DE2518558A1 - Einrichtung zur spitzenerfassung - Google Patents
Einrichtung zur spitzenerfassungInfo
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Description
It 3210
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Spitzenerfassung bzw. Spitzenanzeige und insbesondere eine derartige Einrichtung mit einer Anstiegszeitverbesserung der Eingangssignale.
Schaltungen zur Spitzenerfassung bzw. Spitzenanzeige werden in verschiedenen Anwendungsgebieten benutzt, wenn es erwünscht oder notwendig ist, die Anzeige von Spitzenwerten eines
Eingangssignales zu erfassen bzw. messen oder zu liefern. Eine typische Schaltung zur Spitzenerfassung besteht aus einer
Diode,die an einen Kondensator angeschlossen ist, wodurch der Kondensator in beiden Richtungen aufgrund von zunehmenden Werten des an die Diode angelegten Eingangssignals geladen werden kann. Diese Art einer Einrichtung zur Spitzenerfassung
besitzt eine relativ niedrige Anstiegszeitkonstante, so daß der Kondensator bei einer Erhöhung der Signalpegel sehr schnell aufge·
geladen werden kann; diese Einrichtung besitzt jedoch eine
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relativ große Abfallzeitkonstante, so daß der Kondensator mit einer vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeit entladen wird, wenn der vorliegende Eingangssignalpegel unterhalb
den vom Kondensator gespeicherten Wert abfällt.
In einem typischen Anwendungsgebiet einer derartigen Einrichtung zur Spitzenerfassung bzw. Spitzenmessung wird ein ■
Spxtzenwert-Meßinstrument verwendet, welches beispielsweise eine Anzeigenadel enthält, die entsprechend der Ausgangsspannung der Einrichtung zur Spitzenerfassung bzw. des Spitzendetektors abgelenkt wird. Eine Anwendungsmöglichkeit eines
derartigen Spitzenwert-Meßinstruments ist die Lieferung von Anzeigen oder Messungen des Wertes eines tonerzeugenden Signals.
Ein derartiges Meßgerät kann vorteilhafterweise in Tonwiedergabesystemen, beispielsweise einem Gerät zur stereophonen Tonverarbeitung ait High Fidelity benützt werden.
Wenn das Spitzenwert-Meßinstrument zur Anzeige der Tonwerte bzw. Tonhöhen benutzt wird, muß die Anzeigenadel notwendigerweise den Änderungen des Spitzenwertes des Tonsignals verzögerungslos folgen, auch wenn das Tonagnal ein Musiksignal
darstellt, dessen Pegel plötzlichen Änderungen unterliegt. Im Hinblick auf die mechanischen Zeitkonstanten der Anzeigenadel
und deren zugeordneten Erregungseinrichtungen ist zu berücksichtigen, daß die Nadel oft derartigen plötzlichen Änderungen
des TonsigndLs nicht folgen kann. Die Spitzenwerte des Signals können sich für das Meßinstrument zu schnell ändern, so daß
letzteres diesen Änderungen nicht entsprechend folgt. Entsprechend würde es notwendig sein, eine Steuerschaltung für ein
Spitzenwert-Meßinstument zu schaffen, so daß im Hinblick auf
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plötzliche Änderungen des Eingangssignals gegenüber einem
normalen oder sich langsam ändernden Eingangssignal eine Verbesserung auftritt. Es wurde angenommen, daß bei einer
derartigen Verbesserung oder zusätzlichen Verstärkung der plötzlichen Änderungen die Anzeigenadel in Abhängigkeit von
solchen Signalen mit höherem Pegel angesteuert würde , und zwar ungeachtet deren relativ hohen mechanischen Zeitkonstante.
Eine vorgeschlagene Steuerschaltung für ein derartiges Spitzenwert-Meßinstrument würde einen Verstärker, beispielsweise
einen Funktionsverstärker zur Lieferung der in dem Kondensator des Spitzendetektors gespeicherten Spannung zu
dem Meßinstrument enthalten. Wenn ein Kondensator in der Ausgangsschaltung des Verstärkers vorgesehen wird, werden
plötzliche Änderungen des Eingangssignals festgestellt und eine einer derartigen plötzlichen Änderung proportionale Spannungskomponente
wird dem verstärkten Eingangssignal hinzuaddiert. Während derart plötzlicher Änderungen würde das Meßinstrument
mit einer ersten Komponente gespeist werden, die proportional dem plötzlich geänderten Eingangssignal ist, sowie mit einer
zweiten Komponente, welche zur ersten Komponente hinzuaddiert wird und der plötzlichen Änderung selbst proportional ist.
Obgleich die plötzliche Änderung des Eingangssignals durch eine derartige Einrichtung bzw. einen Detektor zur Spitzenerfassung
verbessert wird, werden die Eigenschaften der gesamten Steuerschaltung des Meßgeräts in gleicher Weise geändert,
wenn die Verbesserung bzw. Erhöhung des Anstiegszeitabschnitts verändert wird. Eine derartige Änderung würde eine Kompensation,
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ζ. B. durch Änderung anderer Parameter erforderlich machen, so
daß bei Fehlender plötzlichen Änderungen das Meßinstrument trotzdem eine Anzeige liefert, welche eine exakte Wiedergabe
der Eingangssignalpegel ist. Demzufolge würde es notwendig sein, verschiedene Schaltungsparameter bei jeder Einstellung
der Schaltung zur Anstiegszeitverbesserung einzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrichtung zur Spitzenerfassung bzw. Spitzenmessung zu schaffen, die eine Verbesserung bzw. eine Erhöhung der Eingangssignal-Anstiegszeit mit sich bringt.
Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung zur Spitzenerfassung mit einer Verbesserung bzw. Erhöhung der Anstiegszeit des Eingangssignals geschaffen, welche einen rückgekoppelten Verstärker
umfaßt; eine Rückkopplungsschaltung begründet einen Rückkopplungsweg zwischen dem Verstärkerausgang und einem von zwei Verstärkereingängen. Der andere Verstärkereingang ist an eine Schaltung zur Spitzenerfassung angeschlossen, die einen Kondensator enthält, welcher durch Signale vorbestimmter Polarität geladen wird. Plötzliche Änderungen des Anstiegszeitabschnitts
der an den Kondensator angelegten Eingangssignale werden zur Änderung der Rückkopplungsschaltung verwendet, so daß das vom
Verstärker erzeugte Ausgangssignal während des Anstiegszeitabschnitts des sich ändernden Eingangssignals verbessert, d.h.
erhöht wird.
Die Verbesserung bzw. Erhöhung der Anstiegszeit kann vorteilhafterweise erwünschtenfalls geändert werden, ohne daß der
Ausgangssignalwert des Detektors bzw. der Einrichtung zur Spitzenerfassung für solche
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Fälle beeinträchtigt wird, in welchen das Eingangssignal keine plötzlichen Änderungen umfaßt.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann leicht in Verbindung mit einem Spitzenwert-Meßinstrument verwendet werden. In diesem
Fall kann das Meßinstrument derart angesteuert werden, daß es in exakter Weise plötzliche Änderungen der Spitzenwerte eines
Eingangssignals anzeigt.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand von Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Einrichtung zur Spitzenerfassung mit verbesserter Anstiegszeit,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Einrichtung,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer weiteren AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, und
Figur 4 eine schematische Darstellung einer weiter abgewandelten AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 eine schematische
Darstellung einer vorgeschlagenen Einrichtung bzw. Schaltung zur Erfassung von Spitzenwerten erläutert,die eine Anstiegsverbesserung des
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Eingangssignals umfaßt und in Verbindung mit einem Meßgerät M verwendet wird. Die dargestellte Schaltung weist mehrere
Verstärkerstufen A- und A«, eine aus einer Diode D^ und
einem Kondensator C, gebildete Schaltung zur Erfassung bzw. Messung eines Spitzenwertes, einen Ausgangssteuerverstärker
A. und eine einen Kondensator C_ und einen Widerstand R,
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enthaltende Schaltung zur Verbesserung der Anstiegszeit auf. Ein Eingangssignal, beispielsweise ein Audiosignal, wird
über einen Eingangsanschluß t, an einen variablen Widerstand R1 angelegt. Der variable Widerstand R, kann ein Potentiometer
sein, welches einen verschiebbaren Abgriff aufweist und dazu dient, eine Einstellung der OdB-Anzeige des Meßgeräts M zu
ermöglichen. Der veränderbare Abgriff des Potentiometers steht mit der Verstärkerstufe A1 in Verbindung, die als logarithmischer Verstärker geschaltet ist und aus einem Operationsverstärker OP. und einer Rückkopplungsschaltung zusammengesetzt
ist, wobei letztere aus einer Parallelschaltung von entgegengesetzt gepolten Dioden D1 und D„ besteht, wie dies aus Fig.
hervorgeht.
Die logarithmische Verstärkerstufe A1 ist vorgesehen, um einen
dynamischen Bereich von beispielsweise -5OdB bis +5 dB zu schaffen.
Der Ausgang des logarithmischen Verstärkers A1 gelangt Über
ein Diodenpaar D~ und D,, welches eine Vollweg-Gleichrichterschaltung bildet, zur Verstärkerstufe A„. Diese Stufe besteht
aus einem Operations- bzw. Funktionsverstärker OP- mit einer negativen Rückkopplungsschaltung, welche einen variablen Widerstand R« enthält, der vorgesehen ist, um eine Bedienungsperson
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eine Einstellung der Skalenanzeige des Meßgeräts M ausfuhren zu lassen. Der Ausgang der Verstärkerstufe
A„ ist an die Schaltung zur Spitzenwerterfassung angeschlossen, die aus einer Diode D~ und dem Kondensator C.
zusammengesetzt ist. Die Diode D- ist ersichtlicherweise
in einer solchen Richtung gepolt, daß der Kondensator C, in negativer Richtung aufgeladen werden kann. Dies bedeutet, daß Spitzensignale negativer Polarität dazu dienen,
den Kondensator C. aufzuladen. Der Kondensator kann aufgrund negativer Spitzen schnell aufgeladen werden, um derartige negative Spitzenwerte zu speichern, und kann schnell
entladen werden, wenn das an die Schaltung zur Erfassung bzw. Messung von Spitzenwerten angelegte Signal kleiner
als der Ladungswert des Kondensators ist.
