DE1616078C - Schaltungsanordnung zur automatischen Messung von Impulsamphtuden - Google Patents

Description

Das Messen von Impulsamplituden wurde bis jetzt im allgemeinen durch Handverfahren ausgeführt. Dabei wurde ein Oszilloskop mit dem zu messenden Impuls synchronisiert, und es wurden geeignete Maßstäbe für die Zeit- und die Spannungsachse von Hand eingestellt. Danach wurde die Amplitude des Impulses abgelesen oder automatisch, an einem erforderlichen Punkt registriert. Weiterhin war es möglich, den Spitzenwert eines Impulsvorganges mit einem Spitzen-Spitzen-Spannungsmesser zu bestimmen.

Der Nachteil der Spitzen-Spitzen-Spannungsmessungen ist aber, daß das Meßergebnis von den-Einschwingvorgängen, die in der Regel am Anfang und am Ende der Impulse auftreten, beeinflußt wird. Um dies auszuschließen, ist es bekannt, Teile der Im-, pulse über einen Kontakt oder einen elektronischen Schalter auf einen Ladekondensator und von dort auf die Meßeinrichtung zu geben, wobei der Kontakt oder der elektronische Schalter zu. einem Zeitpunkt schließt, zu dem sich die Impulsamplitude stabilisiert hat. Dieser Zeitpunkt kann dabei entweder von Hand eingestellt werden, indem die Impulse und die Steuersignale auf einem Oszilloskop untersucht werden, oder die Steuersignale können mit einer gewissen Verzögerung erzeugt werden, z. B. mit Hilfe von Verzögerungskreisen, wobei diese und die Schaltvorrichtungen von den Impulssignalen selbst gesteuert werden. Das Handverfahren ist jedoch unpraktisch, und zur Schaffung einer Möglichkeit, Impulsamplituden unbeeinflußt von Einschwingvorgängen automatisch zu messen, genügt die Verwendung einer bestimmten Zeitverzögerung nicht, wenn man mit ein und derselben Schaltungsanordnung Signale verschiedener Impuls- bzw. Impulsintervalldauer messen will. .-

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Schaltungsanordnung mit der obengenannten Möglichkeit zur automatischen Messung einer Impulsamplitude mittels zweier elektronischer Schalter, welche während ihres Schließens je eine Kapazität aufladen, wobei die Differenz zwischen den Spannungen dieser Kapazitäten die Differenz zwischen der Amplitude des Impulssignals in einem ersten Zeitpunkt innerhalb der Impulsdauer und der Amplitude in einem zweiten Zeitpunkt innerhalb der Impulsintervalldauer darstellt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der erste elektronische Schalter durch einen ersten Impulsgenerator gesteuert wird, welcher aus dem zu messenden Impuls eine Sägezahnspannung ableitet, deren Dauer mit der Impulsdauer übereinstimmt, und durch Vergleich mit einer Gleichspannung, deren Größe ein bestimmter Teil des Spitzenwertes der Sägezahnspannung ist, einen Steuerimpuls an diesen ersten elektronischen Schalter zu dem genannten ersten Zeitpunkt liefert, an dem die Sägezahnspannung die Größe der Gleichspannung erreicht, und daß der zweite Schalter durch einen zweiten Impulsgenerator gesteuert wird, welcher aus dem mittels einer Umkehrschaltung von dem zu messenden Impuls erhaltenen umgedrehten Impuls eine Sägezahnspannung ableitet, deren Dauer mit der Impulsintervalldauer übereinstimmt, und durch Vergleich mit einer Gleichspannung, deren Größe ein bestimmter Teil des Spitzenwertes der letztgenannten Sägezahnspannung ist, einen Steuerimpuls an diesen zweiten elektronischen Schalter zu dem genannten zweiten Zeitpunkt liefert, an dem die letztgenannte Sägezahnspannung die Größe der letztgenannten Gleichspannung erreicht.

Die Erfindung wird genauer mit Hilfe von einigen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Anordnung gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 2 ebenfalls in Form eines Blockdiagramms einen Impulsgenerator zeigt, der Teil der Schaltungsanordnung der Erfindung ist,

Fig. 3a bis 3k Diagramme darstellen, welche das Prinzip der Erfindung erklären, und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung zeigt.

