DE1462670A1

DE1462670A1 - Als Saegezahn-Oszillator arbeitender Modulator

Info

Publication number: DE1462670A1
Application number: DE19661462670
Authority: DE
Inventors: Crouse William George
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1965-04-15
Filing date: 1966-04-14
Publication date: 1968-12-19
Also published as: CH431628A; CH445557A; NL6604814A; DE1274638B; GB1137710A; GB1137709A; DE1462670B2; DE1462672B2; GB1137708A; DE1462671A1; GB1137705A; DE1462672A1; GB1137706A; CH450500A; DE1462671B2; JPS5317841B1; GB1137707A; CH445563A; US3432616A; CH434353A

Description

Anordnung zur Erzeugung von frequenzmodulierten, vorzugsweise frequenzumgetasteten Dreieckswellen mit einem RC-Integrator.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von frequenz modulierten, vorzugsweise frequenzumgetasteten Dreieckswellen mit einem RC-Integrator.

Bei der Datenübertragung mittels Frequenzumtastung wird ein Modulator benötigt, der sehr schnell vorzugsweise zwischen zwei Festfrequenzen umschalten kann. Diese Umschaltung muß immer an der gleichen Stelle des Wellenzuges erfolgen. Ferner muß diese Umschaltung ohne Verzerrung erfolgen, damit die Eindeutigkeit der zu übertragenden Daten erhalten bleibt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der oben angegebenen Art zu nennen, die schnell und ohne Verzerrung von einer Frequenz auf eine andere umgestellt werden und an einem vorher bestimmten Punkt im Arbeitsumlauf schnell abgeschaltet werden kann.

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Unterlagen

23. JuIi 1968

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Dies wird ei-findungsgemäß dadurch erreicht, daß die Parallelschaltung eines Spannungsteilers mit einem aus einem Widerstand und einem Kondensator bestehen-

den Integrator ausgangsseitig mit den Eingängen eines Differentialvefstärkers verbunden ist, daß die dem Widerstand abgewandte Seite des Kondensators mit einem festen Bezugspotential verbunden ist und daß der Ausgang des Differentialverstärkers ι dem Eingang eines Schalters zugeführt ist, an dessen Ausgang die Parallelschaltung von Spannungsteiler und Integrator liegen. Die Frequenz der Anordnung ist dabei von den Widerständen des Spannungsteilers und dem Kondensator des Integrators abhängig.

Wenn eine binäre Eingangsspannung am Eingang des parallelgeschalteten Spannungsteilers und Integrators von einem Pegel auf einen anderen wechselt, wird der Ausgang des Spannungsteilers sofort umgestellt, während das Ausgangs signal des Integrators sich entsprechend seiner Zeitkonstanten auf den neuen einzunehmenden Pegel einstellt. Wenn die Aus gange spannung des Integrators die des Spannungsteilers erreicht, wird der Differentialverstärker wirksam und veranlaßt den Schalter, den den Eingängen des Spannungsteilers und des Integrators zugeführten Spannungspegel erneut zu verändern, womit ein halber Arbeitsumlauf abgeschlossen ist.

Die Ausgangsspannung des Integrators stellt sich dann auf den neuen Pegel des Spannungsteilers ein und beendet damit die andere Hälfte des Arbeitsumlaufs. Die Umladung des Kondensators wird auf einen kleinen Anteil des Gesamtwertes gehalten,

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Neue Anmeldiingsunterlagen

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damit eine Integrator-Ausgangs spannung mit gleichen positiven und negativen linearen Flanken entsteht. Die Frequenz ist unabhängig von Versorgungsspannungeschwankungen und den Eigenschaften der im Schalter und im Differentialverstärker verwendeten Bauelemente.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist dem Integrator ein weiterer Schalter vorgeschaltet, der in Abhängigkeit von an seinem Eingang auftretenden Spannungspegeln den Wert des zum RC-Integrator gehörenden Widerstandes verändert. Dadurch wird eine schnelle und exakte Frequenzumtastung erreicht»

Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungegemäßen Anordnung wird im folgenden im Zusammenhang mit einer Sende-Empfangsanordnung, einem Modem, erläutert, wie er vorzugsweise bei der Datenübertragung Verwendung findet. Ganz speziell behandelt das Ausführungsbeispiel den Fall der Übertragung binärer Daten durch Frequenzumtastung. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines solchen Modems, auf den eich die Erfindung bezieht, .

