DE2040597A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen phasenverschobener dreiecksfoermiger Signale - Google Patents

Description

DIPL. ING. DIETRICH LEWALD 8 MÜNCHEN 13 2040597 V PATENTANWALT ' FUHSTENBEHGSTHASSE S*

80 6914

Äff. 1595 Anv. 11

AGIlTCE NATIONALE DE VALORISATION BE LA RECHERCHE, P-92-COURBEVOIE/PRANEREICH

"Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen phasenverschobener dreiecksförmiger Signale"

Die Erfindung Detrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen dreiecksförmiger phasenverschobener Signale und der entsprechenden sinusförmigen Signale, wobei diese Signale in der Lage sind, um T - d.h* sie sind zweiphasig - oder um

T"
2 T und 4jL "" ^a*ⁿ« ^sie sind dreiphasig - phasenverschoben

zu werden.

Unter einem dreieeksförmigen Signal soll hier ein symmetrisches Signal verstanden v/erden, dessen Wellenform sich zusammensetzt aus geradlinigen Segmenten, die abwechselnd ein und die gleiche positive Keigung und die gleiche Neigung im Absolutwert, jedoch negativ, aufweisen.

Zur Erzeugung solcher phasenverBehobener Signale wurde bereits vorgeschlagen, eine Vielzahl synchronisierter Ein-Phasenoszillatoren nebeneinander anzuordnen oder den Ausgang eines einzigen Oszillators in eine Vielzahl von phasenverschiebenden R-O-Gliedern einzuführen. Diese Systeme lassen sich nur schwer hinsichtlich frequenz und Phase steuern, die mit der Belastung variieren und die aufgrund des ihnen eigenen Prinzips zu Signalen einer Amplitude führen, die mit der Phasenverschiebung variiert.

■-. 2 -

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- 2 Erfindungsgemäß sollen diese Nachteile nun vermieden werden^

Um ein phasenverschobenes dreiecksförmiges Signal oder eine Vielzahl solcher Signale zu erzeugen, benutzt die Erfindung als Basis ein einziges dreiecksförmiges Signal und erzeugt durch verschiedene rein additive Kombinationen dieses Signale oder seines Umgekehrten mit kontinuierlichen Spannungen oder Gleichspannungen das oder die gewünschten Signale durch einfache logische Schaltvorgänge. Das erhaltene Signal befindet sich gleichzeitig hinsichtlich Frequenz und Amplitude in einem einfachen numerischen Verhältnis (1, 2 oder 3, wie gezeigt werden wird) mit der Frequenz und der Amplitude des Basissignals; aus diesem Grunde kann daher keine Abweichung oder Änderung weder hinsichtlich der Frequenz noch hinsichtlich der Amplitude euftreten, was einen besonders hervorragenden Vorteil der Erfindung bedeutet.

Um also ein drelecksförmigee, um einen Winkel T ο verschobenes Signal der Frequenz f mit einer Spitze-Spitzeamplitude Ao zu erzeugen, benutzt die Erfindung ein dreiecksförmiges Signal E mit dieser Frequenz f und dieser Amplitude Ao, eine in der Amplitude gleiche kontinuierliche Spannung Ao und eine kontinuierliche Spannung Vo, welche definiert ist zu: Vo » Ao fο und die Erfindung erzeugt das um ro phasenverschobene Signal, indem im Intervall O^T4"Tf des Signals E das algebraisch größte der beiden Signale (-Vo + E) und (-A + Vo-E) und im Intervall!"* f 2T dee Signals E das algebraisch kleinste der beiden Signale (Vo + E) und (+A - Vo - E) genommen wird.

Wie weiter unten genauer beschrieben, ermöglicht es das gleiche Verfahren, ein um - » ο phasenverschobenes dreleckförmiges Signal zu erhalten und analoge Verfahren machen es

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möglich, phasenverschoben Dreiphasensignale zu erhalten, wobei der Aufbau im übrigen noch einfacher wird. In sämtlichen Fällen kann man in an sich bekannter Weise von den drelecksförmigen phasenverschobenen Signalen zu den phasenverschobenen sinusförmigen Signalen tibergehen.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nur anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

3?ig. 1 im Diagramm zeigt, wie man erfindungs gemäß von einem dreieciceförmigen Signal zu einem dreiecksförmigen Signal gleicher Frequenz und gleicher Amplitude, welches um T ο phasenverschoben ist, übergeht;

Pig» 2 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anführungsform nach Pig. 1 auf die Erzeugung von zwei Signalen, von denen das eine um +to, das andere um -ι ο phasenverschoben ist;

Fig. 3 ist ein Diagramm analog Pig. 1, jedoch für den Fall, wof.o 5 J" _jt um den Durchgang bei Zwei-Phasensignalen zu

zeigen;

Fig. 4 ist ©in Diagramm ähnlich Fig. 1 und zeigt die Erzeugung eines erfindungsgemäßen Zwei-Phasensignals;

Pig. 5 1st ein Diagramm von Schaltsignalen, die zur Erzeugung eines Zwei-Phasensignals nach Pig. 4 dienen können;

Fig. 6 ist ein Schaltbild einer Anwendungsform der Erfindung auf die Pig. 4, 5 für die Erzeugung eines Zwei-Phasensignals;

Pig« 7 ist ein Schaltbild analog den Fig. 4 und 5 und zeigt die Erzeugung von Drei-Phasensignalen nach der Erfindung;

Pig. 8 ist ein Blockschaltbild (Prinzip) und betrifft nur eine einzige Phase R zur Erzeugung von Drei-Phasensignalen nach Pig. 7»

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Pig. 9 let ein Diagramm für Umsehalteignale nach einer Anwendungsform der Erfindung auf Drei-Phasensignale;

Fig. 10 1st ein Schaltbild einer Anwendungsform der Erfindung entsprechend den Fig. 7 und 9 auf die Erzeugung ·νοη Drel-Phasenslgnalen.

Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip soll nun mit Bezug auf Fig. 1 erläutert werden, wobei es sich, wie weiter unten erläutert werden wird, um eine Phasenverschiebung von

Ao + Ao f

"2" TT

E * 3Ao - Ao 2L. ^für "T^ T 2 T

*P° ^B **C (bIb Beispiel) handelt. Auf den Abszissen sind

,Λ 3

¹ « wt proportional zur Zeit t und auf den Ordinaten die Spannungen aufgetragen. Auf dem oberen Diagramm ist das dreiecksförmige Basissignal von der Spitze-Spitzeamplitude Ao dargestellt. Es wird beschrieben durch die Gleichungen:

E » -Ao + Ao f für 0 ^f 41Γ

"2" TT

E * 3Ao - Ao

I "^τ" τ

Auf dem Diagramm unterhalb des vorgenannten sind zwei aus dem Signal E genommene Signale dargestellt: das Signal F (voll ausgezogen) beträgt:

(2) F - - Ao + Vo - E,

wo Yo eine konstante Spannung wie Ao ist: Man sieht, daß F eine algebraische Summe von drei Signalen ist, d.h. ein Vorgang der durch logische Schaltungen leicht zu erreichen ist; dies führt also zu:

(3) F - -Ao + Vo - Ao J^, für O^f

Das Signal Q (gestrichelt dargestellt) beträgt:

(4) G * - Vo + E
also:

(5) G * - Ao - Vo + Ao T fürO^f<T;

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Die Diagramme der beiden Signale P und & schneiden sich an einem Punkte Q, für den F » & ist, somit wird:

- Ao + Vo - Ao T^o « - Ag ~ Vo + Ao

Ao · Vo + Ao fo

(6)f ο -T Vo To

Q hat also als Abszisse T ο und als Ordinate - Ao · Man behält vom Signal P das Stück PQ bei, vo O^Y<fo ist und |

vom Signal & das Stück QR , wof o^f^iT ist! diese Wahl könnte auch als Punktion von j vorgenommen werden; es ist jedoch einfacher diese Wahl zu treffen, indem man im Intervall °£)P<ir dasjenige der beiden Signale P und G beibehält, welches (algebraisch) das größere ist, d.h. ein Vorgang« der durch logische Schaltungen leicht zu erreichen ist.

Auf gleiche Weise zieht man aus dem Signal E zwei Signale H und I vom gleichen Wert Vo ί

(7) H « Ao - Vo - E

(8) I β Vo + B,

die sich im Punkte T schneiden und von der Abszisse (1 +fo)und der . Ordinate + Ao sind; man behält dann im Intervall

T^ ^2T das jenige der beiden Signale H und I bei, welches (algebraisch) das kleinere ist, d.h. die Segmente oder Abschnitte SI und TU.

Schließlich erhält man (unter im Diagramm) das Signal P, Q, π == S, Φ, U; es handelt sich hierbei um ein Dreieck-ssignal κ gleich dem Baeissignal E, welohee jedoch um ^ο phasenverschoben ist.

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Se zeigt slch_f daß die Spitze-Spitze-Amplitude des Signale K gleich der Spltze-Spltze-Aaplltude Ao dee Basissignals E 1st ι Se gibt keine Möglichkeit, deJ sich die erhaltene iaplitude ändert, was einen weeentlichen Torteil der Erfindung bedeutet. Man stellt la Übrigen fest, daß das Signal K ■ittels algebraischer Summen von Signalen, dann durch VaUL wischen Signalen erhalten wird, d.h. einfache logische Operationen, welohe die Signale nicht verformen. Man erhält also schließlich jede gewünsohte Phasenverschiebung fo, indem «an einfach wählt

(9) To-Ao fji ΊΓ was ein leichtes und sicheres Verfahren darstellt.

Bs zeigt sich aufgrund der Symmetrie jedes der Diagramme der Mitte nach Fig. 1 bezogen auf die AbszisseT, daS es genligt, um eine Phasenverschiebung von -^o zu erhalten, symmetrisch Im Intervall (O,T ), das kleinste der beiden Signale H und I und im Intervall (T , 2F) das größte der beiden Signale F und O beizubehalten.

