DE954516C - Anordnung zur Erzeugung einer Spannung als Mass fuer die Groesse und Richtung der AEnderung der Dauer oder Wiederholungsfrequenz von Impulsen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 20. DEZEMBER 1956

/ 6506 Villa/21 a¹

ist als Erfinder genannt worden

von Impulsen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung einer Ausgangsgleichspannung, die der Frequenz oder der Dauer von Eingangsimpulsen eines impulsmodulierten Signals proportional ist und die beispielsweise als Steuerspannung in einer Stabilisierungsanordnung verwendet werden kann.

Es ist an sich aus der Impulstechnik bekannt, Spitzengleichrichter zur Messung der Impulsdauer zu verwenden. In einer bekannten Anordnung werden ίο die Eingangsimpulse einer normalerweise gesperrten Integrieranordnung zugeführt. Von dort gelangen die Impulse über eine normalerweise gesperrte Röhre an einen im Anodenkreis der Röhre liegenden, normalerweise entladenen Kondensator, der aus einer Gleichspannungsquelle proportional der Impulsdauer aufgeladen wird. Die an dem Kondensator liegende Spannung wird mit Hilfe eines Spitzengleichrichters gemessen und stellt ein Maß für die Dauer der Eingangsimpulse dar.

Die bisher vorgeschlagenen Anordnungen zur Erzeugung einer Ausgangsgleichspannung, die der Frequenz oder der Dauer von Eingangsimpulsen eines impulsmodulierten Signals proportional ist, arbeiteten nicht zufriedenstellend, teils wegen ihrer komplizierten Schaltung, teils wegen der Schwierigkeit, die Anordnungen so zu treffen, daß sie für verschiedene

Bezugsfrequenzen oder verschiedene Werte der Impulsdauer benutzt werden können.

Diese Nachteile werden durch die Anordnung gemäß der Erfindung beseitigt. Erreicht wird dies durch die Anwendung zweier Gleichrichter, 'die parallel Hegen. Einer von ihnen ist ein an sich bekannter Mittelwertgleichrichter, dessen Ausgangsgleichspannung dem Produkt aus Impulsdauer, -amplitude und -frequenz proportional ist, während die ίο Ausgangsgleichspannung des anderen, eines Spitzengleichrichters, der Amplitude der Eingangsimpulse proportional ist. Die Ausgangsspannungen beider Gleichrichter werden einander entgegengeschaltet. Dann ist die resultierende Gleichspannung der Impulsdauer proportional, wenn die Wiederholungsfrequenz der Eingangsimpulse konstant gehalten wird. Ist umgekehrt die Impulsdauer konstant, so ist die resultierende Gleichspannung der Frequenz der Eingangsimpulse proportional. Dämpft man die ao Ausgangsspannung des Spitzengleichrichters, dann kann die resultierende Ausgangsgleichspannung für eine bestimmte Impulsfrequenz oder eine bestimmte, gewünschte Impulsdauer gleich Null gemacht werden, und die resultierende Gleichspannung gibt dann durch ihre Polarität und Amplitude ein Maß für jegliche Abweichungen von der bestimmten Frequenz oder Dauer der Eingangsimpulse.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. ι zeigt eine Ausführungsform der Erfindung als Blockschema;

Fig. 2 zeigt schematisch eine Anordnung, die der Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung dient; Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, während die