Fig. 2 das Schaltbild eines speziellen Ausführungsbeispiels der erfindurtgs-

■ gemäßen Anordnung und

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Neue Anmekliinosunierlaaen

23. Juli 1968

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Fig. 3 das Blockschaltbild mit den wesentlichsten Teilen der erfindungs-

gemäßen Anordnung.

Die Anordnung gemäß Fig. 1 umfaßt einen Sender 1 und einen Empfänger 2, die an eine gemeinsame Übertragungsleitung 3 angeschlossen sind. Der Sender 1 enthält als Modulator 4 eine erfindungsgemäße Anordnung, die unter der Steuerung der binären Datensignale, die über eine Eingangsleitung 5 empfangen werden, frequenzumgetastete Signale über einen Leitungeabschluß 6 auf die Übertragungsleitung 3 gibt.

Der Empfänger 2 und der Sender 1 sind normalerweise mit einer Datenverarbeitungsanlage verbunden, die Vorrichtungen zum Speichern von Daten, die an Außenstellen übertragen werden sollen oder von Außenstellen empfangen werden, zusammen mit den nötigen Steuerungen für das Senden und Empfangen der Daten umfaßt.

Auf eine genauere Beschreibung der Anordnung gemäß Fig. 1 soll in diesem Rahmen verzichtet werden. Die vorliegende Erfindung bezieht eich lediglich auf den Modulator 4, der aus einer Anordnung zur Erzeugung von frequenzmodulierten Dreieckswellen besteht., .

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild der Anordnung, die in Fig. 2 im einzelnen dargestellt ist. Wenn man die Anordnung als Einzelfrequenzoszillator betrachtet,

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Neue Anmeiiiiiiipuiiteriagen

esteht sie grundsätzlich aus vier Hauptteilen, nämlich einem Differentialvertärker 701, einem Schalter 702, einem Spannungsteiler aus den Widerständen 07 und 708 und einem Integrator, bestehend aus dem Widerstand 705 und dem Kondensator 706. ·

Die Ausgangsklemmen 710 und 711 des Integrators und des Spannungsteilers sind an die Eingänge des Differentialverstärkers 701 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Eingang dee Schalters 702 verbunden ist. Der Ausgang dieses Schalters ist sowohl zum Eingang des Integrators als auch zum Eingang des Spannungsteilers geführt.

Der Schalter 702 legt einen von zwei verschiedenen Spannungspegeln an die Eingänge des Integrators und des Spannungsteilers entsprechend seinem jeweiligen Schaltzustand. Der Schalter wird in Abhängigkeit vom Differentialverstärker zwangsweise in den einen oder in den anderen Zustand gebracht. Der Differentialverstärker hat seinerseits zwei verschiedene eingeschwungene Zustände und zwei Einschwingzustände beim übergang aus dem einen in den anderen eingeschwungenen Zustand.

Das Ausgangssignal des Integrators wird von seiner Aus gangs klemme 710 zwischen dem Widerstand 705 und dem damit in Reihe geschalteten Kondensator 706 abgenommen. Das Aus gangs signal des Spannungsteilers wird von seiner Ausgangsklemme 711 zwischen den Widerständen 707 und 708 abgenommen. Der Widerstand 708 liegt an einer Bezugsspannung, die zwischen den dem Spannungsteiler und dem Integrator durch den Schalter 702

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zugeführten Spannungspegeln ließt. Vorzugsweise liegt diese Bezugsspannung in der Mitte zwischen den beiden durch den Schalter angelegten Spannungen.

Der Kondensator kann auf jeden beliebigen Bezugspegel, z.- B. Masse, bezogen werden, weil der Ausgangsanschluß des Integrators einen durchschnittlichen Spannungspegel aufweist, der demjenigen gleicht, auf welchen der Spannungsteiler bezogen wird.

Es sei angenommen, daß der Schalter dem Integrator und dem Spannungsteiler eine Ausgangespannung zuführt, die einen von zwei Pegeln, z. B. positive und negative Werte, aufweist, Daher ist der Widerstand 708 auf Erdpotential bezogen. .

Wenn der Punkt 710 eine höhere positive Spannung hat, als der Punkt 711» wird der Differentialverstärker in den einen Zustand gebracht. Wenn dagegen der Punkt 711 eine höhere Spannung hat als der Punkt 710, wird dor Differentialverstärker in den anderen Zustand gebracht.

