DE1512752A1 - Schwellwertschaltung - Google Patents

Description

6458-67/Kö/S
ROA 57 395
Convention Date:
August 23, 1966

Radio Corporation of America, New Xork, N.Y., USA

Schwellwertschaltung

Die Erfindung betrifft Schwellwertschaltungen, welche die elektrische Arbeitsweise biologischer Neuronen nachahmen.

Die Grundbausteine des biologischen Nervensystems sind Neuronen. Biologische Neuronen empfangen Stimuli in Form elektrischer Eingangsimpulse von anderen biologischen Neuronen oder von rezeptorischen Sinnesorganen wie dem Auge, dem Ohr usw, und sie antworten auf bestimmte Eingangsstimuli dadurch, daß sie mittels komplizierter elektrochemischer Vorgänge elektrische Ausgangsimpulse erzeugen.

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Gemäß dem derzeitigen Wissensstand empfangen "biologische Neuronen anregende (exzitatorische) und hemmende (inhibitorische) Eingangsimpulse von Normalbreite und -amplitude. Exzitatorische Eingangsimpulse sind bestrebt, ein biologisches Neuron zu aktivieren oder zu "zünden", während inhibitorische Eingangsimpulse die Aktivierung eines Neurons zu hemmen bestrebt sind. Es wird angenommen, daß die exzitatorisehen und inhibitorischen Eingangsimpulse algebraisch addiert werden und daß die Summen der beiden Impulsarten dann zu einem impulsfreien Gleichsignal als Eingangssignal des biologischen Neurons integriert werden. Wenn ein solches resultierendes Eingangssignal einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wird das biologische Neuron aktiviert, so daß es einen Ausgangsimpuls erzeugt. Die Anzahl der Zündungen oder erzeugten Ausgangsimpulse ist eine !Funktion der Stärke oder Amplitude des Eingangsgleichsignals sowie der Eigenschaften des biologischen Neurons selbst. Die Anzahl der Zündungen in einem gegebenen Zeitintervall steigt mit zunehmender Amplitude des Eingangssignals bis zu einem Maximum oder Sättigungspunkt, nach welchem die Zündungsrate konstant bleibt. Die Sättigung tritt deshalb auf, weil die elektrochemischen Vorgänge, durch welche die Impulse erzeugt werden, eine refraktorische Periode, d.h. eine Erholpause zwischen den

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Impulsen erfordern.

• Die Leitungswege, welche die "biologischen Neuronen im menschlichen Körper verbinden, haben mitunter extrem hohe Impedanzen oder "Widerstände, und zwar in manchen Fällen von mehr als 10 * Ohm. Man nimmt an, daß biologische Neuronen verschiedene Stimuli, d.h. Informationssignale, durch Impulse unterschiedlicher Frequenzen übertragen, um auf diese Weise die Schwierigkeit, schwachamplitudige Gleichsignale über derart hochohmige Leitungswege akkurat übertragen zu müssen, zu vermeiden. Elektrische Schaltungen, welche die Arbeitsweise biologischer Neuronen nachahmen sollen, brauchen nicht durch derartig hochohmige Leitungswege verbunden zu werden. Folglich brauchen solche elektrische Neuronen keinen Ausgangspuls zu erzeugen, um die gewünschte Information an nachgeschaltete elektrische Neuronen zu übertragen. Da ferner die Integration am Eingang eines biologischen Neurons erfolgt, spricht ein einzelnes biologisches Neuron effektiv auf ein Eingangsgleichsignal und nicht auf ein Eingangspulssignal an. Es lassen sich daher die wesentlichen Funktionen biologischer Neuronen mit elektrischen Neuronen effektiv dadurch nachahmen, daß die betreffenden Schaltungen mit Gleichströmen statt mit Eingangs- oder Ausgangsimpulsen

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-zuarbeiten.

Eine Schwellwertschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ahmt ein biologisches Neuron nach, indem ihre Eingangs— Ausgangs— Übertragungskennlinie einen Bereich mit annähernd Hullausgangsgröße für niedrige Eingangssignalwerte unterhalb eines vorbestimmten Schwellwertes, einen abrupten, digitalen Stufenanstieg der Ausgangsgröße auf einen ersten Wert bei diesem Schwellwert, einen Bereich mit analogem Anstieg der Ausgangsgröße von diesem ersten Wert auf einen Sättigungswert für Zwischenwerte des Eingangssignals und einen Bereich mit annähernd konstanter Ausgangsgröße dieses Sättigungswertes für diese Zwischenwerte übersteigende, hohe Eingangssignalwerte aufweist.

