DE1549623B2 - Analog-multiplikator - Google Patents

Description

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wenn der Gleichstromeingang eine festgelegte Höhe einer zeitgeteilten Multiplikation mit einem Umlaufüberschreitet, und endet, wenn der Gleichstromein- speicher dargestellt. Der Treiber-Modulator 20 gibt gang unter die festgelegte Höhe fällt. Der Ausgangs- einen Stromimpuls auf den Eingangsübertrager 11 impuls hat eine festgelegte Amplitude, und seine Im- der magnetostriktiven Verzögerungsleitung, dessen pulsbreite ist dem Gleichstromeingang proportional. 5 Amplitude und Breite von den Eingangsveränderli-Der Ausgang des Schmitt-Triggers wird auf den Ver- chenX und Y gemäß F i g. 4 moduliert sind. Es wird zögerungsleitungs-Stromtreiber 27 gegeben, in dem angenommen, daß der sich ergebende Magnetfluß Iider Spannungsimpuls in einen Stromimpuls umge- near proportional dem Eingangsstrom ist. Somit ist wandelt wird, dessen Fläche der des ursprünglichen der mechanische Spannungsimpuls, d.h. der Defor-Eingangsimpulses proportional ist. io mationsimpuls, der in der magnetostriktiven Ver-

Die Verzögerungsleitung 25 kann als longitudinale zögerungsleitung erzeugt wird, eine Superpositionsinmagnetostriktive Verzögerungsleitung ausgeführt sein tegration des Magnetflusses am Eingang über ein In-(Fig. 2). Die Leitung besteht aus einem metallischen tervall, das durch die Länge der Wandlerwicklung Draht 10, auf welchem am Eingang ein Eingangs- und die Geschwindigkeit der Übertragung innerhalb übertrager 11 und am Ausgang ein Ausgangsübertra- 15 der Wicklung bestimmt ist. Wenn der Deformationsger 12 angebracht sind. An beiden Enden der Ver- impuls den Ausgangsübertrager erreicht, ändert er zögerungsleitung ist Dämpfungsmaterial angebracht. die Permeabilität der Leitung und das Magnetfeld Zwei Permanentmagnete 13 zur magnetischen Vor- entsprechend, wodurch eine Spannung in der Empspannung werden in der Nähe der Übertrager derart fängerwicklung des Ausgangsübertragers beim angebracht, daß das Magnetfeld der Magnete sich im 20 Durchlaufen des Deformationsimpulses induziert Draht 10 mit dem Magnetfeld der Übertragerwick- wird. Diese Spannung kann analytisch als Superposilungen überlagert. Wenn an die Wicklung 11 des tionsintegration des Deformationsimpulses über ein Eingangsübertragers ein Signal angelegt wird, wird in Intervall ausgedrückt werden, das bestimmt ist durch der Drahtachse ein magnetisches Feld erzeugt, wel- die Länge der Empfängerwicklung und die Fortches größer ist als das vom Permanentmagneten 13 25 pflanzungsgeschwindigkeit des mechanischen Spanerzeugte Feld. Dieses magnetische Feld erzeugt je nungsimpulses in der akustischen Verzögerungsleinach verwendetem Material eine Zusammenziehung tung. Die in F i g. 5 gezeigte Ausgangsspannung wird oder Ausdehnung des Materials und somit eine me- hierauf im Leseverstärker 22 verstärkt. Soweit wurchanische Stoßwelle. Zum Beispiel hat Nickel eine den die übertragenen Datenimpulse wie ein Digitalbit negative Magnetostriktions-Konstante, und somit 30 abgefühlt und der nächste Schritt wäre die Weiterleiwird eine Ausdehnung des Drahtes unterhalb der tung des Spannungsimpulses auf einen Pegeldetektor. Wicklung 13 erzielt. Die mechanische Stoßwelle brei- Für die Analog-Multiplikation braucht jedoch tet sich mit Schallgeschwindigkeit nach beiden Rieh- nicht der Pegel abgefühlt zu werden, sondern es wird tungen aus. Am einen Ende der Verzögerungsleitung das Spannungs-Zeitintegral als Ausgangsimpuls für wird die Welle vom Dämpfungsmaterial absorbiert, 35 die nachfolgende Darstellung als quantisierter Wert während der mechanische Impuls, welcher sich in benötigt. Das ist wesentlich, um eine richtige Bezieder anderen Richtung ausbreitet, nach einer gewissen hung zwischen den Eingangsveränderlichen und dem Zeit unter der Wicklung des Ausgangsübertragers 12 Ausgangssignal zu erhalten. Zur Erfassung einer Imvorbeiläuft. Dieser mechanische Impuls erzeugt zu- pulsfläche bestehen prinzipiell die Möglichkeiten, sammen mit der magnetischen Vorspannung des Per- 40 eine Regenerationsschaltung mit fester Impulsamplimanentmagneten 13 in der Wicklung des Ausgangs- tude und veränderlicher Impulsbreite oder fester Übertragers 12 einen Spannungsimpuls, welcher die Breite und veränderlicher Amplitude in die Rückin F i g. 5 gezeigte Form aufweist. Der mechanische kopplungsschleife so einzubauen, daß das ursprüng-Impuls wird nach Ausbreitung bis zum anderen Ende liehe Signal wieder am Eingangsübertrager erscheint, der Verzögerungsleitung vom Dämpfungsmaterial 45 Es empfängt also der Ausgang der magnetostriktiven absorbiert. Verzögerungsleitung beim zweiten Durchgang und