Da der Spannungsteiler aus rein ohmsohen Widerständen besteht, v/ird der Spannungspegel am Punkt 711 sofort verändert, wenn die vom Schalter 702 sugefUhrte Eingangsspannung von einem Pegel auf den anderen umgeschaltet wird. Der Wechsel der Eingangsspannung von einem Pe~el zum anderen erzeugt also eine SpannungsSchwankung am Punkt 711, deren Verlauf etwa rechteckförmig ist. Die Amplitudendifferenz zwischen den am Punkt 71-1 erscheinenden Spannungspegeln hängt in erster Linie von

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den relativen Werten der Widerstände 708 und 707 und der an beiden liegenden Spannung ab.

Um den Integrator in dem etwa linearen Teil seiner Kennlinie betrei-

bon zu können, wird eine sehr gerince Veränderung dos Spannuncspegels am Punkt 71-1 gewählt. Bei einer Spannungsverschiebung um Vr- V am Ausgang des Schalters 702 ist eine Verschiebung um 0,8 V am Punkt 711 günstig. Die Spannung am Punkt 711 beträgt also abwechselnd 4-0,4 Volt oder -0,4 Volt.

Die Spannung am Punkt 710 wird positiv, wenn die Elngancsspannung positiv ist, bis sie etwa den Spannungspegel am Punkt 711 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt schaltet sie den Differentialverstärker 701 und den Schalter 702 um, so daß den Eingängen des Integrators und dos Spannungsteilers der negative Spannungspegel zugeleitet wird. In diesem Augenblick beginnt der Kondensator 706 sich negativ aufzuladen. Hat er den Pegel am Punkt 711 erreicht, findet ein erneutes Umschalten des Differentialverstärkers und des Schalters in den entgegengesetzten Zustand statt, so daß den Eingängen des Integrators und de3 Spannungsteilers der relativ positive Spannungspegel zugeführt wird.

Die Spannung, am Punkt 710 nimmt also zu und ab, bis Jeweils der Spannungspegel am Punkt 711 erreicht ist. Dies bewirkt das Umsehalten des DifferentialVerstärkers 701 und des Schalters 702. Wenn angenommen wird, daß' die mögliche Arbeitsfrequenz de.s Differentialverstärkers Und des Schalters extrem hoch ist im Vergleich zu der

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Neue Anmelüimgsynteilöqen

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Schwinguncsfrequenz, mit der der Punkt 710 negativ und positiv wird» so beeinträchtigen die Bauelemente des DifferentialVerstärkers und dc3 Schalters nicht die Arbeitsfrequenz des Oszillators. Sie haben auch keinen Einfluß auf die Steilheit des am Punkt 710 erscheinenden Signalpegels.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Schaltung mit Hörfrequenzen in der. Größenordnung von 1 000 und 2000 Hertz betrieben. Aus Festkörperschaltelementen bestehende Differentialverstärker und Schal ter zum Betrieb im Megahertzbereich sind Stand der Technik. Daher wir* durch die hohe Arbeitsfrequenz der Sehaltvorrichtungen im Vergleich zur Schwingungsfrequenz am Punkt 710 die'Wellenform am Punkt 710 vollständig unabhängig von den Eigenschaften der'Festkörperachaltvor-

richtungen. .

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es erwünscht, eine Sägezahnspannung mit linearen Planken in positiver und negativer Riehtung zu. haben, wobei diese Planken etwa gleich groß sein sollen...Bei dieser Art von Wellenform kann dem Modulator ein Filter nachncnohaltet werden L ...-.-· ) um aus der Sägezahnspannung einen Sinusstrom zu machen. Ein solches Filter wurde bereits vorgeschlagen. Der Sinusström wird mittels eines linearen Verstärker? innerhalb des Filters in. eine Sinusspannung zurjUckve,rwandeXt.

