DE2031540C3 - Verfahren und Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von physikalischen Größen und deren Verhältnissen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Rechen- und digitale Meßtechnik, und zwar ein Verfahren und eine Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von physikaiischen Größen und deren Verhältnissen.

Die Erfindung kann in der Rechentechnik zur Gewinnung des digitalen oder Ziffern-Äquivalents einer analogen Größe und dessen nachfolgender Verarbeitung, in der Fernwirktechnik zur Darstellung eines analogen Signals in Form eines Ziffernwories und in der Meßtechnik zur Erfassung von Informationen über die zu messende Analoggröße in einer digitalen Form unter nachfolgender Anzeige durch Leuchtziffernröhren oder Abgabe an eine Registriereinrichtung Verwendung finden.

Die Erfindung kann zur Analog-Digital-Umsetzung von verschiedenen physikalischen Größen, nämlich Zeitintervallen, Zeitdauern elektrischer Impulse, Generatorfrequenzen, Phasenverschiebungen zweier zu untersuchenden Schwingungen, elektrischen Spannungen, linearen geometrischen Abmessungen, ferner Zeitintervall-Impulszeitdauer- und Spannungsverhältnissen und schließlich prozentualen Abweichungen einer beliebigen der obenerwähnten physikalischen Größe von deren Nennwert verwendet werden.

Fs sind Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung physikalischer Größen bekannt, die in einem Vergleich der umzusetzenden Größe mit einer Skala, aufgebaut aus Maßen gleicher physikalischer Natur wie die umzusetzende Größe und gleichen Größe wie die vorgegebene Quantisierungseinheit, bestehen.

Der Vergleich wird fortgesetzt, bis der sich bei dem Vergleich ergebende Rest das Maß unterschreitet.

Es sind auch Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung von Verhältnissen zweier gleichartiger physikalischer Größen bekannt, die in einem Vergleich des Dividenden mit einer Skala bestehen, aufgebaut aus Maßen, die gleich dem Divisor sind.

Der Vergleich wird fortgesetzt, bis der sich bei diesem ergebende Rest die Größe des Divisors unterschre stet.

Ein Nachteil der angegebenen Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung von physikalischen Größen und deren Verhältnissen besteht in der Notwendigkeit, über eine große Anzahl von gleichartigen Maßen geringer Größe zu verfügen, sowie in der Unmöglichkeit, eine hohe Umsetzungsgenauigkeit in den Fällen zu erreichen, in welchen Dividend und Divisor in der GröGe ähnlich sind.

Die Einrichtungen, die diese Verfahren durchführen, z. B. die zur Analog-Digital-Umsetzung elektrischer Spannungen, besitzen eine zu niedrige Umsetzungsgeschwindigkeit, was durch die Notwendigkeit, eine große Zahl i'on Maßen zu bilden, bedingt ist. Wenn eine solche

ichtung Zeitintervalle digitalisiert, ist sie notwendig ki -opliziert, weil man hierbei zur Erzielung einer rögend hohen Umsetzungsgenauigkeit Maße gerin-Lr Größe haben muß.

Es sind ferner Verfahren zur Analog-Diptal-Umset-

ff von physikalischen Größen bekannt, die in einem

hinweisen Vergleich der umzusetzenden Größe mit

• r Reihe von Skalen bestehen, wobei die Maße für

T einzelnen Vergleichschritte jeweils gleich der

nnantisierungseiniitiit sind. Ein Nachteil dieser Verfah-

besteht in der Notwendigkeit, Maße zu verwenden,

*f Größe je nach dem laufenden Umsetzungsschritt

taric unterschiedlich ist. Außerdem setzen diese

Verfahren das Vorhandensein von Maßen voraus, deren

Größe gleich der vorgegebenen kleinsten Quanti-

cieruneseinheit ist

Also müssen die Einrichtungen, die die angegebenen

Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung von physika-

rhen Größen realisieren, bei einer hohen Genauigkeit

Hr Umsetzung Maße besitzen, deren Größe innerhalb

ines breiten Bereichs liegt, beginnend bei Maßen, die

eich der vorgegebenen kleinsten Quantisierungs-

nheit sind. Eingesetzt z. B. zur Analog-Digital-Umset-

ηε von Zeitintervallen, haben diese Einrichtungen

!ine zu niedrige Umsetzungsgenauigkeit, was durch die

Kompliziertheit der Verfügbarkeit von Maßen geringer

Größe bedingt ist. . .

Fs ist weiterhin ein Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung von physikalischen Größen bekannt, bc schwindigkeit der Einrichtung bei der erforderlichen hohen Genauigkeit der Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der genannten Nachteile ein solches Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung von physikalischen Größen und deren Verhältnissen sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, wodurch bei der Analog-Digital-Umsetzung Maße verwendet werden können, welche in der Größe ähnlich sind, die Umsetzungsgenauigkeit bei der Umsetzung von ähnlich großen Größen erhöht und gleichzeitig der Umsetzungsvorgang beschleunigt und vereinfacht ist

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung physikalischer Größen, wobei die umzusetzende Größe zunächst mit einer Hauptskala, aufgebaut aus mit einem Normal gebildeten Maßen, verglichen wird, worauf mit der Hauptskala eine ο zusätzliche Skala verglichen wird, die gegenüber der Hauptskala um einen Betrag verschoben ist, der gleich dem sich aus dem Vergleich der umzusetzenden Grolle mit der Hauptskala ergebenden Rest ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit der Hauptskala nacheinanis der mehrere zusätzliche Skalen verglichen werden, deren jede gegenüber der aus den Maßen aufgebauten Hauptskala um einen Betrag verschoben wird der gleich dem sich bei dem vorher durchgeführten Vergleichsschritt ergebenden Rest ist, wobei d.e Malic

^b _ . . . . , , ι ι L.U. nie Cnmmp

^Sumzuse^Ptze^ynde Größe zunächst mit einer 30 der Hauptskala bei jedem^ Verglejchssc mt ah Summe

HauDtskala aufgebaut aus mit einem Normal gebildeten Maßen verglichen wird. Dann wird mit der erwähnten Skala eine zusätzliche Skala verglichen, die gegenüber Her Hauptskala um einen Betrag verschoben ist, der deich dem beim ersten Vergleichsschritt d.h be.m Vergleich der umzusetzenden Größe mit der Hauptskala entstandenen Rest ist. Die Maße der Hauptskala werden derart ausgewählt, daß deren Große nah derjenigen der Maße der zusätzlichen Skala ist (siehe B Miskij G.Ja., »Zeitinte<-va!lmessungen«, UdSSR Moskau-Leningrad, Verlag »Energija«, 1964).

Ein Nachteil des angegebenen Verfahrens zur Analog-Digital-Umsetzung besteht dann, daß man hierbei ein! größere Anzahl von Maßen haben muß, um eine genügend hohe Umsetzungsgenauigkeit s.cherzu-

F_ssind schließlich Einrichtungen zur Durchführung des" angegebenen Verfahrens zur Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen bekannt die Haupt- und Zusatztaipulsfolgegeber aufweisen, die über Tore miteinander gekoppelt sind und von einer Ko.nz.denz-Sal»..n* mit Zählern für Impulse der Haupt- und Zusatzimpulsfolgen gesteuert werden. Der Hauptimpulsfolge ;eber wird am Anfang des umzusetzenden Zeitintervalls angesteuert. Der Zusatzimpuls olgegeber wird am Ende des umzusetzenden Zeitintervall angestoßen. Die in diesen Gebern erzeugten Impulse «langen über die Tore an die Eingänge der Entsprechenden Impulszähler und parallel an diejenigen der Koinzidenzschaltung. Fallen einer der Impulse der Zusatzimpulsfolge und einer der Impulse der Hauptimpulsfolge zeitlich zusammen, so schließt die Koinzidenzschaltung die Tore. Das auf den Zählern fix.erte Kodewort ist jeweils gleich dem Ziffernäquivalent der zweier Bereiche dargestellt werden, deren einer gleich der für den laufenden Vergleichsschritt erhaltenen Quantisierungseinheit und deren anderer gleich dem Maß der entsprechenden zusätzlichen Skala ist, wobei die Ermittlung des Zahlenwertes des Restes aus dem vorher durchgeführten Vergleichsschritt nach der Nummer der Marke der entsprechenden zusätzlichen Skala durchgeführt wird, die mit einem der ersten Bereiche der Maße der Hauptskala zusammenfällt, ferner der Rest aus dem laufenden Vergleichsschritt als Differenz zwischen einerseits der Marke der vorliegenden zusätzlichen Skala, die mit dem einen der erwähnten ersten Bereiche der Maße der Hauptskala zusammenfällt, und andererseits dem Anfang des vorliegenden 45 zusammenfallenden Bereiches dargestellt wird, und wobei die Anzahl der Vergleichsschritte in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umsetzungsgenauigkeit gewählt wird.

Eine andere Lösung der Aufgabe besteht bei einem Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung von Verhältnissen physikalischer Größen, wobei der Dividend zunächst mit einer Hauptskala, aufgebaut aus vom niviqnr uehildeten Maßen, die gleich dem Divisor sind,

ifen Einrichtungen ist von Nachteil, daß sie c, notwendig machen, eine größere Anzahl von Maßen zur 7.Ii stellen, was eine geringe Umsetzungsgezunächst mit einer Hauptska, g

Divisor gebildeten Maßen, die gleich dem Divisor

verglichen wird, worauf man mit der Skala eine

55 zusätzliche Skala vergleicht, die gegenüber der Hauptskala um einen Betrag verschoben ist, der gleich dem sich aus dem Vergleich des Dividenden mit der Hauptskala ergebenden Rest ist, erfindungsgemäß dar'n, daß mit der Hauptskala nacheinander mehrere zusätzliche Skalen verglichen werden, deren jede nächste gegenüber der aus den Maßen bestehenden Hauptskala um einen Betrag verschoben wird, der gleich dem sich bei dem vorher durchgeführten Vergleichsschritt ergebenden Rest ist, wobei die Maße

6s der Hauptskala bei jedem Vergleichsschritt als Summe zweier Bereiche dargestellt werden, deren einer gleich der für den laufenden Vergleichsschritt zu erhaltenden Quantisierungseinheit und deren anderer gleich dem

Maß der entsprechenden zusätzlichen Skala ist, wobei die Ermittlung des Zahlenwertes des Restes aus dem vorher durchgeführten Vergleichsschritt nach der Nummer der Marke der entsprechenden zusätzlichen Skala durchgeführt wird, die mit einem der ersten Bereiche der Maße der Hauptskala zusammenfällt, ferner der Rest aus dem laufenden Vergleichsschritt als Differenz zwischen einerseits der Marke der vorliegenden zusätzlichen Skala, die mit dem einen der erwähnten ersten Bereiche der Maße der Hauptskala zusammenfällt, und andererseits dem Anfang des vorliegenden zusammenfallenden Bereichs dargestellt wird, und wobei die Zahl der Vergleichsschritte in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umsetzungsgenauigkeit gewähltwird.

