DE1964138C3 - Verstärkerschaltung, insbesondere für seismische Schwingungen, mit automatischer, extrem schneller Verstärkerfaktorregulierung - Google Patents

Description

mit einer Einrichtung zur Umwandlung des am

gemeinsamen Ausgangsschaltkreis erscheinenden ■

Analog-Signals in ein korrespondierendes Digital-Signal und mit einer Einrichtung zum Ableiten 20

eines zweiten Signals, das anzeigt, welcher der Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung, ins-

vorbestimmten Verstärkungsbereiche während besondere für seismische Schwingungen, mit automaeines Zeitintervalls, in dem das am gemeinsamen tischer, extrem schneller Verstärkerfaktorregulierung, Ausgangsschaltkreis erscheinende Signal in ein mit großem Dynamikumfang, mit mehreren Verstärkorrespondierendes Digital-Signal umgewandelt 25 kereinheiten, die jeweils aus mehreren Verstärkerwird, gewählt wurde, dadurch gekenn- stufen bestehen, die eine Eingangsstufe und eine Auszeichnet, daß jede der in Kaskade geschalte- gangsstufe aufweisen und in denen die Verstärkerten Verstärkerstufen (B₁, B₂, B₃ ... B_1n) Verstär- stufen in Kaskade geschaltet sind, mit einem gemeinkungs-Frequenzcharakteristiken aufweisen, die im samen Ausgangsschaltkreis für die einzelnen Auswesentlichen konstant bis fast hinunter zum 30 gangsstufen der einzelnen Kanäle, mit einer Einrich-Gleichstrom (Null-Frequenz) verlaufen, daß die tung zum Festlegen einer Vielzahl zunehmend unterin Kaskade geschalteten Verstärkerstufen (B₁, B₂, schiedlicher vorbestimmter Verstärkungsbereiche der ^ß3 · · · ^Bm) gleichstromgekoppelt sind und daß Verstärkerschaltung, mit einer Einrichtung zur Umeine Gegenkopplung über eine Kopplungs-Ein- Wandlung des am gemeinsamen Ausgangs-Schaltkreis richtung erfolgt, die einen aktiven Tief-Paß-Fil- 35 erscheinenden Analog-Signals in ein korrespondieter(O) aufweist und den Ausgang der letzten Ver- rendes Digital-Signal und mit einer Einrichtung zum stärkerstufe (B_m) an den Eingang der ersten Ver- Ableiten eines zweiten Signals, das anzeigt, welcher stärkerstufe (B₁) anschließt. der vorbestimmten Verstärkungsbereiche während

2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, da- eines Zeitintervalls, in dem das am gemeinsamen durch gekennzeichnet, daß jeder Kanal eine an 40 Ausgangsschaltkreis erscheinende Signal in ein korresich bekannte Eingangselektronik (A) und jede spondierendes Digital-Signal umgewandelt wird, ge-Verstärkerstufe am Ausgang einen an sich be- wählt wurde.

kannten elektronischen Schalter (E₁, E₂, E₃ ... Signale mit großem Dynamikumfang treten insbe-

E_{1n + 1}) aufweist, daß zwischen der Eingangselek- sondere in der seismischen Datenverarbeitung auf, tronik (A) und den Verstärkerstufen (B₁, B₂, B₃ 45 und deshalb werden Vorrichtungen der vorgenannten ... B₇₁) Begrenzungsschaltungen (C₁, C₂, C₃ ... Art besonders für digitale seismische Speichersysteme C_1n) und zwischen den Ausgängen (B₁, B₂, B₃... gebraucht.

B_1n) einerseits und den Eingängen der elektroni- Die Entwicklung von digitalen seismischen FeId-

schen Schalter (E₁, E₂, E₃.. .E_{171 + 1}) andererseits Speichergeräten für breiten Amplitudenbereich, mit Bandbreiteneinrichtungen (D₁, D₂, D₃...D_{m + 1}) 50 denen man seismische Signale in digitaler Form auf liegen. schnellen Magnetbändern speichern kann, hat die

3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, Notwendigkeit von Analogverstärkern mit präzisem dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Gegen- Verstärkungsfaktor und niedriger Verzerrung mit kopplung an die erste Verstärkerstufe (B₁) geführt sich gebracht. Derartige Verstärker werden zwischen ist, indem sie mit tiem freien Ende des geerdeten 55 den Geophonen und den Analog-Digital-Umwand-Widerstandes (A₂), dessen anderes Ende an den lern benötigt, um die seismischen Signale exakt innernegativen Eingang des in der Verstärkerstufe vor- halb eines Amplitudenbereiches, der für die Analoggesehenen Arbeitsverstärkers (A V) angeschlossen, Digital-Umwandler geeignet ist, zu reproduzieren, verbunden ist. Dadurch wird es möglich, den gesamten Amplituden-

4. Verstärkerschaltung nach Ansprach 1 oder 2, 60 bereich des Systems meßtechnisch zu erfassen.
dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Gegen- Da seismische Signale überlicherweise einen sehr kopplung an die erste Verstärkerstufe (B₁) geführt breiten Amplitudenbereich aufweisen, beispielsweise ist, indem sie an einen Eingang eine r zusätzlichen in der Größenordnung von 120 db, hat man bisher Verstärkerstufe (P) geführt ist, deren anderer diese Signale häufig in einen geringeren Bereich kom-Eingang mit dem Ausgang der Eingangselektro- 65 primicrt, beispielsweise in den Bereich von 78 db, so nik (A) und deren Ausgang mit den Eingängen daß die Signale in einem Analog-Digital-Umwandler sowohl der Begrenzungsschaltung (C₁) als auch verarbeitet und gespeichert werden konnten. Verder Bandbreiteneinrichtung (D₁) verbunden ist. schiedene Einrichtungen zur Regulierung des Ver-

Stärkungsfaktors sind benutzt worden, um eine der- Fig. la ist ein teilweise in Blockform dargestellartige Komprimierung durchzuführen, beispielsweise tes schematisches Schaltbild, das ein seismisches benutzte man eine programmierte Regulierung des Datenverarbeitungssystem zeigt, in dem eine Anzahl Verstärkungsfaktors, bei der der Verstärkungsfaktor von Verstärkerstufen mit automatischen schnellen langsam zwischen vorgegebenen Grenzen gewechselt 5 Faktorregulierungen für breiten Dynamikumfang vorwird, im gleichen Maße, wie die Durchschnittsampli- gesehen ist;

tude der seismischen Signale sich verändert. Ein F i g. 1 b ist ein teilweise in Blockform dargestelltes

anderes Beispiel eines typischen automatischen Ver- schematisches Schaltbild, das eine andere Ausfüh-

stärkungsfsktorreguliersystems verwendet die zeit- rungsform der Erfindung zeigt, die genau wie die der

liehe Mitteilung der verstärkten seismischen Energie, io F i g. 1 a in einem seismischen Datenverarbeitungs-

um den Verstärkungsfaktor einzustellen. In neuerer system enthalten ist;

Zeit sind Verstärker entwickelt worden, die einen Fig. 1 c ist ein teilweise in Blockform dargestelltes

stufenweisen Wechsel des Verstärkungsfaktors vor- schematisches Schaltbild, das ausführlicher einen Teil

nehmen und die in gewisser Weise die Signalampli- der Schaltungen der Fig. la und 1 b zeigt, speziell

tude innerhalb eines Zeitfensters des seismischen 15 denjenigen Teil dieser Systeme, der in den Fig. la

Speichers ausnutzen. Eine Art von Verstärkersyste- und 1 b mit / bezeichnet ist;

men, bei denen der Verstärkungsfaktor stufenweise F i g. 2 a ist ein teilweise in Blockform dargestelltes

geändert wird, ist allgemein bekannt als Verstärker schematisenes Schaltbild, das eine Modifikation des

mit binärem Faktor, wie er z. B. in den USA.-Paten- seismischen Datenverarbeitungssystems zeigt, in dem

ten 33 08 392 (Mc C art er) und 33 15 233 20 eine Anzahl von Verstärkerstufen mit breitem Dy-

(H i b b a r d) beschrieben wird. Verstärkersysteme namikumfang enthalten ist;

mit stufenweisem Faktorwechsel sind auch in den F i g. 2 b ist ein teilweise in Blockform dargestelltes

USA.-Patenten 29 67 292 (Eis π er), 3241100 schematisches Schaltbild, das eine andere Ausfüh-

(Loofbourrow) und 32 64 574 (Loofbour- rungsform der Erfindung zeigt, wie sie in einem seis-

r ο w) beschrieben. 35 mischen Datenverarbeitungssystem gleich wie dem

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere der Fig. 2a enthalten ist;

darin, eine Verstärkerschaltung der eingangs genann- Fig. 2c ist ein teilweise in Blockform dargestelltes

ten Gattung zu schaffen, bei der ein sehr gleich- schematisches Schaltbild, das ausführlich einen Teil

mäßiger Verlauf der Schwingungen, die bei den be- der in den Fig. 2a und 2b gezeigten Schaltungen

kannten Einrichtungen begrenzt sind, erreicht wird. 30 zeigt, speziell denjenigen Teil dieser Systeme, der

In Lösung der gestellten Aufgabe ist eine Verstär- in den F i g. 2 a und 2 b mit J bezeichnet ist;

kerschaltung, insbesondere für seismische Schwin- F i g. 3 ist ein in Blockform dargestelltes schema-

gungen, mit automatischer, extrem schneller Verstär- tisches Schaltbild, das ausführlich das in den

kerfaktorregulierung, mit großem Dynamikumfang, Fig. la, Ib, 2a und 2b mit A bezeichnete Element

mit mehreren Verstärkereinheiten, die jeweils aus 35 zeigt;

mehreren Verstärkerstufen bestehen, die eine Ein- F i g. 4 ist ein teilweise in Blockform dargestelltes

gangsstufe und eine Ausgangsstufe aufweisen und in schematisches Schaltbild, das ausführlich das in den

denen die Verstärkerstufen in Kaskade geschaltet Fig. la, Ib, 2a und 2b mit B bezeichnete Element

sind, mit einem gemeinsamen Ausgangsschaltkreis für zeigt;

die einzelnen Ausgangsstufen der einzelnen Kanäle, 40 F i g. 4 a ist eine graphische Darstellung der Fre-

mit einer Einrichtung zum Festlegen einer Vielzahl quenzcharakteristik der in den F i g. 1 a, 1 b, 2 a und

zunehmend unterschiedlicher vorbestimmter Ver- 2 b dargestellten Kaskadenschaltung, die das EIe-

stärkungsbereiche der Verstärkerschaltung, mit einer ment O in ihren Rückkopplungsschleifen enthalten;

Einrichtung zur Umwandlung des am gemeinsamen F i g. 5 ist ein schematisches Schaltbild, das aus-

Ausgangs-Schaltkreis erscheinenden Analog-Signals 45 führlich das in den F i g. 1 a, 1 b, 2 a und 2 b mit C

in ein korrespondierendes Digital-Signal und mit einer bezeichnete Element zeigt;

Einrichtung zum Ableiten eines zweiten Signals, das F i g. 6 ist ein teilweise in Blockform dargestelltes

anzeigt, welcher der vorbestimmten Verstärkungs- schematisches Schaltbild, das ausführlich das in den

bereiche während eines Zeitintervalles, in dem das F i g. 1 a, 1 b, 2 a und 2 b mit D bezeichnete Element

am gemeinsamen Ausgangsschaltkreis erscheinende 50 zeigt;

Signal in ein korrespondierendes Digital-Signal um- Fig. 6a ist ein teilweise in Blockform dargestelltes

gewandelt wird, gewählt wurde, geschaffen worden, schematisches Schaltbild, das eine alternative und be-

die dadurch gekennzeichnet ist, daß jede der in Kas- vorzugte Ausführungsform des in den Fig. 1 a, Ib,

kade geschalteten Verstärkerstufen Verstärkungs-Fre- 2 a und 2 b mit D bezeichneten Elementes, das in

quenz-Charakteristiken aufweisen, die im wesent- 55 seiner alternativen Form in der F i g. 6 a mit D'

liehen konstant bis fast hinunter zum Gleichstrom bezeichnet ist, zeigt;

(Null-Frequenz) verlaufen, daß die in Kaskade ge- F i g. 7 ist ein in Blockform dargestelltes, schemaschalteten Verstärkerstufen gleichstromgekoppelt tisches Schaltbild, das ausführlich dasjenige in den sind und daß eine Gegenkopplung über eine Kopp- l· i g. 1 a, 1 b, 2 a und 2 b mit E bezeichnete Element lungs-Einrichtung erfolgt, die einen aktiven Tief-Paß- 60 zeigt;

Filter aufweist und den Ausgang der letzten Verstär- F i g. 8 ist ein schematisches Schaltbild in Block-

kerstufe an den Eingang der ersten Verstärkerstufe form, das ausführlich das in den Fig. 1 a, Ib, Ic,

anschließt. 2 a, 2 b und 2 c mit F bezeichnete Element zeigt;

Die nachfolgende Beschreibung der Verstärker- F i g. 9 ist eine graphische Darstellung der Signalschaltung sowie deren Modifikationen macht die vor- 65 Amplitude nach der Verstärkung. Es illustriert die genannte Verbesserung verständlich. Charakteristik eines erfindungsgemäßen Beispiels der

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Verstärkerschaltung;

Zeichnungen dargestellt. Fig. 10 ist ein teilweise in Blockform dareestell-

tes, schematisches Schaltbild, das ausführlich das- und der Analog-Digital-Umwandlung zugeführt und jenige Element zeigt, das in den F i g. 1 a, Ib, 2 a dann auf Magnetband gespeichert. Derart auf Band und 2 b mit O bezeichnet ist (dieses enthält die EIe- gespeicherte Signale können, sofern gewünscht, re- menteM und N) sowie das in den Fig. la und 2a produziert oder in die analoge Form rückverwandelt mit B₁ bezeichnete Element; 5 werden und in Form von Kurven gespeichert werden, F i g. 11 ist eine graphische Darstellung, in der als so wie es hier offenbart ist. Jedoch ist es von größegestrichelte Linie ein möglicher Neigungsfehler dar- rer Wichtigkeit, daß solcherweise digital gespeicherte gestellt ist, der am Ausgang einer bestimmten Ver- Signale einer modernen Datenverarbeitungstechnik stärkerstufe der Verstärkerschaltung, wie sie in den unterworfen werden können, wobei Hochleistungs-Fig. la und 2c illustriert ist, auftreten kann, wenn io digitalkomputer und verwandte Einrichtungen eingekeine erfindungsgemäße Gleichstromkopplung und setzt werden können.

