DE1549624A1 - Analog-zu-digital Integriereinrichtung mit grossem Bereich in Verbindung mit analytischen Messinstrumenten - Google Patents

Description

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617081 Mmnclioa-PuIIaeli, dea 25o November

Aktenz«: P 15 49 624.9

ι Infotronics Corporation Houston Ieacas

Analog-zu-digital Integriereinriohtuag iait großem Bereich in Verbindung mit analytischen Meßinstrumenten»

Die Erfindung betrifft eine analog~zu-digital Integriereinrichtung nit großem Bereich, in Verbindung mit analytischen Meßinstrumenten. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System, welches vollständig automatisch Signal« erfasst und das !flächen Integral über &&& Peak-Schwankung wiedergibt, wobei alle tristen und samtlioheHiaiiiichkeile der Signale ausgefiltert werden· _: ' / _: -. - - >

ijialytische Anordnungen geben die Auegangsgrösse meist in Form analoger Signale ab, welche bevor eine luswertung der Dateix aäglich ist, entsprecheiid bearbeitet bzw· analysiert werden »üesen« Die Analyse richtet sich auf die Erfassung you Meßdaten, welche ml w Hilfe der analytischen Einidchtung gewonnen werden* So liefern z_#E₉ Gas-Änalysierer Ausgangssignal·, in welch«tdi# ferschied*n#n Bestamdttil» einer B?obe vom Signalargesiitllt werden, di® säiii voa einer Bezugsliai« aus tb|.iÄ©rweie© habta ti« aBtlytiiehen Waadl©3?_f welche diese.Signal* 5.1@f«3?a_f:eine sthr gelinge. Au0gasgs.staaB.uttg .. - . .«ti** @ia»» 'liUeroiroXt saä ««tessita- ElXlit"©1t»■- Aaj&jp* -

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abgeben; dazu gehören mit Brüekenschaltungen arbeitende Analyseeinriehtungen oder dergleichen· Die vorliegende Erfindung be- £asst sich mit Auf zeichnungs- und Anaeigegeräten, die einen grossen dynamischen Bereich aufweisen sollen_s der sich vom lükrovoltbereioh bis etwa einem halben YoIt erstreckt, d.h. also über einen Faktor von 500 000 geht*

Der tägliche Einsatz von Analyseeinrichtungen der oben beschriebenen Art ist sehr zeitraubend« Die anfängliche Einstellung des Gerätes beim Betrieb ist bereits mühselig, insbes. erfordert aber die Erfassung der von einem solchen analytischen. Gerät gelieferten Daten sehr lange Zeit, d.h. mehrere Stunden oder sogar einen ganzen Sag. So braucht zum Beispiel eine Aminosäure-Analyseeinrichtung manchmal 24 Stunden zur vollständigen Analyse einer Traube, wobei das Gerät während dieser 24 Stunden dauernd Ausgangsdaten liefert. Analyse Geräte dieser Gattung, auf welche sich die Erfindung auch bezieht, erfordern eine ständige Überwachung durch eine Bedienungsperson, weiche das Ausgangssignal während der Aufzeichnung auf einen Kartenstreifen o. dgl. beobachtet, damit zu den richtigen Zeiten die Dämpfungsschaltung entsprechend eingestellt werden kann, um die Signalspitzen auf einer für das Aufzeichnungsgerät geeigneten Grease zu halten. Eine Einrichtung, welche automatisch und ohne jede Überwachung Aufzeichnungen aufnimmt, oder erfasst ,ist bis <jetzt nicht bekannt· Bis ^etzt ist so vorgegangen worden, dass eine Bedienungsperson das Gerät überwacht, was in jedem ialle achteilig ist, wenn das Gerät in den üblichen Verwen&ungafallen eingesetzt wird, z.B. in Laboratorien, Krankenhäusern, Universitäten od. dgl· .

Si» zur Maßstäblichen Veränderung der erhaltenden analytischen Signale bei der Aufzeichnung verwendeten DämpfungssohÄltungen haben bei den btksimtea Geräten ein» Reihe beeonaera uAohteiliger Eigenschaften. Zunächst einmal bewirkt ein UmaefcaTfeeii. der DämpfungsscfcaXtuag «in· Veränderung des GruMlixtienwerte» de«

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Signales· Ausserdem "bewirkt das Schalten einer Bämpfimgssehaltung die Einspeisung von Spannungsspitzen in die Anordiaaag, wfelölie den Analysewerten gleichen können und damit das Ergebnis verfälschen· Während es in den meisten Fällen ist, dass die Bedienungsperson die Dämpfungseinriehtung

so bedient _t dass dti&ä die Betätigung der Dämpfungsschaltung keine irerfalscii/eii Signale hereinkommen, haben die aeisten Streifeasclirsilseinrieiitaagen eingebaute automatische Dämpf ungsschaXtungen, die ohne Berücksichtigung der Signalweliengestalt arbeiten und also weitere Signale bzw· Spannungsspitzen bereits dadurch erzeugen« Ba Streifenschreibgeräte und atm liehe Geräte parallel alt integrierenden Systemen liegen, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, werden Störgrössen durch Äen Eingang reflektiert und damit genauso erfasst, als ob sie eine analytische Information darstellen wurden«

Das Yerändern des Wirkungsgrades der Dämpgungsschaltung in der oben, beschriebenen Weise kaas. als besondere Form desjenigen Integderens angesehen werdsa» mt welchem sich die vorliegende Erfindung befasst· Ausserdem treten bei derartigen Geräten noch andere Störungen in Form von Bauschen auf· DasEauschen ist ein Paktor, der insbes· für die Ungenauigkeiten von Integrationsschaltangen verantwortlich ist; daraus ergibt sich, dass Bauschen Insbesondere dann von lachteil ist, wenn die zu analysierenden Ausgangssignale (xTundllnlenpegel im Bereich von etwa einem Mkrovolt haben« Bei Schaltungen, die mit sich wiederholenden Signalen arbeiten, bietet das statistisch verteilte Auftreten von Sauschspitzen eine Möglichkeit zur Eliminienmg von Bauscheffekten· Analytische Signale sind aber niciit sich wiederholende Signale in diesem Sinn, wodurch also grundsätzlich diese Möglichkeit der Eliminierung der Wirkung des lasiseiiens entfällt,

bereich ·

Bei Seräten, die im Millivolt bis MikmvolV arbeiten, lässt sioii BmiSQhen. auch unter den besten Laborätoriumsbedingungen

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nicht entfernen· Es besteht immer die Möglichkeit von Schwankungen in der Stromversorgung solcher Geräte aufgrund von Belasbungsänderungen oder z.B. bei Blitzschlag· Blitze können entsprechen^⁰ Bauschspitzen auf alle Versorgungsleitungen bringen, die besonders schwierig auch unter Verwendung besonders komplizierter Filter zu eliminieren sind. Neben solchem hochfrequenten Hauschen stört auch Bauschen von Frequenzen, die noch unter dem sogenannten Niederfrequenzbereich liegen· So erzeugen ζ·Β· geringfügig ausser Phase bezüglich des Netzes arbeitende Geräte einen Brumm von manchmal weniger als einem Hertz, welcher dann bei allen mit dem entsprechenden Netz verbundenen Geräten auftaucht· Ausserdem stellt die Trift von analytischen Wandlern eine weitere Quelle für Bausch störungen mit sehr niedriger Frequenz dar· Geringfügige Änderungen der thermischen Verhältnisse der verschiedenen Analyseeinrichtungen bewirken eine Trift, die leicht grosser sein kann sls die Spannungsamplitude der Grundlinie· Zusammenfassend lässt sich sagen, dass aufgrund insbesondere der oben beschriebenen Effekte bei Integrationsschaltui^n mit Eingangssignalpegeln zwischen einem Mikrovolt und 500 000 Mikrovolt die kleinen Signale unter einem Bauschen mit praktisch allen Frequenzen und allen Amplituden verdeckt sind.

Das Bauschen ist bei einem Gerät, das das Flächenintegral eines anliegenden Signals vorsieht,in zweierlei Hinsicht besonders nachteilig· Bas einem anliegenden Signal überlagerte Bauschen kann in den Integrationswert für das anliegende Signal einen Fehler einbringen. Bas Bauschen und insbes. Bauschspitzen können einem tatsächlichen Signal ähneln . und dies kann zu einer fehlerhaften Aufzeichnung eines scheinbaren analytischen Wertes führen, obwohl gar kein echtes Signal aufgetreten war·

Neben den verschiedenen Schwierigkeiten hinsichtlich des Häuschens besteht unabhängig das Problem, die Analyseiinrich-

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tung triftfrei auf !fell zu halten ("zeroing'⁶)ο Ss ist offeaffiicktlicli naiB©glieh$ dass ein FlaMneaeferoiaatograpli, oeLei? eine andere AnalyseeiaricMtaiig ©inen gsaauen Bällwe^t tfeeE* gegebenenfalls mekp als 24 . Staadea eisMite Satsaalaliel. ist die AaalyseeiarieSiisg selbst ©iae %i®ll© £ms· falseMe Aaaljs©dateE,_e Bisher ist mass, sit des elsea aagedeiateten JE^ofeiea 4©r femsdliaienti?ift dad'ax^sefe fertig gewo^deiij dass der Str-eifeaselarsibsr oder das geweilige andere am des? Aaaljs©--liH!Xd@ktii-ag a Sa.rät voa ©iasr B®diGaKiagspe3?s©a iabex-tjaefet wmEda^ dl© a<af ss^siii tfegQ Ua@fe.-»ISo2!?i?©2s'Gmi^!Qa Tosaaisnag wobei o£ ϊΒΐίΕ- inces? abselaätssa koiaat©;, ti© tafesaoMliefe di®

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mit summiert wird. Bisher hat man sich über den voraussichtlichen Verlauf der Kurve dadurch informiert,.dass man den Analysevorgang zweimal durchgeführt hat und dabei den ersten praktisch nur dazu verwendet, den mutaasslichen Verlauf der zweiten Analyse vorauszusagen und demgemäas das Gerät derart einzustellen» dass es innerhalb des linearen Arbeitsbereiches bleibt·

Aaf.Iogwandl-32?, welche eine der Eingangsspannung proportionale :ri"ulsfreopens abgeben_s sind Im Sinne einer Erzielung höherer , . .-i5ang£frerp.ens®£ einstellbar; x-Jhere !Frequenzen erhält man

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einem Grundlinienwert und entsprechenden Signalspitzen ₉ welche Signalspitzen automatisch derart vergrossert ^zW₉ verkleinert werden^ daß eine Überlastung vermieden wird, wobei - und dies ist "besonders wichtig - »jegliches Verschieben, insbes. Anheben der Grundlinie oder Null-Linie vermieden wird»

Die Erfindung schafft damit eine Integrationseiäx&chtung für analytische Signale, welche vollständig innerhalb ihres linearen Bereiches arbeitet, Tfodureh keine Dämpfungs» oder dgl. Mittel notwendig sind. Praktisch erhält man erst mit Hilfe der Erfindung ein vollständig automatisch arbeitendes Gerät, welches ohne Dämpfung arbeitet»

Die Erfindung schafft eine Integrationseinrichtung, welche für jeden Peak Ausgangsgrößen in analytischer Wellenform liefert, wobei die Ausgangsdaten für jeden Peak proportional den aller anderen sind. Die Integrationsschaltung nach der erwähnten Erfindung arbeitet linear innerhalb eines tatsächlichen Signalwertes bis zu 0,6 YoIt und zwar mit einer Genauigkeit von -0 2 Mikrovolt«,

Die Integrationsschaltung nach der Erfindung weist getrennte Mittel zum Ansehliessen eines Streifenschreibers auf_e Dadurch ist es nicht erforderlich den Streifenschreiber parallel zum Eingang der Integrationsschaltung zu schalten und damit parallel zu den vom Streifenschreiber erzeugten, durch Schaltvorgänge bedingten Spannujqspspitzeiu

Weiter richtet sich die Erfindung auf die Schaffung einer Integrationsschaltung mit mehreren Bereichen, welche zwischen den Bereichen umschalten kann und wobei alle möglicherweise durch das Sehalten bedingten Fehler vermiedeijiwerden»

Die Schaltung nach der Erfindung erfasst mit hoher Empfindlich-'keit entsprechende Peaks, und zwar insbes. die Anfänge und die

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Enden solcher Peaks, ohne dabei aus dem linearen Arbeitsbereich Herauszukommen, Me Integrationsschaltung nach der Erfindung liefert das vollständige Zeitintegral in Fora einer fläche eines Signales in Gestalt von kleinen Flächeneinheiten, um eine entsprechende Empfindlichkeit für Signale im Bereich der Grundlinie zu gewährleisten, wobei die Flächeneinheiten mit dem Bereich der Integrationsschaltung größer werden, um so größere Gesamtintegrale zur Darstellung relativ großer Spannungsspitzen zur Verfügung zu haben.

Die Schaltung nach der Erfindung weist dabei einen sehr empfindlichen Spannungsspitzendetektor auf, welcher das Anliegen oder Uichtanliegen eines Peaks erfaßt, aber niemals in den SättigungsbeisLch getrieben wird und sehr schnell auf sich änderende Signalzustände anspricht·

Die Erfindung schafft auch entsprechend Schaltmittel zum Summieren der Fläche eines Signales in Multidigitform, wobei zwei Arbeitsbereich© vorgesehen sind. Ein Arbeitsbereich ist zehn-mal grosser als der andere und der Faktor 10 wird in der Multidigitfläche beim Schalten auf den grösseren Arbeitsbereich dadurch absorbiert, dass die entsprechenden Daten an die nächsthöhere Dekade oberhalb der kleinsten erfassten Einheit eingegeben werden.

Die Integrationsschaltung nach der Erfindung hat also einen liniaren Arbeitsbereich von einem Grundlinienwert von einem Millivolt bis 60 Millivolt und einem zweiten linearen Arbeitsbereich bis zu 600 Millivolt.

K4ch eintm weiteren wichtigen Gedanken schafft die Erfindung eine Integrier schaltung bei der das Eingangssignal zu Streifenschreibereinrichtungen od. dgl« gelangen kann,ohne daß dabei die Signalquelle in unerwünschter Weise belastet wird.

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Nach einem zweckmässigen Merkmal der Erfindung liefert der Integrator vom Spannungs-zu-Frequenz-Iyp einen Impuls am Ausgang für JedenMikrovolt-Sekunden-eingang,

Die Integrationsschaltung -nach der Erfindung kann einen Bandpassverstärker aufweisen, der unter der Wirkung eines Hochfrequenz- und eines Niederfrequenzsteuerkreises (roll-off circuit) steht, welche Steuerkreise das Durchlassband des Verstärkers bestimmen, in welchem alle anderen Schaltelemente, welche die Phase des Signales entsprechend verschieben könnten und unerwünschte Schwingungen oder unerwünsdafce Rückkopplungen erzeugen könnten, nur dann eine entsprechend Phasenverschie* r» bung durchführen können, wenn der Verstärkungsfaktor so von dian beiden Steuerkreisen vermindert ist, dass die Voraussetzungen zum Entstehen von unerwünschten Schwingungen nie auftreten.