Eine Verbesserung beider Verfahren besteht darin, daß man beim jeweiligen Vergleichsschritt als Hauptskala diejenige Skala verwendet, die beim vorhergehenden als zusätzliche Skala gedient hat.

Der wesentlichste Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit, zur Auswertung sämtlicher Stellen des Ziffernäquivalents der umzusetzenden Größe zu verwenden, die der Quantisierungseinheit zugeordnet der höchsten Stelle des Ziffernäquivalents, angenähert sind. Die Erfindung kann zur Analog-Digital-Umsetzung einer beliebigen physikalischen Größe sowie eines beliebigen Größenverhältnisses verwendet werden.

Eine (erste) Einrichtung zur Durchführung des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen, mit einem Zählimpulsgenerator, dessen Eingang an den Ausgang eines Zeitintervallgebers für das umzusetzende Zeitintervall angeschlossen ist, der mit dem Steuereingang eines Haupttors verbunden ist und dessen Ausgang über das Haupttor mit einem Hauptimpulszähler gekoppelt ist. und mit einer Interpolationseinheit für eine zusätzliche Skala, die einen zusätzlichen impuisfolgegeber enthält, der verbunden ist mit einem von zwei Eingängen einer mit ihrem anderen Eingang über einen Impulsdauergeber an den Ausgang des Zählimpulsgenerators und mit ihrem Ausgang an einen von zwei Steuereingängen eines zusätzlichen Tors angeschlossenen Koinzidenzschaltung, wobei der andere Steuereingang des zusätzlichen Tors mit dem Eingang des zusätzlichen Impulsfolgegebers und dem Ausgang des Zeitintervallgebers, sein Signaleingang mit dem Eingang des Impulsdauergebers und sein Ausgang mit dem Eingang eines zusätzlichen Zählers verbunden ist, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Interpolationseinheiten für zusätzliche Skalen vorgesehen sind, deren Anzahl die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Umsetzung bestimmt und die der Interpola tionseinheit für die Hauptskala aufgebaut sind, und daß verbunden sind der Eingang des zusätzlichen impulsfolgegebers der jeweiligen Einheit mit dem Ausgang der Koinzidenzschaltung der vorhergehenden Einheit, die Eingänge der Jmpirisdauergeber sämtlicher Einheiten mit dem Ausgang des Zählimpulsgenerators und schließlich der Ausgang des zusätzlichen Zählers der jeweiligen Einheit mit dem Eingang des zusätzlichen Zählers der vorhergehenden Einheit

Eine (zweite) Einrichtung zur Durchführung des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Analog-Digital-Umsetzung von Frequenzen mit einem Zeitimpulsgenerator, von dem angeschlossen ist der Eingang an den Ausgang eines Impulsfrequenzgeben, für die umzusetzende Frequenz der dem Eingang eines Periodendauergebers für die umzusetzenden Frequenz und über ein Haupttor mit einem Impulszähler verbunden ist, und der Ausgang an der: Steuereingang des Haupttors, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Inlerpolationseinheit für die Hauptskala vorgesehen ist, die einen Impulsfolgegeber zur Erzeugung einer zusätzlichen Skala enthält, dessen einer Eingang an den Ausgang de s Periodendauergebers, dessen anderer Eingang an den Ausgang des Zeitimpulsgeneralors und dessen Ausgang

ίο an einen der zwei Eingänge einer Koinzidenzschaltung angeschlossen ist, von der gekoppelt ist der andeie Eingang über einen Impulsdauergeber mit dem Ausgang des lmpulsFrequenzgebers und der Ausgang mit einem der zwei Steuereingänge eines zusätzlichen Tors, von dem seinerseits verbunden ist der andere Steuereingang mit dem Ausgang des 2'eitimpulsgenerators, der Signaleingang mit dem Ausgang des Impulsfrequenzgi:- bers für die umzusetzende Frequenz und der Ausgang mil dem Eingang des zusätzlichen Zählers.

Bei der zi· letzt genannten Einrichtung ist es zweckmäßig, c"aß die Zahl der lnterpohuionseinheilen für die zusätzlichen Skalen von der vorgegebenen Umsetzungsgenauigkeit- und -geschwindigkeit abhängt, daß angeschlossen sind der Eingang des Impulsdauerg:- bers und der Signaleingang des zusätzlichen Tors einer jeden Einheit an den Ausgang des impulsfrequenzgibers für die umzusetzende Frequenz, einer der zwei

■ Eingänge des Impulsfolgegebers jeder Einheit an dm Periodendauergeber für die umzusetzende Frequenz.

und der andere Eingang des Impulsfolgegebcrs der jeweiligen Einheit an einen der zwei Steuereingänge d :s zusätzlichen Tors derselben Einheit sowie an dm Ausgang der Koinzidenzschaltung der vorhergehenden Einheit, und daß die Zähler sämtlicher Einheiten untereinander in Reihe: verbunden sind.

Bei einer Einrichtung für die Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallverhaitnissen ist es vorteilhaft, daß an den Steuereingang des Haupttors der Ausgang einer Speichereinrichtung für den Dividenden angcschlossen ist, deren einer Eingang am Ausgang eines Zeitintervallgebers für den Dividenden und deren anderer Eingang am Ausgang des Impulsfrequenzgebers für die umzusetzende Frequenz liegt, wobei in den Eingang des lmpulsfrequen/.gebers Impulse mit einer Wiederholungsperiode gleich dem Zeitintervall des Divisors einspeisbar sind.

Eine Einrichtung zur Durchführung der wie oben verbesserten beiden erfindungsgemäßen Verfahren zur Anaiog-Digital-Umseizung von Zeitintervallen, mit einem Zählimpulsgenerator, von dem angeschlossen ist der Eingang an den Ausgang eines Zeitintervallgebers für das umzusetzende Zeitintervall, der verbunden ist mit dem Steuereingang eines Haupttors und der Ausgang über das Haupttor an einen Hauptimpulszähler sowie mit einer Interpola tionseinheit für die Hauptskala, die einen zusatzlichen Impulsfolgegeber enthält, der über ein zusätzliches Tor am Eingang eines zusätzlichen Zählers und unmittelbar an einem der Eingänge einer Koinzidenzschaltung liegt die mit ihrem anderen Eingang über einen Impulsdauergeber an den Ausgang des Zählimpulsgenerators und ro»t ihrem Ausgang an einen der zwei Steuereingänge oes zusätzlichen Tors angeschlossen ist ist erfindungsf;emäß dadurch gekennzeichnet daß mehrere Interpolationsemheiten für die zusätzlichen Skalen vorgesehen sind, die ähnlich der Interpolationseinheit für die Hauptskaäa aufgebaut sind, daß verbunden ist der Eingang des zusätzlichen impulsfolgegebers der jeweili-

gen Einheit mit dem anderen Stcuereingang des zusätzlichen Το"ϊ; und dem Ausgang eines Ventils derselben Einheit, ferner einer der itwei Eingänge des Ventils der jeweiligen Einheit über einen Strob- oder Tastimpulsgenerator mit dem Ausgang der Koinzidenzschaltung der vorhergehenden Einheit, der andere Eingang des Ventils der jeweiligen Einheit mit dem Eingang des Impulsdauergebers der vorhergehenden Einheit, sowie der Ausgang des zusätzlichen Impulsfolgegebers der jeweiligen Einheit mit dem Eingang des Impulsdauergebers der nachfolgenden Einheit, und daß die zusätzlichen Zähler sämtlicher Einheilen in Reihe untereinander verbunden sind.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch die einzelnen Schritte einer Analog-Digital-Umsetzung von physikalischen Größen und Größenverhiiltnisscn durch Vergleich einer Reihe von zusätzlichen Skalen mit einer Hauptskala nach erfolgtem Vergleich der umzusetzenden Größe oder des umzusetzenden Größcnverhi-iltnisses mit der Hauptskala,

Fig. 2 schematise!» die einzelnen Schritte einer Analog-Digital-Umsetzung von physikalischen Größen und Größenverliältnissen. die im Vergleich von Bezugsskalen miteinander besteht.

F i g. 3 das Blockschaltbild eines ersten Ausführungs beispiels einer Einrichtung für die Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen.

Fig. 4 das Blackschaltbild einer Einrichtung für die Analog-Digital-Umsetzung von Frequenzen.

Fig. 5 das Blockschaltbild einer Einrichtung für die Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallverhältnissen.

Fig. 6 das Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Einrichtung für die Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen.

Fi g. 7 Zeitdiagramme der Arbeitsweise der Einrichtung fur die Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen.

Fig. 8 Zeitdiagramme der Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispicls der Einrichtung für die Analog-Digital-Umsetzung von Frequenzen und

F i g. 9 Zeitdiagrammc der Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels der Einrichtung für die Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen.

Die Analog-Digital-Umsetzung physikalischer Grö-•en nach dem Verfahren, bei welchem sämtliche zusätzlichen Skalen mit einer Hauptskala verglichen werden, wird in folgenden Schritten ausgeführt:

Die umzusetzende Größe 1 (Fig. 1). z.B. ein Zeitintervall, eine elektrische Spannung oder ein Längenabschnitt wird mit einer Hauptskala I. beste kend aus Maßer 2, die von Normalen einer gleichartigen physikalischen Größe gebildet sind verglichen und ein

ermittelt Dabei wird das Vergleicnsergebnis nach der ganzen Zahl det Maße 2 der Hauptskala 1 bestimmt die innerhalb der umzusetzenden Größe 1 noch liegen. Der Rest 3 für den Umsetzungsschrin ist gleich der Differenz der umzusetzenden Größe I und derjenigen Zahl der Maße 2. deren Summenwert maximal nah der umzusi-tzenden Größe ist (Hier wird angenommen, daß der erwähnte Summenwert kleincT als die umzusetzende Größe ist) Danach werden die Maße 2 der besagten Hauptskala I als Summe zweier Bereiche 4, 5 dargestellt, deren einer(4) mit einer Impulsdauer, einem Schwellenwert eines Amplitudenanalysators usw. und deren anderer (5) mit einer Impulspause, einer Schwellenwertdifferenz zweier Amplitudenanalysatoren usw. gebildet werden kann.

* Somit erhält man eine weitere, auf die largcstcllte Weise umgeformte Skala Ia.

Danach wird mit der erhaltenen Skala la eine erste zusätzliche Skala Il (sie besteht aus Maßen 6). die verschoben ist, gegenüber der Hauptskala la um den

ίο Betrag des sich beim eisten Vergleichsschritt (kurz Vergleich) ergebenen Restes 3, verglichen und ein vom zweiten Vergleich gelieferter Rest 7 ermittelt.