Rückkopplung vorgesehen ist. Gleichzeitig ist in die- Die hier offenbarte Verstärkerschaltung besitzt den ser graphischen Darstellung als ausgezogene Linie weiteren Vorteil, daß sie ein Ausgangssignal abgibt, das zugehörige Ausgangssignal eingetragen, das sich das in der sogenannten »Gleitkomma«-Form gespeibei der vorliegenden Erfindung ergibt; 15 chert werden kann. Zum Beispiel kann das Ausgangs-Fig. 12 ist eine graphische Darstellung der mit O signal als ein digitales Wort gespeichert werden, das bezeichneten Rückkopplungsstufe der Verstärker- eine Mantisse und einen Exponenten enthält, so wie schaltung, die erfindungsgemäß vorgesehen ist; es genauer im folgenden beschrieben wird. Ein der-F i g. 13 ist ein teilweise in Blockform dargestelltes artiges digitales Wort repräsentiert exakt den absoschematisches Schaltbild, das ausführlich das in den ao luten Wert des korrespondierenden Eingangssignals. Fig. Ib und 2b mit Pbezeichnete Element zeigt. Durch Speicherung von Gleitkomma-Signalen auf Die Systeme der Fig. la und 1 b sind im wesent- Magnetband ist es möglich, nicht nur den Relativlichen identisch. Sie unterscheiden sich jedoch in der wert, sondern auch den Absolutwert der Verstärker-Schaltanordnung für die Rückführung der das EIe- signale zu konservieren.

mentO einschließenden Rückkopplung zum Eingang 25 In Fig. la sind die Geophoneg_v g_s und g„ an der Kaskadenverstärkerstufen. In Fig. la wird die die Eingänge der ihnen zugeordneten Signalkanäle 1, Rückkopplung zum Eingang der ersten Verstärker- 2 und η angeschlossen. Die Signalkanäle sind im westufe B₁ geführt. Aus der ausführlichen Darstellung sentlichen identisch. Einander zugeordnete Elemente in Fie. 10 dieser Verstärkerstufe entnimmt man, daß werden durch entsprechende Bezugsziffern bzw. das Rückkopplungssignal an einem Ende des Wider- 30 durch mit diesen Ziffern indizierte Buchstaben gestandes R₂ eintrifft. Darin unterscheidet sich die Ver- kennzeichnet. Während in der dargestellten Ausfühstärkerstufe B₁' von den übrigen Verstärkerstufen B, rungsform drei Kanäle gezeichnet sind, soll der in denen das äquivalente Ende des Widerstandes R₂ Kanal η den letzten einer beliebigen Anzahl solcher direkt an eine gemeinsame Erde angeschlossen ist. Kanäle repräsentieren. In den meisten Fällen ent-Im System der F i g. 1 b ist die Rückkopplung ein- 35 halten Systeme zur Verarbeitung seismischer Daten schließlich des Elementes O zum Eingang der ersten 12, 24 oder eine noch größere Zahl von Kanälen.
Verstärkersrufe B₁, und zwar hindurch durch eine Jeder der Kanäle 1 bis π enthält eine Anzahl von zusätzliche Verstärkerstufe P, angeschlossen, die in Verstärkerstufen A und B₁ bis B₄, die direkt gekop-F ig. 13 illustriert und unten beschrieben wird. pel sind, z.B. gleichstromgekoppelt sind, in Kas-Die Unterschiede zwischen den Systemen der 40 kadenschaltung zueinandergekoppelt sind, ferner eine Fig. 2a und 2b sind ähnlich wie die eben beschrie- zugeordnete Schaltung einschließlich eines gemeinbenen Unterschiede zwischen den Fig. la und Ib. samen AusgangsschaltkreisesF und Mittel für das In F i g. 1 a ist ein seismisches Signalverarbeitungs- wahlweise Anschließen des Ausgangs jeder einzelnen und Speichersystem dargestellt, einschließlich einer Verstärkerstufe an den gemeinsamen Ausgang, wenn Anzahl von Geophonengj, g₂, g_n. Damit soll ange- 45 das Signal des Ausgangs dieser Verstärkerstufe zu deutet werden, daß eine Vielzahl derartiger aku- einer vorgegebenen Bezugsspannung in bestimmtet stisch-elektrischer Übertragungseinrichtungen, wie sie Beziehung steht Eine Rückkopplungsschaltung, die die Geophone sind, vorhanden sein können, wie es die im Inneren des mit O bezeichneten, gestrichelten in der Praxis, in der man beispielsweise 12 oder 24 Kästchens enthaltenen Schaltelemente einschließt, ist oder irgendeine andere Anzahl von Geophonen ver- 5° von Ausgang der letzten Verstärkerstufe B₄ zum Einwendet, üblich ist Jedes dieser Geophone kann tat- gang der ersten Verstärkerstufe B₁' geführt Die Einsächlich wieder eine Gruppe von einer Mehrzahl in- zelheiten und Funktionen der Rückkopplung wird dividueller Geophone bedeuten, deren individuelle unten beschrieben werden, und zwar im einzelnen an Ausgänge zusammengekoppelt sind, um ein gemein- Hand der Fig. 10.

sames Geophonsignal auszugeben. 55 Jeder der im Verstärkersystem enthaltenen Ka-

Es ist übliche Praxis in der seismischen Erfor- näle 1 bis π ist hier an eine seismische Signalverar-

schung, eine Anzahl derartiger Geophone in aufein- beitungs- und Speicheranlage angeschlossen und stehi

anderfolgenden Entfernungen von einer Quelle seis- in Verbindung mit Mitteln, die unten beschrieber

mischer Energie, dem sogenannten Schußpunkt an- werden. Dabei werden die Ausgangssignale eine!

zuordnen. Die Geophone ermitteln die akustische 60 jeden der Kanäle 1 bis η durch einen Multiplexer ir

Energie, die vom Schußpunkt ausgehend über ver- der Zeit versetzt, so daß die Signalge der einzelner

schiedene Wege kommend bei ihnen eintrifft Die von Geophone g_t bis g„ weiter verarbeitet und an einer

den Ausgängen der einzelnen Geophone gelieferten einzigen Analog-Digital-Umwandler angeschlosser

Signale werden in Form einer Kurvenschar in Ab- werden können und danach einem hier nicht gezeig

hängigkeit von der Zeit fixiert In Übereinstinunung 65 ten digitalen Bandspeichergerät

mit dem hier im folgenden offenbarten System wer- Aus Fi g. 1 die den Kanal I enthält, ist ersichtlich

den die Signalinformationen der einzelnen Geophon- daß der Ausgang des'Ceophonsg, mit dem Einganj

ausgänge in zugeordneten Signalkanälen verstärkt der Eingangselektronik A des Kanals 1 gekuppelt ist

wobei die Eingangselektronik A schematisch als Block A dargestellt und genauer in F i g. 3 als Detail/1 illustriert ist. Block A enthält eine geeignete Eingangsschaltung wie einen Eingangstransformator, einen Präzisionsvorverstärker, seismische Filter, eine Abgleichschaltung für eine Begrenzung nach oben, sonstige Filter und logische Gatter zur Steuerung des Eingangsabschwächers EA sowie der Präzisionsvorverstärkerstufe/4,. Dieser Block A erzeugt ein binär kodiertes Signal, daß die Gesamtverstärkung dieser Stufe des Systems auf eine Weise präsentiert, die später genauer beschrieben werden wird. Die Kombination des Eingangsabschwächers EA des Blocks A und dessen Präzisionsverstärker werden normalerweise von Hand justiert, um eine vorbestimmte Gesamtverstärkung zu erreichen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll der Verstärkungsfaktor des Blocks A jedoch b^k sein, so daß k addiert bzw. subtrahiert werden kann zum bzw. vom Exponenten, der durch die folgenden Stufen des Kanals bestimmt wird. Für eine Ausführungsform dieses Systems ist k = 1 und 6 = 8. Es ist weiterhin dargestellt, daß der Ausgang des Blocks A direkt mit dem Eingang des ersten einer Serie von in Kaskade geschalteten Präzisionsverstärkern gekoppelt ist, die schematisch als Blöcke B₁ bis B₄ und genauer als Detail B in F i g. 4 dargestellt sind. (Es wird darauf hingewiesen, daß die erste VerstärkerstufeB₁ der Fig. la und 2a gemäß Fig. 10 an die Schaltung angeschlossen ist.) Diese Blöcke bieten eine Wechselstromverstärkung und auch eine Gleichstromverstärkung mit einem gewissen Basiswert b zum Exponenten k. Beispielsweise ist k = 8, wenn in einer Ausführungsform b = 8 und k — 1 ist. Dieses gilt sowohl für Wechselstrom als auch für Gleichstromverstärkung. Jede der Verstärkerstufen B₁ bis B₄ ist ein nicht invertierender Breitbandverstärker, dessen Verstärkungsfaktor durch Präzisionswiderstände in seiner Rückkopplungsschleife vorgegeben werden kann, wie unten beschrieben werden wird.

Die Eingänge der Verstärkerstufen B₁ bis B₄ sind mit konstanten Spannungsquellen C₁ bis C₄ gekoppelt, wobei letztere als Detail C in F i g. 5 ausführlieh dargestellt sind. Jede der Spannungsquellen C₁ bis C₄ liefert sowohl positive als auch negative Gleichstrombezugsspannungen und enthält aus der Elektronik an sich bekannte Mittel zur Begrenzung des Eingangs der nachfolgenden Verstärkerstufe, um diese vor großen Signalüberspannungen und Verzerrungen zu bewahren. Obgleich eine konstante Spannungsquelle in Verbindung mit dem Eingang jeder Verstärkerstufe dargestellt ist, soll bemerkt werden, daß die Funktion einer derartigen konstanten Spannungsquelle, z. B. den nachfolgenden Verstärker vor Überlastung zu schützen, auch direkt durch eine entsprechende Ausführung des Verstärkers an sich erreicht werden kann.

An die jeweiligen Ausgänge der Blöcke A und B₁ bis B₄ sind die Blöcke D_x bis D₅ gekoppelt. Jeder dieser Blöcke D₁ bis D₅ ist eine Einrichtung zur Bandbreitenbestimmung und ist ausführlich als DetailD in Fig. 6 illustriert. So ein BlockD enthält eine Einrichtung zur Phasenkompensation, eine Vorrichtung zur Kalibrierung des Verstärkerfaktors für präzise Verstärkung oder Abschwächung und einen Impedanztransformator. In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung kann jede dieser Einrichtungen zur Bandbrcilcnbestimmung D₁ bis D₅ Mittel enthalten zur Entfernung der Gleichstromkomponente aus dem Signal. Jede der Bandbreiteneinrichtungen D₁ bis D₅ enthält auch Schaltelemente, welche die jeweiligen Ausgänge der Eingangselektronik A und der Verstärkerstufen B₁ bis B₄ von den Signaleingängen der zugeordneten Blöcke E₁ bis E₅ trennen. Letztere sind ausführlich als Detail E in F i g. 7 illustriert und bedeuten elektronische Schalter. Mit anderen Worten, die jeweiligen Ausgänge der Bandbreiteneinrichtungen D₁ bis D₅ sind mit den jeweiligen zugeordneten Schaltern E₁ bis E₅ gekoppelt.