Fig. 4A, 4B und4C eine Reihe von Kurven wiedergeben, die die Erläuterung der Erfindung erleichtern. Die Anordnung gemäß der Fig. 1 zeigt jeweils in Blockform einen Spitzengleichrichter 1 und parallel dazu einen Mittelwertgleichrichter 2. In Reihe mit diesen Gleichrichtern liegen die Wechselstromsiebe 3 bzw. 5. In Reihe mit Spitzengleichrichter 1 und Sieb 3 liegt ferner, ein Spannungsteiler 4.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung, die der Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung dient. Der Spitzengleichrichter ι der Fig. 1 besteht aus dem Kondensator 6 und dem Gleichrichterelement oder der Diode 7. Der Mittelwertgleichrichter 2 der Fig. 1 enthält das Gleichrichterelement oder die Diode 8 und den Widerstand 9. Das Sieb 3 der Fig. 1 umfaßt den Widerstand 10 und den Kondensator 11, das Sieb 5 den Widerstand 12 und den Kondensator 13.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Anordnung sei angenommen, daß an den linken Klemmen ein impulsmoduliertes Eingangssignal liege, dessen Impulse konstante Dauer, aber veränderliche Wiederholungsfrequenz haben, wie dies in Kurve .4 der Fig. 4A dargestellt ist. Das Eingangssignal wird dem Spitzengleichrichter 1 über den Kondensator 6 zugeführt. Die über der Diode"/ auftretende Gleichspannung ist proportional der Amplitude der Eingangssignalimpulse und unabhängig von deren "Dauer und Frequenz. Die das Sieb 3 bildende ÄC-Kombination 10,11 beseitigt etwa auftretende Wechselspannungsreste. Das Eingangssignal wird weiterhin dem Mittelwertgleichrichter 2, d.h. also der Diode 8, zugeführt. Die über dem Widerstand 9 auftretende Gleichspannung ist dem Produkt aus Impulsdauer, Impulsamplitude und Wiederholungsfrequenz proportional! Die das Sieb 5 bildende Kombination 12,13 beseitigt die Wechselspannungsreste. Die Ausgangsspannungen des Spitzengleichrichters und des Mittelwertgleichrichters werden einander entgegengeschaltet, und die resultierende Ausgangsgleichspannung ist der Impulsdauer oder der Impulsfrequenz proportional, je nachdem, welche Größe am Eingang konstant gehalten wird. Da im vorliegenden Falle (Kurve A von Fig. 4 A) die Impulsdauer konstant ist, so ist die Ausgangsspannung der Anordnung proportional der Wiederholungsfrequenz der Eingangsimpulse. Jegliche Schwankungen der Impulsamplitude werden durch die zwei Gleichrichtei ausgeglichen. Wenn nun, wie es in Kurve B von Fig. 4 A gezeigt ist, die Wiederholungsfrequenz der Eingangsimpulse konstant ist, die Impulsdauer aber variiert, dann ist die Ausgangsspannung des Mittelwertgleichrichters proportional dem Produkt aus Impulsdauer und Impulsamplitude. Da die Ausgangsspannungen beider Gleichrichter einander entgegengeschaltet sind, ist dann die resultierende Ausgangsspannung proportional der Dauer der Eingangsimpulse, und Amplitudenschwankungen werden wiederum durch die beiden Gleichrichter ausgeglichen.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Die mit 6_obisi3_a bezeichneten Schaltelemente entsprechen den in Fig. 2 gezeigten. Zur Schaltung gemäß Fig. 2 tritt jetzt das Potentiometer 14 (Spannungsteiler 4 der Fig. 1), das die Aufgabe hat, den Ausgang des Spitzengleichrichters 1 zu bedampfen. Das Potentiometer kann so eingestellt werden, daß die kombinierten Ausgangsspannungen des Spitzengleichrichters und des Mittelwertgleichrichters für eine bestimmte Wiederholungsfrequenz oder eine bestimmte Impulsdauer Null werden. Die Kurve A der Fig. 4A zeigt ein Eingangssignal mit konstanter Impulsdauer undvariabler Wiederholungsfrequenz, während Kurve B ein Eingangssignal mit konstanter Wiederholungsfrequenz, aber variabler Impulsdauer wiedergibt. Wie durch Kurve C der gleichen Figur angedeutet ist, ist das Potentiometer 14 so eingestellt, daß die Ausgangsspannung der Anordnung für eine bestimmte Impulsdauer des Eingangssignals der Kurve A oder für eine bestimmte Wiederholungsfrequenz des Eingangssignals der Kurve B Null wird. Unter diesen Umständen wird jedwede Schwankung in der Wiederholungsfrequenz oder in der Impulsdauer durch die Polarität und Amplitude der dann doch auftretenden Ausgangsspannung der Anordnung angezeigt.

