DE2032102A1

DE2032102A1 - Schaltungsanordnung zur automati sehen Voreinstellung der Verstärkung eines Verstärkers

Info

Publication number: DE2032102A1
Application number: DE19702032102
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1969-08-25
Filing date: 1970-06-29
Publication date: 1971-03-04
Also published as: JPS4934371B1; IL34697A0; FR2065679B1; GB1322219A; IL34697A; CH506918A; NL7009765A; US3579138A; FR2065679A1

Description

Patentanwalt

MÜNCHEN 71 (Solln)

Franz-Hals-Straße 21

Telefon 796213

AO 2743 München, den 23, Juni 1970

Dr.H./K./mü

American Optical Corporation

14 Mechanic Street

Southbridge, Mass., V.St.A.

Schaltungsanordnung zur automatischen Voreinstellung der Verstärkung eines Verstärkers Priorität: 25. August1969; V.St.A.j Ho. 852635

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Voreinstellung der Verstärkung eines Verstärkers, wobei diese Voreinstellung automatisch erfolgt.

Auf vielen Anwendungsgebieten ist es sehr erwünscht, die Verstärkung eines Verstärkers voreinzustellen, um ein vorbestimmtes Ausgangsniveau bei einem Eingangssignal zu erhalten, dessen Größe über einen weiten Bereich variieren kann.

Eine Schaltungsanordnung zur Voreinstellung des Verstärkers unterscheidet sioh von der üblichen Schaltungsanordnung zur automatischen Einstellung der Verstärkung. Im letzteren Fall wird nämlich die Verstärkung des Verstärkers kontinuierlich variiert, dami^das Ausgangsniveau auch dann eine konstante Größe aufweist, wenn sich das Singangeniveau kontinuierlich ändert. Bei einer Schaltungeanordnung zur Voreinstellung der Verstärkung wird dagegen die Verstärkung des Verstärkers an- fanglich eingestellt, um ein Ausgangasignal einer vorbestimmten Größt bei einen Eingängesignal zu erzeugen, das während einer anfänglichen Meßperlode auftritt. Danach ändert sich das Ausgangssignal in seiner Größe entsprechend den Änderungen des

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B»y*ri·*· Vtreinibenk München 820W3

Eingangssignales.

Eine typische Anwendungsart, bei der die Voreinstellung der Verstärkung sehr vorteilhaft ist, ist die Aufnahme von elektrokafiiographisehen Signalen. Sehr oft werden die elektrokapdiographischen Signale einer automatischen Wellenform-analysiervorrichtung zugeführt, die nur dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn eine Änderung gegenüber einer normalen ständig wiederholten Form erfolgt. Damit die Analysiervorrichtung wirksam arbeitet, soll die "normale¹¹⁶ Signalamplitude auf eine Standardhöhe eingestellt werden, damit alle Schaltkreise in den für sie vorgeschriebenen Grenzen arbeiten» Dies kann durch eine Schaltungsanordnung zur Voreinstellung der Verstärkung erreicht werden, bei der die Verstärkung des Verstärkers wäh*- rend einer anfänglichen Meßperiode so eingestellt wird, daß das Eingangssignal in die Analysiervorrichtung eine vorbestimmte Größe aufweist. Danach bleibt die Verstärkung konstant, und die Analysiervorrichtung spricht auf Änderungen der Amplitude gegenüber dem vorbestimmten Signalniveau an.

Biaher ist die Voreinstellung der Verstärkung auf die Weise erfolgt, daß eine Einrichtung ssur Steuerung der Verstärkung, üblicherweise ein Potentiometer, manuell ©ingestellt wurde, während zur selben Zeit äas Signal nit ein©!! Oszillographen beobachtet wurde. Die Verstärkimg wurde so lange variiert, bis das während der anfänglichen Meßperiode beobachtete Signal die gewünschte Größe aufwies. Der offensichtliche Nachteil dieser schrittweisen .Annäherung an
liegt in der Notwendigkeit einen
andere Widergabevorriehtung
der langwierigen manuellen

erwünschte Signalhöhe. Die manuell© Eiaetellnag ist zeitraubend, teuer und ungenau.