Jede Her Bandbreiteneinrichtungen D₁ bis D₅ enthält auch Mittel, um sie an das jeweilige Gleichstromniveau des gemeinsamen Ausgangs aller Schalter E₁ bis E₅ anzupassen.

Die Bandbreiteneinrichtungen D₁ bis D₅ bieten Mittel zum Anpassen der Bandbreite der verschiedenen Signalwege vom Eingang eines speziellen Ver-Stärkerkanals bis zum gemeinsamen Ausgang. Beispielsweise können die aufeinanderfolgenden Signalwege vom Eingang des Blocks A durch die verschiedenen elektronischen Schalter E₁ bis E₅ bis zum gemeinsamen Ausgang, der das Detail F enthält, egalisiert werden, so daß die Bandbreiten dieser verschiedenen Wege gleich sind. Vorzugsweise sollen sich die verschiedenen Bandbreiten aller Signalwege nach dem längsten Weg richten, nämlich dem Weg durch die letzte Verstärkerstufe der Kaskade. Es ist derjenige Weg, der die Verstärkerstufe B₄ und den SchalterE₅ enthält, wie aus den Fig. 1 a, 1 b, 2a und 2b hervorgeht.

Zusätzlich zur Bandbreitenanpassung enthalten diese Einrichtungen auch Mittel, um die Phasen der verschiedenen Signalwege anzupassen, so daß sie mit der Phase des längsten Weges, wie in oben beschriebener Weise, übereinstimmen. Es soll bemerkt werden, daß beim Gebrauch linearer Schaltelemente die Phasenegalisierung der verschiedenen Wege auch auf eine Bandbreitenegalisierung hinausläuft.

Die Blöcke D trennen auch die Eingänge der zugeordneten Blöcke E von den jeweiligen Eingängen der nachfolgenden Blöcke B.

In der illustrierten Ausfuhrungsform trifft dieses natürlich nicht für den Block D₅ zu, weil keine weitere Verstärkerstufe folgt, die durch den Block D₅ vom Schalter E₅ zu trennen wäre.

In der illustrierten Ausführungsform ist dieser letzte Block D₅ nichtsdestoweniger nützlich für die Anpassung der verschiedenen Verstärkerausgangswege an das Gleichstromniveau des gemeinsamer Ausgangs aller Schalter und ist vorzugsweise füi diesen Zweck vorgesehen.

Die vorangegangene Diskussion betrifft die als Block D in F i g. 6 beschriebene Schaltung. Es wire jedoch darauf hingewiesen, daß gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit verbesserter Bandbreitencharakteristik wesentliche Vorteile erreicht werden können, wenn an Stelle de! Blocks D der in F i g. 6 a dargestellte Block D' verwendet wird.

In der Schaltung von Fig. 6a ist zu erkennen, dat die Bandbreiteneinrichtung D' einen die Phase nich umkehrenden Arbeitsverstärker enthält, der einet normalen offenen Eingang aufweist, durch den freiei Durchgang für Gleichstrom gewährleistet wird. So mit handelt es sich hier um einen direkt gekoppelt« Gleichstromverstärker, der sich vom Block D de

F i g. 6 deutlich unterscheidet. Das Netzteil enthält einen Eingangskondensator, durch den Gleichstrom blockiert wird.

Die Verwendung der Bandbreiteneinrichtung D' der Fig. 6a garantiert einen Gleichstromweg für jeden der Ausgänge, die von den aufeinanderfolgenden Kaskadenstufan ausgehen. Damit und zusammen mit der das Element O enthaltenden Rückkopplungsschleife wird eine weite Bandbreitencharakteristik des Verstärkers erreicht, die sich bis zum Gleichstrom erstreckt.

Jeder der Schalter E₁ bis E₅ enthält ein elektronisches Hochgeschwindigkeits-Schaltnetzwerk einschließlich einer oder mehrerer logischer Eingangsgatter für »ein«- oder »aus«-Zeiten, einer Schalteinrichtung vorzugsweise in Form eines Feldeffekt-Transistors (FET) und einer Steuerschaltung für die Übersetzung der eingehenden »ein«- oder »aus«-Signale in Signale, welche den Feldeffekt-Transistor beeinflussen.

Die jeweiligen Ausgänge jedes Schaltnetzwerks E₁ bis E_K sind mit dem Eingang eines Hochleistungsverstärkers und Impedanztransformators gekoppelt, der schematisch als Block F dargestellt ist und ausführlich als DetailF in Fig. 8 wiedergegeben wird. Es soll betont werden, daß der Eingang des Verstärker-Umformers F eine gemeinsame Verbindung für die Ausgänge von allen Schaltnetzwerken E₁ bis E₅ darstellt. Es sind somit alle Kanäle mit dem Eingang dieses einen gemeinsamen Blocks F verbunden, wie in den Ausführungsformen der F i g. 1 a und 1 b zu erkennen ist.

Der Verstärker-Umformer F hat eine relativ hohe Eingangsimpedanz. Sie ist vorzugsweise von tier Größenordnung 10⁷ mal des »ein«-Widerstandes des Feldeffekt-Transistor-Ausgangs des jeweiligen Schalters E₁ bis E₅, das an den Eingang angeschlossen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform, die eine Verstärkerstufe vom »Nachfolge«-Typ verwendet, ist die Ausgangsimpedanz des Verstärker-Umformers F im wesentlichen NiIl, und der Faktor davon ist normalerweise 1,000.

Hier soll bemerkt werden, daß eine Kombination vor irgendeiner Anzahl der vorgenannten Hochgeschwindigkeitsschalter, wie E₁ bis E₅, mit einem einzelnen Hochgeschwipdigkeitsverstärker und Impedanz-Umformer, wie Block F, in der hier offenbarten Schaltung gemeinsam mit unten beschriebenen Prüfelementen einen Hochgeschwindigkeitsmultiplexer oder Kommutator darstellt, in welchem relativ billige Schaltelemente, ζ. Β. Feldeffekt-Transistoren mit nicht präzisem »ein«-Widerstand, benutzt werden können, wobei ein wesentlicher Vorteil darin besteht, daß die Schalter ersetzt werden können, ohne daß die Verstärkerwege neu kalibriert zu werden brauchen.

Der Ausgang des Blocks F ist mit den Eingängen von zwei digitalen Entscheidungsvorrichtungen gekoppelt, die schematisch als Blöcke H und I dargestellt sind. Sie haben die Funktion, zu entscheiden, ob die Ausgangsamplitude des Verstärker-Umformers F entweder die positive (Einrichtung H) oder die negative (Einrichtung 7) Bezugsspannung (+V oder — V) überschreitet. Die Quelle für die Bezugsspannung ist schematisch als Block G dargestellt.

Die digitalen Entscheidungsvorrichtungen H und I r-ir,A Qn «di bekannte Schaltungen des Typs, der im allgemeinen klassifiziert ist als »Spannungs-Vergleicher«, wie sie beispielsweise auf den Seiten 45 und 46 in »Handbook of Operational Amplifier Applications«, veröffentlicht von der Burr-Brown Research Corporation, Tuscon, Arizona, 1963, beschrieben sind.

Die Vorrichtung G ist eine bekannte Schaltung desjenigen Typs, den man auf S. 49 der eben zitierten Referenz findet.

ίο Die Bezugsspannungsquelle G ist eine Präzisionsspannung mit zwei Ausgängen, von denen der eine eine positive Spannung gibt, die an die Einrichtung H angelegt ist, und der andere eine negative Spannung liefert, die an die Einrichtung/ angelegt ist. Beide Bezugsspannungen der Quelle G, sowohl die positive als auch die negative, sind vorgegeben. Sobald das Ausgangssignal des Blocks F eine der vorgegebenen Bezugsspannungen überschreitet, entweder die positive oder die. negative, wird ein Vergleichssignal durch die Entscheidungsvorrichtung H bzw. / ausgelöst und an ein digitales Kontroll- und Multiplexnetzwerk, das schematisch als Block / gekennzeichnet ist, weitergeleitet. Block J ist ausführlich in F i g. 1 a als Detail/ dargestellt. Block/ seinerseits kontrolliert den Kontrolleingang des entsprechenden elektronischen Hochgeschwindigkeitsschaltnetzwerkes, nämlich des entsprechenden Details E im gesperrten oder leitenden Zustand, und dann geht das zu vergleichende Signal durch, so daß der erwähnte Schalter für die Dauer eines Abtastvorganges eingeschaltet bleibt, damit die Analog-zu-Digital-Abtast- und -Halteoperation in einer unten beschriebenen Weise vonstatten gehen kann.

Das digitale Kontroll- und Multiplexnetzwerk/ funktioniert als Programmierung für die Schalter E₁ bis E_s. Das Netzwerk reagiert auf ein Synchronisiersignal, das heißt auf einen »Sync«- oder »Go«-Impuls, das über den »Sync«-Eingangskanal von einer geeigneten digitalen Uhr hergeleitet wird. Beispielsweise kann der »sync«-Impuls vom Analog-Digital-Umwandler kommen. Als Reaktion auf solch einen »sync«- oder »go«-Impuls schaltet das Multiplexnetzwerk J in zeitlicher Folge die aufeinanderfolgenden Schalter E₁ bis E₅. Das System kann so eingerichtet sein, daß es die Schalter entweder abwärts oder aufwärts in der Folge kontrolliert, z. B. von E₁ bis E₅ oder von E₅ bis E₁. Die bevorzugte Art der Arbeitsweise wird später diskutiert werden. Nehmen wir an, daß das System so programmiert ist, daß es die jeweiligen Schalter E₁ bis E₅ z. B. des Kanals 1 kontrolliert und danach die Kanäle 2 bis η durchgeht. Im Verlaufe des Kontrollierens des Kanals 1 wollen wir annehmen, daß der Schalter E₁ eingeschaltet ist infolge der Wirkung des Kontrollsignals S₁ vom digitalen Kontrolinetzwerk J, welches seinerseits auf einen »sync«- oder »go«-Impuls vom Analog-Digital-Umwandler- und Kontrollogikblock AD reagiert hat In diesem Augenblick wird ein in den Eingang des Geophonsg, eingegangenes Signal durch die Eingangs-Elektronik A geleitet, von dort durch die Bandbreiteneinrichtung D₁, dann weiter durch den eingeschalteten Schalter E₁ zum gemeinsamen Ausgang, der den Verstärker-Umformer F enthält, welcher seinerseits ein Signal gleichzeitig an die

digitalen Entscheidungseinrichtungen Ή und / abgibt, welche das eingegangene Signal mit der positiven und negativen Bezugsspannung + V und — V vergleichen, die von der Präzisionsspannungsquelle G geliefert

wird. Wenn das eingegangene Signal in seiner Amplitude entweder die positive an H anliegende Bezugsspannung oder die negative an / anliegende Bezugsspannung überschreitet, wird das Durchtesten, das durch das digitale Multiplexnetzwerk / gesteuert wird, gestoppt, womit der Schalter während des restlichen Zyklus eingeschaltet gehalten wird, so daß das Ausgangssignal durch den Block F zum Analog-Digital-Umwandler und zur digitalen Kontrollogik geleitet werden kann, deren Arbeitsweise noch genauer erläutert werden wird.

Jetzt soll noch einmal zur Arbeitsweise des digitalen Multiplexnetzwerkes oder Programmierers / zurückgekehrt werden. Im Gegensatz zur oben beschriebenen Situation soll jetzt angenommen werden, daß der Schalter E₁ momentan eingeschaltet ist, als Reaktion auf ein Signal vom digitalen Multiplexnetzwerk/, und daß der Ausgang des Vestärkerumformers F weder die positive noch die negative Bezugsspannung, die von der Quelle G geliefert wird, überschreitet. In diesem Fall wird das digitale Multiplexnetzwerk / den Schalter E₁ ausschalten und den nächsten darauffolgenden Schalter E₂ einschalten. Das Signal, das zu dem zweiten Schalter E₂ geleitet worden ist, wird dann in der gleichen Weise getestet werden wie das Signal, das durch den ersten Schalter E₁ gegangen ist. So werden die gleichen Vergleiche mit der positiven und negativen Bezugsspannung angestellt werden, um zu bestimmen, ob das Multiplexnetzwerk J den zweiten Schalter E₂ in eingeschalteter Stellung halten soll oder nicht oder ob durch den ganzen Zyklus das Testen hindurch fortgesetzt werden soll, bis ein Signal durch einen von den Schaltern E₁ bis E, angeliefert wird, das die positive oder negative Bezugsspannung überschreitet. Für den Fall, daß diese Bedingungen durch den ganzen Zyklus hindurch nicht erfüllt werden, daß also das Multiplexnetzwerk / die Schalter E₁ bis E₅ kurzzeitig vorübergehend einschaltet, ohne daß ein Signal an H oder /, das die vorgegebenen Bezugsspannungen überschreitet, angeliefert wird, wird der Zyklus am fünften im eingeschalteten Zustand befindlichen Schalter E₅ gestoppt. Der Zyklus wird erneut beginnen, als Reaktion auf den nächsten »sync«- oder »go«-Impuls, der in das digitale Multiplexnetrwerk / eingeht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die für die Entscheidung über irgendeine Stellung der Schalter E₁ bis E_h erforderliche Zeit ein Minimum von einer halben Mikrosekunde.

