DE1259126B - Schaltungsanordnung in Zeichenerkennungs-vorrichtungen zur Erzeugung von verzoegerten Bezugsimpulsen mit steiler Vorderflanke aus den Abtastimpulsen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G06k

Deutsche KL: 42 m6-9/02

Nummer: 1259 126

Aktenzeichen: J 25766 IX c/42 m6

Anmeldetag: 4. Mai 1964

Auslegetag: 18. Januar 1968

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung in Zeichenerkennungsvorrichtungen zur Erzeugung von verzögerten Bezugsimpulsen mit steiler Vorderflanke aus den Abtastimpulsen.

Die steile Flanke des Bezugsimpulses ermöglicht eine scharf definierte Zeitanzeige. In den Schaltungen der Zeichenerkennungsvorrichtungen hat man Analogimpulse, die relativ breite Impulsflanken besitzen. Diese Impulse weisen gewöhnlich eine ziemlich flache Spitze und weisen untereinander Abweichungen im Spitzenniveau auf. Oft sind dabei an der Impulsbasis besonders divergierende Flanken vorhanden, z. B. mit der Halbwelle einer Sinuswelle oder der Halbwelle einer Rechteckwelle. Auf derartige Analogimpulse stößt man bei Abtastprozessen oder bei Über- tragungsvorgängen.

Wenn bei der optischen Zeichenerkennung ein scharfer Schwarz-Weiß-Übergang abzutasten ist, dann hat das gewonnene Abtastsignal infolge des Durchmessers des Abtast-Lichtflecks oder der Breite des Abtastschlitzes noch eine endliche Anstiegszeit. Zudem ist im allgemeinen der Schwarz-Weiß-Übergang selbst, z. B. die Seitenflanke eines Schriftzeichens, infolge von Störstellen des Papiers oder des Aufdrucks nicht klar und scharf bestimmbar.

Diese Beeinträchtigungen und Unvollkommenheiten haben zum Teil eine Verbreiterung der Impulsflanke zur Folge. Andererseits verursachen sie Rauschen oder Nadelimpulse, z. B. als Folge kleiner Flecken, Farbflecke oder weißer Stellen innerhalb des Aufdruckes. Auch beim Abtasten einer magnetischen Markierung eines Aufzeichnungsträgers entwickelt sich wegen der endlichen Breite des Abtastschlitzes und wegen des Verlaufs des magnetischen Streufeldes ein Analogimpuls. Auch hier gibt es Rauschen infolge magnetischer Unvollkommenheiten dieser Registrierung, z. B. infolge ungleicher Verteilung des magnetischen Materials in der Oxydschicht oder in der Druckfarbe.

Bei der Übertragung eines Signalimpulses bestimmter Form wird man infolge der Störung im Übertragungsmittel einen verbreiterten Impuls empfangen. Dem empfangenen Signal ist auch hier eine Störkomponente überlagert.

Die beim Auftreten des Analogimpulses erfaßte Information zu extrahieren, ist nun die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe. Infolge der breiten Impulsflanken und der flachen Spitze ist die genaue Zeit des Analogimpulses schwierig zu bestimmen. Die Ermittlung an der Spitze ist ungenau und ist relativ stark durch Störimpulsspitzen beeinflußt.

Man könnte zwar den Impuls bei einem Schwellen-Schaltungsanordnung in Zeichenerkennungsvorrichtungen zur Erzeugung von verzögerten
Bezugsimpulsen mit steiler Vorderflanke aus den Abtastimpulsen

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. R. Schiering, Patentanwalt,

7030 BÖblingen, Westerwaldweg 4

Als Erfinder benannt:

Hein van Steenis, Amstelveen;

Johannes Schoute, Mijdrecht (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 3. Mai 1963 (292 336)

wert beschneiden und die Zeit ermitteln, wann dieser Schwellenwert überschritten wird, um die verbreiterte Impulsbasis zu eliminieren. Diese Methode führt jedoch zu Schwierigkeiten, wenn die Analogimpulse große Spitzenwertvariationen zeigen. Schwache Signale werden dann fast völlig gesperrt, so daß die Ermittlung nahe der Spitze stattfindet; sehr starke Signalimpulse werden fast völlig durchgelassen, so daß der Nachweis auf einem relativ niederen Teil der Flanke entfernt von der Spitze bewirkt wird. Die so gewonnenen Impulsentdeckungszeiten bieten hierbei also kein Äquivalent.

Auf solche Schwierigkeiten stößt man in der Praxis, z. B. wenn die automatische Zeichenerkennung auf dem Dokument gedruckte Zeichen vorfindet, welche zu verschiedenen Zeiten mittels verschiedener Druckverfahren aufgetragen worden sind, von denen einige erheblich mehr Kontrast haben als andere. Fernerhin ist es innerhalb eines einzelnen gedruckten Zeichens die Zeichenform selbst, welche die Ursache für das Auftreten von Abtastimpulsen verschiedener Amplitude oder Spitzenwerte ist.

In der Behebung aller vorstehend erörterten Schwierigkeiten besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe. Für eine Schaltungsanordnung in

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Zeichenerkennungsvorrichtungen zur Erzeugung von impulses als Bezugssignal an den ersten Eingang verzögerten Bezugsimpulsen mit steiler Vorderflanke eines Differenzverstärkers und einer .RC-Integrationsaus den Abtastimpulsen besteht danach die Erfindung schaltung zwischen der Eingangsklemme und dem darin, daß der Signaleingang für die Abtastimpulse zweiten Eingang des Differenzverstärkers enthält, über getrennte Signalpfade mit den Basiselektroden 5 einen Differentiationskreis vor, der zwischen den Auszweier Transistoren, deren Halbleiterzonenfolgen zu- gang und den zweiten Eingang des Differenzverstäreinander komplementär sind, verbunden ist, wobei kers gekoppelt ist und eine Rückkopplung zur Verdie Emitter dieser beiden Transistoren gemeinsam kürzung der Anstiegzeit des Ausgangssignals bewirkt, und unmittelbar an einen auf der anderen Seite ge- Der Differenzverstärker liefert dabei ein Ausgangserdeten Kondensator angeschlossen sind, und daß io signal, wenn das integrierte Signal größer wird als einer dieser Signalpfade ein Dämpfungsglied enthält, das Bezugssignal.

