DE3245008A1

DE3245008A1 - Amplitudenregelsystem

Info

Publication number: DE3245008A1
Application number: DE19823245008
Authority: DE
Inventors: Albertus Johannes de 1223 Hilversum Kleijn
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-12-17
Filing date: 1982-12-06
Publication date: 1983-06-23
Also published as: US4481462A; DE3245008C2; JPH0158887B2; JPS58111417A; NL8105688A; GB2112238A; FR2518850B1; FR2518850A1; GB2112238B

Description

N.V. Philips 'Gloeilämgenfatft?!feiten*** *^:" PHN 10.213 Amplitudenregelsystem ' ό'

Die Erfindung bezieht sich auf ein Amplitudenregelsystem mit einer zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Systems vorgesehenen Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem Verstärker, wobei der Eingang des Verstärkers Über die Hauptstromstrecke eines Transistors mit einem Punkt

konstanten Potentials verbunden ist, dessen Steuerelektrode "~- mit einem Integrator verbunden ist und weiterhin in einer Regelschleife mit dem Ausgang des Regelsystems liegt.

Ein derartiges Amplitudenregelsystem ist beispielsweise aus der DE-OS 15 12 291 bekannt. Die Steuerelektrode des Transistors ist mit dem Ausgang einer Vergleichsschaltung verbunden, deren einer Eingang mit einer Bezugsspaxmungsquelle verbunden ist und deren anderer Eingang über einen Widerstand und eine Speicheranordnung mit einem ersten Schaltelement verbunden ist. Zugleich ist zwischen dem anderen Eingang und dem Ausgang der Vergleichsschaltung eine Kapazität vorgesehen. Die Kapazität bildet zusammen mit dem Widerstand einen Integrator. Das erste Schaltele- »w 20 ment ist über ein durch eine Kapazität überbrücktes zweites Schaltelement mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden. Das erste Schaltelement ist zugleich über eine Diode mit dem Ausgang des Regelsystems verbunden.

Die mit dem zweiten Schaltelement verbundene Kapazität und die Diode bilden einen sogenannten Spitzenwertdetektor, der während der Zeit, in der das erste Schaltelement geschlossen und das zweite Schaltelement geöffnet ist, die Amplitude der an dem Ausgang des Regelsystems vorhandenen Spannung mißt. Diese Amplitudeninformation wird daraufhin in der

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Speicheranordnung gespeichert. Dann wird das erste Schaltelement geöffnet und das zweite Schaltelement geschlossen. Die in dem Speicher vorhandene Amplitudeniformation wird der Vergleichsschaltung zugeführt, die eine Ausgangsspannung abgibt, die integriert der Steuerelektrode des Transistors angeboten wird. Gleichzeitig wird die Kapazität des Spitzenwertdetektors durch das zweite Schaltelement entladen und für den Empfang eines folgenden Amplitudenabtastwertes bereit gemacht.

Diese bekannte Amplitudenregelung weist den Nachteil auf, daß die Größe der Amplitude des Ausgangssignals mit einem Spitzenwertdetektor gemessen wird. Diese Messung, das Aufladen einer Kapazität, erfolgt mit Hilfe einer Diode und ist wegen des Temperaturverhaltens dieser Diode ziemlich ungenau. Außerdem ist dieses Meßverfahren äußerst störungsempfindlich. Wenn beispielsweise eine Störungespitze mit großer Amplitude in dem Ausgangssignal des Regelsystems auftritt, wird die Spannung an der Kapazität des Spitzenwertdetektors plötzlich stark zunehmen, was zu einer zu starken Rückregelung des Systems führt. Dies findet eine Ursache in der Tatsache, daß bei dieser Art von Regelungen die auftretende Amplitude des Ausgangssignals für die Rückregelung maßgebend ist. Weiterhin sind in dem bekannten Amplitudenregelsystem viele zusätzliche Einzelteile erforderlich, wie drei Mono-Flip-Flop-Schaltungen zur Steuerung der Schaltelemente sowie eine Speicheranordnung.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Amplitudenregelung ist die Tatsache, daß die verwendeten Schalter geöffnet und geschlossen werden mit Hilfe der genannten Flip-Flop-Schaltungen, die zu dem abzutastenden Signal in keiner Beziehung stehen. Es ist schwer, die Abtastzeitpunkte derart einzustellen, daß diese mit den Zeitpunkten, zu denen die Spitzen in dem abzutastenden Signal auftreten, genau