Die Schaltung zur Spitzenwertmessung bzw.-erfassung ist an einen Eingangsanschluß des Steuerverstärkers A» angeschlossen, der aus einem Funktionsverstärker 0P„ besteht
und in der dargestellten Anordnung einen invertierenden Eingang aufweist, der an die Spitzenwert-Meßschaltung angeschlossen ist, sowie einen nicht invertierenden Ausgang,
welcher an eine andere Schaltung angeschlossen ist, die nicht im Detail veranschaulicht wird. Ein variabler Widerstand R« ist vorgesehen, um eine andere derartige Schaltung
mit dem Funktionsverstärker OP1, zu verbinden und kann einjustiert werden, um eine Null-Einstellung des Meßgeräts M
zu liefern. Der Ausgang der Steuerverstärkerstufe A0 steht
Über einen Spannungsteiler mit dem Meßgerät M in Verbindung, wobei dieser Spannungsteiler aus in Serie geschalteten Widerständen R- und R- besteht. Der Widerstand R. ist einstellbar;
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zum Widerstand R. ist in Parallelschaltung ein Kondensator
C. vorgesehen.
bei Fehlen des Kondensators C-. die am Widerstand Rc und am
0 5
Meßgerät M angelegte Spannung eine Verstärkung der Spitzenwerte darstellt, die im Kondensator C. gespeichert sind.
Die HinzufUgung des Kondensators C_ ergibt, daß eine zusätzliche Komponente zu der am Widerstand R,- anliegenden Spannung hinzuaddiert wird. Diese zusätzliche Komponente ist den
plötzlichen Änderungen der Spitzenwerte proportional, die an den Kondensator C1 angelegt werden. Dies bedeutet, daß
die Spannungskomponente proportional zu dV/dt ist, wobei letzterer Ausdruck die plötzliche Änderung des Eingangssignalwerts wiedergibt. Die an das Meßgerät M angelegte Spannung
ist somit proportional zu V+ dV/dt, wenn das Eingangssignal
derartigen Änderungen ausgesetzt ist. Wenn sich Eingangssignal schnell ändert, wird das Meßgerät M demzufolge mit einer zusätzlichen Spannungskomponente versorgt, so daß - auch wenn
die mechanische Zeitkonstante des Meßgeräts nicht exakt der sich ändernden Spannung V folgen würde - die zusätzliche Komponente dV/dt ausreichend hoch ist, um das Meßgerät derart
zu steuern, daß die Anzeigenadel in proportionaler Weise ausgelenkt wird.
Der Widerstand R. und der Kondensator CQ ergeben eine Zeitkonstante. In einigen Fällen kann diese Zeitkonstante im
Hinblick auf die Änderung oder Anstiegszeit des Eingangssignals, welches an den Verstärker A_ angelegt wird, zu hoch sein. In
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diesem Fall kann die zusätzliche Komponente, die dieser
Schaltung zuzuschreiben ist und dem Meßgerät M hinzuaddiert wird, nicht ausreichen, um die Anzeigenadel in geeigneter
Weise auszusteuern. Entsprechend ist es notwendig, daß der Widerstand R. einstellbar ist, um die Zeitkonstante der
Schaltung zu ändern und an sich schneller ändernde Eingangssignale anzupassen. Wenn der Widerstand R- eingestellt bzw.
verstellt wird, werden ersichtlicherweise die Parameter der Spitzenwert-Detektorschaltung bzw. - Meßschaltung entsprechend
geändert. Das Meßgerät M könnte infolgedessen keine genaue Anzeige des Spitzenwerts des Audiosignals liefern, welches an
den Anschluß t, angelegt wird, wenn das Audiosignal nicht schnell geändert wird. Obgleich der Anstiegszeit-Teil des
Audio-Eingangssignals in geeigneter Weise verbessert sein könnte, damit das Meßgerät M eine exakte Anzeige eines derart
sich schnell ändernden Audiosignals liefern kann, wird somit das Meßgerät keine zuverlässige proportionale Anzeige des Audio-Eingangssignals für die Zeiten liefern, in welchen sich das
Audiosignal nicht schnell ändert. Um verschiedene Anstiegszeit-Abschnitte an jede Einstellung des Widerstands R. anzupassen, würden infolgedessen weitere Einstellungen des Widerstands R, und R« notwendig sein, um genaue Meßanzeigen zu erhalten.
Diese Nachteile der in Fig. 1 dargestellten Schaltung zur Spitzenwertmessung werden durch die erfindungsgemäße Schaltung
beseitigt; in Fig. 2 ist eine AusfUhrungsform der Erfindung dargestellt. Die in Fig. 2 gezeigte Spitzenwert-Meßschaltung
besteht aus mehreren Verstärkerstufen A. und A_, die zwischen einem Eingangsanschluß t. und einer aus einer Diode D^. und
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einem Kondensator C. bestehenden Spitzenwert-Meßschaltung angeordnet sind, wobei die dargestellte Spitzenwert-Meßeinrichtung den unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläuterten
entsprechenden Stufen analog aufgebaut ist. Die Vollweg-Gleichrichterschaltung, die aus den Dioden D„ und D, besteht,
und die Richtung, in we Ic her die Diode D- gepolt ist, veranschaulicht jedoch, daß der Kondensator C1, der in der Spitzenwert-Meßschaltung vorgesehen ist, von Signalen mit positiver
Polarität aufgeladen werden kann. Die am Kondensator C. gespeicherte Spannung gibt somit die positiven Spitzenwerte
des an den Anschluß t, angelegten Audio-Eingangssignals wieder. Wenn infolgedessen der Signalwert des Audio-Eingangssignals
unter die Spannung abfällt, auf welche der Kondensator C- aufgeladen wurde, kann sich der Kondensator langsam entladen.