Jedem »sync«- oder »go«-Impuls, der in das digitale Multiplexnetzwerk/ eingeleitet wird, ist ein zweites Signal zugeordnet, und zwar ein Kanalnummerimpuls, welcher einen Satz von Schaltern in einem speziellen der Kanäle 1 bis η auswählt.

Das digitale Multiplexnetzwerk / enthält auch den Exponentenaddierer sowie Mittel für die Zuteilung der den Exponenten entsprechenden digitalen Signale K_v K„, K₃ zum digitalen Speicher. Diese Signale werden vom Ausgang des Multiplexnetzwerkes / zum Block AD, der den Analog-Digital-Umwandler und die Kontrollogik enthält, geleitet und von dort zur Aufzeichenvorrichtung des in der Abbildung nicht dargestellten digitalen Bandspeichers. Die digitalen Exponentensignale K₁, K₂, K₃ liefern dem Analog-Digital-Umwandler Informationen über die Größenordnung des gesamten Verstärkungsfaktors der Verstärkerschaltung, wie es durch den Block A gefordert worden ist. Mit anderen Worten, das vom gemeinsamen Ausgang F zum Analog-Digital-Umwandler geleitete Signal enthält den Wert des verstärkten Signals innerhalb eines gewissen Bereichs, nämlich die Mantisse. Die digitalen Exponentensignale geben den Exponenten des Verstärkungsfaktors, mit dem das Signal verstärkt worden ist und welcher durch die Konfiguration der Schalter E₁ bis E₅ bestimmt wird, von denen nur ein einziger eingeschaltet und für das dem Analog-Digital-Umwandler zugelieferte Signal

ίο verantwortlich ist.

Es soll bemerkt werden, daß durch diese Art der Aufzeichnung auf dem Magnetband des nicht dargestellten Speichers in Form einer digitalen Gleitkomma-Zahl, d. h. in der Form von Mantisse und Exponent, es ermöglicht wird, die absolute Amplitude des seismischen Signals, wie es vom jeweiligen Geophon erzeugt wird, zu fixieren.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Analog-Digital-Umwandler einen Ablast- und Haltestromkreis enthält und auch eine Quelle für echte Zeitimpulse. Der Abtast- und Haltestromkreis garantiert einen hinreichenden Zeitraum für das Abtasten des angelieferten Signals und für dessen Analog-Digital-Umwandlung zum Zwecke der Speicherung in digitaler Form auf einem geeigneten nicht dargestellten Speicher, der an den Ausgang des Analog-Digital-Umwandlers angeschlossen ist. Der Speicher kann irgendeine geeignete Einrichtung, etwa ein digitaler Bandspeicher, sein.

Die Arbeitsweise des digitalen Multiplexnetzwerkes / kann besser an Hand der Fig. la verstanden werden, in der die das Netzwerk / bildenden Elemente innerhalb des gestrichelt gezeichneten Rahmens enthalten sind. Eines dieser Elemente ist ein »ODER«-Gatter OG, an das die Ausgänge der zwei digitalen Entscheidungseinrichtungen H und / angeschlossen sind. Das »ODER«-Gatter OG ist eine an sich bekannte Schaltung, die nur dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn die beiden Eingangssignale digital voneinander verschieden sind. Ein vom »ODER«- Gatter OG ausgehendes Signal, das einer Kombination aus der Enlscheidungseinrichtun^ H und der Entscheidungseinrichtung / entspricht, wird einem als »Auslösung 1« bezeichneten ersten Eingang einer Amplitudengedächtnislogik ML zugeführt, welche eine an sich bekannte Schaltung hat, die im wesentlichen aus Flip-Flops besteht. Die Amplitudengedächtnislogik ML enthält noch einen zweiten als »Auslösung 2« bezeichneten Eingang, dem ein Zeitsignal vom ersten Ausgang eines Zeitdekodierregisters ZR zugeführt wird, welches eine übliche Schaltung für Binär-Dezimal-Umwandlungen ist, wie sie z. B. in »Digital-Computer Primer« von E. M, McCormick beschrieben wird, speziell dort aui Seite 135 (McGraw-Hill Book Company, Inc., Nev York, 1959). Das Zeitdekodierregister ZR besitz auch einen zweiten und dritten Ausgang, aus dener »Stell«- und »Rückstell«-Signale dem zweiten um dritten Eingang der Amplitudengedächtnislogik Ml zugeführt werden. Das Zeitdekodierregister ZR win programmiert von Signalen, die aus einem »teile durch-32«-Flip-Flop-Zähler FC kommen, welcher mi seinem ersten Eingang an eine Quelle CL für Zeit impulse mit konstanter Frequenz angeschlossen isi die in der Abbildung beispielsweise als eine 1,024 MHz-Uhr dargestellt ist Der »teile-durch-32«-Flip Flop-Zähler ist ebenfalls eine an sich bekannt Schaltung für die Lieferung von 32 möglichen Zeit

impulsen. In der dargestellten Ausfühningsform ist es nämlich erwünscht, einen Arbeitszyklus von nominell 31 Mikrosekunden zu haben, und die Möglichkeit zu haben, Impulse auszuwählen, die innerhalb von Intervallen mit einer nominellen Dauer von 1 Mikrosekunde liegen. Der »teile-durch-32«-Flip-Flop-Zähler enthält eine nicht dargestellte »Rückstelk-Scbaltung und einen zweiten Eingang für die Aufnahme von »RückstelU-Signalen von einer Quelle für »go«- oder »synce-Impulse, welche, wie in Fig. 1 dargestellt, durch den Block AD, der den Analog-Digjtal-Umwandler und die Kontroilogik enthält, gegeben ist

Die Amplitudengedächtnislogik ML ist mit ihrem Ausgang an den ersten Eingang 1' eines »UND«- Gatters UG angeschlossen. Der zweite Eingang 2' dieses »UND«-Gatters UG ist an einen Ausgang des Zeitdekodierregisters ZR angeschlossen, durch den ein »Weiterzähl«-Signal geführt wird. Das »UND«- Gatter UG kann eine an sich bekannte Schaltung ao sein, die nur dann anspricht, wenn gleichzeitig zwei geeignete Signale durch ihre Eingänge Γ und 2' eingehen, und dann ein Ausgangssignal liefert, welches dem Eingang 1" eines Schalterzählers SC zugeführt wird. Der Schalterzähler SC ist eine an sich bekannte Schaltung, die im wesentlichen aus einer Vielzahl von Flip-Flops in Kaskadenschaltung besteht. Der Eingang 2" des Schalterzählers ist mit einem vierten Ausgang des Zeitdekodierregisters ZR verbunden und erhält von diesem ein »Rückslell«-Signal.

Der Schalterzähler SC enthält eine Vielzahl von Ausgängen, von denen drei zeichnerisch dargestellt sind, für die Zuleitung von die Exponenten darstellenden Signalen X₁, X₂ und X₃ zu den entsprechenden Eingängen des Exponentenaddierers ES. Der Exponentenaddierer ES enthält darüber hinaus eine Vielzahl von zusätzlichen Eingängen, von denen drei zeichnerisch dargestellt und mit Y₁, Y₂ und Y₃ bezeichnet sind, für die Aufnahme von Binär-Signalen vom Block A, die der Gesamtverstärkung entsprechen. Der Exponentenaddierer £5 enthält seinerseits eine Vielzahl von Ausgängen, von denen drei zeichnerisch dargestellt und mit K₁, K₂ und K₃ bezeichnet sind. Diese Ausgänge sind identisch mit den Ausgängen der Fig. 1, die dort von dem Multiplexnetzwerk J ausgehen und in Fig. 1 ebenfalls mit K₁, K₂ und K₃ bezeichnet sind. Der Exponentenaddierer £5 ist eine an sich bekannte Einrichtung, die aus einer Vielzahl von Flip-Flops besteht und aus »UND«- sowie »ODER«-Gattern. Seine Funktion besteht in der Addition und Speicherung der durch die Eingänge eingehenden Signale, sobald das »Addierexponenten «-Signal gegeben wird.

Die dem Exponenten entsprechenden Signale X₁, X₂ und X₃ werden vom Zählerschalter SC, wie in Fig. la dargestellt, den entsprechenden Eingängen einer Verstärkerschaltlogik- und Multiplexeinrichtung VM zugeleitet. Die Verstärkerschaltlogik- und Multiplexeinrichtung VM besitzt 5 · η Ausgänge, die mit 1-5, bis 1-5, sowie 2-5, bis 2-5, usw. und schließlich /1-5, bis n-5_s bezeichnet sind. Die aus diesen Ausgängen ausgehenden Signale werden, wie in den Fig. la und 1 b dargestellt ist, den Schaltern E₁ bis £, des ersten Kanals sowie den Schaltern £, bis £, des zweiten Kanals usw. und schließlich den Schaltern £, bis £_s des η-ten Kanals zugeführt. Die letztgenannten Signale steuern oder programmieren die Schalter E₁ bis E₆.

Die Verstärkerschaltlogik- und Multiplexeinrich tung VM enthält ferner eine Vielzahl von Eingängei für das Empfangen von Kanalnummeisignaten, di( vom Block AD geliefert werden, wie es in der Fig. la und 1 b dargestellt ist. Die Aufgabe dei Kanalnummersignale besteht darin, die Funktion dei Verstärkerschaltlogik- und Multiplexeinrichtung VM derart zuzuordnen oder zu synchronisieren, daß di( Kanalprogrammiersignale in der gewünschten Rei henfolge auftreten. Die Verstärkerschaltlogik- unc Multiplexeinrichtung VM ist eine übliche Schaltung für die Binär-Digital-Umwandlung.

Die Verstärkerschaltlogik- und Multiplexeinrichtung VM steuern oder programmieren also die Reihen folge, in der die Schaltsignale S₁ bis S₅ angewendei werden, mit denen die Schalter E₁ bis E₅ der verschiedenen Kanäle 1 bis η geschaltet werden.

Die Verstärkerschaltlogik- und Multiplexeinrichtung VM ist so programmiert, daß sie in einer zeitlichen Aufeinanderfolge zuerst alle Schalternetzwerke E₁ bis E₅ des ersten Kanals, dann alle Schalte! E₁ bis E₅ des zweiten Kanals usw. und schließlich alle Schalter E₁ bis £_s des η-ten Kanals durchgeht. Die soeben beispielhaft aufgezählte Schaltreihenfolge, die beim Kanal 1 beginnt und beim Kanal η endet, kann jedoch auch eine andere sein. In jedem Fall wird die Reihenfolge der Kanäle durch die Kanalnummersignale bestimmt, die dem digitalen Multiplexnetzwerk / zugeführt werden, und welche eine Funktion der vom Block A D gelieferten Signale ist, wie sich aus den Fig. la und 1 b ergibt.

Die vorangegangene Beschreibung der Fig. la gilt auch für die F i g. 1 b bis auf die das Element O enthaltende Rückkopplung.

Im System der F i g. 1 ist eine negative Rückkopplung durch die das Element O (Aktivfilter) enthaltende Rückkopplungsschleife, die an den Eingang der ersten Verstärkerstufe B₁ angeschlossen ist, gegeben Letztere ist eine Modifikation der anderen Verstärkerstufen der Fig. la, nämlich der in Fig.4 dargestellten StufenB₂ bis B₄. Aus Fig. 10 erkennt man, daß die modifizierte Verstärkerstufe B₁ identisch mit den anderen Verstärkerstufen ist bis auf die Tatsache, daß der Endpol des Widerstandes R₂ an den Ausgang der Rückkopplungsschleife angeschlossen ist, nämlich an den Ausgang des Elementes O, statt wie die anderen Verstärkerstufen in der in F i g. 4 dargestellten Weise geerdet zu sein.