Die Aufgabe der vorliegenden Effimiisg igst Qe.„ time tisch arbeitende Schalten«

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Verstärkung zu schaffen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Eingangssignal während einer Anfangsperiode, z. B. während 20 Sekunden, aufgenommen, und während dieser Zeit wird die Spitzenamplitude, und zwar nach beiden Polaritäten hin "bestimmt. Bas Eingangssignal wird außer zu dem Spitzendetektor auch zu dem Eingang eines Verstärkers geführt, dessen Verstärkung eingestellt wird, um ein Ausgangssignal einer vorbestimmten Größe zu erzeugen entsprechend der Spitzenamplitude des Eingangssignales. Der Verstärker ist mit einer Rückkoglungsimpedanz versehen, die zwecks Steuerung der Verstärkung des Verstärkers variiert werden kann.

Nach der anfänglichen Meßperiode führt ein Oszillator Impulse an den Eingang eines Zählers mit einer Anzahl von Zählstufen. Jede Zählstufe des Zählers ist mit einem zugeordneten Widerstand in einem Widerstandsnetzwerk in solcher Weise verbunden, daß mit anwachsendem Zählstand im Zähler eine Bezugsspannung in ihrer Größe anwächst. Diese Bezugsspannung wird mit der vorher bestimmten Spitzenamplitude verglichen, bis die Bezugsspannung größer wird als die Spitzenamplitude. Zu diesem Zeitpunkt wird der Zählvorgang im Zähler gestoppt. Jede Stufe des Zählers steuert auch die Einschaltung eines jeweils zugeordneten Widerstandes in die Rückkopplungsimpedanz des Verstärkers. Die gesamte Rückkopplungsimpedanz ist umgekehrt proportional zu den Zählstand im Zähler und zu dem Wert der Bezugsspannung, wenn der Zähler seine Fortschaltung beendet hat. Die Rückkopplungswiderstände haben solche Widerstandswerte, daß die jeweils in die Rückkopplungs-impedanz einbezogenen Widerstände, dann,wenn die Bezugsspannung größert wird als die ermittelte Spitzenamplitude, bewirken, daß das Ausgangssignal des Verstärkers sich auf der gewünschten Höhe befindet .

Ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung bildet die Portschaltung des Zählers zur Erzeugung einer anwachsenden

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Bezugsspannung, bis die Bezügespannung größer wird als die vorher ermittelte Spitzenamplitude des Eingangssignales, wobei der endgültige Zählstand im Zähler de Größe der Rückkopplungsimpedanz des Verstärkers bestimmt, wodurch der Ausgang des Verstärkers für ein der ermittelten Spitzenamplitude gleiches Eingangssignal auf ein vorbestimmtes Ausgangsniveau eingestellt wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detailiertea Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles.

Wie in der Zeichnung zu sehen ist, wird das Eingang signal an die Klemme 4 gelegt und zwei gesonderten Untersystemen zugeführt. Das erste üntersystem enthält die Ganzwellen-gleichrichter- und Spitzendetektorschaltung 10, eine Vergleichsschaltung 20, das Widerstandsnetzwerk 30, den Binärzähler 40 und verschiedene Steuerkreise. Das zweite Üntersystem enthält den Verstärker 58 sowie verschiedene Widerstände 50R bis 1.600R. Die Kopplung zwischen den zwei Untersystemen besteht aus der Verbindung der Ausgangsleiter F1 bis F32 des Zählers mit den Toren der sechs Feldeffekttransistoren T1 bis T32. Die Verstärkung des Verstärkers 58 wird durch die wirksame Rückkopplungsimpedanz zwischen den Leitern 66 und 68 bestimmt. Die sechs Widerstände 50R bis 1.600R sind normalerweise nicht in den Kreis eingeschaltet, weil die sechs Feldeffekttransistoren T1 bis T 32 normalerweise gesperrt sind. Während jedoch der Zähler läuft, schalten einige der Transistoren auf Durchgang* so daß die Einschaltung der jeweiligen Widerstände zwischen den leitern 66 und 68 gesteuert wird.

Die Ganzwellengleichrichter- und Spitzendetektorschaltung 10 dient dazu, eine Spannung an dem Kodensator 52 zu erzeugen, der mit dem Minuseingang der Vergleichsschaltung 54 verbunden ist, wobei die Größe der Spannung von dem Spitzenwert des

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Signals an der Klemme 4 abhängt. Jeder der Verstärker 14 und 42 ist ein Operationsverstärker, dessen positive Eingangsklemme geerdet ist. Die Schaltung bewirkt, daß an dem Kondensator 46 eine Spannung entsteht, die positiv ist, und in ihrer Größe gleich der zweifachen maximalen positiven oder negativen Auslenkung des von der Klemme 4 kommenden Eingangssignals ist.

