Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einen Sägezahnspannungsgenera- tor nach der Gattung des Hauptanspruches, wie er insbeson¬ dere für die Verwendung als Takt- und Referenzspannungs¬ generator einer elektronischen Xraft ahrzeug-Heizungsre- gelung vorteilhaft verwendbar ist. Ein solcher Sägezahn- spannungsgenerator ist bereits vorgeschlagen worden, wobei die Ausgangsspannung an einen Kondensator abgegrif¬ fen wur e, der über einen ersten niederohmigen Wider¬ stand aufladbar und über einen anderen, höherohmigen Widerstand mit größerer Zeitkonstante entladbar war. So ergaben sich zwei RC-Glieder, wobei das C-Glied je¬ weils das gleiche, die R-Glieder jedoch unterschiedlich waren. Das erste RC-Glied bestinnt die Anstiegsflank ^' e , das weitere RC-Glied die Abfallflanke der Sägezahn¬ spannung. Dieser Sägezahnspannungsgenerator besaß also

aufgrund des niederohπigen Ladewiderstandes eine sehr steil ansteigende Flanke der Sägezahnspannung, so daß die Taktzeit nahezu ausschlielich von der Ξntladezeit- konstante des Entladekreises des Kondensators bestimmt war.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Sägezahnspannungsgenerator mit den kennzeichnenden Merkmalen des EauptansOruches hat demge- genüber den Vorteil, daß die Kurvenfora der Abfallflanke unabhängig von der TaktZeiteinstellung eingestellt werden kann. Diese Kurvenform ist in weiten Grenzen in Richtung schärferer Krümmung veränderbar, ^• wobei die Dimensioniejrung der Schaltung völlig unkritisch ist. Es ergibt sich ein stetiger Kurvenverlauf ohne Knickstellen mit einer weit¬ gehend frei wählbaren Wichtlinearität der Ab llflanke, ^' welche zur Erzielung besonderer Effekte bei einer nach¬ geschalteten Regelungsanordnung benutzt wird. Der er¬ findungsgemäße Sägezahnspannungsgenerator soll ins¬ besondere verwendet werden bei einer elektronischen Heizungsregelung als Taktgenerator und Re erenzspan- nuπgserzeuger für die Impulsbreitenmodulation des Aus¬ gangssignals. Bei den hierfür bisher bekannten Schal¬ tungen von Sägezahnspannungsgeneratoren war es nicht möglich, die Kurvenfora der S ez ^* ahn.spannung nennens¬ wert zu beeinflussen, was aber notwendig ist bei der Anwendung in einer elektronischen Heizungsregelung, um durch Erzeugung einer geeigne en .Hichtlinearität der Abfallflanke der Sägezahnspannung die Nichtline- arität des verwendeten Stellgliedes zu kompensieren. Im genannten Anwendungsfall besteht die zu kompen¬ sierende Nichtlinearität in der Charak eristik des Wärmetauschers- und des Keizwasserventils .

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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Sägezahnspannungs- generators möglich. Besonders vorteilhaft zum Aufbau einer betriebssicheren einfachen Schaltung ist es dabei, wenn der erste Kondensator mit dem weiteren Kondensa¬ tor in an 'sich bekannter Weise im wesentlichen über den gleichen niederohmigen Ladekreis auf et'wa die gleiche Spannung aufladbar ist, dann jedoch über einen separaten Entladekreis mit einer weitgehend frei wählbaren Zeit¬ konstante auf eine höhere Spannung entladen wird. Zweck- ^" _. ^* A> mäßigerweise wird die geforderte Ausgangsspannungs mitteils eines als Komparator arbeitenden Operations¬ verstärkers erzeugt, dessen nicht invertierender Ein¬ gang am Verbindungspunkt eines an eine Gleichspannungs- . Versorgungseinrichtung angeschlossenen Referenzspannungs¬ teilers liegt und dessen Ausgang einerseits -über einen ohmschen Widerstand auf den nicht invertierenden Eingang mitgekoppelt und über ein Verzδgerungsglied gegenge¬ koppelt ist. Eine derartige, an sich ebenfalls bekannte Ausgestaltung der er indungsgemäßen Schaltungsanordnung erlaubt es, mit wenigen Bauteilen eine betriebssichere und einfache Schaltungsanordnung aufzubauen. Dabei wird der erste Kondensator in Bereich der Abfall lanke des Sägezahns in Richtung des am Ausgang des Operations¬ verstärkers anliegenden Massepotentials entladen, wäh¬ rend für den weiteren Kondensator als Ξntladespannung eine Spannung größer Null vorgegeben ist. Vorteil _* - hafterweise wird die Anordnung dabei so getroffen, daß sich der weitere Kondensator während der Ξntlade-