Wenn der Signalwert des Audio-Eingangssignals den Ladewert des Kondensators C1 Überschreitet, wird demgegenüber die Diode
D^ in Durchlaßrichtung vorgespannt, um auf diese Weise den
Kondensator zusätzlich auf einen Wert aufzuladen, der dem Spitzen-Eingangswert des Audio-Eingangssignals proportional
ist.
Eine Steuerverstärkerstufe Aq besteht aus einem Funktionsverstärker OP« mit einer negativen Rückkopplungsschaltung NF,
die zwischen den Ausgangsanschluß des Funktionsverstärkers und einen von dessen beiden Eingangsanschlüsse zwischengeschaltet
ist. Die negative RUckkopplungsschaltung besteht gemäß Fig. 2 aus einer Serienschaltung von Widerständen R. und R7, die beispielsweise an den invertierenden Eingangsanschluß des Funktionsverstärkers angeschlossen sind. Der durch diese beiden
RUckkopplungswiderstände festgelegte Verbindungspunkt ist mit
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einem variablen Impedanzelenient verbunden, welches im vorliegenden Beispiel aus dem Kollektor-Emitter-Kreis eines
Transistors Q1 gebildet wird. Wie insbesondere aus Fig. 2
hervorgeht, steht der Kollektor des Transistors Q1 über
einen variablen Widerstand R0 mit dem von den Rückkopplungs-
widerständen gebildeten Verbindungspunkt in Verbindung, während der Emitter des Transistors Q, an ein Bezugspotential,
beispielsweise Masse angelegt ist. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß sich die Kollektor-Emitter-Impedanz des
Transistors Q1 ändern kann, wenn ein Signal an die Basis des
Transistors Q1 angelegt wird. Diese Impedanzänderung des
Transistors Q1 ändert sich entsprechend der Rückkopplungsimpedanz der Verstärkerstufe A«. Wenn der Transistor Q1 voll leitend ist, wird der von den Rückkopplungswiderständen R, und
R- gebildete Rückkopplungsweg Über den Widerstand R„ und
den leitenden Transistor Q1 an Masse gelegt bzw. nebengeschlossen. Die negative Rückkopplungsschaltung NF wird infolgedessen in dieser Betriebsweise unterbrochen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung ist die Leitfähigkeit
des Transistors Q1 eine Funktion der an den Kondensator C. angelegten Spannung und insbesondere eine Funktion der Änderungen
dieser Spannung. Der Transistor Q1 wird somit leitfähig und
dessen Leitfähigkeit wird erhöht, wenn die an den Kondensator C1 angelegte Spannung schnellen Änderungen ausgesetzt ist.
Die Steuerung des Transistors Q1 wird durch eine Differenzierschaltung ausgeführt, die parallel zum Kondensator C1 geschal«
tet ist; die Differenzierschaltung besteht hierbei aus einer Serienschaltung eines Kondensators C~ und eines Widerstands
Rp. Der Widerstand R~ ist für den noch zu beschreibenden Zweck
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variabel und wird beispielsweise durch ein Potentiometer dargestellt. Der bewegliche Abgriff eines derartigen
Potentiometers ist an die Basis des Transi stors Q, angeschlossen. Der Ausgang der Rückkopplungsverstärkerstufe
A- steht über einen Spannungsteiler, der aus den Widerständen
R. und Rc gebildet ist, mit dem Meßgerät M in Verbindung, um
eine vom Verstärker A^ verstärkte Ausgangsspannung zu liefern;
das Meßgerät M ist seinerseits an den Ausgang der Spannungsteilerschaltung angeschlossen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht,
ist das Meßinstrument parallel zum Widerstand R. geschaltet.
Vorzugsweise weist das Meßinstrument M eine kritische Dämpfung oder eine Überkritische Dämpfung auf.
Die im Betrieb vom Kondensator C1 gespeicherte Spannung wird
beispielsweise an den nicht invertierenden Ausgang des rückgekoppelten Verstärkers A« angelegt, wird verstärkt und dem Meßinstrument
M zugeführt. Das Meßinstrument wird damit durch die verstärkte Spannung gesteuert, um eine Anzeige des Spitzenwertes des Eingangs-Audiosignals zu liefern, welches an den
Anschluß t. angelegt wird. Es ist zu beachten, daß der Kondensator
C. auf die positiven Spitzenwerte des Audio-Eingangssignals aufgeladen wird. Da das Audio-Eingangssignal geändert
wird, liefert der Kondensator C. sich derart ändernde Spitzenwerte über den Verstärker A_ an das Meßinstrument M. Setzt
man voraus, daß. diese Änderungen der Spitzenwerte des Audio-Eingangssignals die mechanische Zeitkonstante des Meßinstruments
M nicht überschreiten, dann vermag die Anzeigenadel des Meßgeräts derartigen Spitzenwertänderungen folgen.
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Wenn das Toneingangssignal einer plötzlichen Änderung seines Wertes unterliegt, wird die über die Diode D_ anfclen
Kondensator C. angelegte Spannung entsprechend geändert. Da die Änderung des Spannungsspitzenwerts durch dV/dt ausgedruckt
werden kann, ergibt sich, daß der durch den Kondensator C1 fließende Strom erhöht und die am Kondensator C_ anliegende
Spannung schnell geändert wird. Die aus dem Kondensator C« und dem Widerstand R9 gebildete Differenzierschaltung
erfaßt diese schnelle Spannungsänderung der am Kondensator C. anliegendenSpannung und erzeugt am Widerstand R- eine hohe
Spannung. Ein Teil dieser hohen Spannung am Widerstand Rg
wird durch die spezielle Stellung des einstellbaren Abgriffs abgeleitet und wird abgegeben, um den Transistor Q, zu betätigen.