Im folgenden sei der Pail betrachtet, daß an der Klemme 4 ein positives Signal erscheint. Da das Signal dem negativen Eingang des Verstärkers 14 zugeführt wird, ist das Signal

am Ausgang des Verstärkers negativ. Die Diode 16 leitet, und das Ausgangssignal wird über den Widerstand 18 zu dem Minuseingang des Verstärkers zurückgeführt. Da der Pluseingang des Verstärkers über dem Widerstand 8 geerdet ist, ist, wie an sich wohl-bekannt ist, die Verstärkung des Operationsverstärkers gleich dem Verhältnis der Größen der Widerstände 18 und 12. Beide Widerstände haben in dem erläuterten Ausführungsbeispiel dieselbe Größe, und damit ist die Verstärkung des Operationsverstärkers H für ein positives Eingangssignal gleich -1. Das Ausgangssignal wird über einen Widerstand 28 dem Minuseingang des Operationsverstärkers 42 zugeführt, und somit ist der Ausgang dieses Verstärkers positiv. Die Diode 38 leitet, so daß der Ausgang des Operationsverstärkers 42 über den Widerstand 32 zu dem Minuseingang des Verstärkers rückgekoppelt wird. Da der Pluseingang über den Widerstand 44 geerdet ist, ist die Verstärkung des Operationsverstärkers 42 gleich dem Verhältnis der Größen der Widerstände 32 und 28. In dem erläuterten Ausführungebeispiel hat der Widerstand 28 eine Größe von 25K, und der Widerstand 32 hat eine Größe von 1OOK. Damit beträgt die Gesamtverstärkung der zwei Stufen für ein positives Signal, das über den Widerstand 12 dem Verstärker 14 zugeführt wird, +4.

Das Eingangssignal an der Klemme 4 wird jedoch auch über den

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Widerstand 24 dem Minuseingang des Operationsverstärkers 42 zugeführt. Der Widerstand 24 hat eine Größe von 5OK. Die Verstärkung des Verstärkers 42 bezüglich eines über den Widerstand 24 zugeführten Signals ist gleich dem Verhältnis der Größen der Widerstände 32 und 24, d. ho 2, und die Verstärkung ist negativ, weil bei einem positiven Eingangssignal der Ausgang des Verstärkers 42 negativ ist. Gemäß dem Prinzip der Überlagerung ist die GesamtverStärkung einfach die Summe der beiden EinzelverStärkungen, d. h. der Verstärkungen^ die sich aus der Zuführung des Eingangssignales über den Widerstand zu dem Minuseingang fies Verstärkers 14 und der Zuführung des Signals über den Widerstand 24 zu dem Minuseingang des Verstärkers 42 ergeben« Die Gesaiitverstärlnmg ist damit +4 -2, d. h. +2. Bei irgendeinem Signal +e bm äer Klemm© 4-ist das Signal an der Kathode der Diode 38 -f2e_o Dies gilt jedoch nur dann, wenn die Gleichrichterwirkung der Diode außer acht gelassen wird. Mit der Diode im Kreis litt sich der Kondensator 46 auf das zweifache der Eingangsspannung auf«. Wenn die Eingangsspannung abfällt, wird die Diode 38 in Sperrichtung vorgespannt, da der Ausgang"des Verstärkers 42 geringer ist als die Spannung am Kondensator 46» Demzufolge lädt sich der Kondensator 46 auf das Zweifache dsr positiven Spitsenspazmung an der Klemme 4 auf und bleibt auf diesem Iiveau₉ wobei lediglich ein Leckstrom durch den Widerstand 32 sich ©rgebea kann, wie unten beschrieben wird.,

Im Falle eines negativen Eingangssignal© am i@r Klemme 4 ist die Verstärkung des Verstärkers 14 gl@i©Si O₀ Bas üfe©!¹ dan Widerstand 12 dem Minnie eingaag ies tf@rsstärk©r!i ziag©f «Harte m®gativ'e Signal hat eia positives Sigal an Ausgang zur !©Ige* Bas positive Signal wird über di@ Bioi© 26 zu &®m Mians@imgaag kurz geschlossen. Im Eadergefe^ais i^ ciafe©? i©r !üe&k@pplmigswiderstand gleich O₉ uad di© ferstärlxiaag t&r Stofe ist gleichermaßen gleich- 0. Jeöoefci wiri iss negativ© lisgesigssigaal außerdem über den ¥ii®retsaä 24 in ie® liams@ia«;aag i©s Yo?-

