearly rising and falling edges of the triangular voltage with the aid of two integrators, each composed of a resistor and a common capacitor.

Spannungen mit zeitlich linearem Anstieg und Abfall lassen sich vorteilhaft für Meß-, Regel- und Steuerzwecke verwenden, beispielsweise zur Steuerung der Horizontalablenkung von Katodenstrahloszillografen, Pegelbildgeräten und ähnlichen Meßgeräten, um in Spannungen oder Ströme umsetzbare Größen in Abhängigkeit von der Zeit darzustellen. Verwendet man Spannungen dreieckiger Kurvenform zur Steuerung von Kapazitätsdioden mit in Abhängigkeit von der angelenkten Spannung veränderlicher Kapazität, erhält man linear ansteigende und wieder abfallende Kapazitätswerte, ähnlich wie bei stetigem Durchdrehen eines Drehkondensators. In Zusammenhang mit einem Oszülator lassen sich auf diese Weise Spannungen mit sich stetig von einem niedrigsten zu einem höchsten Wert und umgekehrt verändernder Frequenz erzeugen. Der Generator für Spannungen dreieckförmiger Kurvenforin ergibt somit zusammen mit einem Wechselspannungsgenerator, der als frequenzbestimmendes Glied eine Kapazitätsdiode enthält, einen elektronisch gesteuerten Ablaufgenerator, der während einer Schwingungsdauer der Dreieckschwingung seinen Frequenzbereich zweimal - von der höchsten zur niedrigsten Frequenz und umgekehrt - durchläuft. Die exakte Zeitabhängigkeit der Frequenz der von diesem Generator jeweils abgegebenen Spannungen ermöglicht eine entsprechend genaue Synchronisation von mit dem Generator zusammenwirkenden Meßgeräten und damit auf einfache Weise eine spektrale Auflösung der Meßergebnisse. Gegenüber einer sägezahnförmigen Steuerspannung hat die Dreieckform den Vorteil, daß sie eventuell vorhandene Unterschiede im Verhalten der angeschlossenen Systeme in bezug auf die Änderungsrichtung von Spannung oder Frequenz zu kleineren oder größeren Werten hin erfaßbar macht.Voltages with a linear rise and fall over time can be used advantageously for measuring, regulating and controlling purposes, for example to control the horizontal deflection of cathode ray oscilloscopes, level display devices and similar measuring devices in order to display values that can be converted into voltages or currents as a function of time. If voltages with a triangular curve shape are used to control capacitance diodes with capacitance that changes depending on the connected voltage, capacitance values that rise and fall again linearly are obtained, similar to the constant spinning of a variable capacitor. In connection with an oscillator it is possible in this way to generate voltages with a frequency that changes continuously from a lowest to a highest value and vice versa. The generator for voltages with triangular curve shapes, together with an alternating voltage generator, which contains a capacitance diode as a frequency-determining element, results in an electronically controlled sequence generator that runs through its frequency range twice - from the highest to the lowest frequency and vice versa - during one oscillation period of the triangular oscillation. The exact time dependency of the frequency of the voltages emitted by this generator enables a correspondingly precise synchronization of measuring devices interacting with the generator and thus in a simple manner a spectral resolution of the measurement results. Compared to a sawtooth-shaped control voltage, the triangular shape has the advantage that it makes it possible to detect any differences in the behavior of the connected systems with regard to the direction of change of voltage or frequency towards smaller or larger values.

Die Grundschaltung zum Erzeugen dreieckförmiger Spannungen besteht im allgemeinen aus zwei Widerständen und einem Kondensator, der abwechselnd über den einen Widerstand aufgeladen und über den anderen entladen wird. In einer bekannten Anordnung sind die beiden Widerstände einseitig mit je einem Pol einer Spannungsquelle verbunden, und der Kondensator liegt mit einem Belag ebenfalls an einem Pol der Spannungsquelle (Bezugspotential), während sein zweiter Belag - üBerg einen Umschalter wechselweise mit je einem der freien Anschlüsse der Widerstände verbindbar ist. In der einen Stellung des Umschalters lädt sich der Kondensator somit auf eine vom Bezugspotential abweichende Spannung auf, und in der anderen Schalterstellung entlädt er sich gegen das Bezugspotential. Diese Anordnung wird in bekannter Weise so dimensioniert, daß der Ladewiderstand groß gegen den Entladewiderstand ist, da die treibende Spannung in beiden Fällen unterschiedlich ist. Die Dreieckspannungen werden dabei aber unsymmetrisch. Gleich große Widerstände lassen sich hinwieder nicht einsetzen, weil sie einen unverhältnismäßig langen Einschwingvorgang hervorrufen würden, bei dem die Ausgangsspannung ebenfalls unsymmetrisch wäre.The basic circuit for generating triangular voltages generally consists of two resistors and a capacitor, which is alternately charged via one resistor and discharged via the other. In a known arrangement the two resistors are on one side connected to one pole of a voltage source, and the capacitor is located with a coating also to one pole of the voltage source (reference potential), while its second covering - Trnsfer a changeover switch alternately with one of the free terminals of the Resistors can be connected. In one position of the switch, the capacitor is charged to a voltage that differs from the reference potential, and in the other switch position it discharges to the reference potential. This arrangement is dimensioned in a known manner so that the charging resistance is large compared to the discharging resistance, since the driving voltage is different in both cases. The triangular voltages become asymmetrical. Resistors of the same size cannot be used again because they would cause a disproportionately long transient process in which the output voltage would also be asymmetrical.