Da die Basis-Emitter-Spannung des Transistors erhöht wird, wird dieser Transistor in den EIN-Zustand verbracht, wodurch
seineKollektor-Emitter-Impedanz reduziert wird. Der sich aufgrund
der Rückkopplungsschaltung NF ergebende Rückkopplungsweg wird somit zur Nasse nebengeschlossen und diese Rückkopplung
unterbrochen, wodurch der Verstärkungsfaktor des Verstärkers A^ beträchtlich erhöht wird. Der Anstiegszeit-Teil des Eingangssignals, welches nun vom Verstärker A« verstärkt wird, wird
wesentlich verbessert und an das Meßinstrument M angelegt. Die Anzeigenadel des Meßinstruments wird deswegen in geeigneter
Weise ausgesteuert, so daß die an das Meßinstrument angelegte verbesserte Spannung eine proportionale Ablenkung der
Nadel ergibt, auch wenn dieser Anstiegszeitabschnitt des Audiosignals kleiner als die mechanische Zeitkonstante des Meßinstruments
ist, so daß die Nadel somit der plötzlichen Änderung des Audiosignal-Spitzenwerts folgt.
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Es ist zu beachten, daß der verstellbare Abgriff des Widerstands R- derart eingestellt werden kann, daß ein erwünschter
Teil der differenzierten Spannung, die am Widerstand Rg erzeugt wird, an die Basis des Transistors Q, angelegt
werden kann. Durch Einstellung des Widerstands Rg und/oder
durch Einstellung des Widerstands R0 kann eine Anpassung
an steilere Anstiegszeitbereiche des Audio-Eingangssignals erfolgen. Dies bedeutet, daß die Einrichtung zur Erfassung
des Spitzenwerts hinsichtlich schnellerer Anstiegszeiten empfindlicher eingestellt werden kann, um diese schnelleren
Anstiegszeiten zu verbessern und das Heßinstrument M besser in Abhängigkeit zu diesen schnelleren Anstiegszeiten anzusteuern.
Da die Widerstände Rp und RQ nicht in dem Eingangsweg
des Audiosignals angeordnet sind, beeinträchtigen Änderungen dieser Widerstände die Meßanzeige für Audiosignale nicht,
welche derartig schnellen Änderungen nicht unterliegen. Wenn somit diese Widerstände eingestellt werden, um an schnellere
Anstiegszeitabschnitte der Toneingangssignale angepaßt zu sein, liefert das Meßinstrument M trotzdem exakte Anzeigen
der Toneingangssignale, die nicht plötzlichen Änderungen unterworfen sind oder die langsame Änderungen aufweisen. Die
Widerstände R, und R~ müssen nicht verstellt bzw. eingestellt
werden, um jede Einstellung bzw. Justierung der Widerstände R0 und/oder R0 zu kompensieren. Die dargestellte Schaltung
ο y
zur Spitzenwerterfassung (Spitzenwert-Detektor) ermöglicht es, daß das Meßinstrument plötzlichen Änderungen der Tonsignalspitzen
korrekt folgt und daß auch exakte Anzeigen von langsameren Änderungen derartiger Signalspitzen geliefert
werden. Da der Ausgangswiderstand des Verstärkers A„ sehr
niedrig ist, ist der Dämpfungseffekt bezüglich der Anzeige-
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nadel des Meßinstruments sehr groß. Der Kondensator Cn
kann eine relativ kleine Kapazität gegenüber derjenigen des Kondensators C- gemäß Fig. 1 besitzen. Die Zeitkonstante
der Einrichtung zur Spitzenwerterfassung gemäß Fig. 2 kann damit sogar niedriger sein, um. die impulsartigen übergänge
des Eingangssignals zu verbessern.
Eine andere Ausführungsform der Einrichtung zur Spitzenwerterfassung
gemäß der Erfindung ist in Fig. 3 schematisch wiedergegeben. Zur Vereinfachung sind die Verstärkungsstufen A-
und An in der Ausführungsform nach Fig. 3 weggelassen. Wie in
Fig. 3 schematisch gezeigt ist, ist eine Schaltung zur Erfassung des Spitzenwerts vorgesehen, welche den Basis-Emitter-Übergang
bzw. -Strecke eines Transistors CL und den Kondensator C. enthält. Die Basis des Transistors CL ist an den
Eingangsanschluß t„ angeschlossen, welche das Ausgangssignal
einer Verstärkerstufe, beispielsweise der nicht dargestellten Stufe An empfangen kann.Der Kondensator C- ist parallel zum
Widerstand R,, geschaltet und vermag die darin gespeicherte Spannung an einen der Eingänge des Funktionsverstärkers 0P_
der rückgekoppelten Verstärkerstufe An anzulegen.
Der Ausgang des rückgekoppelten Verstärkers liegt über eine
Spannungsteilerschaltung an dem Spitzenwert-Meßgerät M in einer Weise an, die im wesentlichen der unter Bezugnahme auf
Fig. 2 erläuterten Art entspricht. Die negative Rückkopplungsschaltung NF, welche den Ausgang des Funktionsverstärkers OPn
an dessen invertierenden Eingang anlegt, wird von dem Widerstand R-n gebildet. Dieser Widerstand kann durch den Transistor
Q1 selektiv an Masse angelegt werden. Wenn der Transistor Q.
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leitfähig ist, ist der Widerstand R1- effektiv zwischen den
Verstärkerausgang und Masse gelegt, so daß der für den Verstärker gebildete Rückkopplungsweg unterbrochen ist und
dessen Verstärkungsfaktor dementsprechend erhöht wird.
Die Steuerung der Leitfähigkeit des Transistors CL wird durch einen Kondensator CL und einen weiteren Transistor
CL ausgeführt. Wie dies dargestellt ist, liegt der Konden-
sator CL parallel zu einem Widerstand R10 und befindet
sich in Serienschaltung zum .Kollektor des Transistors CL.
Durch den Kondensator CL, den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors CL und den Kondensator C. wird eine an die Arbeitspotentialquelle
+B angeschlossene Serienschaltung gebildet (vergl. Fig. 3). Die am Kondensator CL anliegende
Spannung, die am Kollektor des Transistors CL auftritt, wird an die Basis des Transistors.CL geführt, der in Form
eines PNP-Transistors dargestellt ist. Ein Emitter-Widerstand R.9 verbindet den Kollektor des Transistors CL mit
der Betriebspotentialquelle und der Kollektor dieses Transistors liegt über eine Diode D, an Masse. Der Zweck
der Diode ist darin zu sehen, eine im wesentlichen konstante Spannung an die Basis des Transistors CL anzulegen, wenn der
Transistor CL leitet,
ο
ο
Es ist zu berücksichtigen, daß der Emitterstrom des Transistors
CL im wesentlichen gleich dessen Kollektorstrom ist, so daß derjenige Strom, der durch den Kondensator CL fließt, dem
Strom proportional ist, der durch den Kondensator C. fließt. Der Emitterstrom des Transistors wird durch die Kapazität des
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Kondensators C, und die Änderungsgeschwindigkeit der Eingangsspannung
bestimmt, so daß der Emitterstrom mit C.dV/dt wiedergegeben werden kann. Da der durch die Parallelschaltung
des Kondensators CL und des Widerstands R,.~ fließende Strom
diesem Emitterstrom proportional ist, stellt die am Kondensator CL auftretende Spannung, die gleich der Kollektorspannung
des Transistors CL ist, eine Funktion
C dV
T | dar, wobei C0 die Kapazität des Kondensators C0
T | dar, wobei C0 die Kapazität des Kondensators C0
C2 dt ί l
Wenn das Eingangssignal einer sehr schnellen Änderung unterliegt, ist der Ausdruck dV/dt groß. Demzufolge ist die an
der Parallelschaltung des Kondensators CL und des Widerstands R-_ anliegende Spannung groß, um dadurch ein hohes Basis-Emitter-Potential
anäen Transistor CL anzulegen. Der durch den Transistor CL fließende Strom ist eine Funktion der
Änderungsgeschwindigkeit der Eingangsspannung (dV/dt) und ändert entsprechend die Leitfähigkeit(und somit auch die
Impedanz) des Transistors Q,. Wenn der Transistor Q, aufgrund dieser hohen Änderungsgeschwindigkeit des Eingangssignals in
den EIN-Zustand verbracht wird, wird der Rückkopplungsweg des Funktionsverstärkers OP«, der vom Widerstand R.« gebildet wird,
unterbrochen. Der Verstärkungsfaktor der Verstärkerstufe A« wird dadurch erhöht, um den Anstiegs-Zeitabschnitt des Eingangssignals zu verbessern, welches an den Transistor CL angelegt
wird. Wie bereits unter Bezugnahme auf die AusfUhrungsform
nach Fig. 2 erläutert wurde, wird dieser verbesserte Anstiegs-Zeitabschnitt des Eingangssignals an das Meßgerät angelegt,
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um dadurch die Anzeigenadel abzulenken, so daß das Meßinstrument
eine proportionale Anzeige der plötzlichen Änderung des Spitzenwerts des Eingangssignals liefert.
Wenn der Transistor Q, in den Leitzustand verbracht wurde, ist die Spannung am Verstärkerausgang gleich der Summe
der Spannungen am invertierenden Eingang des Verstärkers und an dem Rückkopplungskreis. Die Verstärkerausgangsspannung
ist daher gleich dem Produkt des durch den Transistor Q, ( und somit durch den Widerstand Rio) fließenden Stroms
und dem Widerstandswert des Widerstands R10 plus der Span-
I ο
nung, die nun am nicht invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers vorliegt. Der Transistor Q1 wird daher aufgrund
der Zunahme des durch den Kondensator £- fließenden Stroms
besser leitfähig, wobei letzterer Strom seinerseits der Zunahme des durch den Kondensator C, fließenden Stroms proportional
ist und letzterer Strom eine Funktion der Änderungsgeschwindigkeit der Eingangsspannung dV/dt ist; der Verstärkungsfaktor
des Verstärkers A^ wird erhöht. Da der Transistor Q« nur den
Anstiegs-Zeitabschnitt der Eingangssignal-Spitzenwerte an den Kondensator C. anlegen läßt, wird nur dieser Anstiegs-Zeitabschnitt
verbessert bzw. vergrößert.Die Anstiegs-Zeitkonstante der dargestellten Schaltung kann geändert werden, um eine
schnellere Änderung der Eingangssignal-Spitzenwerte durch Änderung des Werts des Widerstands R,„ und/oder des Werts
des Kondensators CL zu verbessern bzw. zu vergrößern. Da sich
diese Elemente nicht in dem direkten Signalweg zwischen dem Tonsignaleingang und dem Meßinstrument M befinden, beeinträchtigen Änderungen ihrer Werte nicht die Anzeigen des Meß-
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instruments für Tonsignale, die nicht derartigen schnellen Änderungen unterliegen. Weitere Einstellungen bzw. Einjustierungen
hinsichtlich der OdB-Kontrolle und der tießinstrument-Skalenkontrolle müssen nicht für jede Einstellung
der Anstiegszeitkonstante ausgeführt werden. Infolgedessen vermag das Meßinstrument M eine proportionale Anzeige
der abrupten Änderungen der Tonsignalspitzen bzw. -Spitzenwerte wie auch exakte Anzeigen der geringeren Änderungen derartiger
Signalspitzen liefern.
Eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung zur Spitzenwerterfassung
nach der Erfindung ist schematisch in Fig. 4 wiedergegeben.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform ist der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ähnlich, umfaßt jedoch
folgende Abwandlungen: Der Kondensator C_ ist nicht parallel zu dem Widerstand R.o, jedoch parallel zum Rückkopplungswiderstand R-,j geschaltet. Die am Widerstand R-o anlegende
Spannung, die der Spannung am Kollektor des Transistors CL identisch ist, stellt eine Funktion des durch den Kondensator
C, fließenden Stroms dar. Da dieser Strom in Übereinstimmung mit den plötzlichen Änderungen des Eingangssignals (dV/dt)
erheblich erhöht wird, werden derartige plötzliche Änderungen erfaßt und zur entsprechenden Erhöhung der Leitfähigkeit des
Transistors CL verwendet. Da die Leitfähigkeit des Transistors Q„ erhöht wird, wird die Leitfähigkeit des Transistors CL
in ähnlicher Weise erhöht. Der Kollektor-Emitter-Strom des
Transistors Q. ist somit eine Funktion des durch den Kollektor-Emitter-Kreis des Tranistors CL und damit durch den Kondensator
C, fließenden Stroms. Wenn der Transistor Q. in den EIN-Zustand verbracht wird, wird der durch den Rückkopplungskreis und insbesondere durch den Kondensator CL fließende
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Strom entsprechend erhöht. Der durch den Kondensator C«
fließende Strom ist damit eine Funktion des durch den Kondensator C. fließenden Stroms, wenn der Rückkopplungsweg
durch die Leitfähigkeit des Transistors CL aufgrund der plötzlichen Änderungen des Anstiegs-Zeitabschnitts der Eingangssignale
geändert wird. Da der Transistor Q, in einen besser leitenden Zustand verbracht wird, wird der Rückkopplungskreis
effektiv gegen Masse nebengeschlossen, wodurch der Verstärkungsfaktor des Verstärkers A_ im wesentlichen
in gleicher Weise erhöht wird, wie dies bereits unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 erläutert wurde.
Die Anstiegs-Zeitkonstante der dargestellten Schaltung kann ersichtlicherweise durch Änderung der Werte des Widerstands
R10 und/oder des Kondensators C« variiert werden. Durch
die Schaltung kann damit eine Anpassung an Eingangssignale erfolgen, die steilere Anstiegszeitabschnitte aufweisen und
es wird eine Verbesserung möglich, um dadurch die Anzeigenadel des Meßinstruments M ablenken zu lassen, so daß eine
proportionale Anzeige derartiger Anstiegs-Zeitabschnitte abgegeben wird. Trotz Änderung der Werte dieser Komponenten
liefert das Meßinstrument eine exakte Anzeige der Eingangssignalspitze bzw. des Eingangssignalspitzenwerts, welches
keine plötzliche Änderung aufweist, ohne daß eine Kompensationseinstellung der OdB-Kontrolle und/oder der Meßskalenkontrolle
erforderlich wird. Das Meßinstrument wird demzufolge sowohl Signal-Spitzenwerte mit geringer Änderung wie
auch mit starker Änderung exakt anzeigen.
509847/0794
Aus vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, daß der durch den
Kondensator C^ fließende Strom eine Funktion desjenigen
Stroms darstellt, der durch den Kondensator C1 fließt. Der
Anstiegszeitabschnitt des Eingangssignals wird aufgrund der Spannung verbessert bzw.vergrößert, die am Kondensator C^
anliegt und die dem Ausgangssignal des Verstärkers A0 in
Abhängigkeit von plötzlichen Änderungen der Eingangssignalspitzenwerte hinzuaddiert wird. Demzufolge wird nur der Anstiegszeitabschnitt eines Eingangssignals verbessert bzw.
erhöht, der eine hohe Änderungsgeschwindigkeit, d.h. eine große dV/dt-Komponente aufweist. Die Empfindlichkeit der Einrichtung zur Spitzenwerterfassung hinsichtlich steilerer Anstiegszeiten kann eingestellt werden, ohne daß Änderungen
der Meßgerätanzeigen hervorgerufen werden, wenn ein Eingangssignal mit kleineren Änderungen zugeführt wird. Die Anstiegszeiteinstellungen können leicht und ohne weiteres ausgeführt
werden, ohne daß zusätzliche Einstellungen der Steuerschaltung fUr das Meßgerät zur Kompensation der Einstellungen erforderlich sind. Obgleich die Anstiegszeitverbesserung fUr einen
kleinen Wert 61 /at des Eingangssignals nicht notwendig ist,
vermag das Meßgerät trotzdem sowohl kleinen wie auch großen Änderungen derartiger Eingangssignale nachzufolgen und eine
exakte Anzeige zu liefern.
Die Erfindung wurde insbesondere in Verbindung mit bestimmten, bevorzugten Ausfuhrungsformen erläutert. Das speziell beschriebene
Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Spitzenwerterfassung ist ersichtlicherweise nicht nur auf die Verwendung im Zusammenhang mit einem Spitzenwert-Meßinstrument begrenzt.
509847/0794
Die Erfindung läßt sich,auch ohne weiteres zur Ansteuerung
bestimmter Schaltkreise verwenden, die andererseits nicht im Stande wären, plötzlichen Änderungen eines Eingangssignals
zu folgen. Das Meßinstrument M kann auch durch andere Verbraucher, beispielsweise einen Gleichstrommotor o. dgl. ersetzt werden.
509847/0794
Claims (10)
- Patentansprüche( 1J Einrichtung zur Spitzenerfassung bzw. -messung, mit einer Verbesserung der Anstiegszeit der Eingangssignale, gekennzeichnet durch einen rückgekoppelten Verstarker, welcher aus einem Funktionsverstärker mit ersten und zweiten EingangsanschlUssen, einem Ausgangsanschluß und einer den Ausgangsanschluß mit einem der EingangsanschlUsse verbindenden Rückkopplung besteht, durch eine an den Ausgangsanschluß angeschlossene Last, eine Schaltung zur Erfassung bzw. Messung von Spitzenwerten, welche einen an den anderen Eingangsanschluß angeschlossenen Kondensator enthält, wobei der Kondensator durch Signale vorbestimmter Polarität aufgeladen wird, durch eine Anordnung zur Lieferung eines Eingangssignals an die Schaltung zur Spitzenerfassung und durch eine Anordnung, welche auf plötzliche Änderungen im Anstiegszeitabschnitt der Signale anspricht, welche an den Kondensator angelegt werden, um die Rückkopplung zur Verbesserung des Signals am Ausgangsanschluß des rückgekoppelten Verstärkers während des Anstiegszeitabschnitts zu variieren.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rückgekoppelte Verstärker eine variable Impedanz aufweist,die du ich die auf plötzliche Änderungen in dem Anstiegszeitabschnitt der Signale ansprechende Anordnung zur Änderung der an dem Ausgangsanschluß des rückgekoppelten Verstärkers erzeugten Spannung veränderbar ist.509847/0794
- 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung eine feste Impedanz enthält, die einen Transistor umfaßt, welcher zwischen die feste Impedanz und ein Bezugspotential zur selektiven Unterbrechung des Rückkopplungsweges zwischen dem Ausgang des rückgekoppelten Verstärkers und dem einen Eingang angeschlossen ist.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die auf plötzliche Änderungen im Anstiegszeitabschnitt der Signale ansprechende Anordnung einen an den ersten Kondensator angeschlossenen zweiten Kondensator enthält.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kondensator in einer Differenzierschaltung zur Feststellung plötzlicher Spannungsänderung und zur Änderung der Ruckkopplung in Übereinstimmung mit den erfaßten bzw. festgestellten plötzlichen Spannungsänderungen vorgesehen ist.
- 6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß der zweite Kondensator in einer Schaltung angeordnet ist, durch welche ein Strom fließt, der eine Funktion des durch den ersten Kondensator fließenden Stromflusses darstellt, wobei diese Schaltung die Ruckkopplung in Übereinstimmung mit letzterem Stromfluß ändert.
- 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen ersten Transistor enthält, daß der erste Kondensator und der zweite Kondensator in Serie zu dem Kollektor-Emitter-Kreis des ersten Transistors geschaltet sind509847/0794und daß ein zweiter Transistor an den zweiten Kondensator angeschlossen und von diesem aufgrund eines durch den zweiten Kondensator fließenden Stromflusses betätigt wird, wobei der zweite Transistor zur Änderung der Rückkopplung an diese angeschlossen ist.
- 8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruckkopplung einen zweiten Kondensator enthält, dessen Stromfluß eine Funktion des durch den ersten Kondensator fließenden Stroms darstellt, wenn die Rückkopplung durch die auf plötzliche Änderungen in dem Anstiegszeitabschnitt der Signale ansprechende Anordnung geändert wird.
- 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß die auf plötzliche Änderungen in dem Anstiegszeitabschnitt der Signale ansprechende Anordnung einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor aufweist, daß der Kollektor-Emitter-Kreis des ersten Transistors in Serie zum ersten Kondensator liegt, der zweite Transistor an den ersten Transistor angeschlossen und aufgrund eines durch den ersten Kondensator fließenden Stromflusses betätigt wird, wobei der zweite Transistor zur Änderung der Rückkopplung an diese angeschlossen ist.
- 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter, vom zweiten Transistor betätigter Transistor vorgesehen ist, um die Rückkopplung selektiv zum Bezugspunkt nebenzuschließen, damit der Rückkopplungsweg zwischen dem Ausgangsanschluß des rückgekoppelten Verstärkers und dem einen Eingangsanschluß unterbrochen wird.509847/0794
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Legal Events
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8141 | Disposal/no request for examination |