DE1161048B

DE1161048B - Facility for digital integration

Info

Publication number: DE1161048B
Application number: DES73343A
Authority: DE
Inventors: Erich Rainer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-04-06
Filing date: 1961-04-06
Publication date: 1964-01-09
Also published as: CH388642A; GB980200A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: G Ol dBoarding school Kl .: G Ol d

Deutsche Kl.: 42d-10 German class: 42d-10

Nummer: 1 161 048Number: 1 161 048

Aktenzeichen: S 73343 IX b / 42 dFile number: S 73343 IX b / 42 d

Anmeldetag: 6. April 1961Filing date: April 6, 1961

Auslegetag: 9. Januar 1964Opening day: January 9, 1964

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur digitalen Integration einer als Strom vorgegebenen Zeitfunktion mit einem Kondensator und einem elektronischen Schalter, der den Kondensator bei jedem Erreichen einer Grenzspannung entlädt.The invention relates to a device for the digital integration of a time function specified as a current with a capacitor and an electronic switch that turns the capacitor on at each Reaching a limit voltage discharges.

Es ist bekannt, beliebige Zeitfunktionen dadurch zu integrieren, daß man sie in einen eingeprägten Strom umsetzt und diesen zur Aufladung eines Kondensators heranzieht. Der Kondensator wird jeweils nach Erreichen einer Grenzspannung mittels eines Schalters, vorteilhaft eines elektronischen Schalters, entladen. Wenn dieser Entladevorgang genügend rasch vor sich geht, so stellt die Anzahl der Entladungen unmittelbar ein Maß für das Integral der gegebenen Funktion dar und kann mittels eines Zählwerks bestimmt werden.It is known to integrate any time functions by impressing them into one Converts electricity and uses it to charge a capacitor. The capacitor will each after reaching a limit voltage by means of a switch, advantageously an electronic switch, unload. If this discharge process goes on fast enough, the number of discharges represents directly represents a measure for the integral of the given function and can by means of a Register can be determined.

Die Genauigkeit einer solchen digitalen Integration hängt vor allem vom genauen Einhalten der Grenzspannung und von einem möglichst großen Verhältnis zwischen Auflade- und Entladezeit ab. Da während der Entladung der Kondensator kurzgeschlossen ist, kann in dieser Zeit keine Integration stattfinden, was als Fehler im Endergebnis in Erscheinung tritt.The accuracy of such a digital integration depends above all on the exact adherence to the Limit voltage and the largest possible ratio between charging and discharging time. Since the capacitor is short-circuited during the discharge, no integration can take place during this time take place, which appears as an error in the end result.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit solcher digitaler Integratoren zu erhöhen. Dies ist erfindungsgemäß dadurch erreichbar, daß parallel zum Kondensator ein erster Transistor in Reihe mit einem Widerstand und ein vom ersten Transistor gesteuerter zweiter Transistor in Reihe mit der Primärwicklung eines Transformators geschaltet ist, dessen Sekundärwicklung im Steuerkreis des ersten Transistors liegt und in Reihe mit dem Widerstand und einer Zenerdiode an die Kondensatorspannung angeschlossen ist.The invention is based on the object of increasing the accuracy of such digital integrators. This can be achieved according to the invention in that a first transistor in parallel to the capacitor Series with a resistor and a second transistor controlled by the first transistor in series is connected to the primary winding of a transformer, the secondary winding of which is in the control circuit of the first transistor and in series with the resistor and a Zener diode to the capacitor voltage connected.

Die Durchbruchspannung der Zenerdiode legt die Grenzspannung der Integrationsvorrichtung fest. Sobald sie überschritten ist, wird der Entladevorgang ausgelöst. Es hat sich gezeigt, daß die Einrichtung nach der Erfindung trotz relativ geringem Aufwand mit hoher Genauigkeit arbeitet, da schon ein geringfügiges Überschreiten der Durchbruchspannung der Zenerdiode zum Einleiten der Entladung genügt. Dies ist auf die gegenseitige Steuerung der beiden Transistoren zurückzuführen. Der über die Zenerdiode fließende Strom braucht zur vollen Öffnung des Transistors nicht auszureichen, da sofort nach Beginn des Stromflusses die weitere Öffnung durch gegenseitige Aussteuerung der Transistoren erzielt wird. Die Grenzspannung, bei der die Entladung beginnt, wird also für alle Entladevorgänge gleich groß bleiben. Darüber hinaus läuft die Entladung sehr rasch ab.The breakdown voltage of the Zener diode defines the limit voltage of the integration device. As soon as it is exceeded, the discharge process is triggered. It has been shown that the facility works according to the invention despite relatively little effort with high accuracy, since a slight Exceeding the breakdown voltage of the Zener diode is sufficient to initiate the discharge. this is due to the mutual control of the two transistors. The one about the zener diode flowing current does not have to be sufficient to fully open the transistor, as it occurs immediately after the start of the Current flow the further opening is achieved by mutual modulation of the transistors. the The limit voltage at which the discharge begins will therefore remain the same for all discharge processes. In addition, the discharge takes place very quickly.

Einrichtung zur digitalen IntegrationFacility for digital integration

Anmelder:Applicant:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:
Erich Rainer, ErlangenNamed as inventor:
Erich Rainer, Erlangen

Wie Versuche gezeigt haben, beträgt die Entladezeit bei einer Kippfrequenz von beispielsweise 20 Hz nur etwa 4°/₀₀ der Ladezeit.As tests have shown, the discharge time at a sweep frequency of, for example, 20 Hz is only about 4 ° / _{00 of} the charge time.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Der Kondensator 1 wird mit einem eingeprägten Strom /,, aufgeladen, der der zu integrierenden Zeitfunktion entspricht. Parallel zum Kondensator liegt ein erster Transistor2 in Reihe mit einem Widerstands und ein vom ersten Transistor 2 gesteuerter zweiter Transistor 4 in Reihe mit der Primärwicklung 5 eines Transformators 6. Die Sekundärwicklung 7 dieses Transformators ist in den Steuerkreis des ersten Transistors geschaltet. Zwischen Kollektor und Basiselektrode des Transistors 2 liegt eine Zenerdiode 8, die zur Auslösung des Entladevorganges dient. Um unerwünschte Schwingungen am Transformator zu vermeiden, ist parallel zur Sekundärwicklung 7 als Dämpfungsglied ein Ventil 9 geschaltet, das außerdem noch die bekannte Wirkung einer Nullanode hat.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. The condenser 1 is charged with an impressed current / ,, which corresponds to the time function to be integrated. In parallel with the capacitor, there is a first transistor2 in series with a resistor and a second transistor 4 controlled by the first transistor 2 in series with the primary winding 5 of a Transformer 6. The secondary winding 7 of this transformer is in the control circuit of the first Transistor switched. Between the collector and the base electrode of the transistor 2 there is a Zener diode 8, which is used to trigger the discharge process. To avoid unwanted vibrations on the transformer avoid, a valve 9 is connected in parallel to the secondary winding 7 as an attenuator, which also still has the well-known effect of a zero anode.

Am Widerstand 3 ensteht bei jeder Entladung ein Spannungsimpuls, der an Klemmen 10, 11 abgenommen und beispielsweise zur Aussteuerung eines elektronischen Zählwerks herangezogen werden kann.With each discharge, a voltage pulse is generated at resistor 3, which can be picked up at terminals 10, 11 and used, for example, to control an electronic counter.

Die Zenerdiode 8 liegt in Reihe mit der Sekundärwicklung 7 des Transformators 6 und dem Widerstand 3 an der Kondensatorspannung. Wird die Durchbruchspannung der Zenerdiode von der Kondensatorspannung erreicht, so fließt Steuerstrom in die Basiselektrode des Transistors 2, so daß dieser leitend wird. Damit wird auch der Transistor 4 leitend, so daß in der Sekundärwicklung 7 des Transformatorso eine Spannung induziert wird. Der Transformator 6 ist nun derart bemessen und gepolt, daß bei wachsendem Kollektorstrom des Transistors 4 derThe Zener diode 8 is in series with the secondary winding 7 of the transformer 6 and the resistor 3 at the capacitor voltage. If the breakdown voltage of the Zener diode is reached by the capacitor voltage, control current flows into the base electrode of transistor 2, so that it becomes conductive. This also makes the transistor 4 conductive, so that a voltage is induced in the secondary winding 7 of the transformer. The transformer 6 is now dimensioned and polarized such that as the collector current of the transistor 4 increases

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Transistor! weiter geöffnet wird. Durch diese gegenseitige Steuerung der Transistoren 2 und 4 hält sich der Entladungsvorgang auch dann aufrecht, wenn die Zenerspannung unterschritten wird. Wie bereits früher erwähnt, genügt zur Einleitung des Entladevorganges ein sehr geringer Steuerstrom für den Transistor 2.Transistor! is opened further. Through this mutual Control of transistors 2 and 4 maintains the discharge process even then, if the Zener voltage is undershot. As mentioned earlier, it is sufficient to introduce the Discharge process a very low control current for transistor 2.

Nach beendeter Entladung wird in der Sekundärwicklung? keine Spannung mehr induziert, so daß beide Transistoren sperren. Da der Entladevorgang χ ο nur einen vernachlässigbaren Bruchteil der Aufladezeit dauert, ist die Anzahl der am Widerstand 3 entstehenden Spannungsimpulse ein sehr genaues Maß für das Integral des Stromes I_e. Es hat sich als günstig erwiesen, die Einrichtung so zu bemessen, daß die Kippfrequenz etwa im Bereich von 1 bis 20 Hz liegt.When the discharge is complete, the secondary winding? no more voltage induced, so that both transistors block. Since the discharge process χ ο only lasts a negligible fraction of the charging time, the number of voltage pulses generated across the resistor 3 is a very precise measure of the integral of the current I _e . It has proven to be advantageous to dimension the device so that the sweep frequency is approximately in the range from 1 to 20 Hz.

Claims

Claim:

Device for the digital integration of a time function given as a current with a Capacitor and an electronic switch that switches the capacitor on each time it reaches a Limit voltage discharges, characterized in that that parallel to the capacitor (1) a first transistor (2) in series with a resistor (3) and one controlled by the first transistor second transistor (4) connected in series with the primary winding of a transformer (6) is, whose secondary winding is in the control circuit of the first transistor and in series with the Resistor and a Zener diode (8) is connected to the capacitor voltage.

1 sheet of drawings

309 778/162 12.63 Q Bundesdruckerei Berlin309 778/162 12.63 Q Bundesdruckerei Berlin