Eine andere bekannte Lösung ordnet den Kondensator zwischen den Katoden zweier kreuzweise gekoppelter Röhren an und sieht zwei Spannungsquellen vor, deren positive Pole mit je einer Anode und deren negative Pole einmal direkt mit dem Gitter und zum anderen über einen Widerstand mit der Katode der jeweils anderen Röhre verbunden sind. Diese Schaltung verbietet die Einführung eines Bezugspotentials. Die am Kondensator auftretende Wechselspannung, die im übrigen nicht exakt dreieckförmig ist, sondern einen Rechteckanteil enthält, muß daher über Differentialverstärker abgenommen werden.Another known solution arranges the capacitor between the cathodes of two cross-coupled tubes and provides two voltage sources, the positive poles of which each have an anode and the negative pole of which is directly connected to the grid and the other via a resistor to the cathode of the other tube are connected. This circuit prohibits the introduction of a reference potential. The alternating voltage appearing on the capacitor, which is not exactly triangular but contains a rectangular component, must therefore be picked up by differential amplifiers.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, für die Kennlinienaufnahme von zu prüfenden Bauelementen oder Geräten Dreieckgeneratoren einzusetzen, um damit eine zeitlich proportionale Änderung der Eingangsgröße unter Berücksichtigung von Irreversibilitäten des zu untersuchenden Systems zu erzielen. Ein bekannter Generator für Spannungen dreieckförmiger Kurvenforin besteht aus einem Miller-Integrator mit einer selbsttätigen Schalteinrichtung zum zeitgerechten Umpolen von dem Integrator eingangsseitig zugeführten Spannungen rechteckiger Kurvenform. Der Miller-Integrator-besteht in der vorgeschlagenen Ausführung aus einem dreistufigen Differenzverstärker mit vier Röhren, dessen Ausgangsspannung über einen Kondensator auf den Eingang zurückgeführt wird. Die Schalteinrichtung arbeitet ün wesentlichen mit einer Thyratron-Trigger-Schaltung und einem bistabilen Multivibrator.It has also already been proposed for recording characteristics of the components or devices to be tested to use triangular generators in order to a temporally proportional change in the input variable taking into account Irreversibilities of the system to be investigated. A known generator for voltages triangular curve shape consists of one Miller integrator with an automatic switching device for correct polarity reversal Rectangular waveform voltages supplied on the input side by the integrator. The proposed version of the Miller integrator consists of a three-stage Differential amplifier with four tubes, whose output voltage is via a capacitor is traced back to the entrance. The switching device works ün essential with a thyratron trigger circuit and a bistable multivibrator.

Die Erfindung bietet eine andere Lösung einer Anordnung zum Erzeugen symmetrischer dreieckförmiger Spannungen an, die einfacher aufgebaut ist und erheblich niedrigere Betriebsspannungen erfordert als die bekannten, auf den Einsatz von Röhren angewiesenen Dreieckgeneratoren. Sie arbeitet gleichfalls mit einem Rechteckgenerator und zwei Integriergliedem, die aus je einem Widerstand und einem gemeinsamen Kondensator bestehen. Das wesentliche Merkmal dieser neuen Anordnung ist aber, daß der Kondensator einseitig auf einem Punkt festen Potentials liegt und über Schaltmittel während je einer Halbperiode der vom Rechteckgenerator erzeugten Rechteckwellen abwechselnd mit je einem der etwa gleich großen Widerstände, von denen einer an einer gegenüber dem Bezugspotential positiven Spannung und der andere an einer gegenüber dem Bezugspotential negativen Spannung angeschlossen ist, verbunden ist, so daß die Spannung am Kondensator in einer Halbperiode näherungsweise linear änsteigend und in der anderen mit guter Näherung linear abfallend verläuft, und daß der über Schaltmittel zu den Widerständen führende Anschluß des Kondensators mit dem Eingang eines Impedanzwandlers verbunden ist, der eingangsseitig hochohmig und ausgangsseitig niederohmig ist und an dessen Ausgang die dreieckförmige Wechselspannung abnehmbar ist.The invention offers another solution to an arrangement for generating symmetrical triangular voltages, which is more simply constructed and requires considerably lower operating voltages than the known triangular generators which rely on the use of tubes. It also works with a square-wave generator and two integrators, each consisting of a resistor and a common capacitor. The essential feature of this new arrangement is, however, that the capacitor lies on one side fixed on a point potential and via switching means during a respective half cycle of the square wave generated by the square wave generator alternatingly with one of the approximately equal resistances, one of which with respect to the reference potential positive at a Voltage and the other is connected to a negative voltage with respect to the reference potential, so that the voltage on the capacitor in one half cycle is approximately linearly increasing and in the other with good approximation linearly decreasing, and that the connection leading to the resistors via switching means of the capacitor is connected to the input of an impedance converter, which is high-resistance on the input side and low-resistance on the output side and at the output of which the triangular alternating voltage can be tapped.

