DE1591207A1

DE1591207A1 - Schaltungsanordnung zur Abtastung repetitiver Signalverlaeufe

Info

Publication number: DE1591207A1
Application number: DE19671591207
Authority: DE
Inventors: Stuckert Paul Edward
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1966-07-15
Filing date: 1967-07-04
Publication date: 1970-12-23
Also published as: GB1156096A; US3493875A; FR1529982A; JPS4534654B1

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H. E. BÖHMER

703 BOBLINGEN SINDELFINGER STRASSE 49 FERNSPRECHER (07031)6 613040

Anxnelderin : Amtliches Aktenzeichen :

Aktenzeichen der Anmelderin

Böblingen, 1. Juli 1967 gg-ha

International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y. 10504

Neuanmeldung Docket 10 940

Schaltungsanordnung zur Abtastung repetitiver Signalverläufe

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Abtastung repetitiver Signalverläufe durch wiederholte Abtastung von Momentanwerten an festgelegten Stellen des Signalzuges, wobei das zeitliche Auflösungsvermögen und die zur Ermittlung eines Momentanwertes erforderliche Anzahl von Abtastschritten von der gewünschten Genauigkeit und dem der Schaltungsanordnung innewohnenden Annäherungsgrad des bei einem Abtastschritt ermittelten Anzeigewertes an den wahren Momentanwert bestimmt wird.

In der Elektronik besteht häufig das Bestreben und die Notwendigkeit, Form und Amplitude extrem hochfrequenter Signale zu messen bzw. sichtbar zu machen. Die Möglichkeit der Darstellung derartiger Signale wird aber durch die begrenzte Bandbreite der zur Verfügung stehenden Verstärker verhindert. Beispielsweise ist es mit den gebräuchlichen Einrichtungen unmöglich, schwache Signale sichtbar zu machen, deren Anstiegszeiten Bruch-

Docket 10 940

009852/0457

teile von Nanosekunden betragen.

Man ist deshalb dazu übergegangen, zur Darstellung derartiger Signale Abtasteinrichtungen zu verwenden. Die Funktionsweise dieser Einrichtungen besteht darin, daß in einem Abtastschritt nur ein schmaler Teil des Signals abgetastet wird und der abgetastete Wert gespeichert und beispielsweise als Punkt auf einer Kathodenstrahlröhre abgebildet wird.

Im folgenden Abtastschritt wird das Signal an einer geringfügig zeitlich verschobenen Stelle abgetastet und der neue Wert auf der Kathodenstrahlröhre abgebildet. Durch eine Reihe derartiger Abtastschritte lässt sich die Form und die Amplitude des Signals erfassen. Es ist aber offensichtlich, daß dieses Verfahren nur anwendbar ist, wenn es sich um repeti_ .ve Signale handelt. Dieses Verfahren lässt sich jedoch auch anwenden, wenn sich die Form, und die Amplitude des repetitiven Signals ändert. Es besteht hierbei aber die Bedingung, daß diese Änderungen nur in genügend grossen Zeitabschnitten auftreten.

Das beschriebene bekannte Verfahren wird beispielsweise sehr häufig beim Abtastoszillographen angewendet. Eine gebräuchliche Einrichtung in Verbindung mit einem Abtastöszillographen ist als rückgekoppeltes Fehlerabtastsystem bekannt. In einer derartigen Abtasteinrichtung wird ein Speicher verwendet, in welchem jeweils eine dem zuletzt abgetasteten Punkt des zuletzt abgetasteten Impulses proportionale Spannung gespeichert wird. Es wird bei dieser Einrichtung jeweils nur dann ein

009852/0667

Docket 10 940

neuer Spannungswert im Speicher gespeichert, wenn sich die Amplitude des Signals im abgetasteten Punkt verändert. Führt man die Ausgangssignale des Speichers einem Oszillographen zu, dann wird der Speicher nicht zurückgestellt, aber die Anzeige auf dem Oszillographenschirm wird während des Überganges von einem Abtastschritt zum anderen Abtastschritt unterdrückt. Als Ergebnis wird auf dem Oszillographenschirm eine Reihe von Punkten angezeigt.