Das Element O der Rückkopplungsschleife enthält ein Aktivfilter mit einer Hochfrequenz-Dämpfungscharakteristik und einem charakteristischen Faktor von mindestens 1. In der dargestellten Ausführungsform hat die Filterschaltung des Elementes O den Faktor 1, wie es sich durch das in Fig. 10 dargestellte Koppeln des Ausgangs des Arbeitsverstärkers mit seinem negativen Eingang ergibt.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich, enthält das Elemente der Rückkopplungsschleife ein Teilstück N, das ein Netzwerk von Widerständen und Kondensatoren ist, deren Werte so ausgewählt sind, daß sich die gewünschte Frequenzcharakteristik des Elements O ergibt. Ferner ist eine aktive Stufe zu erkennen, die einen Arbeilsverstärker enthält, bei dem die vorgenannte Rückkopplungsschleife von seinem Ausgang zu seinem negativen Eingang geleitet ist, damit der Faktor 1 für das aktive Filter des Elements O erzielt wird. Die Schaltung O hat mindestens den Faktor 1, und in der dargestellten Ausführungsform isl

/fo

der Faktor +1. Es wird darauf hingewiesen, daß ein neeativer Faktor von mindestens — 1 gewählt werden kann In diesem Fall ist es notwendig, die Rückkopplune zum Eingang der Verstärkerschaltung zu leiten, damit eine exakte Phasenbeziehung zwischen dem Fineane der Rückkopplung und dem Eingangssignal Gewährleistet wird. -

Die in den Fig. Ib und 2b dargestellten Schaltunsen sind bevorzugte Modifikationen der in den Fiσ la und 2a dargestellten Schaltungen. In den Fiβ Ib und 2b ist gezeigt, daß die das aktive FiI-ter O enthaltende Rückkopplungsschleife an den Einoane einer zusätzlichen Verstärkerstufe P geführt S Z zwischen dem Ausgang der Eingangselek- ZrUkA einerseits und dem Eingang der konstanten t₅ SoannungsquelleC, und den Bandbreiteneinrichtunllü0 bzw. D₁' geschaltet ist. Die Einzelheiten der Verstärkerstufe P und die Art ihrer Verbindungen zu irvorge^annten benachbarten Schaltelementen ist in F i E 13 dargestellt. Aus F i g. 13 erkennt man, daß _ao ie Schaltung P für eine konstante, vom Eingangs- *g„i unabhängige Eingangsimpedanz sorgt, indem sil den Effekt der konstanten Spannungsquelle C₁ von der Eingangselektronik A abisoliert. In anderen Worten d e⁸Ve⁸rstärkerstufe P bietet eine niedrige tapSnz-Steuerung zur Klipperschaltung der kon-Sen Spannungsquelle C₁. Die Verstärkerstufe P enthält einen Arbeitsverstärker mit dem Faktor 2 in Kombination mit einem Netzwerk aus Widerständen zur Abschwächung des Faktors um den Faktor 1/2, S daß die Verstärkerstufe P gegenüber Signalen, die Z iedem ihrer Eingänge geliefert werden, den Netto-FaSoM aulwL⁸ Si! SdIt ferner einen Vereinißungspunkt dar, in dem sich die vom Element O koSnde Rückkopplung, die zum Eingang der Ver-Schaltung geleitet wird, mit dem Signal aus der Eingangselektronik A vereinigt.

Weiterhin wird bemerkt, daß das in Fig. 10 dargestellte Schaltelement O eine im wesentlichen fooo/oige negative Rückkoppplung für Gleichstrom und eine vorbestimmte, innerhalb des Paßbandes iSgende Rückkoppplung für Wechselstrom darstellt Damit wird es möglich, die Verstarkerstufen der Verstärkerschaltung durchgehend über Gleichstrom-Kopplungen miteinander zu verbinden und dennoch dne Gleichstromstabilität zu bewahren. Em wichtiger Vorteil dieser Schaltung gegenüber^Schaltungen ohne Gleichstromkoppplung und Ruckkopplungsschleife besteht darin, daß die Verstarkerstufen der Verstarkerschaltung Gleichstromverstärker sind. Fur alle jedoch sehr kleinen Signale werden einige der Verstärkerstufen durch die Wirkung der Diodenklipperschaltung C gesättigt werden. Ein Wechselstromver-Oktave erreicht, zeigt. Die Dämpfung soli ^VO8 weise mindestens 6 db pro Oktave betragen, jedoch weniger als 12 db pro Oktave, da eine »Klmgel«- Schwingung bei 12 db pro Oktave auftreten kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das inner durch eine »Anfangs-Dämpfung«, die UdD pro Oktave erreicht und auf 6 db pro Oktave fur ungefähr das unterste Drittel ihres Bereichs .^wecn^^e"' charakterisiert. Diese vorteilhafte Kombination 11 dq bis 6 db Dämpfung laßt sich erreichen durch eine genaue Vorgabe des WiderstandesK₁₁ in rig. »*. Schaltung JV, die zwischen dem Kondensator C₄ uuu

der Erde liegt. μ;ρΗγϊρ-

Das Rückkopplungs-FjlterO ist son»t «nN edng_

Paß-Filter mit einer Dampfung bei :?^"f^e^^rf_Q quenz, wie es von der obeη beschriebenen und m Fig. 11 dargestellten Paßbandcharaktenstik gezeigt

wird.

Die hier beschriebene »
Rückkopplungsschleife und die lung der Verstärkerstufen dun
zu Wellenformen, die dem ^^^ folgendes in F ι g. 11 ^^^,S^iuiig und effekt der Anwendung ^der G^lei^^tro™£KGesteht der vorbeschriebenen^^^^^^.

darin, daß der g^JJ""^*^ ier fehler enausgang effektiv der gleiche is^»* α jeder individuellen Stufe, wenn man anderen Stufen abschaltet _{f die in}

Obgleich die individuellen. Ve^^uftn^ne £ Kaskade geschähet sind, |»«
Wechselstrom als auch fur

hat ^S^S^Sl^ tiven Ruckkoppplungsschleite einen

Stromfaktor an dem tP^^f^^t _mer F der irr1 wesenglichen ^^^ wesentIich höherer Wechseijtromia g

^S^SK Ää Erfindung, die

SdStdd1e ^tt^S^i sie in Fig. Π durch die gestrichelte Linie* darge-

™ ^e^SSSefflE ^ Durchfühmng der bis auf die tiiiismiuci 1 _Ausf_ühningsformen

^P^J-J*«^ J^«^ ^fplexln durch der F1 fr2a undj D w _{exer KM} ausge-

men »»«»«nenjtauü M ^ _modifizi

^'^Sntrolln^werkV übernommen wird, das digitalen Kontrolhietzwerk J _{{ühru forme}n

inι Fi g. 2c dargestellIt ^ _{sich fa ähnHcher}

der Fi J.²^ ""^^^^_ormen der Fi g. 1 a und Weise wie Ae AusMiru^ | ^ _{Rückkopp ung}

J"»"^^™^ Seite des Arbeitsverstärkers direkt an die negamve der F i g. 1 a

der Stufe B₁ gefuhrt ist,jenaii^ ._{m pall dM}

und wie ^J^gSj _über eine zusätzliche , wie^PL in Fi, 13 gezeigt ist, g,

der einzelnen Kanäle!

val¹

gestellt, und man erkennt eine Hochf requenz-Dampfungs-Charakteristik bei /„ wie sie s.ch in> einer bevorzugten Ausführungsform der Größenordnung von 10-3 bis 10-« Hertz zeigt. Die ausgezogene Linie in Fig. 12 ist eine etwas idealisierte Kurve «nd die gestrichelte Linie eine typische tatsächl.che Kurve für eine Ausführungsform des Elementes O, bei der sich eine Dämpfung bei einem Wert, der 12db per ^^ ·„ *_nia Umformer F vorgeseher Kanäle s ™*V _{dnes jeden dieser} separate, Die jewe.lJgJ^ J5 B ^ ^ _{die entspreche}nde, Verstärker υ¹^ _{KM angeS}chlossen, desse:

65 Eingänge des Mu1 » _zugeOrdneten Eingang

^«^ ^AS_ch ⁸ _eidungseinrichtungen W und de ü S¹^" . _einer Bezugsspannung ( + V

zwecks Vergieicn ₆₀₉ 615/11

-V) in der für die Ausführungsformen der Fig. la tiplexer KM selektiv alle aufeinanderfolgenden und Ib beschriebenen Weise angeschlossen isL Kanäle passieren, bis durch zum Kanal ^ Jeder Ka-

Der Multiplexer KM der FiI-Za und 2b enthält nal wird dabei von dem Multiplexer un wesentlichen zusätzlich noch einen Eingang für ein >sync«-SignaL nur für das Zimntervall offengehalten das erforderder an den Ausgang des Blocks AD angeschlossen ist. 5 lieh ist^ damit das digitale Konirollnetzerwk J die Das »sync«-Signal synchronisiert die Arbeitsweise des ganze Folge der Schaltsignale S bis S durchprüfen Multiplexers Ei! Dieser ordnet die von den Kanä- kanen, zusätzlich der Zeit, die erforderlich ist, um die len 1 bis η ankommenden Signale nach Maßgabe von Abtast- und Halteoperation durchzufuhren. Nachdem Synchronisierimpulsen in eine zeitliche Reihenfolge der Multiplexer KM in der hier beschriebenen Weise ein, er verbindet die Ausgänge der einzelnen Kanäle io alle Kanäle von 1 bis η durchgegangen ist, beginnt er in einer ausgewählten Reihenfolge über die digitalen damit wieder von vom. ■ -.

Entscheidungseinrichtungen H und / mit einem taodi- Innerhalb des gestrichelten Rahmens der F, g. 3

fizierten digitalen Kontrollnetzwerk /', dessen Dstails ist der Block A ausführlich dargestellt Ein Eingangsausführlicher in der F i g. 2 c dargestellt sind. abschwr-her ist über einen Auswahlschalter SW an

Das modifizierte digitale Kontrollnetzwerk Γ ist im 15 einen »50- bzw. oO-Hze-Ausgleichsschalter HL und wesentlichen identisch mit dem digitalen Multiplex- an einen Eingangstransformator ET angeschlossen, netzwerk J der Fig. 1 c. Es unterscheidet sich von Der Auswahlschalter SWist mit einen Stufenverstardiesem jedoch in der Verstärkerschalüogik, auch in kungs-KontroUschalter SV gekoppelt und gestattet, der Schalt-und Kanaldekodierlogik. In dem digitalen wahlweise den Eingangsabschwacher zu umgehen, Multiplexmetzwerk/ der Fig. la, Ib und Ic sind in *> mittels einer vom Geophon zum zweiten Pol des der Verstärkerschaltlogik- und Multiplexvorrichtung Schalters führenden Leitung UL. VM Mittel für die Ausführung der Multiplexer-Funk- Der in Blockform dargestellte Eingangstransformation nach Maßgabe der vom Block AD eintreffenden torET kann geeignete übliche Eingangs- und AusSignale vorgesehen. In dem modifizierten digitalen gangswxklungen enthalten, wobei die letztere mit Kontrollnetzwerk J' der Fig. 2c ist demgegenüber »5 deru Eingang des Vorverstärkers^ verbunden ist. keine solche Einrichtung für das Multiplexen vorge- Der Eingangstransformator ET dient zur Abtrensehen. Hier wird das Multiplexen von einem sepa- nung des Geophons und des Eingangskabels vom raten Multiplexer, wie es in den Fig. 2a und 2b ge- Vorverstärker A₁ und von den darauffolgenden zeichnet ist, vorgenommen. Schaltelementen, wobei jedoch die Anwendung einer

In dem System der Fig. 2a, 2b und 2c enthält die 30 üblichen Brückenausgleichtechnik oder Ausfiltertech-Verstärkeirschaltlogik lediglich Eingang zum Emp- nik nicht unterbunden wird, sofern unerwünschte fangen der Schaltzählersignale X₁, X₂ und X₃, außer- Energien überspielt oder ausgemerzt werden sollen, dem ist mit nur einmal fünf Ausgängen, die S₁ bis S₆ wie die 60-Hertz-Interferenz infolge eines induktiven bezeichnen sind, ausgerüstet. Jeder dieser Ausgänge und kapazitiven Effektes am Verstärkereingang. Derist an die entsprechenden Schalter E₁ bis E₅ aller 35 artige unerwünschte Signale können mittels der »50-Kanäle gemeinsam angeschlossen, wie es in den bzw. oO-Hze-Ausgleichsschaltung zurückgehalten Fig. 2a und 2b dargestellt ist. Dieses in anderen werden.

