DE2043528C3 - Mehrkanalige Verstärkerschaltung zur Schnellaufzeichnung von in einem großen Amplitudenbereich Hegenden Signalen mit automatischer, extrem schnell verlaufender Verstärkungsfaktorregulierung, insbesondere für seismische Signale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrkanalige Verstärkerschaltunu zur Schnellaufzeichnung von in einem großen Amplitudcnbereich liegenden Signalen mit automatische!, extrem schnell verlaufender Verstärkungsfaktorrcgulicrung. insbesondere für seismische iMfinale. mit einem gemeinsamen Breitband-Veistärker für mehrere Kanäle, mit einem Niedrig-Nivcau-Mulliplcxer. mit einer Vielzahl von Eingangen, die mit den einzelnen Kanälen der Verstärkerschaltung korrespondieren, sowie mit einer gemeinsamen Multiplexer· ausgangsschaltung, die an den Eingang des ecnieitT-amcn Verstärkers angeschlossen ist. wobei der gemeinsame Verstärker eine Verstärkerschaltung mit einer Vielzahl von Verstärl-crstufen, die jeweils eine Einganüsslufc und eine Ausgangsstufe haben, aufweist, wol.ei die jeweilige Ausgangsstufe der aiife::iatHL.Tfi>'cenden VerstaikersUifen mit der ! .!Hg₁!-i::s'-ilife der nächst, i'^cnd'.-n Verstärkerstufe d:r K.iska'.l;:i)schultiiiii; vci'vjntlen ist, mil einem geniem>.iivi ii Ausgruj.'^ii'halikrcis für die einzelnen Aus;¹.,. ngs¹- tu fen dei einzelnen Kanäle, mit einer Ei.irichtuni; zui Festlegung eit.cr V'ielz.ilil 'ineli irienci unie-scliiedliulier vorbesliniti:'.;;r Vci st.:: t. njis-

bcreiche für die Verstärkerschaltung, mit einer Hinrichtung zur Umwandlung eines Analog-Signals, das am gemeinsamen Ausgangsschaltkreis erscheint, in ein entsprechendes Digital-Signal, sowie mit einer Einrichtung zum Ableiten eines zweiten Signals, das anzeigt, welches der vorbestimmten Vcrstärkerbereiche während eines Zeitintcrvalls. in dem das im gemeinsamen Ausgangsschaltkrcis erscheinende Signal in ein korrespondierendes Digital-Signal umgewandelt wurde, ausgewählt wurde.

Die Entwicklung von digitalen Speichergeräten für seismische Zwecke, die einen großen Amplitudenumfang bewältigen können und für den Gebrauch im Feld geeignet sein müssen und mit denen man seismische Daten in digitaler Form auf extrem schnell laufenden Magnetbändern speichern kann, hat die Forderung nach Analogverstärkern mit besonders präzisem Verstärkungsfaktor und geringstmöglicher Verzerrung mit sich gebracht. Derartige Verstärker werden zwischen den Geophonen und den Analog-Digital-Umwandlern der Speichersysteme angeordnet, um die seismischen Signale auf einen Amplitudenumfang zu transformieren, der vom Analog-Digital-Umwandler aufgenommen werden kann. So wird es ermöglicht, den vollen Amplitudenumfang der seismischen Signale zu speichern. Zweckmäßig sollten solche Systeme eine große Bandbreitencharakteristik besitzen. Darüber hinaus ist es erwünscht, daß Größe und Gewicht derartiger Geräte minimal sind, um Transport und Handhabung beim Arbeiten im Feld zu erleichtern.

Da sich seismische Signale gewöhnlich über einen großen Amplitudenumfang erstrecken, etwa über einen von der Größenordnung von 120 db. hat man diese Signale bisher oftmals komprimiert, und zwar auf 78 db, so daß sie vom Analog-Digital-Umwandler verarbeitet und auch gespeichert werden konnten. LJm dieses Komprimieren durchzuführen, hat man verschiedene Vorrichtungen zum Verändern bzw. Anpassen des Verstärkungsfaktors angewendet, z. B. vorprogrammierte Verstärkungen, bei denen der Verstärkungsfaktor langsam zwischen vorgegebenen Grenzen in dem Maß variiert wird, in dem sich die durchschnittliche Amplitude des seismischen Signals verändert. Ein anderes Beispiel eines für automatische Verstärkungsfaktoranpassung typischen Systems benutzt zeitliche Mittelwerte der verstärkten seismischen Energie, um den Verstärkungsfaktor einzustellen.

In neuerer Zeit sind Verstärker entwickelt worden, bei denen der Verstärkungsfaktor stufenweise verändert wird und die auf der innerhalb eines Zeitfensters erscheinenden Signalamplitude basieren. Ein Typ eines Verstärkersystems mit stufenweiscr Faktorveränderung ist allgemein als Binärfaktorverstärker bekannt, wie er z.B. in den USA.-Patemen 3 308 392 und 3 315 233 beschrieben ist. Verstärkersysteme mit stufenweiser Faktorveränderune sind ferner in den USA.-Patenten 2 967 292. 3 241 100 und 3 264 574 beschrieben. Wie in den letztgenannten Patentschriften erwähnt, ist es oftmals wünschenswert, daß man bei derartigen Versiärkersystemen mit Faktoranpassung viele Kanäle bedienen kann, indem man ihre Signale, bevor sie verstärkt werden, einem Multiplexer zuführt, der sie zeitlich aufteilt, so daß sie dann von einem einzigen, allen Kanälen gemeinsamen Verstärker mit Faktoranpassung verstärkt werden können.

Die vorliegende Erfindung betrifft prinzipiell Verbesserungen von mchrkanaligcn Vcrstärkerschaltungcri für großen Amplitudenumfang mit einem allen Kanälen gemeinsamen Breitbandverstärker und einem auf niedrigem Niveau arbeitenden Multiplexer, der eine Vielzahl von Kanalcingängen nacheinander an den Eingang des gemeinsamen Verstärkers anschließt. Die Erfindung betrifft speziell solche Mchrkanal-Vcrslärkcrschaltungcn mit einem gemeinsamen

ίο Verstärker mit automatischer stufenweiser Faktorregulicrung, mit denen man einen großen Amplitudenumfang beherrschen kann, bei denen der Verstärkungsfaktor automatisch angepaßt wird und von der Art, wie sie in der deutschen OfTcnlegungsschrifl 1 964 138 bereits vorgeschlagen worden ist. Ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine mehrkanalige Verstärkerschaltung zu bieten, die einen gemeinsamen Verstärker für großen Amplitudenumfang mit einer automatischen extrem

ao schnellen digitalen Verstärkungsfaktoranpassung besitzt, welche automatisch und sehr präzise den optimalen Verstärkungsfaktor einstellt, der sich aus der momentanen Eingangsamplitude zum Zeitpunkt des Beginns der Analog-Digital-Umwandlung ergibt.

»5 wobei das System eine verbesserte Bandbreitencharakterisiik aufweist.