stärkers 42 geleitet. Der Ausgang des Verstärkers ist positiv, die Diode 38 ist in Durchlassrichtung vorgespannt,und der Ausgang wird zu dem Eingang des Verstärkers über den Widerstand 32 rückgekoppelt. Da das Verhältnis der Größen der Widerstände 32 und 24 gleich 2 ist, beträgt die Gesamtverstärkung +2. Wenn also das Eingangssignal negativ ist, lädt sich der Kondensator 46 auf das Zweifache der Spitzenspannung auf, und zwar lädt sich der Kondensator wieder in positiver Richtung auf.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Diode 36 bei der Erzeugung des Spitzenwertes am Kondensator 46 keine Funktion ausübt. Jedoch ist die Diode aus Stabilitätsgründen erforderlich. Die Diode dient dazu, die Verstärkung der Stufe im Falle eines negativen Ausgangssignales auf Null zu bringen, damit Einsehwingsignale keine Schwingungen oder Sättigungen verschiedener Transistoren in dem Operationsverstärker 42 zur Folge haben.

Obwohl der Kondensator 46 sich auf das Zweifache des Spitzenwertes der Eingansspannung auflädt, entlädt er sich zwischen verschiedenen Eingangsimpulsen etwas über den Widerstand 32. Dadurch ergibt sich eine Wellung in der Ausgangsspannung. Der Widerstand 48 und der Kondensator 52 glätten diese Wellung. Es ist in vielen Fällen notwendig, für den Kondensator 46 einen Entladungsweg (Widerstand 32) vorzusehen. Z. B. ist es für den Fall von eleürokadiographisehen Aufnahmen bekannt, daß periodisch sehr lange Impulse am Eingang empfangen werden können. Würde einer dieser Impulse den Kondensator 46 auf eine abnorm hohe Spannung aufladen, so würde die resultierende Verstärkung des Verstärkers 58 auf einen für den Norraalfall zu niedrigen Wert eingestellt werden. Aus die-sem Grunde ermöglicht der Widerstand 32,daß sich der Kondensator 46 nach jedem Eingangsimpuls entlädt. Die a..; Kondensator 46 resultierende Spannung, und notwendigerweise auch die am Kondensator 42 sich ergebende Spannung, ist geringer als der zweifache Spitzenwert der Eingangsspannung, ist aber zum überwiegenden Teil '

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durch den Spitzenwert der Eingangsspannungbestimmt. Dadurch daß die EingangssignalSchwankungen mehrere Sekunden lang gemittelt werden, kann ein einzelner langer Impuls keine unkorrekte Einstellung der YerStärkung zur Folge haben.

Die sechs Flip-Flops F1 -F32 sind zu einem Binärzähler zusammengeschaltet. Jedes Flip-Flop ist vom J-K Typ.. Wenn ein positives Potential dem Rückstelleingang (R) zugeführt wird, wird das Flip-Flop zurückgestellt. Es sei z. Bo das Flip-Flop F1 betrachtet. Wenn es sich ixa zurückgestellten Zustand befindet, liegt der Leiter +F1 auf Erdpotential und der Lei™ ter-F1 auf einem positiven Potential. Jeder dem Zähleingang (C) des Flip-Flops zugeführte negative Schrittimpuls hat eine Änderung des Zustande zur Folge. Wenn also der erste zum Negativen gerichtete Spannungsschritt dem Zähleingang des Flip-Flops F1 zugeführt wird, wird der Leiter +F1 positiv und der Leiter -F1 geht auf Erdpotential. Das zweite Zählsignal bewirkt wiederum eine Änderung des Zustandes des Flip-FlopsF1. Wenn der Leiter +F1 von einem positiven Potential auf Erdpotential geht, ergibt sich ein zum negativen gerichteter Spannungsschritt an dem Zähleingang des Flip-Flops F2, und dieses Flip-Flop schaltet in den 1 -Zustand _$ wobei der Leiter +F2 von Erdpotential zu einem positiven Potential übergeht. Entsprechendes gilt auch für die anderen Flip-Flop». Der sechs Flip-Flops enthaltende Zähler 40 ist von einem Typ₈ wie er nach dem Stand der Technik wohl-bekannt ist. Dar jeweilige Plus-Ausgangsleiter jedes im 1-Zustand befindlichen Flip-F^.ops befindet sich auf einem positiven Potential und der jeweilige Minus-Ausgangsleiter befindet sich auf Erdpotential.