Die Schwellwertschaltung enthält einen Verstärker mit Eingangsklemmen zum Empfang zugeführter Eingangssignale und einer Ausgangsklemme zum Abnehmen verstärkter Ausgangssignale. Mit dem Verstärker ist eine Vorspanneinrichtung gekoppelt, um den vorbestimmten Punkt einzustellen, unterhalb dessen ein Eingangssignal praktisch kein Ausgangssignal erzeugt. Der Verstärker kann z.B. ein Funktionsverstärker sein, der einen hohen Verstärkungsgrad hat, um bei einem Eingangssignal des Schwellwertes einen

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digitalen Stufenanstieg der Ausgangsgröße auf einen ersten Wert zu erzeugen. Zwischen den Ausgang und die Eingangsklemmen des Verstärkers ist ein Gegenkopplungszweig geschaltet, um den Yerstärkungsgrad so zu erniedrigen, daß "bei ansteigenden Eingangssignalwerten oberhalb des Schwellwertes ein analoger Anstieg der Ausgangsgröße vom ersten Wert bis zu einem Sättigungswert erfolgt. Bei hohen Eingangssignalwerten sättigt sich der Verstärker, so daß er dann eine annähernd konstante Ausgangsgröße erzeugt.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 die Strom-Spannungs-Übertragungskennlinie einer ein biologisches Beuron nachahmenden elektrischen Schaltung; \

figur 2 und 3 Schaltschemata verschiedener Äusführungsformen von Schwellwertschaltungen mit der Übertragungskennlinie nach Figur 1.

Das Diagx^amm nach Figur 1 zeigt die Eingangs-AusgaiigstJbertragungskennlinie 10 einer erfindungsgemäßeii Seiiwellwertschaltung. Die Kennlinie 10 bildet im'wesentlichen," die tJbertragungskennliiiie eines .biologischen. Ifeiaroiis naeh.. Sie hat einen Bereich. 12 von. annähernd I'Tuilausgaagsspszuaiaig. für -niedrige- Eingangsstromwerte -uaterlialb. einos -Bsl

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wertes I«. Beim Punkt des Schwellwertes I_Q zeigt die Kennlinie einen abrupten oder digitalen Stufenanstieg 13 der· Ausgangsspannung auf einen ersten Wert Y*. Die Kennlinie 10 weist also insofern digitale Eigenschaften auf, als unterhalb des Schwellwertes Iq praktisch keine Ausgangsspannung, bei diesem Schwellwert dagegen eine erhebliche Ausgangsspannung erzeugt wird. Durch einen solchen digitalen Stufenanstieg wird die Möglichkeit verringert, daß das elektrische neuron durch Störsignale oder Abwanderung ausgelöst wird, entsprechend der Fähigkeit biologischer-Neuronen, inkonsequente Stimuli zu ignorieren. Für ansteigende Zwischenwerte des Eingangsstromes weist die Kennlinie 10 einen Bereich 14 stetigen Ausgangsspannungsanstieges auf. Zum Unterschied von einer Digitalstufe ist der Bereich, 14 als ein Analogbereicli anzusehen, da jedem Ausgangsspannungswert ein anderer Eingangsstromwert ent-■ spricht. Obwohl Figur 1 einen linearen Analoganstieg seigt, da die nachstehend zu beschreibende Schwellwertschaltung einen, linearen Verstärker enthält, kann der Anstieg des Analogteils 14 auch logarithmisch sein. Die ' Ausgangsspasaung im Kennliidenbereieii 14 steigt bis zu siaem Sättiguagsmaximum oder zweiten Spannungswert Y^ an, m,Gh, w©Isiiea die Kennlinie 10 einen Bereich 16 mit an« aäüö^M iioss"ö aster ims gangs spanming beim Sättfi

oder -pegel für relativ hohe und weiter ansteigende Ein- · gangsstromwerte aufweist. Die Kennlinie 10 bildet im wesentlichen die funktioneile Übertragungskennlinie biologischer Reuronen nach.