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. zusammenfallen. Dadurch wird die erzeugte Regelspannung ■ von den Zeitpunkten, wo das.Signal abgetastet wird, abhängig sein.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, ein Amplitudenregelsystem zu schaffen, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist und außerdem einen einfacheren Aufbau hat. Die Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, daß die Regelschleife eine Stromquelle enthält, die einerseits über ein erstes Schaltelement mit der Steuerelektrode des Transistors und andererseits über ein zweites Schaltelement mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden ist, daß der Ausgang des Systems mit dem einen Eingang einer Vergleichsschaltung verbunden ist, deren anderer Eingang mit einer Bezügsspannungsquelle verbunden ist, daß.die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung die beiden Schaltelemente derart steuert, daß das erste Schaltelement geschlossen und das zweite Schaltelement geöffnet ist, wenn die Spannung an dem einen Eingang der Vergleichsschaltung höher ist als die Spannung am anderen Eingang und daß das erste Schaltelement geöffnet, und.das zweite Schaltelement geschlossen ist, wenn die Spannung an dem einen Eingang der Vergleichsschaltung niedriger ist als die Spannung am anderen Eingang.

· Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Am-

plitudenregelsystems,
Fig. 2 eine Darstellung, wie die beiden Schaltelemente aus Fig. 1 verwirklicht werden können,

Fig. 3 ein Spannungsdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Amplitudenregelsystems.

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10.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Eingang 1 über die Reihenschaltung aus dem Widerstand 3 und dem Verstärker 5 mit dem Ausgang 2 des Systems verbunden. Der Eingang des Verstärkers 5 ist über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 4 Bit einem Punkt konstanten Potentials (Erdpotential) verbunden. Zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 4 liegt die Parallelschaltung des Widerstandes 6 und des.Kondensators 7. Die Basis des Transistors 4 ist über das erste Schaltelement 8 mit der Stromquelle 10 verbunden, die zugleich über das zweite Schaltelement 9 mit Erdpotential verbunden ist. Die Steuereingänge der beiden Schaltelemente sind mit dem Ausgang der Vergleichsschaltung 11 verbunden. Der eine Eingang 15 der Vergleichsschaltung ist mit dem Ausgang 2 des Regelsystems verbunden. Der andere Eingang 16 der Vergleichsschaltung 11 ist über die Quelle mit Bezugsspannung 12 mit Erdpotential verbunden. Die Wirkungsweise des Amplitudenregelsystems ist wie folgt.

Wenn das Signal an dem Ausgang 2 größer wird als die Bezugsspannung REF der Quelle 12, wie beispielsweise in dem Zeitintervall ^Cq - T^ in Fig. 3, sorgt die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 11 dafür, daß das erste Schaltelement 8 geschlossen wird, während daß zweite Schaltelement 9 geöffnet wird. Dies führt dazu, daß der Kondensator 7 mit einem konstanten Strom I in dem genannten Zeitintervall aufgeladen wird. Während Jeder folgenden Überschreitung der Schwellenspannung REF, wie in den weiteren Zeitintervallen (T₂ - T₃), (T₄ - T₅) in Fig. 3 dargestellt, wird die Kapazität 7 über die Stromquelle 12 weiter aufgeladen. Dadurch steigt die Spannung am Kondensator 7, wodurch der Transistor 4 immer stärker leitend wird, und sein Kollektorstrom 4 entsprechend zunimmt. Der Spannungsabfall am Widerstand 3 nimmt auch zu, wodurch die Spannung am Ausgang 2 sinkt. Dies geht so weiter, bis

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die Spannung am Eingang 13 der Spannung am Eingang 16 der Vergleichsschaltung fast entspricht. .

Die Zeitdauer, während der das erste Schaltelement 8 geschlossen bleibt, wird ausschließlich durch die Zeit bestimmt, während der die Spannung am Ausgang 2 der Regelanordnung größer ist als die Spannung der Bezugsquelle 12. Eine etwa auftretende Spannungsspitze S, siehe Fig. 3» hat auf die Rückregelung des Systems keinen Einfluß. Dies bedeutet, daß die Regelanordnung nach der Erfindung für plötzlich auftretende Spannungsspitzen in dem zu verarbeitenden Signal unempfindlich ist. Wenn die Spannung am Ausgang 2 des Regelsystems niedriger ist als die Spannung der Bezugsquelle 12, wie um t -X₇ in Fig. 3 herum, wird der Schalter 8 geöffnet und cer Schalter 9 geschlossen sein. Der von der Stromquelle 10 gelieferte Strom fließt nun über den Schalter 9 zur Erde..Der Kondensator wird durch den Widerstand 6 langsam entladen mit einer Zeitkonstante, die durch das Produkt des Widerstandswertes des Widerstandes 6 und der Kapazitätwerte des Kondensators 7 bestimmt wird. Die Spannung an der Kapazität nimmt dadurch ab, wodurch der Transistor 4 weniger leitend wird. Der Kollektorstrom des Transistors 4 nimmt ab, wodurch der Spannungsabfall am Widerstand 3 abnimmt und die Spannung am Ausgang 2 des Regelsystems steigt.