Eine Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung besteht in einem Paßbandverstärker in einer Integrationsschaltung, welche dazu verwendet wird, Rauschen ausserhalb des Durchlassbandes zurückzuweisen, wobei er mit Kompensationsmitteln für relativ; lange Ansprechzeiten des Paßbandverstärkers zusammenarbeitet, damit entsprechend der ErfMung Peaks ohne Fehler integriert werden können·

Die Erfindung schafft auch einen Passhandverstärker in einer Integrationsschaltung, bei welchem die Wirkungen von Rauschen im Passband vermieden werden·

Die Erfindung schafft auch einen Spannungen in Frequenzen umsetzenden Wandler mit sehr hoher Höchstfrequenz, wobei eine der Grundlinie entsprechende äueserst geringe minimale Frequenz (0,001 % oder weniger) erzielt wird· Diese Mindestfrequenz ist dabei sehr stabil ohne dass ein merkliches Zittern bei der minimalen Frequenz auftritt·

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Die Erfindung richtet sich auch auf die Schaffung einer Rückkopplungseinrichtung zum Rückkoppeln an einen Spannungen in Frequenzen umsetzenden Wandler, wobei .eine genaue Grundlinien-

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einstellung aufrechterhalten wird und möglichst gleichbleibender Prozentsatz der Rückkopplung in allen Betriebsbereichen.

Weitere Vorteile und die Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen:

Figo 1 schematisch im Blockdiagramm die Integrationsschaltung entsprechend dem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 das Schaltbild des entsprechenden Verstärkers;

Figo 3 das Schaltbild eines Verstärkere mit Xeakdetektor nach der Erfindung;

Fig. 4A und 4B (zusammen) verschiedene Teile eines Schaltplans des Pegeldetektors und des Zeitschaltkreises zur Steuerung der Arbeitsbereiche;

Fig. 5 im Schaltplan den Spannungen in GFrequenzen umsetzenden Wandler nach der Erfindung;

Fig. 6 in grafischer Darstellung die Eingangsspannung an den Spannungen in Frequenzen umsetzenden Wandler für eine Signal ver änderung, bei welcher in mehreren Bereichen gearbeitet wird;

Fig. 6A einen vergrößerten Teil der Fig. 6; und Fig. 6B vergrößert einen weiteren Teil der Figur 6.

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Im folgenden soll zunächst unter Hinweis auf Figur 1 (Gesamtdarstellung des Ausführungsbeispieles) die Arbeitsweise im Ganzen beschrieben werden und dann wird unter Hinweis auf die weiteren figuren die. ? Arbeitsweise von Einzelheiten erläutert·

Sie Integrationseinheit mit großem Bereich, entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Ganzen mit 10 bezeichnet} sie ist mit einer Spannungsquelle 12 verbunden Die integrierende Einheit oder Vorrichtung 10 enthält das übrige des Gerätes, jedoch mit Ausnahme des Aufzeichnungsgerätes und dem Solenoid-Treiber für das Aufzeichnungsgerät Die Spannungsquelle 12 kann eine analytische Einrichtung, wie z.B. ein Chromatograph oder ein anderes Gerät sein, welches am Ausgang ein Analogsignal liefert, dessen Grundlinie oder Basiswert einen Normwert oder einen Standardwert darstellt und welches analytische Signal sich von der Grundlinie aus entsprechend den dadurch dargestellten Informationen verändert. Die Basislinie kann das Potential von etwa einem Mikrovolt oder weniger haben und die Signalspitzen können über ein halbes Volt hinausgehen. Die Signalwelle 12 ist mit einem Modulator 13 der integrierenden Vorrichtung 10 verbunden, der ein. moduliertes Ausgangssignal über den Leiter 14 an einen Verstärker 15 gibt, welcher die Ausgangsgrösse des Modulators 13 &u£; eine höhere Spannung verstärkt. Der verstärkte Ausgang des modulierten Signales wird über einen Leiter 16 an einen Demodulator 17 gelegt, dessen Ausgang 18 an drei verschiedenen Schaltkreisen gekoppelt ist.

Einmal gelangt das verstärkte und demodulierte Signal der Quelle 12 vom Leiter 18 zum Leiter 18a und dann zu einem mit 20 bezeichneten Spannungen in Frequenzen umsetzenden Wandler. Der Wandler 20 liefert einen Ausgangsimpuls für jede Zuwachs -' Fläche bestimmter Größe unter der Eingangssignalwellenform. Der Wandler 20 sammelt den Eingangsstrom auf eine» Sondensator·

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Wenn die Ladung auf diesem Kondensator auf einem bestimmten Spannungspegel angekommen ist, dann wird ein endlicher gemessener Stromimpuls entgegengesetzter Polarität auf den Konden- . sator gegeben, welcher die Ladung vermindert, Der Stromimpuls wird verwendet zur Bildung eines entsprechend gestalteten Impulses, der seinerseits der gezählte Wandlerausgang ist· Wenn der Eingangsstrom am Kondensator grosser wird, dann wird auch die Anzahl der Ausgangsimpulse grosser, so dass dieses Schaltungen teil linear auf ein Eingangssignal anspricht, wodurch also eine Zählung der Ausgangsimpulse das Integral der fläche unter der Wellenform (seitlich gesehen) darstellt· Der Wandler 20 arbeitet kontinuierlich zur Integration aller Eingaqspsignale und benötigt daher keinerlei Schalter, und insbes· keine Mittel zum Erfassen des Anliegens oder Nichtanliegens des echten Peaks, d.tU einer echten Spannungsänderung im Eingangssignal zum Anschalten bzw· Abschalten des Wandlers 20 selbst·

Über den Leiter 18 gelangt das verstärkte und demodulierte Signal aus der Signalquelle 12 weiter an einen Peakerfassungsverstärker 21, der seinerseits eine Differenzierschaltung 24 treibt, welche die Steigung des Eingangssignales von der Quelle 12 erfasst und weitere Schaltungsteile in Ansprechen auf bestimmte Steigungszustände betätigt und eine Anzeige für das Anliegen oder Mchtanliegen von Peaks in dem von der Quelle 12 gelieferten Signal abgibt· Das Vorhandensein einer Peak-Anzeige ermöglicht das Betätigen eines Zählers 55». der die Impulse vom Wandler 20 ansammelt·

Das vom Demodulator 17 angelieferte Signal speist auch den Pegelsensor 25, veLcher bestimmt, wann der Pegel oder die Amplitude des Signals von der Quelle 12 an einen vorherbestimmten Pegel sich annähert, um die Integrationsschaltung 10 in einen anderen Empfindlichkeitsbereich zu schalten und so automatisch die Eingangssignale zu formen, damit der Betrieb

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innerhalb des linearen Bereiches bleibt·

Sie eliren kurz erwähnten Teile der Gesamtschaltung 10 werden weiter unten nach Abschluss der Beschreibung der Figur 1 erläutert.

Der Verstärker 21 ist ein Gleichstomverstärker, welcher eine Differenzierschaltung mit einem verstärkten Eingangssignal beaufschlagt, Die Differnzierschaltung 24 dient zur Erfassung einer positiven, Steigung oder der Steigung Null im Eingangssignal. Die Differenzierschaltung des Peaksfasors weist einen Kondensator 26 und einen geerdeten Widerstand 27 auf _β Die Differenzierschaltung 25 treibt dabei einen Gleichstromverstärker 28 und eine Rüekkopplungsschleife ist um den Yerstärker 28 herumgelegt, und verbindet eine dynamische Belastung 29 mit der Differenzierschaltung 24, wobei die dynamische Belastung 29 ein besonders schnelles Ansprechen der Differenzierschaltung 24 gestattet. Parallel zur dynamischen Belastung

29 liegt eine Überlast.,«— ,schaltung 30» die über einen leiter 93 mit dem Pegelsensor 25 verbunden ist. Der verstärkte Aus» gang der Differenzierschaltung 24, welcher positive Steigung durch Spannungsveränderung über eine Bezugs-spannung und negative Steigung durch Spannimgsveränderung auf die andere Seite der Bezugsspannung darstellt, legt an zwei Schmitt-Triggerkreisen 34 und 35_}welche die Signalpegel aus der Differen zierschaltung 24 in Signale der "EIN-AUS"-Art umsetzt, welche la folgenden als Binärsignale bezeichnet werden. Dabei beeinflussen diti dynamische Belastung 29 und der Uberlaä; *—· schutz

30 den Signaleingang an den Schmitt-Trigger 34 für positive Steigung und den Schmitt-Trigger 36 für negative Steigung. Der Leiter 35 verbind* den Peaksensorv*-erstärker 28 mit den Schmitt-Triggern 34 und 35e Der Schmitt-Trigger 34 ist über einen Leiter 39 und der Schmitt-Trigger 35 über ei»n Leiter 40 nit einem Peak-Erkennungskreis 41 verbunden. Im wesentlichen

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liefert dc*· Peak-Erkennungskreis ein Signal mit zwei Pegeln, wobei .ein Pegel anzeigt, dass kein Signal von der Amplitudenänderung der Quelle 12 geliefert wird, und der andere Pegeldas Vorliegen eines Peaks im Ausgangssignal der Quelle 12 darstellt. Diese das Vorhandensein oder NichtVorhandensein eines Signalspeaks im analytischen Eingangssignal anzeigende Einrichtung wird - wie weiter unten zu erläutern sein wird - zur

Basislinien
Steuerizng einer -Steuereinheit verwendet, die ihrerseits die Betriebsweise des Spannungen in Frequenzen umsetzenden Wandlers 20 einstellt.

Für einen Peak normaler Gestalt liefert die Quelle 12 einen Ausgang mit dem Steigungswert Null, dann positiv, dann Null, dann negativ, dann Null, wobei diese Steigung/ von der Gesamtint egrationsschaltung 10 erkannt werden, um die Ansammlung von Ausgangsimpulsen aus dem Wandler 20 zu steuern.

Der Spannungen in Frec-ienzen umsetzende Wandler 20 gibt seinen impulsförmigen Ausgang auf einen Leiter 45 und über diesen an einen Servoantrieb 46. Wie bereits oben erläutert wurde, ist das Schichten bzw. Verschieben der Grundlinie zwischen Peaks des Signals besonders lästig, wenn diese Verschiebung bezüglich der Größe des Signales relativ groß ist» Die Servotreiberstufe 46, welche am Leiter 45 liegt, erhält die Ausgangsimpulse vom Wandler 20 und legt sie an eine Pegelvergleichsschaltung, welche die Impulsfrequenz am Ausgang des Wandbrs 20 auf der Basislinie mit einer vorherbestimmten Standardgrösse vergleicht. Es hat sich gezeigt, dass eine Standardbasislinie entsprechend dieser Definition von drei bis vier Impulsen pro Sekunde von Wandler 20 zweckmä^ssig isto Wenn die Impulsfrequenz am Ausgang des Wandlers 20 von dieser vorherbestimmten Impulsfrequenz von drei oder vier Hertz abweicht, dann betätigt der Servoantrieb 46 den Servo 47, der eine Rückkopplungsspannung von beweglichen Abgriff eines Potentiometers 48 in einer Basisliniensteuereinheit 50 erhält. Die Spannung für das Potentiometer 48 ist die über

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den Leiter 5I erhaltene Eingangsspannung des Wandlers 20 und dient als Rückkopplungssignal, welches den Grundlinienwert am Wandler 20 so einstellt, dass die Grundlinie auf etwa drei oder vier Impulsen pro Sekunde gehalten wirdo

Di© Schaltung 41 zur Erkennung von Peaks ist über einen Leiter 54 ήοΛ dem Servoantrieb 46 verbunden und der Servoantrieb 46 spricht auf die Ausgangsanzeige der Peakerkennungs schaltung 41 an, wsLche in form eines Signales darstellt, ob ein Signal anliegt oder nicht· Wenn ein Peak im analytischen Signal vorliegt, dann wird der Servoantrieb 46 stillgesetzt. Während des Betriebes koppelt der Servoantrieb 46 ein Signal über den Leiter 51 sjo. den Wandler 20 zurück, um analytische Schwankungen im Signal zu verdecken.

Der Servoantrieb 46 weist Mittel zur Durchschnittsbildung oder Gleichrichtung der Impälse auf dea Leiter 45 bei Grundlinienbedingungen auf und vergleiehijiaiesen Durchschnittswert mit einem vorherbestimmten Wert. Der Vergleich kann ein positives oder negatives Verhältnis zwischen den beiden Werten ergeben. Die positive Anzeige wird zur Betätigung eines Schmitt-Triggers verwendet und die negative Anzeige/betätigt einen weiteren Schmitt- Trigger, wobei die beiden Schmitt-Trigger dazu dienen,, der Servo 47 in entgegengesetzten Eichtungen anzutreiben. Der Betrieb des Servos hält so lange an, bis der Servoantrieb den gewünschten Grundlinienwert annimmt, woraufhin keiner der Schmitt-ÜJrigger betätigt wird und der Servo 47 bleibt in seiner zuletzt eingenommenen Stellung.

Wenn die Peak-Erkennungsschaltung 41 das Vorliegen eines Peaks im Analysesignal anzeigt, dann wird die Stellung des Servos 47 während des Peaks beibehalten.

Vom Wandler 20 auf den Leiter 54 gegebene Impulse werden von

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einem Datenzähler 55 gezählt, wenn sie durch den Schalter 56 gelangen. Der Schalter 56 wird zur Steuerung der Zulassung der Impulse vom Leiter 45 zum Datenzähler 55 geöffnet "bzw. ge- ' schlossen und der Schalter dient auch dazu, die über den Leiter 4-5 ankommenden Impulse im Zähler 55 eine Dekade höher einzuspeisen. Der Leiter 54» welcher das einen Peak anzeigende Signal leitet, führt zu einer logischen Steuerschaltung 57* die ihrerseits über einen Leiter 58 ein Signal an den Schalter 56 legt, um diesen zur Ansammlung von über den Leiter 45 kommenden Impulsen im Zähler 55 zu öffnen. Das binäre Signal am Leiter 54 zeigt das Anliegen eines Peaks an, wie dies vom Peaksensor und der Peakerkennungsschaltung 41 erfasst wurde, um den Datenzähler 55 in. Koinzidenz mit dem Peak von seinem Beginn bis zum Ende zu betätigen. Falls es erwünscht ist, kann der Datenzähler 55 J&it einer Anzeigeeinrichtung 59 verbunden sein. Die Daten werden vom Zähler 55 in den Speicher 60 übertragen und der Datenzähler wird dann zurückgestellt, sobald die Informationsübertragung stattgefunden hat, damit der Zähler 55 bereit ist, einen dem vorher integrierten dicht auffolgenden Peak zu integrieren. Die Informationen werden im Speicher 60 gespeichert und in einer weiter unten zu beschreibenden Weise abgerufen.

