DE1953536A1 - Digitalumwandler sowie Vergleichsschaltung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. G. Dan ν en berg DR.V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURTAM MAIN

GR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

Gu/RK

22. Oktober 1969

Lamont John Seitz

9302 Candlewood Drive

Huntington Beach, California 92646/USA

und

Harold Lavar Fox

2823 Laran Heights Drive

Salt Lake City, Utah/USA;·

und

Gale Harrison Thorne

1164 Sonata

Salt Lake City, Utah/USA

Digitalumwandler sowie Vergleichsschaltung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zur Digitalumwandlung und zur Erzeugung von Ausgangssignalen, die die Differenz zwischen einem ersten und einem zweiten analogen Eingangssignal wiedergeben, wobei eine Quelle elektrischer Impulse mit vorausbestimmter Wiederholfrequenz und eine auf die Impulse ansprechende und der Zahl der ihr zugeleiteten Impulse entsprechende Signale abgebende Zähleinrichtung und eine erste und eine zweite Signalvergleichseinrichtung vorgesehen ist.

Es sind elektronische Instrumente bekannt, die im Zusammenhang mit Spektrophotometem verwendet werden können> und die in der Lage sind, die optische Durchlässigkeit einer Probe zu messen oder die Messungen in logarithmi-

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sehe Werte umzuwandeln, um geeichte Messungen der optischen Dichte der Probe zu schaffen. Derartige Instrumente und Systeme weisen Schaltungen auf, die die Analogmessungen der optischen Durchlässigkeit durch das Spektrophotometer in Binärwerte und die binären Messungen in logarithmische Werte umwandeln. Sie besitzen ebenfalls ein einfaches Zähl- und Druckwerk, das die entstehenden Impulse zählt und die entsprechenden Messungen der optischen Durchlässigkeit oder der ψ optischen Dichte der Probe angibt.

Wie hinreichend bekannt ist, ist die spektrophotometrisehe Analyse ein Verfahren der chemischen Analyse, das auf der Absorption von Licht einer bestimmten Wellenlänge durch eine bestimmte in der Probe befindliche Verunreinigung beruht. Die hierzu verwendeten Instrumente sind unter der Bezeichnung Spektrophotometer bekannt. Sie sind in der Lage, curch Auswahl verschiedener Wellenlängen des durch die Probe hindurchgehenden Lichtes

OeKannter

die prozentuale Konzentration verschiedener/in der Probe enthaltener Verunreinigungen zu messen. ·

Ein einfaches Spektrophotometer weist eine Lichtquelle und eine Einrichtung zum Dispergieren des Lichtes auf, so daß nur ein begrenztes Lichtband durch die Probe gerichtet wird, ferner ist ein Photodetektor vorgesehen, der ein analoges Ausgangssignal schafft, dessen Amplitude charakteristisch für die Menge des bei einer bestimmten Wellenlänge durch die Probe hindurchgehenden Lichtes ist, wobei der durch das Analogsignal dargestellte Wert gewöhnlich als die optische Durchlässigkeit der Probe bezeichnet wird.

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QAD ORIGINAL

Zwar ist der Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Instruments und Systems nicht auf die Spektrophotometrie beschränkt, sie erweisen sich jedoch als besonders brauchbar, wenn sie in Verbindung mit Spektrophotometern verwendet werden. Wie vorstehend erklärt, liefert das Spektrophotometer Analogmessungen, die der optischen Durchlässigkeit der Probe entsprechen. Diese Messungen können durch das erfindungsgemäße System in logarithm!sehe Werte umgewandelt werden, wobei die entstehenden Messungen direkt den Unterschied in den optischen Dichten der beiden untersuchten Proben wiedergeben. Wie bekannt ist, steht die optische Dichte einer Probe in direktem Zusammenhang mit der prozentualen Konzentration der in der Probe enthaltenen Verunreinigungen.

Die vorgenannten bekannten Instrumente und Systeme sind einfach und verhältnismäßig billig und können z.B. auf die Analogmessungen der optischen Durchlässigkeit eines Spektrophotometers ansprechen und diese Messung in die Messung der optischen Dichte umwandeln. Bei einigen Versuchen ist es jedoch erwünscht, eine Messung des Unterschieds der otpischen Dichten zweier Proben zu erhalten .

