DE3043921A1

DE3043921A1 - Schaltung zur breitbandigen detektion der amplitudenmaxima von signalen

Info

Publication number: DE3043921A1
Application number: DE19803043921
Authority: DE
Inventors: Lothar 3012 Langenhagen Schmidt
Original assignee: Polygram GmbH
Current assignee: Polygram GmbH
Priority date: 1980-11-21
Filing date: 1980-11-21
Publication date: 1982-06-03
Also published as: DE3043921C2

Description

Schaltung zur breitbandigen Detektion der Amplituden-
maxima von Signalen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur breitbandigen Detektion der Amplitudenmaxima von Signalen, insbesondere Regenerator für digitale Signale.
Schaltungen dieser Art eignen sich für Signalanalysen Uberall dort, wo die Analyse unter anderem Aufschluß über die zeitliche Lage von Amplitudenmaxima oder auch die Anzahl auftretender Amplitudenmaxima innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls geben soll.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet solcher Schaltungen sind jedoch digitale Signale. Digitale Signale haben im allgemeinen ein relativ breites Frequenzspektrum und erleiden deshalb bei der Ubertragung über bandbegrenzte Kanäle oder auch bei der Zwischenspeicherung auf Magnetbändern nicht unerhebliche Verzerrungen.
Um solche verzerrten und oftmals auch von zusätzlichen Störungen Uberlagerten digitalen Signale zu regenerieren, ist es beispielsweise durch die DE-AS 12 51 803 bekannt, die verzerrten Impulse zunächst bis auf ihre Spitzen zu unterdrücken, anschließend zu differenzieren und die neuen regenerierten Impulse sodann von der den Nulldurchgang markierenden Flanke der differenzierten Puls spitzen abzuleiten. Eine nach diesem Verfahren arbeitende Schaltung bedeutet einen nicht unerheblichen technischen Aufwand insbesondere dann, wenn die Einrichtung zum Differenzieren mit Rücksicht auf das zu regenerierende Signal breitbandig ausgelegt werden muß.
Hinzu kommt, daß eine einwandfreie Regeneration nur dann möglich ist, wenn von der Differenziereinrichtung sowohl Gleichstromkomponenten als auch niederfrequente Wechselkomponenten unterhalb des eigentlichen Nutzbereichs des zu regenerierenden Signals ferngehalten werden. Andernfalls bewirken sowohl der Gleichstrom als auch die genannten niederfrequenten Wechselkomponenten unerwünschte Phasenverschiebungen der Nulldurchgänge der differenzierten Impulse bzw. erzeugen zusätzliche Nulldurchgänge, die ebenfalls der einwandfreien Regeneration des verzerrten Signals entgegenstehen. Ferner führen erhebliche Amplitudenänderungen (>20dB) 20 dB) bei den Differenziereinrichtungen zu Schwierigkeiten (Ubersteuerungen).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Schaltung der einleitend geschilderten Art eine weitere Lösung anzugeben, die ohne Anwendung einer Differentiation eine breitbandige Detektion der Amplitudenmaxima von Signalen bei erheblichen Amplitudenänderungen (Pegelschwankungen) bei minimalem technischen Aufwand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schaltung aus einem Verstärker mit zwei zueinander inversen Eingängen, einem Diodenpaar in gegensinniger Parallelschaltung der Dioden, einem Ladekondensator und einem Komparator besteht, daß hierbei der eine Eingang des Verstärkers gemeinsam mit dem einen Eingang des Komparators den Signaleingang und der Ausgang des Komparators den Ausgang der Schaltung bilden, daß außerdem der andere Verstärkereingang einerseits über das Diodenpaar mit dem Verstärkerausgang verbunden ist und andererseits über den Ladekondensator auf Bezugspotential liegt und daß der andere Eingang des Komparators ebenfalls mit dem Verstärkerausgang in Verbindung steht.
Besonders günstige Ergebnisse werden bei der erfindungsgemäßen Schaltung dann erreicht, wenn die Dioden des Diodenpaares ein extrem kurzes Schaltverhalten aufweisen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüche 3 und 4 angegeben.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 das Schaltbild einer Detektionsschaltung nach der Erfindung Fig. 2 die Schaltung nach Fig. 1 näher erläuternde Zeitdiagramme.
Die Schaltung nach Fig. 1 weist eingangsseitig den Operationsverstärker 01 mit zwei zueinander inversen Eingängen auf, von denen der invertierte Eingang (-) über die gegensinnig einander parallel geschalteten Dioden D1 und D2 mit seinem Ausgang und mit dem auf Bezugspotential liegenden Ladekondensator C verbunden ist.
Der nicht invertierte Eingang (+) des Operationsverstärkers 01 und ein Eingang eines zweiten Operationsverstärkers 02 liegen am Eingangsanschluß e der Schaltung. Der zweite Eingang des zweiten Operationsverstärkers 02 ist ebenfalls mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 01 verbunden und stellt mit seinem Ausgang a den Ausgang der Schaltung dar.
Die Zeitdiagramme e, v und a der Fig. 2 geben die Spannungsverläufe an den entsprechenden Schaltungspunkten in der Schaltung nach Fig. 1 an, anhand derer nunmehr die Wirkung der Schaltung noch näher beschrieben werden soll.
Bei Anliegen eines Eingangssignals entsprechend dem Diagramm e wird der Ladekondensator C über die Dioden Dl und D2 vom Operationsverstärker 01 aufgeladen.
Die aufgrund der Schaltung wirksame Spannung am Schaltungspunkt v entsprechend dem Diagramm v ist im Bereich des ersten ansteigenden Astes der Eingangsspannung um die Schwellspannung der hier in Durchlaßrichtung gepolten Diode D2 hoher. Im Diagramm v ist dies durch zusätzliche Angabe des Eingangssignals entsprechend Diagramm e in unterbrochener Linie verdeutlicht.
Wird das Maximum erreicht, erzwingt: die Umladung des Ladekondensators C auf dem absteigenden Ast des Eingangssignals nach dem Diagramm e ein Umschalten der Dioden, und zwar geht die Diode D2 in den Sperrzustand über, während die Diode D1 in den Durchlaßzustand übergeführt wird. Dies hat hinsichtlich der Spannung am Schaltungspunkt v einen Spannungs sprungnach unten in der Große der doppelten Diodenschwellenspannung zur Folge, weil ansonsten diese Umladung nicht stattfinden kann. Mit anderen Worten ist nunmehr die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 01 nach Diagramm v um die Schwellspannung niedriger als die augenblickliche Spannung am Ladekondensator C. Sobald die Eingangsspannung den tiefsten Spannungswert erreicht hat, erfolgt die erneute Aufladung des Ladekondensators C wiederum über die Diode D2. Diese Umschaltung der Diode D1 in den Sperrbereich und der Diode D2 in den Durchlaßbereich hat wiederum einen Sprung um die doppelte Diodenschweilenspannung am Ausgang des Operationsverstärkers Ol zur Folge, der diesmal nach oben gerichtet ist. Diese Spannungssprünge der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 01 markieren die Maxima des Eingangssignals und erscheinen am Ausgang des als Komparator wirksamen Operationsverstärkers 02 in Form von Spannungssprüngen, die in ihrer Folge am Ausgang a eine Rechteckimpulsfolge ergeben. Der als Komparator wirksame Operationsverstärker 02 kann an seinen Eingängen nicht übersteuert werden, weil die hier zwischen den zueinander invertierten Eingängen auftretende Spannung den zweifachen Wert der Schwellwertspannung der Dioden D1 und D2 nicht überschreitet.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel für seine Anwendung im Bereich der Tonstudiotechnik wurde die Schaltung durch folgende Bauteile verwirklicht.
01=TDA 1034 NB 02 5 uA 709 D1/D2 = BC 109 C C 51nF Die Spannungsversorgung erfolgt mit + 15 Volt. Dies ergab eine Spannung für das Eingangssignal von maximal + 10 Volt. Der Frequenzbereich betrug 1 kHz bis 30 kHz.
Die Detektionsverzögerung betrug bei 5 kHz etwa 6 P sec.
und bei 10 kHz etwa 5)1 sec. Die Dioden wurden durch die Basis-Kollektorstrecke der oben angegebenen Transistoren bei offenem Emitteranschluß verwirklicht. Der Detektionsbereich hinsichtlich Amplitudenänderungen ist > 20 dB.
Niederfrequente Wechselkomponenten unterhalb des eigentlichen Nutzfrequenzbereichs des zu detektierenden Signals, sowie Gleichstromkomponenten werden von der Schaltung nach der Erfindung nicht berücksichtigt, so daß sie auch vorab nicht vom Signal getrennt werden müssen. Die Schaltung detektiert immer nur das jeweilige Amplitudenmaxima und arbeitet umso exakter, je kürzer das Schaltverhalten der verwendeten Dioden ist.
4 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite

Claims

PatentansPrtiche Schaltung zur breitbandigen Detektion der Amplitudenmaxima von Signalen, insbesondere Regenerator für digitale Signale, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß sie aus einem Verstärker (01) mit zwei zueinander inversen Eingängen, einem Diodenpaar (D1/D2) in gegensinniger Parallelschaltung der Dioden, einem Ladekondensator (C) und einem Komparator (02) besteht, daß hierbei der eine Eingang des Verstärkers gemeinsam mit dem einen Eingang des Komparators den Signaleingang (e) und der Ausgang des Komparators den Ausgang (a) der Schaltung bilden, daß außerdem der andere Verstärkereingang einerseits über das Diodenpaar mit dem Verstärkerausgang verbunden ist und andererseits über den Ladekondensator auf Bezugspotential liegt und daß der andere Eingang des Komparators ebenfalls mit dem Verstärkerausgang in Verbindung steht.
2. Schaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Dioden des Dioden paares (D1/D2) ein extrem kurzes Schaltverhalten aufweisen.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Verstärker (01) ein Operationsverstärker und der Komparator (02) ebenfalls durch einen Operationsverstärker realisiert ist.
4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Diodenpaar (Di/D2) durch die Basis-Kollektorstrecke zweier zueinander komplementärer Transistoren realisiert ist.