Parallel mit dem Datenzähler 55 arbeitet ein Zähler 62 für die Peaknummern, der mit der logischen Steuerschaltung 57 über den Leiter 63 verbunden ist, welcher seinerseits ein dem auf dem Leiter 54 gleiches oder ähnliches Signal leitet, um jedem Peak eine Erkennungsnummer zu geben. Die Peaks werden ohne Berücksichtigung ihrer Länge nummeriert. Mit den entsprechenden Geräten vertraute Fachleute wissen, daß das Gerät dabei über die Null hinwegzählen kann und dann wieder von vorne beginnen kann, ohne die Übersichtlichkeit oder die Orientierung zu erschweren, wenn die Integrationsschaltung 10 als Ganzes die Gesamtfläche eines jeden Peaks ausdruckt und jeden Peak mit

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einer ErJcennungsmummer versieht»

Ein binär kodierter Dezimalwandler 64 ist alt dem Speicher 60 und dem Peak-Ifuaimernzähler 62 durch die .Leiter 65 "bzw* 66 verbunden. Auf dem Leiter 65 stehen diejenigen vier Bits zur Verfügung, die im Spsdoher 60 für diegeaigen. Digits gespeichert . sind, die am Ende vom Batenaähl©r 55 angezeigt werden, während über den, Leiter 66 die Datea ¥om Peak-lSuiosiernssähler 62 erhalten * werden«. Der BesiEalkonirerter S¹I- erhält Daten tos den teeiden eben erwähnten Quellen la binär kodiertem Dezimalformat und . setzt diese laiGMaatisseia Ie dio clesiiial© 3?orm uiiu Der Umsetzer 64 setzt die ZahXes sa©Iieima>Kl©2? im₉ wobei der Speicher 60 und der Peaknummemzähl@z? 62 abgetastet u©rdea₉ um die entsprechenden Zahlen ia dea Umsötser 64 zu geb©a_G D@s Umsetzer 64 gibt über Leiter 69 für Jede Beaimale eisen Ans«=· gang ab und die Leiter 69 sind nit einzelnen Hag-netantrieben

70 verbunden. Die Magnetantriefee sind nahe über den Sasten einer zehntastigen Addiermasoteise aageteaeM"ö₅ welahe seifest la einer Druolceinrichtung ψ\ Torgesefeea ist_o 'Des Sx-uefe@3? 71 arbeitet unter Yerwandiing der Tom Umsetzer 64· gelieferteia la™ formation/Wie folgt s Bie laforEatiomea WQ2?d©a aaefeeiaaader aus der Binärfora ia di© Be-simalfQOTi maigeisebgt isid die Botätigungsaagnet© ?9 feüekea dl© @atspr©@Imden Sasfeesa ia

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der an den Dezimalumsetaer 64, welche eine aufeinanderfolgende Aufnahme von Daten im Speicher 60 und im Peaknummernzähler 62 gestatten· Wenn z.B« der Speicher 60 sieben Informations-Digits aufweist und der Peaknummernzähler eines, dann liefern die Leiter 70 acht aufeinanderfolgende Signale, welche die Informationsbits über die Leiter 65 nacheinander in den Umsetzer 64 übertragen, wodurch das Arbeiten der Betätigungsmagnete 70 ermöglicht wird. Nachdem die Abtasteinrichtung 75 die Daten aus dem Speicher 60 und dem Peaknummernzähler 62 in den Drucker 71 übertragen hat, wird das letzte Signal im Zyklus der Abtastrichtung 73 über einen Leiuer 78 an den Drucker 71 gegeben, welches den Drucker 71 in dem Sinne betätigt, daß die im Drucköx- 71 gespeicherte nuaerisahe Information auf Papier od, dgl. ausgedruckt wird· Dieser letzte Torgang, d„h. das Arbeiten des Biraokers Tollendet den Arbeitszyklus, der einer* Peakwellenforis angeordnet ist und alle die Daten verarbeitenden Teile des Gerätes einschließlich der Abtasteinrichtung 75, der logischen Steuerung 57 und des Datenzählers 55 werden in den fluhezustaad zurückgestellt, und zwar als Vorbereitung zur Aufnahme und entsprechender Verarbeitung des nächsten Peaks, bei dessen Verarbeitung sich der oben i;>&s ;₍riebene Vorgang wiederholt.

Der oben beschriebene Arbeitslauf ging von der Voraussetzung aus, daß die zn erfassende Wellenform im wesentlichen von glockenförmiger Gestalt ist, und zwischen Beginn und Ende der Wellenfarm zuiL&jhst aine positive Steigung hat, wobei sowohl der Ansatz al3 sr.-;-h das Ende des Peaks auf dem Grundlinienwert lagen» währeii·:;, dies άΊ .-* ideale erwartete Wellenform ist, kommen aber auch ai^i, ":> ^e-LXsnSorm&i Tür« vie gansa Schaltung 10 weist üa?-; '. .· "oi? λ"·Γ .'■./■■■'. SH^utrsohsItiHig 57 verschiedene ^: ■_,-.; , ;y.".:, _: ϊ*ΐ-ΐ-ήβ "bei ies- Integration vou anders ge-

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Beispielsweise soll die Ausgangsgrösse der Quelle 12 (zeitlich gesellen) einen Grundlinienwert haben,, d@r schräg verläuft und damit das Aussehen einer Steigung, wie sie sonst einem richtigen Peak entspricht^ ohne dass gedoch ein, solcher wirklicher Peak oder ein Ende eines solchen vorliegt· Plateaus, d_eh_e Basisverschiebungen der Grundlinie sollen aioht als analytische Information aufgezeichnet, werden, weil sie durch Änderung der Arbeitsbedingungen auftreten und nicht auf entsprechenden analytischen Ergebnissen beruhen. Ein solches Plateau wird angezeigt durch das Auftreten einer positiven Steigung und einem unbestimmt lang dauernden !Ceil mit der Steigung Hull· Es ist ein Plateauzeitgeber 80 über den Leiter 81 mit der logischen Schaltung 57 verbunden und .er wirkt durch diese im Sinne einer Verhinderung des Ausdruckes von Daten für solche Plateaus. Da ein Plateau dadurch gekennzeichnet ist, dass nach einer anfänglichen positiven Steigung ein Stück mit der Steigung Null folgt, ist ein einstellbares EC-Glied oder ein motorgetriebener Zeitgeber im Plateauzeitgeber 80 vorgesehen, welches die Länge des Plateaus misst. Wenn das Plateau sich über eine vorherbestimmte Zeitspanne hinweg erstreckt, dann tritt der Plateauzeitgeber 80 in Wirkung und liefert ein Signal über die Leitung 81 an die logische Steuereinrichtung zum Abschalten des Schalters 56, Zurückstellen des Zählers und Übertragung der Information aus dem Zähler 55 in den Speicher 60. Der Speicher 60 wird zurückgestellt und der Betrieb der Abtasteinrichtung 75 wird angehalten. Das Zurückstellen des Speichers löscht alle Daten in der soweit beschriebenen Anlage und bringt sie in den Ausgangszustand zurück, d.h. bereitet sie vor für den nächsten Arbeitsvorgang am Beginn eines Beaks, von dem auch zunächst angenommen wird, es handle sich um einen echten Peak, der eine analytische Information enthalte·

Zur Bearbeitung einer anderen Spannungswellenform, die manchmal vorkommt, ist ein Minimum-Peak-Zeitgeber 82 mittels des

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Leiters 83 mit der logischen Steuereinrichtung 57 verbunden, welcher Zeitgeber die Länge der Peaks von der Quelle 12 misst und diejenigen zurückweist, welche kürzer sind als eine vorherbestimmte minimale Zeit. Dieser Mindestzeitgeber 82 ist derart eingestellt, daß er die Mindestzeit bestimmt und ein Ausdrucken durch den Drucker 51 cLer gesamten im Zähler 55 enthaltenen Zählung für einen damit zu kurzen Peak verhindert. Der Mindestzeitgeber 82 misst die Zeitlänge, während welcher das Signal auf dem Leiter 54 anliegt, welches nach Erkennung durch die Peakerkennungsschaltung 41 das Anliegen eines Peaks anzeigt. Wenn die vom Mindestzeitgeber 82 bestimmte Zeit überschritten wird, dann wird das Signal über den Leiter 83 an die logische Schaltung 37 gegeben, wobei dieses Signal vorbereitend für den Betrieb der Abtasteinrichtung 73 ist. Wenn der Peak kürzer ist, als die vom Zeitgeber 82 bestimmte Mindestzeit, dann wird das Signal auf dem Leiter 83 zurückgehalten und die Abtasteinrichtung 73 wird nicht angeschaltet. Die Daten werden vom Zähler 55 in den Speicher 60 übertragen, werden aber nicht nacheinander durch die Abtasteinrichtung 73 zusammen mit dem Dezimalkonverter 64 abgetastet.

Es ist möglich, daß große Peaks kleinere nachkommende Peaks überlappen, wodurch das Signal einen Maximalwert annimmt und eine negative Steigung aufweist, die durch einen Teil mit Steigung Null unterbrochen ist, welcher den Maximalwert des kleineren Peaks darstellt· Der Leiter 45 ist mit einem Schwellwertdetektor 84 verbunden, der über die Leitung 85 mit der logischen Steuereinrichtung 37 verbunden ist. Die Impulsfrequenz am Ausgang des Umsetzers 20 wird gemessen, um eine Rückkehr auf die der Grundlinie entsprechende Frequenz von etwa drei oder vier Impulsen pro Sekunde festzulegen. Der Schwellwertdetektor 84 liefert am Ende eines Peaks ein Signal, wie es von der Erkennungsschaltung 41 erfasst worden ist, wenn die Impulsfrequenz auf dem Leiter 45 höher ist, als das vorher

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eingestellte Minimum und das Signal wird dann über die Leitung 85 an die logische Schaltung 57 gelegt, um diese wieder zu starten« Auf-grund dieser Merkmale kann man ineinandergelaufene Peaks trennen und getrennte Integrale für jeden solchen Peak erhalten.

Zur Erhaltung zweier Signale, welche das Anliegen zweier Peaks darstellen, wird zweckmäßig das vom Schwellwertdetektor 84 kommende Signal an die Peakerkennungsschaltung 4-1 gelegt, so dass es im Ausgang des Schmitt-Triggers 34 ähnelt, damit das Peaksignal auf dem Leiter 54 wieder hergestellt wird. Das Signal dauert an, "bis der Schmitt-Trigger 35 für negative Steigung zusammen mit der Peakerkennungsschaltung 41 das Ende des Peaks anzeigt,wenn das Signal von der Quelle 12 auf den Basislinienwert zurückkehrt, was am Ende des letzten der beiden derart ineinandergelaufenen Peaks passiert, dass sie zunächst als einziger Peak erschienen, Es wird auf die obige Beschreibung der Arbeitsweise des Datenzählers 55» des Speichers 60, des Umsetzers 64 und der Abtasteinrichtung 75 verwiesen, wodurch ersichtlich wird, dass der Drucker 71 für jeden der beiden Peaks eine eigene Grosse getrennt von der anderen ausdruckte

Es ist weiter ein positiver Wiedereinschaltkreis 86 mit der logischen Steuerschaltung 57 verbunden, der eine Einrichtung zum Integrieren kleiner, nicht aufgelöster Peaks bildet, die mit dichtem Abstand von einem grossen Peak gefolgt sind. Die Wellenform des analytischen Signales hat dabei auf ihrem Weg zum Maximalwert zunächst eine positive Steigung, dann Steigung Null und dann wieder positive Steigung· Die Schaltung 86 wirkt vorzugsweise wie die Schaltung 84 zum Teilen des Signale· auf dem Leiter 54-» wobei die Gegenwart von zwei Peaks angezeigt wird« Wenn, das analytische Signal durch den Abschnitt mit der Steigung Null läuft und damit den Maximalwert des nicht aufgelösten kleinen Peaks anzeigt und dann auf einen grösseren Wert ansteigt* dann wird ein negatives Signal

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erzeugt, um das Ende des Peaks in der Peaks-Erkennungsschaltung 41 zu simulieren, so daß damit das Ende des ersten Peaks erfasst wird. Das der positiven Steigung entsprechende Signal vom Schmitt-Trigger 34 entspricht dann dem Ende des zweiten Peaks. Zur Erzeugung des negativen Signales, welches das Ende des Peaks simuliert durch Differentiation und Umkehrung der · positiven Steigung nach dem Abschnitt mit der Steigung entsprechende Signal das Arbeiten dieser positiven Wiedereintrittsschaltung 86 gestattet·

Wie bereits erläutert wurde, ist die Quelle 12 normalerweise mit einem Streifenschreiber oder einer anderen entsprechenden Aufzeichnungseinrichtung verbunden, welche ihrerseits entsprechende Schaltkreise aufweist, die die Quelle 12 belasten; dies entspricht einer Reflexion in die ganze Integrationsschaltung, wenn sie parallel mit der Aufzeichnungseinrichtung geschaltet ist. Um diese Belastung von der Quelle 12 fernzuhalten, ist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Verstärker 90 vorgesehen, welcher das Signal vom Leiter 18 abnimmt und an seinem Ausgang ein verstärktes Signal zum Anlegen an eine Aufzeichnungseinrichtung abgibt. Der Verstärker 90 ist über den Leiter 91 mit dem Pegeldetektor 25 verbunden, der ein Signal erzeugt, das seinerseits den Verstärker 90 zwischen zwei Verstärkungsfaktoren umschaltet. So kann z„B_e der Verstärker 90 eine Verstärkung um den Faktor 1 bewirken und eine Verstärkung um den Faktor 10 bei einer höhreren Einstellung. Ein solches Gerät kann z.B. einen Emitterfolger mit zwei Emitterwiderständen aufweisen, die unter sich ein Verhältnis von 9 : 1 aufweisen, wobei dann ein vom Signal über die Leitung 91 betätigtes Relais des Ausgangssignals bei der kleineren Verstärkung abnimmt. Höhere Verstärkung im Verstärker wird dann erreicht, wenn das Signal auf dem. Leiter 91 das Re-

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lais derart umstellt, daß das Ausgangssignal über beiden Widerständen erhalten wird, wobei dann der Gesamtwiderstand zehn Mal grosser ist und also auch die Spannung.

Mit dem Verstärker 15 ist ein weiterer Leiter 92 verbunden, welcher den Verstärker in einer von zwei Verstärkungseinstellungen arbeiten lässt. Die grössere Verstärkung ist dabei zehn Mal grosser als die kleinere Verstärkungseinstellung. Das Arbeiten des Verstärkers 15 beeinflusst das Signal auf dem Leiter 18, welches das verstärkte und demodulierte Signal an verschiedene Abschnitte der Gesamtschaltung liefert, wie oben beschrieben wurde.

Der Leiter 18 liefert das verstärkte Signal an dem Peakdetektor einschließlich der Differenzierschaltung 24, die mit einem Gleichstromverstärker 28 verbunden ist. Wie bereits erwähnt wurde, erfasst die Differenzierschaltung 24 positive oder negative Steigung, muß aber auch schnell ansprechen. Dabei ist zu bedenken, daß diejenige Zeit nicht vernachlässigbar klein ist, die erforderlich ist, damit sich die verschiedenen Kondensatoren in der Schaltung beim Umschalten der Verstärkung entladen müssen. Um ein Überschiessen zu vermeiden, liegt die Leitung 93 art der Überlastsicherung 30, um die Schaltung in die Rückkopplungsschleife um den Gleichstromverstärker 28 einzuschalten, um auf diese Weise eine Sättigung der Peakdetektors zu verhindern.