Bei einem Glukoseoxydase-Test z.B. werden zwei Proben eines bestimmten Serums vorgesehen, von denen der einen Glukoseoxydase hinzugefügt wird und der anderen nicht. Die gewünschte Reaktion wird durch Feststellung des Unterschieds zwischen den optischen Dichten der beiden Proben bestimmt, Natürlich könnte der Unterschied in den optischen Dichten auch durch Feststellung der optischen. Dichte der einen Probe in dem erfindungsgemäßen System und Feststellung der optischen Dichte der anderen Probe und anschließende Subtraktion der Ergebnisse erhalten werden.

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Dies ist jedoch ein etwas tunständliehes Verfahren; der erfindungsgemäße Differential-Digitalumwandler dient dazu, die Differenz der beiden Messungen direkt festzustellen, nachdem die beiden Proben nacheinander untersucht wurden. Das hier zu beschreibende System zieht einen logarithmischen Wert vom anderen ab, so daß der tatsächliche Unterschied der optischen Dichten und nicht der optischen Durchlässigkeiten direkt festgestellt werden kann, was ja das gewünschte Ergebnis ist. Natürlich kann das erfindungsgemäße System dazu dienen, eine direkte " Messung der Differenz der optischen Durchlässigkeiten der beiden Proben zu geben, wenn anstelle einer logarithmischen Einheit eine lineare verwendet wird.

Das erfindungsgemäße System dient in der beschriebenen Ausführung dazu, die optischen Durchlässigkeiten zweier Proben nacheinander zu messen und dann automatisch einen Wert für die Differenz der optischen Dichten der beiden Proben zu geben. Das wird dadurch erreicht, daß die Messung der optischen Durchlässigkeit der ersten Probe gespeichert wird und dann in dem zugeordneten Zähl- und Druckwerk mit dem Zählen begonnen wird, sowie die entsprechende Messung der optischen Dichte den gespeicherten Wert erreicht, und daß das Druck- und Zählwerk zu zählen aufhört, wenn die Messung der optischen Dichte das Niveau der optischen Durchlässigkeit der zweiten Probe erreicht.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung, teilweise als Schaltbild, teil weise als Blockdiagramm, einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, und

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Fig. 2 ein Schaldbild, in dem bestimmte Teile des Diagramms der Fig. 1 genauer dargestellt sind.

Das System der Fig. 1 weist z.B. ein Zähl- und Druckwerk 10 auf, bei dem es sich um die von Presin & Co., Inc., Bridgeport, Connecticut hergestellte und vertriebene Einrichtung handeln kann. Das Zähl- und Druckwerk 10 besitzt z.B. eine Solenoidspule 12, die auf Eingangsimpulse anspricht und eine »Einer"-Durckscheibe aus einer Winkelstellung in die andere bewegt. Wenn die "Einer"-Scheibe die "Zehner"-Stellung erreicht, wird ein Schalter 14 in der Einrichtung geschlossen, wodurch ein Solenoid 16 betätigt wird, welches seinerseits die "Zehner"-Druckscheibe des Zählwerks aus einer Winkelstellung in die andere bewegt. Ebenso wird, wenn die "Zehner"-Druckscheibe die "Hunderter"-Stellung erreicht, ein Schalter 18 geschlossen, der ein Solenoid 20 erregt, das wiederum seinerseits die "Hunderter"-Druckscheibe des Zählwerks aus einer Winkelstellung in die andere bewegt.

Somit dient das Zähl- und Druckwerk 10 dazu, die ankommenden Impulse zu zählen und die Gesamtsumme einer Reihe von Impulsen durch Einstellen der "Einer"-, "Zehner"- und "Hunderter-Druckscheiben auf den entsprechenden Betrag wiederzugeben, wobei die Solenoide 12, 16 und 20 als Steuerung dienen. Das Zähl- und Druckwerk 10 weist ferner ein Drucksolenoid 22 auf, das, wenn es betätigt wird, bewirkt, daß die durch die· WinkelStellungen der Druckräder angegebenen Gesamtsummen auf ein geeignetes Band gedruckt werden. Es ist auch eine geeignete Zurückstelleinriehtung vorhanden, die betätigt werden kann, um alle Druckscheiben auf Null zurückzusetzen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ist ein Transformator 24 vorgesehen, dessen Primärwicklung an ein

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Wechselstromnetz von 110 Volt und 60 Hz angeschlossen ist. Eine erste Sekundärwicklung des Transformators 34 erregt eine normale Gleichstromquelle 26. Diese Stromquelle liefert z.B. einen Gleichstrom von 24 Volt an einer Ausgangsklemme und positive und negative regulierte Spannungen von 20 Volt Gleichstrom an anderen Ausgangsklemmen. Geeignete Stromkreise zur Erstellung dieser Spannungen sind bekannt und brauchen hier nicht genauer gezeigt zu werden.

