CH483024A - Amplitudendiskriminator zum Anzeigen des Über- bzw. Unterschreitens eines bestimmten Spannungswertes - Google Patents

Description

  



  Amplitudendiskriminator zum Anzeigen des   Über- bzw.    Unterschreitens eines bestimmten Spannungswertes
Die Erfindung bezieht sich auf einen Amplitudendiskriminator zum Anzeigen des   Über- bzw.    Unterschreitens eines bestimmten Spannungswertes mit Hilfe einer aus Transistoren aufgebauten Kippstufe.



   Es ist bekannt, Amplitudendiskriminatoren mit einer Kippstufe auszustatten und das Eingangsverstärkerelement der Kippstufe so vorzuspannen, dass die Kippstufe bei Überschreiten eines bestimmten vorgegebenen Spannungswertes in den einen ihrer beiden Zustände und bei Unterschreiten eines ebenfalls bestimmten anderen Spannungswertes in den anderen ihrer beiden Zustände umgesteuert wird. Da die für das Umsteuern der Kippstufe wesentliche an dem Eingangsverstärkerelement der Kippstufe anzulegende Vorspannung aus der Betriebsspannung selbst gewonnen wird, schwankt natürlich auch diese Vorspannung im Rhythmus der Betriebsspannung und damit auch die Umsteuerung der Kippstufe, so dass die vom Amplitudendiskriminator anzuzeigende Spannung ungenau ist.

   Dies wirkt sich besonders nachteilig aus, wenn der Amplitudendiskriminator zum Beispiel bei einer Pegelüberwachungsschaltung zur Anzeige des Pegels verwendet wird.



   Die Ungenauigkeit wird durch die Temperaturabhängigkeit der Basis-Emitter-Spannung der meistens in einer Kippstufe vorhandenen Transistoren noch gesteigert, da die durch die Temperatur verursachten Widerstandsänderungen des Transistors sich ebenfalls auf die an sich festgelegte Spannungsgrenze auswirken.



   Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Amplitudendiskriminator zu schaffen, der sowohl von den Betriebsspannungsschwankungen als auch den Temperatureinflüssen der Transistoren unabhängig arbeitet.



  Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Eingangstransistor mit seinen Arbeitswiderständen parallel zu einem aus zwei Widerständen gebildeten und die Vorspannung des Eingangstransistors bestimmenden Spannungsteiler angeordnet ist und so eine Brückenschaltung gebildet wird, dass die anzuzeigende Spannung an eine Diagonale der Brücke anlegbar ist, und diese Diagonale zwischen der Steuerelektrode des Eingangstransistors und dem Abgriff des Spannungsteilers liegt.



   Auf diese Weise ist es erreichbar, die Betriebsspannungsschwankungen zu eliminieren, da sie sich in beiden Brückenzweigen gleichmässig ausbilden.



   Um nun noch die Temperatureinflüsse der Basis Emitterstrecken der Transistoren zu eliminieren, kann ein temperaturabhängiger Widerstand oder eine temperaturabhängige Spannungsquelle, z. B. eine Diode, die jeweils ein gleichlaufendes Temperaturverhalten wie der Transistor besitzen, in dem Brückenzweig angeordnet sein, der parallel zu dem mit dem Transistor ausgerüsteten Brückenzweig innerhalb der Brücke liegt.



   Einzelheiten gehen aus dem anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel hervor. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen gemäss der Erfindung aufgebauten Amplitudendiskriminator,
Fig. 2 ein Diagramm über Ansprech- und Abfallwerte eines gemäss der Erfindung aufgebauten Amplitudendiskriminators in Abhängigkeit der Temperatur.



   In der Fig. 1 ist ein für die Pegelüberwachung vorgesehener Amplitudendiskriminator dargestellt. Die beiden Transistoren   T 1    und T2 bilden eine an sich bekannte Schmitt-Trigger-Schaltung, die eine Betriebsspannung aus einer geerdeten Stromquelle erhält. Die Pole der Stromquelle sind in diesem Beispiel mit +UB, -UB und M bezeichnet.



   Dem Eingangstransistor   T1    und seinen Arbeitswiderständen R3 und R4 ist ein Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R1, R2, parallel geschaltet. Beide Stromzweige bilden zusammen eine Brükkenschaltung, in deren   Mittelzweig    die zu überwachende und anzuzeigende Spannung auftritt. In diesem Beispiel ist die zu überwachende Spannung durch die Spannungsquelle   U1    dargestellt.



   Die Diode   D1    besitzt ein gleiches Temperaturverhalten wie der Transistor   T1    und ist in dem Brücken zweig angeordnet, der diagonal zu dem Brückenzweig liegt, in dem der Transistor T1 mit seiner Basis-Kollektorstrecke wirksam ist.



   Bei den bekannten Amplitudendiskriminatoren würde der aus den Widerständen   R1    und R2 bestehende Spannungsteiler fehlen, so dass bei der zu messenden Spannungsquelle   U1    der Punkt A mit dem Punkt M verbunden wäre. Ist der Punkt B hinreichend positiv gegenüber dem Punkt A, so ist dann der Transistor   T1    leitend und der Transistor T2 gesperrt und damit das in dem Kollektorstromkreis des Transistors T2 angeordnete Relais stromlos.