Bs soll nun mit Bezug auf Fig. 2 eine Anwendungsform der Erfindung beschrieben werden, bei der, auegehend von eine« drelecksförmigen Signal, die Erzeugung von zwei dreieckafBraigen Signalen gleicher Amplitude, gleloher Frequenz beschrieben werden, von denen eines ua + "fo, das andere um -fο phasenversetzt ist. Der Oszillator 1 liefert an seine« Ausgang 2 das Dreieckssignal E von der Spitae-Spitze-Amplitude Ao uad an seinem Ausgang 3 «in Rechtecksaignal C, welches In Phase und von gleicher Frequenz (beispielsweise positiv für °<f <T ^und negativ fttrTT<Y>* 2T) ist. Ein regelbares Polarieationeeleoent 5 liefert die Spannung von Vo * Ao ^o.

Das Signal £ 1st an den +Eingang eines Funkttoneverstärker·

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gelegt, deesen-Eingang die Spannung von To aufnimmt! Sein Ausgang 7 liefert also das Signal Q entsprechend der Gleichung (4). Dae Signal G wird an den-Eingang eines Punktlonsverst&rkere θ gelegt, deeβen +eingang eine Polarisation empfängt - Ao, geliefert durch ein Element 9s Sein Ausgang 11 liefert somit das Signal ? entsprechend der Gleichung (3). Die Signale Q und 7 werden an die Anoden der beiden Dioden 12 und 13 gelegt, deren Kathoden gemeinsam bei 14 und durch einen starken Widerstand 15 alt einer negativen Spannungsquelle 16 vereinigt werdeni An der Stelle 14 stellt sich also das größte der beiden Signale P und G ein. Andererseits werden die Signale E und To In einem Addierwerk 24 zugefügt, welches den +Eingang eines Funktlonsverst&rkers 26 speist, dessen 'Eingang an Hasse liegt 2 Man findet also an seinem Ausgang 27 das Signal entsprechend der Gleichung (8|. Das Signal I wird an den -Eingang eines Funktioneverstärkers 28 gelegt, dessen +Eingang eine + Ao-Polarisation empfängt, die durch ein Element 29 geliefert wird. Man findet also an seinem Ausgang'31 das Signal H entsprechend der Gleichung (7). Die Signale H und J werden an die Kathoden von zwei Dioden 32 und 33 gelegt, deren Anoden gemeinsam bei 34 vereinigt und durch einen starken Widerstand 35 an eine Quelle 36 positiver Spannung gelegt werdent Man findet also an der Stelle 34 das kleinste der beiden Signale H und I, Die Signale an den Punkten 14 und 34 werden über einen 7estkurperdoppelumkehrer 17* der durch das Signal C gesteuert wird, übertragen, bald direkt (durchgezogene Linie, Intervall 0<y⁾<T) und bald unter Kreuzen(gestrichelte Linie IntervallTCfC2T)f und zwar an awei Punktionsverstärker 18 und 19, an deren Ausgängen 21 und 22 man das Signal K (um ⁺f ο gegenüber E phasenverschoben und dessen Homologes (um -y>o gegenüber E phasenverschoben) findet.

Die Ausgänge 21 und 22 und der Ausgang 2 des Oszillators 1 können Jeweils an einen Sinuswellenkreia (Spitzenkreis, Resonanzkreis etc.) gegeben werden, der von an sich bekannter.

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Art 1st; hler entspricht die Erfindung aber der Notwendigkeit, einlieförmige Wellen, die unter jedem gewünschten Winkel zweiphaslg sind, In regelbarer Welse «u erhalten, Indem trotedem die Amplitude konstant gehalten wird«

Selbstverständlich let die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Organe und Elemente beschränkt, die durch äquivalente Mittel ersetzt werden könneni So kann beispielsweise ein TunktIonsverstärker durch eine Addier- oder Subtraktlonselnrlchtung ersetzt werden; die - Ao- und + Ao-Polarlsatlonseleaente können durch Spltzenkreise, die die Spannung E aufnehmen, ersetzt werden; der Festkörperumkehjar kann durch vier Tore oder Gatter ersetzt werden, wie für u,;n Fachmann selbstverständlich 1st.

Bs wurde bereite herausgestellt, daß sich die Erfindung für jeden gewünschten Wert der Phasenverschiebung fo eignet; sie läßt sich insbesondere aufΨ ο * ΊΓ (zweiphaslge- oder vierphaslge Wellen) und auf ^o - 2T (dreiphaeische Wellen) anwenden. Wenn man sich jedoch auf einen dieser beiden Phasenversohlebungswerte beschränkt, kann die Erfindung in ihrer Anwendung in beachtlicher Weise vereinfacht werden. Dies läßt sich auch mit Bezug auf Fig. 3 rechtfertigen, bei der es sich um die Phasenverschiebung ^o * T handelt. Man findet

hler die vier Signale F, 0, H, I wieder; 8elbatverständlich für Vo β Ao nach der Gleiohung (9). Aus Flg. 3 ergibt sich,

daß PQR ein DreieckesIgnal von doppelter Frequenz und einer Spitze-Spitze-Amplitude von Aq bezogen auf die Aohse Of₁ ist und die Ordinate - Ao aufweist; in gleicher Weise ist

STU ein dreiecksfürmigea Signal doppelter Frequenz, von einer Spitze-Spitze-Aeplitude von Ao gegenüber der Achse 0«₂ von der Ordinate Ao ; das Prinzip nach der Erfindung wird dann noch in diesem besonderen Fall vereinfacht, wenn nan von diesen

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beiden dreieckefureigen Signalen von doppelter Frequenz ausgeht (die phasen-entgegengeeetzt sind), ua zu zwei um ΊΓ

ζ rersohobene Signale zu gelangen» was dieses Fhasengegensatz bei doppelter Frequenz entspricht.