Erfindungsgemäß ist eine mehrkanalige Verstärkerschaltung der eingangs genannten Gattung geschaffen worden, die gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung, die mit dem Multiplexer synchron geschaltet ist und in sich wiederholender Weise in den aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen der Verstärkerschaltung während jedes einzelnen Arbeitsganges der Verstärkerschaltung in zeitlich aufeinanderfolgenden Abfrageintervallen von einem auf einen anderen der vorbestimmten Verstärkungsbereiche schaltet, durch eine Einrichtung zum Vergleichen eines vorbestimmten Bezugs-Signals mit Signalen, die während der Abfrageintervalle von der Verstärkerschaltung an den gemeinsamen Ausgangsschaltkrcis übertragen werden, durch eine Einrichtung zur Auswahl eines der Vcrstärkungsberciche, wenn das am gemeinsamen Ausgangsschaltkreis erscheinende Signal in einem vorbestimmten Verhältnis zu dem Bezugs-Signal steht, sowie dadurch, daß jede der in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen des gemeinsamen Breitbandverstärkers eine Verstärl.ungs Frequenz-Charakteristik aufweist, die im wesentlichen konstant bis fast hinunter zum Gleichstrom (Null-Frequenz) verläuft und daß die in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen gleichstromgekoppelt sind und durch eine Einrichtung mit einer negativen Rückkopplung, die ein Aktivfilter mit einer Tief-Paß-Charakteristik aufweist und den Ausgang der letzten Verstärkerstufe der gemeinsamen Verstärkerschaltung an den Eingang der ersten Verstärkerstufe der gemeinsamen Verstärkerschaltung anschließt.

Tn einer bevorzugten Ausführungsform ist die mehrkanalige Verstärkerschaltung dadurch gekennzeichnet, daß Phasenanpassungsmittel in sämtlichen über die einzelnen in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen führenden Stromwege vorgesehen sind mit Ausnahme des längsten Stromweges, daß in den Phasei;anpassungsmitteln Isolierstufen zum Abfangen von Schaltstößen vorgesehen sind, daß die Isolierstufen gleichzeitig Mittel zur Gleichstromanpassung darstellen, daß die Verstärkungsfaktoren der einzelnen in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen wäh-

rend des Arbcitens des Vir'kanal-Verstnrkcrsystems konstant sind und daß jede der in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen einen Operationsverstärker enthält, der in phasenumkehrender Weise geschaltet und mit einem Eingang geerdet ist.

Vo *-2Ühaft ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die gemeinsame Ausgangsschaltung über einen Analog-Digitai-Uimvandlcr an eine digitale Speichervorrichtung angeschlossen, mit der sowohl die Information über den Digitalwert des augenblicklich am gemeinsamen Ausgang auftretenden Signals als auch der Wert des Faktors, mit dem das Signal verstärkt worden ist, gespeichert werden, wobei letzterer Faktor derjenige ist, der während des Haltezcitintervalls. während dessen das Signal dem gemeinsamen Ausgang zugeleitet wurde, aufrechterhalten worden ist.

Die Verstärkerschaltung kann einen Bestandteil eines Datenverarbeitungssystems für seismische Daten, zu dem auch die Mittel für die Zulieferung der seismischen Signalformationen z.u den jeweiligen Kanaleingängen der Verstärkerschaltung gehören, bilden.

Tn einer bevorzugten Ausführungsform werden das Rückkoppelungssignal und das eingehende Signal einer Vcrstärkersttife mit Faktor 2 des gemeinsamen Breitbandverstärkers zugeführt, wobei eine geeignete Schaltung zur Abschwächung des jeweiligen Signals um den Faktor 1 '2 vorgesehen ist. so daß die Stufe einen Nettofaktor »eins« hat.

Vorteilhafterweisc enthält die Rückkoppelungsschaltung des Breitbandverstärkers einen Aktivfilter mit einem Faktor von mindestens »eins« und einer Hochfrequenzdämpfungs-Charaktcristik.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der gemeinsame Breitbandverstärker mit einer Zerhackcr-Stabilisierung ausgerüstet, um wechselweise im Gegentakt den Eingang zum gemeinsamen Verstärker oder die Rückkoppclungsschleife zu unterbrechen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Block-Schaltung der mchrkanaligen Verstärkerschaltung;

Fig. 1 a ist ein Schaltbild, teilweise in Blockform, das ein »R« genanntes Detail der in Fig. 1 dargestellten Verstärkerschaltung in genaueren Einzelheiten zeigt;

Fig. 2 ist ein Schaltbild, teilweise in Blockform, das das in genaueren Einzelheiten einen Teil der in F i g. 1 dargestellten Schaltung zeigt, speziell den Teil der Schaltung, die als »Breitband-Gleitkomma-Verstärker« bezeichnet ist;

Fig. 2a ist ein Schaltbild, teilweise in Blockform, das eine andere Ausführungsform des Breitband-Gleitkomma-Verstärkers zeigt, der in der F i g. 1 dargestellten Verstärkerschaltung enthalten sein kann;

F i g. 3 ist ein Schaltbild, teilweise in Blockform, das ein i>A« genanntes Detail der in Fig. 1 dargestellten Verstärkerschaltung in genaueren Einzelheiten zeigt;

F i g. 4 ist ein Blockschaltbild, das die »ß« und »C« genannten Details der Schaltungen der Fig. 2 und 2 a in genaueren Einzelheiten zeigt;

Fig. 4a ist ein Schaltbild, teilweise in Blockform, das die »ß'« und »C« genannten Details der Schaltungen der Fig. 2 und 2a in genaueren Einzelheiten zeigt;

F i g. 5 ist ein Schaltbild, teilweise in Blockform, das das »/)« genannte Detail der Schaltungen der F i g. 2 und 2 a in genaueren Einzelheiten zeigt;

F i g. 6 ist ein Blockschaltbild, das das »E« genannte Detail der Schaltungen der Fig. 2 und 2a in genaueren Einzelheiten zeigt:

F ί g. 7 ist ein Blockschaltbild, das das »F« genannte Detail der Schaltungen der F i g. 2 und 2 a in genaueren Einzelheiten zeigt;

F i g. 8 ist ein Schaltbild, teilweise in Blockform,

ίο das das »7« genannte Detail der Schaltungen der F i g. ?. und 2 a in genaueren Einzelheiten zeigt;

F i g. 9 ist ein Schaltbild, teilweise in Blockform, das das y-O« genannte Detail, das seinerseits die Details »Λ7« und »,V« enthält, und das Bestandteil der Schaltungen der Fig. 2 und 2a ist, in genaueren Einzelheiten zeigt;

Fig. 10 ist ein Diagramm, das das charakteristische Verhalten der als Detail »O« bezeichneten Verstärker-Rückkoppclungsstufe zeigt;

ao Fig. 11 ist ein Schaltbild, teilweise in Blockform, das die »/?« und »5« genannten Details des in den Fig. 1 und 1 a dargestellten Schaltungen in genaueren Einzelheiten zeigt;

Fig. 12 ist eine graphische Darstellung der Signalas amplitude nach der Verstärkung, mit der beispielhaft die Charakteristik der Vers'.ärkcrschaltung illustriert wird.