um das Signal auf einen vorgegebenen Bruchteil zu Bei den vorstehend genannten beiden bekannten

verringern, daß der durch das verringerte Signal ge- Schaltungsanordnungen und bei dem genannten

steuerte Transistor den Kondensator während der älteren Vorschlag ist nicht die Vorschrift nach der

Vorderflankenzeit eines Abtastsignals auf den vor- 15 Erfindung verwirklicht. Bei der Erfindung wird die

bestimmten Bruchteil der Spitzenspannung des Im- Zeichenerkennung an der Kante eines Impulses ver-

pulses auflädt und daß anschließend der zweite Tran- wirklicht, wo die Neigung am breitesten und der Ein-

sistor, welcher vom ungedämpften Signal über den fluß überlagerter Störungen ein Minimum ist. Der

zweiten Signalpfad gesteuert wird, zur Erzeugung des Erkennungspegel ist dabei für alle Impulse nicht fest,

Ausgangsimpulses mit steiler Vorderflanke äugen- 20 sondern auf deren individuelle Spitzenwerte bezogen,

blicklich leitend wird, wenn die Hinterflanke des Ab- Damit aber werden erst alle diejenigen Vorteile ge-

tastsignals den vorgegebenen Bruchteil der Spitzen- wonnen, die eingangs eingehend erörtert sind,

spannung wieder passiert hat. Nach einer besonderen Ausführungsform ist dabei

Die Aufdeckung an einer Flanke des als Abtast- die Schaltungsanordnung in Zeichenerkennungsvorsignal bezeichneten Analogimpulses liefert, wenn 25 richtungen nach der Erfindung vorteilhaft derart eindiese Flanke einen vorbestimmten Bruchteil des gerichtet, daß der zweite Signalpfad für das un-Spitzenwertes passiert, ein viel schärfer definiertes gedämpfte Signal über eine Diode eines Diodengatters Kriterium als die Spitzenauffindung und die Auf- läuft, dessen andere Diode mit einem Potentiometer deckungszeiten und ist der obenerwähnten Methode verbunden ist, um das Steuersignal für den zweiten der Aufdeckung beim Überschreiten eines festen 30 Transistor auf einen justierbaren oder steuerbaren Schwellenwertes überlegen. Schwellenwert festzulegen. Die beiden mit dem Kon-

Der Spitzenpegelbruchteil, bei dem die Auf- densator verbundenen Transistoren sind vom gleichen

deckung stattfindet, ist in einem breiten Bereich kon- Typ, und der Pfad für das ungedämpfte Signal ent-

tinuierlich, z.B. von 10 bis 90%, einstellbar. Dieser hält eine Verzögerungseinrichtung. Der Kondensator

Wert kann günstigst aus dem steilsten Gradient der 35 ist dabei vorteilhaft mit einem Entladungsschalter

Impulsflanke ausgewählt werden. Der Einfluß von verbunden, der vom Impuls des zweiten Transistors

Störnadelimpulsen auf die Impulsform ist dann betätigt wird,

relativ am geringsten. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der

Es ist bereits eine Impulslängen-Diskriminator- Erfindung ist ein zweiter, einseitig geerdeter Kondenschaltung bekanntgeworden. Bei dieser Schaltung 40 sator vorgesehen, welcher gleichzeitig mit dem anwerden Impulse, deren Länge einen bestimmten Wert deren Kondensator auf denselben Bruchteil der gleich oder größer ist, aufgenommen. Dagegen Spitzenspannung über einen dritten Transistor aufwerden alle Impulse mit einem demgegenüber kleine- geladen wird, und der Emitter eines vierten, komren Wert unterdrückt. Dieser für Schaltungen in plementären Transistors ist an den zweiten Konden-Funkleitstrahlanlagen verwendete bekannte Impuls- 45 sator angeschlossen.

längen-Diskriminator spricht auch auf die Impuls- Die Erfindung sei nachstehend an Hand der Zeichhöhe an. Die bekannte Schaltung enthält zwei Trioden, nungen näher erläutert.

welche dazu dienen, den ankommenden Impuls von F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Schal-

einer durch den Impuls integrierten Wellenform zu tungsanordnung zur Erzeugung von verzögerten Be-

substrahieren. Ein Ausgangssignal entsteht nur dann, so zugsimpulsen aus den Abtastimpulsen;

wenn der ankommende Impuls von ausreichender F i g. 2 zeigt die Wellenform der Spannung an ver-

Dauer ist, um der integrierten Welle zu ermöglichen, schiedenen Punkten der Schaltungsanordnung nach

auf einen kritischen Betrag zu steigen. Fig. 1;

Außerdem ist bereits eine Schaltung mit Spannungs- Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer

pegeldiskriminator in Anordnungen zum Abtasten 55 Schaltungsanordnung zur Erzeugung von verzögerten

graphischer Daten bekanntgeworden, bei der es darauf Bezugsimpulsen aus den Abtastimpulsen;

ankommt, die beim Abtasten gewonnenen Signale F i g. 4 zeigt eine Erweiterung der Schaltungsanord-

von jenen Signalen unterscheidbar zu bekommen, die nung nach Fi g. 3;

beim Abtasten des Zeichenuntergrundes auftreten. F i g. 5 zeigt die Wellenform der Spannung an ver-

Ein unterscheidender Pegel kommt hierbei auf ein 60 schiedenen Punkten der Schaltungsanordnung nach

Abtastsignal mit besonderem Bereich zur Anwendung, F i g. 4;

der durch den allgemeinen Dichtepegel des Nachbar- F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Schalbereichs sowohl vorwärts als auch dahinter im Ab- tungsanordnung zur Erzeugung von Bezugsimpulsen tastprozeß zu ermitteln ist. aus Abtastimpulsen verschiedener Polarität.