Die Idee der Erfindung kann sehr einfach unter Bezugnahme auf Fig. 3a beschrieben werden. Der Puls ist zu einem bestimmten Zeitpunkt nach der Vorderflanke des Impulses zu messen, wobei dieses Intervall ein bestimmter Teil 'der gesamten Impulslänge ist. Um dieses zu erhalten, muß die Impulslänge bestimmt werden, um den gewünschten Zeitpunkt der Messung festzulegen. Wie in F i g. 3 a gezeigt wird, soll je eine Messung zum Zeitpunkt t_a und zum Zeitpunkt t_b durchgeführt werden. Der Zeitpunkt t_a ist so gewählt, daß der Einschwingvorgang des Impulses ausreichend abgeklungen ist, während der Zeitpunkt t_b so gewählt ist, daß der Impuls noch nicht begonnen hat, d. h. t_b liegt dort, wo der Impulsvorgang seinen Nullpegel hat. F i g. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der Anordnung gemäß der Erfindung. Mit 1 ist ein Verstärker bezeichnet, auf den das Impulssignal gegeben wird, dessen Amplitude zu messen ist. Vom Ausgang des Verstärkers gelangt das Signal über zwei Parallelzweige α und b zu zwei elektronischen Schaltern 2 und 3, deren Zweck es ist, jeweils über eine zugehörige Kapazität 4 bzw. 5 einen Stromkreis während einer kurzen Zeit zu schließen. Die Kapazität wird gemäß dem ermittelten Signalpegel aufgeladen. Die Ermittlung des Signalpegels findet zu den Zeitpunkten t_a bzw. t_b statt, und die Differenz zwischen diesen Pegeln kann am Voltmeter 6 abgelesen werden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 1 wird auf einen Impulsgenerator? gegeben, der den Schalter 2 während einer kurzen Zeit zum Zeitpunkt t_a schließt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 1 gelangt weiterhin über einen Phasenumkehrer 8 auf einen Impulsgenerator 9 von praktisch der gleichen Konstruktion wie der Impulsgenerator 7, welcher während einer kurzen Zeit den Schalter 3 zum Zeitpunkt t_b schließt. Die Art, in der die Impulse zu den Zeitpunkten t_q bzw. t_b erhalten werden, wird jetzt genauer in Verbindung mit Fi g. 2 beschrieben. Der Impuls wird auf eine Schaltung 10 von an sich bekannter Konstruktion gegeben, welche dem Impuls eine Normalform mit gut definierter Vorderflanke und Rückflanke gibt, wie es die Fig. 3b zeigt. Das am Ausgang der Schaltung 10 erhaltene Ausgangssignal wird auf einen Sägezahnspannungsgenerator 11 gegeben, welcher den erhaltenen Impuls in einen Sägezahnimpuls umformt, dessen Länge der Länge des normalisierten Impulses entspricht. Dies wird in Fig. 3c gezeigt. Der am Ausgang des Sägezahngenerators auftretende Impuls gelangt auf einen Komparator 12, wo er mit einer Gleichspannung E₁ verglichen wird, die so gewählt wird, daß sie gleich dem Wert der Sägezahnspannung zu einem bestimmten Zeitpunkt ist, und zwar gemäß dem Beispiel dann, wenn die Sägezahnspannung ihren halben

Spitzenwert erreicht hat. Diese.Gleichspannung wird erhalten, indem das Ausgangssignal des Sägezahngenerators auf einen Spitzenwertgleichrichter gegeben wird, der eine dem Spitzenwert des Sägezahnimpulses entsprechende Gleichspannung erzeugt." Diese Spannung wird auf einen Spannungsteiler R1, R2 gegeben, von welchem ein bestimmter Spannungsteil, und zwar gemäß dem. Beispiel der halbe Spitzenwert, abgenommen und auf den Komparator 12 gegeben wird. F i g. 3 d zeigt das vom Komparator 12 erhaltene Koinzidenzsignal. Dieses Signal gelangt auf einen Sperrschwinger 14, der einen Impuls gemäß Fig. 3e erzeugt. Dieser Impuls wird auf den elektronischen Schalter 2 gegeben, der in F i g. 2 schematisch gezeigt ist, der jedoch tatsächlich einen Spitzenwertgleichrichter 15 an seinem Ausgang zu liegen hat.