Um eine etwa -lineare .Flanke- am Punkt 710 (Fig. 3 ) au erreichen, brauch nur der.,Betrag* um den die ladung des Kondensate?» 706. verändert wird,

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auf einen kleinen Teil der Ladung festgesetzt zu Werden, die erreichbar wäre, wenn»der Kondensator - auf den vollen Wert der vom Schalter 702 Gelieferten Eingangsspannung aufnehmen würde. Die Änderung des Spannungspegels am Punkt 711 wird auf 0,8 Volt'gehalten, Sobald die Ladung des, Kondensators 706 sich soweit verändert hatte, daß der Spannungspegel am Punkt 710'eich dem am Punkt 711 sowohl in positiver als auch·in negativer Richtung näherte, ändern, der Differentialverstärker und dej? Schalter die Polarität des dem Kondensator zugeführten Eingangssignals. Wie oben dargestellt,, beginnt dieser sieh in.entgegengesetzter Richtung aufzuladen.-

Infolgedessen, kann der Pegel am Punkt 710 lediglioh zwischen den Pegelwerten schwanken, die am Punkt 711 auftreten. (Z. B. +0,h Volt -und -0,WoIt) . Dies macht etwa 1J5 # der gesamten Ladungsänderung aus, die der Kondensator in Jedem seiner stabilen Zustände erreichen könnte. Daher ist die Flartke der Spannungskurve am Punkt-710 n.^:ihepunncvioi30 linear. Falls eine größere Linearität in der Flanke gewünscht wird, kann, die prozentuale Ladungeänderung des Kondensators -dadurch reduziert' werden, daß die Werte dee Spannungsteilers entsprechend geändert werden. '·....

Soll aus de» Oczillater ein Modulator gemacht werden, der mit v.oi Frequenzen arbeiten-kann, wird das.in.der einfachsten Form durch die zusätzliche Verwendung eines weiteren Widerstandes 712 erreicht, der mit dem Widerstand 705 des Integrators parajLXel geschaltet wird* um die Ladegesohwindigkeit de3 Kondensators und damit die Steilheit und

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Frequenz des am Punkt 710 entstehenden Signals zu erhöhen. Da die prozentuale Ladungsänderung im Kondensator 706 unverändert bleibt, . erreicht man'die ßleiohe Linearität der Planke.

Der Widerstand 712 wird wahlweise mit dem Widerstand '(Ü^fj parallel ßesohaltet mittels eines schnell arbeitenden elektronischen Sohal-

« ter3 712* der durah binäre Eingangssignale aus einer hier nicht ge- ·

zeigten Quelle gesteuert wird.

Die am Punkt 710 erzeugte Wellenform ist einzig und allein von den Kennlinien.der Widerstände 705» 707 und 708 und des Kondensators 706 abhängig, und wenn der Schalter 715 geschlossen ist, hängt sie auch vom Widerstand"712 ab.

In herkömmlichen Sügezahnoszillatoren ist es schwierig, 'die Frequenz konstant su halten, da die Schaltung normalerweise -an «iner Sehwankung in den Schaltcahwellwerten leidet, welche von den Baols-Em-Lttor-Spannuiißsabfallen, den Diödenspannung3äbfallen sowie von LeeKströmen abhängig sein können.'· Außerdem bewirken Schwankungen der Netzspannung Änderungen in der Schwingungsfrequenz.

In der hier angegebenon Schaltung si*uJ diose Nachteile bin zur Wr^- deutungalosigkeit i'eduziert worden, da die Schwellwerte beim Umschalten -von -Jeder Halbporiode auf die jevieils andere Halbpericdo identicfch sind. Dies wiid ermöglicht, weil das Umschalten ides Di ff or ent ialVerstärkers .701 und des Schalters 702 eine Funktion -dee 'Spannungsver-

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hältnisses zwischen den Punkten 710 und 711 ist und diese Differenz bei der Umschaltung Jeder Halbperiode dieselbe ist.

Die Schwingungsfrequenz ist nahezu unempfindlich gegenüber Wetzspannungen, da, obwohl die Ausgangaspannungen des Schalters 702 von Netzspannungen abhängig sein können, der Spannungsteiler stets einen gleichbleibenden'Teil der Eingangaspannung vom Schalter 702 aus zum Ausgang des Spannungsteilers am Punkt 711 führt. Wie schon erwähnt, wird die Ladungsänderung des Kondensators 706 durch die Spannungspegel am Punkt 711 begrenzt. Da die am Punkt 711 erscheinende Spannung ein konstanter Prozentsatz des aus dem Schalter 702 kommenden Signals ist, wobei dieser Prozentsatz durch das Verhältnis zwischen den Widerständen 707 und 708 bestimmt wird, ist die Ladungaänderung des Kondensators 706 derselbe gleichbleibende Prozentsatz wie era Punkt 7-1-1.