In Fig. 1 ist schematisiert die mehrkanalige Verstärkerschaltung einer seismischen Signalverarbeitungs- und Speicheranlage gezeigt, einschließlich einer Anzahl von Geophonen g_vg₂, g_n< mit denen das Vorhandensein einer aus dem Stand der Technik bekannten Anzahl, z. B. 12 oder 24. oder irgendeiner anderen Anzahl derartiger mechanisch-elektrischer Übertragungsvorrichtungen angedeutet sein soll. Jedes dieser einzelnen Geophone kann in der Praxis aber auch eine Gnippe oder eine Traube mehrerer individueller Geophone sein, deren Ausgänge zusammengeschlossen sind, um ein gemeinsames Geophonsignal zu liefern.

Es ist in der Praxis der seismischen Erforschung üblich, eine Anzahl von Geophonen in verschiedenen Abständen von einer Quelle seismischer Energie anzuordnen, die sich am Explosionsort befindet, um die mechanische Energie anzuzeigen, die von der Quelle über verschiedene Wege an den Geophonen eintrifft, wobei die benötigten Zeitintervalle gemessen werden. Die von den einzelnen Geophonen eintreffenden Signale werden als eine Kurvenschar entlang einer

Zeitachse aufgezeichnet. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden die Signale der einzelnen Geophone jedoch in zugeordneten Kanälen verstärk? und nach Umwandlung von der analogen in die digitale Form auf Magnetbändern gespeichert.

Solche auf Band gespeicherten Signale können im Bedarfsfall reproduziert, in die analoge Form rückverwandelt und in Form von Kurven gespeichert werden. Von größerer Wichtigkeit ist jedoch die Tatsache, daß derartig digital gespeicherte Signale

modernen Datenverarbeitungstechniken unterzogen werden können, in denen digitale Hochleistungscomputer und ähnliche Einrichtungen benutzt werden.

Die hier offenbarte Verstärkerschaltung bietet den weiteren Vorteil, daß ein Mehrkanalsystem mit gemeinsamem Breitbandverstärker vorgesehen ist, von dem ein Ausgangssignal geliefert wird, das in der sogenannten »Gle!tkomma«-Form gespeichert werden

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kann, d. h. in Form eines aus Mantisse und Exponent bestehenden digitalen Wortes, wie es im folgenden genauer beschrieben werden wird und welches sehr exakt den absoluten Wert des zugehörigen Eingangssignals repräsentiert. Beim Speichern derartiger Gleitkomma-Signale auf Magnetband ist es möglich, nicht nui die relativen Werte sondern auch die absoluten Werte der verstärkten Signale zu konservieren.

In F i g. 1 ist gezeigt, daß die jeweiligen Geophone Si»?·)' 8n ^an die Eingänge der zugeordneten Signalkanä'lc 1, 2, η angeschlossen sind. Alle diese Signalkanäle sind untereinander identisch. Ihre korrespondierenden Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen, entweder Zahlen oder Buchstaben, bezeichnet. Während in der dargestellten Ausführungsform drei Kanäle bezeichnet sind, soll dennoch damit gemeint sein, daß Kanal /1 repräsentativ für einen oder mehrerer solcher Kanäle ist, und daß seismische Datenverarbeitungssystemc des hier beschriebenen Typs in den meisten Fällen 12, 24 oder eine größere ao Anzahl von Kanälen besitzen.

Jeder der Verstärkerkanäle, d. h. jedes die Kanäle I bis η enthaltenden Verstärkersysteme ist mit den zugehörigen Geophonen g_x bis g_n dargestellt und mit der zugehörigen, Detail »A« genannten Eingangsschaltung. Das Ganze ist eingebaut in ein seismisches Datenverarbeitungs- und Speichersystem, einschließlich des auf niedrigem Niveau arbeitenden Multiplexers, der unten beschrieben werden wird. Dabei werden die zu den einzelnen Kanälen 1 bis η gehörenden Eingangsschaltungen A mit ihren Ausgängen durch den Multiplexer zeitlich nacheinander an den gemeinsamen Brcitband-Gleitkomma-Verstärker angeschlossen, so daß die Signale der zugehörigen Geophone j?, bis g„ verarbeitet werden können und einem Analog-Digital-Umwandler und darauf einem digitalen Bandspeichergerät zugeführt werden können. Das Bandspeichergerät ist in der Figur nicht dargestellt.

Die gemeinsame Breitband-Gleitkomma-Verstärkerschaltung (F i g. 2 und 2 a) enthält eine Anzahl von Verstärkerstufen B₁' bis B₄, die direkt gekoppelt und in Kaskade geschaltet sind, sowie zugeordnete Schaltungen einschließlich einer gemeinsamen Ausgangsschaltung, sowie Mittel für wahlweises Anschließen von jeweils eines Verstärkerstufenausgangs zur gleichen Zeit an die gemeinsame Ausgangsschaltung, sofern ein Signal an dem Ausgang der genannten einen Verstärkerstufe einer vorgegebenen Bezugsspannung entspricht, wenn in der unten beschriebe- nen Weise abgefragt wird. Eine Rückkoppelungsschaltung einschließlich der innerhalb des gestrichelten als Detail »O« bezeichneten Kästchens gezeichneten Schaltelemente verbindet den Ausgang der letzten Kaskadenstufe S₄ mit dem Eingang der ersten Kaskadenstufe B₁'. Die Schaltungseinzelheiten und die Funktionen der Rückkoppelung werden unten beschrieben werden. Dabei wird speziell auf die F i g. 9 Bezug genommen werden, die die Elemente des Details »O« zeigt.

Jetzt wird Bezug genommen auf die Detail" desjenigen Teils der Fig. 1, der den Kanal 1 enthält. Man erkennt, daß der Ausgang dci Geophons ^₁ an die als Block A dargestellte Eingangsschaltung des Kanals 1 angeschlossen ist. Block A ist in F i g. 3 genauer dargestellt und enthält eine geeignete Eingangsschaltung, wie einen Eingangstransformator, einen Präzisionsvorverstärker, seismische Filter, eine Abgleichschaltung, sonstige seismische Filter und logische Gatter, um den Eingangsabschwächer abzufragen und die Präzisionsverstärkerstufe A _t und um ein binär codiertes Signal zu erzeugen, das den Gesamtverstärkungsfaktor der betreffenden Stufe des Systems darstellt, wie es genauer unten beschrieben werden wird. Die Kombination des Eingangsabschwächers mit dem Präzisionsvorverstärker