Eine der prinzipiellen, bei derartigen Abtasteinrichtungen geforderten Eigenschaften besteht darin, daß der Anzeigewert nach einer wirklichen Änderung der Amplitude des abgetasteten Punktes eines Signalzuges so schnell als möglich den exakten und eingeschwungenen Zustand erreichen soll. Wie bereits ausgeführt, besteht der Grund für die Einführung der Abtasteinrichtungen darin, daß die vorhandenen Verstärker infolge ihrer begrenzten Bandbreite extrem hochfrequenten Signalzügen nicht folgen können. Die bekannten Abtasteinrichtungen haben aber den Nachteil, daß Fehler signale oder Geräuschspannungen und andere Faktoren bewirken, daß die gebildeten Anzeigewerte die abgetasteten Signalzüge nicht exakt wiedergeben.

DeT mit einer Schaltungsanordnung zur Abtastung erzielbare Annäherungsgrad, der ein Maß für die erreichte Übereinstimmung zwischen dem während eines Abtattechrittes abgetasteten echten Monaentanwert und dein daraus gebildeten Anzeigewert wiedergibt, lässt sich durch folgende Formel de/finieren :

Docket 10 940

009852/0457

e -E.
A= ° ^Ol

E -E₁
oa^ ol

Dabei ist e der Anzeigewert der ersten Abtastung nach dem Übergang ο

von einer Amplitude E auf eine Amplitude E ,

ο Ι κ) £

E der Endzustand des gespeicherten Anzeigewertes nach einer Reihe ol

von Abtastschritten bei gleichbleibender Amplitude des abgetasteten Signalzuges und

E _ entspricht E lediglich, daß E dem Endzustand des Anzeigewertes oZ ol I Oc.

der neuen Amplitude zugeordnet ist.

Liegt bei einer Abtastschaltung der Annäherungsgrad 1 vor, so erreicht zwar der Anzeigewert bereits nach einem Abtastschritt den Endwert, aber der störende Einfluss von Fehler Signalen wird vergrössert. Fehler signale entstehen aus der Kombination von aus dem Abtasttor stammenden und im Verstärker verstärkten Geräuschpegeln und zeitlichen und amplitudenmässigen Schwankungen des Eingangs signals. Zweifellos wird der Einfluss dieser Störungen mit steigender Empfindlichkeit des Abtastsystems vergrössert.

Wenigstens zur teilwoisen Lösung dieses Problems ist bereits vorgeschlagen worden, an einer geeigneten Stelle der AbtasteinriehUmg ein geeignetes Glättungsglied einzufügen. Die Glättung bewirkt, daß der Annäherungs-

Docket 10 940 009862/0457

grad verkleinert wird. Der Annäherungsgrad kann Werte zwischen O und 1 aufweisen, es sind aber Werte in der Grössenordnung von 0, 05 bis 0, 1 erforderlich, um überhaupt eine brauchbare Glättung zu erzielen. Derartig geringe Annäherungsgrade haben aber den wesentlichen Nachteil, daß eine grosse Anzahl von Abtastschritten notwendig ist, um den Endwert des Anzeigewertes zu erreichen.

Es ist das Ziel der Erfindung, -eine gegenüber den bekannten Anordnungen wesentlich verbesserte Schaltungsanordnung zur Abtastung repetitiver Signale anzugeben. Insbesondere sollen für eine Abtastperiode, während der sich der Anzeigewert mit genügender Genauigkeit auf den abzutastenden Momentanwert einstellt, nur verhältnismässig wenige Abtastschritte erforderlich sein und trotzdem Fehlanzeigen infolge von Geräusch- und Störpegeln sicher vermieden werden.