Genauer gesagt, mit Bezug auf Fig. 4- bildet nan, auegehend tos dreiecksföraigen Signal E₁ von der Frequenz 2 f und von der Spitze-Spitze-Amplitude Ao hlerAuroh einfache algebraische Additionen,die Signale:

I₁ « Ao ♦ ^V *ι ■ z4a ■ - ^E1 ^H1 ■ M - ^Ä1 ^öi " Z&L * ^Bt

und man erhält das erste dreiecksfurnige Signal von der Frequenz f, indem man für O^^ J"das Signal I₁ (Segaente LMN) und ftirl^Y^if das Signal F1 (Segmente KOP) nimmt; man erhält genauso das zweite dreiecksfSrnige Signal, velchee um ff gegenüber dem vorhergehenden versetzt 1st, indem man für °^fs< JL. ^d" Signal G1 (Segment QR), für Ij.Xf/ 3JT das Signal H1 (Segaente RST) und für 2T^f£2T das Signal CH (Segment TU) nimmt; die erhaltenen Signale haben f zur Frequenz und ihre Spitze-Spitze-Aaplitude beträgt 2 Ao. Man stellt fest, daß auch hier die Amplitude der- erhaltenen Signale invariabel ist und nioht Gefahr läuft, gegenüber der Amplitude des Basissignals Abweichungen zu erfahren.

Die Schaltsignale C, die notwendig sind, um die oben beschriebenen phasenverschobenen Signale zu erhalten, sind in Fig. 5 angedeutet; man erhält solche Signale ausgehend vom Signal E1 in an sich bekannter Weise, was nioht weiter beschrieben zu werden braucht.

Es soll nun mit Bezug auf Flg. 6 eine solche Anwendung der erfindungsgeaäßen Maßnahme auf die Erzeugung von dreiecksföraigen, um TT phasenverBehobenen Signalen beschrieben

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werden* Der Oszillator 41 liefert an sein·« Ausgang 42 das dreiecksförmige Signal E1 und an seinem Ausgang 43 das rechteckefor«ige Signal C, welches an einen Ringzähler 44 gegeben wird, der beispielsweise zwei (nicht dargestellte) bistabile Kippschaltungen umfassen kann, die an Ihren Ausgängen die Schalteignale C₁₁, C₁₂, C₂₁, C₂₂ liefern. Die Sohalt- oder Koamutierungssignale C₁₁ und C₂₁ werden an einen Teetkörperumkehrer 45, den sie steuern, gelegt, der das dreiecksfBraige Signal E₁ empfangt; die Umkehreinrichtung 45 arbeitet auf einen Operationsverstärker 46, an dessen Ausgang 47 «an das erste dreiecksföralge Signal (bei UOfOP in Flg. 4) findet. In der gleichen Weise werden die Signale O₁₂ und C₂₂ sowie das Signal S₁ an einen Featkörperumkehrer 48 gegeben, der auf einen Punktioneverstärker 49 arbeitet, an dessen Ausgang man das zweite us TT phasenverschoben dreiecksfömlge Signal (Terlauf QRSTUMn PIg. 4) findet. Auch hler können die erhaltenen dreiecksförmlgen Signale auf einen an sloh bekannten Kreis arbeiten, der eine sinusförmige Welle formt; die Erfindung erlaubt ee also, sinusförmige Zweiphasen- oder Vierphasen-Spannungeu zu erhalten.

Es soll nun der andere Fall der Vereinfachung nach der Erfindung beschrieben werden, welcher die Dreiphasen-Wellen betrifft, d.h. drei Signale, die zu je zwei um zT Phasen versetzt sind, _ indem Bezug auf Flg. 7 genommen * wirds Man findet hler von oben nach unten das Basiesignal £2 von der Frequenz 3 f und der Spitze-Spitze-Amplitude Ao; man formt hler auch durch einfache algebraische Additionen die Signale) Hg "Ao-E₂ und F« « - Ao - E»

und erhält das Signal von der Phase R, indea man von to bis t₁ das Signal E₂ (Segment ab), von t₁ bis t~ das Signal H₂ (Segmente cd und de), von t» b β t. das Signal E₂ (Segment fg) und von t^ bis t_Q das Signal F₂ (Segmente hl und Ij) nimmtt Diese« Signal R ist natürlich ein droitckeförmiges Signal von der Frequenz f und der Spitze_rSpitBe-Amplitude

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Hetürlich, erhält aan die beiden anderen Signale S und T, indes man Segnente nimmt, die üb ein und Ewei Perioden gegenüber den Signalen E,, H₂* ?₂ ^ver9e^^Bt eind. Fig. 7 zeigt unten die notwendigen Schaltsignale.

Pig. 8 zeigt dae Prinzipschema, welches beispielsweise den für die Phase R entsprechenden Aufbau zeigt.