An Stelle der oben beschriebenen gebräuchlichen auch bei jedem weiteren Durchgang ein gleiches

longitudinalen Verzögerungsleitung kann auch eine Spannungs-Zeitsignal wie beim ersten Durchgang,

an sich bekannte Torsions-Verzögerungsleitung ge- wodurch die Produktinformation effektiv gespeichert

nommen werden, welche in F i g. 3 gezeigt ist. An 5° wird.

Stelle der beiden Übertrager 11 und 12 in F i g. 2 In den F i g. 6 und 7 ist an Wellenformen schemasind nach F i g. 3 zwei Nickelbänder 16 vorgesehen, tisch gezeigt, wie sich die Spannung am Ausgang der welche in der gezeigten Form von der Wicklung des Verzögerungsleitung mit den Werten der Eingangs-Eingangsübertragers umgeben sind. In gebräuchlicher variablen ändert. Amplitude und Breite des Ein-Weise werden wiederum Permanentmagnete zur Vor- 55 gangsimpulses bestimmen zusammen mit der Wandspannung der beiden Nickelbänder 16 verwendet. lergeometrie die Wellenform der Ausgangsspannung Beim Anlegen eines Eingangsimpulses zieht sich das (F i g. 5). Sowohl die Dauer als auch die Amplitude eine Band zusammen, während sich das andere aus- der Ausgangsspannung können über einen gewissen, dehnt, so daß in bekannter Weise ein Verdrehungs- durch den Permanentmagneten 13 bestimmten, impuls auf der Leitung 17 erzeugt wird. Dieser Ver- 60 Schwellenpegel hinaus verändert werden, indem man drehungsimpuls breitet sich auf der Leitung spiral- die Form des dem Eingangswandler aufgedrückten förmig aus, wodurch eine im Vergleich zur longitudi- Signals steuert. Es ergibt sich dann ein die Schwelle nalen Leitung erhöhte Laufzeit erzielt wird. Zur Um- überschreitendes Ausgangssignal, welches ein Spansetzung des mechanischen Verdrehungsimpulses in nungs-Zeit-Produkt ist, das für jedes an den Wandeinen elektrischen Ausgangsimpuls ist ein dem Ein- 65 lereingang gelangende Signal eindeutig ist. Dieses gangsübertrager ähnlicher Ausgangsübertrager vor- Ausgangssignal ist ein Merkmal des dem Eingangsgesehen, übertrager zugeführten Betrages der vom Stromtrei-

In F i g. 1 ist eine Einrichtung zur Durchführung ber 27 erzeugten Stromladung und nicht der Ge-

schwindigkeit, mit der der Eingangsübertrager mit dem Stromimpuls belastet wird, und ergibt folgende erwünschte Eigenschaften:

1. Wenn eine Veränderliche X der Amplitude und eine Veränderliche Y der Dauer des Signals zugeordnet wird, entspricht der sich ergebende Spannungs-Zeitausgang dem Produkt kXY, wobei k eine Konstante ist und das Produkt eindeutig. Dieses Analogprodukt ist eine zeitgeteilte Multiplikation der Variablen X und Y.

2. Wenn das Spannungszeitprodukt erfaßt und auf einen Strompegel umgewandelt wird, der den ursprünglichen Stromladungsbetrag am Wandlereingang wiedergibt, wird die eindeutige Flächenform vom Signal XY wiederum am Wandlerausgang erzeugt. Somit wurde das ursprüngliche Produkt regeneriert, wieder auf die Verzögerungsleitung zurückgeführt und eine analoge Speicherung erreicht.

3. Bei einer Aufteilung der Verzögerungsleitung in der Art, daß Abgriffe entsprechend dem höchsten Spannungszeitprodukt vorgesehen werden, können sowohl digitale als auch analoge Informationen vermischt werden, wobei die nötige Kennzeichnung am Ausgang der Leitung durch gekoppelte Kennzeichnungs-Bits od. dgl. erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 vom Ausgang der Regenerationsschleife zugeführt Patentansprüche: werden können. Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß

1. Zeitgeteilter Analog-Multiplikator, worin die in Echtzeit empfangenen Analogsignale in MultiPulse in einem Modulator von einem ersten Ein- S plexweise weiter verarbeitet werden können. Durch gangssignal in ihrer Amplitude und von einem die Rezirkulation und Regeneration in der geschloszweiten Eingangssignal in ihrer Dauer moduliert senen Schleife können die Produktsignale in Echtzeit werden und das Produkt der beiden Eingangs- weiterverarbeitet werden, wobei die Verarbeitungssignale durch den zeitlichen Mittelwert der Pro- frequenz durch die Anzahl der Umläufe in der geduktimpulse gebildet wird, gekennzeichnet io schlossenen Schleife gewählt werden kann. Sofern durch eine geschlossene Regenerationsschleife auf der Leitung mehrere Informationen, wie z.B. (27, 25, 22, 23, 24) mit einer Verzögerungslei- auch analoge und digitale Informationen, gleichzeitig tung (25), wobei der Verzögerungsleitung wahl- übertragen werden, können diese Informationen weise die Produktimpulse vom Modulator (26) durch Zusatz von Digitalbits auseinandergehalten oder vom Ausgang der Regenerationsschleife zu- 15 werden.

geführt werden können. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist

2. Analog-Multiplikator nach Anspruch 1, da- dadurch gekennzeichnet, daß zur wahlweise Zufühdurch gekennzeichnet, daß als Verzögerungslei- rung der Eingangssignale bzw. Abnahme der Austung eine an sich bekannte magnetostriktive Lei- gangssignale und zur Erzielung verschiedener Vertung verwendet wird, welche vom Modulator (26) 20 zögerungszeiten Abgriffe auf der Verzögerungsleiüber einen Stromtreiber (27) angesteuert wird tung vorgesehen sind.

und an deren Ausgang ein im B-Betrieb einge- Durch die Unterteilung der Verzögerungsleitung in stellter linearer Leseverstärker (22) angeschlos- verschiedene Abschnitte kann die gewünschte Versen ist, der die Ausgangssignale der Verzöge- zögerungszeit leicht erzielt und geändert werden,
rungsleitung jenseits einer Symmetrielinie (unte- 25 Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfinrer Teil der Signale in F i g. 6,7 unten) verstärkt. dung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