Fernerhin sieht ein älterer, nicht vorbekannter 65 Die erfindungsgemäße Schaltung nach F i g. 1 dient

Vorschlag für eine Schaltung zur Verzögerung der zur Erzeugung von verzögerten Bezugsimpulsen aus

Vorderflanke von Impulsen mit Flankenversteilerung, Abtastimpulsen. Sie liefert einen scharf definierten

welche eine Zuführung eines Teiles eines Eingangs- Ausgangsimpuls in dem Zeitpunkt, in dem die Rück-

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flanke eines Abtastimpulses einen vorgegebenen Kondensator 6 gespeichert, da der Transistor 5 geBruchteil seines Spitzenwertes passiert hat. sperrt bleibt. Die Spannung des Kondensators 6 folgt

Der Signaleingang 1 ist mit der Basiselektrode des sofort dem Steuerspannungsanstieg des Tran-NPN-Transistors 4 über ein Potentiometer 2, das zur sistors 4.

Signalabschwächung dient, und über ein Dioden- 5 Der Transistor 5 kann nicht leiten, wenn der Trangatter 3 verbunden. Die Emitterelektrode dieses Tran- sistor 4 während der Vorderflanke des Impulses leisistors ist mit der einen Seite eines Kondensators 6 tend ist. Die Steuerspannung des Transistors 5 ist

verbunden, dessen andere Seite geerdet ist. Ein gleich der Amplitude des ungedämpften Eingangs-

zweiter Pfad über das Diodengatter 7 verbindet den signals oder der Schwellenspannung E, was davon

Eingang 1 mit der Basis des PNP-Transistors 5, io abhängt, welche der beiden höher ist, so daß die

dessen Emitter mit demselben Kondensator 6 ver- Steuerspannung immer höher ist als das verringerte

bunden ist. Eingangssignal, welches den Transistor 4 steuert.

Die Kollektoren der Transistoren 4 und 5 sind je Die beiden Transistoren sind komplementäre

über einen strombegrenzenden Widerstand an eine Transistoren und haben dieselbe Emitterspannung,

passende Speisespannung angeschlossen. Der Kollek- 15 Gleichzeitige Leitung würde erfordern, daß ein NPN-

tor des Transistors 5 ist zusätzlich über den Block 8 Transistor 4 eine höhere Steuerspannung empfängt

mit dem Ausgang 9 verbunden. als der PNP-Transistor 5. Diese Leitung kann nie-

Der Block 8 enthält eine an sich bekannte Schal- mais zur Sättigung kommen, was dem Diodengatter 7

tung zur Verbesserung der Impulsform, z. B. einen zuzuschreiben ist, welches den Transistor 5 vor ne-

Begrenzungsverstärker oder eine Triggerschaltung. 20 gativen Eingangsimpulsen bewahrt. Es ist tatsächlich

Wenn, wie später erörtert werden wird, am Kollektor nicht notwendig, auch die negativen Impulse vom

des Transistors 5 ein Bezugsimpuls mit steiler Vorder- Transistor 4 fernzuhalten. Demzufolge könnte, wenn

flanke auftritt, konvertiert der Block 8 diesen Impuls gewünscht, das Diodengatter 3 entfallen. Dieser Fall

in einen Impuls von vorbestimmter Gestalt, z. B. ist in Fig. 1 durch die gestrichelte Verbindungs-

Rechteckimpuls, so daß auf diese Weise ein nor- 25 linie 3' zwischen dem Potentiometer 2 und dem

mierter Bezugsimpuls gewonnen wird, der zur Transistor 4 bei Überbrückung des Gatters 3 ange-

Speisung von datenverarbeitenden Schaltungen ge- deutet,

eignet ist. Wenn der Impuls seinen Spitzenwert erreicht hat,

Das Diodengatter 7 umfaßt zwei Dioden 10 und 11 sind der in seiner Amplitude verringerte Impuls und

sowie einen Widerstand 12, die in der in F i g. 1 ge- 3° in gleicher Weise die Spannung am Kondensator auf

zeigten Weise verbunden sind. Die Diode 10 emp- den vorgegebenen Bruchteil des Spitzenwertes ange-

fängt das Eingangssignal, und die Diode 11 empfängt stiegen. Der Transistor 4 ist jetzt gesperrt, weil die

vom Potentiometer 13 eine positive Spannung E. Die Steuerspannung ansteigt. Auf der Rückflanke des

eine der Dioden 10 und 11, welche die am meisten Impulses sind anfangs beide Transistoren gesperrt,

positive Spannung erhält, wird leitend. Deshalb ist 35 und die Spannung am Kondensator ist konstant,

am Ausgang des Diodengatters 7, welcher die Ver- Wenn jedoch die Rückflanke des ungedämpften

bindung der Dioden 10 und 11 und des Widerstandes Signalimpulses, welcher den Transistor 5 steuert,

12 enthält, immer die höhere der beiden aufgeprägten unter den Wert der Kondensatorspannung gefallen