Der den beiden Integriergliedem gemeinsame Kondensator wird also während einer Halbperiode der Rechteckspannung über einen Widerstand an eine gegenüber der Spannung am Fußpunkt der Integrierglieder negative Spannung angeschlossen und während der anderen Halbperiode der Rechteckspannung über einen weiteren Widerstand an eine gegenüber der Spannung am Fußpunkt positive Spannung gelegt. Nach einer Fortbildung der erfindungsgemäßen Anordnung sind dazu nicht zwei Gleichspannungsquellen entgegengesetzter Polarität erforderlich, vielmehr ist diese Ausführung des Generators für zeitlich linear verlaufende Spannungen dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Gleichspannungsquelle vorgesehen ist und der Fußpunkt der Integrierglieder an den Mittelabgriff eines aus Widerständen, vorzugsweise im Verhältnis 1: 1, gebildeten Spannungsteilers angeschlossen ist.The capacitor common to the two integrating elements is connected via a resistor to a voltage that is negative compared to the voltage at the base of the integrating elements during one half cycle of the square-wave voltage and connected to a voltage that is positive compared to the voltage at the base via a further resistor during the other half period of the rectangular voltage. According to a further development of the arrangement according to the invention, two direct voltage sources of opposite polarity are not required for this, but this version of the generator for voltages that run linearly over time is characterized in that only one direct voltage source is provided and the base point of the integrating elements is connected to the center tap of one of resistors, preferably in a ratio 1: 1, formed voltage divider is connected.

Die so gewonnene Dreieckspannung ist von einer Gleichspannung in der Höhe der sich am Mittelabgriff des Spannungsteilers einstellenden Spannung, bei einem Widerstandsverhältnis von 1: 1 der Spannungsteilerwiderstände, also der halben Betriebsspannung, überlagert. In manchen Anwendungsfällen ist es erforderlich oder zweckmäßig, daß der Gleichspannungsanteil herauf- oder herabgesetzt wird, z. B. auf einen Wert, der der Amplitude der Dreieckschwingungen entspricht. Zu diesem Zweck sieht eine weitere Ausbildung der Erfindung vor, daß die mittlere Potentiallage der Dreieckspannung durch Zenerdioden als Koppelglieder im Impedanzwandler verschoben wird.The triangular voltage obtained in this way is superimposed by a direct voltage equal to the voltage at the center tap of the voltage divider, with a resistance ratio of 1: 1 of the voltage divider resistors, i.e. half the operating voltage. In some applications it is necessary or appropriate that the DC voltage component is increased or decreased, e.g. B. to a value that corresponds to the amplitude of the triangular waves. For this purpose, a further embodiment of the invention provides that the mean potential position of the triangular voltage is shifted by Zener diodes as coupling elements in the impedance converter.

Die Periodendauer der Dreieckschwingungen wird durch einen Rechteckgenerator bestimmt. In einer Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung ist als Rechteckgenerator ein astabiler Multivibrator bekannter Bauart vorgesehen.The period of the triangular waves is determined by a square wave generator certainly. In one embodiment of the arrangement according to the invention, it is a square-wave generator an astable multivibrator of known type is provided.

Da die Rechteckspannungen, um symmetrische Dreieckspannungen zu gewinnen, ebenfalls symmetrische Halbperioden, also Impuls- und Pausenzeiten im Verhältnis 1: 1 aufweisen müssen, ist in einer Fortbüdung der erfirtdungsgemäßen Anordnung vorgesehen, daß zur Erzeugung von Halbperioden genau gleicher Dauer dem Rechteckgenerator ein bistabiler Multivibrator nachgeschaltet ist.Since the square-wave voltages, in order to obtain symmetrical triangular voltages, must also have symmetrical half-periods, i.e. pulse and pause times in a ratio of 1: 1 , a development of the arrangement according to the invention provides that a bistable multivibrator is connected after the square-wave generator to generate half-periods of exactly the same duration is.

Als Umschaltmittel für die beiden Integrierglieder; das während der einen Halbperiode der Rechteckspannung jeweils das eine und während der zweiten Halbperiode jeweils das zweite Integrierglied einschaltet, ist in einer Ausführungsforin der Anor& nung nach der Erfindung ein Relais, und zwar vorzugsweise ein Trockenzungenrelais mit quecksilberbenetzten Kontakten eingesetzt, das, eventuell unter Zwischenschaltung eines Verstärkers, durch den Rechteckgenerator erregt wird.As switching means for the two integrators; that during the one half cycle of the square wave voltage and one during the second Half-period turns on the second integrator in each case, is in one embodiment the arrangement according to the invention is a relay, preferably a dry tongue relay used with mercury-wetted contacts, possibly with the interposition an amplifier, excited by the square wave generator.