Figur 2 zeigt das Schaltschema einer Ausführungsform einer Schwellwertschaltung mit der Übertragungskennlinie nach Figur 1. Die Schwellwertschaltung 20 enthält ein angepaßtes oder abgeglichenes Transistorpaar 22, 24-. Die Transistoren 22 und 24, die in diesem Falle pnp-Transistoren sind, haben jeweils Emitter 26 bzw. 28, Kollektor $0 bzw. 32 und Basis 34 bzw. 36. Sie sind zu einem Stromkreis 25 verschaltet. Die Emitter 26 und 28 sind jeweils über einen Widerstand 38 bzw. 40 mit einem Verbindungspunkt 41 verbunden. Die Kollektoren 30 und 32 sind jeweils über einen Widerstand 42 bzw. 44 mit einem Verbindungspunkt 46 verbunden, der seinerseits über einen Widerstand 48 -«£■*- an einem Bezugspotentialpunkt (Masse) für den Stromkreis 25 liegt. Die Basen 3^ und 36 sind am Verbindungspunkt 51» der mit Masse verbunden ist, zusammengeschaltet. Die Transistoren 22 und 24 arbeiten somit in basisgeerdeter Schaltung. Der Verbindungspunkt 51 ist ferner über einen Widerstand 52 und ein Diodenpaar 54, 56 mit dem Verbindungspunkt 46 gekoppelt. Die gleichsinnig gepolten Dioden 54

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und 56 leiten in der Durchlaßrichtung den Strom vom Verbindungspunkt 46 zum Verbindungspunkt 51· Zwischen der Kathode der Diode 54- u*id dem Widerstand 52 befindet sich ein Verbindungspunkt 53·

Die Anordnung 25 enthält ein Netzwerk zum algebraischen Summieren von zugeführten exzitatorischen und inhibitorischen Signalen. Die exzitatorischen Eingangssignale

und

gelangen über Eingangsklemmen 57** 57o· · '57.,/über entsprechende Widerstände 59^> 59ρ···59_η zum Emitter 26 des Transistors 22. Die Parallelwiderstände 59^ bis 59_n bilden ein Widerstandsnetzwerk 60, das die den Eingangsklemmen zugeleiteten exzitatorischen Eingangssignale linear vereinigt. Die inhibitorischen Eingangssignale gelangen zu Eingangsklemmen 62,-, 62₂···62 und über entsprechende Widerstände 64v,, 64-₂...64-_n ^{zum Emi}'^t;'^ber 28 des Transistors 24. Die Parallelwiderstände 62,, bis 62_n bilden ein Widerstandsnetzwerk 66, das die zu den Eingangsklemmen 62,. bis 62 gelangenden inhibitorischen Eingangssignale summiert. Die Schaltung 25 erhält ihre Betriebsvorspannung dadurch, daß der Verbindungspunkt 4-1 an eine positive Spannungsquelle +V^ und der Verbindungspunkt 53 an eine negative Spannungsquelle -V₂ angeschaltet ist. Der Widerstand 40 ist kleiner bemessen als der Widerstand 38, so

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daß in noch zu beschreibender Weise der Anfängstereich 12 der Übertragungskennlinie ΛO nach Figur 1 erzeugt wird.

Die Schaltung 25 ist an einen Funktionsverstärker 68 angekoppelt, um die Digitalstufe 13 der Übertragungskennlinie nach Figur 1 zu erzeugen. Der Funktionsverstärker 68 hat einen Umkehreingang (I) 69 und einen Direkteingang (NI) 70· Ein solcher Verstärker arbextet mit hohem Verstärkungsgrad, wenn er "offen", d.h. ohne Gegenkopplung betrieben wird. Im Funktionsverstärker 68 wird ein dem Umkehreingang 69 zugeführtes Eingangssignal in seiner Polarität umgekehrt, dagegen ein dem Direkteingang 70 zugeführtes Eingangssignal nicht umgekehrt. Das Ausgangssignal des Funktionsverstärkers 68 gelangt zur Basis 72 eines als Emitterfolger geschalteten Transistors 74-. Der Kollektor 76 des Transistors 74 ist direkt an die positive Spannungsquelle +V^ angeschlossen, während sein Emitter 78 über eine Temperaturkompensationsdiode 80 und einen Widerstand 82 an Masse liegt. Der Emitter 78 ist an die Anode der Diode 80 angeschaltet, während deren Kathode mit der Ausgangskiemme 84 der Schwellwertschaltung 20 verbunden ist.