In einer ftC-Integratorschaltung, wie sie in der Schaltung verwendet ist, wird die 2eit,die nötig ist, um den Kondensator auf"einen bestimmten Teil seiner gesamten möglichen Ladung aufzuladen, einzig und allein durch das Produkt des Widerstandes und der Kapazität in dem Integrator bestimmt. Da der Prozentsatz des Signalausschlacs vom Schalter 702'aus, durch den die Spannung am Punkt 710 "sich verändert, konstant ist, ist die Frequenz unabhängig'von'd'er von "der Schaltung 702 abgegebenen'absoluten Spannung.

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Durch die Wahl von Bauelementen geringer Toleranz für die Widerstände 705, 707, 708 und 712 und den Kondensator 706 erreicht man eine ge-'

naue Frequenzsteuerung. Der Schwingvorgang des Oszillators ist definiert durch die Gleichung ,

- 1 - exp
R₁ + R₂

(ⁿC · ^C J

worin R-[ m Wert dee Widerstandes 708, · R₂ « Wert des Widerstandes 707, R₀ » Wert des Widerstandes 705 (oder"705 Il 712), C »fKapazität des Kondensators

Der in Fig. 2 detailliert gezeigte Modulator 4 besteht aus einem Differentialverstürker mit den Transistoren 40 und 41, deren Emitter miteinander und mit einer Urstromquelle 42 verbunden sind. Die Urstromquelle besteht aus einem Transistor 4j5 mit fester Basis, dessen Emitter über einen Widerstand 45 an eine negative Spannungsquelle 44 angeschlossen 1st. Die. Basis des Transistor^ 4} ist an den.Verbindungspunkt zweier in Reihe geschalteter Widerstände 46 und 47 angeschlossen, Von denen der eine an Erdpotential und der andere an einer negativen Spannungsklemme 48 liegt.«

Der Kollektor des Transistors 40 liegt an Erdpotential, und der Kollektor de» Transistors 41 ist an die Basie eines.Trane1εtorschaltere 50 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 41 ist ausserdem mit einer Begrenzerdiode 51 verbunden, die die negative Abweichung am Kollektor begrenzt. Ferner ist der kollektor an einen Widerstand 52 angeschlossen, der zusammen mit einer an die Klemme 53 angeschlossenen positiven Spannungsquelle einen Eingangssohweilstrom für'den Transistorschalter 50 liefert.

Der Emitter des Transistors 50 1st an den Verbindungspunkt zwischen

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einer aus einer Diode 54 und einem Widerstand 55 bestehenden Reihenschaltung angeschlossen. Der Widerstand 55 1st an eine negative Spannungsquelle 56 angeschlossen und die Diode 54 liegt an Erdspannung. Der Kollektor de« Transistors 50 ist über einon Widerstand 58 an eine positive Spannungsquelle 57 sowie auaserclom an die Basis eines Transistorschalters 60 angeschlossen.

D_er Emitter des Transistors 60 liegt an Erdpotential. Die über die Diode 5^ kommende negative Spannung sorgt für ein genügend negatives Potential am Kollektor des Transistors 50, um den Transistor 60 einzuschalten, wenn'der Transistor 50 eingeschaltet wird.

Der Kollektor des Transistors 60 1st über einen Widerstand 62 und eine Diode 63 an die Basis eines Schalttransistors 61 angeschlossen und ist ausserdem Über einen Widerstand 65 mit der Basis eines zweiten Sohalttransistors 64 verbunden. Zwei Widerstünde 66 und 67» die an negative Spannungsquellen 63 und 69 angeschlossen sind, stellen das Abschalten der Transistoren Ol und 64*beim Abschälten * des Transistors 60 sicher. ■ · ·» ·_

Der Kollektor des Transistors 64 ist über einen Widerstand 7Γ-an eine positive Sp&nnuncsquelle und ausserdem über die Died· 73 an die Basis eines Schalttransisters 72 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 72 liegt an Erdpotential, und der Emitter des Transistors 6l ist an eine negative Spannungsrjuelle 74' angeschlossen. Der Emitter des Transistors 72 ist mit-dem Kollektor des Transistors'61 verbunden. '·· " ···

Wie nachstehend näher erläutert wird," werden die Trans!πtoren öl und 72 beide abgeschaltet, wenn der Modulator 4 außer" Betrieb ist. Wenn der Modulator mit einer der beiden vorgesehenem. Frequenzen betrieben wird, wird'einer der Transistoren 61-und 78 zur Sättigung erregt, und der andere wird abgeschaltet· D.h.» während des Betriebs