Der erfindungsgemäße Generator für Spannungen dreieckiger Kurvenforin wird im folgenden -an Hand eines in der F i g. 1 dargestellten Beispiels näher beschrieben und nach der Darstellung in F i g. 2 in seiner Wirkungsweise erläutert.The generator according to the invention for voltages triangular Kurvenforin is hereinafter - with reference to a G in the F i. 1 described in more detail and according to the illustration in F i g. 2 explained in its mode of operation.

Als Taktgeber und frequenzbestimmende Steuerstufe enthält der Generator einen Relaxationsschwinger 1, beispielsweise einen astabilen Multivibrator bekannter Bauart, der Rechteckschwingungen mit gegenüber der gewünschten Dreieckschwingung doppelter Frequenz, also halber Periodendauer erzeugt. Dem astabilen Multivibrator 1 ist ein bistabiler Multivibrator 2 nachgeschaltet, der durch einen ersten positiven Eingangsünpuls von der Ruhelage in die Arbeitslage und durch einen zweiten positiven Eingangsimpuls von der Arbeitslage zurück in die Ruhelage gebracht wird. Der bistabile Multivibrator 2 wird also immer nur nach einer vollen Periode der Rechteckschwingungen umgeschaltet und gibt somit Rechteckschwingungen mit gegenüber denen des astabilen Multivibrators 1 halber Frequenz und doppelter Periodendauer ab. Das Nachschalten eines bistabilen Multivibrators an einen astabilen Multivibrator ist insofern von Vorteil, als sich die Periodendauer eines astabflen Multivibrators einfach konstant halten läßt, während sich das Verhältnis seiner Impulszeit zu seiner Pausenzeit wegen der Verschiedenheit der Bauelemente, die die beiden Zeiten bestimmen, stets etwas verschiebt und nur mit sehr aufwendigen Mitteln stabilisieren läßt. Durch die Frequenzuntersetzung, die der bistabile Multivibrator bewerkstelligt, bleiben die Unsymmetrien im Verhältnis der Impulszeit zur Pausenzeit des astabilen Multivibrators ohne Einfluß auf den Arbeitstakt der nachgeschalteten Anordnung und- damit auch auf die Kurvenform der Dreieckschwingungen.As a clock generator and frequency-determining control stage, the generator contains a relaxation oscillator 1, for example an astable multivibrator of known type, which generates square waves with twice the frequency of the desired triangle wave, i.e. half the period duration. The astable multivibrator 1 is followed by a bistable multivibrator 2 which is brought from the rest position to the working position by a first positive input pulse and from the working position back to the rest position by a second positive input pulse. The bistable multivibrator 2 is therefore only switched over after a full period of the square waves and thus emits square waves with half the frequency and double the period compared to those of the astable multivibrator 1. Connecting a bistable multivibrator after an astable multivibrator is advantageous in that the period of an astable multivibrator can simply be kept constant, while the ratio of its pulse time to its pause time is always slightly shifted due to the difference in the components that determine the two times and can only be stabilized with very expensive means. Due to the frequency reduction that the bistable multivibrator achieves, the asymmetries in the ratio of the pulse time to the pause time of the astable multivibrator have no effect on the working cycle of the downstream arrangement and thus also on the curve shape of the triangular oscillations.

An den bistabilen Multivibrator 2 ist ausgangsseitig eine Verstärkerstufe 3 angeschlossen, die ein Relais 4 enthält. Solange sich der BM 2 in der Ruhelage befindet, bleibt das Relais unerregt, sobald BM 2 in die Arbeitslage übergeht, wird das Relais erregt und verharrt in seiner Lage, bis der BM wieder in die Ruhelage zurückgestellt wird. Die Verstärkerstufe enthält in der dargestellten Form zwei Transistoren, in dessen einen Kollektorkreis das Relais 4 eingeschaltet ist. Der zweite Transistor dient lediglich dazu, die jeweils an einem der beiden Transistoren zwischen Kollektor und Emitter auftretende Spannung auf die Hälfte der Betriebsspannung, für die ün Beispiel der F i g. 1 60 V gewählt wurden, herabzusetzen. Wenn nämlich der rechte Transistor gesperrt ist, ist der an den gegenphasigen Ausgang von BM2 angeschlossene linke Transistor übersteuert und hält durch die Spannungsteilung zwischen seinem Kollektorwiderstand und dem etwa gleich großen gemeinsamen Emitterwiderstand den Emitter des rechten Transistors auf einem der halben Betriebsspannung entsprechenden Potential, so daß am gesperrten rechten Transistor nur die halbe Betriebsspannung liegt. Entsprechend ist, wenn der linke Transistor sperrt, der rechte übersteuert und bewirkt, daß zwischen Kollektor und Emitter des linken Transistors ebenfalls nur die halbe Betriebsspannung auftritt. Dem gleichen Zweck dienen auch die Emitterwiderstände im astabilen Multivibrator 1 und bistabilen Multivibrator 2. An amplifier stage 3 , which contains a relay 4, is connected on the output side to the bistable multivibrator 2. As long as the BM 2 is in the rest position, the relay remains de-energized, as soon as the BM 2 goes into the working position, the relay is energized and remains in its position until the BM is returned to the rest position. In the form shown, the amplifier stage contains two transistors, in one of the collector circuits of which the relay 4 is switched on. The second transistor only serves to reduce the voltage occurring at one of the two transistors between the collector and emitter to half the operating voltage, for the example in FIG . 1 60 V were chosen to reduce. If the right transistor is blocked, the left transistor connected to the anti-phase output of BM2 is overdriven and, by dividing the voltage between its collector resistor and the roughly equal common emitter resistor, keeps the emitter of the right transistor at a potential corresponding to half the operating voltage, so that only half the operating voltage is applied to the blocked right transistor. Correspondingly, when the left transistor blocks, the right one is overdriven and has the effect that only half the operating voltage occurs between the collector and emitter of the left transistor. The emitter resistors in astable multivibrator 1 and bistable multivibrator 2 also serve the same purpose.