— beides in der als Detail »Λ« bezeichneten Eingangsschaltung enthalten — wird normalerweise von Hand justiert, um dem Detail »/1« einen gewissen Gesamtverstärkungsfaktor zu verleihen, wie er von tier im folgenden beschriebenen Arbeitsweise des Systems erfordert wird. In einer bevorzugten Ausfiihrungsform sollte der Verstärkungsfaktor des Details »Λ« jedoch b^k sein, damit Jt zu dem von den weiteren Stufen des Kanals bestimmten Exponenten addiert bzw. von diesem subtrahiert werden kann. Eine Ausführungsform dieses Systems benutzt den Wert Jt = 1 (k = 1,000 und b = 8). Der Ausgang der Eingangsschaltung A des Kanals 1 ist direkt an die dem Kanal 1 zugeordnete Eingangsklemmc des auf niedrigem Niveau arbeitenden Kanalmultiplcxers angeschlossen. Das gleiche gilt für die Ausgänge der Eingangsschaltungen der übrigen Kanäle 2 bis n. Der Kanalmültiplexer wird von Synchronisiersignalcn gesteuert,, die von der digitalen Kontroll- und Multiplexerschaltung »/« ausgehen, damit er die Signale von den jeweiligen Eingangsschaltungen A der einzelnen Kanäle 1 bis ;i nur dann zum gemeinsamen Breitbandverstärker durchlaßt, während das Abfrage- und Meßintervall des betreffenden Kanals abläuft, wie es unten beschrieben werden wird.

Der Ausgang des Niedrigniveau-Kanalmultiplexers ist an den Eingang des gemeinsamen Breitbandverstärkers angeschlossen. Wie in F i g. 2 gezeigt, ist der Eingang der ersten Stufe einer Serie von in Kaskade geschalteten Präzisionsverstärkerstufen, die als Blöcke ß, bis B₄ scheme'isch und im einzelnen als Detail »ß« in Fi g. 4 illustriert sind. (Es wird bemerkt, daß die erste Kaskadenstufe »B,'«, der F i g. 2 bzw. 2 a so in der Schaltung geschaltet ist. wie es in F i g. 4 a dargestellt ist und unten beschrieben werden wird!} B₁' verstärkt beides, sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom mit einem bestimmten Basiswert b zum Exponenten k. Beispielsweise ist in einer Ausführungsform h = 8 und k — 1,000, so daß h^l

— 8,000 für Wechselstrom- und Gleichstromverstärkung ist. Jede der Präzisionsverstärkerstufen B₁' bii B₄ ist eine phasenumkehrende Breitbandverstärker stufe, deren Faktor durch Präzisionswiderstände ir der Rückkoppelungsschleife, wie unten beschrieben bestimmt werden kann.

Jede der Präzisionsverstärkerstufen B₁' bis B₄ is mit ihrem Eingang an eine zugeordnete konstant! Spannungsquelle C₁ bis C₄ angeschlossen. Jeder de Blöcke C₁ bis C₄ ist als Detail »C« in den Fig.' und 4 a genauer dargestellt und bietet sowohl ein positive als auch eine negative Bezugsgleichspannung Außerdem enthält jeder der Blöcke C₁ bis C₄ an sie bekannte Mittel, um die jeweilige nachgeschaltet Präzisionsverstärkerstufe vor Überspannungen un somit vor Zerstörung zu schützen. Die konstante Spannungsquellen C₁ bis C₄ werden genauer unte beschrieben werden. Der Schutz der Präzision« verstärkerstufen vor Überlastung kann unabhängi von den in Reihe geschalteten konstanten Spannung; quellen selbstverstärtdlicii auch durch eine cm

, « κ- „mktion der Verstärker selbst von sprechende Konstruktion der verstarKer

vornherein gewährleistet werden. .

An dem gemeinsamen Ausgang des N cdr.gn.VLai-

Kanalmultiplexers und gleicherweise an die jeweiligen Ausgänge der Verstärkerstufen O₁ bis W₄ sind d.c Blöcke D₁ bis D₅ angeschlossen d PiMlu- ι nd Bandbreiteneinrichtungen sin ..ei al U c au »D« in Fig. 5 genauer dargestellt und cn^

Phascnkompensat.on, eine J^^™^'"^ welche sehr präzise ent weder vtrstaikcη oder ar,

schwächen kann und 7^\/'"P^_{s e}^ ° kann einer Ausführungsform des \ ^trstdrkergf ⁶^wJJ₆" jede der Bandbfciteneinnchtungcn,D b« DMrtld zum Entfernen der Gleichstromkomponente aus dun Signal enthalten. Jede ^^^^[^^ '⁵ enthält auch Schaltelemente che al hohe um, Pufferstufen fungieren, um die^£_n'^„ 1g_na ⁸|- dcr Verstarkerstufen B, bis υ von _α en ag eingängen der zugeordneten Schalter E 1>sE₅ zu treincn. Die Schaltnetzwerke »nd genauer ab DJ- ao tail »Ε« in F. g. 7 dargestcHt. Mit ^andere^ ^ ™J

ist der Ausgang e.ner J^ede"^B _r ^a"^S_CJSe?z5 D₁ bis D, an em korrespondierendes Schaltnetzwerk

^eTESbreiSeinriehUmgen D₁ bis D ent- ,₅ hält auch Mittel, um sie auf das geeignete= Gtad Stromniveau des gemeinsamen Ausgangs aller Schalter E₁ bis E₅ einzustellen.

Die Bandbreitencinnchtungen D₁ bis D₅ sind Mrt ,el, um die Bandbreiten der verschieden^^ S ronv wege vom Eingang des gemeinsamen Vers arke s zum Kaskadcnvcrstärkcrstufc/i₄ und dem letzten Schal^ ^ _a,_u,_CpaBt werden können.

Dennoch ist der Schaltungsteil mit der letzten A «? _/} J_{u]k] da er in den}

Band ,~ U ^führunjeformen ein Mittel

hgurluJ B^,, VersUirkerausgänge dem

¹^" _{ivcau dcs gcmcinsainc}„ Ausgangs aller

_an/lipassen. Vorzugsweise für diesen /weck

_vorges ^P _ehen. Darüber hinaus hält d,e letzte

Bandbreüencinrichtung D, Schaltstöße de, letzten _zurüd_ ^ _{Rückkoppclungs}.

rignal. das dem Detail »O« genannten Aktivfilter zu_ec ^fc _{fünrt wird}, zu beeinflussen.

getuj. , Geschwindigkeit für das Arbeiten auf

I gewährleisten, enthalten sowohl die

SSeSeJeinrichtungen D₁ bis D₅ als auch die

_kaden._{VcrRtärkcrstufcn B{ bis} ß, _Vor-

_teilhafterwcise Operationsverstärker, die in phasenumkehrender Weise oder in einer Anordnung mit »^m^^nrei _E- geschaltet sind. Dement-

W _)cr JJ ^,^ _{zum Scha},

_rf ^P _er Verstärkungsfaktoren mit einer zusätzlichen ähnichen phasenumkehrenden Stufe D./ und D₄' ausgeiicnc^ P^ ^ _Phascnbczichungcn der verschiedenen Si^eg^uszugleichen. ^^