Worten: In der Ausführungsform der Fig. 2a und Der Vorverstärker/I₁ ist vorgesehen, um die

2b mit dem in Fig. 2c dargestellten modifizierten gewünschten Eingangssignale ausreichend zu verstär-Kontrollnetzwerk /' werden die gleich bezifferten 40 ken, damit das Niveau des unerwünschten Eingangs-Schalter E₁ bis E₅ sämtlicher Kanäle von 1 bis n rauschens der dieser Stufe folgenden aktiven Filter gleichzeitig geschaltet durch ein Schaltsignal, das von überschritten wird. Filter sind, wie in F i g. 3 dardem modifizierten Kontrollnetzwerk /' kommt. Bei- gestellt ist, in Reihe an den Ausgang des Vorverstärspielsweise schaltet ein Schaltsignal S₁ gleichzeitig die kers A_x in folgender Reihenfolge angeschlossen: Erst Schalter E₁ sämtlicher Kanäle 1 bis n. Ein Schalt- 45 ein einstellbarer Niedrig-Schnittfilter LF, dann ein signal S₂ schaltet gleichzeitig sämtliche Schalter E₂ einstellbarer Hoch-Schnittfilter HF und schließlich der Kanäle 1 bis n usw. ein einstellbarer Filter AF für sonstige Frequenzen.

Der Multiplexer KM der F i g. 2 a und 2 b teilt je- In einer Ausführungsform kann der Vorverstärker A _x weils selektiv nur einen einzigen Kanal zur Zeit den des Blockes A einen Verstärkungsfaktor von 8,0 insdigitalen Entscheidungseinrichtungen H und / und 50 gesamt aufweisen, oder irgendeinen anderen vorbegleichzeitig dem Analog-Digital-Umwandler im Block stimmten Faktor, wenn der Eingangsabschwacher EA AD zu. Das heißt, der Multiplexer KM läßt Signale in die Schaltung mittels des Schalters SW eingeschalselektiv passieren, die vom Kanal 1 kommen, wäh- tet ist.

rend der vollständigen Zeitperiode, in der das digi- Es sind Mittel vorgesehen, um den Gesamtverstär-

tale Kontrollnetzwerk /' die Signale S₁ bis S₅ durch- 55 kungsfaktor des Blockes A einzustellen, einschließprüft, um den Kanalschaltzyklus vom Schalter E₁ bis lieh der Stufenverstärkungskontrolle SV, die manuell zum Schalter E₅ durchzuprüfen. Danach unterbricht eingestellt werden kann und die in einer bevorzugten der Multiplexer KM seinen Eingang für den Kanal 1, Ausführungsform mit Mitteln ausgerüstet ist, die in um Zeit für die Abtast- und Halteoperation in dem F i g. 3 als »Stufe A Verstärkungslogik« GL bezeich-Block AD zu reservieren, und läßt selektiv das Signal 60 net sind. Letztere dienen der Herausgabe der dem des Kanals 2 zu den digitalen Entscheidungseinrich- Gesamtverstärkungsfaktor des Blockes A entspretungen H und / und zum Block AD für ein Zeitinter- chenden Signale Y₁, Y₂ und Y₃ in binärer Form, die vall passieren, das wieder ausreichend ist, um dem über geeignete Leitungen dem digitalen Netzwerk/ digitalen Kontrollnetzwerk J' das Durchprüfen des bzw. /' zugeführt werden. Genauer gesagt, werden ganzen Zyklus der Schaltsignale S₁ bis ,S₅ und damit 65 diese dem Verstärkungsniveau des Blocks A entder Schalter E₁ bis E₅ des Kanals 2 zu ermöglichen, sprechenden Signale den Eingängen Y₁, Y₂ und Y₃ danach wird wieder Zeit für die Abtast- und Halte- des Exponentenaddierers ES in den digitalen Netzoperationen gewährt. In gleicher Weise läßt der MuI- werk J bzw. /' zugeführt, wie es in den Fig. Ic bzw.

/ti-

2ϋ

2 c dargestellt ist. Die Funktion dieser Verstärkungsfaktorniveausignale Y₁, Y₂ und Y₃ besteht darin, den Exponentenaddierer ES so einzustellen, daß seine Exponentenausgangssignale automatisch so bemessen werden, daß in ihnen das Veniärkungsfaktorniveau des Blockes A berücksichtigt ist. Für den Fall, daß der Block A einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor verschieden von 8 aufweist, wird es notwendig, zusätzliche digitale Signale zum oder vom Exponentenaddierer ES zu leiten.

Obgleich die offenbarte Schaltung Mittel enthält für die automatische Einführung des vorbestimmten Verstärkungsfaktorniveaus des Blockes A in den

Exponentenaddierer ES, um die Exponentensignale Dämpfung des Verstärkers wird durch den ond
auf das entsprechende Verstärkungsfaktorniveau am 15 sator C₁ bestimmt, der von dem Widerstand R₁ in der Ei ill i h bh Rükklhlif übbük id Di i

niveau des zum Kanal 1 gehörigen Blockes A ist Uustriert durch die gestrichelte Linien, die die Blöcke A der Kanäie 2 und η mit der Linie verbinden, die die Signalleitung bedeutet, durch die die Signale des Ver-Stärkungsniveaus des Blockes A des Kanals 1 zum digitalen Netzwerk / bzw. J' geleitet werden (vgl. F i g. 1 a und 1 b bzw. 2 a und 2 b).

Die F i g. 4 stellt den Block B dar und zeigt einen transistorisierten Breitbandarbeitsverstärker AV in nichtinvertierender Konfiguration. Der Präzisionsver-Stärkungsfaktor wird durch die Präzisionswiderstände R₁ und R? des Rückkopplungsnetzwerkes gegeben. Die in F i g. 4 a mit /₂ f

in F i g. 4 a mit /₂ bezeichnete Hochfrequenz-Dämpfung des Verstärkers wird durch den Konden-C bi d d Widd R i d

Eingang einzustellen, ist es auch beabsichtigt, daß der Exponentenaddierer£5 manuell eingestellt wird, damit das manuell eingestellte Verstärkungsfaktorniveau der Eingangselektronik berücksichtigt werden kann. Es soll bemerkt werden, daß derGesamtverstärkungsfaktor der Eingangselektronik A in an sich bekannter Weise eingestellt werden kann. Zum Beispiel kann er eingestellt werden durch einen in der Figur nicht gezeigten Spannungsteiler im Eingangsabschwächer EA il i Mhd di d l i

_{1 1}

Rückkopplungsschleife überbrückt wird. Die in Fig. 4a als /1 bezeichnete Niedrigfrequenz-Dämpfung der Verstärkerschaltung wird durch den Widerstand R₂, der durch Gleichstromkopplung die negative Seite des Aibeitsverstärkers erdet (das gilt nicht für die Verstärkerstufe B₁'), bestimmt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verstärkungsfaktor der Verstärkerstufe eine Konstante von +8,000 im Paßband herab bis zum Gleichstrom. Eine Abgleichi ßi

ggp

vorgesehen werden und ist als ein veränderbarei Widerstand A₃ für den Gleichstrom abgleichenden Arbeitsverstärker A V vorgesehen.

Die Einzelheiten des Details C sind innerhalb des gestrichelt gezeichneten Rahmens der Fig. 5 dargestellt, die eine Begrenzungsschaltung zeigt, die das Ausgangssignal irgendeiner vorhergehenden Stufe beschneidet und so die Eingangsspannungsschwingunii f f i W b

gg pg gg g

EA mittels einer Methode, die derart gestaltet ist, 25 einrichtung zur Korrektur von Ungleichmäßigkeiten daß die Eingangsimpedanz erhalten bleibt, sowie in der Eingangsspannung im Arbeitsverstärker kann durch geeignete Einstellung der nicht dargestellten vorgesehen werden und ist als
Rückkopplung in dem Vorverstärker A,, indem dessen Verstärkungsfaktor eingestellt wird. Es wird weiterhin bemerkt, daß die Einstellung des Eingangs- 30
abschwächen ES und des Verstärkungsfaktors des
Vorverstärkers A_x mechanisch synchronisiert oder gekoppelt werden kann. In anderen Worten stellen die

digitalen Verstärkungsniveausignale vom Block A ggg

Hilfsmittel dar, mittels derer die logischen Gatter des 35 gen für irgendeine folgende Stufe auf einen Wert be-Exponentenaddierers ES in den Stand versetzt wer- grenzt, der so bemessen ist, daß, wenn mit einem den, die Schaltung des Blockes A abzufragen und die Verstärkungsfaktor von + 8,000 verstärkt wird, Exponentensignale demgemäß in bekannter Weise wie es in der illustrierten Ausführungsform geschieht, einzustellen, wie es in F i g. 3 durch die entsprechen- die nachfolgende Stufe nicht ausgelastet wird. Die den gestrichelten Linien angedeutet wird, die vom 40 Begrenzungsschaltung C enthält einen Eingangs-Eingangsabschwächer EA und vom Vorverstärker A _t widerstand A₄, der mit seinem Ausgangsende an den zum Schalter SV führen. Darüber hinaus kann die elektrischen Mittelpunkt eines Diodenpaares ange-Einstellung der Verstärkungsniveaukontrolle des schlossen ist, das aus den Dioden D₁ und D₂ besteht, Blockes A in üblicher Weise mit dem Exponenten- welche ihrerseits in Serie zwischen dem negativen Pol addierer ES verbunden werden, wie durch geeignete 45 und dem positiven Pol einer nicht dargestellten elektrische Verbindungen, die die Position des Schal- Gleichstromquelle geschaltet sind. Dieser Begrenzer tersSW anzeigen, gemeinsam mit konventionellen garantiert, daß der Arbeitsverstärker niemals den Mitteln, wie die »Stufe A Verstärkungslogik« GL. linearen Arbeitsbereich überschreitet. Damit wird Mit ihnen werden geeignete binäre Signale Y₁, Y₂ keine wesentliche Verzerrung in dem »Ein-Skala«- und Y₃ hergeleitet, die repräsentativ für die Stellung 5° Amplitudenbereich (d.h. 0,512 bis 4,096 Volt) am des Schalters SV sind und andererseits das vorgege- Ausgang der folgenden Stufe B gefunden werden. In

einer bevorzugten Ausführungsform wird das Signal am Eingang auf etwa 0,7 + 0,1 Volt = 0,8 Volt be-

8 80 64 Vl

bene Verstärkungsniveau der Eingangselektronik A wiedergeben. Die einzelnen Blöcke A der Kanäle bis η sind gewöhnlich im wesentlichen auf gleichem Vkfk id di

gg

grenzt, woraus sich maximal 0,8 · 8,0 = 6,4 Volt am l f B b D A

g g g

Verstärkungsfaktorniveau. Demgemäß wird man die 55 Ausgang der nachfolgenden Stufe B ergeben. Der Ar ■ Schalter SV, die die Verstärkungsniveaujustierung beitsverstärker A V des Details B ist fähig, seinen der einzelnen Kanäle 1 bis π darstellen, gewöhnlich Ausgang in einem Bereich von +10 Volt bis auf die gleichen oder einander entsprechenden Ni- -10 Volt linear schwingen zu lassen. Das Beschneiveaus einstellen und sie zweckmäßigerweise mitein- den oder Begrenzen durch die Schaltung des Details C ander synchronisieren oder koppeln, etwa durch 60 bringt Verzerrungen hinein während der Beschneideri periode, jedoch nicht während des niedrigen »EinSkala«-Amplitudenverlaufs. Die Gleichstromquelle, zwischen deren Pole die erste und die zweite Diode

pp

eine geeignete mechanische Kopplung von einem Kanal zum anderen. In solch einem Falle ist es erforderlich, die »Stufe A — Verstärkungslogik« GL nur in einem einzigen der Kanäle vorzusehen, zwecks Ab-

in Serie geschaltet sind, ist eine Präzisionsspannungs·

gäbe eines Signals über das Verstärkungsniveau des 65 quelle, die von einem Regulator mit niedriger Impe·

' i d id d lif S i d

BlockesA zum digitalen Netzwerk/ bzw. J'. Die Koordination der Verstärkungsniveaus der Blöcke A der einzelnen Kanäle 2 bis η mit dem Verstärkungs-

q g g p

danz versorgt wird, und liefert Spannungen in dei dargestellten Ausführungsform von 0,7 Volt unc -0,7 Volt. Der Widerstand R₄ hat in einer bevorzug-

21 22

ten Ausführungsform 5,1 kOhm. Die erste und die das Abgleichen von Gleichstromunebenheiten in der zweite Diode sind fähig, sehr rasch aus dem Leitungs- Schaltung D' gezeigt sind, ist es durchaus möglich, zustand herauszukommen, d. h., sie besitzen eine derartige Mittel vorzusehen, etwa in Form eines Abschnelle Regenerationscharakteristik. gleichwiderstandes, wie der in F i g. 6 gezeigte Wi-

Die Dioden leiten so lange nicht, bis die Eingangs- 5 derstand R₆ der Schaltung D. Es wird hierzu bemerkt, Spannungsschwingungen die Hintergrundvorspannun- daß Arbeitsverstärker im Idealfall keine Gleichstromgen von + oder —0,7 Volt überschreiten. An diesem Unebenheiten haben und deshalb an sich keinen Punkt findet ein Spannungsabfall über den Wider- Gleichstromabgleich benötigen. Im praktischen Fall stand /?₄ statt infolge des Diodenstroms, und der ist ein derartiger Abgleich jedoch erwünscht und Ausgang verbleibt im wesentlichen bei ±(0,7 + 0,1 io kann durch Mittel wie etwa einen Widerstand R₈ = 0,8 Volt) während des Begrenzungsprozesses. Es gegeben werden.