Gemäss der Erfindung wird für eine Schaltungsanordnung zur Abtastung repetitiver Signalverläufe vorgeschlagen, daß ein dynamischer Expander mitlinearer Kennlinie vorgesehen ist, der bei kleinem Unterschied zwischen dem in einem Abtastschritt abzutastenden Momentanwert und dem gespeicherten Anzeigewert aus dem vorhergehenden Abtastschritt einen kleinen und bei entsprechendem grossen Unterschied einen grossen Annäherungsgrad bewirkt.

Insbesondere wird vorgeschlagen, daß der dynamische Expander aus zwei gleicheinnig hintereinander geschalteten Dioden besteht, die zusammen mit

Docket 10 940

009852/0487

ebenfalls hintereinandergeschalteten, der Entkopplung dienenden Impedanzen eine B rücken schaltung bilden, dass in der einen Brückendiagonale der gemeinsame Verbindungspunkt der Dioden den Ausgang und der gemeinsame Verbindungspunkt der Impedanzen den Eingang darstellen und daß in der anderen Brückendiagonale eine Vorspannungsquelle angeschlossen ist.

Die genannten Impedanzen bestehen dabei entweder aus gleich grossen Widerständen oder gleich grossen Kapazitäten.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Vorspannungsquelle aus zwei gleichgrossen aber entgegengesetzt gepolten Konstantstromquellen besteht.

Schliesslich wird vorgeschlagen, daß zu den beiden Dioden jeweils ein Widerstand parallel geschaltet ist, der zusammen mit der Grosse der Vorspannungsquelle den Verlauf der Kennlinie des Expanders bestimmt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der an Hand der Zeichnung erfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. Es zeigen :

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer be

kannten Schaltungsanordnung zur Abtastung, in der sich die Erfindung anwenden lässt,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Vorganges, .

Docket 10 940

009852/0457

wie eine typische Schaltungsanordnung zur Abtastung einen sich wiederholenden Signalzug durch Ausblendung von Momentanwerten prüft und aus den Mornentanwerten den Verlauf des Signalzuges wiedergibt,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Wirkungsweise

der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung,

Fig. 4 ein Schaltbild des in der erfindungsgemässen

Schaltungsanordnung verwendeten dynamischen Expanders und

Fig. 5 eine typische Charakteristik des in Fig. 2

dargestellten dynamischen Expanders.

Die erfindungsgemässe Einrichtung besteht im wesentlichen darin, daß in Verbindung mit einer Schaltungsanordnung zur Abtastung ein dynamischer Expander zur Anwendung gelangt. Wie bereits ausgeführt, kann die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung weite Anwendung in den meisten rückgekoppelten Abtastschaltungen finden und zwar unabhängig davon, für welchen Zweck die abgetasteten Impulse verwendet werden. Ein spezielles Anwendungs gebiet liegt jedoch auf dem Gebiet der Methoden zur Darstellung von Signalzügen, insbesondere in Verbindung mit einem Abtastoszillographen, auf dessen Bildschirm der aus Mornentanwerten zusammengesetzte Signalzug so genau wie möglich dargestellt werden soll, wobei Änderungen im Verlauf des Signalzuges mit minimaler Verzöger\ing angezeigt werden sollen.

Docket 10 940

009852/0457

Durch die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung wird die Arbeitsweise der Abtastschaltungen im allgemeinen und die Wirkungsweise der Abtastoszillographen im besonderem wesentlich verbessert.

Zunächst wird die allgemeine Wirkungsweise eines rückgekoppelten Abtastsystems mit einem Speicher, wie es bekannt und in Fig. 1 dargestellt ist, näher beschrieben, um anschliessend die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Anordnung darstellen zu können.

Für den Zweck der Beschreibung ist im folgenden angenommen, daß die Gesamtverstärkung der Anordnung 1 ist, daß also das am Ausgang gebildete Signal die gleiche Grosse wie das dem Eingang ziigeführte Signal aufweist. Dementsprechend hat in den Darstellungen der Figuren 2 und 3 das angezeigte Signal etwa die gleiche Amplitude, wie das Eingangssignal.