Der Emitter 78 des Ausgangstransistors 74 ist ferner

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über ein Rückkopplungsnetzwerk 90 mit dem Transistor 24 der Schaltung 25 gekoppelt. Das Rückkopplungsnetzwerk enthält einen nichtlinearen Widerstand mit einem Schwellwert, z.B. eine Diode 92. In Reihe mit dieser Diode 92 liegt ein Widerstand 94. Die Diode 92 ist so gepolt, daß ihre Anode direkt an den Emitter 78 des Ausgangstransistors 74 angeschlossen ist.

Die Schwellwertschaltung, ohne die Vorspannquellen V^ und Vp» kann aus einer Baugruppe in Form eines integrierten Schaltungsmoduls bestehen. Man kann sogar eine ganze Anordnung von Schwellwertschaltungen auf einer einzigen Platte aus Halbleitermaterial anbringen und so untereinander verschalten, daß verschiedene logische !Funktionen, die von einem gegebenen System verlangt werden, erfüllt werden. Außerdem kann man die Schwellwertschaltung auch mit diskreten Bauelementen aufbauen.

Im Betrieb liefert die Schwellwertschaltung eine Übertragungscharakteristik von der in Figur 1 wiedergegeTasnen Art, wobei sie den zusätzlichen Vorteil hat, daß sie unempfindlich gegen Schwankungen der Umgebungstemperatur ist. Im Ruhezustand wird aufgrund der Tatsache, daß der Widerstand 40 kleiner ist als der Widerstand 38, ©la größerer Stromanteil aus der BetriebsspannungsgueHe

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durch den Inhibitor-Transistor 24 als durch den Exzitator-Transistor 22 der Schaltung 25 geleitet.. Das Ausgangssignal des Transistors 24 gelangt zum Umkehreingang 69 des Funktionsverstärkers 68. Der Funktionsverstärker 68 beliefert den Ausgangstransistor 74 mit einem negativen Signal, das diesen Transistor in den gesperrten Zustand spannt. Es erscheint folglich am Ausgang 84 kein Ausgangssignal. Entsprechend erzeugt für niedrige Werte von exzitatorischen Eingangssignalen die Schwellwertschaltung 20 kein Ausgangssignal, so daß. auf diese Weise der Anfangsbereich 12,der Kennlinie nach Figur 1 entsteht. Wenn die exzitatorischen Eingangssignale den Pegel der inhibitorischen Signale übersteigen, liefert der Exzitator-Transistor 22 mehr Strom an den Direkteingang 70 des Funktionsverstärkers 68, als der Inhibitor-Transistor 24 an den ümkehreingang 69 dieses Verstärkers liefert. Dadurch wird der Ausgangstransistor 74 in den geöffneten Zustand gespannt. Aufgrund des hohen Verstärkungsgrades des Funktionsverstärkers 68 erscheint im Ausgangssignal der digitale Stufenanstieg 13 der Kennlinie nach Figur Eine Rückkopplung findet solange nicht statt, bis das Ausgangssignal des Transistors 74 den Schwellwert der Diode 92 übersteigt. Wenn durch das Ausgangssignal die

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Diode 92 in ihren niederohmigen Arbeitsbereich, gesteuert wird, gelangt über die Diode 92 ein Rückkopplungssignal zum Transistor 24. Da dieses Rückkopplungssignal ein inhibitorisches Signal ist, ist die Rückkopplung negativ, also eine Gegenkopplung. Durch diese Gegenkopplung wird der "Gesamtverstärkungsgrad der Schwellwertschaltung 20 verringert. Durch diese Verstärkungsverringerung wird der im wesentlichen linear ansteigende Teil 14 der ubertragungskennlinie 10 nach Figur 1 erzeugt. Dieser Teil 14 wird vorliegend, zum Unterschied von der Stufe oder dem Digitalteil 13, als Analogteil bezeichnet. Bei weiterem Anstieg der exzitatorischen Eingangssignale sättigt sich die Schwellwertschaltung 20, so daß der im wesentlichen konstante Teil 16 der Kennlinie 10 erzeugt wird.