   Sobald die zu überwachende Spannung U1 unter den Ansprechwert des dargestellten Amplitudendiskriminators sinkt, wird der Transistor T1 stromlos und der Transistor T2 stromführend und damit spricht das in dem Kollektorstromkreis des Transistors T2 angeordnete Relais an. Unterschreitet die zu messende Spannung   U1    den Ansprechschwellwert der Schaltung, so bleibt der Transistor T2 trotzdem leitend, bis eine nachfolgende Erhöhung der Spannung   U1    zu einer Überschreitung des Abfallschwellwertes führt, wodurch dann der Transistor   T1    wieder leitend und der Transistor T2 nicht leitend wird.



   Der Ansprechschwellwert bei den bekannten Amplitudendiskriminatoren hängt deswegen weitestgehend von der Spannung ab, die an dem Widerstand R4 auftritt und damit ist diese Spannung auch von dem Widerstand R3 und dem Spannungswert der Betriebsstromquelle selbst abhängig. Eine Betriebsspannungsänderung wird deshalb immer eine Verschiebung des Ansprechwertes hervorrufen. In ähnlicher Weise beeinflusst auch der Spannungswert der Betriebsstromquelle den Abfallschwellwert.



   Um nun diese geschilderten Nachteile zu vermeiden, ist bei dem vorliegenden Amplitudendiskriminator der aus den Widerständen   R1    und R2 bestehende Spannungsteiler eingeführt und sorgt dafür, dass die Spannung an dem Punkt A stets die gleiche absolute Änderung erfährt wie die Spannung an dem Punkt C. Wie aus der Schaltung ersichtlich ist, lässt sich diese Forderung durch die einfache   Bedingmg    erfüllen, indem die Dimensionierung der Widerstände R1, R2, R3 und R4 nach der Gleichung    R1    R3
R2   =    R4 durchgeführt wird und der Widerstand des im Kollektorstromkreis des Transistors T2 angeordneten Relais gleich dem Widerstand R3 gemacht wird.



   Der Spannungsabfall an dem jeweils leitenden Transistor ist in dieser Gleichung vernachlässigt worden.



   Der beschriebene Spannungsteiler   R1    und R2 bewirkt nur eine Verringerung der Betriebsspannungsabhängigkeit des Amplitudendiskriminators selbst. Die vorhandene Temperaturabhängigkeit der Basis-Emitterspannung der Transistoren kann aber noch dadurch beseitigt werden, dass eine temperaturabhängige Spanungsquelle in Serie zu dem Widerstand R2, in diesem Beispiel die Diode D1, geschaltet ist. In diesem Beispiel wird die Diode   D1    in Durchlassrichtung betrieben. Anstelle der einen Diode können auch mehrere Dioden verwendet werden.



   In der Fig. 2 sind die Ansprech- und Abfallwerte eines solchen Amplitudendiskriminators abhängig von der Umgebungstemperatur im Bereich   von -400    C bis zu   +800    C bei gleichzeitiger Änderung der Betriebsspannung um jeweils   t      20%    vom Nennwert dargestellt.



  Demnach verschieben sich die Schwellwerte um maximal + 0,05 Np bei einer Betriebsspannungsschwankung um   1    20 % und um maximal 0,3 Np im gesamten Temperaturbereich.



   Ein gemäss der Erfindung aufgebauter Amplitudendiskriminator ist nicht nur geeignet, zur Pegelüberwachung wie beschrieben benützt zu werden, sondern kann auch in anderen, z. B. eine Amplitude messenden oder auswertenden Einrichtungen benützt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Amplitudendiskriminator zum Anzeigen des Uber- bzw. Unterschreitens eines bestimmten Spannungswertes, mit einer aus Transistoren aufgebauten Kippstufe, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangstransistor (T1) mit seinen Arbeitswiderständen (R3, R4) parallel zu einem aus zwei Widerständen (R1, R2) gebildeten und die Vorspannung des Eingangstransistors bestimmenden Spannungsteiler angeordnet ist und so eine Brückenschaltung gebildet wird, dass die anzuzeigende Spannung an eine Diagonale der Brücke anlegbar ist, und diese Diagonale zwischen der Steuerelektrode des Eingangstransistors und dem Abgriff des Spannungsteilers (R1, R2) liegt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Amplitudendiskriminator nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Spannungsteiler ausser den genannten Widerständen noch ein temperaturabhängiger Widerstand angeordnet ist.

   2. Amplitudendiskriminator nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Spannungsteiler ausser den genannten Widerständen (R1, R2) mindestens noch eine temperaturabhängige Spannungsquelle, vorzugsweise eine Diode, vorgesehen ist.

   3. Amplitudendiskriminator nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein temperaturabhängiger Widerstand oder eine temperaturabhängige Spannungsquelle, z. B. eine Diode, die jeweils ein gleichlaufendes Temperaturverhalten wie der Transistor besitzt, in dem Brückenzweig angeordnet ist, der parallel zu dem mit dem Transistor ausgerüsteten Brückenzweig innerhalb der Brücke liegt.