Spannungen vorhanden. Beide Spannungseingänge ist, wird der Transistor 5 plötzlich wieder stark lei-

sind stets durch eine nichtleitende Diode voneinander 40 tend. Dies wird im Verhältnis um so rascher gesche-

getrennt. Infolge der Arbeitsweise des Diodengatters 7 hen, wie der vorbestimmte Bruchteil entsprechend

wird daher das Kontrollsignal für den Transistor 5 der Position zur Rückflanke des Impulses, des Punk-

durch die positive Schwellenspannung E nach unten tes mit dem steilsten Gradienten in bezug auf den

begrenzt. Spitzenwert, besser ausgewählt worden ist. Der

Im anderen Signalpfad arbeitet das Diodengatter 3 45 Strom durch den Transistor 5 wird vom Kondensaähnlich. Das Diodengatter 3 besteht in gleicher tor 6 bezogen. Letzterer wird entladen und folgt der Weise aus zwei Dioden, die mit einem Widerstand Steuerspannung des Transistors 5 nach abwärts,
verbunden sind. Das Potentiometer 2 liefert einen Das plötzliche Leiten des Transistors 5 bewirkt, vorbestimmten Bruchteil des Eingangssignals an eine daß der Kollektor einen positiv verlaufenden Impuls Diode des Gatters 3. Die andere Diode ist geerdet. 50 mit steiler Vorderflanke liefert. Dieser Bezugsimpuls Infolge der Wirkung des Diodengatters 3 wird das wird vom Block 8 erfaßt, in welchem er, wie geverringerte Signal, welches als Steuerspannung dem wünscht, weiterhin geformt und dem Ausgang 9 zuTransistor 4 zugeführt wird, bei 0 Volt nach unten geführt wird. Der Block 8 kann für eine einmalige begrenzt, so daß negative Signalkomponenten elimi- oder mehrmalige Durchführung von einer Anzahl niert werden. 55 von Operationen, wie sie in der Impulstechnik an

Im Ruhezustand der Schaltung ist die Steuerspan- sich bekannt sind, wie Verstärkung, Differentiation, nung des Transistors 4 gleich Null und jene des Begrenzung oder Beschneidung, Ausdehnung, VerTransistors 5 gleich E, solange kein positiver Impuls tikalverschiebung, eingerichtet sein. Dabei muß die am Signaleingang 1 auftritt. Die Spannung am Kon- bei der steilen Vorderflanke des Impulses erhaltene densator 6 wird einen Wert zwischen Null und E 60 Zeitinformation festgehalten werden. Es können aber haben, und beide Transistoren werden nicht leiten. andere Verhältnisse des Impulses durch diese Ope-

Wenn ein positiv verlaufender Impuls auftritt, rationen verbessert oder normalisiert werden, so daß

wird das durch das Potentiometer 2 verringerte Si- die Impulse in Schaltungen üblicher Art bei digitalen

gnal durch das Gatter 3 zur Basis des Transistors 4 datenverarbeitenden Maschinen weiterverarbeitet

in der beschriebenen Weise durchgelassen. Sobald 65 werden können.

diese Steuerspannung ausreichend über die Spannung Die Leitfähigkeit des Transistors 5 wird unterdes Kondensators 6 ansteigt, wird der Transistor 4 brochen, wenn die Steuerspannung den Schwellenleitend. Der Strom über den Transistor 4 wird im wert E erreicht hat und nicht weiter abnimmt. Die

Schaltung ist jetzt in den Ruhezustand zurückgeführt worden. Der Kondensator 6 hat wieder die Spannung E. Infolge eines geringen Leckstromes durch das Dielektrikum kann er langsam weiter entladen werden, was aber nicht von Bedeutung ist.

Um die Arbeitsweise der Schaltung zu illustrieren, sind in F i g. 2 die Wellenformen der Spannung an einer Anzahl von Punkten der Schaltung dargestellt worden. Um ein Beispiel zu geben, wird angenom-

tels des Potentiometers 13 berücksichtigt werden. Außerdem sollte der gewählte Schwellenwerte von solcher Größe sein, daß bei Abwesenheit eines Signals Störimpulse vom Transistor 5 ferngehalten werden. Sonst wird die Schaltung zu unstabil und liefert fehlerhafte Ausgangssignale.

Der Vorteil der Erfindung ist jetzt leicht zu erkennen. Wenn nur die obenerwähnte Minimumbedingung angetroffen wird, können von Impulsen

men, daß das Eingangssignal F₁ einen positiven Im- io mit großen Signalpegelvariationen bei einem vorgepuls, gefolgt durch einen negativen, enthält. Solch ein schriebenen Prozentsatz ihrer entsprechenden Spit-Signal wird z. B. aus einem magnetischen Lesekopf
beim Abfühlen einer magnetischen Markierung auf

einem Aufzeichnungsträger erhalten. Außerdem wird

zenwerte Bezugsimpulse abgeleitet werden.

Es ist klar, daß die Schaltung für die Ableitung von Bezugsimpulsen aus negativ verlaufenden Abangenommen, daß das Potentiometer 2 auf eine 15 tastimpulsen verwendet werden könnte, wenn die Spannungsteilung von 50% eingestellt worden ist. Polungen aller Transistoren, Dioden und Spannungs-In F i g. 2 zeigt der oberste Teil (a) die Wellenform quellen umgekehrt würden. Eine Alternative besteht der Eingangssignalspannung F₁, die geschwächte darin, das Signal zu invertieren und dieses invertierte Signalspannung F₂ und die Kondensatorspannung F₆. Signal mit Hilfe der gezeigten Schaltung zu ermitteln.

letztere 20 Im Bedarfsfall wird das Signal vorverstärkt, ehe es auf den Eingang 1 gegeben wird. Wenn die Signalimpulse einen von 0 Volt abweichenden Ruhepegel haben, kann zwischen Eingangsklemme 1 und Potentiometer! ein den Gleichstrom blockierender Konpositive Impuls F₁ zu steigen, ebenso der geschwächte 25 densator eingefügt werden.

