DE1224064B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Ausgangsspannung, die sich als Funktion der Eingangsspannung nach einem vorgegebenen Gesetz aendert - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Ausgangsspannung, die sich als Funktion der Eingangsspannung nach einem vorgegebenen Gesetz ändert Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Ausgangsspannung, die sich als Funktion der Eingangsspannung nach einem Gesetz ändert, das graphisch durch eine Folge von Geradenabschnitten darstellbar ist, die näherungsweise einer gewünschten Kurve folgen.
• Bei bekannten Schaltungsanordnungen dieser Art ist eine Anzahl von Zweigen parallel geschaltet, von denen jeder einen Widerstand in Serie mit einer durch eine Gleichspannung vorgespannten Diode enthält, und der von der ganzen Anordnung aufgenommene Strom drückt die gesuchte Funktion aus. Diese Schaltungen erfordern ebenso viele Vorspannungsquellen wie Dioden vorhanden sind, und diese Vorspannungsquellen müssen verschiedene Spannungen abgeben, damit die Ansprechschwellen der Dioden verschieden sind. Auf Grund des hierfür erforderlichen Aufwandes ist die Zahl der verwendbaren Dioden beschränkt, wodurch die Anwendungsmöglichkeiten der Anordnung sehr eingeengt werden.
• Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art, die keinen Einschränkungen dieser Art unterworfen ist und einen sehr viel einfacheren Aufbau als die bekannten Schaltungen aufweist.
• Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß mehrere Ketten von in Serie geschalteten Zenerdioden vorgesehen sind, daß die Eingangsspannung zwischen dem einen Ende der Kette und einem gemeinsamen Punkt zugeführt wird und daß die zwischen dem gemeinsamen Punkt und den verschiedenen Punkten zwischen den Zenerdioden abgegriffenen Spannungen, oder Bruchteile dieser Spannungen, zur Bildung der Ausgangsspannung einander überlagert werden.
• Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigt F i g. 1 ein Schema zur Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips, F i g. 2 die Spannungskennlinien der Anordnung von F i g. 1, F i g. 3 eine Anordnung zur Veränderung der Neigung einer der Spannungskennlinien und F i g. 4 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
• F i g. 1 zeigt schematisch das Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung. Sie enthält zwei Ketten von in Serie geschalteten Zenerdioden Z1, Z2, Z3 ... Zn und Z1', Z2 , Z3 . . . Z". Die beiden Ketten sind über zwei Dioden D1 und D1 miteinander verbunden. Zwischen dem Verbindungspunkt dieser beiden Dioden D1 und D; und Masse sind zwei Klemmen angeschlossen, denen eine Eingangsspannung Vi zugeführt wird, und zwischen den Verbindungspunkten aufeinanderfolgender Zenerdioden und Masse sind Ausgangsklemmen V1, V2, V3 . .. V. und V,*, VJ, VJ ... V,' angeschlossen, an denen Ausgangsspannungen auftreten, die mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.
• Wenn man an die Eingangsklemmen Vi eine Spannung mit einer Polarität anlegt, welche der Durchlaßrichtung der Diode D1 entspricht, und diese Spannung voll Null an stetig wachsen läßt, bleiben die verschiedenen Ausgangsspannungen V1, V2 .. . Vrs zunächst Null, bis die Zenerspannung der Zenerdiode Z1 erreicht wird. Von diesem Augenblick an steigt die Spannung V1 proportional zur Eingangsspannung Vi, während die übrigen Ausgangsspannungen V2, V3 ... V" den Wert Null beibehalten. In dem Augenblick, in welchem die Spannung V1 so groß wird, daß der Schwellwert der Zenerdiode Z2 erreicht wird, beginnt die Spannung V2 linear mit der Eingangsspannung V1 zu wachsen. Dieser Vorgang setzt sich in entsprechender Weise für die übrigen Zenerdioden fort.
• Die an den verschiedenen Ausgangsklemmen erscheinenden Spannungen steigen als Funktion der Eingangsspannung entlang geraden Kennlinien an, welche die gleiche Neigung von 45° gegen die Abszissenachse haben, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Wenn man die Polarität der Eingangsspannung Vi umkehrt, tritt die Kette aus den Zenerdioden Zl , Z2 ... Zn in Tätigkeit, welche die Ausgangsspannungen V1 , V2 . . . VJ liefert, deren Kennlinien gleichfalls in F -i g. 2 dargestellt sind.
