DE1231751B - Analog-Digital-Umsetzer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int. Cl.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/00

Nummer: 1231751

Aktenzeichen: C 29022 VIII a/21 al

Anmeldetag: 29. Januar 1963

Auslegetag: 5. Januar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen Analog-Digital-Umsetzer zur Umsetzung einer Analogspannung χ in eine n-stellige Gruppe von binär codierten Signalen. Die Analogspannung χ kann natürlich ihrerseits einer mechanischen Größe proportional sein.

Es sind zahlreiche Anordnungen dieser Art bekannt. Sie weisen häufig den Nachteil auf, daß sie langwierige Operationen und komplizierte Umschaltungen erfordern, wenn die veränderliche Analogspannung χ ίο bestimmte Werte annimmt.

Die nach der Erfindung ausgeführte Anordnung ermöglicht die Vermeidung dieser Nachteile. Sie ist gekennzeichnet durch eine Anordnung, welche die Analogspannung χ mit einer Spannung Analog-Digital-Umsetzer

2»

vergleicht, worin K eine Konstante ist, für die stets —K < χ < K gilt, und welche daraus eine Spannung ε — x—S ableitet, mit einem Eingang zum Empfang der Analogspannung x, einer Schwellwertschaltung, deren Eingang die Spannung ε zugeführt wird, und die zwei Ausgänge aufweist, von denen der eine für

K Τζ

ε < —=n" ^und der andere für ε > -^- einen Impuls abgibt, mit η Stufen, die in Kaskade an den die Analogspannung χ empfangenden Eingang angeschlossen sind, wobei jede dieser Stufen eine Polaritätsumkehrschaltung mit zwei Zuständen enthält, die im ersten Zustand die Polarität ihrer Eingangsspannung aufrechterhält und im zweiten Zustand die Polarität ihrer Eingangsspannung umkehrt, und wobei jede dieser Stufen ferner eine Schaltung zur Bildung einer algebraischen Summe enthält, die an ihrem einen Eingang die Ausgangsspannung der zugehörigen Umkehrschaltung und an ihrem anderen

Tf

Eingang eine dem Wert -^- 0' = 1 · · ·«) proportionale Spannung empfängt, und mit η Kippschaltungen mit zwei stabilen Zuständen, von denen jede einen Eingang für einen Steuerimpuls aufweist und einen Umschalter mit zwei Stellungen und eine der Umkehrschaltungen steuert, wobei jeder der Umschalter einen Eingang aufweist, der an einen Ausgang des vorhergehenden Umschalters angeschlossen ist, und zwei Ausgänge, von denen der eine mit dem Eingang der Kippschaltung der vorhergehenden Stufe und der andere mit dem Eingang des Umschalters dieser Stufe verbunden ist, während der Eingang der Kippschaltung der letzten Stufe mit dem einen Ausgang Anmelder:

CSF-Compagnie Generale de Telegraphie

sans FiI, Paris;

Societe Marocaine de Recherches d'fitudes

et de Developpements »SOMAREDE«,

Casablanca (Marokko)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Etienne Honore, :.

Emile Torcheux, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 31. Januar 1962 (886 465)

und der Eingang des Umschalters der letzten Stufe mit dem anderen Ausgang der Schwellwertschaltung verbunden ist.

Der nach der Erfindung ausgeführte Analog-Digital-Umsetzer nimmt bei jeder Änderung der Analogspannung χ einen neuen Zustand ein, in welchem die

K K

Spannung ε zwischen — -^- und + -^- liegt. Die Kippschaltungen stellen dann durch ihre Zustände die Größe der Analogspannung χ in Form einer binären Codegruppe dar, die dem reflektierten Binärcode entspricht. Dieser Code zeichnet sich bekanntlich dadurch aus, daß sich beim Übergang von einer codierten Zahl zur nächsthöheren oder zur nächstniedrigeren codierten Zahl immer nur eine Codestelle ändert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 ein Schema zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung von Fig. 1,

F i g. 3 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung von F i g. 1,

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

609 750/291

/ 231 751

3 ⁴

Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung derWirkungs- tung %-n-l OrUeY TS) flftfc

weise der Anordnung von Fig. 5, Spannung —

F i g. 7 eine abgeänderte Ausführungsform der ^y 2ⁿ '