Eine zweite Sekundärwicklung des Transformators 24 ist über einen Diodengleichrichter 28 und zwei normalerweise geöffnete Kontakte A eines Relais K1 an das Solenoid der "Einer"-Druckscheibe im Zähl- und Druckwerk 10 angeschlossen. Ein normalerweise geschlossenes Kontaktpaar eines Relais K4 ist wie gezeigt in den Stromkreis eingeschaltet. Der Diodengleichrichter 28 dient dazu, den an der Sekundärwicklung des Transformators 24 auftretenden Wechselstrom zu digitalisieret:,„ vnd diese Impulse werden, wenn die Relais K1 und K4 erregt sind, dem Solenoid 12 zugeleitet und bewirken, daß die "Einer"-Druckscheibe im Zähl- und Druckwerk 10 sich mit jedem weiteren Impuls um eine Stelle dreht und bei Aufzeichnung einer Gesamtzählung auch die "Zehner"-, "Hunderter"- und "Tausender"-Druckscheiben.

Die Impulse können auch über ein Paar normalerweise geschlossener Kontakte B des Relais K1 einer Wiedereinstelleinrichtung für den Druckteil des Zähl- und Druckwerks zugeleitet werden.'Wenn die Impulse dieser Einrichtung zugeleitet werden, werden die Druckscheiben alle auf Null zurückgesetzt. Das Relais K1 weist auch ein Paar normalerweise offener Haltekontakte C auf, die mit der Wicklung und über die normalerweise geschlossenen Kontakte des Wärmerelais K3 mit der 24-Volt-Klemme der Stromquelle 26 verbunden sind. Die Haltekontakte sind

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auch über das Wärmesteuerelement des Relais K3 mit dem Drucksolenoid 22 des Zähl- und Druckwerks 10 verbunden. Ein Startschalter 30 verbindet die Wicklung des Relais K1 mit der 24-Volt-Klemme der Stromquelle 26.

Das erfindungsgemäße System kann in Verbindung mit einem Spektrophotometer, wie dem durch den Block 32 in Fig. 1 dargestellten, verwendet werden; das Spektrophotometer kann an die auf 20 Volt regulierte Ausgangsklemme der Stromquelle 26 angeschlossen sein, von der es seine Erregerspannung erhält. Wie vorstehend erwähnt, entwickelt das Spektrophotometer 32 Analogsignale, die die optische Durchlässigkeit der Probe repräsentieren. In diesem besonderen Fall werden, wie dargelegt, zwei Proben nacheinander durch das Spektrophotometer untersucht, und die Differenz ihrer optischen Durchlässigkeiten wird durch das System gemessen und bei der dargestellten Ausführungsform direkt in die Differenz der optischen Dichten der beiden Proben umgewandelt. Das System weist auch ein Relais K5 auf, das bei der ersten Probe entregt und bei der zweiten Probe erregt wird, Dazu kann ein geeigneter Schalter oder eine andere Vorrichtung vorgesehen sein.

Das vom SpektrOphotometer abgegebene Analogsignal wird in einem Verstärker 34 verstärkt, dem ein die Schwingungsbreite seiner Abgabe steuerndes Potentiometer 36 nebengeschaltet ist. Die Abgabe des Verstärkers wird durch einen Schalter 38 der Eingangsklemme B eines Gleichheitsprüfers A und über die normalerweise geschlossenen Kontakte des Relais K5 der Eingangsklemme B des Gleichheitsprüfers B zugeleitet« Die Schaltung des Gleichheitsprüfers B wird anhand von Fig» 2 noch mehr im einzelnen beschrieben; der Gleichheitsprüfer A kann eine ähnliche Schaltung haben.