Jcd£ de ^JjJ '_ltnetzwcrk. das als Detail »E« sch^s Hoc me^g ^ ^ ^ ^^ ^^ ^ ^^

e mehrere logische Gatter für das Auslösen ⁿ »aus«-Takten durch äußere Signale,

χ or »ein _{Schaltcinrjchtung}. _vorzugsweisc von der

_Fe,_dcn_ekt-Transistors (FET) und drittens

geglichen werden. Vorzugsweise werden die verschiedcncn Bandbreiten aller Stromwege dej-desla^gsten Weges angepaßt. Wie aus den Fig .2 und 2 a hervor geht, ist der längste Stromweg derjenige der^ durch die letzte Kaskadenstufe geht nämlich der der über die Vorrichtung B₄ und den Schalter E fuhrt.

beschriebenen ^; _{7 ausführ}, _dl als Detail »Γ« dargc_e d m ^g _{des haU}_

ste. _insame Verbindung der Ausgänge

^l ^„^,, _d. _h. _sä_mt]iche Kanäle

fees. _Fin„_{ane cin U}nd desselben Hochlcistungs-

,5 :Tr^ktⁿund^gTmpedanzwand,ers. d. h. an den Aus-S^sch^re^angesc.osse.

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Schaltelemente der ^^ nen Stromwege auch zu deren

beiträgt. . _n

Die Teile der Schaltung m.t *n JEtemcnl«« »D« wirken auch als Isolierst« en und halten *e Scha«

stoße des jeweiligen ^Sc,^halte" !^^mi dem der ihm nächstfolgenden Kaskadenstutt mit aem

Detail »B« zurück. . \„cfiihnino_S-

Hier muß bemerkt werfen, daß in.d" ^Ausfuh™^ngS form der Abbildung die letzte B»^ndJ«^te""ⁿ™S D., die zwischen dem Ausgang der letzter,Ka kaden

s«ufeB₄ und dem letzten ^SJf ^e;Ji''^eg_d^~. lieh des Zurückhaltens von Sc halts ^" ^f ^c^ⁿ|^s _r los ist, da keine wertere Kas^kad^fe folgt ^n deetwas zurückgeha ten werde η ,rnußte^ Auch h ,nsch lieh des Bar.dbre.ten- und P^asenausgleichs si.d letzte Bandbreitencinnchtung D₅ im ^Zusa"^im?^nh*"ff '⁵ mit der offenbarten Schaltung n.ch wesen hch_we.l

Äe^ransistor-Schalter-Ausgangs des jeweili- ^ _SchaUers ^ _bjs ^ _{der gerad}e an den Eingang

anceschiossen ist. In einer bevorzugten Ausführungs- -ge chh3. _{Venttj|rkenstufe vom >NachfoIge}.._TyF

_{dje Ausgangsirn}p_edanz des Ausgangs-Schaltkreises F im wesentlichen Null und der Fakto, ^ _normaIenveise Eins (+1.000).

Die Einganesschaltung eines jeden der Kanäle _bU„ _{ist m}f_t ihrem Ausgang über den Niedrigniveau ^!multiplexer und den gemeinsamen Breitband _{verstärker an den Eingang} ein und denselben Aus _cangsschaltkreis F angeschlossen. Auf diese Weis Existiert für alle Kanäle der gesamten seismische,

gemeinsame Ausgangsschaltung. . ^^ ^ ^ _{Kombination irgend}

_schnelle. _{elektronischer Schalteri wi}

S" Schalter E, bis E., mit einem einzelnen Verstäi dje Scha ,tcr , >_{fc d h Au sschaltkrei}

tie-in L offenbarten unten beschHebene AM«

gevorricbtungen enthaltenden Schaltung einen Hochleistungs-Multiplexer oder -Kommutator mit variterbarem Verstärkungsfaktor für den gemeinsamen Breitbandverstärker darstellt, in dem relativ billige Schaltelemente, nämlich Feldeffekt-Transistoren mit nieht präzisem »ejn«-W^!derstand benutzt werden können, deren einer wesentlicher Vorteil darin besteht, daß diese Schalter ersetzt werden können, ohne daß eine erneute Eichung der Verstärker-Stromwege erforderlich wird.

Der Ausgang des als Verstärker und Impedanzwandlers ausgebildeten Ausgangsschaltkreises F ist an die jeweiligen Eingänge einer ersten und zweiten digitalen Entscheidungs-Einrichtung H und / ange-

E₁ bis E₅ zunächst für Kanal

1 abtastet, dann für die

folgenden Kanäle 2 bis n. Im Verlauf des Abtastens für Kanal 1 soll angenommen werden, daß der Schalter E₁ durch die Wirkung des Signals S₁ von der Schaltung J eingeschaltet wird, nämlich als Reaktion auf einen »sync«- oder »geh«-Impuls vom Analog-Digital-Umwandler und der Kontroll-Logik, In diesem Augenblick wird ein vom Geophon g_t eingehendes Signal durch die Eingangsschaltung A hindurch ίο geleitet, dann durch die Bandbreiteneinrichtung D₁, dann durch dun geschlossenen SchalterE₁ zum gemeinsamen Ausgang, der den Eingang des Verstärkers und Impedanzwandlers des Ausgangsschaltkreises F enthält, welcher seinerseits ein Signal gleichschlossen, die feststellen, ob die Ausgangsamplitude 15 zeitig an die Entscheidungs-Einrichtungen H und / von F entweder ein positives (Vorrichtung//) oder gibt, die ihrerseits das angelieferte Signal mit der

ein negatives (Verrichtung/) Bezugspotential (fV oder —V) überschreitet, wobei das Bezugspotential

von der Spannungsquelle (7 geliefert wird.

Die Einrichtungen H und / sind allgemein als »Spannungsvergleicher« genannte Schaltungen bekannt.

Die Bezugsspannungsquelle G ist eine Präzisionsspannungsquelle mit zwei Polen. Die Spannung des positiven Pols liegt an der Einrichtung H und die des negativen Pols an der Einrichtung /. Die beiden Bezugsspannungen der QuelleG sind derart vorgeeebcn, daß. sobald sie in irgendeinem Augenblick \on der von F ausgehenden Amplitude entweder nach der positiven oder nach der negativen Seite überschritten werden, ein Vergleichssignal von der Einrichtung H bzw. / an den Block / geliefert wird. Der Block J ist als Detail »/« in F i g. 8 genauer dargestellt und ist eine digitale Kontroll- und Multiplexerschaltung. Der Block / steuert die Eingänge der Schalter »E«. er schaltet sie ein, läßt dann das zu vergleichende Signal passieren, so daß der betreffende Schalter für die Dauer eines Abfragezyklus geschlossen bleibt für jeden Kanal, damit die Analog-Digital-Abfrage-Haltepositiven bzw. negativen Bezugsspannung +V bzw. — V vergleichen, die von der Präzisionsspannungsquelle Π zur Vorfügung gestellt werden. Wenn die Amplitude des angelieferten Signals enf-veder die positive oder die negative Bezugsspannung überschreitet, wird die von der Programmier-Schaltung J gesteuerte Abtastoperation mittels des Schalters E₁ gestoppt, der in geschlossener Stellung für den Rest des Zyklus verbleibt, so daß das Signal durch den Schalter und durch den Ausgan;:sschaltkreis /·" zum Analog-Digital-Umwandler und zur angeschlossenen digitalen Kontroll-Logik gelangt, deren Arbeitsweise später beschrieben werden wird.