Der Generator 61 für das dreieckefCraige Signal liefert an seinem Ausgang 6£ das dreieckefSraige Signal Sg ^* ⁸^ seinen Eingängen 63 und 64 das Schalteign*l O. Zwei logische Schaltungen 65 und 66 nehmen daß Signal C auf und liefern die Schalteignale C_1R und C« , aus denen eine Addiereinrlchtung das Schaltsignal C₁ -_R liefert. Ein Festkörperuakehrer 68, der durch das Schaltsignal C₁₊,_R gesteuert 1st, gibt das Signal E₂ auf die eine oder andere der beiden Verbindungen 69 und 71» eine Addiereinrichtung 72 bildet die Summe des Signals E₂ und des Signals 0_1R und gibt sie an den+Eingang eines

Funktionsverstärkers 73, dessen -Eingang die Summe des Signals E₂ und des Signale C,_R aufnimmt, welche durch eine Addiereinrichtung 74 geliefert wird; und am Ausgang 75 des Punktions- oder OperationsverBtärkere findet man das dreieckeförmige Signal von der Phase R.

Es ist möglich, wie weiter unten beschrieben werden wird, einen Ringzähler zu verwenden. Es wird auf Fig. 9 Bezug genommen: Der Ringzähler liefert ausgehend von einem Schaltsignal C, welches ihm der Generator für das dreiecksförmigö Signal liefert, Signale a, b, c, die durch logische an sich bekannte Kreise kombiniert werden:

PUr	die	Phase	R:	a	.C	- C1R H	a	-°3R
für	die	Phase	S:	b	.C		C
für	die	Phase	T:	ä	.b"	-. C11 H	b
K C.
h a.

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Ee wird auf Fig. 10 Bezug genommen: Der Generator für das dreiecksförmige Signal liefert an seinem Auegang 82 da« dreieclcsförmige Signal E₂ und an seinem Ausgang 83 das Schalteignal C, welches an einen Ringzähler 85 gegeben wird, der an seinen sechs Ausgängen die Signale a, b, c und i, B, c liefert, die in einer Anordnung 86 aus logischen Gettern oder Toren kombiniert werden und Schaltsignale C_1R, C^_R, C_1S, C,_s, Cj₁J, C,_T liefern, welche drei Festkörperumkehreinrichtungen 87, 88, 89 steuern, welche im übrigen das dreieckeförmige Signal Eg vom Generator 81 aufnehmen. Diese Umkehre inrichtungen speisen drei Funktionsverstärker 91 _f 92, 93, an deren Ausgang man die dreiecksförmigen Signale R, S, T findet.

Auch hier können die erhaltenen dreiecksförmigen dreiphasigen Signale jeweils auf einen an sich bekannten Sinuawellen-Formerkreis arbeiten: Die Erfindung ermöglicht es also, Dreiphasen-Sinugspannungen zu erhalten:

Der Vorteil des gerade beschriebenen System» leitet sich aus mehreren Faktoren her, und zwar zunächst aus dem Prinzip selbst der Erarbeitung der drei Phasen des Drei-Phaseneystems durch einfaches Schneiden oder Nebeneinandersetzen von Elementen, die ausgehend von einem einzigen dreiecksförmigen Monoeinphaeensignal erhalten werden.

Steuerung und Schnitt oder Nebeneinanderanordnung wird durch eine logische Anordnung herbeigeführt, welche für eine eehr gute Genauigkeit bei der Erarbeitung des Signals sorgt. Die erhaltenen Phasenverschiebungen zwinchen den drei Aueganga-phapen besitzen no eine Stabilität, die eich allein aus der Frequenzstabilität des verwendeten TA nphapenoszlllator? herleiten läßt.

Die Analogbehandlung jedas Signals wird durch einen einzigen Verstärker sichergestellt; es ist dnrum möglich, den Ausgangs-Signalen R, S, T eine Größe vergleichbar der des Eingange-

- 13 -109808/1900 BADORfQlNAL

signals e zu gebsii₀ !Tatsächlich, sind nämlich die statischen Umkehreinriehtungen wie 87, 88, 89 praktisch ohne Einfluß auf die Größe des Analogsignale, welches sie übertragene I >ie logischen Anordnungen 85₉ 86 kommen nur aufgrund ihrer Ansprechzeit ins SpIeI₉ welche jeweils bei den Arbeitsfrequensen völlig vernachlässigbar sind.

Der ffrecjuenzbereich. der vorgeschlagenen Vorrichtung hängt offensichtlich von der Qualität oder Größe des Einphasenoszillators ab. Es soll darauf hingewiesen werden, daß aufgrund des erfindungsgemäßen Prinzips die niedrigstmögllche Brequenz des Dreiphasensystems ein Drittel derjenigen des Einphasenslgnals beträgt. a

Die obere Frequenzgrenise wird durch die relative Wichtigkeit der .Ansprechzeiten der logischen Anordnungen 85, 86 gegenüber der entsprechenden Periode des Oszillators festgelegt» Diese Grenze befindet sich bei mehreren zig khz bei sorgfältiger Wahl der logischen Elemente.

