DE2444250A1 - Voltage controlled oscillator generating square wave pulse train - using Schmitt trigger, and transistor-transistor logic components contains operational amplifier - Google Patents
Voltage controlled oscillator generating square wave pulse train - using Schmitt trigger, and transistor-transistor logic components contains operational amplifierInfo
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Abstract
Description
Spannungsgesteuerter-Oszillator zur Erzeugung einer rechteckförmigen Impuls folge Die Erfindung bezieht sich auf einen spannungsgesteuerten Oszillator zur Erzeugung einer rechteckförmigen Irapulsfolge mit einem Integrator, bestehend aus einem invertierenden Verstärker, dessen Ausgang über einen Ladekondensator mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers verbunden ist. Außerdem besteht der Integrator aus einem elektronisch steuerbaren Schaltelement1 dessen Schaltstrecke parallel zum Ladekondensator geschaltet ist. Der Oszillator enthält außerdem einen Widerstand, an dem einerseits die Spannung zur Steuerung des Oszillators anlieyt und der andererseits mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers verbunden ist.Voltage-controlled oscillator for generating a square-wave Pulse sequence The invention relates to a voltage controlled oscillator for generating a rectangular pulse train with an integrator, consisting of from an inverting amplifier whose output has a charging capacitor connected to the inverting input of the amplifier. There is also the integrator from an electronically controllable switching element1 whose switching path is parallel is switched to the charging capacitor. The oscillator also contains a resistor, to which on the one hand the voltage for controlling the oscillator is applied and on the other hand is connected to the inverting input of the amplifier.
Ein bekannter, spannungsgesteuerter Oszillator besteht aus einem mehrpoligen Schalter, aus einem Widerstand, einem Operationsverstärker, dessen Ausgang über einen Ladekondensator an seinen invertierenden Eingang angeschlossen ist und aus einem, Komparator, der in Abhängigkeit von der Polarität des zugeführten Signals den mehrpoligen Schalter steuert. Dabei liegt je eine Gleichspannung zur Steuerung des Oszillators an je einem Kontakt des Schalters, dessen Mittelkontakt über den Widerstand mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkere verbunden ist. Der Schalter kann beispielsweise als Multiplizierer oder als Diodenbrücke ausgeführt sein. Dieser bekannte Oszillator erfordert wegen der Verwesudung des Romparators und-deX Schalters einen relativ großen technischen Aufwand, der bei manchen Anwendungsfällen noch durch die Notwendigkeit einer zusätzlichen Umformung des Komparator-Ausgangssignals auf einen fTL-Pegel erhöht wird. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Oszillators besteht darin, daß besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen, um ein unbeabsichtigtes Schwingen im Bereich des Komparators, insbesondere bei niedrigen Impulsfolyefrequenzen der erzeugten rechteckförmigen Impulsfolge zu verhindern. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Oszillators ist darin zu sehen, daß bei dessen Betrieb der Ladekondensator laufend umgepolt wird, ohne vorher entladen zu werden.A well-known, voltage-controlled oscillator consists of a multi-pole Switch, from a resistor, to an operational amplifier, the output of which is above a charging capacitor is connected to its inverting input and off a, comparator, which depends on the polarity of the supplied signal controls the multipole switch. There is a DC voltage for each control of the oscillator to one contact each of the switch, the center contact of which via the Resistor connected to the inverting input of the operational amplifier. The switch can, for example, be implemented as a multiplier or as a diode bridge be. This known oscillator requires because of the decay of the comparator and-deX switch a relatively large technical effort, the in some applications due to the need for additional reshaping of the comparator output signal is increased to an fTL level. Another disadvantage this known oscillator consists in taking special precautions must be to avoid inadvertent oscillation in the area of the comparator, in particular at low pulse sequence frequencies of the generated square-wave pulse train impede. Another disadvantage of this well-known oscillator can be seen in the fact that that during its operation the charging capacitor is continuously reversed without being previously discharged to become.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen spannungsgesteuerten Oszillator anzugeben, der sich durch vergleichsweise geringen technischen Aufwand auszeichnet und bei dem die Nachteile des bekannten Oszillators vermieden werden. Insbesondere liegt der Erfindung auch die Aufgahe zugrunde einen spannungsgesteuerten Oszillator anzugeben, der unter Verwendung von TTL-BausLeinen realisierbar ist.The invention is based on the object of a voltage-controlled Specify oscillator, which is characterized by comparatively little technical effort and in which the disadvantages of the known oscillator are avoided. In particular, the invention is also based on the task of a voltage-controlled Specify an oscillator that can be implemented using TTL modules.
