DE1236001B - Transistorized voltage discriminator - Google Patents
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Description
Transistorisierter Spannungsdiskriminator Die Erfindung betrifft einen transistorisierten Spannungsdiskrinünator unter Verwendung eines Schmitt-Triggers.Transistorized voltage discriminator The invention relates to a transistorized voltage discriminator using a Schmitt trigger.
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.The function and properties of the conventional Schmitt trigger can be assumed to be known. Made for certain uses an improvement in these properties is required in a desired direction. So are z. B. to compensate for the temperature response of the threshold values Circuit measures with diodes, temperature-dependent resistors (NTC, PTC resistors) and Zener diodes with a positive temperature coefficient for influencing the bias voltage or became known in series with the common emitter resistor, the last indicated variant to ensure a fixed working point of the Zener diode the requirement for equal collector resistances of the two transistors What is particularly important when using such a temperature-compensated Schmitt trigger is disadvantageous in logic circuits with variable load conditions.
Allen diesen Schaltungsmaßnahmen ist gemeinsam, daß sie Eingangswiderstand, Schwellwertabstand und Mitlauf der Schwellwerte mit der Betriebsspannung nur unwesentlich beeinflussen.All these circuit measures have in common that they have input resistance, The distance between the threshold values and the tracking of the threshold values with the operating voltage are only insignificant influence.
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.To reduce or eliminate the hysteresis of the transistorized Schmitt trigger, the following measures are known: 1. interconnection of two Schmitt trigger to a voltage discriminator such that the upper threshold value of the one of the other coincides with the lower threshold value so that with appropriate feedback, the The threshold difference disappears.
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.2. The controlled input voltage of the Schmitt trigger is a pulse or alternating voltage, the repetition frequency of which is significantly greater than that the greatest possible rate of change of the process to be monitored and its amplitude are less than or equal to the threshold distance of the trigger, superimposed so that in the case of small deviations in the input variable, the trigger is caused by the superimposed voltage tilts into the other position. The job of increasing the input resistance of a Schmitt trigger is set in a known manner by connecting an impedance converter solved, but this leads to a deterioration in the temperature response of the threshold values Consequence.
Durch eine Kombination der angegebenen Maßnahmen ließe sich, allerdings mit ständig steigendem Aufwand, eine, Kombination der erwünschten Wirkungen erzielen.A combination of the specified measures could, however to achieve a combination of the desired effects with constantly increasing effort.
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.The purpose of the invention is to provide a voltage discriminator with several to create the properties explained above with less effort, and it suits you the task is based on a compensation of the temperature response of the threshold values and an increase in the input resistance with a simultaneous increase in sensitivity (Reduction of the threshold distance). Furthermore, the impact the tolerances of the passive components on the threshold values can be eliminated.
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.The object is thereby releasing Ge, that a differential amplifier the Schmitt trigger is connected upstream in the manner that a part of the base voltage divider of the conventional Schmitt trigger forms the collector resistor of the second transistor of the differential amplifier at the same time.
Zur maximalen Erhöhung des zulässigen Aussteuerbereiches wird die erste Stufe des Differenzverstärkers vorteilhafterweise als Kollektor-Basis-Stufe ausgebildet.The first stage of the differential amplifier advantageously as a collector-base stage educated.
Zur Beseitigung der Wirkung der Toleranzen der passiven, Bauelemente auf die Schwellwerte wird der Basisspannungsteiler des Differenzverstärkers einstellbar ausgebildet.To eliminate the effect of the tolerances of the passive components The base voltage divider of the differential amplifier can be adjusted to the threshold values educated.
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.Using the differential amplifier automatically causes a Compensation of the temperature response of the threshold values, so that special compensation measures superfluous. The circuit according to the invention is characterized by the increase in the input resistance and the reduction of the threshold distance. The demands on the passive Components with regard to their tolerances remain due to the regulation of their influence on the threshold values low. An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing.
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.It shows a known differential amplifier 1 and a conventional Schmitt-Trigegr 2. The differential amplifier 1 consists of the two transistors T, and T2, the common emitter resistor R2, the collector resistors Ri and R 3 and the base voltage divider from the resistors R41, R- and R. , of which the resistance R 5 is adjustable. The input signal is at input E of the differential amplifier. The Schmitt trigger 2 contains the two transistors T3 and T4 and the resistors R 7 arranged in a known manner. . . Ri .. At the Kol-Icktoren of the transistors T "and T4 are the outputs Al or..A ,. The resistors R ,; R3; R 4; Rl, and Rl, are connected to the operating voltage - U. The resistor R , forms the coupling element, as can be seen from the delimitation of the two functional groups. The circuit was shown with pnp transistors. Of course, it can also be constructed with npn transistors.
Die Temperaturabhängigkeit der Schwellwerte der herkömmlichen Schmitt-Trigger-Schaltung wird hauptsächlich durch die Temperaturabhängigkeit der Restströme und der Basis-Emitter-Span-nung verursacht.The temperature dependence of the threshold values of the conventional Schmitt trigger circuit is mainly due to the temperature dependence of the residual currents and the base-emitter voltage caused.
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.In the circuit according to the invention, temperature compensation occurs to a large extent because the temperature responses of the differential amplifier and the Schmitt trigger counteract. The influence of the collector residual currents should be neglected. This is possible once, because with the same collector residual currents of the transistors mutual compensation occurs in the differential amplifier and because on the other hand the influence of the residual currents of the Schmitt trigger on the threshold values is very small is.
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.As is well known, the base-emitter voltage falls with increasing temperature. It follows from this that the threshold values of the Schmitt trigger increase with increasing temperature have to fall off. The compensation occurs because the output voltage of the Differential amplifier also falls. As already stated, the residual currents both transistors Ti and T2 are considered to be the same. Assuming that the Voltages at both base connections are not temperature-dependent, this results when the base-emitter voltage is reduced, there is an increase in the current through the resistor R .. As a result, the current through resistor R3 must also grow, which is greater This will not result in a voltage drop across this resistor full compensation. However, a further improvement can be achieved Reach a sensible combination of silicon and germanium transistors, since silicon transistors the change in base-emitter voltage with temperature is lower.
Zur maximalen Erhöhung des Aussteuerbereiches kann die Eingangsstufe des Differenzverstärkers als' Kollektor-Basis-Stufe ausgebildet sein.To increase the dynamic range as much as possible, the input stage of the differential amplifier be designed as a 'collector-base stage.
Der Einfluß der Toleranzen der passiven Bauelemente läßt sich weitgehend dadurch ausschalten, daß der Spannungsteiler für die Basisspannung des Transistors T, regelbar ausgeführt wird.The influence of the tolerances of the passive components can be largely by turning off the voltage divider for the base voltage of the transistor T, is adjustable.
Claims (2)
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| DE1966V0030618 DE1236001B (en) | 1966-03-12 | 1966-03-12 | Transistorized voltage discriminator |
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| DE1966V0030618 DE1236001B (en) | 1966-03-12 | 1966-03-12 | Transistorized voltage discriminator |
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| DE1236001B true DE1236001B (en) | 1967-03-09 |
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3671767A (en) * | 1971-01-15 | 1972-06-20 | Motorola Inc | Hall effect switching device |
| DE2835328A1 (en) * | 1977-08-11 | 1979-02-22 | Sony Corp | CONTROL CIRCUIT FOR GENERATING A STEP-SHAPED CONTROL SIGNAL AND A CONTINUOUSLY CHANGING CONTROL SIGNAL, WHICH AMPLITUDES PROGRESS REPEATS IN THE STEP TRANSITION |
-
1966
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