Die Kurve A der Fig. 4B zeigt eine Impulsfolge, iao deren Wiederholungsfrequenz niedriger ist als die vorbestimmte Frequenz. Die Kurve S- der Fig. 4 B zeigt eine Impulsfolge, bei der die Impulsdauer zum Teil kürzer als die vorbestimmte Dauer ist. In beiden Fällen ergibt sich der gleiche Effekt, nämlich eine negative Ausgangsspannung, deren Amplitude der

Differenz zwischen den Soll- und Istwerten proportional ist. Den umgekehrten Vorgang zeigt Fig. 4 C. Bei Kurve A überschreitet die Wiederholungsfrequenz, bei Kurve B die Impulsdauer die vorgegebenen SoIlwerte. Die in Kurve C gezeigte Ausgangsspannung ist dann positiv und in ihrer Amplitude wiederum der Differenz zwischen den jeweiligen Soll- und Istwerten proportional.

Die Impulse des in Kurve A von Fig. 4A dargestellten Eingangssignals mögen eine konstante

Impulsdauer zt habeiL, und die variable Frequenz —.

Die Ausgangsspannung des Spitzengleichrichters sei E'gp und die Eingangssignalspannung E_S1>. Wenn dem dämpfenden Potentiometer 14 die Dämpfungskonstante -=■ zukommt, so gilt

F' — ^v

Die Ausgangsspannung E'_m des Mittelwertgleichrichters ist gleich dem Integral (vom Zeitpunkt Null bis zur Zeit T) der Fläche unter der Eingangsspannungskurve, die eine Funktion der Impulsdauer ist:

EL =

Wenn f (t) konstant gehalten wird, dann kann man das Potentiometer 14 so einstellen, daß

KE₉ =

f(t)dt

wird.

Wenn T = T₁, dann beträgt die resultierende Ausgangsspannung E' der Anordnung

dies ist in Kurve C (Fig. 4A) gezeigt. KE'_sp ist eine Konstante und von T unabhängig. Bei T — T_x -M T gilt

f(t)dt>KE'_p.

Τ + Δ T

E' ist daher negativ, wie es in Kurve C der Fig. 4B gezeigt ist.

Gilt T= T₁-AT.so wird
τ

Τ — Δ Τ

f (t) dt < KE¹,

sp

und damit E' positiv, wie es aus Kurve C der Fig. 4 C hervorgeht.

Wenn also das Potentiometer 14 so eingestellt ist, daß die Ausgangsspannung für irgendeine bestimmte Wiederholungsfrequenz bei konstanter Impulsdauer oder für eine bestimmte Impulsdauer bei konstanter W^riederholungsfrequenz Null beträgt, dann wird jedwede Abweichung von diesen vorbestimmten Werten durch die Polarität und die Amplitude des Ausgangssignals angezeigt.

Die Prinzipien der vorhegenden Erfindung wurden in Verbindung mit speziellen Einrichtungen beschrieben. Es ist jedoch klar, daß dies nur zum besseren Verständnis geschah und daß hierin keine Begrenzung des Wesens und der Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung hegt.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zur Erzeugung einer Ausgangsspannung, die sich nach Amplitude und Polarität gemäß den Schwankungen in der Wiederholungsfrequenz oder Dauer von Eingangsimpulsen ändert, gekennzeichnet durch einen Mittelwertgleichrichter, der eine dem Produkt aus Impulsdauer, -amplitude und -frequenz proportionale Ausgangsgleichspannung liefert, sowie durch einen Spitzengleichrichter, dessen Ausgangsgleichspannung der Amplitude der Eingangsimpulse proportional ist, ferner dadurch gekennzeichnet, daß diese beiden Gleichrichter parallel hegen und die Eingangsimpulse beiden zugeführt werden, daß die Ausgangsgleichspannungen beider Gleichrichter einander entgegengeschaltet sind und daß über dem Spitzengleichrichter ein Spannungsteiler hegt, der so einstellbar ist, daß für eine wählbare Frequenz oder Dauer der Eingangsimpulse die Ausgangsspannung zu Null gemacht werden kann.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzengleichrichter eine Kapazitat und ein Gleichrichterelement enthält, die in bezug auf die Impulseingangsklemmen in Reihe hegen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwertgleichrichter ein Gleichrichterelement und einen Widerstand enthält, die in bezug auf die Impulseingangsklemmen in Reihe hegen.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Spitzengleichrichter und dem Mittelwertgleichrichter Wechselstromsiebe hegen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromsiebe jeweils aus einem an den zugehörigen Gleichrichterausgang angeschlossenen Reihenwiderstand und einem Ableitkondensator bestehen.

Jn Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 506 124.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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