Erfindungsgemäß ist der Ausgang des Verstärkers mit einem Schmitt-Trigger verbunden, der über seinen Ausgang die rechteckförmige fmpulsfolye abgibt, deren Impuisfianken in Abhängigkeit von einem ersten bzw. zweiten Schwellwert der Ladespannung am Ladekondensator erzeugt werden. Außerdem ist der Ausgang des Schmitt-Triggers mit einem Steuereingang des Schaltelementes verbunden.According to the invention, the output of the amplifier is with a Schmitt trigger connected, which emits the rectangular fmpulsfolye via its output, whose Impulse limits as a function of a first or second threshold value of the charging voltage are generated at the charging capacitor. In addition, the output of the Schmitt trigger is connected to a control input of the switching element.
Der erfindungsgemäße Oszillator zeichnet sich durch geringen technischen Aufwand aus, weil der mit dem Ausgang des Verstärkers verbundene Schmitt-Trigger und das zur EntLadung des Ladekondensators erforderliche Schaltelement einen geringeren technischen Aufwand erfordern als der Komparator und der Schalter beim bekannten Oszillator. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemaßen Osziliators ist darin zu sehen, daß bei Verazendung des Schmitt-Triggers keine unerwünschten Schwingungen zu befürchten sind, so daß sich diesbezügliche Maßnahmen erübrigen. Der Schmitt-Trigger läßt sich außerdem durch einen TTL-Bauteil mit einer Schmitt-Trigger-Eingangsschaltung realisieren. Ein weiterer Vortcil des er£indungsgemäßen Oszillators ist darin zu sehen, daß in Abhängigkeit von der Spannung zur Steuerung des Oszillators eine rechteckförmige Impulsfolge erzeugt wird, deren Impulsfolgefrequenz linear von der Steuerspannung abhängig ist.The oscillator according to the invention is characterized by low technical Effort because of the Schmitt trigger connected to the output of the amplifier and the switching element required to discharge the charging capacitor has a smaller one require technical effort than the comparator and the switch in the known Oscillator. Another advantage of the inventive oscillator is to see that with verazendung of the Schmitt trigger no unwanted Vibrations are to be feared, so that no relevant measures are necessary. The Schmitt trigger can also be through a TTL component with a Schmitt trigger input circuit realize. Another advantage of the oscillator according to the invention is in it see that depending on the voltage to control the oscillator a square-wave Pulse train is generated whose pulse repetition frequency is linear from the control voltage is dependent.
Falls eine rechteckförmige Impulsfolge mit einer relativ niedrigen Impulsfolgefrequenz erzeugt werden soll, dann ist es zweckmäßig, als Schaltelement einen Fe.ldeffekttransistor vorzusehen, dessen Schaltstrecke einerseits an den invertierenden Eingang und andererseits an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen ist und dessen Steuereingang mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers verbunden ist. If a rectangular pulse train with a relatively low Pulse repetition frequency is to be generated, then it is useful as a switching element to provide a field effect transistor whose switching path on the one hand to the inverting Input and on the other hand is connected to the output of the amplifier and its Control input is connected to the output of the Schmitt trigger.