Jetzt soll die Arbeitsweise der Kontroll- und Programmierschaltung / für eine andere Situation beschrieben werden. Zunächst sei angenommen, daß /i, wieder geschlossen ist. nämlich als Folge auf ein zuvor von der Schaltung / ausgegangenes Signal. Dieses Mal soll die Amplitude des Ausgangssignals des Ausgangsschaltkreises F aber weder die positive noch die negative BezugS'-pannung überschreiten. Infolgedessen unterbricht die Programmicrschaltung J den Schalter E₁

d. h. sie öffnet ihn und schließt

Operation in der unten genauer beschriebenen Weise 40 gleichzeiiic den nächstfolgenden Schalter E.,. Das

ablaufen kann. durch den Schalter E., geleitete Signal wird dann in

Die Kontroli- und Multiplexerschaltung / program- der gleichen Weise wie das zuvor durch den Sehal-

miert sosvohl den Nicdrigniveau-Multiplcxer als auch tcr E₁ geleitete Signal getestet, d. h. auch wieder mit

die Schalter E. Die Schaltung/ spricht auf Synchro- den Bezugs>pannungcn verglichen, um festzustellen.

»gehe-Impulse. 45 ob die Programmier-Schaltung J den Schalter E., ge-

nisiersignale an, d. h. »sync«- oder
die ihr über einen Synchronisiereingangskamii von einer geeigneten digitalen Uhr zugeleitet werden. Zum Beispiel ist in der Figur dargestellt, daß der Synehrontsicrimpuls (»sync«-Impuls) vom Analog-Digital-Umwandlcr geliefert wird. Indem die Schaltung) auf solche »sync«- oder ><geh«-Imptilse anspricht, programmiert sie den Nicdrignivcau-Multiplexer von einem Kanal auf einen anderen (Kanäle 1 bis ?i)· indem sie in bestimmtem Takt Signale zum Aktivieren der Mu1tiplc:xcr-Dekodicr-Steuer-I ogik S abgibt und damit aufeinanderfolgen! die den Kanälen I bis η zugeordneten Multiplexerschaltung »R« steuert. Auch gibt die Programmier-Schaltung / in geeignetem Takt innerhalb der Arbeitszyklen eines jeden Kanals, d. h.

schlossen halten oder öffnen und den nächsten Schalter E₁ einschalten und in dieser Weise bis zum Schalter E. fortfahren soll, wenn nicht vorher ein Signal die positive oder negative Bczugsspannung überschreitet. Fin derartiger Abtastzyklus beginnt von vorn als Reaktion auf den nächsten der Kontrollschaltung J zugeführten »sync«- oder »ge'u-lmpuls. Nach einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die für die Entscheidung über eine Schaltervcrbindung benötigte Zeit ' 2 Mikrosckundc.

Gemeinsam mit dem sync«- oder »geh«-lmpuls wird der Programmier- und Kontroll-Schaltung J ein weiteres Signal, nämlich ein Kanalnummcrimpuls zugeführt, das einen Satz von Schaltern für einen spc-

währcnd jeder Kanal an den gemeinsamen Verstärker ⁶° ziellcn Kanal in dem Nicdrigniveau-Multiplexcr, z. B.

angeschlossen ist. Signale ab. um in zeitlicher Aufeinanderfolge die Schalter E₁ bis E- zu schalten. Das System kann so eingerichtet werden, daß es die Schalter »E« entweder in steigender oder fallender Reihenfolge, d. h. von E₁ bis E. oder von E. bis E₁ abtastet. Die bevorzugte Art des Abtastens wird im folgenden diskutiert werden. Es soll angenommen werden, daß das System so programmiert ist, daß es die Schalter für einen von den Kanälen 1 bis ;i in Aufeinanderfolge auswählt.

Die digitale Kontroll- und Multiplexerschaltung enthält auch das Fxponentcnrccister oder den F.xponentenaddierer F.S und Mittel, um die den drei digitalen Zeichen /C₁. A\, A.'., entsprechenden Signale dem Digitalspeicher zuzuleiten. Die digitalen Fxponentcnsiunale K₁. K... Κ_Λ gehen von der Schaltung/

Io

mm Analog-Digital-Umwandler, wo sie dem nicht dargestellten Bandspeicher zugeführt werden. Die Exponentensignale K vermitteln dem Analog-Digjtal-LJmwandler Informationen über den Verstärkungsfaktor des Verstärkersystems, wie er sich aus dem Faktor des Details A und daraus ergibt, welcher von den Schaltern E, bis E₅ das betreffende zu speichernde Signal durchgelassen hat. In anderen Worten: Das Signal, das von der gemeinsamen Ausgangsschaltung F, dem Analog-Digital-Umwandler zugeführt wird, enthält den Wert des übertragenen Signals innerhalb eines gewissen Bereichs, das ist die Mantisse, sowie ein digitales Wort, das den Verstärkungsgrad angibt, wie er durch die Konfiguration der SchalterE₁ bis E. gegeben ist. Das letztere ist der Exponent.

Hier soll bemerkt werden, daß diese Weise, in Form einer Mantisse und eines Exponenten auf Band zu schreiben, welches der absolute Wert des Geophon-Signals ist, die Methode der digitalen Glcitkomma- rahl ist.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß der Analog-Digital-Umwandler eine Abfrage- und Halteschaltung sowie eine Quelle für reale Zeitinipulse enthält. Die Abfrage- und Halte-Schaitung dient da-7U, das angelieferte Signal abzufragen und für eine ausreichende Zeit zu halten, während der die Analog-Digiial-Umwandlung zwecks Speicherung stattfindet.