Anordnung von F i g. 5 und Sie gibt die Spannung

F i g. 8 ein Schema eines Anwendungsbeispiels 5 ^

der Erfindung. e = «».__x

Der Analog-Digital-Umsetzer von F i g. 1 enthält 2"
zwei Anordnungen CE und CL. Die Anordnung CE

enthält eine Anzahl von Schaltungsstufen und weist ab; im vorliegenden Fall ergibt sich mit η = 4 als<

einen Eingang 1 auf, dem eine Spannung χ mit ver- io \

änderlicher Amplitude, aber mit fester Frequenz und ~ ^Ua 16

fester Phase in bezug auf eine als Einheit gewählte Diese Spannung ε wird der Anordnung CL zage

Bezugsspannung M₀, die nachstehend als Spannung 1 führt.

bezeichnet wird, zugeführt wird, und sie liefert eine Diese Anordnung enthält eine Schwellwertschaltun]

Spannung ε. Die Anordnung CL enthält eine Gruppe 15 100, welche die Spannung ε empfängt. Diese An

von logischen Schaltungen, welche von der Spannung ε Ordnung hat zwei Ausgänge 101 und 102; sie lief er

gesteuert werden, wenn diese nicht zwischen zuvor am Ausgang 101 einen Steuerimpuls, wenn dl·

festgelegten Grenzen liegt. Diese logischen Schal- „ ..„ , 1 ■ «. ,■ ,- . r- ,

. ⁰^., _c ,. ^b„ , ,. ,°c j . Spannung ε großer als -^r ist (im vorliegenden FaI

tungen wirken auf die Schaltungsstufen der An- ν β β 2^{n x b}

Ordnung CE derart ein, daß die Spannung ε in die 20 . l_ 1_,

zuvor festgelegten Grenzen gebracht wird, und sie also, wenn ε > -ψ — η^)·

liefern außerdem die digitalen Signale Z, welche die Am Ausgang 102 der Schwellwertschaltung er

veränderliche Spannung χ in dem reflektierten Binär- scheint ein Steuerimpuls, wenn die Spannung

code darstellen. »01 1 /i_· t ^l Ix

_ , t. · j j· ο u 1* * s großer als —-»5·(hier also, wenn ε < --^ = — —)

Es werden nun nacheinander die Schaltungsstuien 25 2" 2⁴ 16 '

der Anordnung CE und die logischen Schaltungen Die logischen Schaltungen der Anordnung Cl

der Anordnung CL beschrieben. enthalten η (hier η = 4) Kippschaltungen 30, 31, 32

Die Schaltungsstufen enthalten hinter dem Ein- 33. Diese Kippschaltungen sind einander gleich, um

gangl in Kaskadenschaltung η Vorzeichen-Umkehr- jede von ihnen hat zwei stabile Zustände, die al

schaltungen 10,11,12,13 (hier η = 4) und η Subtrak- 30 Zustand 1 und als Zustand 0 bezeichnet werden. Si

tionsschaltungen 20,21,22,23, wobei die Subtraktions- geht unter der Wirkung eines Steuerimpulses ent

schaltungen abwechselnd mit den Umkehrschaltungen weder aus dem Zustand 1 in den Zustand 0 oder au

angeordnet sind. dem Zustand 0 in den Zustand 1, und sie bleibt 11

Die Subtraktionsschaltungen können beispielsweise diesem Zustand, bis der nächste Steuerimpuls an

der Beschreibung in der französischen Patentschrift 35 kommt, der sie in den anderen Zustand übergehei

1 017 166 entsprechen. Jede von ihnen besitzt zwei läßt.