• F i g. 3 zeigt wie die Neigungen der Kennlinien von F i g. 2 einzeln verändert werden können. Zu diesem Zweck wird zwischen dem Verbindungspunkt von zwei Zenerdioden Zk, Zk+l und Masse ein Potentiometer Pk angeschlossen, und die Ausgangsspannung Yk wird zwischen dem verstellbaren Abgriff dieses Potentiometers und Masse abgenommen.
• Die Summe der an den verschiedenen PotentiometernPk äbgenommenenAusgangsspannungen bildet eine Spannung, die sich in Abhängigkeit von der Eingangsspannung nach einer nichtlinearen Funktion ändert, die angenähert durch eine gebrochene Linie dargestellt ist, bei der die Steigung aufeinanderfolgender Segmente kontinuierlich wächst.
• Damit man eine Ausgangsspannung erhält, die sich nach einer beliebigen Funktion der Eingangsspannung ändert, kann man die in F i g. 4 dargestellte Schaltung verwenden. Diese enthält zwei Kettenanordnungen der in F i g. 1 dargestellten Art, denen zwei gleiche Eingangsspannungen V=+ und VZ-mit entgegengesetzter Polarität zugeführt werden. Die erste Kettenanordnung besteht aus den Zenerdioden Z11, Z21.. . Z.,; Z 1i , Z 2i . . . ZR i und den Siliciumdioden D11 und Dii . Potentiometer P11, i'21 - . . Pn i; Pli j P2i - . . Pn i sind zwischen den Verbindungspunkten der Zenerdioden und Masse angeschlossen, und ein weiteres Potentiometer Po, ist zwischen dem Verbindungspunkt der beiden Dioden D11 und D11 und Masse .angeordnet. Die zweite Kettenanordnung ist in gleicher Weise aus den Dioden D12, und D.,', den Zenerdioden Z12, Z22 ... 42; Z12" Z22 - - - Z-2 und den Potentiometern Pol, P12 , * * P,2; P:12" P22 - - - P,2 gebildet. Die an den verschiedenen Potentiometern der beiden Kettenanordnungen abgenommenen .Spannungen werden einer Summierschaltüng S zugeführt, die an ihrem Ausgang eine Spannung abgibt, welche die Summe der ihr zugeführten Spannungen darstellt. Durch eine entsprechende Einstellung der verschiedenen Potentiömeter ist es dann offensichtlich möglich, jede beliebige Funktion zu realisieren.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Ausgangsspannung, die sich als Funktion der Eingangsspannung nach einem Gesetz ändert, das graphisch durch eine Folge von Geradenabschnitten darstellbar ist, die näherungsweise einer gewünschten Kurve folgen, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß mehrere Ketten von in Serie geschalteten Zenerdioden vorgesehen sind, daß die Eingangspannung zwischen dem einen Ende der Kette und einem gemeinsamen Punkt zugeführt wird und daß die zwischen dem gemeinsamen Punkt und den verschiedenen Verbindungspunkten zwischen den Zenerdioden äbgegriffenen Spannungen, oder Bruchteile dieser Spannungen, zur Bildung der Ausgangsspannung einander überlagert werden.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Ketten mit entgegengesetzt gepolten Zenerdioden als Kettenpaar über je eine Gleichrichterdiode, die so gepolt ist, daß sie den Kurzschlußstrom der Zenerdioden sperrt, an die gleiche Eingangsklemme angeschlossen sind.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kettenpaare vorgesehen sind, deren Eingangsklemmen die gleichen Eingangsspannungen mit entgegengesetzter Polung zugeführt werden.
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verbindungspunkten aufeinanderfolgender Zenerdioden und dem Bezugspunkt der Eingangsspannung Potentiometer angeschlossen sind, an deren Abgriffen die zu überlagernden Spannungen abgegriffen werden.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgriffe der Potentiömeter mit den Eingängen einer Summierschaltäng verbunden sind. In Betracht.gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 985 450; USA.-Patentschriften Nr. 2 697 201, 2 890 832, 2 896 082; Funk-Technik, Nr. 9, 1957, S. 281 bis 283; Buch von A. S. J a c k s o n, »Analog Cömputation«, McGraw-Hill-Bbok Comp. Inc., New York - Toronto - London, 1960, S. 194 bis 196.