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Ein an Erde gelegter Kondensator 40 ist an die Eingangsklemme b des Gleichheitsprüfers B angeschlossen und dient als Analogspeicher. Ein weiterer Kondensator C ist an die Eingangsklemmen A der Gleichheitsprüfer A und B angeschlossen. Der Kondensator C ist ebenfalls über ein Paar normalerweise geschlossener Kontakte D des Relais K1 an eine Bezugsspannungsquelle von 10 Volt und über ein Paar normalerweise geöffneter Kontakte E des Relais K1 an einen an Erde gelegten einstälbaren Bezugswiderstand R angeschlossen. In der Schaltung der Fig. 1 ist der Kondensator C durch die normalerweise geschlossenen Kontakte D des Relais K1 auf das Bezugsspannungsniveau von 10 Volt geladen, wenn das Relais entregt ist. Somit öffnen sich, wenn das R lais K1 erregt wird, die normalerweise geschlossenen Kontakte D und schließen sich die normalerweise geöffneten Kontakte E, wodurch der Kondensator C sich über den Widerstand R entladen kann. Wie bekannt ist, geht diese Entladung auf einer Exponentialbahn vonstatten, so daß die der Klemme A zugeleiteten Eingänge zeitlich in logarothmischer Beziehung stehen, wie durch die Exponentialkurve angegeben. Diese Elemente verbinden sich zu einem Sägezahngenerator für die Gleichheitsprüfer A und B. Es ist ersichtlich, daß jeder geeignete lineare Sägezahngenerator verwendet werden kann, wenn die Differenz der optischen Durchlässigkeiten der beiden Proben und nicht der optischen Dichten anzugeben ist.

Das in Fig„ 1 gezeigte System wird zunächst geeicht, indem eine "leere" Probe, Z.B. reines Wasser mit 100%iger optischer Durchlässigkeit mit dem Spektrophotometer 32 behandelt wird. Während der Untersuchung wird das Relais K5 erregt, so daß, wenn der Schalter 38 geschlossen ist, die Abgabe des Verstärkers 34 nur dem Gleichheitsprüfer A zugeleitet wird. Der Startschalter 30 zur Untersuchung

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wird offengelassen, so daß die Bezugsspannung von 10 Volt an die Eingangsklemme A des Gleichheitsprüfers A angelegt wird. Der Schalter 38 wird geschlossen und die Verstärkung des Verstärkers 34 wird durch Einstellung des Potentiometers 36 eingestellt, Ms das Relais K2 erregt wird, wodurch angezeigt wird, daß das Signal vom Spektrophotometer 32 der Bezugsspannung von 10 Volt entspricht und damit eine Übereinstimmung zwischen dem Signal für 100%ige Durchlässigkeit und der 10-Volt-Bezugsspannung geeicht wird. Dann wird die Verstärkung des Verstärkers 34 von dieser Stelle aus etwas erhöht, so daß der Gleichheitsprüfer A nicht ganz anspricht und das Relais K2 entregt wird.

Nun werden zwei Standardproben, von denen die Differenz ihrer optischen Dichten bekannt ist, geprüft. Die erste Probe wird durch das Spektrophotometer behandelt, wobei das Relais K5 entregt ist, so daß seine Kontakte geschlossen sind. Die geschlossenen Kontakte des Relais K5 bewirken, daß das entstehende Spektrophotometer-Signal, durch den Verstärker 34 verstärkt, über den Kondensator 40 gegeben wird, wenn der Schalter 38 einen Augenblick lang geschlossen ist. Der Kondensator 40 wird bis auf ein Niveau aufgeladen, das dem die optische Durchlässigkeit der ersten Probe repräsentierenden Analogwert entspricht.

Dann wird die zweite Probe durch das Spektrophotometer 32 untersucht, und das Relais K5 wird nun erregt, wodurch :seine normalerweise geschlossenen Kontakte geöffnet werden. Der Schalter 38 wird geschlossen, und das der optischen Durchlässigkeit der zweiten Probe entsprechende Analogsignal wird dadurch nun der Eingangsklemme B des Gleichheitsprüfers A zugeführt. Nun wird der Startschalter 30 einen Augenblick lang geschlossen und