Die Schwellwertschaltung 20 ahmt nicht nur effektiv die wesentlichen Funktionen eines biologischen Neurons nach, sondern zeigt auch wünschenswerte elektrische Eigenschaften. Durch die Gegenkopplung im analogen Arbeitsbereich erfolgt eine Temperaturstabilisierung. Ferner hat die Schwellwertschaltung 20 wegen des Arbeitens der Eingangstransistören 22 und 24 in basisgeerdeter Schaltung einen niedrigen Eingangswiderstand. Dies ermöglicht eine lineare Summierung der Eingangssignale durch die Eingangswiderstandsnetzwerke.

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Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Schwellwertschaltung 100 mit ebenfalls der Übertragungskennlinie nach Figur 1. Die Schwellwertschaltung 100 enthält einen ersten Funktionsverstärker 102 der bereits "beschriebenen Art mit einem Umkehreingang (I) 104 und einem Direkteingang (NI) 106. Der Direkteingang 106 ist über einen Widerstand 108 geerdet, während der Umkehreingang 102 den Summierungseingang der Schwellwertschaltung bildet. Eine Anzahl von Eingangskiemmen 110., 11O₂ ··· 110 sind über entsprechende Parallelwiderstände 112,-, 112p ··♦ 112„ mit dem Umkehreingang 104 des Funktionsverstärkers 102 gekoppelt. Zusätzlich erhält der Umkehreingang 104 des Verstärkers 102 von einer negativen Spannungsquelle -V^ über einen Widerstand 114 eine negative Vorspannung. Die Ausgangsklemme 116 des Verstärkers 102 bildet den Inhibitor-Ausgang der Schwellwertschaltung 100.

Die Ausgangsklemme 116 ist über einen Rückkopplungszweig mit der Reihenschaltung zweier Widerstände 118 nnfi 120 auf den Umkehreingang 104 des Verstärkers 102 rückgekoppelt. Der Verbindungspunkt 122 der Widerstände 118 und 120 ist über eine in der Durchlaßrichtung gepolte Diode 124 mit einem zweiten Verbindungspunkt 126 gekoppelt. Eine von Masse nach dem Verbindungspunkt 126 gekoppelte zweite

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Diode 127 ist in der Durchlaßrichtung gepolt, so daß der Verbindungspunkt 126 auf einem Pegel unterhalb Nullpotential gehalten wird. Der Verbindungspunkt 126 ist über einen Widerstand 128 mit dem negativen Pol einer Betriebsspannungsquelle -V^ verbunden.

Die Schwellwertschaltung 10^ enthält außerdem eine Sättigungsschaltung I30 mit einem Transistor 132 mit Kollektor 134 und Emitter 136, die an die beiden Enden des Spannungsteilers mit den Widerständen 118 und 120 angeschlossen sind.. Die Basis 138 des Transistors 132 erhält über den Anschlußpunkt 140 eines Spannungsteilers 142 eine Vorspannung. Der Spannungsteiler 142 enthält einen Widerstand 144, der zwischen Masse und den Schaltungspunkt 140 geschaltet ist, sowie die zwischen den Punkt 140 und die negative Spannungsquelle -V^ geschaltete Reihenschaltung eines Widerstandes 146 und zweier Dioden 148 und I50. Die Dioden 148 und I50, deren Durchlaßrichtung vom Punkt 140 zur negativen Spannungsquelle -V-z weist, dienen für die Temperaturkompensation.