Die Arbeitsweise der digitalen Kontroll-und Multiplexorsehaltung soll jetzt an Hand der Fig. 8 erklärt werden. Dort befindet sich die Schaltung J innerhalb des gestrichelten Kästchens. Die Ausgänge der Emicheidungsvorriciilungen // und / sind an ein ;>Auslch!ießlicb-Oder«-GaUer »OG« angeschlossen. Letzteres ist eine an sich bekannte Schaltung, die nur dann ein Ausgangssigna! abgibt, wenn zwei digital ungleiche Eingangssignale eingehen. Der Ausgang des »Ausschlicßlich-Oder«-Gatters OG ist an den Eingang »1« einer logischen Amplitudcnerinncrungs-R-haltung »ML« angeschlossen. Letztere ist eine an tich bekannte Schaltung, die im wesentlichen aus einem Einstcll-Rückstell-Flip-Flop besteht. An den Eingang 2 der Schaltung ML ist der erste Ausgang des Zeit-Dekodierregisters »Z/?« angeschlossen, von Welchem Taktgebesignale angeliefert werden. Das Eeiic'ckodierrcgister ist eine an sich bekannte Schaltung für Binär-Dezimal-Umwandlungen. Das Zeitdekodicrregister enthält auch zweite und dritte Ausgänge, welche Einsteli- und Rückstell-Signale ausgeben, und zwar an den zweiten bzw. dritten Eingang der Amplitudenerinnerungsschaltung ML. Das Zeitclckodierrcgister wird von Signalen gesteuert, die von einem »Teile durch 32«-Flip-Flop-Zähler »FC « komrncn. Dessen erster F.ingnng ist an c.ne konstante fcchwingungsqucllcC/. angeschlossen, die in der Figur Ols eine Uhr mit einer Frequenz von 1,024 MHz dargestellt ist. Der Flip-flop-Zählcr FC ist eine an sich bekannte Schaltung, die 32 mögliche Taktimpulse licfcrl, da es jn der dargestellten Ausführungsform erwünscht ist. einen Arbeitszyklus von nominell 31 Mikrosekunden zu haben und imstande zu sein, Impulse in Intervallen von nominell einer Mikrosckunde zu wählen. Der Flip-Flop-Zähler FC enthält eine Rückstellschaltung und ist mit einem zweiten Eingang zum Aufnehmen von Rückstcllsignalcn verschen, die von einer Ouellc für »svnc- oiler »geliK-Impulsc stammen, die, wie in Fig. 1 vom Ana'og-Digilal-Umwandlcr und der digitalen Kontroll-Loiiik Ecbotcn wird.

Der Ausgang der AmplitudenerinnervrogsschaJtung ML ist an den Eingang »V« des »UND«-Gatters »i/G« angeschlossen. Der zweite Eingang »2 « des »UND«-Gatters UG ist an einen Ausgang des Zeit-

dekodierregisters ZR angeschlossen, durch den etn »Schaltervorrückc-Signal gegeben wird. Das »UND«- Gatter UG kann eine an sich bekannte Schaltung sein, die nur dann anspricht, wenn gleichzeitig zwei geeignete Signale durch ihre Eingänge 1' und 2' ein-

gehen und daraufhin ein Ausgangssignal liefert, welches dem Eingang »1"« eines Schalterzählers »SC« zugeführt wird. Der Schalterzähler SC ist eine an sich bekannte Schaltung, die im wesentlichen aus einer Anzahl von Flip-Flops in Kaskadenschaltung

besteht. Der Eingang 2" des Schalterzählers SC ist mit einem fünften Ausgang des Zeitdekodierregisters ZR verbunden und erhält von diesem ein »Voreinstell «-Signal.

Der Schalterzähler SC enthält eine Anzahl von Ausgängen, von denen drei zeichnerisch dargestellt sind, für die Übertragung von die Exponenten darstellenden Signalen X₁, X,, X_? an die entsprechenden Eingänge des Exponentenaddierers ES. Der Exponentenaddierer ES enthält darüber hinaus eine Anzahl zusätzlicher Eingänge, von denen nur drei gezeichnet und mit K₁, Y.„ K., bezeichnet sind, für die Aufnahme von Binär-Signalen vom Detail A, die dem Gesamtverstärkungsfaktor entsprechen. Der Exponentenaddierer ES enthält seinerseits eine Anzahl von Ausgangen, von denen drei gezeichnet und mit K_x, K.,, K₁ bezeichnet sind. Diese Ausgänge sind identisch mit den in F i t. 2. die von der Schaltung J ausgehen, zum Analog-Üigital-Umwandlcr führen und in F i g. 2 ebenfalls mit K₁. K.„ K._t bezeichnet sind. Der E.xpo-

ncntcnaddierer ES ist eine an sich bekannte Vorrichtung, die aus einer Anzahl von Flip-Flops, »UND-Gattern und »ODER«-Gattern besteht. Seine Funktion besteht im Addieren und Speichern der am Eingang angelieferten Signale, sobald das »addiere Exponenten«-Signal gegeben wird.

Die Exponentensignale X_x, X.„ X^ werden gleichzeitig, wie in F i g. 8 dargestellt" der Faktor-Schalt-Logik GS zugeführt. Letztere ist mit geeigneten Ausgangsschaltungen für jeden der Kanäle von 1 bis η

versehen, um passende Kanalschaltsignalc S₁ bis S. den entsprechenden Schaltern E₁ bis E. in dem gemeinsamen Breitbandverstärker zuzuführen, um diese Schalter E₁ bis E. während der Arbeilsintervalle eines jeden Kanals zu steuern.

Die Schaltung J enthält auch einen Multiplexcr-Zählcr MC, der Kanalnummer-Synchronisier-Signale vom Analog-Digital-Umwandler und vom Zähler FC erhält. Die Aufgabe der Kanalnummer-Signale ist es, das Arbeiten der Schalt-Logik CS und des Multiplcxcrs derart zu regeln oder zu synchronisieren, daß die Kanalprogrammicrsigna'c in gewünschter Folge erscheinen. Letztere Logik ist eine gebräuchliche Schaltung für das Durchführen von Binär-Digital-Umwandlungcn.

Schaltlogik unil Multiplexer sind so programmiert, daß sie in einer zeitlichen Aufeinanderfolge zuerst die Schalter E₁ bis F.. für den ersten Kanal, dann für den zweiten Kanal usw. fort und schließlich für den /i-tcn Kanal durchgeht. Die soeben beispielhaft auf-

^Γι5 gezählte Schaltrcihcnfolgc. die beim Kanal 1 beginnt und beim Kanal η endet, kann jedoch auch eine an-(Ie; j sein. In jedem Fall wird die Reihenfolge der Kanäle durch die Kanalmimmcrsicnalc bestimmt, die

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der Schaltung J zugeführt werden, welche dann wie- Signals von der Eingengssch»llung A in den E

der als Funktion der vom Analog-Digital-Umwandler der Kaskadenverstarkerschaltung.

ausgehenden Signale gesteuert wird. Weiterhin wird bemerkt, defidas η Fig. 9 darge

Die vorangegangene detaillierte Beschreibung wnter stellte Detail »0« eine "J w^niliPhen 100·,.,*

Einbeziehuni des gemeinsamen Breitbandverstärkers 5 negative Rückkoppelung fur Gleichstrom und em.

der F i g. 2 gilt gleichermaßen für ein System, in dem vorbestimmte, »nnerhalb Λ» Paßband^ hegend,

eine alternative Form eines Breitbandverstärkers, die Rückkoppelung fur Wechselstrom^ ^rMcIl. D.,rnti

in F i g. 2 a dargestellt ist, benutzt wird. Der Unter- wird es möglich, dieStufen des KaskaduiversUrken

schied besteht lediglich in der Zerhacker-Stabilisier- durchgehend über üleichstrom-Koppelungen m.te.n