Das Widerstandsnetzwerk 30 enthält sechs Widerstände, von denen jeder mit dem jeweils zugeordneten Zählerausgang verbunden ist,und alle Widerstände sind mit der Leitung 22 verbunden. Die Widerstandswerte der Widerstände werden durch die auf sie hinweisenden Bezugssseichen angedeutet« Z. B. hat der Widerstand R400 einen Widerstandswert von 4ooK, und der Wider-

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stand B12,5 hat einen Widerstandswert von 12,5K. Die "Gewichte" der Widerstände sind so gewählt, daß sie sich umgekehrt wie die Jeweiligen Gewichte $er Flip-Flops F1 - 132 zueinander verhalten. Jedes der Flip-Flops hat, wenn es sich im seinem 1-Zustand befindet, ein Potential von 5 Volt an seiner jeweiligen positiven Ausgangsklemme. Wenn alle Flip-Flops außer dem Flip-Flop F 32 sich im O-Zustand befinden,'werden im Bndeffekt alle Widerstände im Widerstandsnetzwerk auf Erdpotential gebracht mit Ausnahme des Widerstandes R 12,5. Dieser Widerstand ist mit einem 5 Volt-Potential verbunden, was ein Potential an der leitung 22 von ungefähr 2,5 Volt zu Folge M hat. In ähnlicher Weise trägt das Flip-Flop F16 1,25 Volt zu dem Gesamtpotential an der Leitung 23 bei und jede Zählstufe niedrigerer Ordnung trägt ein um den Faktor 2 geringeres Potential bei. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Größen der Widerstände im Netzwerk 30 jeweils um den Faktor 2 anwachsen, und zwar von der Stufe höchster Ordnung zu der Stufe niedrigster Ordnung. Die Gesamtanordnung ist so eingerichtet, daß wenn der Zähler mit einem Nullwert beginnt (000000), bei fortschreitender Zählung die Ausgangsspannung an der leitung 22 schrittweise erhöht wird, und zwar von 0 bis 5 Volt in 63 gleichen Schritten.

Bei einer typischen Anwendung, bei der die erfindungsgemäße β Schaltungeanordnung zur automatischen Voreinstellung der Verstärkung benutzt wird, nä^mlich in Verbindung einer elektrokafliographischen Aufnahme, wird die vom Patienten kommende Elektrode ungefähr 20 Sekunden lang mit dem Verstärker verbunden, bevor der Schalter 74- geschlossen wird, damit die am Kondensator 52 anliegende Spannung eine dem Spitzenwert der Eingangsspannung entsprechende Größe darstellt. Darauf wird der Schalter 74 zeitweise betätigt. Das positive Potential der Quelle 7$ wird an den, Rücksteileingang des Flip-Flops 50 sowie an die Leitung 72 angelegt, die alt dem Rückstelleingang der J-K-Fllp-Plops im Zähler 40 verbunden ist. Alle

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Flip-Flops werden dadurch zurückgestellt, wobei die Leitungen sämtlicher Plus-Ausgänge auf Erdpotential gehen und an die Leitung 22 über das Widerstandsnetzwerk 30 das Erdpotential gelangt. Zur selben Zeit werden alle Minus-Ausgänge des Zählers 40 positiv. Jeder dieser Minus-Ausgang© ist jeweils-mit dem Tor eines der sechs Feldeffekttransistoren TI - T32 verbunden; dabei bewirkt ein positive® Potential an den Tor jede® dieser Transistoren einenunendlichen Widerstand zwischen dessen Saug- und Quellelektrode«

Wenn das Flip-Flop 50 zurückgestellt ist, ist sein© mit einen Eingang des- IAlB -for®s 56 vairbttHäen© lusgaa auf einem niedrigen Potential. Der Oscillator 60"sefcdngt mit 100 Hertz "und liefert negativ® !©pulse aa dan anderen Eingang des NAND-Tores» Demzufolge liefert wätosnd de® zurückgestellten Zustandes des Slip-flops 50 d©r mit dem gähleingang des Flip-Flops F1 verbunden© Ausgang des MAID-Tores 56 positive Impulse mit einer Impulsrat© von 100 l©Etz₀ An Ende j®d@s Impulses schaltet das flip-flop 11 saia©a Zustand uug nämlich aufgrund des zum Negativem gerieiitdtea Spaaniangssehrittes. ■ Der Zähler 40 benötigt etwas Hehr als ®iae S©kuad@_s Tarn einem vollen Zahlvorgang von 0 Ms. 127

Unter normalen Umständen ereeieht itr üäfeltr jddoali aicht seinen maximalen Zählstanä. Bie Spaaaraig an Kondensator 52 wird dem einen Eingang ä@r jG%{3pL®±Gä®k@,lt!m.Q 20 zugeführt „ die aus einem eil