Das Relais 4 muß möglichst prellfrei arbeiten; als besonders vorteilhaft hat sich an dieser Stelle ein handelsübliches Trockenzungenrelais mit quecksilberbenetzten Kontakten erwiesen. Die Kontakte von Trockenzungenrelais sind in eine Schutzgasatmosphäre eingeschlossen und arbeiten deshalb innerhalb eines langen Zeitraums wartungsfrei ohne wesentliche Veränderung ihrer Schalteigenschaften. Eine zusätzliche Benetzung der Kontakte mit Quecksilber unterbindet Kontaktprellungen beim Umschalten.The relay 4 must work as bounce-free as possible; as particularly advantageous At this point there is a commercially available dry tongue relay with mercury-wetted parts Proven contacts. The contacts of dry tongue relays are in a protective gas atmosphere included and therefore work maintenance-free over a long period of time without any significant change in their switching properties. An additional wetting the contact with mercury prevents contact bruises when switching.

Der Kontakt 5 des Relais 4 verbindet während einer Halbperiode der vom bistabilenMultivibrator2 abgegebenen Rechteckschwingungen den gemeinsamen Kondensator 6 der beiden Integrierglieder 6, 7 und 6, 8 über den Widerstand 7 mit dem einen Pol UB der Betriebsspannung und während der zweiten Halbperiode über denWiderstand8 mit dem anderen Pol 0 der Betriebsspannung. Die andere Seite des Kondensators, die dem Fußpunkt der Integrierglieder entspricht, liegt am Mittelabgriff eines Spannungsteilers, der aus zwei gleich großen Widerständen 9 und 10 besteht. Am Punkt 16 liegt demnach eine mittlere Spannung Um in Höhe der halben Betriebsspannung. Die Widerstände 9 und 10 des Spannungsteilers sind verhältnismäßig niederohmig, so daß im Einschaltmoment der rechte Belag des Kondensators 6 auf die gleiche Spannung Um aufgeladen wird, die an seinem linken Belag 16 liegt. Wird gleichzeitig das Relais 4 erregt, verbindet der Kontakt 5 den Kondensator 6 rechtsseitig mit dem Widerstand 8, und der Kondensator entlädt sich nach einer Exponentialfunktion über den Widerstand 8 gegen die gegenüber Um als positiv angenommene Spannung 0. Nach einer Halbperiode der Rechteckspannung fällt das Relais 4 ab, und sein Kontakt 5 schließt nun den rechten Belag des Kondensators 6 über den Widerstand 7 an die gegenüber der Spannung Um als negativ angenommene Spannung UB an. Der Kondensator lädt sich nun, von der vorher erreichten positiven Spannung U, (F i g. 2) ausgehend, zu negativen Werten hin auf. Da die Spannungsdifferenz UB - U,. größer ist als die vorher herrschende Differenz Um - 0, und zwar um den Betrag der Spannungsdifferenz Ul- Um, geht die Aufladung schneller vonstatten, und der nach der Halbperiode erreichte Wert U, liegt jenseits von Um im negativen Bereich. Während der nächsten Halbperiode tritt wieder eine Entladung gegen 0 ein, bei deren Ende die Spannung U, zwischen Um und 0 erreicht wird. Diese Entladung geht langsamer vor sich als die vorhergehendeAufladung, da die zeitbestimmende Spannungsdifferenz U2-0 wieder kleiner ist; deshalb ist der Endwert U3 etwas weniger positiv als der bei der ersten Halbperiode erreichte Endwert Ul. Auf diese Weise pendelt sich die Dreieckspannung am Kondensator 6 während der ersten Perioden auf ein mittleres Potential ein, das der Spannung Um am Fußpunkt 16 der Integrierglieder entspricht. Ist beim Einschalten des Generators das Relais 4 nicht erregt, gilt das entsprechende mit umgekehrten Polaritäten. In der Darstellung nach F i g. 2 sind also nur UB und 0 miteinander zu vertauschen, um den Spannungsverlauf am Kondensator 6 in diesem Fall zu erhalten. An den Kondensator 6 ist ein Impedanzwandler angeschlossen, der einen gegenüber denWerten. derWiderstände 7 und 8 hohen Eingangswiderstand aufweist. Im Beispiel nach Fig.,1 besteht dieser Impedanzwandler aus zwei Transistoren12 und 13 in Kollektorschaltung, mit denen sich ohne weiteres ein Verhältnis von Eingangswiderstand zu Ausgangswiderstand von 2500: 1 und darüber erzielen läßt. Die Dreieckspannung steht also am Ausgang des Impedanzwandlers niederohmig zur Verfügung.The contact 5 of the relay 4 connects the common capacitor 6 of the two integrating elements 6, 7 and 6, 8 via the resistor 7 to one pole UB of the operating voltage during a half cycle of the square waves emitted by the bistable multivibrator 2 and during the second half cycle to the other via the resistor 8 Pole 0 of the operating voltage. The other side of the capacitor, which corresponds to the base of the integrating elements, is at the center tap of a voltage divider, which consists of two resistors 9 and 10 of equal size. At point 16 there is accordingly a mean voltage Um equal to half the operating voltage. The resistors 9 and 10 of the voltage divider are is relatively low impedance, so that charged when turned on the right-hand plate of the capacitor 6 to the same voltage which is at its left covering sixteenth If the relay 4 is excited at the same time, the contact 5 connects the capacitor 6 on the right-hand side with the resistor 8, and the capacitor discharges according to an exponential function via the resistor 8 against the voltage 0 , which is assumed to be positive compared to Um, after a half cycle of the square-wave voltage, the relay drops 4 from, and its contact 5 now connects the right layer of the capacitor 6 via the resistor 7 to the voltage UB, which is assumed to be negative with respect to the voltage Um . The capacitor now charges to negative values, starting from the positive voltage U ( FIG. 2) reached previously. Since the voltage difference UB - U ,. is greater than the previously prevailing difference Um - 0, namely by the amount of the voltage difference Ul- Um, the charging takes place faster, and the value U reached after the half cycle is beyond Um in the negative range. During the next half cycle, a discharge towards 0 occurs again, at the end of which the voltage U, between Um and 0 is reached. This discharge takes place more slowly than the previous charge, since the time-determining voltage difference U2-0 is again smaller; therefore the final value U3 is somewhat less positive than the final value Ul reached in the first half-period. In this way, the triangular voltage on the capacitor 6 levels off during the first periods to a mean potential which corresponds to the voltage Um at the base point 16 of the integrating elements. If the relay 4 is not energized when the generator is switched on, the same applies with reversed polarities. In the illustration according to FIG. 2, only UB and 0 need to be swapped with one another in order to obtain the voltage curve on capacitor 6 in this case. An impedance converter is connected to the capacitor 6 , the one opposite the values. the resistors 7 and 8 have high input resistance. In the example according to FIG. 1, this impedance converter consists of two transistors 12 and 13 in a collector circuit, with which a ratio of input resistance to output resistance of 2500: 1 and above can easily be achieved. The triangular voltage is therefore available at the output of the impedance converter with low resistance.

Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung ist ausgelegt auf eine Betriebsspannung UB von - 60 V. Am Fußpunkt16 derIntegrierglieder liegen dementsprechend -30 V, und der Kondensator 6 lädt sich abwechselnd während jeder zweiten Halbperiodenzeit gegen - 60 V auf und entlädt sich während jeder dazwischenliegenden Halbperiodenzeit gegen 0. Die Zeitkonstanten der Integrierglieder sind gleich groß und etwa fünfmal größer als die Halbperiodendauer der Rechteckschwingungen, die das Relais umschalten. Beispielsweise arbeitet der astabile Multivibrator mit einer Frequenz von 1 Hz, entsprechend einer Halbperiodendauer von 1/2 Sekunde. Die vom bistabilen Multivibrator abgegebenen Schwingungen weisen dann eine Frequenz von 1/2 Hz und eine Halbperiodendauer von 1 Sekunde auf. Das Relais 4 wird also jeweils 1 Sekunde erregt und bleibt 1 Sekunde in Ruhestellung. Sein Kontakt 5 verbindet dann den Kondensator 6 ebenfalls je 1 Sekunde lang über den Widerstand 8 mit 0 der Betriebsspannung und 1 Sekunde lang über den Widerstand 7 mit dem Minuspol der Betriebsspannung. Setzt man einen Kondensator 6 mit einer Kapazität von 10 RF ein und mißt man den Widerständen 7 und 8 je 470 k9 zu, liegt die Zeitkonstante beider Integrierglieder bei 4,7 Sekunden, also dem 4,7fachen der jeweiligen Lade-und Entladezeit. Nach der bekannten Funktion ändert sich die Spannung am Kondensator nach dem erwähnten Einpendeln in die mittlere Betriebslage während jeder Halbperiode der steuernden Rechteckschwingung dann um etwa 6 V, die sich symmetrisch zur Spannung Um am Fußpunkt der Integrier-. glieder verhalten. Mit Um = - 30 V werden somit Schwingungen zwischen etwa -33 V und -27 V erreicht.The in F i g. Illustrated circuit 1 is designed for an operating voltage UB of - 60 V. On Fußpunkt16 derIntegrierglieder are correspondingly -30 V, and the capacitor 6 charges alternately during each second half period time to - 60 V, and discharged during each intermediate half-period time against 0. The Time constants of the integrators are the same size and about five times greater than the half-cycle duration of the square waves that switch the relay. For example, the astable multivibrator works with a frequency of 1 Hz, corresponding to a half-cycle duration of 1/2 second. The vibrations emitted by the bistable multivibrator then have a frequency of 1/2 Hz and a half-cycle duration of 1 second. The relay 4 is therefore excited for 1 second and remains in the rest position for 1 second. Its contact 5 then connects the capacitor 6 also for 1 second via the resistor 8 with 0 of the operating voltage and for 1 second via the resistor 7 with the negative pole of the operating voltage. If a capacitor 6 with a capacity of 10 RF is used and the resistors 7 and 8 are each measured at 470 k9, the time constant of both integrators is 4.7 seconds, i.e. 4.7 times the respective charging and discharging times. According to the known function the voltage on the capacitor changes after the aforementioned leveling out in the middle operating position during each half cycle of the controlling square wave then by about 6 V, which is symmetrical to the voltage Um at the base of the integrating. limbs behave. With Um = - 30 V, oscillations between approximately -33 V and -27 V are achieved.