Impuls F₂. Im Zeitpunkt J₁ passiert F₁ den Schwel- Wenn gewünscht, kann an verschiedenen Stellen

~ ------ _ - . .. ^ Schaltung für die Impedanzanpassung in an sich

bekannter Weise eine Emitterfolgeschaltung eingeordnet werden. An Stelle des einstellbaren festen

Zeit i₂ wird der Transistor 4 leitend. F₆ folgt F₂, bis 30 Schwellenwertes E kann im Bedarfsfall eine langsam die Spitzenspannung des gedämpften Impulses zur veränderliche positive Spannung E', welche vom Zeit t_z erreicht worden ist. Wenn jetzt F₂ zu fallen Eingangssignalpegel abhängig ist, dem Diodengatter 7 beginnt, wird der Transistor 4 gesperrt, und F₆ ist zugeführt werden. Diese Spannung ist in der aus der konstant. Im Zeitpunkt t_i passiert die Rückflanke automatischen Lautstärkeregelung bekannten Weise von F₁ die Kondensatorspannung F₀.

Der Gradient von F₁ ist bei diesem Niveau beträchtlich, und der Transistor wird schnell leitend, so daß F₆ steil neben F₁ abnimmt. Zur Zeit t₅ passiert F₁ den Schwellenwert E, so daß der Tran-

Aus Gründen der besseren Übersicht ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt worden. Zuerst ist F₆ gleich der Schwellenspannung E oder einem kleineren Wert, wie durch den schraffierten Bereich F₆ angezeigt ist. Im Zeitpunkt t₀ beginnt der

lenwert E, so daß das Diodengatter 7 beginnt, die Spannung F₁ durchzulassen.

Das Diodengatter 3 läßt F₂ passieren, und zur

zu gewinnen.

Es ist auch möglich, das Diodengatter 7 mit einer weiteren, nicht gezeigten Diode 11' zu erweitern, welcher die langsam variierende Steuerspannung E' zugeführt wird. Das durch das Gatter gelaufene Si-

sistor 5 gesperrt wird. Die Kondensatorspannung 40 gnal wird dann durch die höhere der beiden Schwelbleibt jetzt konstant auf E, wie durch F₆' angezeigt lenspannungen E und E' nach unten abgegrenzt, ist, oder nimmt langsam noch etwas weiter auf Diese und ähnliche Änderungen lassen das Prinzip Null ab. der Erfindung unberührt und werden hier nicht wei-

Die unteren Teile (b), (c) und (d) in F i g. 2 zeigen ter beschrieben werden, da sie ausreichend klar die Kollektorspannung F₇ des Transistors 4 bzw. die 45 sind.

Kollektorspannung F₈ des Transistors S und die Aus- F i g. 3 zeigt das Prinzip der Erfindung bei einer

anderen Ausführungsform der Erfindung. Diese Schaltung leitet Bezugsimpulse von der Vorderflanke von Abtastimpulsen ab, wenn ein vorbestimmter gezeichnet. Während der Ladung des Kondensators 6 50 Prozentsatz des Spitzenwertes erreicht ist. Die Schalwird der Impuls F₇ nicht weiter gebraucht. Der Im- tung spricht nicht auf negative Eingangsimpulse an.

~~ " Eine entsprechende Schaltungsanordnung für die

Ableitung von Bezugsimpulsen aus negativen Impulsen würde durch Umkehrung der Polaritäten aller scharfen Winkel in der Wellenform V_R zur 55 Schaltkreiselemente erhalten werden.

Die Eingangsklemme 31 ist mit der Basis des NPN-Transistors 34 über das Potentiometer 32 verbunden. Die Basis des NPN-Transistors 35 ist über das Verzögerungsglied 33 mit einem zweiten Pfadeingang 41

gangsspannung F₉, welche aus dem Block 8 stammt, der einen Begrenzerverstärker enthält. F₇, F₈ und F₉ sind je in bezug auf ihren individuellen Ruhepegel

puls F₈ mit steller Vorderflanke wird als Bezugszeit für das Auftreten des positiven Impulses F₁ verwendet. Der steile Anstieg des Impulses F₈ entspricht einem

Zeitig. Der negative Impuls, welcher später in F₁ erscheint und ungeschwächt bei F₂ auftritt, beeinflußt die Schaltung nicht.

Aus Fig. 2 kann klar ersehen werden, daß der Bezugsimpuls F₈ mit abnehmendem Teil von F₆, beginnend an dem vorbestimmten Bruchteil des Spitzenwertes des Impulses F₁ und endend an der Schwellenspannung E, erwartet wird. Nur von den Eingangsimpulsen werden Bezugsimpulse gewonnen, deren re verbunden. Die Emitter der Transistoren 34 und 35 sind an dieselbe Seite des Kondensators 36 angeschlossen. Die andere Seite dieses Kondensators 36 ist geerdet. Der Kondensator ist außerdem mit dem Kollektor des Transistors 37 verbunden, dessen

duzierter Spitzenwert ausreichend über dem Schwel- 65 Emitter geerdet ist. Der Kollektor des Transistors 35 lenwert E liegt, liegt über Block 38 an der Ausgangsklemme 39.

Diese Minimumbedingung sollte beim Einstellen des Potentiometers 2 und des Schwellenwertes E mit-

Uber die Leitung 40 ist der Ausgang 39 an die Basis des Transistors 37 angeschlossen.

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ίο

Im Ruhezustand ist der Kondensator 36 nicht geladen, und die Transistoren 34 und 35 sind nichtleitend. Daher ist der Eingangspegel des Blocks 38 positiv. Es sei angenommen, daß der Block 38 eine Inverterschaltung enthält, deren Ausgang einen Ruhepegel bei 0 Volt hat. Der Transistor 37 ist dann nichtleitend.

Sobald jedoch der Transistor 35 in den Leitfähigkeitszustand übergeht, wird, wie später beschrieben werden wird, der negativ verlaufende Impuls des Kollektors durch den Block 38 invertiert, um einen positiven Impuls zu bewirken, welcher den Transistor in den Leitfähigkeitszustand versetzt.