wird nochmal darauf hingewiesen, daß die Impedanz Die Gesamtwirkung der bisher beschriebenen Ver-

der Vorspannungsquelle von + und — 0,7 Volt nied- Stärkerschaltung übersteigt einen relativ weiten Be-

rig sein muß, um eine Steifigkeit, d. h. hohe Stabilität reich, der sich von sehr niedrigen Frequenzen, die

der Vorspannung zu gewährleisten. 15 dem Gleichstrom nahe sind, bis zu hohen Frequenzen

Die Schaltung des Details D ist innerhalb des ge- erstreckt, welche durch die Charakteristiken der Verstrichelt gezeichneten Rahmens der F i g. 6 darge- stärkerstufe B und im einzelnen durch deren Komposteilt. Sie enthält einen Arbeitsverstärker A V, der in nentenÄj und C₁ bestimmt werden. In einer typveiner phasenumkehrenden Konfiguration geschaltet sehen Ausführungsform kann der Widerstand R₁ ist, um einen nominalen Verstärkungsfaktor von 20 35000 Ohm betragen, und der Kondensator C₁ kann —1,000 zu bieten, wobei Kompensationsregulierun- eine Kapazität von 1 Picofarad aufweisen, womit eine gen für den Verstärkungsfaktor und die Phase vorge- Hochfrequenz-Dämpfung bei etwa 40 000 Hertz gesehen sind. Diese Funktionen sind in der Zeichnung geben ist. Das Ansprechen der beschriebenen Verbeschrieben. Ein Gleichstromabgleich ist erforderlich, Stärkerschaltung auf niedrige Frequenzen liegt bei um Unebenheiten in der Eingangsspannung des Ar- »5 einer typischen Ausführungsform ungefähr bei beitsverstärkers A V zu korrigieren, und er wird von 3/10 Hertz. Das Verhalten bei niedrigen Frequenzen einem regulierbaren Widerstand R₈ im Inneren des ist umgekehrt wie die in F i g. 12 gezeigte Dämpfungs-Arbeitsverstärkers A V gebildet. Zwischen dem Ein- Charakteristik der Filterschaltung O.
gang des Arbeitsverstärkers A V und dem Eingang Die Schaltung des Details E ist innerhalb des gedes Gleichstromabgleichs ist der Kondensator C₂ in 30 strichelten Rahmens der F i g. 7 dargestellt und entReihe geschaltet. Der Kondensator C₂ kann weggelas- hält ein Schaltelement LL mit niedrigem Streuverlust, sen werden, wenn Spannungsunebenheiten und Drift- das einen Festkörperschalter enthält. In der »Aus«- Spannungen am Gleichstromabgleich angemessen kon- Stellung hat es einen außerordentlichen hohen Widertrolliert werden. Ohne daß die Funktion der Stufe D stand und einen außerordentlich geringen Streuverlust wesentlich geändert wird, kann ein derartiger Arbeits- 35 vorzugsweise von der Größenordnung von 10¹⁰ Ohm, verstärker entweder in der invertierenden oder in der und im »Ein«-Zustand hat es einen Widerstand von nichtinvertierenden Version angewendet werden. der Größenordnung zwischen 30 und 3000 Ohm. Die-Eine Phasenumkehr um 180 Grad wäre der einzige ser Festkörperanalogschalter ist vorteilhaft vom Typ Unterschied, und dieser könnte korrigiert werden eines Feldeffekttransistors, der üblicherweise als durch ein Vertauschen der Geophonzuleitungen am 40 FET-Typ bezeichnet wird. Ein Steuerstromkreis wird Eingangstransformator, das ist am Eingang zum benutzt, um den normalerweise in der »Aus«-Stellung Block A. In einer typischen Ausführungsform können befindlichen Schalter in der »Aus«-Stellung zu halten. Verstärkungsfaktor und Phasendifferenz zwischen Solch ein Steuerstromkreis ist im Diagramm als der den weiteren Stromwegen in irgendeinem Kanal bis zu Block SD dargestellt, dessen Ausgang mit dem Koneiner gewünschten Genauigkeit von 0,1 °/o oder noch 45 trolleingang des Festkörperschalters LL verbunden genauer ausreguliert werden, unabhängig von der ist und der einen mit 5 bezeichneten Eingang hat. Der Anzahl der vorhandenen Verstärkerstufen. In einem Eingang S dient für das Empfangen von Zeitimpul-Stromweg vom Geophon bis zum Eingang des Ana- sen S_v S₂, S₃, S₄ und S₅ vom digitalen Netzwerk / log-Digital-Umwandlers kann die Bandbreite des bzw. /'. Wie oben erwähnt, ist in der Arbeitsweise der gesamten Verstärkerweges auch verengt oder reguliert 5° offenbarten Verstärkerschaltung die Steuerstromkreiswerden durch den Phasenverschiebungskondensator stufe SD dazu vorgesehen, um den normalerweise in Cj, der die Rückkopplungswiderstände R₅ und A₇ der »Aus«-Stellung befindlichen Festkörperschaltei überbrückt. LL zu kontrollieren, wobei das Steuersignal von dei

Die in F i g. 6 a dargestellte Schaltung D' ist gegen- Zeitlogikschaltung herkommt, so daß im gewünschten

über der in Fig. 6 dargestellten Schaltung D zu 55 Zeitpunkt das Schaltelement LL in die »Ein «-Stellung

bevorzugen, da sie eine bedeutend bessere Bandbrei- geschaltet wird und in dieser Stellung für ein vorge-

tencharakteristik für das erfmdungsgemäße System gebenes Zeitintervall gehalten wird. In dieser sEin«-

ergibt. Die Schaltungen D und D' unterscheiden sich Stellung kann das Analogsignal, vom Eingang des

unter anderem in folgendem: Die Schaltung D besitzt Schalters kommend, diesen bis zu seinem Ausgang

lediglich einen Wechselstromfaktor, die Schaltung D' 60 während des vorgegebenen Zeitintervalls passieren

hingegen besitzt beides, sowohl einen Wechselstrom- so, wie es für die gewünschte Arbeitsweise erforder-

als auch einen Gleichstromfaktor. Die Schaltung D Hch ist.

hat einen negativen Faktor, nämlich -1, demgegen- Die Schaltung des Details F ist innerhalb des ge

über hat die Schaltung D' einen positiven Faktor, strichelten Rahmens der F i g. 8 dargestellt. Sie ent

nämlich +1. Während in der Schaltung D ein Pha- 65 hält einen nichtinvertierenden Impedanzumforme senangleichnetzwerk enthalten ist, fehlt dieses in der IT mit dem Verstärkungsfaktor 1. Der Impedanz

Schaltung D\ weil bei dieser Schaltung keins erfor- umformer des Details F ist durch eine extrem hohl derlich ist. Obgleich in der Fig. 6a keine Mittel für Eingangsimpedanz charakterisiert, die vorzugsweise

/ 23 24

von der Größenordnung von ΙΟ¹⁰ Ohm ist, bei gleich- artigen Systems mindestens 11 Bits oder 1 Promill zeitig sehr niedriger Ausgangsimpedanz, die Vorzugs- für einen Eingangsbereich von 144 db bei Verwenweise im Bereich von 1 Ohm Hegt. Die sehr hohe dung von acht Verstärkerstufen und für einen Bereich Impedanz erlaubt den Gebrauch eines relativ billigen von 90 db bei Verwendung von fünf Verstärkerstufen Feldeffekttransistorschalters mit größerem »Ein«- 5 Wenn der Konverterbereich auf eine Genauigkeit von Widerstand in dem vorgeschalteten Schalter £. Die weniger als 11 Bits reduziert wird, ergibt sich ein Eingangs-Impedanz der Schaltung F soll gleich oder möglicher Dynamikbereich von 210 db. Dieser wird größer als das 10'fache des »Ein«-Widerstandes des bei Beachtung des Vorzeichensignals auf 216 db er-Feldeffekt-Transistors sein, so daß der »Ein«-Wider- weitert. Wie oben erwähnt, ist die gelesene Spannung, stand die Meßgenauigkeit nicht beeinträchtigt. io d. h. das gespeicherte Ausgangssignal des Systems, ein Während die in den F i g. 1 a, 1 b, 2 a und 2 b dar- exaktes Maß für die Spannung an den Geophonklemgestellten Schaltungen Verstärkerkanäle mit fünf in men. In einer praktischen Ausführungsfonn stellt die Kaskade geschalteten Verstärkerstufen aufweisen, Messung unterhalb eines Eingangssignals von ¹A Misoll betont werden, daß erfindungsgemäß auch andere krovolt im wesentlichen das Rauschniveau am VerAnzahlen von Verstärkerstufen angewendet wer- 15 Stärkereingang exakt dar.

den können. Die Anzahl der in Kaskade geschalteten Bei der Anwendung der offenbarten Verstärker-Stufen hängt vom Verstärkungsfaktor pro Stufe und schaltung werden große Eingangssignale leicht auf vom geforderten gesamten Verstärkungsfaktor ab. Es ein so hohes Niveau verstärkt, daß der Eingang aller ist für die binäre Speicherung zweckmäßig, Stufen mit nachfolgenden Stufen blockiert wird. Die Regenerierais Zweierpotenzen angebbaren Verstärkungsfaktoren ao zeitkonstanten im Verstärkersystem würden die Meszu verwenden. So ergeben (vgl. F i g. 9) sieben Stu- sung eines jeden kleineren Signals, das unmittelbar fen mit je einem Verstärkungsfaktor 8 einen gesamten auf ein großes Eingangssignal folgt, verhindert. Wenn Verstärkungsfaktor 8⁷ = 2 097 152. Da 8⁷ = 2²¹ ist, man jedoch alle Eingangsamplituden, die größer als würden für den gleichen gesamten Verstärkungsfak- der volle Skalenbereich dividiert durch den Verstärtor 21 Stufen mit Verstärkungsfaktor 2 erforderlich »5 kungsfaktor der Stufe sind, beschneidet, so daß das sein. Ausgangssignal innerhalb des linearen Arbeitsberei-In einer bevorzugten Ausführungsform mit einem ches der Verstärkerstufe bleibt, kann man einen Ver-Analog-Digital-Umwandler, der in das binäre System Stärkerkanal von π Stufen in einem linearen Bereich umgewandelt, wird eine mit der Zahl Zehn vergleich- arbeiten lassen. Dieses kann getan werden, indem bare Basis, wie etwa die Zahl Acht gewählt, der in 30 man alle Begrenzungen durch Schaltelemente zuläßt, binäres System 3 Bits entsprechen. Es kann auch von denen bekannt ist, daß sie sehr kurze Regenerierdie Zahl Zwei als Basis gewählt werden, jedoch wür- zeiten haben. Auf diese Weise wird der Verstärkungsden damit die Kanäle beträchtlich komplexer werden. faktor im gesamten Signalweg nicht geändert, und In einem typischen seismischen Signalverarbeitungs- keine Verstärkerstufe wird vorübergehende Verzersystem kann sich der Bereich der Geophonsignale 35 rungen in das System einführen, von 1 Volt herab bis zu V10 Mikrovolt erstrecken, Die Ausgänge eines Satzes von in Kaskade gewas einem Bereich über 140 db entspricht. Dieser schalteten Verstärkerstufen mit amplitudenbegTenz-Bereich kann von acht Verstärkerstufen mit dem ten Eingängen werden so dem Bereich des Analog-Faktor 8 überdeckt werden. Bei Stufen mit dem Digital-Umwandlers angepaßt, daß der maximale Faktorbereich 2 wären 24 Stufen erforderlich. In 40 lineare Ausgang jedes Signalweges ein wenig größer ökonomischer Hinsicht bilden Stufen mit dem als der volle Bereich des Einganges vom Analog-Faktor 8 einen guten Kompromiß. Bei Verwendung Digital-Umwandler ist. Bleibt man mit den Ausgangseines Analog-Digital-Umwandlers mit 15 binären werten im Bereich zwischen einer achtel (im Fall Bits wird der signifikanteste Bit üblicherweise eines Systems mit dem Faktor 8 pro Kaskadenstufe) für das Vorzeichen benutzt, während die übrigen 45 und der vollen Skalenbreite und schaltet den Analog-14 Bits den absoluten Wert der gemessenen Span- Digital-Umwandler an den Ausgang der angemesse-■-! nung darstellen. An Hand der F i g. 9 erkennt man, nen Verstärkerstufe an, kommt man jederzeit mit ! daß der auf der Abszisse dargestellte Eingangswert 3 binären Bits (entsprechend 18 db) der voller jedesmal um den Faktor 8 von links nach rechts Skalenbreite des Analog-Digital-Umwandlers aus und j steigt. Die auf der Ordinate dargestellte Spannung am 50 kann die Eingangsspannung exakt abschnittsweise Umwandler vermindert sich dabei jeweils von 14 auf von einem Nulldurchgangspunkt des Eingangssignal· 11 Bits, und der Verstärkungsfaktor muß automatisch zum nächsten messen. Das einzige Erfordernis dabe um 8 vergrößert werden, um den Umwandlereingang ist, daß die in Kaskade geschalteten Verstärkerstuf ei auf 14 Bit Meßgenauigkeit zurückzustellen. Der Ver- automatisch und mit hoher Geschwindigkeit schaltei Stärkungsfaktor am Ausgang jeder Stufe ist am Kopf 55 können. Es ist nicht erforderlich, wie in üblichei der F i g. 9 zusammen mit der Stufennummer oder binären Verstärkersystemen, die Abtastwerte frühere dem Exponenten angegeben. Der Wert am Verstär- Amplituden aufzubewahren. Hier ist jede speziell kerausgang oder am Eingang des Analog-Digital-Um- Amplitude völlig unabhängig von sämtlichen voran wandlers ist in F i g. 9 rechts zusammen mit Anzahl gegangenen. Dieses ist gleichbedeutend damit, wem der Bits angegeben, während die db-Variation auf der 60 man mit einem Analog-Digital-Umwandler mit 36 bi linken Seite der F i g. 9 dargestellt ist. Am Fuß der nären Bits die augenblickliche Geophonspannung al F i g. 9 ist die Eingangsspannung und ihre db-Varia- tastet und zu allen Zeitpunkten mit einer garantierte tion aufgetragen. Genauigkeit von 11 Bits digitalisiert. Da die gespei Der Verstärkungsfaktor wird gelesen bzw. gespei- cherte Geophonspannung in Form einer »Gleii chert als Exponent zu einer geeigneten Basis. Das 65 komma«-Zahl fixiert ist, was ideal für die Eingabe i Ergebnis ist mit der Mantisse zu multiplizieren, wobei digitale Computer ist, wird diese Verstärkerschaltun sich die gewünschte Maßzahl für das Eingangssignal als »Gleitkommae-Verstärkersystem bezeichnet we: ergibt. Damit entspricht die Genauigkeit eines der- werden.