3. Analog-Multiplikator nach Anspruch 2, da- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an durch gekennzeichnet, daß der lineare Lesever- Hand der folgenden Figuren näher beschrieben. Es stärker (22) mit dem Eingang eines Integrators zeigt

(23) verbunden ist, dessen Ausgang über einen 30 Fi g. 1 ein Diagramm der erfindungsgemäßen AusGleichrichter mit einem Schmitt-Trigger (24) ver- führung eines elektronischen zeitgeteilten Analogbunden ist, der seinerseits über eine exklusive Multiplikators,

Oder-Schaltung (21) mit dem Stromtreiber (27) Fig. 2 eine magnetostriktive longitudinale Ververbunden ist. zögerungsleitung,

4. Analog-Multiplikator nach Anspruch 1, da- 35 Fig. 3 eine magnetostriktive Torsions-Verzögedurch gekennzeichnet, daß zur wahlweisen Zu- rungsleitung,

führung der Eingangssignale bzw. Abnahme der F i g. 4 einen Eingangsimpuls,

Ausgangssignale und zur Erzielung verschiedener F i g. 5 die Darstellung einer typischen Spannung

Verzögerungszeiten Abgriffe auf der Verzöge- am Ausgangsübertrager der magnetostriktiven Verrungsleitung (25) vorgesehen sind. 40 zögerungsleitung,

F i g. 6 Darstellungen von Wellenformen eines maximalen Spannungs-Zeitproduktes und

F i g. 7 Darstellungen von Wellenformen eines mimmalen Spannungs-Zeitproduktes.

45 Entsprechend der Darstellung in F i g. 1 enthält

der zeitgeteilte Analog-Multiplikator einen Treiber-Modulator 20 mit einem Puls-Modulator 26, einer Exklusiv-Oder-Schaltung 21 und einem Stromtreiber 27. Der Puls-Modulator 26 erzeugt einen Im-

Die Erfindung betrifft einen zeitgeteilten Ana- 50 puls mit der Amplitude X und der Dauer Y. Dieser log-Multiplikator, worin Pulse in einem Modulator Impuls oder der vom Pulsgenerator 24 zurückgevon einem ersten Eingangssignal in ihrer Amplitude koppelte Impuls werden über die Schaltung 21 dem und von einem zweiten Eingangssignal in ihrer Dauer Stromtreiber 27 zugeführt, der einen Stromimpuls moduliert werden und das Produkt der beiden Ein- bestimmter Amplitude und Dauer derart erzeugt, daß gangssignale durch den zeitlichen Mittelwert der Pro- 55 diese Stromladung proportional ist dem Impuls duktimpulse gebildet wird. X · Y. Der Leseverstärker 22 kann ein linearer Ver-

Ein solcher Multiplikator ist in der USA.-Patent- stärker mit einer solchen Vorspannung sein, daß er schrift 2 995 305 beschrieben. In diesem Multiplika- in der Klasse B arbeitet und so die verstärkte Austor müssen die Produktimpulse jedoch sofort verar- gangsspannung die gewünschte Information in Form beitet werden, da keinerlei Einrichtungen zur Zwi- 60 von Impulsen enthält. Der Spanmmgs-Zeitintegrator schenspeicherung vorgesehen sind. 23 ist ein billiger integrierender Verstärker, in wel-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel chem die Ausgangsspannung ein Spannungs-Zeitintezur langzeitigen Speicherung und Regenerierung des gral des Eingangssignals ist. Die integrierte Spannung analogen Produktsignals anzugeben. wird gleichgerichtet, damit man eine Gleichspannung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch 65 erhält, deren Pegel proportional der Integratoreineine geschlossene Regenerationsschleife mit einer gangsspannung ist. Der Impulsgenerator 24 ist ein Verzögerungsleitung, wobei der Verzögerungsleitung herkömmlicher Schmitt-Trigger, der einen rechtwahlweise die Produktimpulse vom Modulator oder eckigen Ausgangsimpuls liefert, welcher beginnt,