Der erste Funktionsverstärker 102 ist über einen Widerstand 152 mit dem Umkehreingang (I) 154 eines zweiten Funktionsverstärkers 156 gekoppelt. Der Direkteingang (NI) 158 dieses zweiten Punktionsverstärkers liegt über einen

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Widerstand 160 an Masse. Der Ausgang des zweiten Funktionsverstärkers 156 ist mit der Basis 162 eines als Emitter- folger geschalteten Transistors 164 verbunden. Der Kollektor 166 des Transistors 164 ist direkt mit einer positiven Spannungsquelie +VV verbunden, während der Emitter 168 dieses Transistors über einen Widerstand 170 an Masse liegt. An den Emitter 168 ist eine Ausgangsklemme 172 angeschlossen, die den Exzitator-Ausgang der Schwellwertschaltung 100 bildet. Die Ausgangsklemme 172 ist außerdem über einen Widerstand 174 auf den Umkehreingang 154 des Funktionsverstärkers 156 rückgekoppelt.

Im Betrieb werden den Eingangsklemmen 110,, bis 110 der Schwellwertschaltung 100 sowohl exzitatorische als auch inhibitorische Eingangssignale positiver bzw. negativer Polarität zugeleitet. Durch die Eingangswiderstände 112,, bis 112 werden die Eingangssignale entgegengesetzter Polarität algebraisch addiert, derart, daß der erste Funktionsverstärker 102 ein positives Eingangssignal erhält, wenn die positiven exzitatorischen Eingangssignale den Pegel der negativen inhibitorischen Eingangssignale sowie einen durch die Spannungsquelle -V, bestimmten Schwellwert übersteigen. Es wird daher durch negatives Vorspannen des Funktionsverstärkers 102 der Anfangsbereich

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der Übertragungskennlinie nach Figur 1 erhalten. Der Funktionsverstärker 102 hat, da sein Direkteingang 106 geerdet ist und die Eingangssignale dem Umkehreingang 104 zugeleitet werden, einen niedrigen Eingangswiderstand, so daß das Widerstandsnetzwerk 112^ bis 112_n die den Eingangsklemmen 110x| bis 110 zugeführten positiven und negativen Eingangssignale linear und algebraisch summiert. Wenn die positiven exzitatorischen Eingangssignale die negativen inhibitorischen Eingangssignale und die negative Vorspannung übersteigen, erzeugt der Funktionsverstärker 102 ein negatives Stufenausgangssignal. Dieses Signal wird im zweiten Funktionsverstärker 156 umgekehrt, so daß der digitale Stufenanstieg 13 der Kennlinie nach Figur 1 am Exzitator-Ausgang 172 erzeugt wird.

Über das Widerstandsnetzwerk 118 und 120 erfolgt keine Rückkopplung, da die Diode 124 durch die negative Spannungsquelle -V, in der Durchlaßrichtung gespannt ist. Die Kathode der Diode 124 ist wegen der Durchlaßleitung der zweiten Diode 127 auf einen dem Diodenspannungsabfall entsprechenden Pegel unter dem Nullpegel angeklammert. Solange die Diode 124 in der Durchlaßrichtung gespannt ist, wird das gesamte Ausgangssignal des Funktionsverstärkers 102 über diese Diode abgeleitet, so daß es nicht zum Eingang 104 ge-

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langt. Wenn das negative Ausgangssignal am Inhibitor-Ausgang 116 des IFunktionsverstärkers 102 ausreichend negativ ist, um die Diode 124 in der Sperrichtung zu spannen, wird diese Mode gesperrt, und die negativen Ausgangssignale werden auf den Umkehreingang 104 des Funktionsverstärkers 102 rückgekoppelt. Da das Rückkopplungssignal negativ ist, erfolgt eine Gegenkopplung. Die Gegenkopplung erniedrigt den hohen Verstärkungsgrad des Verstärkers 102, so daß das Ausgangssignal bei weiter ansteigenden exzitatorischen Eingangssignalen analog ansteigt, entsprechend dem Bereich 14- der Kennlinie nach Figur 1.

Wenn das Eingangssignal so weit ansteigt, daß der Funktionsverstärker 102 in die Sättigung gesteuert wird, wird durch das Hebenschlußnetzwerk 130 das Eingangssignal um den Funktionsverstärker 102 herumgeleitet. Der Transistor 132 ist wegen der negativen Vorspannung seiner Basis 138 normalerweise gesperrt. Wenn jedoch das Ausgangssignal des Funktionsverstärkers in seiner absoluten Größe ansteigt, wird der Inhibitor-Ausgang 116 stärker negativ und folglich der Emitter 136 des Transistors negativer als dessen Basis» Die Vorspannung dieses Transistors ist so bemessen, daß bei der Sättigungsspannung V₂ der Basis-Emitterübergangin der Durchlaßrichtung

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gespannt wird und ein niederohmiger Nebenschluß des Verstärkers 102 erfolgt. Das Ausgangssignal der Schwellwertschaltung 100 bleibt daher im wesentlichen konstant, entsprechend dem Bereich 16 der Übertragungskennlinie 10 nach Figur 1.