Falls eine rechteckförmige Impulsfolge erzeugt werden soll, deren Impulsfolgefrequenz relativ hoch ist, dann ist es zweckr'äßig,als Schaltelement einen Transistor vorzusehen, dessen Emitter-KolleRtor-Strecke.an den invertierenden Eingang und an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen ist und dessen Basis die erzeugte rechteckförmige Impulsfolge zugeführt wird. If a square-wave pulse train is to be generated, its Pulse repetition frequency is relatively high, then it is expedient as a switching element to provide a transistor, the emitter-collector path of which is connected to the inverting Input and is connected to the output of the amplifier and its base the generated rectangular pulse train is supplied.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben, wobei in mehreren Figuren dargestellte gleiche Gegenstände mit gleichen Bezugs zeichen bezeichnet sind. In the following, embodiments of the invention are based on the Figures 1 to 3 described, with the same objects shown in several figures are denoted by the same reference characters.
Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines spannungsgesteuerten Oszillators unter Verwendung eines Feldeffekttransistors, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines spannungsgesteuerten Oszillators unter Verwenduny eines Schalttransistors und Fig. 3 Signale, die beim Betrieb der Oszillatoren gemäß Fig. 1 und 2 auftreten. 1 shows a first exemplary embodiment of a voltage-controlled Oscillator using a field effect transistor, FIG. 2 shows a second exemplary embodiment a voltage controlled oscillator using a switching transistor and FIG. 3 signals which occur during the operation of the oscillators according to FIGS. 1 and 2.
Der in Fig. 1 dargestellte Oszillator besteht aus dem Operationsverstärker V, dem Kondensator C, dem Feldeffekttransistor FT, dem Schmitt-Trigger ST, den Diodep D1, D2 und aus den Widerständen R1, R2. Der Operationsverstärker V besitzt zwei Eingänge, von denen einer mit einem Minuszeichen und der andere mit einem Pluszeichen gekennzeichnet ist. Der unit einem Minuszeichen bzw. mit einem Pluszeichen gekennzeichnete Eingang ist mit dem invertierenden bzw.The oscillator shown in Fig. 1 consists of the operational amplifier V, the capacitor C, the field effect transistor FT, the Schmitt trigger ST, the Diodep D1, D2 and from the resistors R1, R2. The operational amplifier V has two Inputs, one with a minus sign and the other with a plus sign is marked. The unit marked with a minus sign or a plus sign The input is connected to the inverting resp.
mit dem nicht invertierenden Kanal des Operationsverstärkers V verbunden. Der Operationsverstärker V bildet mit dem Nondensator C einen Integrator, dessen.Integrationsdauer unter Verwendung des Feldeffekttransistors FT eingestellt wird. Im folgenden wird die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Oszillators anhand der in Fig. 3 dargestellten Signale erläutert. Die Abszissenrichtungen beziehen sich auf die Zeit t.connected to the non-inverting channel of the operational amplifier V. The operational amplifier V forms an integrator with the capacitor C, the integration duration of which is set using the field effect transistor FT. The following will the mode of operation of the oscillator shown in FIG. 1 with reference to that shown in FIG. 3 Signals explained. The abscissa directions relate to time t.