Dabei wird das Vergleichsergebnis nach der ganzen Zahl der Maße 2 der Bezugsskala la bestimmt, die

ι s zwischen dem Anfang der Hauptskala Ia und jenem der Bereiche 4 liegen, der mit einer der Marken der zusätzlichen Skala ii zusammenfällt. Der beim zweiten Vergleich entstehende Rest 7 ist gleich dem Abschnitt des mit der Marke 8 der zusätzlichen Skala Il

ίο zusammenfallenden Bereichs 4, der zwischen der Vordergrenze 4 dieses Bereichs 4 und der Marke 8 liegt. Die Größe des Bereichs 4 wird derart gewählt, daß sie gleich der Quantisierungseinheit für den zweiten Vergleich ist. wobei die Größe des Maßes 6 gleich derjenigen des Bereichs 5 des Maßes 2 der Bezugsskala la sein soll.

Im Anschluß daran werden die Maße 2 der Hauplskala in Form einer Summe zweier Bereiche IC und 11 dargestellt. Somit erhält man eine Skala Ib.

Danach wird mit der erhaltenen Skala Ib eine zweite zusätzliche Skala III (sie ist aus Maßen 12 aufgebaut).die verschoben ist gegenüber der Hauptskala um der Betrag des sich beim zweiten Vergleich ergebender Restes 7. verglichen und ein Rest 13 für den dritter Vergleich ermittelt. Das Vergleichscrgebnis bestimm! man nach der ganzen Zahl der Maße 2 der Hauptskai; Ib, die zwischen dem Anfang der Haupiskaiu Ib υικ demjenigen der Bereiche 10 liegen, der mit einer dei Marken 13 der zusätzlichen Skala III zusammenfällt Der Wert des sich beim dritten Vergleich ergebender Restes 13 ist gleich dem desjenigen Abschnitts des mi einer Marke 14 der zusätzlichen Skala UI zusammenfal !enden Bereichs 10. der zwischen der Vordergrenze 1^! des Bereichs 10 und der Marke 14 liegt. Dabei wird dii Größe des Bereichs 10 gleich der Quantisierungscinhei für den dritten Vergleich gewählt, wobei die Größe de: Maßes 12 der zusätzlichen Skala II! gleich der eine¹ Bereichs 11 des Maßes 2 der Hauptskala Ib sein soll. Ii gleicher Weise bildet man weitere zusätzliche Skalei und setzt den Vergleich wie dargestellt fort.

Die Anzahl der auf die dargestellte Weise durchzu

führenden Vergleichsschritte oder Vergleiche wird ji nach der geforderten Umsetzur.gsgenauigkeit gewählt

Man kann bei jedem Vergleichsschritt nur eine Stell·

des ausreichend genauen Digital- oder Ziffern equivalents der umzusetzenden Größe auswerten. Ii

i„ A.n 1I„I)„ A„, Ul „..„.»1. _!

gleich der Quantisierungseinheit zu wählen, die de höchsten Stelle des Ziffernäquivalents zugeordnet is (die Bewertung der höchsten Stelle betrage z. B. 100 vereinbarte Einheiten), und die Größe des Übereinstim mungs- oder Koinzidenzbereichs 4 des Maßes de Hauptskala bei den einzelnen Vergleichsschritten gleid der derjenigen Quantisierungseinbeit zu wählen, die de bei dem jeweiligen Vergleichsschritt auszuwertende Stelle mit der Wenigkeit von beispielsweise 100 bzw. 1< bzw. 1 vereinbarten Einheiten zugeordnet ist. Man kan; aber auch bei jedem Vergleichsschritt mehrere Steiler

und zwar nacheinander, auswerten. In diesem Fall wird die Größe des Übereinstimmungsbereichs des Maßes der Hauptskala zweckmäßig gleich der Quantisierungseinheit gewählt, die der jeweils niedrigsten Stelle des Ziffernäquivalents zugeordnet ist.

Man kann auch bei jedem Vergleichsschriit mehrere gleich hohe Stellen, z. B. Zehnerstellen, gleichzeitig auswerten.

In diesem Fall wird die Größe des Maßes der Hauptskala gleich der Summe sämtlicher der einzelnen Ziffernäquivalentstellen zugeordneten Quantisierungseinheiten gewählt, bei denen die Quantisierung also beispielsweise aus 1111 vereinbarten Einheiten besteht, und die Größe des Koinzidenzbereichs des Hauptskalenmaßes bei jedem Vergleichsschritt gleich derjenigen der Summe sämtlicher den jeweils auszuwertenden Ziffernäquivalentstellen zugeordneten Quantisierungseinheiten (die Quantisierung besteht z. B. aus 111 bzw. 11 bzw. 1 vereinbarten Einheiten). Dabei muß das Ergebnis der Umsetzung, erhalten beim jeweiligen Vergleichsschritt, in den Registriereinrichtungen für die entsprechenden Stellen gespeichert werden.

Das bescnriebene erfindungsgemäße Verfahren kann man auch zur Analog-Digital-Umsetzung eines Verhältnisses zweier physikalischer Größen heranziehen. Dabei wird an Stelle der umzusetzenden Größe 1 zunächst die Größe des Dividenden, z. B. eines elektrischen Spannungspegels, eines Zeitintervalls, einer Impulsfolgefrequenz u. a., mit der Hauptskala 1 verglichen, und die Maße 2 der Hauptskala I werden gleich der Größe des Divisors, z. B. eines elektrischen Spannungspegels, eines Zeitintervalls, einer Impulsfolgefrequenz u. a., gewählt.

Die Analog-Digital-Umsetzung wird hierbei in gleichen Schritten wie oben durchgeführt.

Wenn die Größe t beispielsweise ein Zeitintervall ist, proportional einer Phasenverschiebung zweier zu untersuchender Schwingungen, und die Maße 2 der Hauptskala I gleich der Periode der erwähnten Schwingungen gewählt sind, so ist das Ergebnis einer Analog-Digital-Umsetzung nach dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren proportional dem Ziffernäquivalent der Phasenverschiebung der zwei erwähnten Schwingungen. In dem man die Größe der Bereiche 4. 10 usw. relativ zur Größe des Maßes 2 verändert, kann man das Umsetzungsergebnis sowohl in Teilen der Schwingungsperiode als auch unmittelbar in Maßeinheiten für eine Phasenverschiebung, z. B. in Grad, Radian usw. ausgedrückt erhalten.

Ist die GrO¹Je 1 die Penode eines Schwingungsvorgangs und stellen die Maße 2 die Periode eines anderen Schwingungsvorgangs dar, so ist das Ergebnis der Analog-Digital-Umsetzung nach dem beschriebenen Verfahren proportional dem Ziffernäquivalent eines Verhältnisses von Frequenzen der zwei Schwingungsvorgänge.

Ist schließlich die Größe 1 eine Umsetzungszeit und stellen die Maße 2 der Hauptskala 1 die Perioden einer Schwingung dar. so ist das Ergebnis einer Analog- Digitai-ümsetzung nach dem beschriebenen Verfahren proportional dem Ziffernäquivalent der Frequenz des erwähnten Schwingungsvorgangs.

Eine Analog-Digital-Umsetzung physikalischer Grö-Ben unter Verwendung beim jeweiligen Vergleich einer zusätzlichen Skala, die beim vorhergehenden Vergleich verwendet wurde, als Bezugsskala läßt sich in folgenden Schritten durchführen.

Zunächst werden die oben dargestellten Schritte durchgeführt und zwar wird die umzusetzende Größe 1

( F i g. 2) mit der Bezugsskala I, aufgebaut aus Maßen 2 verglichen; beim ersten Vergleich ergibt sich der Rest 3 die Maße 2 der Bezugsskala I werden jeweils in Form einer Summe des ersten Bereichs 4 und des zweiten Bereichs 5 dargestellt um die Skala la zu erhalten; die Zusatzskala II wird mit der Skala Ia verglichen, wobei die Zusatzskala gegenüber der Skala la um den Betrag des sich beim ersten Vergleich ergebenden Restes verschoben ist, und der Rest 7, entstehend beim zweiten Vergleich, ermittelt. Danach stellt man die Maße 6 der verschobenen Zusatzskala 2 jeweils als Summe eines Bereichs 16 und eines Bereichs 17 dar. Somit erhält man eine weitere Skala Ha. Danach wird mit der erhaltenen Skala Ha die zweite Zusatzskala III (sie besteht aus Maßen 18) verglichen, die gegenüber der ersten Zusatzskala Ha um den Betrag des vom /weiten Vergleich gelieferten Restes 7 verschoben ist, und ein Rest 19 für den dritten Vergleich ermittelt. Das Ergebnis, erhalten beim dritten Vergleich, wird beispielswel· e nach der ganzen Zahl der Maße 6 der ersten Zusatzskala Ha bestimmt, die zwischen dem Anfang der Skala Ha und demjenigen der Bereiche 16 liegen, der mit irgendeiner Marke 20 der Zusatzskaia III zusammenfällt.

Die Größe des sich beim dritten Vergleich ergebenden Restes 19 ist gleich der desjenigen Abschnitts des mit einer Marke 20 der Zusatzskala III zusammenfallenden Bereichs 16, der zwischen der Vordergrenze 21 dieses Bereichs und der Marke 20 liegt. Dabei wählt man die Größe des Bereichs 16 gleich der Quantisierungseinheit für den dritten Vergleich und die Größe des Maßes 18 der Zusatzskala III gleich der des Bereichs 17 des Maßes 6 der Zusatzskala Ha. Weiterhin bildet man aut gleiche Weise wie oben neue Skalen, und bei jeder i>kala fuhrt man den entsprechenden Vergleich wie oben aus. Die Anzahl der angegebenen Vergleichsscnntte wird zweckmäßigerweise je nach der erforderlichen ^mseuungsgenauigkeit gewählt und der Vergleich fortgesetzt, bis die erforderliche Genauigkeit erreicht ist.

Man kann bei jedem Vergleich eine oder mehrere Meilen des Ziffernäquivalents wie oben auswerten.

Das Verfahren kann mit allen seinen vorstehend oescnriebenen Schritten auch für die Analog-Digital-Umsetzung eines Verhältnisses physikalischer Größen wie oben oeschrieben verwendet werden.