Als zusätzlicher Vorteil der Vorrichtung ist die latsache zu nenuen* daß sämtliche am Signal vorgenommenen Operationen üblicher Art sind und mittels integrierten Schaltungen vorge nommen werden. Die Herstellung einer solchen Vorrichtung macht also keinerlei besondere Schaltung erforderlich und vermeidet so die Mehrzahl der Regel- und Elchoperationen, die man bei t solchen Vorrichtungen im allgemeinen antrifft·

Ein anderer Vorteil der beschriebenen Vorrichtung hängt mit der Wahl des Einphasenoszillators Θ1 zusammen·

Unter den verschiedenen üblichen Einphasenoezillatoren zeichnet eich der Oszillator, welcher dreiecksförmige Signale liefert, aue durch die Möglichkeit, die Oszillationafrequenz durch eine äußere kontinuierliche Spannung zu steuern» Ee let aufgrund dieser Tatsache bei der erfindungsgemäßen Einrichtung uöglich, eine Programmierung der !Frequenz der Dreiphasenanordnung oder auch eine Zuordnung eben dieser !Frequenz zu einer beliebigen Größe herbeizuführen. .

*w.*K5*.Mi 109808/1900

~^u~ 20AQ597

Die Leistungen der beschriebenen Vorrichtung hängen ab von denen des Einphasenoszillators 81» Im folgenden werden einige Zahlenwerte für einen solchen Oszillator gegeben:

Frequenzstabilität ala Funktion von ~ 1Obigen Änderungen dee Netses: 0,5 5^

Niveaustabilität ι 0,2 db unter den gleichen Bedingungen

Änderung der dreiecksfönaigen Auegangsspannung als Funktion der Frequenz: £ 0,3 db

Maximale Nelgungs- oder Plankenabweichung der dreiecksfönnigen Signale: 2 i>.

Man sieht, daß das Verfahren nach der Erfindung und die Vorrichtung zu seiner Durchführung, wie ßie gerade beschrieben wurden, eine einfache und genaue Erarbeitung phasenverschobener Signale ermöglichen. Zusätzlich zu den klassischen Anwendungsfällen können solche Einrichtungen interessant sein, beiopiel8!/eiine zur Erarbeitung beliebiger phasenverschobener Funktionen oder Funktionen mit programmierbarer oder zugeordneter Frequenz.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. Yerf öligen zur "Erzeugung eines um einen Winkel *f. ο phaeenveroehobew.eii dreieckefözmigen Signals dei> Frequenz f und der 8pi"fcse'-SpitfJ8-Amplit.ude Ao, dadurch gekennzeichnet, daß ein cLi'eieeki-iförmiges Signal (E) der Frequenz (f )■ und der Amplitude (Ao) mit eine.!.* emplitudengXeichen kontinuierlichen Spannung oder Gleichspannung (Ao) uoö. einer kontinuierlichen Spannung Vo?, öie flefi-nier-t vdrd zn

   Yo « Ao

   erzeugt vrirci linä. daß dse gewUnocht® plissenverecliotiene Signal erhalten wij-'ö_f indoia t-rährend tioi? ansteigenden Planke oder de . Intervall a ^f>;/f^7r ^ßss Signale (E) äae hinsichtlich des alge-■bi?fiisch<5n Vörfeee größere dor beiden Signale (-Vb + S) und V-Ao -f Yo '■■ K) genoramen und välirend der ansteigenden Flanke odor (lees Tivs;--vva3.1n*|^Np^2 T* äes Signale (S) das hinsiehtlieh des- alfvs'bi'aiöcheii Wörc-tes kleinere- der beiden Signale f-l· Yo -ι- E) viiid (-;- Ao ■» Vo - E) geiioiaaien wird.

   2. Vorrichtung sur Erseugung eines dreieclcsförniigen, um phesenverechohenen Signals und eines um -^ ο phasenverschohenen dreieckaformigen Signals nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einendieses dreiecksföriaige Signal (E) und das entsprechende rcchtecksförinige Signal (G) liefernden Oszillator(t)i ein einstellbares polarisierendes Elements welches diese Spannung (Vo) liefert? durch einen Funktionsverstärker, der an seinem positiven Eingang dieses Signal (E) und an seinem negativen Eingang diese Spannung (Vo) empfängt und an seinem Ausgang das Signal (-Vo + E) liefert; durch ein zweites polarisierendes Element, welches diese Spannung ( -Vo) liefert; durch einen zweiten PunktionsverstSrker,, der an seinem positiven E5.ngang die Spannung C-Ao) und an seinem negativen Eingang des Signal - Vo -{■ E) liefert und an den Ausgang das