An den Schaltungspunkten P1 und P2 liegt die in Fig. 3 dargestellte Steuerspannung A a2l. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird vorausgesetzt, daß die Steuerspannung ausgehend von einem Betrag von 0 V zum Zeitpunkt tl auf einen Betrag von -10 V zum Zeitpunkt t5 ansteigt. Zwischen den Schaltungspunkten P7 und P8 und damit am Ladekondensator C bildet sich die Spannung B aus, die ab dem Zeitpunkt tl zunimmt und zuwa Zeitpunkt t2 einen Schwellwert S1 erreicht, der bei diesem Ausführungsbeispiel +1,7 V beträgt. Ab dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 wird vom Schmitt-Trigger ST das Signal D'mit einer Spannung von +5 V abgegeben. Zum Zeitpunkt t2 schaltet der Schmitt-Trigger ST, so daß während der Dauer d2 das Signal D auf den Betrag von O V absinkt und der Felaeffekttransistor FT derart gesteuert wird, daß er die Schaltungspunkte P7 und P8 leitend miteinander verbindet und der Ladekondensator C entladen wird. Im Zuge dieser Entladung wird die am Kondensator C anliegende Spannung B ab dem Zeitpunkt t2 erniedrigt, bis sie den zweiten Schwellwert S2 erreicht, der bei vorliegendem Ausführungsbeispiel mit +0,9 V eingestellt ist. Dieser zweite Schwellwert S2 wird zum Zeitpunkt t3 erreicht, zu dem der Schmitt-Trigger erneut schaltet, so daß mit dem Signal D gleich +5 V die Schaltstrecke des Feldeffekttransistors FT sperrt und der Kondensator C ab dem Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 erneut aufgeladen wird.The circuit shown in FIG. 3 is located at circuit points P1 and P2 Control voltage A a2l. In this embodiment, it is assumed that the Control voltage based on an amount of 0 V at time tl to an amount rises from -10 V at time t5. Between nodes P7 and P8 and thus at the charging capacitor C the voltage B is formed, which from the point in time tl increases and at point in time t2 reaches a threshold value S1, which in this exemplary embodiment +1.7 V. From time t1 to time t2, the Schmitt trigger ST emitted the signal D 'with a voltage of +5 V. Switches at time t2 the Schmitt trigger ST, so that during the period d2 the signal D to the amount of O V decreases and the Felaeffekttransistor FT is controlled so that it the Connection points P7 and P8 conductively connected to one another and the charging capacitor C is discharged. In the course of this discharge, the voltage across the capacitor C is increased B is decreased from the time t2 until it reaches the second threshold value S2, the is set to +0.9 V in the present exemplary embodiment. This second threshold S2 is reached at time t3, at which the Schmitt trigger switches again, so that with the signal D equal to +5 V, the switching path of the field effect transistor FT blocks and the capacitor C is charged again from time t3 to time t4 will.
Die maximal erreichbare Impulsfolgefrequenz der über die Schaltungspunkte P3 und P4 abgegebenen erzeugten Impulsfolge D ist von den Zeiten dl und d2 abhängig. Dabei ist dl die Integrationszeit, die einerseits in proportionaler Weise von der Spannung A abhängig ist und andererseits vom Produkt des Betrayes des Widerstandes R1 und der Kapazität des Kondensators C und von weiteren Daten des Operationsverstärkers V abhängt. Die Zeit d2 wird nur durch den Innenwiderstand der Schaltstrecke des Feldeffekttransistors FT bestimmt. Da der Innenwiderstand diese Schaltstrecke des Feldeffekttransistors FT relativ groß ist, eignet sich das Ausführungsbeispiel genuß Fig. 1 hauptsächlich zur Erzeugung einer rechteckförmigen Impulsfolge D relativ geringer Impulsfolgefrequenz.The maximum achievable pulse repetition frequency over the switching points P3 and P4 emitted generated pulse sequence D is dependent on the times dl and d2. Here, dl is the integration time, which on the one hand is proportional to the Voltage A is dependent and on the other hand on the product of the amount of resistance R1 and the capacitance of the capacitor C and other data of the operational amplifier V depends. The time d2 is only determined by the internal resistance of the switching path of the Field effect transistor FT determined. Since the internal resistance has this switching path of the Field effect transistor FT is relatively large, the embodiment is suitable for enjoyment Fig. 1 mainly for generating a rectangular pulse train D relative low pulse repetition rate.