E:n Ausführungsbeispiel einer Einrichtung für die Analog-Dignal-Umsetzung von Zeitintervallen enthält e.nen Geber 22 (Fig.3) für ein umzusetzendes Zenintervall b, der Anfang und Ende des umzusetzenden Zeitintervalls h mit zwei elektrischen Impulsen markiert Der Geber 22 ist mit einem Zählimpulsgeneraior Zi. der als Stoßgenerator ausgeführt ist verbunden und steuert ein Haupttor 24, über das der Ausgang des

SSTf ^{mil d Ei i Hau}P^t2ähIers 2^s

^{auch eine} Interpolationsein-

^ -. ι J"^{r C:nc} """»PUttaia, bestehend aus einem zusätzlichen Imr^lsfolgegeber 26, der ebenfalls als Stoßgenerator ausgeführt ist und dessen Eingang mit ir!" "ÜW,** ^GAm 22 «nd dessen Ausgang mit T^HL ⁽ ^L ^er ***' Einsöge einer Koinzidenzschaltung 28 verbunden ist Der andere Eingang 29 der Koinzidenzschaltung 28 ist über einen ImpulsdauergetT α ^{n Αικ}^^ηδ ^des Zählimpulsgenerators 23 und mr Ausgang an einen (31) der zwei Steuereingänge eines zusätzlichen Tors 32 angeschlossen. Somit schließt ein am Ausgang der Schaltung 28 anstehendes Signal das

Tor 32. Der andere Steuereingang (33) des zusätzlichen Tors 32 ist auf den Ausgang des Gebers 22 für das umzusetzende Zeitintervall i.\ geschaltet. Über das zusätzliche Tor 32 ist der Zählimpulsgenerator 23 an den Eingang eines zusätzlichen Zählers 34 gelegt.

Die Einrichtung enthält auch mehrere Interpolationseinneiten V, Vl usw. für Zusatzskälen, deren Anzahl durch die erforderliche Genauigkeit und Umsetzungsgeschwindigkeit bestimmt wird. Die Einheiten V, Vl usw. sind analog der Interpolationseinrieit IV für die Bezugsskala ausgeführt und besitzen die gleichen Elemente wie die Einheit IV. Dabei ist der Ausgang des Zählimpulsgenerators 23 über die zusätzlichen Tore 32, 32', 32²,... 32"(n ist die Zahl du Interpolationseinheiten für die zusätzlichen Skalen der Einheiten IV-Vl) an die Eingänge zusätzlicher Zähler 34, 34¹, 34² ... 34" angeschlossen. Der Ausgang des Zählimpulsgenerators 23 liegt auch an den Eingängen der Impulsdauergeber 30, 30¹, 30² ... 30" der Einheiten IV, V, Vl ... usw. Der Ausgang der Koinzidenzschaltung (28, 28', 28²... 28") der jeweiligen Einheit (IV, V, Vl usw.) ist mit dem Eingang des zusätzlichen Impulsfolgegebers (26,26', 26² ... 26") und einem der Steuereingänge (33, 33', 33² ... 33") des zusätzlichen Tors (32, 32', 32² ... 32") der nachfolgenden Einheit V, Vl ... usw. verbunden, Die zusätzlichen Zähler 34,34', 34²... 34" der Einheiten IV, V, Vl usw. sind in Reihe untereinander verbunden.

Die Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von Frequenzen (Fig.4) enthält einen Impulsfrequenzgeber 35 für die umzusetzende Frequenz in Form einer Impulsfolgenfrequenz Λ. Der Geber 35 ist mit einem Zählimpulsgenerator 36 verbunden. Der Generator 36 kann in Form in Serie geschalteter stabilisierter Impulsgeneratoren und einer Reihe von Impulsfrequenzteilern vorliegen. Der Zeitimpulsgenerator 36 steuert ein Haupttor 24, über das der Ausgang des Impulsfrequenzgebers 35 mit dem Eingang eines Hauptzählers 25 gekoppelt ist. Die Einrichtung enthält auch einen Periodendauergeber 37 für die umzusetzende Frequenz, dessen Eingang mit dem Ausgang des Impulsfrequenzgebers 35 verbunden ist.

Die Einrichtung schließt auch eine Interpolationseinheit VIl für eine Hauptskala ein, bestehend aus einem Impulsfolgegeber 38 für die Bildung einer zusätzlichen Skala. Der Geber 38 hat im erforderlichen Augenblick eine Impulsfolge zu liefern, deren Wiederholungsfrequenz sich um einen vorgegebenen Betrag von derjenigen der die umzusetzende Frequenz Λ repräsentierenden Impulse unterscheidet Der Geber 38 kann sowohl mit analogen Bauelementen, z. B. magnetischen Integrationsschaltungen, als auch mit Digitalbausteinen. z.B. mit zwei untereinander über einen Codiervergleicher verbundenen und mit unterschiedlichen Frequenzen arbeitenden Impulszählern, bestückt sein. Einer (39) der zwei Eingänge des Gebers 38 ist mit dem Ausgang des Periodendauergebers 37 verbunden, während der andere Eingang des Gebers 38 am Ausgang des Zeitimpulsgenerators 36 und der Ausgang des Gebers 38 an einem (27) der zwei Eingänge einer Impulskoinzidenzschaltung 28 liegt Die Interpolations- einheit VII für eine Hauptskala enthält auch einen Impulsdauergeber 41. Der Geber 41 hat Impulse der umzusetzenden Frequenz zu bilden, deren Dauer einen Teil deren Wiederholungsperiode ausmacht Der Geber 41 kann ähnlich dem Impulsfolgegeber 38 ausgeführt werden, jedoch bei bedeutend schwächeren Anforde rangen an die Genauigkeit Einer (42) der zwei Eingänge des Gebers 41 ist an den Ausgang des Impulsfrequenzgebers 35 und der andere Eingang 43 des Gebers 41 ist an den einen (39) der zwei Eingänge des Impulsfolgegebers 38 angeschlossen. Der Ausgang des Gebers 41 ist an den einen (29) der zwei Eingänge der Koinzidenzschaltung 28 geführt. Der Ausgang der Schaltung 28 ist mit einem (31) der Steuereingänge des zusätzlichen Tors 32 verbunden, dessen anderer Steuereingang 33 mit dem Ausgang des Zeitimpulsgenerators 36 gekoppelt ist. Der Ausgang des Impulsfrequenzgebers 35 liegt über das

ίο zusätzliche Tor 32 am Eingang des zusätzlichen Zählers 34.

Die Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von Frequenzen enthält auch eine Reihe von Interpolationseinheiten für Zusatzskalen VIII, IX ... usw., deren Anzahl durch die erforderliche Umsetzungsgenauigkeit und Umsetzungsgeschwindigkeit bestimmt ist. Die Einheiten VIII, IX ... usw., für die Interpolation zusätzlicher Skalen sind ähnlich der Einheit VlI für die Interpolation der Bezugsskala ausgeführt und enthalten die gleichen Elemente wie die Einheit VII. Hierbei ist der Ausgang des Impulsfrequenzgebers 35 für die umzusetzende Frequenz mit Eingängen 42, 42', 42² ... 42ⁿ der Impulsdauergeber 41, 41' 41² ... 41"der Einheiten VII, VIII, IX ... usw. verbunden und wirkt über die zusätzlichen Tore 32, 32', 32² ... 32" der Einheiten VIl, VIII, IX ... usw. auf die Eingänge der zusätzlichen Zähler 34,34'. 34²... 34" der Einheiten VII. VIII, IX ... usw. Der Ausgang des Periodendauergebers 37 für die umzusetzende Frequenz ist jeweils mit einem (39,39', 39²... 39") der zwei Eingänge der Impulsfolgengeber 38, 38', 38²... 38" der Einheiten VII, VIII, IX ... usw. verbunden. Der Ausgang der Koinzidenzschaltung (28, 28', 28²... 28") der jeweiligen Einheit (VlI. VIII, IX ... usw.) ist auf einen (40, 40', 40² ... 40") der zwei Eingänge des Impulsfolgegebers und auf einen (31, 31', 31² ... 31") der zwei Steuereingänge des zusätzlichen Tors (32,32U2²... 32") der nachfolgenden Einheit (VIII. IX usw.) geschaltet. Die zusätzlichen Zähler 34, 34'. 34² ... 34" sämtlicher Einheiten VIII. VlI, IX usw. sind in Reihe untereinander verbunden.

Das Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung eines Zeitintervallverhältnisses ( F i g. 5) unterscheidet sich von der beschriebenen Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von Frequenzen dadurch, daß in dieser der Zeitimpulsgenerator 36 durch eine Speichereinrichtung 44 für den Dividenden ersetzt ist. Einer (45) der zwei Eingänge der Speichereinrichtung 44 ist mit dem Ausgang des Impulsfrequenzgebers 35, der andere mit einem Dividendengeber 47 gekoppelt.

Die Speichereinrichtung 44 steuert ein Haupttor 24. Sein Eingang ist auch mit einem (40) der zwei Eingänge des Impulsfolgegebers 38 zur Erzeugung der Zusatzskala sowie mit einem (33) der Steuereingänge des zusätzlichen Tors 32 der Einheit VII für die Interpolation der Hauptskala verbunden.

Bei der Analog-Digital-Umsetzung einer Frequenz werden auf den Eingang des Impulsrrequenzgebers 35 als Divisor 49 Schwingungen gegeben, deren Frequenz in eine Digitalgröße umgewandelt werden soll. Am Ausgang des Dividendengebers 47 steht eine Zeitbasis als Dividend an. Die Speichereinrichtung 44 kann derart ausgeführt sein, daß sie das besagte Zeitintervall digital speichert und bei Bedarf wieder abgibt Bei der Analog Digila! Umsetzung von einer Phasenverschiebung zweier 7» untersuchender Schwingungen wird auf den Eingang des Impulsfrequenzgebers 35 eines der /u untersuchenden Signale als Divisor gegeben. Dabei gibt

man auf den Eingang des Dividendengebers¹ 47 als Dividend 48 dasjenige Zeitintervall, das die Phasenverschiebung zweier zu untersuchender Schwingungen bestimmt Bei der Analog-Digital-Umsetzung eines Frequenzverhältnisses zweier zu untersuchender Schwingungen wird auf den Eingang des Impulsfre quenzgebers 35 die eine Frequenz als Divisor 49 und auf den Eingang des Dividendengebers 47 die andere Frequenz als der Dividend 48 gegeben. Bei der Analog-Digital-Umsetzung einer prozentualen Abwei- ό chung der Frequenz einer zu untersuchenden Schwingung von ihrem Nennwert wird auf den Eingang des Impulsfrequenzgebers 35 der Frequenzistwert gegeben, während man auf den Eingang des Dividendengebers 47 den Frequenznennwert als den Dividend 48 gibt. Schließlich wird bei der Analog-Digital-Umsetzung eines Zeitintervallverhältnisses auf den Eingang des Dividendengebers 47 das eine Zeitintervall als Dividend 48 gegeben, während man auf den Eingang des Frequenzimpulsgebers 35 das andere Zeitintervall als Divisor 49 gibt. In dem letzten Fall besteht die Funktion des Frequenzimpulsgebers 35 in der Speicherung des Divisors und dessen mehrmaliger nachfolgender Abgabe. Im vorliegenden Fall kann der Frequenzimpulsgeber 35 ähnlich dem vorstehend erwähnten Impulsfolgegenerator 38 ausgeführt sein, der eine zusätzliche Skala erzeugt.