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zeit auf die Referenzspannung der unteren Schaltschwelle des Operationsverstärkers entlädt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich¬ nung dargestellt und anhand der nachfolgenden Beschrei¬ bung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Schaltungs¬ anordnung in einfacher Schaltungsausführung und Figur.2 ein zugehöriges. Spannungsdiagramm.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In Figur 1 ist mit U eine Gleichspannungsversorgungs¬ einrichtung bezeichnet, wobei es sich vorzugsweise um das Bordnetz eines Kraftf hrzeuges handelt. Die Gleich¬ spannung liegt an einem Anschluß eines Widerstandes R1 , dessen anderer Anschluß mit dem zweiten -Spa nungste-iler- widerstand R2 und dieser wiederum mit Masse verbunden ist. An die Verbindungsleitung zwischen den Widerständen R1.und R2 ist über einen Widerstand Rβ der icήt inver¬ tierende Eingang und über einen Kondensator C2 der in¬ vertierende Eingang eines Operationsverstärkers 10 an¬ geschlossen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 10 ist einerseits über einen Widerstand R3 auf den Referenz¬ spannungsteiler R1 , R2 mitgekoppelt und andererseits über einen Widerstand R und eine hierzu parallelliegende Reihenschaltung aus einem Widerstand R5 und einer Diode D1 auf seinen invertierenden Eingang gegengekcppelt. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 10 liegt weiterhin über einen Kondensator CΪ an Masse.

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An den Verbindungspunkt ^' des Widerstandes R5 und der Anode der Diode D1 ist weiterhin die Anode einer Diode D2 an¬ geschlossen, deren Kathode an eines Verbindungspunkt 11 liegt. An diesem Verbindungspunkt 11 wird die sägezahn- fδrmige Ausgangsspannung U abgegriffen. Ferner sind an diesen Verbindungspunkt 11 der eine Belag eines Konden¬ sators C3, dessen anderer Belag auf Massepotential liegt, sowie das eine Ende eines weiteren Widerstandes R7 ange¬ schlossen, dessen anderes Ende ebenfalls an der Verbin¬ dungsleitung zwischen den Spannungsτeilerwiders änden R1 und R2 liegt.

Der Kondensator C2 am invertierenden Eingang des Ope¬ rationsverstärkers 10 dient zur Unterdrückung von Stδr- spannungen, der Widerstand Rβ an nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 10 wirkt als Schutz vor Spannungsspitzen.

Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet folgender¬ maßen:

Beim Einschalten der Gleichspannungsversorgungseinrich¬ tung U gelangt positives Potential auf den nicht inver- tierenden Eingang des Operationsverstärkers 10, der Kon¬ densator C1 ist ungeladen. Wegen der anfallenden Span¬ nungsdifferenz zwischen den beiden Eingängen des Ope¬ rationsverstärkers liegt an dessen Ausgang die naximale Ausgangsspannung, die etwa der positiven Versorgungs¬ spannung entspricht, so daß der Kodensator C1 über die Widerstände Eh und R5 aufgeladen wird. Der Widerstand R5 ist dabei wesentlich niederohmiger als der Widerstand Rk ,

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so daß über praktisch kein Ladestrom in den Kondensator C1 fließt. Gleichzeitig fließt ein Ladestrom über den gleichen Widerstand R5 in praktisch gleicher Höhe über die Diode D3 in den Kondensator C3. Dieser wird so in gleicher Zeit auf die gleiche Spannung aufgeladen wie der Kondensator Cl, was aus den Diagramm in Figur 1 im Bereich der Anstiegs lanke zu ersehen ist.

Nach sehr- kurzer Aufladezeit ist die Differenz an den beiden Eingängen des Operationsverstärkers so gering geworden, daß die obere Schaltschwelle ^' erreicht ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers springt auf den minimalen Ausgangsspannungswert, der etwa 2«lassepotential entspricht. Von diesem Zeitpunkt ab wird der Kondensator C1 über den Widerstand R gegen Masse entladen, der Kondensator C3 entlädt sich über den Widerstand R7 in Richtung einer Spannung, welche großer als 0 Volt ist.

Der Widerstand R3 wirk-fc als Mitkopplungswiderst nd auf den Re erenzspannungsteiler R1 , R2. Die Widerstände Rk und R5 sowie die Diode D1 und der Kondensator Cl bilden die Gegenkopplung des Operationsverstärkers 10. Da die Aufladung des Kondensators' C1 über den sehr niederohmigen Widerstand R5 und die Diode D1 besonders rasch erfolgt, wie aus der steil ansteigenden Flanke der Sägezahnspannung in Figur 2 ersichtlich is ₃ wird die Taktzeit des Generators nahezu ausschließlich von der Entladezeitkonstante aus den Widerständen R- und C1 bestimmt.

Um eine in weiten Grenzen frei einstellbare Kurτenform der Abfallflanke der Sägezahnspannung zu erhalten ist der Schaltungsanordnung das Iletzwerk aus dem Widerstand R7 , der Diode D2 und dem Kondensator C3 angefüg-. Der Kondensator C3 wird über den niederohmigen Widerstand R5

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und die Diode D2 während der Aufladezeit des Konden¬ sators C1 auf nahezu die gleiche Spannung aufgeladen wie der Kondensator C1. Die beiden Spannungsspitzen in Figur 2 fallen also zusammen. Der über den Widerstand R7 fließende Ladestrom des Kondensators C3 ist vernach¬ lässigbar, ebenso der durch Fertigungstoleranzen beding¬ te geringfügige Unterschied zwischen den beiden gleich¬ artigen Dioden DI und D . Während der Entladezeit des Kondensators C1 entlädt sich auch der weitere Kondensator C3, jedoch nicht wie der Kondensator C1 über den Wider¬ stand h nach Massepotential an Ausgang des Operations¬ verstärkers, sondern über den Widerstand R7 auf eine Spannung größer 0 Volt, z.B. auf die Referenzspannung der unteren Schaltschwelle des Operationsverstärkers-. Dabei besteht die Bedingung, daß diese untere Schalt¬ schwelle, dargestellt durch die Widerstände R1 , R2 und R3 ausreichend niederohmig ist oder daß sie gegebenen¬ falls über einen als Spannunsfolger arbeitenden, nicht dargestellten weiteren Operationsverstärker abgekoppelt ist gegenüber dem Ξntladewiderstand R7• Da die Ξnt- ladezeitkonstante für die Anordnung aus dem Widerstand R7 und dem Kondensator C3 völlig unabhängig von der Zeitkonstante des die Taktzeit bestimmenden Gliedes aus dem Widerstand und den Kondensator C1 einstellbar ist, kann an Kondensator C3 eine Sägezahnspannung mit nahezu beliebiger spitzer Kurvenform oder schärferer Krümmung als am Kondensator Cl erzeugt werden. Die am Kondensator C1 abfallende Spannung ist in Figur 2 mit gestrichelten Linien angedeutet und zeigt deutlich den Unterschied in der Nichtlinearitit der Kurven. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanor.dnung wird es nδg-

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lieh, die Kurvenform der Abfallflanke der Sägezahnspannung frei einstellbar zu machen, entsprechend der gewünschten Nichtlinearität zur Konpensation anderer Nichtlineari- täten einer Regelungsanordnung.

Schaltungsalternativen zum Operationsverstärker 10 können derart ausgebildet sein, daß der Verstärker mit diskreten Transistoren aufgebaut ist.