Wie bereits erwähnt wurde, ist der Spannungen in Frequenzen umsetz-ende Konverter 20 auf einen Nullwert eingestellt, und er wirkt mit dem Servoantrieb 46 zusammen, um einen Grundlinienwert&wischen den Wellenformen am Ausgang der Quelle 12 zu suchen. Die Verän-.derung der Verstärkung des Verstärkers 15 in Abhängigkeit der Arbeitsweise des Pegeldetektors 25 verändert aber den Basislinienwert am Eingang, des Konverters 20, so daß also nicht jeder be-liebige Basis linienwert-, sondern vielmehr nur der echte Wert Null verwendet werden kann. Zu diesem Zweck ist eine Basisliniensteuerung 50' vorgesehen, welche mittels eines Signals geschaltet wird, das

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.über den Leiter 94 angelegt wird, und welche Mittel zur Sicherste llung einer echten Einstellung auf Null aufweist.

Der Pegeldetektor 25 liefert das Signal über den Leiter 92 an den Verstärker 15, um die Verstärkung der Integrationsschaltung 10 um einen Faktor 10 zu verändern. Dies verändert die Proportionalität des gepulsten Ausgangs des Konverters 20, wenn der Verstärker 15 mit niedriger Verstärkungseinstellung arbeitet, um Zeitintegrale des Stromes darzustellen die zehn Mal grosser sind. Grafisch ausgedrückt heisst dies, daß die von einem Impuls dargestellte Fläche eine Einheitsfläche unter einer Stromwellenform über einer Zeitspanne ist und daß diese .Fläche zehnmal grosser ist, weil die Verstärkung des Verstärkers 15 verringert wurde, tlber den Leiter 95 wird ein Signal an den Schalter 56 gegeben, der die Impulse vom Leiter 45 in den Datenzähler 55 unter Umleitung um die letzte Dekade im Zähler ^ (d.h. in die vorletzte) eingibt. Dadurch wird die Anzahl der Impulse auf dem Leiter 45 um den faktor 10 vermindert, so daß die vom Zähler 55 erfasste Anzahl von Impulsen im richtigen Verhältnis steht und die vom Datenzähler 55 erfassten Einheiten sind miteinander proportional trotz einer Änderung der Verstärkung der ganzen Integrationsschaltung Zur weiteren Erläuterung wird nunmehr auf Jfigur 2 verwiesen, in welcher der Verstärker I5 dargestellt ist. Der Modulator 13 ist nur als Block dargestellt} er liefert ein Signal an einen Eingangstransformator 100. Die Sekundärwicklung des Transformators 100 ist mit einem Transistor 101 verbunden, der eine Verstärkungsstufe darstellt. Die untere Seite des '.Transformators 100 ist mit einem Vorspannkreis verbunden und erhält ein Hiickkopplungssignal, was welter unten zu beschreiben sein wird, wonach die Rückkopplungsschleife geschlossen wird. Der transistor 101 weist einen Emitterwiderstand 102 und zwei Widerstände 103 und 104 im Kollektorkreis auf. Entkopplung wird durch Anlegen eines Kondensators an Erde erreicht und das Ausgangssignal wird vom Kollektor abgenommen und an die Basis eines Transistors 106 gelegt. Der Ausgang des ersten Transistors ist unter Zwischenschaltung eines Kondensators 107 geerdet, um hochfrequen-te Komponenten, auszusieben,

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die vom Transistor 101 gegebenenfalls mitverstärkt worden sind.

Der Transistor 106 ist als Emitterfolger geschaltet? sein Emitterwiderstand ist mit 108 bezeichnet und der Kollektor ist unmittelbar an eine Versorgungsspannungsleitung 110 gelegt. Ein weiterer Emitterfolger 112 ist mit dem Transistor 106 verbunden. Der Emitterfolger 112 ist mit seinem Kollektor unmittelbar an die Spannungsversorung 110 gelegt und sein Emitter ist über einen Widerstand 113 an. Erde gelegt. Ein Kopplungskondensator 114 leitet das vom Emitterfolger 112 abgegebene Signal an einen Spannungsteiler mit Widerständen 115 und 116 weiter.

Der bewegliche Kontakt 118a eines Relais 118 dient zur Auswahl einer Spannung¹ vom Spannungsteiler, welche dann durch einen Kondensator 119 an die nächste Verstärkungsstufe weitergegeben wird. Der Widerstand 115 ist etwa 9 x grosser als der Widerstand 116, so daß die Betätigung des Relais 118 bzw. seines Kontaktes 118a bewirkt, daß man eine Spannung erhält, deren Amplitude etwa ein Zehntel derjenigen Spannung ist, die geliefert wird, wenn das Relais in der nicht betätigten Stellung ist. Die Relaisspule liegt mit einem Anschluss in der dargestellten Weise an - 35 Volt Versorgungsspannung und der andere Anschluss 92 steht in der in .Figur 1 gezeigten Weise mit dem Pegeldetektor 25 in Verbindung.

Der Kondensator 119 ist mit der Basis des Transistors 124 verbunden, welcher durch einen geerdeten Widerstand 125 und einen mit dem Kollektorwiderstand 127 verbundenenWiderstand 126 auf einen Arbeitspunkt vorgespannt ist. Entkopplung wird durch einen Kondensator 128 erreicht, der zwischen dem Kollektorwiderstand 127 und Erde liegt. Das Ausgangssignal vom Transistor 124 geht über den Emitterwiderstand 129 und wird über.einen Widerstand 130 an einen weiteren Translator 131 gelegt. Der Transistor 131 erhält seine Basisspannung von einem spannungsteiler mit dem Widerstand 133» welcher an der Versorgungsleitung 110 liegt und einem Widerstand 134, der zwischen der Basis und Erde liegt. Der Widerstand I30

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liefert das Signal vom Transistor 124 durch den Emitterwiderstand 135 für den Transistor I3I. Die Verbindung der Emitterwiderstände 129 und 135 ist ein Mittel zum Verknüpfen der Arbeitsweisen der Transistoren 124 und 131» wodurch einer thermischen Trift oder einer thermischen Verschiebung des einen Transistors durch die Eigenschaften des anderen Transistors entgegengewirkt wird. Auf diese Weise wird eine Verstärkung erhalten, ohne daß durcn Temperaturänderungen bedingte Verstärkungsänderungen auftreten können, wobei die Ausgangsspannung der Stufe über dem Kollektorwiderstand 136 abfällt, der an der Versorgungsspannung 110 liegt.

Die Basen der Transsitoren 124 und I3I sind durch zwei nebeneinanderliegende Dioden 142 und 143 miteinander verbunden, welche dazu dienen, die Basisspannungen vernünftig nahe beieinander zu halten. Der Vorwärtsspannungsabfall einer jeden Diode begrenzt Schwankungen an den Transistorbasen auf einen solchen Bereich; ein echter Strom fliesst jedoch selten durch eine der Dioden.

Das über dem Widerstand 136 abfallende Signal ist an die Basis eines Emitterfolgers 138 gelegt. Der Kollektor des Emitterfolgers 138 liegt unmittelbar an der Spannungsversorgung 110 und das Signal fällt über einen Widerstand 139 ab* der zwischen dem Emitter und Erde liegt. Ein Kopplungskondensator 140 nimmt das Emittersignal vom Transistor I38 ab, ohne daß Gleichspannungssignale vom Emitter durchkommen könnten. Das Ausgangesignal vom Emitterfolger 138 wird einer weiteren Verstärkungsstufe zugeführt, die in der Auslegung der Stufe mit den Transistoren 124 und I3I identisch ist, welche letzteren Transistoren im Sinne der Erzielung thermischer Stabilität zusammengeschaltet sind. Bei Transistoren 144 und 145 liegen über die Kollektorwiderstände 146 bzw. an der Versorgungsleitung 110 und ihre Emitter liegen über die Widerstände 148 bzw. 149 auf dem Signal-Erdpotential. Die von den beiden Transistoren 144 und 145 verstärkten Spannungsschwankungen sind so.gross, daß ein auf +45 Volt liegender leiter I50 als SignaJ Erdpotential für die Emitterwiderstände 148 und 149 verwendet wer-

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den kann. Die Verstärkungsstufe liegt zwischen 63 Volt Spannungsdifferenz, um die Verstärkung grosser Signale zu gestatten. Die Emitter der Transistoren 144 und 14-5 sind durch einen Widerstand 151 verbunden. Die Basen bei-der Transistoren 144 und 14-5 sind durch einen Widerstand I52 bzw. einen Widerstand 14-3 mit der positiven Versorgungsleitung I50 verbunden und die Arbeitspunkte der Basen sind weiter durch die Widerstände 154- und 155 zum Emitter bzw. zur Spannungsversorgung 110 bestimmt. Zur Entkopplung des Kollektorkreises wird ein Kondensator I56 verwendet, der mit der Leitung 150 als Signal-Erdpotential verbunden ist. Die Kollektoren beider Transistoren 145 und 144 werden durch geerdete Dioden 158 bzw. 159 auf Erdpotential gehalten.

Die Transistoren 144 und 145 verhindern eine thermische Trift und dienen dennoch zur Verstärkung. Die Basen der Transistoren 144 und 145 sind durch zwei Diodenpaare 163 bzw. 164 miteinander verbunden, die parallel - aber gegeneinander geschaltet - liegen, wodurch die Basen der Transistoren innerhalb eines festen Spannungsbereiches bezüglich -jeweils der anderen gehalten werden. Zweckmässig wird die Spannung zwischen den Basen innerhalb eines Bereiches, gehalten, der doppelt so groß ist, wie der VorwärtsSpannungsabfall der Dioden im Leitzustand ist.

Der verstärkte Ausgang der thermisch kompensierten Verstärkungsstufe wird an die Basis eines Emitterfolgers 166 gelegt, dessen Emitter mittels eines Widerstandes 167 an der negativen Versorgungsleitung 110 liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand 168 mit dem Leiter I50 verbunden ist, um eine, positive Versorgungsspannung für den MPM-Transistör zu liefern. Das Ausgangssignal wird durch einen Kondensator 169 über einen Keihenwiderstand I70 auf den Leiter 16 gegeben, der mit dem Demodulator I7 in der in Figur 1 gezeigten Weise verbunden ist.

Wie bereits erwähnt wurde, besteht eine Kückkopplungsschleife um den Verstärker 15 herum, welche Üückkopplungsschleife eine Hück-

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kopp lungs Spannung vom Emitterfolger 116 durch Verbindung eines Abblockkondensators 172 mit dem Emitter erhält. Da der Verstärker 115 durch das Kelais 118 auf zwei Verstärkungsstufen gestej.lt werden kann, wird ein zweiter Satz Relaiskontakte 118b dazu verwendet, um Rückkopplungswiderstände zu schalten, wodurch der Prozentsatz der Rückkopplung auch beim Umschalten der Verstärkung des Verstärkers 15 konstant gehalten wird. Der Relaiskontakt 118b verbindet in der in ffigur 2 dargestellten Stellung einen Widerstand 174· mit dem Niederspannungsende der Sekundärwicklung des Eingangstransformators 100. Wenn zur Verringerung der Verstärkung um einen Faktor 10 das Relais 118 betätigt wird, wird ein Widerstand 175 in die Rückkopplungsschleife gelegt, der nur ein Zehntel des Widerstandes bezogen auf denWiderstand 17²I- hat. Das Rückkopplungssignal wird an das Niederspannungsende der Sekundärwicklung des Transformators gelegt, welches mittels eines Widerstandes 176 und einer Diode 177 geerdet ist, um zu verhindern, daß die Sekundärspannung des Transformators zu stark negativ wird. Die Diode 177 ist mit einem Widerstand 178 verbunden, welcher die Sekundärwicklung mit einer negativen Vorspannung versorgt, die über die Widerstände 179 und 180 angeliefert wird. Ein EntkopjLungskondensator 181 dient zur Erdung von Wechselspannungssignalen oder Rauschen in diesem Vorspannungskreis. Dieser Teil der Schaltung liefert die Ruhespannung für den Transistor 101.

Im folgenden wird auf ffigur 3 Bezug genommen, welche schematisch die Verstärker 21 und 28 sowie die Differenzierschaltung 24 darstellt. Eine Reihenschaltung bestehend aus Widerstand I90 und Diode 191 sowie einer negativen Spannungsquelle 192 bewirkt zunächst die im folgenden zu beschreibende nichtlineare Veränderung der ankommenden Signale: Eingangssignale mit kleiner Amplitude werden durch den Reihenwiderstand I90 nur unwesentlich gedämpft. Im Gegensatz dazu ist aber der Stromfluss durch den Widerstand I90 und die Diode 19I zur Erde für grosse Eingangssignale erheblich, wodurch also die Eingangsgrösse an den Verstärker 21 vermindert ist. Dadurch wird eine Vergrösserung der Eingangssignale im Bereich

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der Bezugslinie erreicht, um damit den Peakdetektor darin zu unterstützen, die Ansätze und die Enden der Peaks zu erfassen und gleichzeitig zu verhindern, daß grosse Spannungsausschläge den Verstärker in den Sättigungsbereich treiben.

Das Eingangssignal wird an die Basis eines EPN-Transistors 195 gelegt und das verstärkte Signal fällt über einen Kollektorwiderstand 196 ab, der mit seinem anderen Ende an einer positiven Spannungsversorgung 197 liegt. Zwischen dem Emitter und einer negativen Spannungsversorgungsleitung 199 liegt der Emitterwiderstand 198. Emitterschwankungen unterhalb des Erdpotentials bringen einen weiteren Parallelwiderstand in Form eines Widerstandes 200 herein, der über eine Diode 201 geerdet ist. Das verstärkte Signal wird über einen behälter 202 an einen einstellbaren Filter gelegt, und zwar an einen der drei Kondensatoren 205, 204 oder 205· Der ausgewählte Kondensator bildet zusammen mit dem Kollektorwiderstand ein !Tiefpassfilter und stellt damit einen Wechselspannungspfad zur Erde für Hochfrequenzkomponenten im Signal dar. Dieser Filter ist besonders wirksam gegen Rauschen. Das verstärkte Signal wird vom Kollektor des Transistors 195 abgenommen und an die Basis eines Transistors 208 gelegt.

Der 'iransistor 208 hat einen Kollektorwiderstand 209 und einen Emitterwiderstand 210 und der verstärkte Ausgang wird vom Kollektor des Transistors 208 abgenommen und über einen Schalter 211 an einen-durch ihn auswählbaren Kondensator der Kondensatoren 212, '213 oder 214 gelegt, welche als weitere Tiefpassfilter dienen. Das verstärkte Signal wird dann an die Basis.eines HPN-Transistors 116 gelegt, dessen Kollektorwiderstand 217 an der Versorgungsleitung und dessen Emitterwiderstand 218 an der negativen Versorgungsleitung 199 liegt. Der Transistor 216 ist als Emitterfolger geschaltet. Durch die geerdete. Diode 219 wird verhindert," daß der Emitter zu stark negativ wird.,Der Ausgang des Emitterfolgers 216 wird an den Kondensator 26 gelegt, welcher das Signal differenziert und damit ein Signal erzeugt, welches die Ableitung am Punkt 222, d.h. über

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dem geerdeten Widerstand 27 darstellt. Da das differenzierte Signal am Punkt 222 erscheint, während die Rückkopplungsschleife zu diesem Punkt geschlossen ist, wird zweckmässig zunächst die Arbeitsweise des im Ganzen mit 28 bezeichneten Verstärkers erläutert, bevor die Rückkopplungsschleife beschrieben wird.