Wenn am Eingang 31 ein positiv verlaufender Abtastimpuls erscheint, macht die Vorderflanke des gedämpften Impulses aus dem Potentiometer 32 den Transistor 34 leitend, so daß der Kondensator 36 aufgeladen wird. Die Kondensatorspannung folgt der Spannung der Vorderflanke des gedämpften Impulses. Der Transistor 35 behält eine Steuerspannung von Null so lange, wie die Vorderflanke des Impulses nicht den Ausgangswert der Verzögerungsleitung 33 erreicht hat.

Wenn die Impulsspitze am Eingang 31 erscheint, ist der Transistor 34 gesperrt, und die Steuerspannung an der Basis steigt nicht länger über den Wert der Emitterspannung. Die Kondensatorspannung ist jetzt gleich dem vorgegebenen Bruchteil der Spitzenspannung des Impulses, entsprechend der Einstellung des Potentiometers 32. So lange, wie die Transistoren 34, 35 und 37 nicht weiter leitend sind, bleibt die Spannung des Kondensators 36 konstant.

Wenn die Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes 33 länger als die halbe Impulsbreite ist, kommt es jetzt dazu, daß die Vorderflanke des verzögerten Impulses beginnt, am Ausgang der Verzögerungsleitung aufzutreten. Der Transistor 35 bleibt anfangs so lange im nichtleitenden Zustand, wie die Vorderflanke des verzögerten Impulses noch nicht den vorgegebenen Bruchteil der Spitzenspannung erreicht hat.

Sobald jedoch die Basisspannung des Transistors 35 über die Kondensatorspannung angestiegen ist, wird der Transistor 35 plötzlich leitend, so daß wieder Strom zum Kondensator 36 fließt und die Spannung von 36 dazu neigt, der Vorderflanke des Impulses weiter aufwärts zu folgen. Wenn indessen der Transistor 37 praktisch zur selben Zeit in den Leitfähigkeitszustand gebracht wird, wird als Folge davon der Kondensator 36 rasch entladen, und seine Spannung fällt scharf ab. Dies resultiert wieder aus der Emitterspannung des Transistors 35, die neben der Kondensatorspannung abfällt, und der Steuerspannung an der Basis von 35, die weiterhin neben der ansteigenden Vorderflanke des verzögerten Impulses zunimmt. Infolge der positiven Rückkopplung über 38, 40 und 37 ist der Spannungsabfall am Kollektor des Transistors 35 sehr scharf und im wesentlichen rechtwinklig.

Das steile Ansteigen des Ausgangsimpulses an der Klemme 39 ist ein genauer Zeitbezug für den Augenblick, an dem die Vorderflanke des verzögerten Impulses den vorgegebenen Bruchteil des Spitzenwertes erreicht hat. Die Leitung über die Transistoren 35 und 37 wird unterbrochen, wenn der verzögerte Impuls vollständig aus 33 herausgekommen ist und seine Rückflanke sich wieder dem Ruhepegel nähert. Der Kondensator 36 ist jetzt ganz entladen, alle Transistoren 34, 35 und 37 sind gesperrt, und die Schaltung ist für die Ableitung eines neuen Bezugsimpulses fertig.

Es wird klar sein, daß die Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes 33 wenigstens gleich der halben Impulsbreite sein sollte, um die Einstellung der Schwellenspannung auf einen gewünschten Bruchteil des Spitzenwertes zu ermöglichen. Eine kleinere Verzögerungszeit begrenzt den Einstellungsbereich.

ίο Bedingung für eine gute Wirkungsweise ist, daß der Transistor 34 gesperrt wird, ehe der Transistor 35 leitend wird. Mit anderen Worten, der verzögerte Impuls sollte nicht den vorher eingestellten Bruchteil des Spitzenwertes erreichen, bis der nicht verzögerte Impuls seinen Spitzenwert erreicht hat.

Die Schaltung nach F i g. 3 liefert in vorteilhafter Weise einen steil ansteigenden starken Ausgangsimpuls als Folge der positiven Rückkopplung. Im Fall einer Störung am Eingang wird jedoch diese Schaltung in der gezeigten Form unstabil werden. Dieser Übelstand kann durch Anwendung einer Schwellenspannung, wie sie nach F i g. 1 durch das Diodengatter 7 erreicht ist, verhütet werden. Es ist jedoch leicht zu sehen, daß es nicht zweckmäßig sein würde, solch ein Diodengatter in die Basisleitung 41 des zweiten Transistors 35 einzuschließen. Das Minimum der positiven Schwellenspannung E des Gatters würde fortwährend dem Transistor 35 eine positive Steuerspannung liefern. Durch Anlegen der Spannung E auch an den Emitter des Transistors 37 würde die Leitung von 35 und 37 unterbrochen werden, wenn der Kondensator 36 eine Spannung E angesammelt hat. Aus diesem Ruhezustand würde jedoch die Schaltung schon operativ werden, wenn die Spitzenspannung eines Impulses höher wäre als E. Der vorgegebene Bruchteil der Spitzenspannung wird niedriger als die Schwellenspannung E. Hieraus geht klar hervor, daß die Arbeitsweise der Schaltung ernsthaft gestört werden würde.

Eine Lösung dieser Schwierigkeit bringt die in F i g. 4 gezeigte Ausführungsform der Erfindung. In dieser Figur sind alle Schaltungselemente, welche schon in F i g. 3 vorhanden sind, mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, so daß diese nicht noch einmal beschrieben zu werden brauchen.

Zwischen dem Signaleingang 31 und dem Potentiometer 32 ist ein Transistor 42 eingefügt worden. Dieser arbeitet mit dem Potentiometerwiderstand 32 als Emitterbelastung wie ein Emitterfolger. Zwischen der Verzögerungsleitung 33 und dem genannten zweiten Transistor 35 ist ein Emitterfolger eingesetzt worden. Ein Emitterfolger liefert, wie an sich bekannt ist, über einer Emitterlast eine Ausgangsspannung, welche ein wahres Abbild ihrer Eingangsspannung ist.