In Fig.6 ist ein anderes Ausführungsbeispie! der Einrichtung für die Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen gezeigt, das eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der Einrichtung für die Analog-Digita'-Umwandlung von Zeitintervallen (vgl. Fig.3) insofern darstellt, als die Interpolationseinheit X für die Hauptskala einen Strob- oder Tastimpulsgenerator 50 enthält, dessen Eingang mit dem Ausgang der Koinzidenzschaltung 28 verbunden ist, während dessen Ausgang an einen Eingang 51 eines Ventils 52 angeschlosssen ist, von dem ein Eingang 53 mit dem Ausgang des Zählimpulsgenerators 23 verbunden ist. Die Interpolationseinheiten XI, XIl usw. für zusätzliche Skalen sind ähnlich der Interpolationseinheit X für die Hauptskala ausgeführt und enthalten dieselben Bauelemente wie die Einheit X. Dabei ist der Ausgang des zusätzlichen Impulsgenerators 26, 26¹. 26²... 26" jeder vorhergehenden Einheit X, XI, XlI usw. mit dem Eingang 53', 53²...53"der nächsten Einheit XI, XII usw. verbunden, während der Eingang jedes zusätzlichen Impulsgenerators 26', 26²... 26" und der Steuereingang 33', 33² ... 33" jedes zusätzlichen Tors 32\ 32² ... 32" jeder folgenden Einheit Xl₁XII usw. an den Ausgang des Ventils 52, 52', 52² ... 52" der vorhergehenden Interpolationseinheit X, XI, XII usv. angeschlossen ist.

Die Arbeit der Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen, deren Blockschaltbild in Fig. 3 gezeigt ist, läßt sich am besten an Hand seiner Arbeitsimpulsdiagramme nach F i g. 7 erläutern.

In F i g. 7 zeigt ein Impulsdiagramm 54 die Eingangsimpulse des Zählimpulsgenerators 23.

In Impulsdiagrammen 55 und 56 sind Ausgangssignale der zusätzlichen Generatoren 26 und 26' wiedergegeben.

Die Einrichtung funktioniert wie folgt:

Der Zeitintervallgeber 22 ( F i g. 3) liefert am Ausgang zwei Impulse, die den Anfang und das Ende des umzusetzenden Zeitintervalls U- markieren. Der erste dieser Impulse stößt den Zählimpulsgeneralor 23 an und öffnet das Haupttor 24, über das die vom Generator 23 mit der Wiederholungsperiode Tii abgegebenen Impulse zum Zähler 25 weitergeleitet werden. Der das Ende des umzusetzenden Zeitintervalls tv markierende Impuls vom Ausgang des Gebers 22 schließt das Haupttor 24 und sperrt dadurch den Weg für die vom Generator 23 kommenden Impulse in den Hauptzähler 25. Somit wird im Hauptzähler eine Zahl no gespeichert, die gleich dem Wert der höchsten Stelle des Ziffernäquivalents für das umzusetzende Zeitintervall ist Es versteht sich von selbst, daß die Zahl m auch gleich Null sein kann.

Gleichzeitig steuert der erwähnte Impuls, d. h. derjenige, der das Ende des umzusetzenden Zeitintervalls kennzeichnet, den Impulsfolgegeber 26 an und öffnet das zusätzliche Tor 34, indem er an dessen Steuereingang 33 wirksam wird Dieser Zeitpunkt ist mit ft> (Fig.7) bezeichnet In Fig.7 sind auch die Ausgangsimpulse des Zählimpulsgeneralors 23 (Impulsdiagramm 57) und der erste Impuls am Ausgang des zusätzlichen Impulsfolgegebers 26(Impulsdiagramm 58) ir.nerha'.b einer Zeitspanne um den Zeitpunk: des Ablaufs des umzusetzenden Zeitiniervalls in i:incm vergrößerten Maßstab abgegeben Mit einer aesti ichclten Linie 's· im Diagramm 58 der Zeitpunkt des Ingangsetzens des Impilsfolgegebers 2fi angegeben. Die Wiederholunj;sperio.le Γι der vom Impulslolgegeber 26 erzeugten Impulse kann so gewählt werden daß die Gleichung Ti = 0,9 Ti erfüllt wird. Die erwähnten Impulse gelangen vom Ausgang des l-npulsfolgejicbers 26 zum Eingang 27 der Koinzidenz ;ch.altung 28 und über das geöffnete Tor 32 zum Eingan »des zusätzlichen Zählers 34.

Die dem Ausgang des Impulsdauer^ ebers 30 entnommenen Impulse mit der Zeitdauer π ζ. Β. τι = 0.1 TIi. und der Wiederholungsperiode Ti) trjfl'en am Eingang 29 der Koinzidenzschaltung 28 ein. Es ist klar, daß bei den gewählten Beziehungen zwischen den Größen 7o. Ti und π einer von neun am Eingang 27 der Koinzidenzschaltung 28 nacheinander erscheinenden Impulsen mit einem Impuls aus der an ihrem Eingang 29 anliegenden Impulsfolge zeitlich koinzidiert Zu dem angegebenen Zeitpunkt, d. h. zum Koinzidenzzeitpunkt, gibt die Schaltung 28 ein Signal ab, das das zusätzliche Tor 32 schließt.

Danach ist im zusätzlichen Zähler 34 eine Impulszahl n\ gespeichert, die gleich dem Wert der nächstniedrigeren Stelle des Ziffernäquivalents für das umzusetzende Zeitintervall ist. Gleichzeitig steuert das am Ausgang der Schaltung 28 erscheinende Signal den zusätzlichen Impulsfolgegeber 26' an und öffnet das zusätzliche Tor 32¹ der Interpolationseinheit V für eine zusätzliche Skala (zum Zeitpunkt fi in Fi g. 7). Auf diesen Zeitpunkt beziehen sich die in Fig. 7 angegebenen Impulse anstehend an den Eingängen 29 und 27 der Koinzidenzschaltung 28 (Diagramm 59 bzw. 60) und am Ausgang des zusätzlichen Impulsfolgegebers 26' (Diagramm 61) Mit einer gestrichelten Linie ist im Diagramm 61 dei Zeitpunkt des Ingangsetzens des zusätzlichen Impulsfol gegebers 26¹ angegeben. Die Wiederiolungsperiode 71 der vom zusätzlichen Impulsfolgegeber 26' erzeugter Impulse wird z. B. Ti = 0.99 7Ό gewühlt. Die Funktior der Interpolationseinheit V für eine zusätzliche Skala is die gleiche wie die der Interpolation-seinheii IV für die Hauptskala.

Die vom Ausgang des zusätzlichen Impulsfolgegeber: 26' gelieferten Impulse gelangen in den Eingang 27' dci Koinzidenzschaltung 28". Am Eingang 2Ψ der Schaltunj 28' kommen die über den Impulsdauergeber 30 gehenden Impulse vom Ausgang des Zählimpulsgeneni tor«; 23 an. Die Impulsdauer τ: wird z. ß. r: = 0.01 7

gewählt Die Impulse vom Ausgang des Zählimpulsgenerators 23 gelangen über das geöffnete zusätzliche Tor 32' auch zum zusätzlichen Zähler 34'. Es ist klar, daß bei den gewählten Beziehungen zwischen den Größen 72, τ? und To einer von neun am Eingang 27' der Schaltung 28¹ nacheinander erscheinenden Impulsen mit «inem Impuls aus der an ihrem Eingang 29" anliegenden Impulsfolge zeitlich zusammenfällt Zu dem Koinzidenzzeitpunkt gibt die Koinzidenzschaltung 28¹ ein Signal ab, daß das zusätzliche Tor 32' schließt. Danach ist im zusätzlichen Zähler 34¹ eine Impulszahl m gespeichert, die gleich dem Wert der nächstfolgenden Stelle des Ziffernäquivalents für das umzusetzende Zeitintervall ist Gleichzeitig steuert das am Ausgang der koinzidenzselialtung 28¹ erscheinende Signal den zusätzlichen lsupulsfolgegeber 26² an und öffnet das zusätzliche Tor 3.2^: der Interpolationseinheit Vl für eine zusätzliche Skala (im Zeitpunkt η nach F i g. 7).

Auf diesen Zeitpunkt beziehen sich die in Fig.7 »ngegebenen Signale, die an den Eingängen 29¹ und 27^; der Koinzidenzschaltung 28¹ (Diagramm 62 bzw. 63) anliegen, sowie der Zeitpunkt des. Ingangsetzens des zusätzlichen Impulsfolgegebers 26². Die Funktion der [nterpolationseinheit VI für eine zusätzliche Skala ist almlich derjenigen der Einheiten IV und V. Die F ilgeperiode Ti der vom zusätzlichen Impulsfolgegeber 2t·² abgegebenen Impulse wird z. B. Ti = 0,999 To, während die Zeitdauer π der auf den Eingang 29- der Schaltung 28² gegebenen Impulse ζ. Β. τ j = 0,001 To gewählt wird. De' zusätzliche Zähler 342 summiert die Zahl /Jj der über das zusätzliche Tor 32² zum Zähler durchgelassenen Impulse vom Ausgang des Zählimpulsgenerators 23 auf Für das angegebene Beispiel läßt sich das Ergebnis der Analog-Digital-Umsetzung des Zeitintervalls f» folgendermaßen darstellen:

U = To(PO + 0,1 m* 0,01 m + 0,001 m).

35

Aus den Impulsdiagreimme-n in F i g. 7 liest man ab, daß, wenn die Zeitdauer τ der von den Impulsdauergebern der Skaleninterpolationseinheiten gelieferten Impulse in einer der Einheiten IV, V, Vl... usw. den sich aus den angegebenen Beziehungen ergebenden Nennwert übertrifft, in der betreffenden Einheit eine Fehlkoinzidenz eines Impulses aus den am entsprechenden Eingang (29, 29', 29² ... 29") der betreffenden Koinzidenzschaltung (28, 28', 28^;i ... 28") anliegenden Impulsfolge mit den rt\ i-ten Impulis aus der am zweiten Eingang (27,27', 27²... 27") anliegenden Impulsfolge an Stelle des /j-ten Impulses der gleichen impulsfolge auftreten kann. Eine solche Fehlkoinzidenz der Impulse würde eine fehlerhafte Auswertung der entsprechenden Stelle des Ziffernäquivalents für das umzusetzende Zeitintervall zur Folge haben. Der angegebene Nachteil ist leicht zu beheben, indem man die zusätzlichen Zähler 34,34',34².. .34' in Reihe untereinander verbindet.