Eingänge; wenn dem einen Eingang eine Spannung u Derartige Kippschaltungen sind auf dem Gebie

und dem anderen Eingang eine Spannung ν zugeführt der Digitalrechengeräte allgemein bekannt. Jed

werden, gibt sie am Ausgang eine Spannung u—v ab. dieser Kippschaltungen enthält eine Anzeigevoi

In der Anordnung CE empfängt die Umkehr- 40 richtung 40 bis 43, die den Zustand anzeigt, in den

schaltung 10 die Spannung x, und sie gibt je sich die Kippschaltung befindet,

nach der Stellung, in der sie sich befindet, die Das von der Gesamtheit der logischen Schaltungen

Spannung u = ± x ab. Die Subtraktionsschaltung 20 abgegebene Ergebnis X besteht aus einer Folge vo:

empfängt einerseits die Ausgangsspannung u der Ziffern 1 und 0, die den Zustand der verschiedene:

Umkehrschaltung 10 und andererseits die Spann- 45 Kippschaltungen angeben. Die verwendete Zahlen

1 , l L-J- JC-^Ti darstellung entspricht dem reflektierten Binärcode.

Un₈₁-(V₁ = _T«_o, wobei u₀ die zuvor definierte Be- _{Jede K}f_{ppschaltung steuert einen Umschalter} ^

.^₁ l . zwei Stellungen 1 und 0. Diese Umschalter 50 bis 5

zugsspannung ist, also V₁ = _y). _sind hintereinander _geschai_tet.

Sie liefert zu der Umkehrschaltung 11 die Spannung 50 Jeder Umschalter hat einen Eingang e und zw<

1 τλ- π 1 t. u ι* 1-* _*-t. ·* Ausgänge 1 und 0. Im Zustand 1 stellt der Umschalte

X₁=U-J-. Diese Umkehrschaltung liefert ihrerseits _eine ^e Verbindung zwischen seinem Eingang e un

je nach ihrer Stellung die Ausgangsspannung U₁ = ± X₁ seinem Ausgang 1 her, während er im Zustand 0 ein

zu der Subtraktionsschaltung 21, der andererseits Verbindung zwischen seinem Eingange und seiner

j. _c 1 / 1 \ ..., . . , ,,-ι« 55 AusgangO herstellt.

die Spannung _T (= ^) zugeführt wird und die daher _D|_{r Amgang t deg Umschalters 5p ist} ^ _der

j. _ 1 , .,. Eingange des Umschalters 5 ·p—1 verbunden. De

die Spannung u_x - _T abgibt. Ausgang 0 des Umschalters 5 · ρ ist an den Eingan

Ganz allgemein empfängt die Umkehrschaltungl/) die der Kippschaltung 3-p— 1 angeschlossen. Der Eir

Spannung x_p, und sie gibt je nach ihrer Stellung die Aus- 60 gang der Kippschaltung 3-(n—1) (hier 33) ist m

gangsspannung u_p = ± x_v zu der Subtraktionsschal- dem Ausgang 102 der Schwellwertschaltung 100 vei

„ , j. η , ,. „ l .... bunden. Der Eingang der Umschaltung 5 · (n—1

tung 2p ab, die außerdem die Spannung ^ empfangt ^ _{53) M an} ^_n %_{usgang m der} Schweizer

, ,. . 1 , ., schaltung 100 angeschlossen,

und die Ausgangsspannung Xa+i = «« —^₅-TT abgibt. , _T , ~,. _τ,τ , . „

& & ν & ii-t-i ^₂P+¹⁶ 65 Jede dieser Kippschaltungen steuert ferner de

Diese Spannung x_p+1 wird dem Eingang der Um- Umschalter der gleichen Ordnungszahl, also di

kehrschaltung 1 · p-\-l zugeführt. Kippschaltung 30 den Umschalter 10, die Kip{

Schließlich empfängt die letzte Subtraktionsschal- schaltung 3 · {n—l) den Umschalter 1 · (n—l) usv

i 231

Der Umschalter gibt an seinem Ausgang eine Spannung ab, die nach Größe und Vorzeichen der dem Eingang zugeführten Spannung gleich ist, wenn sich die Kippschaltung der gleichen Ordnungszahl im Zustand 1 befindet, während er die gleiche Spannung, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen abgibt, wenn sich die entsprechende Kippschaltung im Zustand 0 befindet. Mit diesen Voraussetzungen kann nun der Betrieb der Anordnung untersucht werden. Es sei zunächst angenommen, daß χ in dem Intervall —1 < x < 1 liegt. Ferner sei eine Zahl χ von der Anordnung richtig umgesetzt, wenn die Spannung e in dem

Intervall zwischen —^- und -f- -^r liegt.