Das Signal am Punkt 222 wird an einen '.Transistor 224 gelegt, der durch seinen Kollekborwiderstand 225 mit der positiven Versorgungsleitung 197 verbunden ist und mit seinem Emitterwiderstand 226 mit der negativen Versorgungsleitung 199· Der verstärkte Ausgang wird am Kollektor des Transistors 224 abgenommen und durch einen Widerstand 227 an die Basis einer transistorisierten Emitterfolgerstufe gelegt, wie weiter unten zu beschreiben sein wird. Dem Transistor 224 ist ein zweiter Transistor 230 zugeordnet, damit der Transistor 224 thermisch stabil arbeitet.

Der Transistor 230 und der Transistor 224 haben einen gemeinsamen Emitterwiderstand 23I dadurch, daß ein Transistor 232 zwischen den Emittern der Transistoren liegt, welcher die ümitterspannungen beider Transistoren in Beziehung zueinander bringt. Zum Transistor 230 gehört ein Kolleirtortransistor 233, der mit dem Leiter 197 verbunden ist. Eine Basisvorspannungsschaltung weist die berienwiderstände 234,· 235 und 236 auf, welche in Reihe miteinander zwischen der positiven und der negativen Versorgungsspannung liegen; diese Widerstandskette ist über einen Widerstand 237 mit der Basis des Transistors 230 verbunden. Zusätzlich ist die Basis des Transistors 230 über einen Kondensator 238 an Erde gelegt und ein Widerstand 239 liegt zwischen dieser Vorspannungsversorgung und Erde. Diese Schaltung zur Einstellung der Vorspannung für den Transistor 230 wird nach Abgleichung der thermischen Eigenschaften des Transistors 230 gegen die thermischen Eigenschaften des Transistors 224 eingestellt, so daß also diese Verstärkungsstufe keine thermische Trift hat.

Das durch den Reihenwiderstand 227 geleitete verstärkte Signal

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wird an die Basis eines Transistors 242 gelegt, der als Emitterfolger geschaltet ist. Der Transistor 242 weist einen Kollektorwiderstand 243 und einen Emitterwiderstand 244 auf, über welchem das Ausgangssignal abfällt. Der Arbeitspunkt des Transistors ist durch eine Vorspannungsschaltung bestimmt, welche einen Widerstand 245 und ein Potentiometer 246 aufweist, welches Strom durch einen Abgriffwiderstand 247 an die Basis des Transistors 242 legt. Hochfrequenzkomponenten im Verstärker 28 werden über einen Schalter 248 geerdet, welcher einen von drei Kondensatoren 249, 250 und 251 auswählt. Der als Stromverstärker wirkende Emitterfolger 242 legt sein Ausgangssignal an die Basis eines Transistors 253, der ebenfalls als Emitterfolger geschaltet ist. Zum Transistor 253 gehört ein Kollektorwiderstand 254, der an die negative Versorgungsleitung 299 gelegt ist und ein Emitterwiderstand 255, über welchem das Signal abfällt. Das Ausgangssignal des Emitterfolgers 253 wird über den Leiter 36 an die dynamische Belastung 29 und den überlastschutz 30 entsprechend J¹IgUr 1 geführt. Bei dem beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Leiter 36 in der gezeigten Weise mit den Dioden 258 und 259 verbunden. Ein Rückkopplungssignal wird über einen Leiter an den Schaltpunkt 222 in der Differenzierschaltung 24 geführt. Zusätzlich weist der Überlastungsschutz 30 einen Widerstand 262, parallel zu den Dioden 258 und 259 auf und ferner ein Heiais 263, welches den Widerstand 262 in den Schaltkreis schaltet. Das Relais 263 dient als Betätigungssignal vom Pegeldetektor 25 über den Leiter 93·

Das Ausgangssignal vom dynamisch belasteten Verstärker 28, welches auf' der Leitung 36 erscheint, bleibt im Ruhezustand, wenn die Sig-

. nal-Steigung Null ist und wird bei Anliegen einer von Null abweichenden Steigung in der einen oder in der anderen Richtung verändert. Eine. Veränderung in jede Richtung dieses Ruhezustandes signale s ist kennzeichnend für die Steigung des von der Quelle 12 ge-

" lieferten Signales. Der Betrag der Steigung des Signales ist unwichtig für die Arbeitsweise der Schaltung, so weit der Schaltungs-

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punkt 36 betrachtet wird, so daß nur Abweichungen vom Buhezustand auf dem Leiter 36 ausreichend sind, um die Schmitt-Trigger 34- und 35 zu betätigen. Die dynamische Belastung 29 unterstützt dabei den Verstärker 28 beim schnellen Ansprechen auf Änderungen des Signalzustandes.

Der Pegeldetektor 25 ist in den Figuren 4A und 4B, welche nebeneinanderzulegen sind, dargestellt. Diese Schaltung dient dazu, die EingangssignalampIitude bezüglich eines vorherbestimmten Pegels zu bestimmen, um dann dadurch die Integrationsschaltung 10 nach der Erfindung auf den, zehnfachen Verstärkungsfaktor zu schalten. Der Pegeldetektor 25 weist Mittel zur Erfassung eines Eingangssignales von 50 Millivolt aus der Quelle 12 auf, wobei dann die Verstärkung der Integrationsschaltung 10 um den Faktor 10 vermindert wird, bis das Eingangssignal unter einer Amplitude von 40 Millivolt fällt. Auf diese Weise wird ein zu häufiges Hin- und Herschalten der Verstärkung verhindert,renn sich die Eingangsamplitude um sehr kleine Differenzen von 50 Millivolt ausgehend ändert.

Der Leiter 18 führt das verstärkte Signal aus der Spannungsquelle 12 an den Pegeldetektor 25 heran. Der Eingang wird von einem Widerstand 275 gebildet und hochfrequente Wechselspannungskomponenten im Signal werden über einen Kondensator 276 geerdet. Die erste Stufe des Pegeldetektors 25 weist einen als Emitterfolger geschalteten Transistor 277 auf, dessen Kollektorwiderstand 278 an +45 Volt liegt und der einen Spannungsteiler mit den Widerständen 279 und 280 aufweist, welche Reihenwiderstände an einer negativen Versorgungsspannungs-Leitung 281 liegen. Vom Emitter des Transistors 277 werden zwei Signale abgenommen, wie weiter unten im einzelnen zu erläutern sein wird.

Der Ausgang des Spannungsteilers mit den Widerständen 279 und 280 wird an die Basis eines Transistors 284 gelegt, dessen Kollektorwiderstand mit 285 bezeichnet ist und dessen Emitter mit einem

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Schmitt-Triggerkreis verbunden ist. Der Ausgang des Transistors 284 wird durch ein Vorspannungsnetzwerk mit den Widerständen 286, 287, 288 und der Abschnappdiode 289 an einen Transistor 290 gelegt. Der Eingangsstrom fliesst durch den Widerstand 288 an' die Basis des Transistors 290, dessen Emitterwiderstand 291 gleichzeitig der Emitterwiderstand eines zweiten Transistors 293 ist. Eine Rückkopplung vom Kollektor des Transistors 293 führt über einen Widerstand 294· an die Basis des Transistors 290, um die Arbeitspunkte der beiden Transistoren 290 und 293 in ein Verhältnis zueinander zu setzen. Der Transistor 290 ist mit einem Kollektorwiderstand 295 versehen und der Transistor 293 weist einen Kollektorwiderstand 296 auf, die beide mit der KollektorSpannungsversorgungsleitung 281 verbunden sind. Der Arbeitspunkt des Transistors 293 is^ einstellbar durch eine Vorspannungsleitung|gesteuert, welche die Reihenwiderstände 297 > 298 und 299 aufweist, die zwischen der negativen Versorgungsleitung 281 und der positiven Versorgungsleitung 300 liegen. Der Ausgang des Schmitt-Triggers wird vom Kollektor des Transistors 290 erhalten und wird von einer geerdeten Diode 301 abgekappt, welche verhindert, daß die Kollektorspannung am Transistor 290 positiv wird. Ein Emitterfolger 302 liefert den·Ausgang des Schmitt-Triggers an die weiter unten zu beschreibende logische Schaltung. Ein auf der Leitung 18 erscheinendes ansteigendes Signal am Eingang des Pegeldetektors 25, welches den Schmitt-Trigger triggert, hat die Tendenz, den Stromfluss durch den Transistor 290 abzuschneiden und schaltet den Transistor 293 an. Der durch den Kollektorwiderstand 295 fliessende Strom sucht auf Null zurückzugehen und bewirkt das Umschalten des Pegels am Emitterfolger 302 von etwa Erdpotential .(bestimmt durch die Diode 301) auf die negative Spannung am Leiter 281. Erdpotential wird als logische Null betrachtet und eine negative Ausgangsspannung am Emitterfolger 302 wird als logische Eins betrachtet. Der Ausgang des Emitterfolgers wird über eine Leitung 304 an eine logische Schaltung gegeben, die noch zu beschreiben ist.

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Das Umschalten des Pegeldetektors 25 findet statt, wenn das Eingangssignal von der Quelle 12 etwa 50 Millivolt erreicht, wobei dieser Pegel vom Schmitt-Trigger mit den Transistoren 290 und 293 erfasst wird. Danach erfasst eine weitere Schaltung im Pegeldetektor 25 einen Eingang von nur 40 Millivolt, der 10-fach reduziert ist. Mit .Rücksicht auf die tatsächlichen Spannungen, die an den Pegeldetektor 25 gelegt werden, erfasst der MederspannungsSchmitt-Trigger, der noch zu erläutern sein wird, Signale unter zwei Volt.

Der Wiederspannungs-Schmitt-Trigger erhält seine Eingangsgrösse vom Eingangs-Emitterfolger 277,· dessen Emitter über einen Widerstand 310 und eine parallel geschaltete Diode 311 das Signal an die Basis eines Transistors 312 legt. Die Basis ist über einen Widerstand 313 an die Stromversorgung 300 gelegt und der Kollektorwiderstand 314 liegt an der negativen Spannungsversorgung 281. Der Transistor 312 und ein weiterer Transistor 316 haben einen gemeinsamen Emitterwiderstand, wobei der Kollektorwiderstand 31? des zweiten Transistors 316 mit der Spannungsversorgung 281 verbunden ist. Der Arbeitspunkt des Transistors 316 wird durch eine Vorspannungsschaltung enthaltend die Widerstände 318, 319 und 320 geliefert. Ein Widerstand 321 verbindet den Kollektor des Transistors 316 mit dem Eingangssignal und der Ausgang des Schmitt-Triggers wird am Kollektor des Transistors 316 erhalten und durcn die geerdete Diode 323 festgehalten. Ein Eingangssignal über einer vorherbestimmten Amplitude verringert die Verstärkung der gesamten Integrationsschaltung 10. Eine solche Verringerung der Verstärkung beendigt das Arbeiten des Schmitt-Triggers mit den Transistoren 290 und 293, lässt aber die Eingangsspannung nicht tief genug abfallen, um den Schmitt-Trigger mit den Transistoren 312 und 3I6 in Betrieb zu setzen. Auf diese Weise wird ein Flattern verhindert, wenn das Signal sich im Bereich des vorherbestimmten Pegels befindet, bewirkt aber dennoch, ein Herunterschalten der Verstärkung der integrationsschaltung, wobei es zweckmässig ist, die Spannung unter diesen Wert fallen zu lassen, bevor man die Ver-

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Stärkung der Integrationsschaltung wieder um den Faktor 10 anhebt. Zu diesem Zweck wird der Schmitt-Trigger mit den Transistoren und 316 derart eingestellt, daß er bei einem Eingangssignal von etwa zwei Volt anspricht, wobei dieses Eingangssignal binäre Pegel bildet, die vom Emitterfolger 323 über den Leiter 324 an die logische Schaltung gelegt werden.

Die Leiter 304 und 324 sind mit zwei ItfOR-Toren verbunden, die ihrerseits miteinander gekoppelt sind. Die NOR-Tore 325 und 326 liegen an den Ausgangsleitungen 327 bzw. 328. Wenn das Eingangssignal über den vorherbestimmten Pegel ansteigt und den der höheren Spannung zugeordneten Schmitt-Trigger mit den Transistoren 290 und 293 triggert, dann wird das\ Signal auf der Leitung 304 in eine logische Eins geändert. Eine logische 1 auf dem Leiter 304 verlangt einen Ausgang in Form einer logischen Null auf dem Leiter 327? wobei diese logische Mull auch in das Tor 326 eingegeben wird. Der Eingang Mull auf dem Leiter 324 an das Tor 326 liefert an das Tor zwei Eingang mit Wert Null, wodurch eine Eins am Ausgang auf dem Leiter 328 erscheint, der zugleich in das Tor 325 eingegeben wird. Wenn das Eingangssignal den vorherbestimmten Pegel von 25 Volt überschreitet, dann veranlasst der bei der hohen Spannung triggernde Schmitt-Trigger den Verstärker 15, seine Verstärkung um einen Faktor 10 herunterzuschalten. Dadurch fällt die Eingangsspannung am Pegeldetektor unter 25 Volt, was der vorherbestimmte Pegel ist. Die. binäre Eins vom Schmitt-Trigger mit den Transistoren 290 und 293 wird entfernt, aber dieses Wegnehmen der binären Eins von dem Tor 325 hat zunächst noch keine Wirkung, weil dieses Tor mit dem Ausgang des anderen Tores verbunden ist. D.h. also, daß ein Abfallen der Eingangsspannung von einem Wert unter 25 Volt auf einen Wert etwas über zwei Volt keine Änderung bewirkt.