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   Signal (-Ao +Vo- K) lieferb? durch eine Diode, die an ihrer Anode daß Signal (-Vo + E) liefert, wobei eine zweite Diode an ihrer Anode das Signal (-Ao +Vo-E) liefert und die Kathoden der beiden Dioden miteinander und mit einem Ende eir.eo mit einer Quelle negativer Spannung verbundenen Widerstandes verbunden sind? durch eine Summiei7einrichtung(24), die an einem Eingang das Signal (E) und ©ja einem anderen Eingang das Signal (Yo) c-ripfüfißt und an ihrem Ausgang das Signal £flTo + E) liefert? durch einen dritten Funktionsverstärker (26), der BXi seinem pouitiven Eingang das Signal (fifo -J- E) liefert, und an aeinem negativem Eingang an Maase gelegt ist und an seinem Ausgang Heu Signal (Vo f- E) lief ort 5 durch ein drittes polarisierendes E?. um ent,. nölcVißö diese Spannung (Ao) liefert; durch eiuöE vierten Fwnktionsverßtärkeri, der an seinem positiven Eingang tüeoe Spannung (Ao) und auf seinem negativen Eingang das Signal ( + Vo -J- JS) erapfUngt und an seinem Auragang da& Signal CfAo - Yo - E) liefert; durch eine dritte Diode, die an ihrer Kathode öo.e Signal { Vo -»· E) liefert; eine vierte Diode, üie an ihi-or Kathode das Signal (4 Ao -Vo-E) empfangt, vo^ei die /»jnoden de:*' beiden Dioden miteinander und mit einem Ende einea Widerstandes verbunden sind, der mit einer positiven Spannungsvolle gekoppelt ist; durch eine PeetkörperÄoppelumkehreinricUtung, welche durch das Signal (E) gesteuert und mit ihren Eingängen an die Kathoden der ersten und zweiten Dioden und an die Anoden der dritten und vierten Dioden und zwei. Funktionsverstärker gelegt ist, wobei der Eingang jedes Verstärkers mit einem Ausgang der Umkehr4^vjO f

   einrichtung verbunden ist und die beiden um 4^vjO und -*f ο verschobenen droieoksföruiigen Signale dann an den Ausgängen dieser Verstärker erhalten werden,

   3. Verfahren zur Erzeugung von zwei urn TT gegeneinander

   ~2~

   phasenverschoben^ dreiecksförmigen Signalen, d.h. Zweiphasensignalen, mit oinor Frequenz f und einer Spitze-Spitze-Amplitude von (2 Ao), dadurch gekennzeichnet, daß ein dreiecksförmigea Signal (K₁) der Frequenz (f) und der Amplitude (Ao) und einer kontinuierlichen Spannung (Ao) gleich dieser

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   2Q4Q597

   ■ -. 17 -

   Amplitude des Signals (B₁) gewählt wird und daß das dreiecksfÖrmige dem anderen voreilende Signal der Frequenz Cf) erhalten wird, indem während einer Periode (P₁) des Signale (E₁), die von einer negativen Spitze aus gerechnet wird, des Signal (i> Ao + E₁) entnommen wird und das während der folgenden Periode** l.i³ ₂) des Signals (E₁) das Signal (- Ao ■«· E₄) entnommen wird und daß das andere dreiecksförmfge Signal der iraqueusä (f) erhalten wird, indem man während der ansteigenden Jlaük© der Periode (P₁) das Signal C-Ao -5· I₁) und während der absteigenden Flanke der Periode

   (P₁) und während d©r ansteigenden Planke der Periode (P₂) das Signal ί+^Αο - B₁) und während der absteigenden Planke der Periode P₉7 daa Signal C- Ao + B₁) genommen wird (3?ig_e 4)

   4« Vorrichtung aur Erzeugung von swei dreiecksförmigen zweiphasigan Signalen nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen dieses dreiecksförmlge Signal (B^) und das entsprechend© rechteoksxöxinige Signal (O) liefernden Oszillator (41)» einen Ringzähler (44), der das Signal (O) empfängt und vier rechtecksföznige Signele der Ji'req.ueng {£), nämlich ein Signal (Ο^) gleich Ao vähreKcl der Periode (P^) und welches nur während dieser Periode(P_?Quillst _8Ov;ie sin Signal CO₂₁) gleich Null während P^ und gietefi Ao während Pg sowie ein Signal (C^₂)

   gleich Null während der-ansteigenden.Planke von P^, gleich Ao während der absteigenden Planke von P^ und während der

   ansteigenden Planke von P₂, und gleich Null während der absteigenden Flanke von P₂ und ein Signal (Op₂) gleich Ao

   während der ansteigenden Planke von (P|) und gleich Null während der absteigenden Planke -von P₁ und während der ansteigenden Planke von P₂ und gleich Ao während der absteigenden Planke von P₂ liefert} durch einen Eestk:örperumkehrer (45), der das Signal (E₁) empfängt und durch die Signale (C₁₁ und C₂₁) gesteuert ist; durch einen Punktione» verstärker {46), auf den der Umkehrer (45) arbeitet und der

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   •'W: bad

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   day erste dreiecksförniige Signal von der Frequenz (f) liefert; und durch einen Feotkörperumkehrer (48), der das Signal (E₁) empfängt und durch die Signale (C₁g und Cgg) gesteuert wird; und durch einen Funktionaverstärker (49)* auf den der ümkehrer (48) arbeitet und welcher das zweite draiecksförmige Signal von der Frequenz {fKFig, 5 und 6) liefert,,