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erregt dadurch das Relais K1. Dieses Relais wird durch die Haltekontakte C in erregtem Zustand gehalten. Nun öffnen sich die Kontakte D und die Kontakte E schließen sich, so daß der Kondensator "beginnt, sich nach einer Exponentialfunktion über den Widerstand R zu entladen. Die entstehende exponentail ansteigende Spannung wird an die Eingangsklemmen A der Gleichheitsprüfer A und B angelegt. Wenn die exponential ansteigende Spannung auf einen Punkt absinkt, der der Spannung am Kondensator 40 entspricht, erregt der Gleichheitsprüfer B das Relais K4, das seinerseits seine normalerweise geöffneten Kontakte schließt und die Spannung vom Gleichrichter 28 an das Druck- und Zählwerk 10 anlegt. Das Druck- und Zählwerk 10 beginnt dann, auf die oben beschriebene Weise zu zählen, und die Spannung vom Kondensator 10 sinkt weiter längs ihrer Exponentialkurve. Wenn der Spannungsverlust dem Niveau des dem Gleichheitsprüfer A zugeleiteten Signals entspricht, welches der optischen Durchlässigkeit der zweiten Probe entspricht, wird das Relais K2 erregt, das die Zählung beendet. Die dem Relais K2 zugeordneten normalerweise offenen Kontakte erregen das Wärmeverzögerungsrelais K3 und dienen auch dazu, ein Signal an das Drucksolenoid 22 des Druck- und Zählwerks 10 abzugeben, so daß das Gesamtergebnis gedruckt wird» Das Relais K1 wi^<i kurz darauf entregt, wenn das Wärmeverzögerungsrelais/seine Kontakte öffnet und den Stromkreis über die Haltekontakte C des Rglais K1 unterbricht. Durch das dadurch bewirkte Schließen der Kontakte B des Relais K1 wird das Zähl- und Druckwerk 10 wieder auf Null gesetzt.

Wenn das vom Zähl- und Druckwerk angegebene Ergebnis sich von der bekannten Differenz der optischen Dichten der beiden Standardproben unterscheidet, wird der Wert des Bezugswiderstands R geändert und die Eichprüfung wird

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wiederholt, bis man den richtigen Wert erhält. Dann wird das erfindungsgemäße System geeicht und kann zum Messen der Differenzen der optischen Dichten von Paaren von Testproben verwendet werden.

Bei diesen Testen wird das Relais Kf? jeweils während der Untersuchung der ersten Probe entregt, so daß der Speicher-Kondensator 40 mit einer der optischen Durchlässigkeit der ersten Probe entsprechenden Analogspannung geladen werden kann, und während der Untersuchung der zweiten Probe wird es erregt, so daß das der optischen Durchlässigkeit der zweiten Probe entsprechende Analogsignal dem Gleichheitsprüfer A zugeleitet werden kann. Die Zählung beginnt dann am Zählwerk 10 wie oben beschrieben, erst dann, wenn der Wert der optischen Durchlässigkeit der ersten Probe erreicht ist, und sie endet, wenn die optische Durchlässigkeit der zweiten Probe erreicht ist. Der vom Zählwerk 10 erhaltene Wert ist die Differenz der optischen Dichten der beiden Proben.

In Fig. 2 sind einige Komponenten der Schaltung der Fig. genauer gezeigt. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann der Verstärker 34 z.B. ein operativer Verstärker sein. Die Abgabe des Spektrophotometers 32 wird an ein Paar von Eingangsk^lemmen 100 des Verstärkers angelegt, von denen eine an Erde liegt. Die nicht geerdete Eingangskiemme des Verstärkers ist über ein Paar von Widerständen 102 und 104 an die negativen Eingangsklemmen des operativen Verstärkers 34 angeschlossen. Der Widerstand 102 kann z.B. 2,2 Kiloohm, und der Widerstand 104 kann 8,3 Kiloohm betragen.

Die Verbindung der Widerstände 102 und 104 ist über ein Paar antiparallel geschaltete Dioden 106 und 108, denen

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ein 5-Mikrofarad-Kondensator 110 nebengeschlossen ist, an Erde gelegt. Die Widerstände 102 und 104 und der Kondensator 110 bilden einen geeigneten 60-Hertz-Filter, so daß eine eventuelle 60-Volt-Interferenz aus dem Verstärker-Kreis herausgehalten wird. Die antiparallel geschalteten Dioden 106 und 108 verhindern, daß Überlastungsströme den Verstärker 34 erreichen und zerstören können.

Die Verstärkung des Verstärkers wird durch die Potentiometersteuerung 36 (Fig. 1) zur Einstellung der Verstärkung eingestellt. Die Potentiometersteuerung 36 kann auch ein Feinpotentiometer 111 aufweisen, das einen Widerstand von z.B. 500 Kiloohm haben kann, und das mit einem 1-Megaohm-Widerstand 112 in Reihe geschaltet sein kann. Der Eingabe und Ausgabe des operativen Verstärkers ist ein 0,002-Mikrofarad-Kondensator 114 nebengeschaltet. Die Potentiometersteuerung 36 kann auch eine Einrichtung zur groben Einstellung der Verstärkung aufweisen, die z.B. aus den Widerständen 116, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125ι 126 besteht, wobei der letzte dieser Widerstände an Erde gelegt ist. Die Widerstände werden, wie gezeigt, wahlweise in den Stromkreis eingeschaltet.