In der Anordnung gemäss Fig. 1 liegt das Eingangssignal ständig an den Eingangsklemmen. Der Widerstand 10 stellt lediglich einen geeignetenAbschluss wider stand für die an den Eingang angeschlossene Übertragungsleitung dar. Das aus einer Brückenschaltung bestehende Abtasttor ist normalerweise gesperrt und wird nur während der Dauer der kurzen Abtastimpulse geöffnet. Das den abzutastenden Signalzug darstellende Eingangssignal wird also nur während der Dauer der der Brücke zugeführten Abtastimpulse zum Abtast - verstärker weiter geleitet. Die das Abtasttor Öffnenden Abtastimpulse werden an die Klemmen 12 angelegt. Ein derartiges aus einer B rücken schaltung bestehendes Abtasttor arbeitet störungsfreier und mit besserer Linearität als

Docket 10 940 009852/0^57

andere mit einer einzelnen Diode aufgebaute Tor schaltungen. Selbstverständlich kann das hier in Betracht gezogene Abtasttor auch durch andere konventionelle elektronische Schalter ersetzt werden, die eine entsprechende Wirkungsweise aufzeigen. Sobald das abzutastende Eingangssignal über das Abtasttor übertragen wird, beginnt sich die Kapazität 8 aufzuladen. Die Kapazität lädt sich auf einen Bruchteil der Differenz zwischen der Signal spannung und der rückgekoppelten Spannung auf. Die nur teilweise Aufladung der Kapazität ist eine Folge der vorhandenen RC-Zeitkonstanten, die in der zur Verfügung stehenden kurzen Abtastzeit eine volle Aufladung nicht gestattet. Die hier betrachtete rückgekoppelte Abtastschaltungsanordnung ist so ausgelegt, daß der Verstärker und der Speicher den Kondensator auf die genannte Differenzspannung aufzuladen versuchen und eine solche Korrektur spannung zurückführen, daß die an der Kapazität 8 aufgebaute Spannung etwa den Momentanwert des Signale während des unmittelbar vorausgegangenen Abtastzyklus erreicht. Das Verhältnis der Spannung, auf die die Kapazität aufgeladen wird, zum Momentanwert des Eingangs signals stellt ein Maß für die Funktionstüchtigkeit der Anordnung dar. Die Kapazität 8 setzt sich aus der Streukapazität und der Eingangskapazität des Abtastverstärker β zusammen. Vom Ausgang des Abtaetverstärkers wird über den Kondensator 14 lediglich der Wechsel-Stromanteil des Signale zu einem Wechselstromverstärker übertragen. Das betrachtete Ausführungsbeispiel weist zwei Verstärker auf, was gewisse Vorteile mit eich bringt. Es könnte aber durchaus lediglich ein Wechselstromoder ein Gleichstromverstärker vorgesehen werden. Der Ausgang des Wechselstromverstärkers ist über einen Kondensator 16 mit einem Speichertor ver-

Docket 10 V40

009852/0457

- iU-

bunden, das ähnlich wie das Abtasttor aus einer Brückenschaltung von Dioden besteht. Dem Abtasttor und dem Speichertor werden synchron die Abtastimpulse zugeführt, so daß im Falle des Auftretens eines Differenzsignals in aufeinanderfolgenden Abtastzyklen dieses Differenz signal zum Zeitpunkt des Abtastimpulses in den Speicher übertragen wird, der in Abhängigkeit von der Grosse des Differenz signals ein neues Ausgangs signal hervorruft. Das Speichertor ist nur solange durchlässig, bis sich der Speicher auf das verstärkte Abtastsignal eingestellt hat. Dadurch wird verhindert, daß dem Speicher im laufenden Abtastzyklus bereits wieder das über die Rückkopplung s schleife neu gebildete Signal zugeführt wird. Die Rückkopplungsßchleife ist vom Ausgang des Speichers über den Widerstand 18 zum Eingang des Abtastverstärkers geführt. Über diese Rückkopplungsschleife wird in beschriebener Weise s.r. der Kapazität 8 am Eingang des Abtastverstärkers ' eine geeignete Spannung aufgebaut. Der Ausgang des Speichers kann an irgendeine geeignete Auswerteeinrichtung angeschlossen werden. Besteht die Auswerteeinrichtung aus einem Abtastoszillographen, so wird man den Ausgang mit dem Eingang des Verstärkers für die Vertialablenkung des Oszillographen verbinden.