Wenn das Eingangssignal am Pegeldetektor bei Arbeiten der Integrationsschaltung 10 mit verminderter Verstärkung unter diesen'letzteren' vorherbestimmten Pegel von 2 Volt abfällt, dann liefert der Schmitt-Trigger mit den Transistoren 312 und 316 eine binäre Eins auf den

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Leiter 324. Dies erfordert eine binäre Hull auf dem Leiter 328, welches den Zustand am Leiter 328 umkehrt. Die Null auf dem Leiter 328, die an das Tor 325 gelegt ist, wirkt nun mit der Mull auf dem Leiter 304 zusammen, um so eine "binäre Eins als Ausgang auf den Leiter 327 zu geben. Diejenige Änderung der Eingangsspannung, die sie unter zwei YoIt fallen lässt, ändert also den binären Zustand auf beiden Leitern. Wie weiter unten im einzelnen zu erklären sein wird, ändert ein Abfallen des Eingangssignales am Pegeldetektor 25 unter dem Zweivoltpegel die Verstärkung des Verstärkers 15 durch A&egen eines Signales über den Leiter 92, welches dann die Verstärkung auf den zehnfachen Wert bringt. Dadurch springt die Eingangsspannung sofort von etwas unterhalb 2 Volt auf einen Pegel von etwas mehr als dem 10-fachen Wert, der aber immer noch unter 25 Volt ist. Dieser übergang nimmt die binäre Eins vom Leiter 324, was aber zunächst noch keine Wirkung auf den Ausgang der beiden 'lore 325 und 326 hat. Wenn sich danach das von der Quelle 12 gelieferte üigaal in Richtung auf die Basislinie nach unten bewegt, fällt die Eingangsspannung für den Pegeldetektor wieder unter zwei Volt, wodurch wieder eine binäre Eins auf dem Leiter 324 erscheint. Dies xst aber ein Zustand, der bereits vorher am Eingang desTores 326 herrschte, so daß wiederum keine Änderungen an den Ausgängen 327 und 328 auftritt. Diese beiden Ausgänge liefern weiterhin eine binäre Eins im Leiter 327 bzw. eine/binäre UuIl auf dem Leiter 328 und werden nur dadurch umgeschaltet, daß "ein Signal von mehr als 25 Volt an den Pegeldetektor 25 angelegt wird.

Im folgenden wird zunächst auf Figur 6 verwiesen, in welcher in Form eines Diagramms von Spannung gegen Zeit ein irisches an den Pegeldetektor 25 angelegtes Signal dargestellt ist. Bei 330 ist der Zeitbereich der verminderten Verstärkung dargestellt, der unmittelbar mit dem nun zu beschreibenden Schalten der logischen Schaltung zusammenhängt. Es ist eine Verzögerungsschaltung in der Schaltung nach Figur4ß vorgesehen, um bestimmte funktionen bezüglich der Kompensation, der in Figur 6 dargestellten Wellen-

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form durchzuführen, durch welche alle !Fehler in IOrtfall kommen und die im Zähler 55 angesammelten Anzeigen richtig aufsummiert werden. In Figur 6 ist der tatsächliche Beginn des Umschaltens der Verstärkung bei 1' angezeigt, während das Schalten des Eingangssignales auf den Zehnerzähler im Zähler 55 um die bei T¹ angezeigte Zeit verzögert ist. Veiter ist in Figur 6 mit X der Zeitpunkt angezeigt, zu welchem die Verstärkung der Integrationsschaltung erhöht wird, während zu einem weiteren Zeitpunkt X¹, der "bezüglich dem Zeitpunkt X verzögert ist, weiter unten zu erläuternde Vorgänge sich abspielen.

Der Leiter 328 führt unter Zwischenfügung einer Eingangsdiode und eines freien Widerstandes 336 an einen Schalttransistor 337· Dieser Schaltwiderstand 337 ist durch einen Widerstand 338 in den Sperrzustand vorgespannt und sein Kollektor ist über eine Diode 339 an eine negative Versorgungsspannung von -35 Volt gelegt. Die in .Figur 6 mit dem Pfeil 330 bezeichnete Zeit beginnt zum Zeitpunkt T und dauert bis zum Zeitpunkt X (Figur 6). Dies ist diejenige Zeit, in welcher mit verringerter Verstärkung gearbeitet wird, und zwar ohne jede Zeitverzögerung, so daß gewisse Kommandos vom Pegeldetektor 25 am Ausgang des Transistor 337 erscheinen. Der Transistor 337 ist mit dem Leiter 92 verbunden und dem Verstärker 15, wie Figur 1 zeigt. Weiterhin ist der Transistor 337 mit der Grundliniensteuerung 50 durch den Leiter 94 verbunden, wie ebenfalls -fi'igur 1 zeigt. Es treten Schaltspannungsspitzen in der Integrationsschaltung 10 auf, wenn das Verstärkungsverhältnis zum Zeitpunkt T um den faktor 10 verringert wird. Der Verstärker 15» der gemäss.der oben.wiedergegebenen Beschreibung ein Verstärker mit engem Bandbereich ist, und Mittel zum Eliminieren von Rauschen über- einem breiten Spektralbereich aufweist, spricht nicht sofort auf die Stufenfunktion am Eingang an, welche durch die zehnfache Verringerung der Gesamtverstärkung bewirkt wird. Der Verstärkerausgang fällt in der in Figur 6A dargestellten Weise ab, wobei die gestrichelte Linie 350 den theoretisch idealen Verßtärkereingang darstellt, welcher aber nur mit einem Verstärker

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mit unendlich grosser Bandbreite erhaltbar wäre. Da die tatsächliche Spannung 351 zunächst abfällt und sich dem Niveau der gestrichelten Linie 350 nähert, kann man davon ausgehen, daß die zwischen den Kurvenzügen 350 und 35I eingeschlossene Fläche ein Mass für einen Fehler ist. Die Fläche zwischen den Kurven 350 und 35I stellt einen positiven Zähler dar, aber die Ansammlung von Impulsen im Zähler 55 wird bis zur Zeit T' verzögert, um einen negativen Fehler in dem Zählen von Impulsen während der Zeit T und G?¹ zu erzeugen, wenn die Impulse mit nur einem Zehntel ihres tatsächlichen Wertes addiert werden. Die Verzögerung bis zur Zeit T¹ wird durch mit dem Leiter 327 verbundene Schaltkreise bewirkt«

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Weiter erfordert das Ansteigen zum Zeitpunkt X einen stufenförmigen Ausgangsanstieg des mit schmaler Bandbreite arbeitenden Verstärkers, wie in Figur 6B mit der gestrichelten Linie 352 (theoretischer Wert) angezeigt ist, während das tatsächlich vom Verstärker abgegebene Ausgangssignal etwa der Kurve 353 (Figur 6B) entspricht.

Das Zeitintervall vom Zeitpunkt T¹ bis zum Zeitpunkt X ist in Figur 6 mit dem Pfeil 358 bezeichnet, während die Zeit von T bis X¹ mit dem Pfeil 356 bezeichnet ist.

Der Leiter 327 ist mit dem Widerstand 360 verbunden und liefert das Signal an die Basis des Transistors 361» Die Basis liegt über einem Widerstand 362 an der positiven Versorgungsleitung 300 und

der

in dem mit/negativen Versorgungsleitung 281 verbundenen Kollektorkreis liegen die in Reihe geschalteten Widerstände 363 und 364. Ein Kondensator 365 liegt parallel zum Transistor 361; er wird über einen Widerstand 366 von der Versorgungsspannungsleitung 281 geladen. Weiterhin verbindet eine Diode 367 den Kondensator 365 mit dem Kollektorkreis des Kondensators und eine zweite Diode 368 verbindet den Kondensator 365 mit einem zweiten Transistor 369, dessen Kollektorwiderstand nit 370 bezeichnet ist.

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Dieser letztere Transistor erhält seine Emittierspannung über einen Spannungsteiler mit den Widerständen 371 und 372. Zwischen der Basis und dem Emitter liegt eine Diode 373 und die Basis ist fernerhin über einen Widerstand 374- mit der positiven Spannungsversorgung 300 verbunden. Der Kollektor des Transistors 369 liegt ferner über den Kondensator 375 an Erde.

Obwohl die eine|binäre Mull oder eine binäre Eins darstellenden Pegel an den Transistor 361 gelegt sind und mit schnellen Anstiegsbzw. Abfallflanken geschaltet werden, bewirkt der parallel zum Transistor 361 liegende Kondensator 365 einen exponentiellen Abfall des Ausgangs dieses Schaltkreises. Da die binäre Hull etwa auf Erdpotential liegt und die binäre Eins eine negative Spannung von etwa -8 oder 10 Volt ist, sucht der schnell ansteigende Ausgang der logischen Schaltung beim Schalten auf eine binäre Null den Stromfluss durch den Transistor 361 zu beenden, so daß das Kollektorpotential nahezu.die negative Spannung auf dem Leiter 281 erreicht. Die Diode 367 wird gesperrt, wodurch der Strom durch den Widerstand 366 die Ladung auf dem Kondensator 365 erhöht, wenn die Spannung exponentiell negativer wird. Der Potentialabfall an der Kathode der Diode 368 bringt auch das Basispotential des Transistors 369 auf einen negativeren Wert, wodurch wiederum der Stromfluss durch den Transistor 369 und seinen Kollektorwiderstand 370 ansteigt. Da dieser Strom einen exponentiellen Verlauf hat und praktisch von der Spannung am Kollektor des Transistors 369 wiedergegeben wird, bewirkt das an den Schmitt-Trigger gelegte Signal einen Betrieb zu einem verzögerten Zeitpunkt, wenn die Spannung durch einen vorherbestimmten Pegel geht, wodurch der Schmitt-Trigger· als Ausgangsgrösse eine Stufenfunktion abgibt.

Der Transistor 369 liegt seinerseits an der Basis eines Transistors $80,-der mit einem weiteren Transistor 382 einen gemeinsamen Emitterwiderstand 381 hat. Der Kollektorwiderstand des Transistors 380

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ist mit 385 bezeichnet, und der Kollektorwiderstand des !Transistors 382 mit 384; diese "beiden Widerstände liegen am Leiter 281. Die Basisspannung für den Transistor 382 wird von dem mit dem Leiter 281 verbundenen Widerstand 385 und dem geerdeten Widerstand 386 geliefert. Die Basis des Transistors 382 liegt über den Widerstand 387 am Kollektor des Transistors 380 und das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers wird über eine Ze-nerdiode 388 an den Emitterfolger 389 gelegt. Ein Kollektorwiderstand 390, der Emitterwiderstand 391 und der mit der positiven Versorgungsspannung 300 verbundene Basiswiderstand 392 vervollständigen den Emitterfolger 389.

Der Schmitt-Trigger steuert den Kollektor des Transistors 380 an und sperrt diesen Transistor 380, wodurch die Kollektorspannung an ihm negativ wird. Dieser Schaltvorgang wird durch die Zenerdiode 388 weitergeleitet, weiche einen konstanten Spannungsabfall bewirkt, um die Pegel des Schmitt-Triggers zu verschieben. Das Pegelschalten wird durch den Emitterfolger 389 stromverstärkt und dieser Vorgang wird auf den Leiter 95 übertragen, der seinerseits mit dem Schalter 56 entsprechend Ji'igur 1 verbunden ist. Das Signal im Leiter 95 stellt einen logischenSchaltvorgang dar, der um das Zeitintervall verzögert ist, das durch das Intervall zwischen T und T¹ in Figur 6 dargestellt wird, wenn derEingang von einer vinären Eins auf eine binäre Null umgeschaltet wird. Grafisch ist dies durch die Verzögerung T¹ dargestellt, wo &s Zeitintervall entsprechend dem Pfeil 358 in Jfigur 6 beginnt. Der Pfeil 358 hört zum Zeitpunkt X auf, welcher in'der zu erläuternden Weise nicht verzögert ist.

Wie bereits erläutert wurde, wird der verzögerte, von der Zeit T¹ dargestellte Arbeitspunkt erhalten, wenn das Eingangssignal an die Verzögerungs schaltung von einer binären Eins auf eine binäre Mull geschaltet wird. Wenn das Eingangssignal von einer

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lektorkreis des Transistors 361 entladen. Ändert sich stufenartig die Eingangsgrösse von dem Erdpotential (binäre Null) auf etwa -8 oder -10 Volt, dann wird im Kollektorwiderstand 364 ein grosser Strom gezogen, welcher die Anode der Diode 367 positiv zu machen sucht. Der Strom fliesst durch die Diode 367 und unterstützt das schnelle Entladen des Kondensators 365· Das positiv werdende Signal auf dem Kondensator 365 sperrt die Diode 368, wodurch der mit der auf +10 Volt gehaltenen Leitung 300 verbundene Widerstand 374· den Transistor 369 zu sperren sucht. Dieser schnelle Sperrvorgang wird an den Schmitt-Trigger mit den Transistoren 380 und 382 weitergegeben und schaltet den Transistor 380 an und den Transistor 382 aus. Dies ist dann die Ausgangsgrösse durch die Zenerdiode 388 und den Leiter 95 und entspricht dem Schalten von einer logischen Eins auf eine logische Null im Leiter 95·

Der Leiter 95 liefert das Signal, welches den Dekadenzähler 55 während des durch den Pfeil 358 in !figur 6 dargestelltenZeitintervalles verändert. Der Schaltkreis 56 multipliziert den Impulseingang über den Leiter 45 an die Dekade '55 ait einem Betrag, der umgekehrt proportional ist demjenigen Faktor, um welchen die Verstärkung vor den Spannungen in Frequenzen umsetzenden Wandler 20 vermin-dert ist. D.h. also, daß durch den Schaltkreis 56 sichergestellt wird, daß der Zähler 55 gleiche Flächeneinheiten für die Fläche unter dem Signal aufzeichnet.

Die Daten werden vom üatenzähler 55 nach Maßgabe eines Signales gezählt, welches über.die Leitung 58 von der logischen Schaltung 57 kommt. Der Leiter 58 ist mit dem N0R-Toren400und 401 verbunden und der-Leiter 54- ist ebenfalls mit diesen beiden NOR-Toren verbunden. Eine, binäre Eins auf dem Leiter 58 erfordert einen Ausgang entsprechend einer binären Null aus beiden JNOR-Toren 400 und 401, welche unabhängig von Impulsen vom Leiter 45 gehalten wird. Wenn eine binäre ftull über den Leiter 58 kommt, dann gibt

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der Le it-ο r 45 Impulse an "beide Tore 400 und 401, die dann Ausgangssignale zum Zählen entsprechend der über den Leiter 95 ankommenden Steuersignale entwickeln.

Der Pegelsensor 25 bestimmt, ob Impulse auf dem Leiter 45 in der Einserdekade 55a oder der Zenerdekade 55b gezählt werden sollen. Der Pegeldetektor 25 liefert ein Signal über den Leiter 95, welcher mit einem NOR-Tor 402 verbunden ist, das seinerseits einen weiteren Eingang von einem MOH-Tor 403 erhält. Das Tor 402 ist dabei über einen Leiter 405 nu.* dem Tor 401 verbunden.

Im Betrieb steuert der Pegeldetektor 25 das Eingeben von Impulsen auf den Einserzähler 55b durch Aufgeben einer binären Null über den Leiter 95 an das Tor 402. Die zu zählenden Impulse werden über den Leiter 45 an das Tor 400 gelegt, welches seinerseits mit dem Einserzähl-er 55a verbunden ist. Der Einserzähler 55a zählt zyklisch bis 10 und wiederholt diesen Zyklus dann. Der Zählzustand des Einserzählers 55a bzw. die gespeicherte Zählung

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wird in Form von vier Bits in/dem Fachmann bekannten Weise dargestellt. Der Zählzustand kann auch bei nicht in Form von Bits vorliegenden Signalen dargestellt werden, die an das Tor 403 gelegt werden. Wenn der Einserzähler 55a über die Neun läuft, dann werden zwei binäre Nullen an das NOR-Tor 403 gelegt, welches eine binäre Eins an das Tor .402 legt. Die binäre Eins am Tor 402 legt dann eine Null über den Leiter 405 an das Tor 401. Der Null entsprechende Signale auf den Leitern 58 und 405 bewirken, daß das Tor 401 einen Impuls an den Zenerzähler vom Leiter 45 schikken..Während der einem Impuls entsprechenden Zeit werden beide Zähler 55a und 55b eine Zählung weitergeschaltet. Dieser Zustand herrscht aber nur während der einem Impuls entsprechenden Zeit weil der Einserzähler -55a über die Neun geht, und das Tor 403 umschaltet, um eine NuIl'''ins"^rTor·402 zu geben, wodurch eine bi-'nS'^: aüf-dem'ⁱ-LeiⁱfeeiE^f-405 -ersct^int, .die^ihrerseits ,eine Ai-.

logische Schaltung.im Schaltkreis 56 neun Impulse im Zähler 55a,

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einen Impuls in jedem Zähler 55a und 55b "uncL dann wird der Zyklus wiederholt um eine Zehn vom Zähler 55a zu übertragen.