In diesem Fall, bei ungewollter Koinzidenz der angegebenen Inipulse in einer der Einheiten IV, V, Vl... usw., wird der Übertragimpuls vom zusätzlichen Zähler (34¹, 34² ... 34') der nächstfolgenden Einheit an den " zusätzlichen Zähler der vorhergehenden Einheit unbedingt abgegeben.

Auf diese Weise wird das Resultat korrigiert.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Einrichtung, die für das dezimale Zahlensystem aufgebaut ist. Jedoch kann man, von der oben dargestellten Einrichtung ausgehend, einen dieser ähnlichen Einrichtung für ein Zahlensystem mit beliebiger Basis aufbauen.

Die Funktion der Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von Frequenzen, deren Blockschaltbild in Fig.4 gezeigt ist läßt sich am besten an Hand der Impulszeitdiagramme nach F i g. 8 erläutern.

Ein Diagramm 65(Fi g. 8) gibt die Ausgangsimpulse des Impulsfrequenzgebers für die umzusetzende Frequenz /V an, ähnlich zeigen Diagramme 66, 67, 68 die Ausgangsimpulse der Impulsfolgegeber 38,38', 38² zur Erzeugung zusätzlicher Skalen.

Der erste Impuls aus der Impulsfolge der umzusetzenden Frequenz vom Ausgang des Impulsfrequenzgebers 35 erregt den Zeitimpulsgenerator 36 mit der definierten Impulsdauer To. Der Generator 36 öffnet für die Zeit To das Haupttor 24, über das die Impulse der umzusetzenden Frequenz an den Eingang des Hauptzählers 25 gelangen. Die Dauer des Zeitintervalls To kann hinreichend groß für die Auswertung nur der höchsten Stelle des Ziffernäquivalents der umzusetzenden Frequenz, d. h. nicht größer als gleich zehn Perioden bei dem maximalen Wert der umzusetzenden Frequenz, gewählt werden.

Im Zeitintervall Ta summiert der Zähler 25 eine bestimmte Zahl no der Impulse der umzusetzenden Frequenz auf. Der Periodendauergeber 37 sondert die Periode ΤΊ der umzusetzenden Frequenz aus und gibt ein der Periodendauer proportionales Signal an die Eingänge 43, 43', 43² ... 43" der Impulsdauergeber 4t, 4t', 41²...41" und an die Eingänge 39,39', 39²... 39" der Impuisfolgegeber 38,38', 38²... 38" der Interpolationseinheiten VlI, VIII, IX ... usw. für zusätzliche Skalen ab. wo das genannte Signal gespeichert wird. Zur Zeit to schließt die das Ende des Zeitintervalls To markierende Hinterflanke des Zeitimpulses das Haupttor 24, steuert den Impulsfolgegeber 38 an und öffnet das zusätzliche Tor 32 der Interpolationseinheit VIl für die Hauptskala. Über das zusätzliche Tor 32 gelangen die Impulse vom Ausgang des Impulsfrequenzgebers 35 für die umzusetzende Frequenz in den zusätzlichen Zähler 34. Der Impulsfolgegeber 38 gewinnt aus der vorher gespeicherten Periode Γ< der umzusetzenden Frequenz eine Impulsfolge mit der Wiederholungsperiode Ti, die z. B. Γι = 0,9 Γ» ist. Die Impulse vom Ausgang des Impulsfolgegebers 38 treffen am Eingang 27 der Koinzidenzschaltung 28 ein. An den Eingang 29 der Schaltung 28 gibt der Impulsdauergeber 41 Impulse ab. deren Frequenz gleich der umzusetzenden und deren aus der vorher gespeicherten Periode T~> der umzusetzenden Frequenz abgeleitete Zeitdauer τ\ ζ. Β. π == 0.1 T\ ist. In F i g. 8 sind in einem vergrößerten Maßstab die Signale gezeigt, die in der Nähe des Zeitpunkts to an den Eingängen 29 (Diagramm 69) und 27 (Diagramm 70) der Koinzidenzschaltung 28 entstehen. Man sieht, daß beim Zustandekommen der angegebenen Beziehungen zwischen den Größen Τ«, Γι und π einer von neun am Eingang 27 der Schaltung 28 nacheinander erscheinenden Impulse mit einem Impuls aus der am Eingang 29 der Schaltung anliegenden Impulsfolge zeitlich zusammenfällt.

Im Augenblick der Koinzidenz der Impulse gibt die Schaltung 28 ein Signal ab. das das zusätzliche Tor 32 schließt. Somit ist im zusätzlichen Zähler 34 eine Impulszahl m gleich dem Wert der nächstniedrigeren, z. B. der Zehnerstelle des Ziffernäquivalents des umzusetzenden Frequenzweries, gespeichert. Gleichzeitig stößt das Signal vom Ausgang der Koinzidenzschaltung 28 den Impulsfolgegeber 38' an und öffnet das zusätzliche Tor 32' der Interpolationseinheit Viii für eine zusätzliche Skala (im Zeitpunkt ii in den

■9 I,

Diagrammen von Fig. 8). Auf diesen Zeitpunkt beziehen sich die in F i g. 8 angegebenen Signale an den Eingängen 29 (Diagramm 71) und 27 (Diagramm 72) der Koinzidenzschaltung 28 sowie am Eingang des Impulsfolgegebers 38' (Diagramm 73). Mit einer gestrichelten Linie ist auf Diagramm 73 der Zeitpunkt fi des Ingangsetzens des Impulsfolgegebers 38' gekennzeichnet Der Impulsfolgegeber 38 gewinnt aus der vorher gespeicherten Wiederholungsperiode Tx der Impulse der umzusetzenden Frequenz eine Impulsfolge mit der ι ο Wiederholungsperiode Tt, z.B. Ti = 0,99 Γ». Die Impulse, abgegeben vom Impulsfolgegeber 38', kommen am Eingang 27' der Koinzidenzschaltung 28' an. An den Eingang 29^ der Schaltung 28' liefert der Impulsdauergeber 41' Impulse mit der umzusetzenden Frequenz und aus der vorher gespeicherten Periode Ti der umzusetzenden Frequenz abgeleiteter Dauer ττ, mit z. B. τι = 0,01 Tk. Die Impulse vom Ausgang des Impufsfrequenzgebers 35 für die umzusetzende Frequenz gelangen über das geöffnete zusätzliche Tor 31' an den zusätzlichen Zähler 34'. Man sieht, daß bei den gewählten Beziehungen zwischen den Größen 7\, T2 und Γ2 einer von neun am Eingang 27' der Koinzidenzschaltung 28" nacheinander erscheinenden Impulsen mit einem Impuls aus der am Eingang 29' der besagten Schaltung anliegenden Impulsfolge zeitlich zusammenfällt. Im Zeitpunkt der Koinzidenz der Impulse gibt die Schaltung 28' ein Signal ab, das das zusätzliche Tor 32' schließt. Somit ist im Zähler 34' eine Impulszahl m, die gleich dem Wert der nächstniedrigeren Stelle des Ziffernäquivalenten für die umzusetzende Frequenz ist, gespeichert. Gleichzeitig steuert di.s Signal vom Ausgang der Schaltung 28' den Impulsfolgegeber 38² an und öffnet das zusätzliche Tor 32² der Inierpolationseinheit IX für eine zusätzliche Skala (im Zeitpunkt ti nach F i g. 8). Auf diesen Zeitpunkt beziehen sich die in F i g. 8 angegebenen Impulse an den Eingängen 29' (Diagramm 74) und 27' (Diagramm 75) der Koinzidenzschaltung 28' sowie die Impulse am Ausgang des Impulsfolgegebers 38² (Diagramm 76). Mit einer gestrichelten Linie ist im Diagramm 76 der Zeitpunkt der Aussteuerung des Impulsfolgegebers 38- gezeigt.

Der Betrieb der Interpolationseinheit IX für eine zusätzliche Skala verläuft ähnlich dem vorstehend beschriebenen Betrieb der Einheiten VII und VIII. Die Wiederholungsperiode Ti der vom Impulsfolgegeber 38² erzeugten Impulse wird z. B. Ti = 0,999 Tx gewählt, während auf den Eingang 29² der Koinzidenzschaltung 28² Impulse mit einer Zeitdauer η von ζ. Β. τι = 0,01 Tx gegeben werden. Hierbei wird im zusätzlichen Zähler 34² eine Impulszahl m gespeichert, die entsteht, indem der Zähler 34² die vom Impulsfrequenzgeber 35 über das zusätzliche Tor 32² gelieferten Impulse zählt. Für das angegebene Beispiel läßt sich das Ergebnis der Analog-Umsetzung der Frequenz Λ folgenderweise darstellen:

/, '. I/i„ f 0,1/1, + 0,0!/I₂ + 0,001«,).

Damit man keine zu hohe Konstanz der 'mpulszeitdauer π sicherzustellen braucht und Anzeigefehler ausgeschlossen sind, sind die zusätzlichen Zähler 34,34', 34²...34"der Interpolationseinheiten VII, VIII, IX ... usw. genauso in Reihe untereinander verbunden, wie in der vorstehend beschriebenen Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen. Ausgehend von der oben beschriebenen Anordnung kann man auch eine Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von Frequenzen schaffen, in der ein Zahlensystem mit einer anderen Basis verwendet ist.

Der Betrieb der Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung eines Zeitintervaiiverhältnisses, deren Blockschaltbild in Fig.5 gezeigt ist, ist ähnlich dem der Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von Frequenzen (Fig.4) und kann am besten an Hand der Impulsdiagramme nach Fig.8 erläutert werden. Beim Einsatz einer solchen Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von Frequenzen trennt der Dividendengeber 47 eine Zeitbasis ab, die in die Speichereinrichtung 44 eingegeben wird. Die Zeitintervall-Speichereinrichtung 44 wird mit dem ersten Impuls aus der Impulsfolge der umzusetzenden Frequenz vom Ausgang des Impulsfrequenzgebers 35 erregt. Dabei öffnet die Speichereinrichtung 44 das Haupttor 24 für eine Zeitspanne gleich der vorher gespeicherten Zeitbasis Beim Einsatz der angegebenen Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von Phasenverschiebungen zweier zu untersuchender Schwingungen mit der Wiederholungsperiode Tx trennt der Dividendengeber 47 ein Zeitintervall ab, das die Phasenverschiebung der beiden Schwingungen bestimmt. Die Speichereinrichtung 44 für den Dividenden nimmt das vom Dividendengeber47 abgetrennte Zeitintervall auf. Die Speichereinrichtung 44 wird mit dem ersten Impuls vom Ausgang des Impulsfrequenzgebers 35 erregt und gibt das vorher gespeicherte Zeitintervall wieder ab. Man kann die Wiederholungsperiode Ti der vom Impulsfolgegenerator 38 erzeugten Impulse z. B.