   5ο Verfahren aur Erzeugung von drei dreiecksförmigen Signalen, von denen jeweils swe! um 2"ii* phasenverschoben - dreiphasig sind, von der Frequenz f und der Amplitude(3Ao), dadurch gekennzeichnet, daß von einem dreieckeförmigen Signal (E«) der Frequenz (3f) und dei* Amplitude (Ao) und von einer kontinuierlichen Spannung (A^-)) gleich der Amplitude des Signals {Ep) ausgegangen wird« und daß da« Signal der ersten Phase (R) erhalten wirdp indem ".jährend der ansteigenden Flanke einer Periode [P₁) des Signals (Eg)» gezählt ma einer negativen Spitze des Signals (Eg) seibat während der absteigenden Flanke der Periode (P₁) und während der anzeigenden Flanke der folgenden Periode (Pg) das Signal (Ao - E2) genommen wird und das während der absteigenden Flanke dar Periode (Pp) das Sigaal (Ep) selbst und während der folgenden Periode (P^) ^dßs Signal (E₂) selbst und während der folgenden Periode {£*} das Signal (-Ao - Eg) genommen wird, wobei das Signal der Phese tß) um 2*1" gegenüber

   der Phase (R) phasenverschoben iet und durch die gleichen Signale erhalten wird, die jedoch während der Perioden (Pg, P,, P₁) des Signals (Eg) genommen wurden; und daß das Signal der um ZT

   gegenüber der Phase (S) verechobenmSignal der Phase (T) durch die gleichen Signale erhalten wird, jedoch während der Perioden (P₃, P₁, P₂) des Signals (Eg) (Fig. 7).

   6. Vorrichtung sur Erzeugung von drei dreiecksförmigen - dreiphasigen - Signalen nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Oszillator (61), der dieses dreieckeformige Signal (E₂) und das entsprechende rechtecksförmige Signal (C) liefert; und durch einen logischen Kreis (65) für jede der drei Phasen , welcher

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   das Signal (O) empfängt und ein rechteclrsförmiges Signal (O^) liefert,, welches Null während.der ererben Halbperiode und gleich Ao"führend fliese:·: zwei folgenden Halbperioden und Null während rißi: drei .folgende» Halbpei'ioden ißt? durch einen logischen Kreis ■}-6.6)_f der dr-ü. Signal YO) empfängt und ein rechtecksförraiges Signal (C«) gleich Hull während dieoer zwei Perioden und gleicl Ao während dieser dritten Periode liefert; durch eine Addier» einricatung i67}₉ welche öie beiden Signale (C^ und 0«) empfängt, und ihre Summe' {0.j _, ^) liefert; einen durch das Signal (G_{1 0} -.} gesteuerte». ^QBtkiJrperurulcelirer (68), der das Signal 'K₀) ewijfänft"·;; ein© (las fH^nel<0.Λ imd das'Signal eines Aus- _Λ .^r.wg's <Sg£ U;:;l,:ohr©r<: (68} empfsageßÄo Moiereinrielituüg (72)_t ™ cins ^ä-dierei.jjric'htting,· ?7>ⁱ.''"_c "vrelche da« Signal (0^.) laid das :. des anäaren Auegarj/t·. des Uiukelirers (6öJ empfängt; und einen Jftinktionsverstii.rker J72)t der an seinen? -5-Eingang das AiisgÄii^esignal der Addiereinrichtung (72) und an seinem ■ "Yd.ngBTyfz das iluagangasignal der Addiereinriehtung (74) aufnimmt ~ma dpa dreiecksförmige Signal einer der drei Phasen 7 und 8) liefert,

   7ο Vorrichtung isur Erzeugung von drei dreieeksförmlgen dreiphaßigcn Signalen ntach Anspruch 5₉ gekennzeichnet durch einen Oscillator (81), der dieses· äreiecksfb'naige Signal (Bg) und d&s enteprüchenoe rechtecksförmige Signal (C) liefert; einen &p.£> Sij-nal. (0) aufnehmenden Ringzähler, liolcher drei rechtec;ksfi5iiQigo Signale liefert; Nämlich ein Signal (a), welches gleieli Null während der ersten- Halbperiode, gleich Ao während der drai folgenden Halbperioöen und gleich Null während der dritten Periode ist; ein Signal(b), welches Null während der ersten Periode, gleich Ao während der drei folgenden Halb~ Perioden imd gleich Null während der letzten Halbperiode ist? und ein Signal c, welches Null während der drei ersten Halb« periödan und gleich Ao während der drei letzten Halbperioden 1st, vo"bei eine Anordnung logischer 3?ore oder Gatter (86) die drei Signale (a, b, c) aufnimmt und sechs Signale ^1R ~ ^aeC' ^3R ^β c.a; C^g « b»c| C,g β B«c; O₁Ij, « a„B C_3T = a.b

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   liefert und wobei für jede der drei Phasen ein Festkörperumkehrer (87) angeordnet 1st, der das Signal (E₂) empfängt und durch die Signale (C₁. ,) der betrachteten Phase gesteuert wird; und durch einen Funktionsverstärker (91)» der das Ausgangssignal des Umkehrers (87) aufnimmt und an seinem Ausgang das dreiecksförmige Signal der betrachteten Phase (Fig. 9 und 10) liefert.

   8. Verfahren zur Erzeugung phasenverschobener sinusförmiger Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß dreiecksförmige Wellen nach einem der vorhergehenden Ansprüche erzeugt werden; und dnrch an sich bekannte Einrichtungen, welche diese dreiecksförmlgen Wellen empfangen und sie in die Gestalt sinusförmiger Wellen bringen·

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