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rationsverstärker /steht <> Die ioltiasg 22 ist üit

Eingang der

nung am Kondensator 52 gröBer ist als

Leitung 22, befindet sieh. d@x

auf Brdpotential. Sobald

22 gleich oder größer als ät<$

wirkt der Ausgang der

gang des flip-flops 50 @ia₉ lamt

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Flop in seinen 1-Zustand eingestellt. Mit der Einstellung des Flip-Flops führt dessen Ausgangsleitung eine hohe Spannung, und das NAND-Tor. 56 wird gesperrt. Der Zähler 40 schaltet sich solange fort, bis die Spannung an der leitung 22 gleich oder größer ist als die Spannung am Kondensator 52. .

Der in dem Zähler nach der Einstellung des Flip-Flops 50 in den 1-Zustand befindliche Zählstand stellt eine Anzeige für die für das System zu fordernde relative Verstärkung dar. Bei einem niedrigen Zählstand in dem Zähler wird eine große Verstärkung gefordert, da die Vergleichsschaltung 20 das Flip-Flop 50 in den 1-Zustand versetzt, nachdem die Spannung an der Leitung 22 sich nur leicht über Erdpotential erhoben hat. Wenn andererseits das Eingangssignal eine große Höhe aufweist, ist eine relativ große Spannung an der Leitung 22 erforderlich, bevor der Ausgang der Vergleichsschaltung 20 seinen Zustand ändert, und dies hat wiederum einen relativ hohen im Zähler gespeicherten Zählstand zu Folge.

Wenn an die Torelektrode eines der Transistoren T1 - T32 ein Erdpotential angelegt wird, weist der Transistor im Endeffekt zwischen seiner Saug- und seiner Quellelektrode einen Kurzschluß auf. Demzufolge wird der jeweils zugeordnete Widerstand der Widerstände 50R - 1600R zwischen die Leitung-en 66 und 68 geschaltet. Je nach dem wie viele dieser Transistoren leiten, ergibt&ich eine verschiedene Gesamtimpedanz zwischen den Leitungen 66 und 68. Diese Leitungen sind zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 58 und den Minus-Eingang desselben geschaltet. Der Plus-Eingang des Operationsverstärkers ist über den Widerstand 64 geerdet und dem Minus-Eingang ist über den Widerstand 62 mit der Eingangsklemme 4 verbunden. Wie im Falle der Operationsverstärker 14 und 42 ist die Verstärkung des Operationsverstärkers 58 von der Eingangsklemme 4 bis zur Klemme 6 gleich dem Wert der Rückkopplungsimpedanz, die zwischen die Leitungen 66 und 68 geschaltet ist, dividiert durch den Wert des Widerstandes 62.

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Bei dem gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel beträgt der W_ert des Widerstandes 62 2OK, der Widerstand 50R hat einen Wert von 5OK, der Widerstand 10OR hat einen Wert von 10OK, u.s.w. (Der Widerstand 160OR hat einen Wert von 1,6M). Die Widerstände haben relativ zu einander binäre Gewichte, die sich umgekehrt proportional zu4en relativen binären Gewichten der zugeordneten Flip-Flops in dem Zähler 4-0 verhalten, durch welche die Einschaltung der Widerstände in den Rück-kopplungskreis des Operationsverstärkers 58 gesteuert wird. Wenn der Zähler 40 zu Anfang zurückgestellt ist, sind alle Transistoren T1 - T 32 abgeschaltet. Die wirksame Rückkopplungsimpedanz ist dann unendlich, und die Verstärkung des Verstärkers 58 befindet sich auf einem Maximum. Die Einschaltung jedes der Widerstände in den Rückkopplungskreis setzt die Rückkopplungsimpedanz herab und verringert dementsprechend die Verstärkung des Verstärkers. Z. B. ist es offensichtlich, daß der Widerstand 5OR bei seiner Einschaltung in den Rückkopplungskreis die resultierende Verstärkung des Verstärkers im höchsten Ausmaß verringert, da es sich um den geringsten der sechs Rückkopplungswiderstände handelt. Dies ist auch zu erwarten, weil, wenn das Flip-Flop F32 sich im 1-Zustand befindet, angezeigt wird, daß das Eingangssignal recht hoch ist, da ein großer Zählerstand erforderlich war, bevor die Spannung an der Leitung 22 ausreichte, um den Zustand der Vergleichshaltung 20 zu ändern. Wenn das Flip-Flop F32 das einzige Flip-Flop ,ist, das sich im 1-Zustand befindet, ist der Widerstand 5OR der einzige Widerstand im RückkopiLungskreis, und die Verstärkung des Verstärkers 58 beträgt 50/20, d. h. 2,5. Wenn der Widestand 100R der einzige Widerstand im Rückkopplungskreis ist, d. h., daß Flip-Flop F16 ist das einzige Flip-Flop im Zähler,das sich im 1-Zustand befindet, beträgt die Verstärkung des Verstärkers 100/20, d.h. 5· Die maximale Verstärkung wird erreicht, wenn sich nur das Flip-Flop F1 im Zähler im 1-Zustand befindet, was einem Zustand entspricht, in dem ein sehr geringes Eingangssignal vorliegt und die Einstellung des Flip-Flops 50 daher stattfindet,