Wie oben erwähnt ist, muß jedoch auch der Nullpegel ermittelt werden, welches durch die Durchführung einer Messung zum Zeitpunkt t_b geschieht. Dieser Zeitpunkt kann nicht in bezug auf den Impuls bestimmt werden, sondern muß bestimmt werden in bezug, auf das Impulsintervall. Zu diesem Zweck werden den Impulsintervallen entsprechende Impulse durch einen Phasenumkehrer8 erzeugt. Das oben beschriebene Verfahren zur Bestimmung des ge- ' wünschten .Zeitpunktes innerhalb des Impulses wird jetzt verwendet, jedoch mit dem - Unterschied, daß der Zeitpunkt wesentlich dichter am Ende des Sägezahnimpulses liegt, z.B. wenn dieser Impuls 90% seines Spitzenwertes erreicht hat. Die Zustände werden aus den Fig. 3f bis 3k deutlich. Der dieses bewirkende Impulsgenerator 9 entspricht dem Impulsgenerator 7, doch ist der Spannungsteiler auf andere Weise eingestellt, z. B. im Verhältnis 9/1O₅ und es geht aus Fig. 3h hervor, daß ein Impuls für den Schalter 3 erhalten wird, wenn neun Zehntel des Impulsintervalls vergangen sind.

Auf diese Weise werden die Kapazitäten 4 und S konstant entsprechend dem Signalpegel zum Zeitpunkt t_a und dem Signalpegel zum Zeitpunkt t_b aufgeladen, so daß das Voltmeter die Impulsamplitude anzeigt.

Es kann von Bedeutung sein, daß die Länge des Öffnungsimpulses des Schalters entsprechend der Länge des zu messenden Impulses verändert werden kann, um die Aufladezeit der Kapazität bei niedrigen Frequenzen herabzusetzen. Eine Anordnung, mit deren Hilfe dieses erreicht wird, wird in Fig.4 in Form eines Blockdiagramms gezeigt, in welchem identische Teile die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2 tragen. Der Impuls wird über die Schaltung 10 und den Sägezahngenerator 11 auf zwei parallele Zweige c und d gegeben, die jeweils einen Komparator 12, einen Spitzengleichrichter 13 und einen SpannungsteilerR1, RZ entsprechend der Fig.2 aufweisen. Die Spannungsteiler der beiden Parallelzweige sind auf verschiedene Arten eingestellt, z. B. so, daß der erste Komparator ein Koinzidenzsignal liefert, wenn der Sägezahnimpuls 40% seines Spitzenwertes erreicht hat, während der andere Komparator ein Koinzidenzsignal liefert, wenn der Sägezahnimpuls z.B. 70% seines Spitzenwertes erreicht hat. Die Ausgangssignale der beiden Komparatoren werden auf zwei Eingänge eines Multivibrators 16 gegeben, der durch die ersten gestartet und durch den zweiten Komparator gestoppt wird. Das Ausgangssignal des Multivibrators wird an den elektronischen Schalter 2 angelegt, welcher auf diese Weise während einer der Impulslänge proportionalen Zeit geschlossen gehalten wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur automatischen Messung einer Impulsamplitude mittels zweier elektronischer Schalter, welche während ihres' Schließens je eine Kapazität aufladen, wobei die Differenz zwischen den Spannungen, dieser Kapazitäten die Differenz zwischen der Amplitude des Impulssignals zu einem ersten Zeitpunkt innerhalb der Impulsdauer und der Amplitude zu einem zweiten Zeitpunkt innerhalb der Impulsintervalldauer darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste elektronische Schalter durch einen ersten Impulsgenerator gesteuert wird, welcher aus dem zu messenden Impuls eine Sägezahnspannung .ableitet, deren Dauer mit .der Impulsdauer übereinstimmt, und durch Vergleich mit einer Gleichspannung, deren Größe ein bestimmter Teil des Spitzenwertes der Sägezahnspannung ist, einen Steuerimpuls an diesen ersten elektronischen Schalter zu dem genannten ersten Zeitpunkt liefert, an dem die Sägezahnspannung die Größe der Gleichspan-

, nung erreicht, und daß der zweite Schalter durch einen zweiten Impulsgenerator gesteuert wird,! welcher aus dem mittels einer Umkehrschaltung

. von dem zu messenden Impuls erhaltenen umgedrehten Impuls eine Sägezahnspannung ableitet, deren Dauer mit der Impulsintervalldauer übereinstimmt, und durch Vergleich mit einer Gleichspannung, deren Größe ein bestimmter Teil des Spitzenwertes der letztgenannten Sägezahnspannung ist, einen Steuerimpuls an diesen zwei-

. ten elektronischen Schalter zu dem genannten zweiten Zeitpunkt liefert, an dem die letztgenannte Sägezahnspannung die Größe der letztgenannten Gleichspannung erreicht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeneratoren?, 9 zwei Komparatoren (12 c, 12 d) enthalten, in welchen die Sägezahnspannung mit zwei verschiedenen Gleichspannungen verglichen wird und die zwei Koinzidenzsignale abgeben, von denen das erste den Beginn des Steuerimpulses und das zweite das Ende des Steuerimpulses bestimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen