DE3818455C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Spitzenspannungsmesser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Spitzenspannungsmesser ist aus der DE 28 01 704 B1 bekannt. Bei dem bekannten Spitzenspan­ nungsmesser ist der Widerstand, der dem ersten Speicher­ kondensator parallel geschaltet ist, ein ohmscher Wider­ stand; sein Widerstandswert bestimmt zusammen mit dem Ka­ pazitätswert des ersten Speicherkondensators die Entlade­ zeit des Speicherkondensators. Diese beiden Werte müssen so festgelegt werden, daß zwischen zwei Spitzen des Ein­ gangssignals ein ausreichender Spannungsabfall der Span­ nung des ersten Speicherkondensators eintritt.

Mit dem bekannten Spitzenspannungsmesser ist es nicht möglich, die Maximalwerte in einem quasi-rauschförmigen Signal mit ausreichender Genauigkeit zu messen. Unter ei­ nem quasi-rauschförmigen Signal wird ein Signal verstan­ den, das innerhalb eines Zeitintervalls die statisti­ schen Eigenschaften eines Rauschsignales aufweist, sich jedoch periodisch wiederholt. Ein derartiges Signal kommt z.B. bei einer Untersuchung des Eigenjitters einer digi­ talen Schaltungsanordnung zur Taktrückgewinnung vor. Die­ se Anordnung wird mit einem binären Testsignal getestet, dessen Binärwerte zufallsmäßig verteilt sind und diese Verteilung sich jedoch nach einer bestimmten Zeit wieder­ holt.

In der DE-OS 22 46 100 und in der FR 22 51 007 sind Schaltungsanordnungen beschrieben, mit denen periodisch auftretende Scheitelwerte in einem Störgeräusch detektiert werden sollen. Bei diesen Anordnungen wird die Eingangsspannung über einen Operationsverstärker mit einem Ladekondensator verbunden. Die Entladung des Ladekondensators findet über einen steuerbaren Widerstand statt. Bei der französichen Druckschrift werden Spitzenwerte regeneriert, sollen jedoch nicht gemessen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spitzen­ spannungsmesser der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die höchste Spannungsspitze in einem quasi-rauschför­ migen Signal ausreichend genau gemessen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Spitzenspannungsmesser der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein nach dieser Lehre aufgebauter Spitzenspannungsmesser zeichnet sich dadurch aus, daß er für einen hohen Dyna­ mikbereich seines Eingangssignales verwendbar ist.

Treten im Eingangssignal des erfindungsgemäßen Spitzen­ spannungsmessers gleichgroße Spannungsspitzen auf, die eine größere mittlere Folgefrequenz als die eingestellte Sollfrequenz haben, dann wird nur eine der Sollfrequenz entsprechende Anzahl von Spitzen auf den Ladekondensator durchgeschaltet. Hieraus folgt insbesondere, daß sogar die Amplituden eines sinusförmigen Eingangssignales genau gemessen werden, obwohl nur eine geringe Anzahl der auf­ tretenden Scheitelwerte auf den Ladekondensator durchge­ schaltet wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Regeleinrichtung be­ steht darin, daß sie aus einem zweiten Speicherkondensa­ tor besteht, mit dessen Spannung der Entladewiderstand gesteuert wird, und zwei Stromquellen enthält, von denen eine den zweiten Speicherkondensator lädt und die andere ihn entlädt und eine der beiden Stromquellen durch die Impulse bzw. Impulspausen am Ausgang der Impulsformerstu­ fe ein- bzw. ausgeschaltet wird.

Anhand eines Ausführungsbeispieles und anhand der Figur soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die Figur zeigt einen Spitzenspannungsmesser mit erfin­ dungsgemäßen Schaltungsmerkmalen.

In der Schaltung nach der Figur wird an einer Eingangs­ klemme 1 ein quasi-rauschförmiges Signal angelegt. Die Spannungsspitzen dieses Signales öffnen einen npn-Tran­ sistor 2, dessen Kollektor über zwei Dioden, die als Be­ grenzer dienen, und über Widerstände 5, 6 mit dem positi­ ven Pol einer Versorgungsspannungsquelle verbunden ist und dessen Emitter mit einem Anschluß eines ersten Spei­ cherkondensators 16 verknüpft ist. Der andere Anschluß des Speicherkondensators 16 ist auf Bezugspotential ge­ legt.

Zur Entladung des ersten Speicherkondensators 16 ist ein Feldeffekttransistor 17 vorgesehen, der als steuerbarer Entladewiderstand geschaltet ist. Als Impulsformerstufe dient ein pnp-Transistor 7, dessen Emitter am positiven Pol der Versorgungsspannungsquelle liegt. Die Basis des Transistors 7 ist an den Verbindungspunkt der beiden Wi­ derstände 5 und 6 geführt. Der Kollektor des Transis­ tors 7 ist an den Gate-Anschluß eines als Schalter ver­ wendeten Feldeffekttransistors 8 und über einen Lastwi­ derstand 13 an den negativen Pol der Versorgungsspan­ nungsquelle geführt. Der Source-Anschluß des Transis­ tors 8 ist mit der Eingangsklemme 1 verbunden, während der Drain-Anschluß an einen Ladekondensator 9 geführt ist.

Wird der Transistor 2 durch eine Spannungsspitze geöff­ net, so öffnet der damit verbundene Kollektorstrom auch den Transistor 7, mit dessen Kollektorpotential der Schalter 8 in den leitenden Zustand gebracht wird. Auf diese Weise wird die an der Eingangsklemme 1 anliegende Spannungsspitze an den Ladekondensator 9 durchgeschaltet; der Wert der Spannungsspitze ist an einer Ausgangsklem­ me 10 abnehmbar und meßbar.