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nachdem nur ein einziger Impuls von dem Oszillator 60 zu dem Z ahle ingang des FlipwFlops F1 geliefert wurde. In einem derartigen Fall ist die Verstärkung des Verstärkers 1600/20, d.h. 80. Die minimale Verstärkung wird erreicht, wenn der Zähler seinen Maximalwert 65 erreicht hat j die minimale Verstärkung beträgt ungefähr 1,25. Der maximale Zählstand des Zählers 40 ist größer als jeder Zählstand, der in der Praxis tatsächlich erreicht wird, weil der Zähler, wenn das Flip-Flop 50 bei Erreichung des maximalen Zählstandes durch den Zähler nicht eingestellt ist, darauf folgend in den 0-Zustandversetzt wird und die Spannung an der Leitung 22 abrupt auf Erdpotential gehen wird.

Als ein im mittleren Bereich liegendes Beispiel sei der Fall betrachtet, daß sich die Flip-Flops in den Zuständen 0,1,0,1,0,0 entsprechend einem Zählstand 20 befinden. Die Widerstände 400R und 100R sind in den Rückkopplungskreis eingeschaltet und stellen eine Impedanz von 100 χ 400/500, d. h. 8OK dar. Die Verstärkung beträgt demnach 80/20, d. h. 4· Es kann gezeigt werden, daß die Verstärkung des Verstärkers 58 langsam von ihrem anfänglichen Maximalwert abfällt, und zwar direkt proportional zu dem ansteigenden Zählstand im Zähler 40.

Das oben beschriebene Ausführüngsbeispiel der Erfindung kann in mehrfacher Hinsicht abgewandelt werden. Es ist z. B. offensichtlich, daß das System als periodische Schaltungsanordnung zur automatischen Voreinstellung der Verstärkung benutzt wer den könnte, wobei der Schalter 74 periodisch betätigt würde, d» h. einmal alle paar Sekunden, um die Verstärkung des Verstärkers 58 entsprechend jedem neuen Eingangasignalniveau einzustellen.

Patentansprüche t

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Claims

Patentansprüche

1/ Schaltungsanordnung zur automatischen Voreinstellung der Verstärkung eines Verstärkers, gekennzeichnet durch einen Schaltkreis (10) zur Erzeugung eines von der Spitzenamplitude eines Eingangssignals abhängigeren Signals, durch einen Zähler (40), durch einen Portschaltkreis (50,56, 60) zur Fortschaltung des Zählers, durch einen auf die fortschreitende Weiterschaltung des Zählers ansprechenden Schaltungsteil (30) zur Erzeugung eines ständig anwachsenden BezugssLgnals, durch eine Vergleichsschaltung (20) zum Vergleichen des BezugssLgnals mit dem von der Spitzenamplitude abhängigen Signal, wobei die Vergleichsschaltung (20) darauf anspricht, daß das BezugssLgnal das von der Spitzenamplitude abhängiges Signal übertrifft, und darauf die Portschaltung des Zählers (40)- sperrt^ und durch eine Steuerschaltung (T1 - T32), die in Abhängigkeit von dem im Zähler (40) gespeicherten Zählstand die Verstärkung des Verstärkers (58) steuert.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärker (58) ein Operationsverstärker ist und mit einer Mehrzahl von Rückkopplungswiderständen (1600R - 50R), die selektiv*einsehaltbar sind, versehen ist und daß die Steuerschaltung (T1 - T32) die Einschaltung der jeweiligen Rückkopplungswiderstände in den Rückkopplungskreis des Verstärkers steuert, und zwar in Abhängigkeit von den jeweils im Zähler gespeicherten Bits.
3· Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Zähler (40) eine Mehrzahl von flip-Plop Stufen (+P1 - +F32) enthält und daß der das BezugaLgnal erzeugende Schaltungsten (30) eine Mehrzahl von gewichteten Widerständen (R4-00-.R12_?5) enthält, von denen jeder mit seinem einen Ende an eine jeweils zugeordnete