Die vorstehend offenbarte Signalverarbeitungsschaltung ist ein Mittel zur Umwandlung eines Analogsignals in digitale Wörter, die in einem solchen Format gespeichert werden können, in dem jedes digitale Wort eine Anzahl von binären Bit-Positionen auf einem magnetischen Speichermittel, z. B. einem Magnetband, besetzt. Jedes derartige digitale Wort wird in der Gleitkomma-Form gespeichert. Durch diese Art der Speicherung der Signalinformationen ermöglicht dieses System eine große Anpassungsfähigkeit an die Aufgabe sowie eine leichte Handhabung von Signalen mit großen Unterschieden in ihren Werten, wobei gleichzeitig eine hohe Genauigkeit erreicht wird.

In der illustrierten Ausführungsfonn repräsentiert die auf Magnetband gespeicherte digitale Gleitkomma-Zahl die augenblickliche seismische Spannungsamplitude, wie sie in das Verstärkersystem, vom angeschlossenen Geophon kommend, eintritt.

Das digitale Gleitkomma-Wort besteht aus Mantisse und Exponent und hat folgende Form:

Q= ±xb~^k (Gleichung I)

Darin ist Q die absolute Größe der Amplitude des Eingangssignals, wie es in einen Kanal eingegeben wird, der eine Anzahl von Verstärkerstufen in Kaskadenschaltung aufweist, b ist der Verstärkungsfaktor einer einzelnen Verstärkerstufe. A^- ist die Mantisse, die die Ausgangsamplitude einer einzelnen, durch den Signalabtastteil in oben beschriebener Weise ausgewählten Verstärkerstufe repräsentiert. Der Exponent k ist die Nettozahl der Verstärkerstufen, durch die das Eingangssignal durchgeleitet wird, bevor es den durch die Abtastschaltung ausgewählten Ausgang erreicht.

In der bevorzugten Ausführungsfonn hat jede der in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen den Verstärkungsfaktor 8, d. h.:

Q = ±x8-*

(Gleichung 2)

Um das digitale Gleitkomma-Wort der Gleichung 2 mit einer Genauigkeit von beispielsweise 14 Bits zu speichern, sind 18 Bit-Positionen erforderlich. Die Mantisse χ wird in binärer Form dargestellt und erfordert 14 Bits. 3 Bits sind für den Exponenten k erforderlich und 1 Bit für das Vorzeichen.

Die hier offenbarten Verstärkerschaltungen tasten nicht durch Zeitmitteilung ab. Hier wird das Eingangssignal in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten abgetastet. Die an den entsprechenden Ausgängen der Verstärkerstufen erscheinenden Signale werden derart weitergeleitet, daß der im Gleitkomma-Wort gespeicherte Wert des Exponenten k für jeden einzelnen Abtastwert unabhängig hergeleitet wird, d. h., der gespeicherte Exponent k ist unabhängig vom Exponenten eines vorangegangenen oder nachfolgenden Wortes.

Vorteilhaft erfolgt das Abtasten beim hier offenbarten Verstärkersystem im wesentlichen in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ohne Zeitmittelung, und zwar in einer Weise, bei der der Verstärkungsbereich während des Durchleitens des Signals durch den Verstärker geändert werden kann. Charakteristisch für den Verstärker ist somit ein Arbeitszyklus, während dem der optimale Gesamtverstärkungsfaktor ermittelt eingestellt, während des Durchleitens des Signals durch das Verstärkersystem bis zu dessen Ausgang aufrechterhalten wird und während eines Haltezeitintervalls aufrechterhalten wird, das mindestens so lang ist, daß der Analog-Digital-Umwandler die Um-Wandlung in digitale Form vornehmen kann. Der Arbeitszyklus wird innerhalb eines Signalzyklus abgeschlossen, während dem ein dem Eingang des Verstärkersystems zugeführtes Signal zwecks Umwandlung in ein entsprechendes digitales Signal, das beispielsweise auf einem Magnetband gespeichert werden kann, durchgeleitet wird.

Es wird hier gemeint, daß das Haltezeitintervall für den auserwählten, vom Comparator bestimmten Verstärkungsgrad so lang sein soll, daß der Analog-Digi-

ij. tal-Umwandler die geeignete Umwandlung in digitale Form vornehmen kann. Damit soll aber nicht gesagt werden, daß es unbedingt erforderlich ist — für die meisten Fälle ist es nicht erforderlich —, daß das genannte Haltezeitintervall während der gesamten Periode fortgesetzt wird, die der Analog-Digital-Umwandler benötigt, um eine derartige Umwandlung zu vollenden. Es wird darauf hingewiesen, daß in einem typischen Analog-Digital-Umwandler geeignete Abtast- und Haltestromkreise enthalten sind, welche ein Analog-Signal, das in digitale Form umgewandelt werden soll, abtasten und halten. Beispielsweise enthalten Analog-Digital-Umwandler geeignete innere Kurzzeit-Gedächtnis-Schaltungen oder auch Signal-Versetz-Schaltungen, die es dem Analog-Digital-Umwandler ermöglichen, ein Analog-Signal in die digitale Form umzuwandeln, ohne daß unbedingt das betreffende Signal für die ganze dafür benötigte Zeitdauer gehalten oder beobachtet zu werden braucht. Die vorbestimmte Haltezeit für den auserwählten Ver· stärkungsgrad, die der Umwandler für die Durchführung seiner Abtast- und Haltefunktion benötigt, enthält also nicht unbedingt die gesamte Zeit, die dei Analog-Digital-Umwandler für die Vollendung dei tatsächlichen Analog-Digital-Umwandlung braucht.

In der hier beschriebenen speziellen Ausführungsform mit fünf Stufen pro Kanal liegt im Falle vor 32 Kanälen das Zeitintervall, das ein Kanal für da; Aufnehmen eines Abtastwertes vom Analog-Signa! braucht, bei 31,25 Mikrosek. Damit benötigt das gesamte 32-Kanal-System für einen gesamten Abtast-Vorgang, bei dem pro Kanal ein Abtastwert aufgenommen wird, ein Intervall, daß bei 1 Millisek liegt. Der Comparator benötigt zum Durchtester eines einzelnen der fünf möglichen, über die Schal· terEj bis E₅ führenden Signalwege zwecks Ermitt lung des optimalen Gesamtverstärkungsfaktors j( 2 Mikrosek. Das bedeutet, daß die Ermittlung de: optimalen Gesamtverstärkungsfaktors durch der Comparator 0 bzw. 2 bzw. 4 bzw. 6 bzw. 8 Mikro sek. benötigt, je nachdem, ob der Durchtestprozeß mi dem Durchtesten des über E₁ bzw. E₂ bzw. E₃ bzw. E bzw. E₅ führenden Signalweges beendet ist. Um da: Signal in die Abtast- und Halteschaltung des Analog Digital-Umwandlers einzugeben, werden 5 Mikrosek benötigt Diese 5 Mikrosek. kommen zu den eben ge nannten, vom Komparator benötigten 0 bis 8 Mikro sek. hinzu, so daß in einer Ausführungsform mi 5 Stufen pro Kanal die Halteperiode 5 bis 13 Mikro sek, dauern kann. In der illustrierten Ausführungs form kann die Halteperiode auch die vom Compara tor nicht benötigte, d. h. überschüssige Zeit enthalten Somit können insgesamt 15 Mikrosek. von den zu: Verfügung stehenden 31,25 Mikrosek. abgehen, wo

ft,

bei 10 Mikrosek. vom Comparator benötigt werden und 5 Mikrosek. für die Eingabe des Signals in die Abtast- und Halteschaltung des Analog-Digital-Umwandlers.

Damit in dem hier offenbarten Verstärkersystem das gespeicherte Gleitkomma-Wort eine exakte Darstellung des absoluten Wertes des Eingangssignals Q ist, ist es vorteilhaft, daß sämtliche, in Kaskade geschaltete Verstärkerstufen einschließlich der Eingangselektronik A und den darauffolgenden Stufen B₁ bis B_t eine gemeinsame Verstärkungsbasis B haben, so daß die Exponenten einer jeden einzelnen Verstärkerstufe algebraisch zum gespeicherten Expo-

netenwerk k addiert werden können. Für die illustrierte Ausführungsform bedeutet dieses, daß der für ein spezielles Signal gespeicherte Wert des Exponenten k die Summe aus dem Exponenten für die Stufe A plus den Exponenten der darauffolgenden Verstärkerstufe, wie sie durch die Schalterstellungen der Schaller E₁ bis E₅ bestimmt werden, ist.

Da erfindungsgemäß konstruierte Verstärkerschaltungen ein Ausgangssignal in der Gleitkomma-Form ίο liefern, das den absoluten Wert des Eingangssignals wiedergibt, ergibt sich eine größere Anpassungsfähigkeit in der Weiterverwendung und der Speicherung der Ausgangssignale.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

5. Verstärkerschaltung nach einem der vorher Patentansprüche: gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß jede Verstärkerstufe (B1, B2...Bm) einei

1. Verstärkerschaltung, insbesondere für seis- Gleichstromverstärkungs-Faktor und einen Wech

mische Schwingungen, mit automatischer, extrem S selstromverstärkungsfaktor großer als j «at, wo schneller Verstärkerfaktorregulierung, mit gro- bei dieser Faktor für Gleichstrom und Wechsel

ßem Dynamikumfang, mit mehreren Verstärker- strom im wesentlichen gleich ist und für jed

einheiten, die jeweils aus mehreren Verstärker- Verstärkerstufe (B₁, B₂ ... B₁₇₁) gleich ist.

stufen bestehen, die eine Eingangsstufe und eine 6. Verstärkerschaltung nach einem der vorher

Ausgangsstufe aufweisen und in denen die Ver- « gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet stärkerstufen in Kaskade geschaltet sind, mit daß der Wechselstrom-Verstärkungsfaktor de:

einem gemeinsamen Ausgangsschaltkreis für die aus allen Verstärkerstufen (B₁, B₂... B₇₁) unc

einzelnen Ausgangsstufen der einzelnen Kanäle, der Gegenkopplung einschließlich des Aktivfilter:

mit einer Einrichtung zum Festlegen einer Viel- (O) bestehenden Systems großer als 1 und dei

zahl zunehmend unterschiedlicher vorbestimmter 15 Gleichstromverstärkungsfaktor dieses Systems Verstärkungsbereiche der Verstärkerschaltung, gleich 1 ist.