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des Modulators 4 werden die Transistoren öl und 72 zyklisoh mit der Frequenz do3 Oszillators ein- und ausgeschaltet. Wenn dor Transistor 60 erregt ist, legt er ein genügend positives Potential an die BasisanschlUsse der Transistoren 61 und 64, wodurch diese Tranoistoron leitend werden. Der Transistor q4 schaltet boi seiner Erregung den Transistor 72 ab. Beim Abschalten des Transistors schalten die negativen Spannungen, die den Basisanschlür,3en der Transistoren 61 und 64 über die Widerstände 66 ,und 67 zugeführt werden, die letztgenannten Transistoren ab« Beim Absehalten des Transistors 64.schaltet, dessen KellektervorspannungskreIs den Transistor 72 ein. ·

Da der Kollektor des Transistors 6l und der Emitter des Transistors 72 miteinander verbunden sind, wird der Verbindungspunkt .75 zwischen diesen Elektroden zwangsweise etwa auf Erdpotential, gebraeht, wenn der Transistor 72 eingeschaltet wird, und .zwangsweise auf die negative Spannungtder Klemme 74 gebraeht, wenn der Transistor öl eingeschaltet-wird. . ■''-..

Der Verbindungspunkt 75 ist an die Eingangsklemmen eines aus zwei Widerständen 77 und 78 bestehenden Spannungsteilers 76 und eines atfs einem Widerstand 8l und einem Kondensator 82 bestehenden -Integrators·. 80, angesshlossen. Der Widerstand 78 ist an; öine-iiegative Spannuiigsquelle 8j5 angeschlossen, deren Wert, halb so groß ist wie'die Spannung der Quelle 74. Da der Verbindungspunkt 75 spannungamäßig zwischen Erdpotential und dem Potential der Quelle 74 sahwankt, ändert· sieh die Spannung an dem. Verbindungspunkt 54;zwischen den Widerständen 77 und. j8 um einen bestimmten Wert um den der Klemme 83 zugeführten Spannungswert. Das Verhältnis der Widerstände 77 und 78'bestimmt den-maximalen Spaniiungspegel am*V*rliindungspunkt 84. · . . . . . ' ■

Die Spannung an dem.. Verbindungspunkt 85 zwisehen dem Widerstand und dem-Kondensator 82 der'Integratorschaltung, sthwankt um den

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Spannungspegel der Quelle 83, und zwar erreicht sie Amplitudenwerte, die etwa gleich den Amplituden am Verbindungspunkt 84 sind. Der gesamte Spannungshub an den Verbindurigspunkten 84 und 85 wird auf einen geringen Teil der Kondensatorladespannung am Verbindungspunkt 75 gehalten, so daß der Anstieg der Spannungsänderung am Verbindungapunkt 85 nahezu linear 1st, wodurch eine etwa 3ägezahnformige Kurvenform mit gleich großen positiven und negativen linearen Flanken erzeugt wird. ·

Wie schon erwähnt, ist es zweckmäßig, die Steilheit der Ladekennlinie des Kondensators 82 konstant zu halten. Daher ist es nötig, den Betrag, um den der Kondensator aufgeladen wird, auf einen sehr kleinen Teil deß Gesamtbetrages, zu begrenzen, um den er durch die Quell 74 aufgeladen werden könnte. Da. die Spannung am Punkt 75 zwischen Erdpotentiai und beispielsweise -12V schwankt, könnte sich der,. Kondensator 82 in jeder HalbperJode. auf Erdpotential .und. auf, -12 Volt aufladen, wenn das nicht durch eine Steuereinrichtung verhindert würde. ' ·

Um den Spannungswechsel zeitlich genügend konstant zu halten, wird in dem hler"gezeigten Ausführungsbeispiel die maximale Änderung, der Spannung auf etwa 0,4 Volt auf .jeder Seite der Bezugspannung ocfer eineh maximalen Ausschlag, von 0,8,VoIt gehalten. Dies.maqht . _m etwa"12 # der gesamten möglichen Änderung aus. und sorgt für eine genügend lineare Ladekennlinie« Dieser Wert^wird jiatüjrlieh nut* _%r ^ ,-als Beispiel angegeben. ...