Da der Kondensator jeweils nur auf einen Bruchteil der treibenden Spannung aufgeladen wird, im, Dimensionierungsbeispiel etwa ein Zehntel, ergibt sich -mit guter Näherung eine lineare Zeitabhängigkeit der jeweils am Kondensator 6 anstehenden Spannung. An seinem rechten Belag stehen infolgedessen Dreieckschwingungen mit einer Frequenz von 1 Hz und einer Amplitude von 3 V, überlagert von einer Gleichspannung von -30 V, zur Verfügung.Since the capacitor is only charged to a fraction of the driving voltage, in the dimensioning example about a tenth, a linear time dependency of the voltage applied to the capacitor 6 results with a good approximation. As a result, triangular oscillations with a frequency of 1 Hz and an amplitude of 3 V, superimposed by a DC voltage of -30 V, are available on its right-hand surface.

An der rechten Seite des Kondensators 6 ist - wie erwähnt - ein Impedanzwandler angeschlossen, der im Beispiel der F i g. 1 aus zwei npn-Transistoren. 12 und 13 in Kollektorschaltung besteht. Ordnet man dem ersten Transistor 12 einen Emitterwiderstand. von 220 kQ zu, beträgt der Eingangswiderstand . der Impedanzwandlerstufe bei einem Stromverstärkungsfaktor des Transistors 12 von 50 etwa 10 MQ; er ist.somit groß gegenüber den Widerständen 7 und 8 der Integrierglieder und bleibt ohne Einfluß auf die Lade- und Entladekurve des Kondensators 6. Die Transistoren 12 und 13 sind zwischen Um = - 30 V und UB = - 60 V angeschlos-.sen, se daß ihre Betriebsspannung 30 V beträgt. Damit-die Dreieckspannungen nicht verzerrt werden,-wenn die Spannung am Kondensator unter -30V absinkt, ist zur Ankopplung des Impedanzwandlers eine Zenerdiode 11 mit einer Zenerspannung von etwa 15 V vorgesehen, die die mittlere Potentiallage der Dreieckspannung um 15 V nach negativen Werten hin verschiebt. Am Emitter von Transistor 12 stehen jetzt Dreieckspannungen mit ebenfalls 3 V Amplitude, überlagert von einer Gleichspannung von etwa -45 V an, desgleichen am Emitter von Transistor 13. Wird als Emitterwiderstand von Transistor 13 ein Widerstand von 4,7 kQ vorgesehen, beträgt der Ausgangswiderstand des Impedanzwandlers und damit auch der Innenwiderstand der dort abgegriffenen Dreieckschwingungen etwa 100 Q bei einem Stromverstärkungsfaktor des Transistors von 50. An impedance converter connected in the example of the g F i - is on the right side of the capacitor 6 - as mentioned. 1 from two npn transistors. 12 and 13 consists of a collector circuit. If the first transistor 12 is assigned an emitter resistor. of 220 kQ, the input resistance is . the impedance converter stage with a current gain of the transistor 12 of 50 approximately 10 MQ; it is thus large compared to the resistors 7 and 8 of the integrating elements and has no influence on the charging and discharging curve of the capacitor 6. The transistors 12 and 13 are connected between Um = - 30 V and UB = - 60 V, se that their operating voltage is 30 V. So that - the triangle voltages are not distorted - if the voltage on the capacitor drops below -30V, a Zener diode 11 with a Zener voltage of about 15 V is provided for coupling the impedance converter, which shifts the mean potential position of the triangle voltage by 15 V towards negative values . At the emitter of transistor 12 there are now triangular voltages with also 3 V amplitude, superimposed by a direct voltage of about -45 V, the same at the emitter of transistor 13. If a resistor of 4.7 kΩ is provided as the emitter resistor of transistor 13, the output resistance is of the impedance converter and thus also the internal resistance of the triangular oscillations tapped there about 100 Q with a current amplification factor of the transistor of 50.