Das Nebenschlußnetzwerk mit dem Transistor 132 hat die Aufgabe zu verhindern, daß der Verstärker 102 einen hohen Widerstand bei Sättigung aufweist. Man kann daher für die Durchführung der Funktion des Transistors 132 auch anderweitige Bauelemente verwenden. Beispielsweise kann man an Stelle des Netzwerkes 130 eine Zener-Diode 180 (in Figur 3 gestrichelt angedeutet) in solcher Polung verwenden, daß sie in der Sperrdurchbruchsrichtung vom Eingang 104 zum Ausgang 116 leitet.

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Claims (6)

1. Pat ent an s ρ r ü σ h e

   M ./Schwellwertschaltung mit einer Eingangs-Ausgangs-Übertragungscharakteristik, derart, daß die Ausgangsgröße bei niedrigen Werten der Eingangsgröße unterhalb eines vorbestimmten Schwellwertes im wesentlichen EuIl ist, bei diesem Schwellwerk in einer digitalen Stufe auf einen ersten Wert ansteigt, bei den Schwellwert übersteigenden Zwisohenwerten der Eingangsgröße analog bis zu einem maximalen Sättigungswert ansteigt und bei höheren Werten der Eingangsgröße im wesentlichen konstant auf diesem Sättigungswert bleibt, gekennzeichnet du r c" h einen Üfunktionsverstarker (68; 102) mit Eingangsklemmen zum Verstärken zugeführter Eingangssignale unter Erzeugung verstärkter Ausgangssignale an einer Ausgangsklemme; einer Einrichtung (+Y*, -Vp? '"Tx)* ^^e den Verstärker so vorspannt, daß der Schwellwert hergestellt wird, wobei der Verstärker einen hohen Verstärkungsgrad hat, derart, daß der digitale Stufenanstieg der Ausgangsgröße beim Schwellwert erzeugt wird; und eine mit dem Verstärker gekoppelte Rückkopplungseinrichtung (90; 116) zum Gegenkoppeln der Ausgangssignale, derart,

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   daß der Verstärkungsgrad des Verstärkers verringert und dadurch der analoge Anstieg der Ausgangssignale erzeugt wird, wobei sich der Verstärker bei hohen Werten der Eingangssignale sättigt. ,
2. 2. Schwellwertschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,· daß die Rückkopplungseinrichtung einen nichtlinearen Widerstand enthält, der bei zugefühlten Signalen unterhalb eines Schwellwertes einen hohen Widerstand und bei zugeführten Signalen oberhalb eines Schwellwertes einen niedrigen Widerstand aufweist, derart, daß er Rückkopplungssignale niedrigen Wertes sperrt.
3. 3. Schwellwertschaltung nach .Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtlineare Widerstand eine Diode (92) enthält.
4. 4. Schwellwertschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Summierungsnetzwerk (25) zum algebraischen Summieren von Eingangssignalen, derart, daß ein resultierendes Summensignal dem Verstärker zugeleitet wird.

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5. 5. Schwellwertschaltung nach. Anspruch 4-, dad u r c h g e k e η η ζ ei c h η e t , daß das Summierungsnetzwerlc ein mit den Eingangsklemmen des Verstärkers gekoppel- tes Parallelwiderstandsnet25werk (60, 66) enthält, das exzitätorische und inhiTDitorische Eingangssignale entgegengesetzter Polarität algebraisch addiert.
6. 6. Schwellwertschaltung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h. η e t , . daß das Summierungsnetzwerk zwei miteinander gekoppelte Transistoren (22, 24) enthält, derart, daß dem einen dieser Transistoren zugeführte inhibitorische Eingangssignale von dem anderen dieser Transistoren zugefuhrten exzitatorischen Eingangssignalen der gleichen Polarität algebraisch subtrahiert werden.

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