Der Widerstand 116 kann einen Wert von z.B. 1,5 Kiloohm haben, der Widerstand 118 einen Wert von 1 Kiloohm, der Widerstand 119 einen Wert von 680 0hm, der Widerstand 120 einen Wert von 470 0hm, der Widerstand 121 einen Wert von 330 0hm, der Widerstand 122 einen Wert von 220 0hm, der Widerstand 123 einen Wert von 160 0hm der Widerstand 124 einen Wert von 110 0hm, der Widerstand 125 einen Wert von 75 0hm, und der Widerstand 126 kann einen Wert von 160 Ohm haben.

Die Abgabe des Verstärkers 34 wird, wie im Zusammenhang mit der Schaltung der Fig. 1 dargelegt, der Eingangs-

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klemme B des Gleichheitsprüfers B zugeleitet, wenn der Schalter 28 geschlossen ist, während die exponential absinkende Kurve vom Kondensator C nach Fig. 1 der Eingangsklemme A zugeleitet wird.

Der Gleichheitsprüfer B in der Schaltung der Fig. 2 hat die Form eines Differentialverstärkers bestehend aus einem Paar von pnp-Transistören 128 und 130. Die Eingangsklemme B des Gleichheitsprüfers ist an das Tor eines Feldef feist-Transistors 132 angeschlossen, während die Eingangsklemme A des Gleichheitsprüfers an das Tor eines Feldeffekt-Transistors 134 angeschlossen ist. Die Quellelektroden der Feldeffekt-Transistoren 132 und 134 sind mit dem Kollektor eines Stromausgleichs-npn-Transistors 136 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 138 von 3,8 Kiloohm an die Ausgangsklemme einer negativen Gleichstromquelle mit regulierter 20-Volt-Spannung angeschlossen ist. Die Emitter der Transistoren 128 und 130 sind an den Kollektor eines Stromausgleichs-pnp-Transistors 140 angeschlossen, dessen Emitter über einen Widerstand 142 mit 2,7 Kiloohm an die Ausgangsklemme einer Stromquelle mit einer einstellbaren positiven 20-Volt-Spannung angeschlossen ist.

Eine Kette von Widerständen 144, 146 und 148 mit Werten von 4,7 Kiloohm bzw. 33 Kiloohm bzw« 4,7 Kiloohm ist zwischen die positiven und negativen Ausgangsseiten der positiven und der negativen 20-Volt-Stromquelle geschaltet. Die Verbindung der Widerstände 144 und 146 ist an die Basis des Transistors 140 angeschlossen, während die Verbindung der Widerstände 146 und 148 an die Basis des Transistors 136 angeschlossen ist. Dieser Kreis arbeitet als Stromsteuerkreis und gewährleistet, daß zum Errggen der Transistoren 128, 130, und 134 in dem Gleichheitsprüfer B unveränderliche Ströme verwendet werden,, Die Feldeffekttransistoren 132 und

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134 liefern eine hohe Ausgangsimpedanz an dem Stromkreis des Gleichheitsprüfers, so daß die Belastung der beiden Eingaben auf ein Minimum reduziert wird.

Die Transistoren 128 und 130 sind mit ihren Basiselektroden an die entsprechenden Saugelektroden der Feldeffekttransistoren 132 und 134 angeschlossen und an die Ausgangsklemme der positiven Stromquelle von 20 Volt über Transistoren 150 bzw. 152, von denen Jeder einen Widerstand von z.B. 15 Kiloohm hat. Die Kollektoren der Transistoren 128 und 130 sind mit an Erde gelegten Widerständen 154 bzw. 156 verbunden. Diese Widerstände können jeweils einen Wert von 10 Kiloohm haben. Der Kollektor des Transistors 128 ist auch an die Basis eines npn-Relais-Anstriebstransistors 160 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 160 ist an die Erregerspule des Relais K2 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 160 ist an Erde gelegt.