Die obere Hälfte der F i g. 4 entspricht der gesamten F i g. 3 mit einer Ausnahme, daß der Ausgang 39 der Inverterschaltung 38 nicht mehr die Ausgangsklemme der Schaltung darstellt. Normalerweise leitet der Transistor in der Inverterschaltung 38 so lange, wie der Transistor 35 nicht leitet. Der Punkt 39 hat dann wenig mehr als 0 Volt, so daß ein sehr kleiner Strom über den Widerstand in der Rückkopplungsleitung 40 unzureichend wird, um zu bewirken, daß der Transistor 37 leitend wird. Dies geht weiter, wenn der Kondensator 36 über den ersten Transistor 34 bis auf einen Bruchteil der Spitzenspannung durch die gedämpfte, aber nicht verzögerte Vorderflanke

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eines positiv verlaufenden Impulses aus dem Poten- sistorstufen enthält. Die Leitung über den Transistor

tiometer 32 aufgeladen wird. 45 wird unterbrochen, wenn die Steuerspannung den

Wenn aber die ungedämpfte Vorderflanke des ver- Schwellenwert E erreicht hat und wenn der Kondenzögerten Impulses aus dem Verzögerungsglied 33 sator 46 auch auf das Niveau E entladen worden ist. den zweiten Transistor 35 über den Transistor 43 5 Infolgedessen erscheint dort am Ausgang 59. ein und die Leitung 41 in den Leitfähigkeitszustand ver- schmaler, rechteckiger, positiv verlaufender Impuls, setzt, dann unterbricht der negativ verlaufende Im- der seinen Ausgang nimmt vom negativen Speisepuls des Kollektors des Transistors 35 die Leitfähig- pegel als Ruhepegel mit 0 Volt als oberem Pegel, keit des Transistors 38, so daß die Spannung bei 39 Die Zeitinformation in der steilen Vorderflanke ansteigt. io dieses Ausgangsimpulses ist eine Anzeige für das

Wie vorstehend beschrieben, wird diese Operation Auftreten des positiven Abtastimpulses. Sie ist für

verstärkt und beschleunigt, weil der positive Impuls den Zeitpunkt genauer, bei welchem die Vorder-

bei 39 den Entladungsschalter 37 über die Leitung flanke dieses Impulses einen vorgegebenen Prozent-

40 betätigt, so daß der Kondensator 36 in diesem satz des Spitzenwertes erreicht. Sie wird durch die Zeitpunkt entladen ist. Der positive Impuls an der 15 Verzögerungszeit von 33 vergrößert. Diese Einrich-

Stelle 39 wird jetzt jedoch nicht als Ausgangsimpuls rung 33 hat einen konstanten, bekannten Wert,

verwendet, weil in der Operation der Schaltung, so- Wenn jedoch die im Kondensator 36 gespeicherte

weit beschrieben, eine Diskrimination in bezug auf Spannung unter dem Schwellenwert E liegt, dann

positive Störspitzen noch nicht erhalten worden ist. wird die Diode 50 blockiert, und die Diode 51 leitet.

Die Diskrimination bezüglich der Störspitzen wird 20 Soweit als auf den Spannungsabfall des Kondensain der unteren Hälfte der Schaltung nach F i g. 4 er- tors 36 ein Übergangsimpuls noch über den Kondenhalten. Ein zweiter, einseitig geerdeter Kondensator sator der blockierten Diode 50 übertragen werden 46 ist mit den Emittern des NPN-Transistors 44 und würde, verläuft dieser über die leitende Diode 51 des PNP-Transistors 45 verbunden. Der Transistor und den Widerstand 53 nach Erde. Der Transistor 45 44 wird durch dieselbe gedämpfte Signalspannung 25 wird hiermit nichtleitend werden. In F i g. 5 sind die gesteuert, welche den Transistor 34 steuert. Sie wird Wellenformen der Spannung bei einer Anzahl von über die Leitung 49 vom Potentiometer 32 der Basis Punkten der Schaltung nach F i g. 4 wiedergegeben des Transistors 44 zugeführt. Da der Transistor 44 worden. Es ist angenommen, daß das Potentiometer vom selben Typ ist wie der Transistor 34, nämlich 32 auf einen Bruchteil von zwei Dritteln oder 67% vom NPN-Typ, wird der zweite Kondensator 46 30 des Eingangssignals eingestellt worden ist. Bei (α) gleichzeitig mit dem ersten Kondensator 36 auf den- sind in F i g. 5 dargestellt ein positiver Eingangsseiben Bruchteil der Spitzenspannung eines positiven impuls V₁, der gedämpfte Impuls F₂, der verzögerte Impulses aufgeladen. Wenn die Spitze der gedämpf- ungedämpfte Impuls V₃ aus dem Verzögerungsglied ten, nicht verzögerten Impulsspannung erreicht ist, 33 und die Spannung F₆ am ersten Kondensator 36. wird der Transistor 44 neben dem Transistor 34 ge- 35 Zur Zeit t₀ beginnt F₁ zu steigen, wie dies F₂ tut. sperrt. Die Spannung F₀ folgt V₂, weil der erste Transistor

Als Alternative wird dieselbe Operation des Tran- 34 leitet. Zur Zeit t_x ist die Impulsspitze erreicht

sistors 44 erhalten werden, wenn die die Basis steu- worden, F₆ ist jetzt konstant und gleich 67°/o des

ernde Leitung 49 mit dem Kondensator 36 anstatt Spitzenwertes. Zur Zeit t_o startet der verzögerte Im-

mit dem Potentiometer 32 verbunden wird. Wenn 40 puls F₃, wobei t₂ — t₀ gleich der Verzögerungszeit

daher der Transistor 34 leitet, folgt die Kondensator- des Verzögerungsgliedes 33 ist. Zur Zeit t₃ passiert

spannung von 36 augenblicklich der Steuerspannung F₃ den konstanten Pegel von F₆, so daß der zweite

von 32, so daß es dem aktiven Steuersignal für den Transistor 35 und der Transistor 37 plötzlich leitend

Transistor 44 nichts ausmacht, welche der erwähnten werden. Die Spannung F₆ fällt steil auf 0 Volt ab.