T = ²⁶ T
¹ 36 ^v

und die Zeitdauer τ\ der Impulse vom Ausgang des Impulsdaueigebers41 z. B.

10
^T> ⁼ 36 ^T*

wählen. In diesem Fall bedeutet der Zählerstand des zusätzlichen Zählers 34 eine ganze Zahl von Gradhunderten, die innerhalb der erwähnten Phasenverschiebung liegen. Man kann dabei die Wiederholungsperiode Ti der vom Impulsfolgegenerator 38' erzeugten Impulse z.B.

τ - ³⁵ τ

^Tl - 36 '"

und die Dauer %2 der Impulse vom Ausgang des Impulsdauergebers 41' z. B.

^?2 - 36 '*

machen. In diesem Fall geben die Zählerstände der Zähler 34, 34' zusammen eine ganze Zahl von Gradzehnern wieder, die innerhalb der erwähnten Phasenverschiebung liegen usw. Bei Einsatz der angegebenen Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung eines Frequenzverhältnisses trennt der Dividendengeber 47 eine Schwingungsperiode des Signals mit der Frequenz f\ ab. Hierbei wird die Speichereinrichtung 44 mit dem ersten am Ausgang des Frequenzimpulsgebers 35 erscheinenden Impuls der Dividendenfrequenz /2 erregt. Dabei läßt sich das Frequenzverhältnis folgenderweise darstellen:

1\

0.1 /ι, 4 0.01 «, 4- 0.001 n,.

Hier bedeuten to, iji, m, m die Impulszahlen, abgezählt _m Verlauf der Umsetzung mit den Zählern 25, 34, 34'.

W- Schließlich trennt der Dividendengeber 47 bei der

Analog-Digital-Umsetzung einer prozentua'en Abweichung der Frequenz einer zu untersuchenden Schwingung von Nennwert eine Schwingungsperiode der Nennfrequenz fn aus. Hierbei muß man zur Erhaltung eines Umsetzungsergebnisses, das proportional Her prozentualen Abweichung der Frequenz vom Nennwert ist, die sich im Hauptzähler 25 einstellende Zahl um Eins verringern. Hierbei bedeuten die Stände des Zählers 25 eine ganze Zahl von Prozenthundertern, während die Zähler 34t 34¹, 34² entsprechend Prozentzehner, Prozenteiner und Prozentzehntel anzeigen. Die Verringerung der vom Hauptzähler 25 gespeicherten Zahl um Bins führt man durch, indem man an alle seine Stellen je eine Zahl setzt, die gleich dem höchsten Symbol des verwendeten Zahlensystems, z. B. beim Dezimalsystem gleich der Ziffer 9 ist.

Das Prinzip der Registrierung einer Zahl, die proportional der prozentualen Abweichung der Frequenz /"> einer zu untersuchenden Schwingung vom Nennwert fn ist, läßt sich bequem an Hand von geeigneten Beispielen erläutern. Angenommen, der Hauptzähler 25 der Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung eines Zeitintervallverhältnisses besteht nur aus einer Zehnerstelle. Die zusätzlichen Zähler 34, 34' und 34² der genannten Einrichtung sollen ebenfalls jeweils nur aus einer Zehnerstelle bestehen. Im Ausgangszustand wird von den Zählern das Zahlwort 9000 gespeichert.

a) fn sei gleich 100 vereinbarten Einheiten, Λ 120 vereinbarten Einheiten.

Praktisch setzt die Einrichtung die Größe des Verhältnisses

■ ^Λ

= 1.2

in ein Zahlwort um. Hierbei stellt sich in den Zählern und 34' jeweils eine Null ein, im Zähler 34 eine Zwei, im Hauptzähler 35 eine Eins. Da im Zähler 25 vorher eine Neun stand, wird beim Eintreffen einer weiteren Eins der angegebene Zähler überlaufen. Der das Überlaufen des Zählers 25 signalisierende Impuls sagt aus, daß die umzusetzende Größe der prozentualen Abweichung positiv ist und die Stände der Zähler im normalen, d. h. nicht komplementierten Code abzulesen sind.

Somit erscheint in der Registriereinrichtung, z. B. das Resultat + 0,200, das der Größe der prozentualen Abweichung der Frequenz der zu untersuchenden Schwingung vom Nennwert proportional ist.

b) fn sei gleich 100 vereinbarten Einheiten, A gleich vereinbarten Einheiten.

Praktisch setzt die Einrichtung die Größe des Verhältnisses

J, L

= 0.80

in ein Zahlwort um. Hierbei stellt sich in den Zählern 34-' und 34¹ jeweils eine Null ein, im Zähler 34 eine Acht und im Hauptzähler 25 eine Null. Ergibt sich ein Impuls für die Anzeige eines Überlaufs des Hauptzählers 25 an dessen Ausgang, so besagt es, daß die umzusetzenden Größe der prozentualen Abweichung negativ ist und die Stände der Zähler in einem komplementierten, z. B. im mooO-komnlementierten Code abzulesen sind. Somit stellt sich in der Registriereinrichtung das Resultat -0,200 ein, das der umzusetzenden Größe der prozentualen Abweichung der Frequenz der zu untersuchenden Schwingung vom Nennwert proportionalist.

Der weitere Verlauf des Betriebs der Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung eines Zeitintervallverhältnisses unterscheidet sich vom oben beschriebenen Betrieb der Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung ίο von Frequenzen nicht.

Die Arbeitsweise des anderen Ausführungsbeispiels der Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen, dessen Blockschaltbild in F i g. 6 angegeben ist, läßt sich bequem an Hand von Diagrammen in F i g. 9 erläutern. Ein Diagramm 77 nach F i g. 9 zeigt die Signale am Ausgang des Hauptimpulsfolgegebers 23. In Diagrammen 79,78 und 80 sind die Ausgangssignale der zusätzlichen Impulsfolgegeber 26, 25¹ und 26² eingezeichnet.

'o In der ersten Periode der Analog-Digital-Umsetzung eines Zeitintervalls, die mit der Entnahme des den Anfang des umzusetzenden Zeitintervalls markierenden Impulses am Ausgang des Zeitintervallgebers 22 für das umzusetzende Zeitintervall beginnt und mit dem *5 Entstehen eines Signals am Ausgang der Koinzidenzschaltung 28 zum Zeitpunkt ti endet, unterscheidet sich die Funktion der Einrichtung nach F i g. 6 von derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels der Einrichtung nach Fig. i nicht. Eine Ausnahme bildet nur der yo Umstand, daß der zusätzliche Zähler 34 die vom zusätzlichen Impulsfolgegeber 26 kommenden Impulse aufsummiert. (Die Impulszahl sei z. B. m). Hierbei kann die Wiederholungsperiode 7o der vom Hauptimpulsfolgegeber 23 erzeugten Impulse, die Wiederholungsperiode Γι der vom zusätzlichen Impulsfolgegeber 26 gebildeten Impulse und die Zeitdauer τι der vom Ausgang des Impulsdauergebers 30 kommenden und am Eingang 29 der Koinzidenzschaltung 28 eintreffenden Impulse nach der gleichen Beziehung wie beim ersten Ausführungsbeispiel der Einrichtung gewählt werden. Zum Zeitpunkt fi des Entstehens eines Signals am Ausgang der Koinzidenzschaltung 28 wird der Strob- oder Testimpulsgenerator 50 angesteuert, der an den Eingang 51 des Ventils 52 einen Strob- oder Testimpuls abgibt, dessen Dauer die Größe der Periode Ti der Impulsfolge, erzeugt vom Hauptimpulsfolgegeber 23, etwas übertrifft. Beim Beaufschlagen des Einganges des Ventils 52 mit dem auf den Zeitpunkt folgenden Impuls, entnommen am Ausgang des Hauptimpulsfolgegebers 23, öffnet das Ventil 52, und sein Ausgangssignai stößt zum Zeitpunkt fi den zusätzlichen Impulsfolgegeber 26¹ der Interpolationseinheit XI für eine zusätzliche Skala an und öffnet das zusätzliche Tor 32¹ der Einheit XI.

In Diagrammen 81, 82 von Fig.9 sind in einem vergrößerten Maßstab die Ausgangsimpulse des Hauptimpulsfolgegebers 23 und diejenigen des zusätzlichen Impulsfolgegebers 26, entstanden in der Zeitspanne, die der Beendigung des umzusetzenden Zeitintervalls

entspricht, gezeigt. Mit einer gestrichelten Linie ist in¹ Diagramm 82 der Zeitpunkt markiert, zu dem dei zusätzliche Impulsfolgegeber 26 in Betrieb gesetzt wird In Diagrammen 83, 84 sind die Eingangssignale an der Eingängen 29 und 27 der Koinzidenzschaltung 2i

oj angegeben. Im Diagramm 85 ist mit einer gestrichelter Linie und einem Pfeil der Zeitpunkt fr bezeichnet, z.i den der zusätzliche Impulsfolgegeber 26' erregt wird Der Pfeil besagt, daß der Zeitpunkt, zu dem der Gebe

26' angesteuert wird, der Vorderflanke des auf den Zeitpunkt folgenden Impulses, erzeugt vom Hauptimpulsfolgegeber 23, entspricht. Die Wiederholungsperiode der Impulse vom zusätzlichen Impulsfolgegeber 26' wird z. B. T2 = 0,89 7o gewählt. Die Funktion der Interpolationseinheit XI für eine zusätzliche Skala ist ähnlich derjenigen der Interpolationseinheit X für die Hauptskala. Die Impulse vom Ausgang des zusätzlichen !mpulsfolgegebers 26' gelangen über das zusätzliche Tor 32' in den Eingang des zusätzlichen Zählers 34¹ und in den Eingang 27' der Koinzidenzschaltung 28'. Am Eingang 29' der Schaltung 28' treffen die Impulse vom Ausgang des zusätzlichen Impulsfolgegebers 26 mit der Wiederholungsperiode Γι über den Impulsdauergeber 30¹ ein.