In diesem Fall wird nämlich von der Schwellwertanordnung kein Steuerimpuls abgegeben, und die Gesamtheit der logischen Schaltungen bleibt in dem Zustand, in dem sie sich befindet.

Bei dem dargestellten Beispiel ist η = 4, also 5« = Tg ·

Der vorstehend definierte Zustand wird also offensichtlich dann erreicht, wenn die am Ausgang der Umkehrschaltung 13 erscheinende Spannung M₃ zwischen

0 und -5- liegt; die am Ausgang der Subtraktions-F i g. 3 zeigt die entsprechenden Änderungen von x, u, X₁, U₁, x₂, M₂, x₃, u₃ und ε als Funktion von x.

Diese Figur zeigt neun Diagramme. Die Kurye jedes Diagramms besteht aus einer Folge von Geradenabschnitten mit den Neigungen +1 oder —1. Die Kurve α zeigt die Änderung von χ als Funktion von x; sie entspricht also der ersten Winkelhalbierenden. Die Kurve b entspricht den Änderungen von u als Funktion von x. Da u folgendermaßen geschrieben werden kann:

schaltung 23 erscheinende

zwischen 0 —^ und -5—■ -rp-, also zwischen ,,

Io is Id 16

U

M₁ =

U

— lh. ~ j

M₂

U₁--

X₃ = M₂- —-, ο

Mo =

ε =

1_
8
1
16

Es sei nun angenommen, daß sich χ stetig von —1 bis +1 ändert.

Spannung liegt dann 1

16 '

In gleicher Weise läßt sich ableiten, daß die dem Eingang der Umkehrschaltung 13 zugeführte Spannung X₂, je nach der Stellung dieses Umschalters,

zwischen — -5- und + -^- liegen muß, daß die Span-

00

am Ausgang der Umkehrschaltung 12 zwischen O und -^- liegen muß, usw.

Man erhält also für die Spannungen x, u, X₁, U₁, x₃, u₃ und ε die verschiedenen Änderungsbereiche, die in F i g. 2 dargestellt sind.

Es gelten also die folgenden Beziehungen;

45

55

60 u = χ

gilt also

u = 1 für χ = ± 1,
u = O für χ = O .

Die Kurven c, d, e, f, -, h, i zeigen die Änderungen

von X₁, U₁, X₂, M₂, X₃, M₃ bzw. ε.
Daraus lassen sich die folgenden Schlüsse ziehen: Für χ = —1 befindet sich die Umkehrschaltung 10

in der Stellung — (so daß sie das Vorzeichen von χ umkehrt, also u = +I).

= M₁ = —

Die Kippschaltung 30 zeigt O.
Die Kippschaltung 31 zeigt 1.

X₂-M₂

x₃ = M₃ =

ε =

1
4

T
1

Kippschaltung 32 zeigt 1.
Die Kippschaltung 33 zeigt 1.

Von der Schwellwertanordnung 100 wird kein Impuls abgegeben.

Die Anordnung zeigt dann das Ergebnis X in der Form Olli. Dieser Zustand bleibt erhalten, wenn χ wächst, solange gilt:

— K χ < .

Wenn χ den Wert —-5- überschreitet, wird ε kleiner 0

als — Tr. Dann erscheint am Ausgang 102 der Schwellwertanordnung 100 ein Impuls, der zu der Kippschaltung 33 gelangt und deren Zustand ändert, so daß sie aus dem Zustand 1 in den Zustand 0 übergeht. Die Umkehrschaltung 13 geht von der Stellung + in die Stellung —, der Umschalter 53 geht aus der Stellung 1 in die Stellung 0. Die Kippschaltung 33 zeigt 0, und die Anordnung zeigt das Ergebnis X in der Form 0110.

Es ist zu bemerken, daß die Umschaltung an der Spannung M₃ durch die Umkehrschaltung 13 in dem Augenblick erfolgt ist, wo diese Spannung den Wert 0 hatte (vgl. die Kurve h in F i g. 3).

Dieser Zustand bleibt konstant, wenn χ weiter anwächst, solange gilt:

ε wächst dann von — ^r bis + -_Ϊ7Γ.
16 16

Wenn χ den Wert — -j- überschreitet, übersteigt e

den Wert + -jr· Dann erscheint ein Steuerimpuls am Ausgang 101. Da sich der Umschalter 53 im Zustand 0 befindet, wird dieser Impuls zum Eingang der Kippschaltung 32 geleitet, die ihren Zustand ändert und daher aus dem Zustand 1 in den Zustand 0 übergeht. Der Umschalter 52 geht dann von der Stellung 1 in die Stellung 0, und die Umkehrschaltung 12 geht von der Stellung + in die Stellung —. Die Anordnung zeigt das Ergebnis 010 0.

Es ist zu bemerken, daß die Umschaltung an der Spannung n₂ in dem Augenblick erfolgte, wo diese den Wert 0 hatte (vgl. Diagramm /in Fig. 3). Dieser Vorgang setzt sich schrittweise fort, bis χ

den Wert -5- übersteigt. Die Anordnung zeigt dann

1111. Man erhält somit die folgende Tabelle:

X	0	r-i	1	1
- 1 7	0	1	1	0
OO VO	0	1	0	0
8 5	0	1	0	1
T 4	0	0	0	1
8 3	0	0	0	0
8 2	0	0	1	0
T 1	0	0	1	1
8
0	1	0	1	1
1	1	0	1	0
8 2	1	0	0	0
8 3	1	0	0	r-l
8 4	1	1	0	1
8 5	r-l	1	0	0
8 6	1	1	1	0
7	1	1	1	1
T + ι

30

35

40

45

55

60 Es ist zu bemerken, daß die Anordnung von F i g. 1 die Analogspannung im reflektieren Binärcode

verschlüsselt, wobei jedesmal, wenn ε durch + ^ oder

— j2 geht, eine Umschaltung an einer Spannung u erfolgt, wenn diese den WertO hat.

F i g. 4 zeigt eine Anordnung, die derjenigen von F i g. 1 gleich ist, wobei aber die logische Schaltung zwei Schwellwertschaltungen 1001 und 1002 enthält, während die übrigen Bezugszeichen die gleichen Organe wie in F i g. 1 bezeichnen.

Die Schwellwertschaltung 1001 ist an den Ausgang der Subtraktionsschaltung 21 angeschlossen. Die Schaltung 1002 liegt am Ausgang der Subtraktionsschaltung 23 in gleicher Weise wie die Anordnung 100 von Fig. 1.

Der Eingang der Kippschaltung 31 ist an den Ausgang 1021 der Schwellwertschaltung 1001 angeschlossen, und der Eingang des Umschalters 51 ist mit dem Ausgang 1011 der Schaltung 1001 verbunden.

Die Schwellwertschaltung 1001 empfängt die Spannung x^ = E₁; sie liefert an ihrem Ausgang 1011 einen

Steuerimpuls, wenn

> -j-. An ihrem Ausgang 1012

erscheint ein Steuerimpuls, wenn S₁ < — -^.

Diese Steuerimpulse wirken auf die Kippschaltungen 30 und 31 in der gleichen Weise wie zuvor.

Die Schaltung 1002 arbeitet wie die Schaltung 100 von F i g. 1 und wirkt auf die Kippschaltungen32 und 33 ein.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß ihr Betrieb schneller erfolgt, da die Verschlüsselung gleichzeitig auf den Kippschaltungen der höheren Ordnungszahlen und auf die Kippschaltungen der niedrigeren Ordnungszahlen erfolgt.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Sie beruht auf der Tatsache, daß die Gesamtheit der Organe in der Anordnung CE von F i g. 1 auch aus reversiblen Elementen bestehen kann, beispielsweise aus Vierpolen, die so beschaffen sind, daß bei Zuführung einer Eingangsspannung Ve an ihrem Eingang eine Ausgangsspannung Vs an ihrem Ausgang erhalten wird und daß umgekehrt bei Zuführung der gleichen Spannung Vs an ihrem Ausgang die gleiche Spannung Ve an ihrem Eingang auftritt. Dies gilt offensichtlich für die Umkehrschaltungen und trifft auch für die Subtraktionsschaltungen zu, wenn diese entsprechend der zuvor genannten französischen Patentschrift ausgeführt sind. Mit diesen Voraussetzungen enthält die Anordnung von F i g. 5 eine Anordnung CE' von elektrischen Schaltungen, die bis auf einige Einzelheiten denjenigen von F i g. 1 gleich sind, wobei die gleichen Bezugszeichen gleiche Organe bezeichnen.

Es bestehen folgende Unterschiede:

a) Die Anordnung CE' arbeitet in der Richtung der Pfeile, d. h. entgegengesetzt zu der Richtung, in welcher die Anordnung CE von F i g. 1 arbeitet.

b) Die Subtraktionsschaltung 23 entfällt.

c) Dem Eingang der Umkehrschaltung 13 wird die Spannung ^- zugeführt.

d) Die Anordnung enthält eine zusätzliche Subtraktionsschaltung 60, die so angeordnet ist, daß sie einerseits die Eingangsspannung λ: und andererseits die von der Umkehrschaltung 10 kommende Spannung s empfängt und eine Spannung?j = x—s abgibt.

Es ist offensichtlich, daß die Schaltungen 20, 21, 22, obgleich sie denjenigen in der Anordnung CE von F i g. 1 gleich sind, als Additionsschaltungen und nicht als Subtraktionsschaltungen arbeiten, was dadurch zum Ausdruck gebracht ist, daß sie mit dem Zeichen -f- gekennzeichnet sind.

Diese Schaltung enthält ferner eine Anordnung CF mit vier in Kaskade geschaltet3n Umkehrschalrungen 70 bis 73; diese Umkehrschaltungen nehmen die gleichen Stellungen wie die Umkehrschaltungen 10 bis 13 ein, und sie werden von den gleichen Kippschaltungen gesteuert. Die Umkehrschaltung 70 empfängt die Spannung??, und die Umkehrschaltung 73 liefert eine Spannung ε, welche der Anordnung CL zugeführt wird, welche derjenigen von F i g. 1 streng gleich ist und die gleichen Organe enthält. Diese Anordnung CL steuert in gleicher Weise die Umkehrschaltungen 70 bis 73 bzw. 10 bis 13.

Diese Schaltung arbeitet in folgender Weise: Es sei angenommen, daß die Zahl χ richtig verschlüsselt ist, d. h., daß die von den logischen Schaltungen CL gesteuerten Umkehrschaltungen 10 bis 13 solche Stellungen einnehmen, daß kein Steuerimpuls am Ausgang der in der Anordnung CL enthaltenen Schwellwertschaltung erscheint. Dies bedeutet, daß die Spannung η, die je nach der Stellung der Umkehrschaltungen 70 bis 73 entweder dem Wert —ε oder

1 1 3"5

dem Wert + ε gleich ist, zwischen —^- und 4- ^g-

liegt.

Wenn χ beispielsweise von dem Wert —1 an wächst, wächst auch η, das dann dem Wert —ε gleich ist, weil sich die Umkehrschaltung 70 in der Stellung — und die Umkehrschaltungen 71, 72, 73 in der Stellung

+ befinden, von dem Wert —J₆- an, während ε ab

nimmt. Wenn η den Wert + -J₆- überschreitet, geht die Kippschaltung 33 aus dem Zustand 1 in den Zustand 0, die Umkehrschaltungen 13 und 73 gehen aus der Stellung + in die Stellung —, und η geht plötzlich

von 4- ~T7 nach —^ und beginnt von dort erneut zu ' 16 16

wachsen; zur gleichen Zeit geht man aber von η = — ε auf η = 4-ε über (infolge der Umkehrschaltung 73),

so daß also ε auf dem Wert —r^- bleibt und wächst.

Io

Diese bedeutet also: Wenn χ wächst, wächst η von —rg- auf + -rg, springt dann unstetig von + -^- auf

—Jg- und wächst in dem folgenden Intervall erneut.

Diese Änderung ist in F i g. 6 dargestellt, während ε die gleichen Änderungen wie in der Anordnung von Fig. 1 ausführt (Diagramm i von Fig. 3). Daraus folgt, daß die Wirkungsweise dieser Anordnung derjenigen von F i g. 1 gleich ist.

Die Spannung ε wirkt in gleicher Weise auf die logischen Schaltungen wie im vorhergehenden Fall ein. Es ist lediglich zu bemerken, daß die Umschaltungen in der Anordnung CE' nicht mehr bei den Spannungswerten 0 erfolgen, sondern bei Spannungen, die den Absolutwert -r— haben.

F i g. 7 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Anordnung von Fig. 5. Sie unterscheidet sich von dieser dadurch, daß die Spannung η dem Eingang einer Umkehrschaltung 74 zugeführt wird, die von der Gesamtheit der Umkehrschaltungen 70 bis 73 gesteuert wird, wobei dem Eingang der Umkehrschaltung 70 die Spannung +1 zugeführt wird. Die Umkehrschaltung 74 ist in der Stellung +, wenn die Umkehrschaltung 73 die Spannung +1 abgibt, und sie ist in der Stellung —, wenn die Umkehrschaltung 73 die Spannung —1 abgibt.

F i g. 8 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung, welches die Fernübertragung der Größen ermöglicht.

Diese Einrichtung enthält eine Anordnung CE₁, die der Anordnung CE von F i g. 1 gleich ist.

Diese Anordnung empfängt die zu übertragende Größe x.

Die Ausgangsspannung ε dieser Anordnung steuert eine logische Schaltung CL, welche den zubor beschriebenen logischen Schaltungen gleich ist.

Ein an sich bekanntes Übertragungssystem T₁ überträgt einerseits die aus der Anordnung CL kommenden Binärziffergruppen X und andererseits ein Signal, dessen Amplitude dem Wert ε entspricht. Eine zweite Anordnung T₂ empfängt die Ziffern X und das Signal ε, welche von der Anordnung T₁ kommen. Die Übertragung kann auf irgendeine bekannte Weise, beispielsweise durch Funk oder Kabel erfolgen.

Die von der Anordnung T₂ empfangenen Ziffern X sowie die Spannung ε wirken auf eine zweite Schaltung CE₂ ein, welche der Schaltung CE von F i g. 1 gleich ist, wobei die gleichen Bezugszeichen auch hier die gleichen Organe bezeichnen. Diese Schaltung CE₂ arbeitet in umgekehrter Richtung wie die Schaltung CE von Fig. 1 wie im Fall von Fig. 5, so daß die Schaltungen 20 bis 23 als Additionsschaltungen arbeiten.

Die Umkehrschaltungen 10 bis 13 werden durch die von der Anordnung T₂ empfangenen Ziffern 1 bzw. 0 in die Stellungen + bzw. — gebracht.

Die Spannung χ wird am Ausgang der Schaltung 10 abgenommen.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist auf Grund der Reversibilität der Anordnung CE₂ (bzw. CE) ohne weiteres verständlich.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Analog-Digital-Umsetzer zur Umsetzung einer Analogspannung λ; in eine n-stellige Gruppe von binär codierten Signalen, gekennzeichnet durch eine Anordnung {CE, CL), welche die Analogspannung λ: mit einer Spannung

2»

vergleicht, worin K eine Konstante ist, für die stets —K < χ < K gilt, und welche daraus eine Spannung ε = χ—S ableitet, mit einem Eingang (1) zum Empfang der Analogspannung x, einer Schwellwertschaltung (100; 1001,1002), deren Eingang die Spannung ε zugeführt wird, und die

609 750/291

zwei Ausgänge aufweist, von denen der eine für

JC JC

^ε < —on" ^un& ^^er andere für ε >· -^- einen Impuls

abgibt, mit η Stufen, die in Kaskade an den die Analogspannung χ empfangenden Eingang angeschlossen sind, wobei jede dieser Stufen eine Polaritätsumkehrschaltung (10, 11, 12, 13) mit zwei Zuständen enthält, die im ersten Zustand die Polarität ihrer Eingangsspannung aufrechterhält und im zweiten Zustand die Polarität ihrer Eingangsspannung umkehrt, und wobei jede dieser Stufen ferner eine Schaltung (20, 21, 22, 23, 60) zur Bildung einer algebraischen Summe enthält, die an ihrem einen Eingang die Ausgangsspannung der zugehörigen Umkehrschaltung (10, 11, 12, 13) und an ihren anderen Eingang eine dem Wert

