DE1236001B

DE1236001B - Transistorisierter Spannungsdiskriminator

Info

Publication number: DE1236001B
Application number: DE1966V0030618
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenter Graichen; Dipl-Ing Manfred Richter
Original assignee: Buchungsmaschinenwerk Karl Marx Stadt VEB
Current assignee: Robotron Ascota AG
Priority date: 1966-03-12
Filing date: 1966-03-12
Publication date: 1967-03-09

Description

Transistorisierter Spannungsdiskriminator Die Erfindung betrifft einen transistorisierten Spannungsdiskrinünator unter Verwendung eines Schmitt-Triggers.
Die Funktion und die Eigenschaften des herkömmlichen Schmitt-Triggers können als bekannt vorausgesetzt werden. Für bestimmte Anwendungszwecke machte sich eine Verbesserung dieser Eigenschaften in einer gewünschten Richtung erforderlich. So sind z. B. zur Kompensation des Temperaturgangs der Schwellwerte verschiedene Schaltungsmaßnahmen mit Dioden, temperaturabhängigen Widerständen (NTC-, PTC-Widerstände) und Zenerdioden mit positivem Temperaturkoeffizienten zur Beeinflussung der Vorspannung bzw. in Reihe mit dem gemeinsamen Emitterwiderstand bekanntgeworden, wobei die zuletzt angedeutete Variante zur Gewährleistung eines festen Arbeitspunktes der Zenerdiode die Forderung nach gleich großen Kollektorwiderständen der beiden Transistoren mit sich bringt, was insbesondere bei Einsatz eines derart temperaturkompensierten Schmitt-Triggers in logischen Schaltungen mit variablen Lastbedingungen von Nachteil ist.
Allen diesen Schaltungsmaßnahmen ist gemeinsam, daß sie Eingangswiderstand, Schwellwertabstand und Mitlauf der Schwellwerte mit der Betriebsspannung nur unwesentlich beeinflussen.
Zur Verringerung bzw. Beseitigung der Hysterese des transistorisierten Schmitt-Triggers sind die folgenden Maßnahmen bekannt: 1. Zusammenschaltung zweier Schmitt-Trigger zu einem Spannungsdiskriminator derart, daß der obere Schwellwert des einen mit dem unteren Schwellwert des anderen zusammenfällt, so daß bei geeigneter Rückkopplung die Schwellwertdifferenz verschwindet.
2. Der zu kontrollierenden Eingangsspannung des Schmitt-Triggers wird ein Impuls- bzw. Wechselspannung, deren Folgefrequenz wesentlich größer als die größtmögliche Anderungsgeschwindigkeit des zu überwachenden Vorgangs und deren Amplitude kleiner oder gleich dem Schwellwertabstand des Triggers sind, überlagert, so daß bei kleinen Abweichungen der Eingangsgröße der Trigger durch die überlagerte Spannung in die andere Lage kippt. Die Aufgabe der Erhöhung des Eingangswiderstandes eines Schmitt-Triggers wird in bekannter Weise durch Vorschalten eines Impedanzwandlers gelöst, was jedoch eineVerschlechterung desTemperaturganges der Schwellwerte zur Folge hat.
Durch eine Kombination der angegebenen Maßnahmen ließe sich, allerdings mit ständig steigendem Aufwand, eine, Kombination der erwünschten Wirkungen erzielen.
Zweck der Erfindung ist es, einen Spannungsdiskriminator mit mehreren der oben erläuterten Eigenschaften mit geringerem Aufwand zu schaffen, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kompensation des Temperaturganges der Schwellwerte und eine Vergrößerung des Eingangswiderstandes bei gleichzeitiger Erhöhung der Empfindlichkeit (Verringerung des Schwellwertabstandes) zu erreichen. Ferner soll die Auswirkung der Toleranzen der passiven Bauelemente auf die Schwellwerte beseitigt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- löst, daß ein Differenzverstärker dem Schmitt-Trigger in der Weise vorgeschaltet wird, daß ein Teil des Basisspannungsteilers des herkömmlichen Schmitt-Triggers gleichzeitig den Kollektorwiderstand des zweiten Transistors des Differenzverstärkers bildet.
Zur maximalen Erhöhung des zulässigen Aussteuerbereiches wird die erste Stufe des Differenzverstärkers vorteilhafterweise als Kollektor-Basis-Stufe ausgebildet.
Zur Beseitigung der Wirkung der Toleranzen der passiven, Bauelemente auf die Schwellwerte wird der Basisspannungsteiler des Differenzverstärkers einstellbar ausgebildet.
Durch die Verwendung des Differenzverstärkers tritt automatisch eine Kompensation des Temperaturganges der Schwellwerte ein, so daß sich besondere ompensationsmaßnahmen erübrigen. Die erfindungsgemäße Schaltung zeichnet sich durch die Erhöhung des Eingangswiderstandes und die Verringerung des Schwellwertabstandes aus. Die Forderungen an die passiven Bauelemente bezüglich ihrer Toleranzen bleiben infolge der Ausregelung ihres Einflusses auf die Schwellwerte gering. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert.
Sie zeigt einen bekannten Differenzverstärker 1 und einen herkömmlichen Schmitt-Trigegr 2. Der Differenzverstärker 1 besteht aus den beiden Transistoren T, und T2, dem gemeinsamen Emitterwiderstand R2, den Kollektorwiderständen Ri und R 3 und dem Basisspannungsteiler aus den Widerständen R41 R- und R., wovon der Widerstand R 5 einstellbar ist. Am Eingang E des Differenzverstärkers liegt das Eingangssignal. Der Schmitt-Trigger 2 enthält die beiden Transistoren T3 und T4 und die in bekannter Weise angeordneten Widerstände R 7 . . . Ri.. An den Kol-Icktoren der TransistorenT" und T4 befinden sich die Ausgänge Al bzw..A,. Die Widerstände R,; R3; R 4; Rl, und Rl, liegen an der Betriebsspannung - U. Der Widerstand R , bildet, wie aus der Abgrenzung der beiden Funktionsgruppen ersichtlich ist, das Koppelelement. Die Schaltung wurde mit pnp-Transistoren dargestellt. Sie läßt sich natürlich auch mit npn-Transistoren aufbauen.
Die Temperaturabhängigkeit der Schwellwerte der herkömmlichen Schmitt-Trigger-Schaltung wird hauptsächlich durch die Temperaturabhängigkeit der Restströme und der Basis-Emitter-Span-nung verursacht.
Bei der erfindungsgernäßen Schaltung tritt in weitem Maße eine Temperaturkompensation ein, da sich die Temperaturgänge des Differenzverstärkers und des Schmitt-Triggers entgegenwirken. Der Einfluß der Kollektorrestströme soll dabei vernachlässigt werden. Dies ist einmal möglich, weil bei gleichen Kollektorre-stströmen der Transistoren im Differenzverstärker eine gegenseitige Kompensation auftritt und weil zum anderen der Einfluß der Restströme des Schmitt-Triggers auf die Schwellwerte sehr gering ist.
Die Basis-Emitter-Spannung fällt bekanntlich mit steigender Temperatur. Daraus ergibt sich, daß die Schwellwerte des Schmitt-Triggers mit steigender Temperatur abfallen müssen. Die Kompensation tritt dadurch ein, daß die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers ebenfalls fällt.Wie bereits ausgeführt, werden die Restströme beider Transistoren Ti und T2 als gleich angesehen. Geht man davon aus, daß die Spannungen an beiden Basisanschlüssen nicht temperaturabhängig sind, so ergibt sich bei Verringerung der Basis-Emitter-Spannung eine Zunahme des Stromes durch den Widerstand R.. Dadurch muß auch der Strom durch den Widerstand R3 wachsen, was einen größeren Spannungsabfall an diesem Widerstand zur Folge hat Auf diese Weise tritt noch keine vollständige Kompensation ein. Eine weitere Verbesserung läßt sich jedoch durch sinnvolle Kombination von Silizium-und Germaniumtransistoren erreichen, da bei Siliziumtransistoren die Änderung der Basis-Emitter-Spannung mit der Temperatur geringer ist.
Zur maximalen Erhöhung des Aussteuerbereiches kann die Eingangsstufe des Differenzverstärkers als' Kollektor-Basis-Stufe ausgebildet sein.
Der Einfluß der Toleranzen der passiven Bauelemente läßt sich weitgehend dadurch ausschalten, daß der Spannungsteiler für die Basisspannung des Transistors T, regelbar ausgeführt wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Transistorisierter Spannungsdiskriminator unter Verwendung eines Schmitt-Triggers, d a - durch gekennzeichnet, daß demSchmitt-Trigger (2) ein Differenzverstärker (1) in der Weise vorgeschaltet wird, daß ein Widerstand (R.) des Basisspannungsteilers des Schmitt-Triggers (2) den Kollektorwiderstand des zweiten Transistors (T.) des Differenzverstärkers (1) bildet.
2. Transistorisierter Spannungsdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe des Differenzverstärkers (1) als Kollektor-Basis-Stufe ausgebildet ist. 3. Transistorisierter Spannungsdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke einer gewünschten Begrenzerwirkung des Differenzverstärkers (1) bzw. zur Beeinflussung des Temperaturganges der Gesamtschaltung der Kollektorwiderstand (R1) des Tran-' sistors (R,) des Transistors (T1) vergrößert wird. 4. Transistorisierter Spannüngsdiskriminator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekeii!lzeichnet, daß der Basisspannungsteiler'des Diffe# renzverstärkers (1) regelbar ausgebildet ist.