Durch Verwendung der Stromquelle 10 zum Aufladen der Kapazität 7 wird also vermieden, daß beim Auftritt großer Stromspitzen in dem zu verarbeitenden Signal der Kondensator 7 unmittelbar "überläuft¹¹. In der Praxis kann als Stromquelle 10 ein Widerstand gewählt werden, weil die Spannung an der Kapazität 7 wenig variiert. Dadurch, daß die mittlere Zeit, während der die Stromquelle 10 die Kapazität 7 auflädt, konstant sein muß, wird beim Auftreten eines Störsignals in der Steuerung der Strom-

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quelle 10 eine Impulsbreitenmodulation entstehen, wie aus Fig. 3b deutlich ersichtlich ist. Das System der Impulsbreitenmodulation bleibt bestehen bei zunehmender Amplitude des Störsignals, bis die Amplitude des Signals und der Störung die Spannung der Bezugsquelle 12 unterschreitet. In diesem Fall wird die Stromquelle 10 von der Kapazität 7 dadurch losgekoppelt, daß der Schalter 8 geöffnet wird. Die Kapazität 7 wird dann, wie obenstehend angegeben, über den Widerstand 6 entladen.

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Weiterhin ist durch die erfindungsgemäße Maßnahme erreicht, daß die Schalter 8 und 9 nun durch das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 11 geöffnet und geschlossen werden und nicht mit Hilfe eines einzelnen Abtastkreises. Dadurch wird Synchronisation zwischen den Abtastzeitpunkten und den Zeitpunkten, wo die Spitzen in dem Signal auftreten, nicht länger erforderlich.

In dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 2ist näher angegeben, _Wie di_e schaltelemente 8 und 9 auf einfache Weise verwirklicht werden können. Für das erste Schaltelement ist eine Diode gewählt worden und für das zweite Schaltelement 9 ein Transistor. Die Vergleichsschaltung 11 ist derart bemessen, daß der Transistor 9 nicht leitend ist, wenn die , ' ²⁵ Spannung am Eingang 15 der Vergleichsschaltung 11 größer ist als die Spannung am Eingang 16 der Vergleichsschaltung In diesem Fall ist die Stromquelle 10 über die Diode 8 mit der Kapazität 7 verbunden, die durch die Stromquelle aufgeladen wird. Falls die Spannung am Eingang 15 niedriger ist als die Spannung am Eingang 16, wird der Transistor 9 leitend, wodurch die Stromquelle 10 von der Kapazität 7 entkoppelt wird.

In dem gegebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind eine Diode und ein bipolarer Transistor als Schaltelement

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angegeben. Es dürfte einleuchten, daß auch Feldeffekttransistoren als Schaltelement verwendet werden können. Ebenfalls kann für den Transistor 4 ein Feldeffekttransistor gewählt werden. .

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PATENTANSPRÜCHE;

Γ 1Λ Amplitudenregelsystem mit einer zwischen dem Eingang (1) und dem Ausgang (2) des Systems vorgesehenen Reihenschaltung aus einem Widerstand (3) und einem Verstärker (5), wobei der Eingang des Verstärkers (5) über die Hauptstromstrecke eines Transistors (4) mit einem Punkt konstanten

Potentials verbunden ist,, dessen Steuerelektrode (13) mit Γ-. einem Integrator (6, 7) verbunden ist und weiterhin in einer Regelschleife mit dem Ausgang (2) des Regelsystems liegt, .

dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleife eine Stromquelle (10) enthält, die einerseits über ein erstes Schaltelement (8) mit der Steuerelektrode (13) des Transistors (4) und andererseits über ein zweites Schaltelement (9) mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden ist, daß der Ausgang (2) des Systems mit dem einen Eingang (15) einer Vergleichsschaltung verbunden ist, deren anderer Eingang (16) mit einer Bezugsspannungsquelle (12) verbunden ist, daß die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung (11) die beiden Schaltelemente (8, 9) derart steuert, daß das erste Schalt-^{% 20} element (8) geschlossen und das zweite Schaltelement (9) geöffnet ist, wenn die Spannung an dem einen Eingang (15) der Vergleichsschaltung (11) höher ist als die Spannung am anderen Eingang (16) und daß das erste Schaltelement (8) geöffnet und das zweite Schaltelement (9) geschlossen ist, wenn die Spannung an dem einen Eingang (15) der Vergleichsschaltung (11) niedriger ist als die Spannung am anderen Eingang (16).

2. Amplitudenregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß das erste Schaltelement (8) durch eine Halbleiterdiode und das zweite Schaltelement

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durch einen Transistor (9) gebildet wird, dessen Steuerelektrode (14) mit dem Ausgang der Vergleichsschaltung (11) verbunden ist und dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwischen die Stromquelle (10) und einen Punkt konstanten Potentials 5 geschaltet ist.

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