Die Dauer T2 der Impulse wird ζ. Β. Τ2 = 0,01 77> gewählt. Es ist klar, daß bei der getroffenen Auswahl einer von neun am Eingang 27¹ der Koinzidenzschaltung 28' erscheinenden Impulse mit einem der an ihrem Eingang 29' anstehenden Impulse zeitlich zusammenfällt. Im Koinzidenzzeitpunkt gibt die Schaltung 28' ein Signal ab, das das zusätzliche Tor 32' schließt (im Zeitpunkt fc nach Fig.9). Somit ist im zusätzlichen Zähler 34' eine Impulszahl m gespeichert, die gleich dem Wert der nächstniedrigeren Stelle des Ziffernäquivalents für das umzusetzende Zeitintervall ist. Gleichzeitig stößt der am Ausgang der Schaltung 28' anstehende Impuls den Testimpulsgenerator 50' an. Dieser gibt an den Eingang 51' des Ventils 52¹ einen Auftastimpuls ab, dessen Zeitdauer die der Wiederholungsperiode 71 der vom zusätzlichen Impulsfolgegeber 26 erzeugten Impulse etwas übertrifft. Beim Eintreffen des auf den Zeitpunkt t? folgenden Impulses vom Ausgang des zusätzlichen Impulsfolgegebers 26 am Eingang 53' des Ventils 52 öffnet das Ventil 52', und sein Signal erregt zum — Zeitpunkt ti' den zusätzlichen Impulsfolgegeber 26² der Interpolationseinheit XIl für eine zusätzliche Skala und öffnet das zusätzliche Tor 32² der Einheit XII. In Diagrammen 86 und 87 nach F i g. 9 sind in einem vergrößerten Maßstab die an den Eingängen w' und 27' der Koinzidenzschaltung 28' entstehenden Signale eingezeichnet. Im Diagramm 88 ist mit einer gestrichelten Linie und einem Pfeil der Zeitpunkt n' bezeichnet, zu dem der zusätzliche Impulsfolgegeber 26-angesteuert wird. Der erwännte Pfeil besagt, daß der Zeitpunkt, zu dem der Generator 26² erregt wird, der Vorderflanke des auf den Zeitpunkt η folgenden Impulses, abgegeben vom zusätzlichen Impulsfolgegeber 26«. entspricht. Die Arbeitsweise der Interpolationseinheit XiI für eine zusätzliche Skala verläuft ähnlich derjenigen der Einheiten X, XL Die Wiederhoiungsperiode Ti der vom zusätzlichen Impulsfolgegeber 26² gebildeten Impulse wird, z. B. 71 = 0,889 7ό gewählt Auf den Eingang 29² der Koinzidensschaltang 28² beaufschlagt der Impulsfolgegeber 26¹, webei die Zeitdauer τι der von ihm erzeugten Impulse, z. B. T3= 0,001 7ö gewählt ist

Der zusätzliche Zähler 34² speichert hiernach die Anzahl, z. B. m, der vom zusätzlichen Impulsfoigegeber 262 abgegebenen und zuin Zähler über das zusätzliche Tor 32² durchgelassenen Impulse. Für das angegebene Beispiel läßt sich das Ergebnis der Analog-Digital-Umsetzung des Zeitintervalls /» folgendermaßen niederschreiben:

r, 7„ (π,, + (KI », + 0.01 {9 π₂| + 0.(K)I «,ι

Auf dem angegebenen Wege kanm man eine beliebige Anzahl von Stellen des Ziffernäquivalentes des umzusetzenden Zeitintervalls auswerten. Dabei muß die Registrierung der Stände der zusätzlichen Zähler, deren S laufende Nummern gerade Zahlen sind, in einem komplementierten Code erfolgen. Damit man eine nicht zu hohe Konstanz der Impulsdauer τ sicherzustellen braucht und den Umsetzungsfehler klein halten kann, sind die zusätzlichen Zähler 34, 34', 34².... 34" der

ίο Skaleninterpolationseinheiten X; Xl; XII ... usw. in Reihe untereinander zu verbinden. Das angegebene zweite Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen umerscheidci sich vom vorstehend dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach Fig.3 in erster Linie dadurch, daß bei ihm die Möglichkeit besteht, ais Hauptimpulsfolgegeber 23 einen G'cber zu verwenden, der eine begrenzte Anzahl von Impulsen cr/xugt und also ähnlich den zusätzlichen Impuisfolgegcneratorcn 26,26' 26-'... 26'arbeitet.

Bei der Anabg-Digiüal-Umselzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren braucht die Umsetzungszeit beispielsweise bei der Untersuchung der Frequenz eines Schwingungsvorgangs nicht mehr als zehn Perioden der umzusetzenden Frequenz zu betragen, um trotzdem die Auswertung jeder dezimalen Stelle des Zifferniiquivalents der umzusetzenden Frequenz ;iu erzielen.

Bei der Analog-Digital-Umsetzung von Zeitintervallen gestattet die Erfindung, die Tak.(impulsfrequenz bei einer geringen Erhöhung des Zeitaufwandes für die Umsetzung zu verringern. Dies ermöglicht es. ;·.. B. eine Analog-Digital-Umsetzung von kurzen Zeitmtervallcn unter Anwendung von schnellzählendcn Zählern mit hoher Genauigkeit auszuführen.

Bei der Analog-Digital-Umsetzung eines Frequen/-verhällnisses macht die Erfindung es möglich, ein Verhältnis von einander nahen Frequenzen mit hoher Genauigkeit in eine Zahl umzusetzen sowie die Größe einer prozentualen Abweichung der Frequenz einer /u untersuchenden Schwingung vom Nennwert digital darzustellen. Dabei braucht der 2'eitaufwaiid für die Umsetzung nicht höher zu sein als z. B. zehr Perioden der zu untersuchenden Schwingungen je De/.imalstellc des Ziffernäquivalents für die umzusetzende prozentuale Abweichung.

Bei der Analog-Digital-Umsetzung einer F'hascnverschiebung zweier zu untersuchender Schwingurigsvorgänge gestaltet die Erfindung, das Ziffernäquivalcnt der umzusetzenden Phasenverschiebung sowohl i;i relativen

Periodenteilen der zu untersuchenden Schwingungen als auch unmittelbar in absoluten Phasenverschiebungseinheiten, z. B. in Grad, Radian u. a„ darzustellen. Dabei ist der Wert des Ziffernäquivalents von der Frequenz der zu untersuchenden Schwingungsvorgänge unabhän-

gig und erfordert die Analog-Digital-Umsetzung keine zusätzlichen Berechnungen, verbunden mit der Bestimmung des Verhältnisses des erhaltenen UmsiHzungsergebnisses zur Periodendauer.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß

sämtliche Einrichtungen zur Analog-Digital-L'msetzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf dem Gebiet der Analog-Digital-Umsetzung von Signalen der Frequenz-Zeit-Gruppe einen ähnlichen Aufbau besitzen und ohne weiteres einheitlich ausgeführt · werden

können.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung physikalischer Größen, wobei die umzusetzende Größe zunächst mit einer Hauptskala, aufgebaut aus mit einem Normal gebildeten Maßen, verglichen wird, worauf mit der Hauptskala eine zusätzliche Skala verglichen wird, die gegenüber der Hauptskala um einen Betrag verschoben ist, der gleich dem sich aus dem Vergleich der umzusetzenden Größe mit der Hauptskala ergebenden Rest ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Hauptskala (I) nacheinander mehrere zusätzliche Skalen (II, III,...) verglichen werden, deren jede gegenüber der aus den Maßen (2) aufgebauten Hauptskala (I) um einen Betrag i>erschoben wird, der gleich dem sich bei dem vorher durchgeführten Vergleichsschritt ergebenden Rest (7, 13 ...) ist, wobei die Maße (2) der Hauptskala (I) bei jedem Verglejchsschritt als Summe zweier Bereiche dargestellt werden, deren einer (4, 10 ...) gleich der für den !aufenden Vergleichsschritt erhaltenen Quantisierungseinheit und deren anderer (5, 11 ...) gleich dem Maß (6, 12 ...) der entsprechenden zusätzlichen Skala ist, wobei die Ermittlung des Zahlenwertes des Restes aus dem vorher durchgeführten Vergleichsschritt nach der Nummer der Marke (8, 14 ...) der entsprechenden zusätzlichen Skala durchgeführt wird, die mit einem der ersten Bereiche (4, 10 ...) der Maße der Hauptskala zusammenfällt, ferner der Rest (7,13...) aus dem laufenden Vergleichsschritt als Differenz zwischen einerseits der Marke (8, 14 ...) der vorliegenden zusätzlichen Skala, die mit dem einen der erwähnten ersten Bereiche (4, 10 ...) der Maße der Hauptskala zusammenfällt, .'.ind andererseits dem Anfang (9, 15 ...) des vorliegenden zusammenfallenden Bereichs (4, 10 ...) dargestellt wird, und wobei die Anzahl der Vergleichsschritte in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umsetzungsgenauigkeit gewählt wird.
2. 2. Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung von Verhältnissen physikalischer Größen, wobei der Dividend zunächst mit einer Hauptskala, aufgebaut aus vom Divisor gebildeten Maßen, die gleich dem Divisor sind, verglichen wird, worauf man mit der Hauptskala eine zusätzliche Skala vergleicht, die gegenüber der Hauptskala um einen Betrag verschoben ist, der gleich dem sich aus dem Vergleich des Dividenden mit der Hauptskala ergebenden Rest ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Hauptskala (1) nacheinander mehrere zusätzliche Skalen (II, III ...) verglichen werden, deren jede nächste gegenüber der aus den Maßen (2) bestehenden Hauptskala (I) um einen Betrag verschoben wird, der gleich dem sich bei dem vorher durchgeführten Vergleichsschritt ergebenden Rest (7, 13 ...) ist, wobei die Maße (2) der Hauptskala (I) bei jedem Vergleichsschritt als Summe zweier Bereiche dargestellt werden, deren einer (4, 10 ...) gleich der für den laufenden Vergleichsschritt zu erhaltenden Quantisierungseinheit und deren anderer (5, 41 ...) gleich dem Maß (6, 12 ...) der entsprechenden zusätzlichen Skala ist, wobei die Ermittlung des Zahlenwertes des Restes aus dem vorher durchgeführten Vergleichsschritt nach der Nummer der Marke (8, 14 ...) der entsprechenden zusätzlichen Skala durchgeführt wird, die mit einem der ersten Bereiche (4, 10 ...) der Maße der Hauptskala (I) zusammenfällt ferner der Rest (7. i3 ...) aus dem laufenden Vergleichsschritt als Differenz zwischen einerseits der Marke (8, 14 ...) der vorliegenden zusätzlichen Skala, die mit dem einen der erwähnten ersten Bereiche (4, 10 ...) der Maße der Hauptskala zusammenfällt, und andererseits dem Anfang (9,15....) des vorliegenden zusammenfallenden Bereichs (4, 10 ...) dargestellt wird, und wobei die Zahl der Vergleichsschritte in Abhängigkeit von der vorbestimmten Umsetzungsgenauigkeit gewählt wird.