~2j (j = 1... ti) proportionale Spannung empfängt, und mit η Kippschaltungen (30, 31, 32, 33) mit zwei stabilen Zuständen, von denen jede einen Eingang für einen Steuerimpuls aufweist und einen Umschalter (50, 51, 52, 53) mit zwei Stellungen und eine der Umkehrschaltungen (10, 11, 12, 13) steuert, wobei jeder der Umschalter (50, 51, 52, 53) einen Eingang (e) aufweist, der an einen Ausgang (1) des vorhergehenden Umschalters angeschlossen ist, und zwei Ausgänge, von denen der eine mit dem Eingang der Kippschaltung (32, 31, 30) der vorhergehenden Stufe und der andere mit dem Eingang des Umschalters (52, 51, 50) dieser Stufe verbunden ist, während der Eingang der Kippschaltung (33) der letzten Stufe mit dem einen Ausgang (102) und der Eingang (e) des Umschalters (53) der letzten Stufe mit dem anderen Ausgang (101) der Schwellwertschaltung (100) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen Subtraktionsschaltungen enthalten und in Kaskade zwischen dem Eingang der Anordnung und dem Eingang der Schwellwertschaltung angeschlossen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der positive Impulse liefernde Ausgang der Schwellwertschaltung mit der ersten Kippschaltung verbunden ist, während der negative Impulse liefernde Ausgang mit dem Eingang des ersten Umschalters verbunden ist.

4. Anordnung nach. Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Kaskade geschalteten Stufen einen Zwischenausgang aufweisen, der eine Spannung ε₂ abgibt, und daß eine zweite Schwellwertschaltung vorgesehen ist, deren Eingang diese Spannung e₂ empfängt und deren beide Ausgänge einen Impuls liefern, wenn

2«—

bzw.

2" ~ ^s

worin q die Ordnungszahl der mit dem Zwischenausgang verbundenen Stufe ist, und daß die zweite Schwellwertschaltung q aufeinanderfolgende Kippschaltungen und Umschalter steuert, während die übrigen von der ersten Schwellwertschaltung gesteuert werden.

5. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Subtraktionsschaltung, die an ihrem einen Eingang die Spannung χ und an ihrem anderen Eingang die Spannung S empfängt und an ihrem Ausgang die Spannung x—S abgibt, wobei die zur Bildung der algebraischen Summe dienenden Schaltungen Additionsschaltungen sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch η zusätzliche Umkehrschaltungen, die gleichfalls von den Kippschaltungen gesteuert werden und in Kaskade zwischen dem Ausgang der Subtraktionsschaltung und dem Eingang der Schwellwertschaltung angeschlossen sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch η Polaritätsumkehrschaltungen, die in Kaskade geschaltet und von den Kippschaltungen gesteuert sind, wobei diese Polaritätsumkehrschaltungen eine Polaritätsumkehrschaltung steuern, welche die Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung empfängt und deren Ausgangsspannung zu der Schwellwertschaltung übertragen wird.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sender zum Aussenden von η Signalen, die den Zuständen der Kippschaltungen entsprechen, und von einem Signal, das der Spannung ε proportional ist, einen Empfänger zum Empfang der Gesamtheit dieser Signale, der η Ausgänge aufweist, welche die η Signale abgeben, und einen zusätzlichen Ausgang, der das der Spannung ε proportionale Signal abgibt, und durch η zusöztliche, in Kaskade an den zusätzlichen Ausgang angeschlossene Stufen mit η Polaritätsumkehrschaltungen, die von den η Signalen gesteuert werden, und mit «Additionsschaltungen, von denen die Additionsschaltung der

Ordnungszahl J(J = I ... n) die Spannung -^ empfängt, so daß am Ausgang der η Stufen die Spannung χ abgegeben wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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