DE1953536A1 - Digitalumwandler sowie Vergleichsschaltung - Google Patents
Digitalumwandler sowie VergleichsschaltungInfo
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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
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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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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- ίο -
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)
- Gu/mu Lamont John Seitz22. Oktober 1969 9302 Candlewood DriveHuntigton Beach, California 92646/USAundHarold Lavar Fox2823 Laran Heights DriveSalt Lake City, Utah/USAundGale Harrison Thorne1164 SonataSalt Lake City, Utah/USAPatentansprücheElektronische 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-009824/1268richtung 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. 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 ., Nvorbestimmtes/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. 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. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator ein exponentiell ansteigendes Anstiegssignal erzeugt.
- 5. Schaltung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator ein sich exponentiell verringerndes Anstiegssignal erzeugt.Der Patentanwalt 009824/1268
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