Fig. 2 zeigt die Wirkungsweise einer Schaltungsanordnung zur Abtastung einer periodischen Impulsfolge. Die das Eingangssignal darstellende Impulsfolge ist im unteren Teil der Fig. 2 dargestellt. Die darüber liegende gestrichelte Linie verbindet die Punkte 20, die auf dem Oszillographenschirm angezeigte Momentanwerte des Eingangs signals darstellen. Es ist aus der

Docket 10 940

009852/0457

DarStellung ersichtlich, daß die Zeitpunkte der aufeinanderfolgenden Abtastungen im Vergleich zur Zeitbasis des Eingangs signals geringfügig -zu grösseren Zeitabständen hin verschoben sind. Auf diese Weise werden zur Anzeige des Verlaufes des Eingangs signals 9 Abtastpunkte verwendet. Die angezeigten Punkte 20 auf der gestrichelt gezeichneten Linie entsprechen einer Abtastung, bei der das Verhältnis der Spannung, auf die die Kapazität 8 aufgeladen wird, zum Momentanwert des Eingangssignals den Wert 1 aufweist. Würde dieses als Annäherungsgrad deffinierbares Verhältnis beispielsweise den Wert 0, 5 aufweisen, so würden sich aus den einzelnen Abtastungen Anzeigewerte Z ,Z*, Z '* und Z ^w ergeben, die sich von Abtastschritt zu Abtastechritt dem echten Momentanwert des Eingangssignales annähern und ihn tst-nach mehreren Schritten erreichen. Mit Anordnungen, bei denen der in einem Abtastzyklus angezeigte Momentanwert bei spiels- . weise nur halbsogross ist wie die Differenz zwischen dem echten Momentanwert und dem vom vorhergehenden Abtastzyklus stammenden Anzeigewert im Speicher, kann eine genaue Darstellung des abgetasteten Signalzuges nicht erreicht werden. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird bei bekannten An»· Ordnungen die Anzahl der Abtastungen wesentlich erhöht. Man wird also anstelle von beispielsweise 10 Abtastimpulsen 100 oder mehr Abtastimpulse je Abtastperiode aufwenden und dadurch eine bessere Annäherung des abgetasteten Signal zug es erreichen.

Der Fig. 3 ist die Wirkungsweise der gegenüber den bekannten Schaltungsanordnungen wesentlich verbesserten erfindungsgemässen Anordnung zu entnehmen. Es sind drei mit I, II und III bezeichnete Abtastperioden in Be-Docketi0940 009852/0457