Die Feldeffekttransistoren 132 und 134 können in einen integrierten Stromkreis einbezogen sein, der mit SU2080 bezeichnet wird. Die pnp-Transistören 128, 130 und 140 können vom Typ 2N3638 sein. Der Relais-Antriebstransistor 160 kann wie auch der Transistor 136 vom Typ 2N3417 sein.

Der Stromkreis des Gleichheitsprüfers B arbeitet auf die Weise, daß ein Erregerstrom durch den Transistor 160 fließt, wenn die an die Eingangsklemmen A und B gelieferten Signale den Punkt erreichen, an dem sie vergleichbar sind. Der Gleichheitsprüfer arbeitet wie ein normaler Differentialverstärker. Der Gleichheitsprüfer A kann, wie vorstehend angegeben, einen ähnlichen Stromkreis haben.

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Der Analogspeicher-Kondensator 40 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, an die Eingangsklemme B des Gleichheitsprüfers B angeschlossen. Die Eingangsimpedanz des Gleichheitsprüfers ist dank dem Feldeffekttransistor 132 groß genug, so daß während der Untersuchung keine merklichen Leckverluste an dem Speicher-Kondensator auftreten.

Somit ist das "beschriebene System und die beschriebene' Vorrichtung in der Lage, einen direkten Wert anzugeben, der der Differenz der optischen Dichten zweier Proben entspricht.

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Claims (5)

1. Gu/mu Lamont John Seitz

   22. Oktober 1969 9302 Candlewood Drive

   Huntigton Beach, California 92646/USA

   und

   Harold Lavar Fox

   2823 Laran Heights Drive

   Salt Lake City, Utah/USA

   und

   Gale Harrison Thorne

   1164 Sonata

   Salt Lake City, Utah/USA

   Patentansprüche

   Elektronische Schaltung zur Digitalumwandlung und zur Erzeugung von Ausgangssignalen die die Differenz zwischen einem ersten und einem zweiten analogen Eingangssignal widergeben wobei eine Quelle elektrischer Impulse mit vorbestimmter Wiederholfrequenz eine auf die Impulse ansprechende und der Zahl der ihr zugeleiteten Impulse entsprechende Signale abgebende Zähleinrichtung und eine erste und eine zweite Signalvergleichseinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speichereinrichtung (40) mit der ersten SignalVergleichseinrichtung gekoppelt ist, daß ein Eingang (38 und K5) mit der Speichereinrichtung und mit der zweiten Signalvergleichseinrichtung gekoppelt ist, der das erste bzw. das zweite Analogsignal der Speichereinrichtung und der zweiten Signalvergleichseinrichtung zuführt, daß ein Sägezahngenerator (ΚΊ, R, C) mit der ersten und der zweiten Signalvergleichseinrichtung gekoppelt ist und ein Anstiegssignal an die erste und die zweite Signalvergleichseinrichtung abgibt, und daß ein Stromkreis, der mit der ersten und der zweiten Signalvergleichseinrichtung gekoppelt ist, zwischen die Quelle und die Zählein-

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   richtung geschaltet ist, wobei der Steuerkreis (K4 und K2) auf Ausgangssignale von der ersten und der zweiten Signalvergleichseinrichtung anspricht und die Abgabe von Impulsen aus der ersten Quelle an die Zähleinrichtung einleitet, wenn das Anstiegssignal ein vorbestimmtes Verhältnis zu einem der analogen Eingangssignale erreicht und der die Zufuhr der Impulse zum Zähler beendet, wenn das Anstiegssignal ein vorbestimmtes Verhältnis zu dem anderen Eingangssignal erreicht.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (K4) die Zufuhr aus der Quelle (24, 28) zum Zähler (10) einleitet, wenn das Anstiegssignal ein

   ,Verhältnis ., _N

   vorbestimmtes/zum ersten im Speicher (40) gespeicherten Analogsignal hat, und daß der die Zufuhr der Impulse zum Zählwerk beendet, wenn das Anstiegssignal ein vorbestimmtes Verhältnis zum zweiten analogen Eingangssignal erreicht.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vergleichseinrichtung eine hohe Eingangsimpedanz hat und daß der Speicher einen an die Eingabeseite der ersten Vergleichseinrichtung angeschlossenen Kondensator aufweist.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator ein exponentiell ansteigendes Anstiegssignal erzeugt.
5. 5. Schaltung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator ein sich exponentiell verringerndes Anstiegssignal erzeugt.

   Der Patentanwalt 009824/1268