Mit einer Regeleinrichtung RE wird der Widerstandswert des steuerbaren Widerstandes 17 gesteuert. Die Regelein­ richtung enthält einen zweiten Speicherkondensator 19, dessen Spannung die Steuerspannung für den steuerbaren Widerstand 17 bildet. Dieser Speicherkondensator wird über einen hochohmigen Widerstand 11 von der Versorgungs­ spannungsquelle ständig aufgeladen, während er über die Serienschaltung der Kollektor-Emitter-Strecke eines npn- Transistors 18 mit einem Widerstand 20 entladen werden kann. Der Transistor 18 wird als geschaltete Stromsenke verwendet und von den Impulsen der Impulsformerstufe 7 angesteuert.

Die Ansteuerung erfolgt über einen Spannungsteiler 12, 21, zu dessen Widerständen Dioden 15, 22 in Serie ge­ schaltet sind. Die Zener-Diode 15 dient der Einstellung des Einschaltzeitpunktes des Transistors 18 und die Dio­ de 22 der Temperaturkompensation.

Gibt die Impulsformerstufe 7 einen Impuls ab, dann wird die Stromsenke 18 kurzzeitig eingeschaltet und dem Spei­ cherkondensator 19 eine definierte Ladungsmenge entzo­ gen. Die Entladung des Speicherkondensators 19 erhöht den Widerstandswert des steuerbaren Widerstandes 17 und das Laden des Speicherkondensators 19 erniedrigt ihn. Da der momentane Wert des steuerbaren Widerstandes 17 auch den Ladezustand des ersten Speicherkondensators 16 beein­ flußt, hat häufiges Entladen des zweiten Speicherkonden­ sators 19 zur Folge, daß die mittlere Spannung am ersten Speicherkondensator 16 steigt und daher immer weniger Spannungsspitzen gemessen werden. Denn Spannungsspitzen an der Eingangsklemme 1 werden nur dann gemessen, wenn der Spitzenwert mehr als 0,6 Volt über der Spannung des ersten Speicherkondensators 16 liegt und ein Nachladen dieses Kondensators über die Emitter-Basis-Diode des Transistors 1 stattfindet. Ist der zweite Speicherkonden­ sator 19 leer, werden überhaupt keine Spannungsspitzen an den Ladekondensator 9 durchgeschaltet, weil der steuerba­ re Widerstand 17 seinen maximalen Wert erreicht hat und daher der erste Speicherkondensator 16 so gut wie gar nicht entladen wird.

Da jedoch der zweite Speicherkondensator 19 über die zweite Stromquelle 11, + auch ständig aufgeladen wird, stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein. In diesem Zu­ stand ist die im Mittel vom zweiten Speicherkondensa­ tor 19 abgeführte Ladung gleich der zugeführten Ladung; die Spannung des zweiten Speicherkondensators 19 bleibt also im Mittel konstant.

Da die Einschaltzeit des Schalters 8 und damit die der Stromsenke 18 im wesentlichen von der Ansprechschwelle der Impulsformerstufe 7 und der Kapazität des ersten Speicherkondensators 16 begrenzt wird und nur geringfügig von der Eingangsspannung 1 abhängt, läßt sich durch Be­ messung der Widerstände 11 und 20 die mittlere Zahl der zu messenden Spannungsspitzen festlegen. Das Verhältnis der Widerstände 11 und 20 - es bestimmt auch das Verhält­ nis der Stromstärken der Stromquellen 18 und 11 - legt also die mittlere Impulsfolgefrequenz der am Kollektor des Transistors 7 auftretenden Impulse fest. Dieses Ver­ hältnis übernimmt die Funktion einer Sollfrequenz.

Claims (2)

1. Spitzenspannungsmesser mit einem Vergleicher (2), durch den die Spannung eines ersten Speicherkondensa­ tors (16) mit einer Eingangsspannung (1) verglichen wird und mit einer nachgeschalteten Impulsformerstufe (7), die einen Schalter (8) derart steuert, daß die Eingangsspan­ nung (1) zu einem Ladekondensator (9) durchgeschaltet wird, sobald sie größer als die Spannung am ersten Spei­ cherkondensator (16) ist, und daß gleichzeitig der erste Speicherkondensator (16) über eine Diodenstrecke (2) auf die Eingangsspannung (1) aufgeladen wird, sowie mit einem Entladewiderstand (17), der dem ersten Speicherkondensa­ tor (16) parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Entladewiderstand (17) um einen steu­ erbaren Widerstand handelt und
daß eine Regeleinrichtung (RE) vorgesehen ist, die den Entladewiderstand (17) derart steuert, daß die mittlere Impulsfolgefrequenz der am Ausgang der Impulsformerstu­ fe (7) auftretenden Impulse einen Sollwert annimmt.

2. Spitzenspannungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (RE) aus einem zweiten Speicher­ kondensator (19) besteht, mit dessen Spannung der Entla­ dewiderstand (17) gesteuert wird, und zwei Stromquel­ len (11; 18, 20) enthält, von denen eine (11) den zweiten Speicherkondensator (19) lädt und die andere (18, 20) ihn entlädt und eine der beiden Stromquellen (18, 20) durch die Impulse bzw. Impulspausen am Ausgang der Impulsfor­ merstufe (7) ein- bzw. ausgeschaltet wird.