In manchen Anwendungsfällen ist eine andere mittlere Potentiallage der Dreieckspannungen erwünscht, z. B. eine der Schwingungsamplitude entsprechende mittlere Potentiallage, mit der die Minima gerade Nullpotential erreichen. Im beschriebenen Beispiel entspricht das einer Mittellage von -3 V. Zur Verschiebung der mittleren Potentiallage ist im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 eine weitere Zenerdiode 14 am Ausgang des Impedanzwandlers vorgesehen, die eine Eiurchbruchspannung von 42 V aufweist und gegebenenfalls auch durch mehrere Zenerdioden mit entsprechend niedrigeren Zenerspannungen ersetzt werden kann. Dieser Zenerdiode kann im Bedarfsfall eine Verstärkerstufe 15 nachgeschaltet werden, um den Innenwiderstand des Generators noch weiter herabzusetzen. Am Ausgang der Verstärkerstufe 15 stehen dann sehr niederohmig Dreieckspannungen mit einer Amplitude von 3 V und einer mittleren Potentiallage von - 3 V an.In some applications, a different mean potential position of the triangular voltages is desired, e.g. B. a mean potential position corresponding to the oscillation amplitude, with which the minima just reach zero potential. In the example described, this corresponds to a central position of -3 V. To shift the central potential position, in the exemplary embodiment according to FIG. 1, a further Zener diode 14 is provided at the output of the impedance converter, which has a breakdown voltage of 42 V and, if necessary, can also be replaced by several Zener diodes with correspondingly lower Zener voltages. If necessary, an amplifier stage 15 can be connected downstream of this Zener diode in order to further reduce the internal resistance of the generator. At the output of the amplifier stage 15 there are very low-resistance triangular voltages with an amplitude of 3 V and an average potential position of -3 V.

Die angegebene Dimensionierung ist ebensowenig bindend wie die Schaltung von Impedanzwandler und Verstärker, die je nach Anwendungsfall durch andere bekannte Schaltungsarten ersetzt werden können.The specified dimensioning is no more binding than the circuit of the impedance converter and amplifier, which, depending on the application, can be replaced by other known types of circuit.

Claims

Claims: 1. Generator for symmetrical triangular voltages, the period duration of which is determined by a square wave generator, with two integrating elements composed of a resistor and a common capacitor each, which can be switched on alternately via switching means, characterized in that the capacitor (6) is on one side Point of fixed potential (UM) lies and via switching means (5) during each half period of the square waves generated by the square wave generator alternating with one of the approximately equal resistors (7 and 8), one of which (8) at a positive relative to the reference potential (Um) Voltage and the other (7) is connected to a voltage that is negative with respect to the reference potential, so that the voltage on the capacitor increases approximately linearly in one half cycle and decreases linearly to a good approximation in the other, and that the switching means (5 ) to the resistors (7, 8) leading connection of the capacitor (6) is connected to the input of an impedance converter (12, 13) which is high-resistance on the input side and low-resistance on the output side and at the output of which the triangular alternating voltage can be tapped.

2. Generator according to claim 1, characterized in that only one direct voltage source (UB, 0) is provided and the base point (16) of the integrating elements is connected to the center tap of a voltage divider (9, 10) formed from resistors, preferably in a ratio of 1: 1 connected. 3. Generator according to claim 1 and 2, characterized in that the mean potential position of the triangular voltage is shifted by Zener diodes (11, 14) as coupling elements in the impedance converter. 4. Generator according to claim 1, characterized in that an astable multivibrator (1) is provided as a square-wave generator. 5. Generator according to claim 1 and 4, characterized in that a bistable multivibrator (2) is connected downstream of the square-wave generator (1) for generating half periods of exactly the same duration. 6. Generator according to claim 1, characterized in that a relay (4), preferably a dry tongue relay with mercury-wetted contacts, is used as the switching means, which is excited by the square-wave generator , possibly with the interposition of an amplifier (3). Publications under consideration: Puckle, 0. S., "Time-Bases", Verlag Chapman and Hall Ltd., London, 1951, p. 36; Strauss, L., "Wave Generating and Shaping," McGraw-Hill, New York, 1960, p. 148.