Am Schaltungspunkt P5 und an Masse liegt eine positive Betriebsspann-ung von +5 V an. Die beiden entgegengesetzt gepolten Dioden D1 und D2 dienen zum Schutz des Schmitt-Triggers ST. Als Schmitt-Trigger ST ist ein TTL-Gatter mit einer bekannten Schmitt-Trigger-Einganc3sschaltung vorgesehen.There is a positive operating voltage at circuit point P5 and at ground from +5 V. The two oppositely polarized diodes D1 and D2 are used for protection of the Schmitt trigger ST. As a Schmitt trigger ST is a TTL gate with a known Schmitt trigger input circuit provided.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines spannungsgesteuerten Oszillators, bei dem anstelle eines Feldeffekttransistors der Schalttransistor TR vorgesehen ist. Das Signal D vom Ausgang des Schmitt-Triggers ST wird unter Verwendung des weiteren Schmi-t-Triggers ST1 polaritätsraäßig umgekehrt, so daß sich das Signal D ergibt, das einerseits über die Schaltunyspunkte P3 und P4 abgegeben wird und das andererseits über den Widerstand R3 an die Basis des Transistors TR zurückgeführt wird und die Emitter-Kollektorstrecke dieses Transistors während der Dauer dl gesperxt und während der Dauer d2 geöffnet,wird und auf diese Weise die in Fig. 3 dargestellten Signale B, D, D erzeugt werden. Da der Innenwiderstand der Schaltstrecke des Transistors TR kleiner ist als der Innenwiderstand der Schaltstrecke des in Fig. 1 dargestellten Feldeffekttransistors FT, eignet sich der Oszillator gelaäß Fig. 2 zur Erzeugung von Impulsfolgen höherer Impulsfolgefrequenz.Fig. 2 shows another embodiment of a voltage controlled Oscillator, in which the switching transistor TR instead of a field effect transistor is provided. The signal D from the output of the Schmitt trigger ST is used of the further Schmi-t trigger ST1 polarity-related reversed, so that the signal D results, which is delivered on the one hand via the Schaltunypunkte P3 and P4 and which, on the other hand, is fed back to the base of the transistor TR via the resistor R3 and the emitter-collector path of this transistor is blocked for the duration dl and during of duration d2 is opened, and in this way the in Signals B, D, D shown in FIG. 3 are generated. Since the internal resistance of the Switching path of the transistor TR is smaller than the internal resistance of the switching path of the field effect transistor FT shown in Fig. 1, the oscillator is suitable gelaäß Fig. 2 for generating pulse trains with a higher pulse repetition frequency.
Anstelle des Verstärkers V kann auch ein CAIOS-Inverter vorgesehen sein, dessen Ausgang an den Punkt P7 und dessen Eingang an den Punkt P8 angeschlossen ist.Instead of the amplifier V, a CAIOS inverter can also be provided its output is connected to point P7 and its input to point P8 is.
6 Patentansprüche 3 Figuren-6 claims 3 figures
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19742444250 DE2444250B2 (en) | 1974-09-16 | 1974-09-16 | OSCILLATOR FOR GENERATING A RECTANGULAR PULSE TRAIN, WHOSE PULSE TRAIN FREQUENCY CAN BE CONTROLLED |
Publications (2)
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DE2444250B2 DE2444250B2 (en) | 1976-07-22 |
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ID=5925908
Family Applications (1)
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DE19742444250 Withdrawn DE2444250B2 (en) | 1974-09-16 | 1974-09-16 | OSCILLATOR FOR GENERATING A RECTANGULAR PULSE TRAIN, WHOSE PULSE TRAIN FREQUENCY CAN BE CONTROLLED |
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Families Citing this family (1)
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DE4104040C2 (en) * | 1991-02-09 | 2002-08-14 | Thomson Brandt Gmbh | Method for balancing and operating a circuit arrangement and circuit arrangement for carrying out the method |
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1974
- 1974-09-16 DE DE19742444250 patent/DE2444250B2/en not_active Withdrawn
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Publication number | Publication date |
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DE2444250B2 (en) | 1976-07-22 |
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