tracht gezogen, wobei lediglich die Abtastperiode II komplett dargestellt ist. Es ist zu erkennen, daß alle Abtastungen einer Abtastperiode (II) jeweils an derselben Stelle der Impulse des Eingangs signals erfolgen, daß aber diese Abtaststelle bei den anderen Abtastperioden (I und II) verändert ist. Die Art der Anzeige der abgetasteten Momentanwerte ist aus den innerhalb des mit ^flAnzeige" gekennzeichneten Kreises liegenden, den drei Abtastperioden I, II und III zugeordneten Punkten zu entnehmen. Die mit II bezeichnete Punktfolge ist das Ergebnis einer Reihe von Abtastschritten, wobei beim Übergang von der Abtastperiode I zur Abtastperiode II eine beträchtliche Änderung der Amplitude des Eingangs signals stattfindet. Wesentlich ist hierbei, daß bereits der erste angezeigte Momentanwert in der Abtastperiode II nahezu der Amplitude des Eingangs signals entspricht. Der Grund dafür liegt darin, daß der durch die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung bestimmte Annäherungsgrad während des ersten Abtastschrittes nahezu 1 ist. Würde dieser hohe Annäherung sgr ad während der gesamten Abtastperiode II vorhanden sein, so könnten irgendwelche Störsignale die Genauigkeit der Anzeige beeinflussen. Aus diesem Grunde wird gemäss der Erfindung der Annäherungsgrad A nach dem ersten Abtastschritt beispielsweise von 0, 9 auf 0, 2 vermindert, mit dem Ergebnis, daß die aus den nächsten Abtastschritten resultierenden Ausgangs signale der Abtastschaltung sehr klein und damit die angezeigten Momentanwerte nahezu gleich gross sind. Da jedoch der im ersten Abtastschritt angezeigte Momentanwert bereits eine gute Annäherung an die tatsächliche Amplitude des Eingangssignales aufweist, wird bereits nach 2 Abtastschritten nahezu der richtige Momentanwert angezeigt. In den Abtastschritten 3,4 und 5 ist der Annäherung sgr ad A weiter

Doc-ket 10 940 009852/0457

vermindert. Mit der Verminderung des Annäherungsgrades wird aber gleichzeitig sichergestellt, daß die Möglichkeit einer fehlerhaften Anzeige proportional vermindert wird. Nach also beispielsweise 5 bis 10 Abtastschritten wird die Amplitude des abgetasteten Signalzuges nahezu exakt angezeigt. In der Abtastperiode 3 wird nur ein einziger Momentanwert als Punkt angezeigt, da die Amplitude des Signalzuges sich gegenüber der Abtastperiode 2 nicht verändert und damit kein Differenz signal über die Rückkopplungsschleife übertragen wird.

Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung zur Abtastung weist demnach dann, wenn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastschritten eine wesentliche Amplitudenveränderung des abzutastenden Signalzuges auftritt, zunächst einen in der Nähe von 1 liegenden Annäherungsgrad auf. In den folgenden Abtastschritten, in denen dann das gebildete Differenz signal geringer ist, wird auch der Annäherungsgrad vermindert, so daß die bereits erwähnte Störanfälligkeit vermieden wird und trotzdem im Mittelwert weniger Abtastschritte erforderlich sind. Es hat sich gezeigt, daß zur Erzielung einer bestimmten Abtastgenauigkeit bei bekannten Anordnungen beispielsweise 50 Abtastschritte und bei der erfindungsgemässen Anordnung zwischen 5 und 10*Abtastschritte erforderlich sind.

Zur Erzielung dieser variablen dynamischen Expanderwirkung wird der in Fig. 4 dargestellte Schaltkreis mit den Anschlusspunkten A und B zwischen den entsprechenden Punkten der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 1 eingefügt. Der Schaltkreis gemäße Fig. 4 liefert eine nichtlineare Charakteristik,

Dockati0940 009852/0457

wie sie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist.

Der in Fig. 4 dargestellte dynamische Expander kann in die Schaltungsanordnung gemäss Fig. 1 entweder wie dargestellt direkt oder über Emitterfolgestufen eingefügt werden.

Der dynamische Expander besteht aus einer Brückenschaltung bestehend aus zwei gleichsinnig hinter einander ge schalteten Dioden 30 und 32, zu denen zwei hintereinander geschaltete Kondensatoren 34 und 36 parallel geschaltet sind. Das Eingangssignal wird zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Kondensatoren und Masse zugeführt. Der Ausgang liegt zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Dioden und Masse. Gleich grosse, aber entgegengesetzt gepolte Stromversorgungsquellen (YE, +E) liegen in der zwischen den beilea Verbindungspunkten von jeweils einer Kapazität und einer Diode gebildeten Brückendiagonale. Der Anschluss der Stromversorgungsquellen erfolgt dabei über die beiden Widerstände R2, die der Entkopplung dienen bzw. eine Konstantstromquelle bilden. Ausserdem ist jeweils einer von zwei gleichgrossen Widerständen Rl parallel jau dia Dioden 30 und 32 geschaltet. Der Einfluss dieser Widerstände Rl auf die Charakteristik des Expanders für kleine Eingangs signale wird im folgenden an Hand der Fig. 5 erklärt.