Wenn der Pegeldetektor 25 eine Eingangs spannung über einem vorherbestimmten Pegel von 25 YoIt ("bei diesem Ausführungsbeispiel!) erfasst, dann wird die Verstärkung im Verstärker 15 um einen Faktor '!O verringert. Dies bewirkt, daß der Spannungen in Frequenzen umsetzende Konverter 20 Ausgangsimpulse erzeugt, die hinsichtlich der Grosse der Flächenintegration zehn Mal grosser sind. Diese .Impulse werden unmittelbar in den Zenerzähler 55b gegeben. Dies ist dadurch bewirkt, daß der Pegeldetektor 25 eine binäre Eins auf den Leiter 95 gibt, welche eine binäre Jtfull im Leiter 405 .verlangt.-Nachdem vorher eine binäre Bull auf dem Leiter 58 lag, um den Zähler 55 iE- Betrieb zu setzen, werden die zu zählenden Impulse vom Leiter 45 zum Zenerzähler 55b geleitet. Die binäre Eins am Tor 402 isoliert den Zähler 55b von Ubertragungsimpulsen, die durch das Tor 403 übertragen wurden, wie-bereits oben erläutert wurde

Dieser Zustand, in welchem alle Impulse in den Zenersähler 55b hält so lange an, als das binäre.Signal "Eins" auf dem Leiter 95 ^zur Verfugung steht.

Es ist noch einmal auf die Figuren 4B und 6 zurückzukommen: Der Leiter 328 ist mit einer Zeitgeberschaltung verbunden, welche ein geeignetes zeitgesteuertes Signal über den Leiter 93 liefert, um den Ausgang des Peakdetektors während des vom Pfeil 356 in Figur 6 definierten.. Zeitraumes festzuhalten. Diese Schallung lie.fert während der Zeit von T bis zur Zeit X' ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von Binär Signalen auf dem Leiter 328. Die binären Signale auf der Leitung 328 sind denen.auf. dem Leiter 327 entgegengesetzt. Das Ruhesignal auf dem Leiter 328 ist-also eine binäre Mull, von-welcher der Pegel aui eine binäre Eins nur wahrend. üeitiHtervaLlea- gasehaJute-fe wird, in welcher der. Pegel.—

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detektor 25 die ganze Integrationsschaltung 10 mit verminderter Verstärkung laufen lässt. Die mit dem Leiter 328 verbundene Zeitverzögerungsschaltung arbeitet bei einem positiv werdenden Signal, wenn das Signal auf dem Leiter 328 von einer binären Eins auf eine binäre Null geht. Der zum Positiven laufende Übergang findet statt am Ende der Periode mit verringerter Verstärkung oder zum Zeitpunkt X entsprechend Figur 6, wodurch die Verzögerung am Zeitpunkt X' eintritt. Da die mit dem Leiter 328 verbundene Schaltung identisch der mit-dem Leiter 327 verbundenen ist, sind die entsprechenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet worden.

Der Ausgang der Zeitgeberschaltung wird vom Widerstand 391' an einen mit einem Transistor 421 verbundenen Widerstand 420 gelegt. Der Transistor 421 ist durch Verbindung mit der positiven Spannungsversorgung 300 über einen Basiswiderstand 422 in Sperrichtung vorgespannt und mit einer Kollektordiode 423 verbunden. Der Leiter 93 ist über einen Widerstand 424 mit dem Kollektor verbunden und ferner mit dem Relais 263 in Figur 3» welches einen kleinen Widerstand 262 in die Rückkopplungsschleife des Verstärkers 28 legt.

Figur 5 zeigt die Steuerschaltung 50 für die. Grundlinie und deren Verbindung mit den Spannungen in Frequenzen umsetzenden Wandler 20, der hinsichtlich seiner Einzeiteile in Blockdiagramm-Form dargestellt ist. Gemäss Figur 5 liefert das Servo-betriebene Potentiometer 80 eine Rückkopp lungs spannung am Abnehmer arm 48a, die über einen Widerstand 430 an einen Schaltpunkt 433 gelegt wird. Das Potentiometer 48 wird von einer Einrichtung getrieben, welche den Betrag der Rückkopplung steuert, um die an den Umsetzer 20 gelieferte Basislinie zu stabilisieren. Da das über den Leiter 18a an den Umsetzer 20 gelegte, der Basislinie entsprechende Signal durch den Verstärker 15 läuft und die Grundlinie oder Basislinie auf ein Zehntel ihres Wertes herabgesetzt wird, wenn die Verstärkung des Verstärkers 15 geändert wird, muss ein Signal

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vorhanden sein, welcnes die Basislinie auf Erdpotential "besieht, weil jede Versetzung vom Erdpotential nicht 10-fach relativ vermindert wird, sondern als Plateau gezählt würde. Aus diesem Grunde liefert ein Potentiometer 432 eine einstellbare Spannung über den Abgriff 432a, der seinerseits, mit dem Schaltpunkt 433 verbunden ist, um den Eingang an den Spannungen in Frequenzen umsetzenden Konverter in Beziehung um Erdpotential zusetzen. Das Potentiometer 48 kompensiert dann nur Triften, da Zählfehler eliminiert sind. .

Der Punkt 433 i^s* über die Widerstände 434 und 435 geerdet, wobei der Widerstand 454 einen neun Mal grosseren Wert hat als der Widerstand 435. Ein durch ein Signal äußern Leiter 94- betätigtes Relais 436 schaltet mit seinem Kontakt 436a um, um Spannungen über den Leiter-51 an den Umsetzer 20 zu legen. Das Signal auf dem Leiter 5I ist auf das Potential Null bezogen, und zwar sowohl dann, wenn die Grundlinienspannung auf ein Zehntel verringert ist, als auch dann, wenn dies nicht der IPaIl ist. Da die Servotreiberstufe 46 den Servo 47 während des Anliegens von Peaks nicht antreibt, kann die Grundliniensteuerschaltung 50 die Grundlinientrift entsprechend der letzten Erfassung vom Servotreiber 46 richtig kompensieren. :

Nach Verstärkung werden die Eingangssignale von der Quelle 12 über den Leiter 18a in die Keihenwiderstände 440 und 441 und an den Punkt 444 gelegt. Der Punkt 444 ist dabei durch zwei nebeneinanderliegende aber entgegengesetzt gepolte Dioden 445 und 446 geerdet, welche die Spannungsschwankungen an den Punkt 444 begrenzen.

Der widerstand 441 ist durch einen Kondensator 447 zur Erde nebenge sch los sen und ein Kondensator 448 liegt parallel zu den Dioden 445 und 446. Ein stabiler Gleichstromverstärker 450 verstärkt die Spannung am Punkt 444 und eine Hückkopplungsschleife mit Kon- ·. densator 452 und. widerstand 453 ist ebenfalls mit dem Punkt 444

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.d'ssi.o Der Ausgang des Verstärkers 450 ist an einen Schmitt-Trigger 4-55 umgelegt und treibt einen Pulsformungskreis 456, der selber Ausgangsimpulse auf den Leiter 45 gibt. Weiter ist der Schmitt-Trigger 455 mit einem Verstärker 457 verbunden, der eine Bückkopplungsschleife durch eine Diode 458 bildet, die ebenfalls am Punkt 444 liegt. Die ITull-Einstellung des Punktes 444 wird durch ein Potentiometer 459 erreicht, welches mit einer Spannungsquelle und über einen Reihenwiderstand 460 mit dem Punkt verbunden ist.

Der Konverter 20 sammelt Ladung auf einem Kondensator um eine Spannung am Punkt 444 zu erzeugen, die vom Verstärker 450 verstärkt wird. Die Ladung sammelt sich an bis die entsprechende Spannung den Schmitt-Trigger 455 betätigt, und dieser einen vom Verstärker 457 verstärkten Impuls erzeugt. Der Stromimpuls wird durch die Rückkopplungsschleife und die Diode 458 geleitet, um die am Punkt 444 bestehende Ladung zu verringern. Derjenige Kondensator, welcher die "Ladung-am Punkt 444 sammelt, wird von den beiden Kondensatoren 448 und 452 gebildet. Der Kondensator 452 liegt parallel zum Gleichspannungsverstärker 450 und bildet einen Miller-Integrator, wodurch der Wert des Kondensators 452 in Abhängigkeit von der Verstärkung des Verstärkers 450 tatsächlich vergrössert wird.

Im wesentlichen kann man die maximale Arbeitsfrequenz des Spannungen in Frequenzen umsetzenden Umsetzers 20 dadurch erhöhen, daß man den Wert dieses Kondensators, z.B. des Kondensators 452 verringert. Dies geht aber auf Kosten einer Erhöhung der minimalen Impulswiederholungsfrequenz des Umsetzers 20, so daß tatsächlich keine relative Änderung eintritt. Eine stabile Arbeitsweise des Umsetzers 20 bei sehr niedriger Frequenz ist bei der Erfindung möglich, weil der Eingangswiderstand von 18,7 Kilo Ohm im Leiter 18a das Signal verringert und ein grösseres Signal ist erforderlich um einen Impulsausgang vom Umsetzer 20 zu erhalten. Da-

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durch kann der Umsetzer 20 einen Impuls abgeben, der eine grössere LadungsSammlung von über den Leiter 18a gelieferten Signal darstellt, so daß jeder Ausgangsimpuls die gleiche Flächenein-.heit unter der Kurve der Eingangswellenform, welche über den leiter 18a hereinkommt, darstellt, wobei diese Flächeneinheiten rela'-iv gross sind. Dies beeinträchtigt nicht die Stabilität bei sehr !kleinen Eingangs strömen, wenn die Ausgangsimpulse des ümsetaers 20 mit grossen Abständen zwischen ihnen erscheinen, d.h. also wenn relativ wenig Ausgangsimpulse erscheinen* Die Stabilität wird deswegen nicht beeinträchtigt, weil der Schmitt-Trigger 455 die Stromansammlung an dem mit dem Punkt 444 verbundenen äquivalenten Kondensator an einem Mittelpunkt der exponentiellen Ladungskurve und nicht beim maximalen Wert erfasst, auf welch letzteren Wert die Ladung asymptotisch ansteigt. Der Punkt, bei welchem ein Impuls erzeugt wird, ist auf dem relativ linearen Abschnitt der die Spannung am Kondensator darstellenden Exponentialkurve und erzeugt damit eine lange Zeitkonstante der Ladungsansammlung. Die Integrationsschaltung nach der vorliegenden Erfin dung arbeitet also genau ohne Beeinträchtigung durch Rauschen jeder Art und hat ausserdem einen im wesentlichen unbegrenzten Arbeitsbereich.

Der unter Hinweis auf Figur 2 beschriebene Eingangsverstärker 15 ist ein mehrstufiger Verstärker, der im wesentlichen mit niedrigen Frequenzen arbeitet und Hochfrequenzen ausschaltet, so daß statistisch auftretende Schwingungen, die oft zu Schwierigkeiten bei Verstärkern führen, derart gedämpft werden, daß der Verstärker. 1.5 solche Schwingungen praktisch verhindert. Der Hochfrequenzfilterkreis weist unter anderem den Kondensator 107 auf, der mit dem Kollektor des Transistors 101 im-Verstärker 15 verbunden ist.

Der Transistor 101 bildet für das Eingangssignal eine hohe impedanz . im Zusammenwirken mit der 'Rückkopplung im Verstärker 15 und verstärkt die Eingangssignale, wobei der Hochfrequenzanteil des

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verstärkten Signales über den Kondensator 107 geerdet wird. Der Kondensator 107 wird bei höheren Frequenzen so wirksam, daß das Verstärkungsverhältnis des Verstärkers auf einen Wert unter Eins verringert ist, wodurch gelegentlich auftretende Schwingungen höherer Frequenzen nich^verstärkt werden.

Der Kopplungskondensator 140 bildet einen Niederfrequenz-"rolloff circuit" im Verstärker I5. Der Kondensator 140 dämpft Signale, welche eine Frequenz unterhalb des Durchlassbandes des Verstärkers 15 haben, und bewirkt damit, daß niederfrequen-te Schwingungen wie Schaltvorgänge u. dgl. nicht verarbeitet werden, wodurch also auch durch solche niederfrequente Schwingungen der Betrieb nicht gestört wird.

Offensichtlich wird mit dem Signal aus der Quelle 12 Rauschen aller Frequenzen an die Integrationsschaltung 10 nach der vorliegenden Erfindung gelegt. Unter der Annahme, daß das Rauschen über eine grosse Bandbreite geht, nimmt das Hochfrequenzfilter mit dem Kondensator 107 die Hochfrequenzbestandteile des Rauschens weg und der Mderfrequenzfilter mit dem Kondensator 140 nimmt in ähnlicher Weise die niederfrequenten Rauschkomponenten heraus.

Der Verstärker 21, der zum Teil als Vorverstärker für die Differenzierschaltung 24 arbeitet, erhält das demodulierte und verstärkte Signal über den Le'iter 18. Insbesondere für den Peakdetektor ist Rauschen im Signal besonders ungünstig, da die Möglichkeit bestünde, daß ein Peak angezeigt wird, wo nur Rauschen vorlag. Es sei zunächst die Möglichkeit betrachtet, daß derPeaksensor getriggert wird und einen Peak anzeigt, der aber nur eine Rauschspitze ist, die z.B. auftreten kann, wenn ein Blitz in das entsprechende Versorgungssystem einschlägt. Es ist schwierig, wenn nicht unmöglich derartige Hochfrequenzspitzen aus Stromnetzen herauszufiltern. Derartige Spitzen werden aber von dem Verstärker mit engem Durchlassbereich herausgefiltert, weil derartige Kauschstörungen hochfaquent sind, und ausserhalb des Durchlassbereiches

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des !Filters im Verstärker 15 liegen. Manchmal kommt jedoch derartiges Hauschen durch die verschiedenen Stromversorgungen in4lle Schaltkreiselemente der Integrationsschaltung 10, z.B.. auch in den Verstärker 21 des Peakdetektors. Wenn solches Kauschen auf allen Stromversorgungen vorhanden ist, dann kann die Peakerkennnungsschaltung 4-1 so einen Peak wahrnehmen und eine Anzeige an * die logische Steuerschaltung 57 geben, die dann ihrerseits den Integrator zur Integration der Fläche unter dieser Rauschspitze ■betätigen würde, wobei angenommen werden soll, daß diese Spannungsspitze in der Stromversorgung auch die Arbeitsweise des Spannungen in !Frequenzen umsetzenden Wandlers 20 beeinflussen würde. Entsprechende Daten werden dann im Datenzähler 55 erfasst, aber es ist - wie erläutert - eine Zeitgeberschaltung 82 für die Mindestzeit eines Peaks vorgesehen, die nun in Wirkung tritt und das Ausdrucken der Daten am Drucker 71 verhindert. Damit können also auch sehr grosse Spannungsspitzen, die insbesondere durch Stromversorgungen geliefert werden, nicht zu einer falschen Information führen und Kauschen vor dem Verstärker 21 wird ausgefiltert,um die Integration nicht existenter Peaks zu verhindern. In jedem Falle ist noch die Mindestzeit - Zeitgeberschaltung für die Peaks vorhanden, so daß also auch gegebenenfalls durchgelassene oder anderweitig hereingekommene Spannungsspitzen nicht zu einer £äL-schen Integration führen können.

Während also Spannungsspitzen ein Hochfrequenzrauschen bilden, welches in der. oben beschriebenen Weise vom Integrationsverstärker 21 ausgefiltert wird, stellt das Triften der Grundlinie ein Niederfrequenzrauschen dar. Zusätzlich zur Trift können auch weitere Quellen für Niederfrequenzrauschen vorhanden sein. Unter Trift wird hier eine langsame Veränderung der Signalamplitude verstanden, die dadurch eine sehr geringe, positive oder negative Steigung hat. Die geringe Steigung der Trift reicht nicht aus, denteakdetektor nach der Erfindung derart anzutasten, daß er das Anliegen einer Signalveränderung anzeigt, weil die Ableitung oder die Steigung, die von der Differenzierschaltung 25 er-

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fasst wird, zu klein ist, um die Schmitt-Irigger 34- und 35 anzutasten. Der Peakdetektor weist also damit eine Einrichtung auf, welche auf die Steigung des Signales anspricht und nach Untersuchung desselben sicherstellt, ob es sich auch um einen echten Signalpeak handelt, Natürlich muss ein den Peakdetektor antastendes Signal nicht nur eine entsprechende Steigung, sondern auch eine genügend hohe Amplitude haben.

Das Zusammenwirken des-HeihenwiderStandes I90 und der Einrichtung zum Festhalten der Spannung einschliesslich der Diode I9I im Verstärker 21 (siehe S¹Ig. 3) verringert die vom Verstärker 21 durchgeführte Verstärkung für grosse Eingangssignale. Kleine Eingangssignale werden aber voll vom Verstärker 21 verstärkt, um eine Vergrösserung derjenigen Signale zu erhalten, die sich auf oder im Bereich der Höhe der Grundlinie befinden, wodurch der Ansatz und das Ende eines Peaks für den Peakdetektor übertrieben gross erscheinen. Da der Peakdetektor nurdas Anliegen oder Nichtanliegen eines Peaks anzeigt, ist die Verringerung der Verstärkung für grosse Eingangssignale nicht störend, sondern unterstützt vielmehr den Peakdetektor beim schnellen Ansprechen auf Änderungen in grossen Eingangssignalen.

Rauschen aller !Frequenzen hat verschiedenartige Wirkungen auf den Spannungen in Frequenzen umsetzenden Wandler 20. Während der Peakdetektor nur das Anliegen oder üTichtanliegen von Peaks erfasst,, mißt der Wandler 20 die integrierte Fläche unter der sich ändernden Signalspur. Die Integrations schaltung 10 weist die l'riftrückkopplung von der-Grundliniensteuerung 50 auf, die dazu dient, die !Trift im Signal zu entfernen. Darüberhinaus wird weiteres am Grundliniensignal auftretendes-Kauschen nicht vom Wandler 20 integriert, weil er nicht in Betrieb gesetzt wird, wenn sich das Signal auf der Grundlinie befindet, sondern nur bei Abweichungen des Signals von dieser, was möglichen Peaks entspricht.

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Es kann davon ausgegangen werden, daß das meiste Rauschen mit

der

Amplituden entsprechend/ Grundlinienamplitude nicht zur Gesamtfehlersumme lull integriert wird, d.h. in anderen Worten, daß das Rauschen mit- Grundlinienamplituden nicht gleiche positive und negative Fehler hinsichtlich der Fläche erzeugt, weil der Grundlinienwert normalerweise so klein iäb, daß negativ werdendes Rauschen die Polarität des Signals nicht umkehren kann. Es ist jedoch nicht bei höheren Spannungen der Fall und der Spannungen in Frequenzen umsetzende Wandler 20 bewirkt Integration des Signaleinganges und führt eine Rauschkorrektur des Integrals durch, wodurch die Ausgangsanzeigen, die im Datenzähler angesammelt werden, genau das Signal ohne Rauschen darstellen. Dies gilt insbesondere deswegen, weil der Verstärker 15j welcher eine Verstärkung, des Eingangssignales bei geringer Anstiegszeit bewirkt, Rauschen vom Signal nimmt, so daß das Integral des Rauschens kein Fehlerfaktor ist, wenn die Aufnahme der Daten im Zähler 55 stattfindet.

Die Integrationsschaltung 10 nach der vorliegenden Erfindung weist Mittel auf, die das Eingangssignal automatisch derart formen, daß es im linearen Arbeitsbereich des Gerätes verbleibt. Darüberhinaus wird trotz der automatischen Formung erreicht, daß die im Datenzähler 55 gespeicherten und vom Drucker 71 ausgedruckten Anzeigen gleich bleiben. Der Pegeldetektor 25 bewirkt eine Verminderung des toignales durch die Verstärkungssteuerungsschaltung aber die Verringerung der Verstärkung wird gleichzeitig mit dem Arbeiten der schaltung ,56 durchgeführt, die zwischen dem Wandler 20 und dem Zähler 55 liegt, um eine umgekehrt proportionale Verstärkung der Integralanzeigen vom Wandler 20 zu bewirken, wodurch die im Zahler-55 angesammelten Anzeigen einander gleich sind. Der Pegeldetektor 25 weist ferner Zeitschaltkreise auf, die eine niedrige Anstiegszeit in der Integrationsschaltung 10 kompensieren, wenn die Verstärkung im Verstärker 15 umgeschaltet wird, wodurch die im Zähler 55 angesammelte Flächenzählung korrekt ist. ■" ;

B„ei Verringerung der Verstärkung im Verstärker 15 hält der Pegel- · Α:·Λ* ^^:'^:; ' 10 9 8 2 3/0061 > BAD ORIGINAL

detektor 25 den Ausgang durch das Arbeiten des tTberlastschutzes 30 fest, um ein falsches Triggern bei Eingang eines erscheinenden negativ werdenden Signales bei der Verminderung der Verstärkung und eines positiv werdenden Signales bei Vergrösserung der Verstärkung zu vermeiden.

Wenn die Integrationsschaltung nach der vorliegenden Erfindung mit einer entsprechenden Quelle 12 verbunden wird und eine ständige Aufzeichnung der Signale aus der Quelle 12 erwünscht ist, dann wird der Trennverstärker 90 dazu verwendet, daß von der Quelle 12 gelieferte Signal an irgend eine andere Einrichtung zu liefern, wobei die Aufzeichnungseinrichtung getrennt vom Eingang der Integrationsschaltung 10 ist. Dies ist "besonders deswegen vorteilhaft, weil die meisten Aufzeichnungsgeräte Schaltkreise aufweisen, welche die Quelle 12 unregelmässig belasten.

Abweichend von der bisher beschriebenen Anordnung kann die Breite eines Peaks auch von einem Zeitgeber erhalten werden und ein Zähler mit z.B. drei Dekaden kann zur Aufzeichnung der Breite in Sekunden verwendet werden. Ein solcher Zähler würde von dem Signal aus der Peakerkennungsschaltung 41 betätigt werden, um die Breite der Peaks zeitlich zu steuern.

Die am Ausgang erhaltenen Daten können auf Lochkarten, Magnetband, Papierstreifen oder andere-Medien aufgezeichnet werden, wozu nur der Ausgang des Dezimalkonverters 64- mit einem bekannten entsprechenden Gerät zu-verbinden ist.

Der Modulator 13 und der Demodulator 17 können auch mit anderen Frequenzen arbeiten, obwohl es zweckmässig ist, mehrfache von 50 und 60 Hertz zu vermeiden. Der Modulator 13 kann dabei elektronisch oder mechanisch arbeiten. Wenn man will, dann kann man den Pegeldetektor 25 synchron mit dem Modulator 13 und den Demodulator 17 schalten, indem man ein synchrones Signal gewinnt und dies an

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einem geeigneten Punkt in den Pegeldetektor 25 einführt.

Die in mehreren Bereichen arbeitende Integrationsschaltiing nach der vorliegenden Erfindung weist "beim gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Arbeitsbereiche auf, die um einen Faktor 10 auseinanderliegen. Selbstverständlich kann auch ein dritter Bereich mit einem zusätzlichen Vielfachen von 10 vorgesehen werden, um den Meßbereich des Gerätes weiterhin zu vergrössern. Gegebenenfalls kann das Gerät auch mit anderen Verhältnissen als den Faktor 10 zwischen den verschiedenen Bereichen arbeiten. Wie dies durchzuf uhren, ist, ist dem Fachmann nach Kenntnis, der vorliegenden Beschreibung geläuf-ig.

Unabhängig vom Verstärkungsverhältnis zwischen den verschiedenen Bereichen, in welchen die Integrationseinnchtung nach der vorliegenden Erfindung arbeiten kann, ist es auch möglich daß das Verhältnis der Verstärkung in den Verstärkungsstufen vor dem Integrator umgekehrt durch Schaltungen zwischen dem Wandler 20 und dem Zähler 55 angepasst wird, um Proportionalität zu erzielen, damit die Flächeneinheiten der Fläche unter der Peakwellenform untereinander gleich bleiben, und zwar unabhängig von Verstärkungsänderungen vor dem Wandler 20* Weiterhin kann die von einer Einheit dargestellte Fläche relativ klein sein, d.h. einen grossen Maßstab haben, um ine sehr empfindliche Anordnung zu erhalten, die auch auf sehr kleine Änderungen der von.dem Produkt Amplitude mal Zeit gegebenen Fläche anspricht.

Als weitere Möglichkeit zur Darstellung des Flächenintegrals unter den Peaks in der Wellenform kann auch ein Kondensator verwendet werden, der eine Ladung ansammelt, die ihrerseits dann die integrierte Fläche unter der Peak-Wellenform darstellt. Ein solcher Kondensator würde am Ansatz eines Peaks mit der Ladung Null beginnen und Ladung bis zum Ende des Peaks ansammeln, woraufhin eine Ablesung der Ladung durch einen. Verstärker mit hoher Impe-

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danz und nachgeschaltetem, in geeigneten Einheiten geeichtem Meßgerät möglich ist. Es gibt transistoren mit einer Eingangsimpe-

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danz von etwa 10 ' Ohm, was auf jeden Fall ausreichend ist, um eine auf einem solchen Kondensator angesammelte Ladung zu erfassen, ohne daß dadurch durch das Ladungsmeßgerät wahrnehmbare Fehler in die Anordnung kämen. Es können natürlich auch andere Arten von Speichereinrichtungen an Stelle der an dem bevorzugten Ausführungsbeispielen erläuterten Integrations- und Speichereinrichtungen verwendet werden. Dabei können die Funktionen des Integrierens und Zählens gegebenenfalls kombiniert werden.

Alle dargestellten Einzelheiten, sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims (10)

1. - 55 Patentansprüche

   Λ. System zum automatischen Integrieren und Umsetzen eines analogen Informationen enthaltenden Signale s in eine ausgedruckte Ausgangsgrösse, bei welchem das analoge Signal in einen Spannungen in Frequenzen umsetzenden Wandler (20) eingegeben wird, welcher das die Information in analoger Form enthaltende Signal in ein gepulstes digitales Signal umsetzt und welcher einen Peakdetektor (24·, 28, 39, 34, 35, 4-i3 aufweist, in welchen das Analog-Signal eingegeben wird, um das Vorliegen eines Peaks im Signal zu erfassen, wobei die Schaltung einen" automatisch arbeitenden Korrekturkreis für die Grundlinien-Trift aufweist, der derart vom Peakdetektor gesteuert wird, daß der Grundlinienwert der Analoginformation korrigiert wird, wenn kein eine analytische Information enthaltender Peak im Signal anliegt, und wobei im System die analoge Information erfasst wird, mit einer Wiedereinschaltschaltung (84·), einem Minimumpeakzeitgber (82), einem Plateauzeitgeber (80 ) zur Erfassung anomaler Peaks im analogen Signal und einem Datenverarbeitungssystem mit logischer Steuerschaltung (57), einem Datenzählfer (55)'·» einem Peaknummern- ' zähler (52), einem Speicher (60), einem Dezimalkonverter ('64-), einer Abtasteinrichtung (75), und einem Drucker (71) zur Erkennung, AnsammliBg, Speicherung und zum Ausdrucken des Integrals der Peaks in dem Analogsignal in dezimaler Form, g e k e η η zeichnet durch einen Pegeldetektor (25) zur Erfassung der Amplitude des analogen Eingangssignales und zum Steuern der System-Untereinheiten in dem Sinne, daß das Signal amplitudenmässig so gestaltet wird, daß es stets innerhalb des linearen Arbeitsbereiches des Systems bleibt.
2. 2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die automati- · sehe Auswahl einer zehnfach grösBeren Verstärkung durch den Pegeldetektor im Vergleich zur nächst niedrigen Verstärkungs— " stufe, und daß gleichzeitig mit dem Erhöhen der Verstärkung um ,den Faktor (Λ0) der Ausgang des Spannungen in Frequenzen umset-
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4. zenden Wandlers (20) eine Dekade höher in den Zähler (55) gegeben wird.
5. J.
6. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Amplitudendehnschaltung ("190 - 192) zur automatischen Amplitudenverstärkung des analogen Signales in Amplitudenbereichen nahe der Grundlinie des Analogsignales zur Erhöhung der Empfindlichkeit bei der Erfassung eines Peaks, wobei amplitudenmässig weiter abliegende Signalteile weniger stark gedehnt werden, damit das ganze Signal noch im linearen Arbeitsbereich des Systems bleibt.
7. 4-, System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zeitschaltung (Fig. 4B), welche beim Herunterschalten-des Verstärkungsfaktors eine erste "Verzögerung beim Schalten des Ausgangssignales des Wandlers (20) auf eine höhere Dekade im Datenzähler (55) bewirkt, und eine zweite, gleichlange "Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an welchem der Wandler (cD) auf die nächst niedrigere Dekade zurückgeschaltet wird, und dem Zeitpunkt bewirkt, zu welchem die Verstärkung wieder auf den höheren Faktor geschaltet wird, so daß jegliche Zählungen aus dem Wandler (20), die beim Hochschalten verloren wurden, beim Herunterschalten wieder gewonnen werden.
8. bad
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