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Flip-Flop Stufe angeschlossen ist, wobei alle Widerstände mit ihren anderen Enden an die Vergleichsschaltung (20) angeschlossen sind.
4· Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Flip-Flop Stufen (+F1 -+F32) in ihrem angewählten Zustand die Einschaltung des zugeordneten Rückkopplungswiderstandes in&en Rückkopplungskreis des Verstärkers (58) steuert, daß alle eingeschalteten Widerstände in dem Rückkopplungskreis parallel liegen und daß die Rückkopplungswiderstände eine Folge von Widerstandswerten aufweisen, die sich umgekehrt proportional zu der Reihenfolge der Stellengewichte der in dem Zähler befindlichen jeweils zugeordneten Bitsstelle verhält.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der zur Erzeugung eines von der Spitzenamplitude des Eingangssignals abhängigen Signals dienende Schaltkreis (10) einen Ganzwellengleichrichter (14, 24, 26, 42), eine Spitzendetektorschaltung (38) und Schaltmittel (32, 38, 52) zur Mittelung von Eingangssignalschwankungen während einer anfänglichen Periode vor dem Fortschalten des Zählers aufweist.
6. Schaltungsanordnung zur automatischen Voreinstellung der Verstärkung eines Verstärkers,- gekennzeichnet d u r c h einen Schaltkreis (10) zur Erzeugung eines von der Spitzenamplitude eines Eingangssignais abhängigen Signals, durch einen Zähler (40), durch einen Fortschaltkreis (50, 56,60) zur fortschreitenden Änderung des ZählStandes in dem Zähler in einer vorbestimmten Richtung, durch einen auf die Änderungen des Zählstandes in dem Zähler ansprechenden Schaltungsteil (30) zur Erzeugung eines kontinuierlich sich ändernden BezugSBLgnals, durch eine Vergleichsschaltung (20) zum Vergleichen des Bezugssignals mit dem von der Spitzenamplitude abhängigen Signal,

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wobei die Vergleichsschaltung (20) auf eine relative Änderung der Polarität anspricht und daraufhin die fortschreitende Änderung des Zählstandes in dem Zähler unterbricht, und durch eine von dem endgültigen Zähl-stand in dem Zähler abhängige Steuerschaltung (T1 - T32) zur Steuerung der Verstärkung des Verstärkers (58).
7· Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die genannte Steuerschaltung (T1 - T32) in der Weise arbeitet, daß sie vor der Sperrung der Portschaltung des Zählers (40) die Verstärkung des Verstärkers (58) direkt proportional zu der Änderung des Zählstandes im Zähler (40) steuert.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärker (58) mit einer Mehrzahl von Rückkopplungswiderständen (1600R - 50R) die selektiv in Parallelschaltung einschaltbar sind, versehen ist, daß der Zähler eine Mehrzahl von Flip-Flop Stufen (+F1 - +F32) enthält und daß die Steuerschaltung (T1 T32) Mittel enthält, um jeden der Rückkopplungswiderstände in den Rückkopplungskreis des Verstärkers (58) einzuschalten, und zwar je nach dem welche der Flip-Flop Stufen (+F1 - +F32) sich in einem vorbestimmten Zustand befinden.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der zur Erzeugung des Bezugssignals dienende Schaltungsteil eine Mehrzahl von Bezugswiderständen enthält, von denen jeder mit seinem einen Ende an der jeweils zugeordneten Flip-Flop Stufe angeschlossen ist und die sämtlich mit ihren anderen Enden an die Vergleiehsschaltung (20) angeschlossen sind.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Widerständsw'erte jedes der Rückkopplungewiderstände und die Widerstandswerte der

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AO 2743 - # -

Bezugswiderstände im Verhältnis einer binären Folge zueinander stehen.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß der zur Erzeugung eines von dem Eingangssignal abhängigen Signals dienende Schaltkreis (10) einen Ganzwellengleichrichter (H, 16, 24,· 26, 42), eine Spitzendetektorschaltung (38) und Schaltmittel (32, 38, 52) zur Mittelung von Schrankungen des Eingangssignals während einer vor der Änderung des Zählstandes in dem Zähler liegenden anfänglichen Periode enthält,

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