Ausgangspunkte für die Leitung 49 ausgewählt sind. 45 Die Kollektorspannung F₁ des Transistors 35, die

Die Seite des Kondensators 36, an welcher die Steuerspannung F₅ des Transistors 37 und der AusEmitter der beiden Transistoren 34 und 35 liegen, gangsimpuls F₉ an der Klemme 59 sind in Fi g. 5 bei ist außerdem mit der Basis des vierten Transistors 45 (b), (c) bzw. (d) gezeigt. Die steile Vorderflanke von über eine Leitung 48 und Diode 50 verbunden. Die F₉ entspricht dem im wesentlichen rechten Winkel Diode 50 bildet einen Teil des Diodengatters 47, 50 in F₆ zur Zeit t₃. Jedoch wird der Impuls F₉ nicht welches fernerhin eine Diode 51 und einen Wider- erscheinen, wenn der vierte Transistor 45 nichtleitend stand 52 enthält. Die Diode 51 empfängt eine geworden ist, weil die Amplitude von F₃ nicht höher Schwellenspannung E vom Potentiometer 53. war als die positive Schwellenspannung.

Nur wenn der vorgegebene Bruchteil der Spitzen- F i g. 6 zeigt die Möglichkeit, sowohl aus positiv

spannung, welcher am ersten Kondensator 36 beibe- 55 verlaufenden als auch aus negativ verlaufenden

halten wird, höher ist als die Schwellenspannung E, Signalimpulsen mittels einer Schaltungsanordnung

wird die Diode 50 leitend. Die plötzliche Abnahme nach F i g. 1 oder 4 Bezugsimpulse abzuleiten. Der

der im Kondensator 36 gespeicherten Spannung, Signaleingang 61 ist mit dem Eingang des Gegentakt-

wenn der Transistor 37 schaltet, wird in diesem Fall Verstärkers 62 verbunden. An den Ausgängen 63 und

über die Leitung 48. und über die leitende Diode 50 60 64 des Verstärkers erscheinen eine echte und eine in-

auf die Basis des Transistors 45 übertragen werden. vertierte Version des Signalimpulses. Der Impuls am

Dieser Transistor wird plötzlich leitend, weil die Ausgang 63 steuert den Transistor 65, der Impuls

Emitterspannung, z. B. des zweiten Kondensators 46, am Ausgang 64 steuert den Transistor 66. Diese

noch gleich dem Ausgangspegel des Spannungs- Transistoren arbeiten als Emitterfolger mit einer ge-

abfalles am Kondensator 36 ist. 65 meinsamen Emitterbelastung 67. Parallel zu 67 er-

Die positiv verlaufende steile Impulsflanke am scheint eine gleichgerichtete Version der Impuls-Kollektor des vierten Transistors wird auf einen Be- signale, welche einer Schaltungsanordnung 68 zur grenzungsverstärker 58 gegeben, der z. B. zwei Tran- Ableitung von Bezugsimpulsen aus positiven Analog-

impulsen der oben beschriebenen Art zugeführt werden. Die Signale an den Kollektoren der Transistoren 65 und 66 liefern eine Anzeige, ob der Bezugsimpuls von einem positiv verlaufenden oder einem negativ verlaufenden Impuls abstammt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung in Zeichenerkennungsvorrichtungen zur Erzeugung von verzögerten Bezugsimpulsen mit steiler Vorderflanke aus den Abtastimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß der Signaleingang (1) für die Abtastimpulse über getrennte Signalpfade mit den Basiselektroden zweier Transistoren (4, 5), deren Halbleiterzonenfolgen zueinander komplementär sind, verbunden ist, wobei die Emitter dieser beiden Transistoren (4, 5) gemeinsam und unmittelbar an einen auf der anderen Seite geerdeten Kondensator (6) angeschlossen sind, und daß einer dieser Signalpfade ein Dämpfungsglied (2,3) enthält, um das Signal auf einen vorgegebenen Bruchteil zu verringern, daß der durch das verringerte Signal gesteuerte Transistor (4) den Kondensator (6) während der Vorderflankenzeit eines Abtastsignals auf den vorbestimmten Bruchteil der Spitzenspannung des Impulses auflädt und daß anschließend der zweite Transistor (5), welcher vom ungedämpften Signal über den zweiten Signalpfad gesteuert wird, zur Erzeugung des Ausgangsimpulses mit steiler Vorderrlanke augenblicklich leitend wird, wenn die Hinterflanke des Abtastsignals den vorgegebenen Bruchteil der Spitzenspannung wieder passiert hat.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Signalpfad für das ungedämpfte Signal über eine Diode (10) mit einem Potentiometer (13) verbunden ist, um das Steuersignal für den zweiten Transistor (5) auf einen justierbaren oder steuerbaren Schwellenwert festzulegen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden mit dem Kondensator (36) verbundenen Transistoren (34, 35) vom gleichen Typ sind und daß der Pfad für das ungedämpfte Signal eine Verzögerungsvorrichtung (33) enthält.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (36) mit einem Entladungsschalter (37) verbunden ist, der vom Impuls des zweiten Transistors (35) betätigt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, einseitig geerdeter Kondensator (46) vorgesehen ist, welcher gleichzeitig mit dem anderen Kondensator (36) auf denselben Bruchteil der Spitzenspannung über einen dritten Transistor (44) aufgeladen wird, und daß der Emitter eines vierten, komplementären Transistors (45) an den zweiten Kondensator (46) angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1158 557;
USA.-Patentschriften Nr. 2 885 551, 2 609 501.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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