Die Spannung am Verbindungspunkt 85.schwankt oberhalb und unterhalb der -6V-Bezugsspannung um einen Betrag, der durch den Potentialausschlag am Punkt 84 bestimmt wird, wenn die Spannung am Punkte 75*zwischen Erdpotential und -12V umgeschaltet wird. Die Werte der Widerstände 77 und 78 bestimmen den Spannungspegel am

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Verbindungspunkt 84 und werden beispielsweise so gewählt, daß die Pegel um 0,4 Volt über und unter der Bezugsspannung von -6V liegen. '

Wenn nun die Spannung am Punkt 85 gegenüber derjenigen am Punkt negativ ist, wird der Transistor 40 ausgeschaltet und der Transistor 41 eingeschaltet* Wenn der Punkt 85 gegenüber dem Punkt 84 positiv ist, werden die Transistoren 40 und 41 ein- bzw. ausgeschaltet.

Anschließend sei die Wirkungsweise des Modulators 4 näher erläutert« Zum Zwecke der Veranschauliohtung mögen der Transistor 61 nichtleitend und der Transistor 72 leitend sein. Die Spannung am Verbindungspunkt 75 hat Erdpotential. Am Verbindungspunkt 84 hat die Spannung den größten positiven Wert. Die Spannung am Verbindungspunkt 85 geht von ihrem negativen zu ihrem positiven Maximalwert über. Die Transistoren 40 und 50 sind nichtleitend, der Transistor 41 ist leitend. Wenn sich nun die Spannung am Verbindungspunkt 85 dem höheren Spannungspegel am Verbindungspunkt 84 nähert, beginnt der Strom aus der Quelle 42, sich zwischen den Transistoren 40 und 41 aufzuteilen. Sobald der Strom in den Traneistoren 40 und 41 etwa gleich ist, wird der Transistor 50 eingeschaltet, der dann den Transistor 60 einschaltet. Dadurch werden die Transistoren 6l und 64 leitend. Der Transistor 64 schaltet den Transistor 62 ab,- wodurch die Spannung am Verbindungspunkt 75 vom Erdpotential auf -12 Volt geschaltet wird. Die Spannung

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am Verbindungspunkt 84 wird sofort auf ihren negativeren Wert geschaltet, wodurch der Transistor 41 völlig nichtleitend wird; der ganze Strom aus der Quelle 42 fließt nun durch den Transistor 40.

An diesem Punkt ist ein halber Arbeitäumlauf erfolgt, und die Spannung am Punkt 85 fällt nun ins Negative ab. Ist die Spannung am Punkt 85 etwa gleich der Spannung am Punkt 84 oder leicht darunter, wird der Strom aus der Quelle 42, der inzwischen begonnen hat, sich zwischen den Transistoren 40 und 41 aufzuteilen, im Transistor 41 hoch genug, um den Transistor 50 nichtleitend zu machen. Die Transistoren 60, 6l und 64 werden ebenfalls nichtleitend. Der Transistor 72 schließlich wird leitend und legt den Punkt 75 an Erdpotential. Hiermit ist ein vollständiger Arbeitsumlauf abgeschlossen.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel de3 Modulators 4 wird die höhere der beiden Frequenzen erzeugt, indem ein Widerstand 90 dem Widers-tand. 8l parallelgeschaltet wird, so daß der Kondensator 82 schneller aufgeladen wird. Ein zusätzlicher aus den Transistoren

91 und 92 bestehender Schalter ist vorgesehen, um dem Kondensator 82 über den Widerstand 90 einen Ladestrom zuzuführen. Der Kollektor des Transistors 91 liegt auf Erdpotential, der Emitter des Transistors 92 ist an eine negative Spannungsquelle 93 angeschlossen, und der Emitter des Transistors 91 sowie der Kollektor des Transistors

92 sind an einen Verbindungspunkt 94 angeschlossen.

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Ein zwischen der Basis des Transistors 92 und einer negativen Spannungsquelle 95 liegender Widerstand liefert die Abschaltvorspannung für den Transistor 92. Ein Widerstand 97 zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 91 sorgt dafür, daß der Transistor nichtleitend ist, solange seiner Basis keine positiven Eingangssignale über eine Diode 98 zugeführt werden. Wenri der Transistor 9I eingeschaltet wird, legt er den Punkt 9^ auf Erdpotential, und es entsteht ein positiver Ladestrom für den Kondensator 82. Wenn der Transistor 92 leitend wird, führt er dem Punkt 94 eine negative Spannung zu. .