Die in Fig. 5 dargestellte Charakteristik des Expanders der Fig. 4 ergibt sich aus der gekrümmten, dick ausgezogenen Kurve, die durch den Punkt B , den Ursprung und durch den Punkt B' verläuft. Es ist offensichtlich, daß

Docket 10 940

009852/0457

der Annäherungsfaktor A abhängig ist von der Expandercharakteristik.

Die in Fig. 5 dargestellte Charakteristik setzt sich im Prinzip aus der resultierenden Charakteristik der beiden gleichsinnig hintereinandergeschalteten Dioden.30 und 32 zusammen. Die Kondensatoren 34 und 36 dienen in erster Liinie der Entkopplung und könnten durchaus manchen Fällen durch zwei gleichgrosse Widerstände ersetzt werden. Die im Ursprung tangential zur Expander charakteristik verlaufende Linie C-C' entspricht dem Annähe rung sgr ad bei kleinen Amplituden ( - e) des Eingangs signals. Dieser Faktor A bleibt mit wachs ender Amplitude des Eingängssignals solange angenähert konstant, bis die Knickpunkte T und T' der Dioden 30 und 32 erreicht werden.

Im Amplitudenbereich zwischen - e und - * E nimmt der Annähe rung sgr ad A zu und erreicht in der Lage, in der die Expander charakteristik die Linie D-D' in den Punkten B und B' schneidet, also bei Amplituden . * E, den Wert 1.

Die Schaltung ist im betrachteten Beispiel also so ausgelegt, daß die Punkte B und B' , in denen die Expander charakteristik die dem Faktor A=I entsprechende Linie D-D' schneidet, gleichzeitig den maximal auftretenden Amplituden des Eingangssignal entsprechen. Der abzutastende Signalzug wird demnach gemäss der Erfindung einer Schaltungsanordnung zugeführt, die einen dynamischen Expander enthält. Der dynamische Expander bewirkt, daß ein zu Beginn auftretender Spannungssprung in das Gebiet fällt, in dem Docket 10 940

009852/0457

der Annäherungsgrad A nahezu den Wert 1 erreicht und somit eine relativ grosse Änderung des Ausgangssignals bewirkt. Im folgenden Abtastschritt ist der Unterschied zwischen dem während des vorhergegangenen Abtastschrittes im Speicher gespeicherten Anzeigewert und dem Mömentanwert des Eingangs signals wesentlich kleiner (er wird im Gebiet von * e liegen) und hat damit einen wesentlich kleineren Annäherungsgrad A zur Folge. Auf diese Weise kann die abzutastende Signalamplitude ohne Störungen durch Geräuschspannungen oder anderer Fehlerquellen in verhältnismässig wenigen Abtastschritten angenähert werden.

Die Neigung der Expander charakteristik im Ursprung (Linie C-C') kann durch Veränderung der Widerstände Rl verändert werden. Eine Vergrösserung der Widerstände bewirkt eine Verringerung der Neigung und damit eine Verringerung des Annähe rungs grades A für kleine Signalamplituden.

Durch Veränderung der Grosse oder der Polarität der Spannungen t E an der senkrecht zum Eingang und Ausgang liegenden BrUckendiagonale kann der Knickpunkt der Expandercharakteristik in horizontaler Richtung verschoben werden. Bei Vergrösserung der am die Dioden angelegten Sperrspannung ist ein höheres Eingangssignal erforderlich, um den Knickpunkt zu erreichen. Bei Verkleinerung der Sperrspannung wird der Knickpunkt bereits kleineren Signalamplituden erreicht.

Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung erweist sich insbesondere bei dem beschriebenen Abtastverfahren als vorteilhaft, bei dem eine bestimmte

Docket 10 940 Q 0 9 8 5 2 / (K 5 7

Anzähl von Abtastungen an der gleichen Stelle der Impulse eines Signalzuges vorgenommen werden, bevor in der folgenden Abtastperiode an einer anderen Stelle abgetastet wird. Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, daß die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung auch die Anzahl der erforderlichen Abtast schritte herabpetzt, die bis zum Erreichen einer bestimmten Genauigkeit erforderlich sind, wenn ein Verfahren angewendet wird, bei dem sich die Abtaststellen von Schritt zu Schritt in Bezug auf die Zeitbasis des Signalzuges verschieben.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung besteht darin, daß der Annäherungsgrad A automatisch in Abhängigkeit von der Amplitude des Eingangs signals verändert wird. Auf diese Weise wird die Anzahl der erforderlichen Abtastschritte und damit auch die Zeit verringert, die erforderlich ist, bis sich die Abtastanordnung auf einen Amplitudenwert eingestellt hat. Mit der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung k#nrfbei festgelegter Genauigkeit sich wesentlich schneller verändernde Signalzüge abgetastet werden, als dies mit bekannten Anordnungen möglich ist. Das Auf« lÖBungsvermÖgen wird also gegenüber bekannten Anordnungen wesentlich vergrössert.

Der Ausgang der erfindungsgemässen Anordnung kann auch mit einem Analog-Digital-Umsetzer verbunden werden, der dann die Amplitude an der Abtastet eile des abgetasteten Signalzuges exakt angibt. .

Docket 10 940

009852/CU57

Claims

-18-PATENTANSPRÜCHE

1. Schaltungsanordnung zur Abtastung repetitiver Signal verlaufe

durch wiederholte Abtastung von Momentanwerten an festgelegten Stellen des Signalzuges, wobei das zeitliche Auflösungsvermögen und die zur Ermittlung eines Momentanwertes erforderliche Anzahl . von Abtastschritten von der gewünschten Genauigkeit und dem der Schaltungsanordnung innewohnenden Annähe rung sgr ad des bei einem Abtastschritt ermittelten Anzeigewertes an den -wahren Momentanwert bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein dynamischer Expander mit nicht/iinearer Kennlinie vorgesehen ist, der bei kleinem Unterschied zwischen dem in einem Abtastschritt abzutastenden Momentanwert und dem gespeicherten Anzeigewert aus dem vorhergehenden Abtastschritt einen kleinen und bei entsprechendem grossen Unterschied einen gross en Annähe rung sgr ad bewirkt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der dynamische Expander aus zwei gleichsinnig hintereinander geschalteten Dioden (30, 32) besteht, die zusammen mit ebenfalls hintereinander geschalteten, der Entkopplung dienenden Impedanzen (34, 36) eine Brückenschaltung bilden, daß in der einen Brückendiagonale der gemeinsame Verbindungepunkt (B) der Dioden (30, 32) den Ausgang und der gemeinsame Verbindungspunkt der Impedanzen (34, 36) den Eingang darstellen und daß in der anderen Brückendiagonale eine Vorspannungequelle angeschlossen ist.
Docket 10940 Q09852/0457

Τ59ΐ2θ7

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Impedanzen aus zwei gleich grossen Widerständen bestehen.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzen aus zwei gleich grossen Kapazitäten (34, 36) bestehen.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsquelle ( - E) aus zwei gleich grossen, aber entgegengesetzt gepolten Konstantstromquellen besteht.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu den beiden Dioden (30, 32) jeweils ein Widerstand (Rl)
parallel geschaltet ist, der zusammen mit der Grosse der Vorspannungsquelle ( - E) den Verlauf der Kennlinie des Expanders bestimmt.

Docket 10 940

009852/0457