Der Kollektor des Transistors 60 ist über einen Widerstand 100 und eine Diode 1Oq an die Basis des Transistors 92 angeschlossen, so daß der Transistor 60 den Transistor 92 jeweils einschalten kann, wenn er den Transistor 6l einschaltet. Der Kollektor des Transistors 64 ist mit der Basis des Transistors 9I über eine Diode 102 und die Diode 98 verbunden, um den Transistor 9I gleichzeitig mit dem Ein- und Ausschalten des Transistors 72 ein- und auszuschalten.

Die Transistoren 9I und 92 schalten den Modulator zwangsweise auf hohe bzw. niedrige Frequenz, und zwar unter der Steuerung von auf die Eingangsleitung 5 gegebenen binären Datensignalen. Die Leitung 5 ist an die Basis eines Transistorschalters 10J3 in Emitter-Basis-Schaltung über einen Widerstand 104 angeschlossen. Die Basis des Transistors IO3 ist über einen Widerstand 106 an eine positive Spannungsquelle IO5 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors

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105 ist über Widerstände 111 und 112 an eine negative Spannungequelle 110 angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen diesen Widerständen ist an die Basis eines Schalttransistors 112 angeschlossen. Der Emitter des Transistors HJ.liegt an einer negativen Spannungsquelle 114, und sein Kollektor ist an zwei Dioden 115 und 116 angeschlossen.

Wenn wegen des Vorliegens eines negativen Spannungspegels (binäre "1") e.uf der Leitung 5 der Transistor Hj5 leitend ist, sendet er eine negative Spannung über die Dioden 115 und 116 zu den Eingangsdioden 98 und 101 der Transistoren 91 und 92 und schaltet diese zwangsweise aus, ohne Rücksicht auf den Zustand der Transistoren 60 und 64. Diese die ^wl^w darstellende negative Eingangsspannung zwingt also den Oszillator, für diesen binären Wert, mit der niedrigeren Frequenz zu arbeiten.

Ein an den Verbindungspunkt zwischen den Dioden 115 und 98 an eine positive Spannungsklemme II8 angeschlossener Widerstand 117 liefert die Basisvorspannung für den Transistor 9I, wenn die Transistoren 102 und 112 nichtleitend sind.

Wenn auf der Eingangsleitung 5 eine positive Spannung vorliegt, die eine binäre ^w0^w darstellt, werden die Transistoren 9I und 92 leitend, wodurch der Modulator 4 gezwungen wird, mit seiner ho/rfhen Frequenz zu arbeiten,- die dann die binäre ⁿ0" darstellt. '

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Claims

Docket 6638 WA PATENTANSPRÜCHE

1. Anordnung zur Erzeugung von frequenzmodulierten, vorzugsweise frequenzumgetasteten Dreieckswellen mit einem RC-Integrator, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelschaltung eines Spannungsteilers (707, 708) mit einem aus einem Widerstand (705) und einem Kondensator (706) bestehenden Integrator aus gangs seitig mit den Eingängen (710, 711)-eines Differentialverstärkers (701) verbunden ist, daß die dem Widerstand (705) abgewandte Seite des Kondensators (706) mit einem festen Bezugspotential verbunden ist und daß der Ausgang des Differentialverstärkers (701) dem Eingang eines Schalters.(702) zugeführt ist, an dessen Ausgang die Parallel· schaltung von Spannungsteiler und Integrator liegen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Integrator ein weiterer Schalter (713) vorgeschaltet ist, der in Abhängigkeit von an seinem Eingang auftretenden Spannungspegeln den Wert de· zum RC-Integrator· gehörenden Widerstandes (705) verändert.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (713) ein auf binäre Spännungspegel ansprechender Umschalter ist, der zwischen zwei Festwiderständen (705 und 712) umschaltet.

809813/0693

Neue Anmeldungsonlertogen

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialverstärker (701) aus zwei emitterseitig miteinander verbundenenen Transistoren (40, 41) besteht, daß die verbundenen Emitter mit einer Urstromquelle (42) verbunden sind und daß der Kollektor des das Ausgangssignal des Integrators (81, 82) führenden Transistors (40) konstantes Bezugspotential hat, während der Kollektor des Transistors (41) mit dem Eingang eines zwischen zwei festen Spannungen umschaltenden Schalters (Transistor 50) verbunden ist.

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