Einrichtung für die Rückkoppelung einschließlich des to ander zu verbinden und .dennoch eine nie.Lhstrom Details .O« und zugehöriger Schaltelemente. Stabilität zu bewahren Ein w.cht.ger Vorteil diese, Im gemeinsamen Breitbandverstärker der F i g. 2 Schaltung gegenüber Sch altungen d« hwrlx«* ne

wird eine negative Rückkoppelung durch die Rück- benen Typs, die jedoch keine Gleichstrom-Koppelung

koppelungsschleife mit dem als Detail »O« bezeich- und die genannte Ruckkoppelungsschle.fe aufweisen

neten Aküvfilter geboten, die an den Eingang der :₅ besteht darin, daß die Kaskadenstufen des Verstar-

ersten Verstärkerkaskadenstufe B₁' angeschlossen ist, kers tatsächlich Gleichstromverstärker sind Fur alk

wobei B₁' eine Modifikation der' übrigen in Fig. 4 jedoch sehr kleinen Signale werden einige der Ver

dargestellten Kaskadenstufen B, bis B₁ ist. Die modi- stärkerstufen durch die Wirkung der Diodenklipper-

fizierte KaskadenMufe ist in F . g. 4 a daniesiell·. Man schaltung, die aus Diode I D.odo _A .,m, Widerstand

erkennt, daß -e im wesentliche"!, mit den übrigen in so R₁ besieht (vgl. Detail »t «, *· [£■+> ■*-}· . gesättigt

F ι H. 4 dargesv.llten Kaskadenstufen identisch ist, sich werden. Ein Weehselstromverstarker IaLt deran,,

von diesen nur darin unterscheidet, daß die End- begrenzte Signale nicht durch und die Folge lsi e„u

klemme des Widerstands R_, an den Ausgang des Verzerrung ausgenommen fur die durch die ncgaiiv_L

Fillers O .mgcschloss.., isfund nicht, wie bei den Rückkoppelungss hle.le mit dem l-iltcr <> gegelv.u

Kaskadenslulen der F i g. 4, an Erde. 25 Korrektur.

Das De.ail ,<). de, Rückkoppelunusschleife ent- Die Reaktion der Rückkoppelungsliltcrstule ο

hält ein Aktiv filter mit einer HochfrequJnzdämpfungs- ist in Fig. K) da. gestellt, und man erkennt eine ΙΙ.,αι·

Charakteristik und einem charakteristischen Verslär- frequenzdämpfung bei /,, wie sie sich m einer Ivvoi

kunuslaktor von mindestens Eins. In der dareestdl- /unten Ausiührungsform in der CiroLenoronung u.u

ten Ausfüin uniform des Fillers O weist dieses den 30 IO ' bis K) ■' Hertz zeigt. Du: ausgezogene Lim,

Faktor Eins auf, wie es sich daraus ert-ibt, daß die in Fig. 10 ist eine idealisierte Kurve und die ge·

Ausganu,klemme des Operali-, nsverstärlers an des- st.ichelte Linie eine typische tatsachliche kurve lui

sen hc-ative F.inganaskleriine angeschlossen ist (vgl. eine Ausführungsform des Details --fK- bei dei s,ef

I-j j. W) "" " eine Dämpfung hei einem Wert, der l_ dh proOkt.ivt

Wie aus Fig. y ersichtlich, ciiih-h das Detail »()<■ 35 erreicht. /eigt.Oic Dämpfung soll vor/ugswee nun einen als Detail »Λ'·-< bezeichneten Teil, der ein Netz- destens b db pm Oktave betragen, jedoch weniger .U-werk\on Widerständen und Kondensatoren ist. deren 12 db pro Oktave, da eine klmgelschwmgimg h, Werte so ausgewählt sind, daß sieh die uewünschle 12 db pro Oktave auftreten kann. In einer bevor-Frequenz-Charakteristik des Details >■()<> ergibt. Das zugten Ausführungslorm ist das l-ilter durch eine Detail .,()<, enthält ferner eine aktive Stufe, die aus 4° Anfangsdämpfung. die 12 db pro Oktave erreich: un.; einem Operationsverstärker besteht, der mit der vor- auf 6 db pro Oktave für etwa das unterste Dritiel genannten Riick,<oppelunu/wischen seinem Ausgang seines Bereiches wechselt, charakterisiert. Diese v,m- und seinem negativen Euiganc versehen ist, damit teilhatte Kombination von 12 bis 0 db Damping sich der spezielle Verstärkungsfaktor Eins für das läßt sich erreichen durch eine genaue Vorgabe deDetail -O ergibt. Das Detail"»O- sollte einen Ver- 45 Widerstandes «,, in F i g. 'λ Schaltungstell V . der Märkungsfaktor von mindestens Lins haben und ist /wischen dem Kondensator C , und der Erde in der illustrierten Ausfülmmusforni mit dem positi- liegt.

\en Faktor Eins, als - 1 behaftet. Es isl auch mi'm- Das Rückkoppelungsf'ilter -O- ist somit ein Iiellich. daß ein negativer Faktor von mindestens 1 Pal.i-Filter mit einer Dämpfung bei niedriger Frgewählt werden kann. Für diesen Fall ist es notwen- 5" queii/. wie sie durch die oben beschriebene Tief I'aH dig. cine geeignete Abänderung in der Zuführung der Charakteristik bestimmt wird.

Rückkoppelung zu dem Eingang der Kaskadenschal- Die hier beschriebene Schaltiingskonliguration dei

tung vorzunehmen, damit eine exakte Phascnbezie- Rückkoppelungsschleife und die Cileichsiromkoppe-

liunj.·, /wischen dem eingehenden Rückkoppelungs- lung der Kaskadenstufen eliminieren die Tendenz /u

signal und dem Eingangssignal gewährleistet wird. 55 Wellenfoimen. die dem ersten begrenzten Eingang

Aus den Fig. 2 und 4a ist /u ersehen, daß der folgen. Der Netloelfekt der Anwendung der C.leich-

Ausgang der Rückkoppelungsschleife mit dem Aktiv- stnimkoppelung und der genannten Rückkoppeluiigs-

filler ■>()'·■ an ilen negativen Finganj; der Verstärker- schleife beuteln darm, diib¹ tier GleidistromilriflMilef

stufe des Details IV angeschlossen ist, und zwar zu- an jedem Slufenausgang efTektiv der gleiche ist, wie

sanimen mit dem Ausgang des Niecliigniveaii-Multi- ^6o der Fehler jeder individuellen Stufe, wenn man sie

plexers. welcher seinerseits naiheinaiulei von day je- von alk'ii anderen Stufen abschalte!

weiligen Eingangsschallungen ,1 der veischiedenen ()bgleicli die individuellen, in Kaskade »eschaltcten

Kanäle beaufschlagt wird. Das Signal vom Multi- Verstärkerstufen den gleichen Faktor sowohl für

pleveiausgang wird auch der Mandbrcitencimieh- WechsoKliuni als auch für Gleichstrom aufweisen,

lung/), /iiueführl. wie in l'ig. 2 dargestellt ist. Der 65 hat die in Fig. 2 abgebildete Verstärkerschaltung

Eingang /um \ ersljikensidersland Ii des Details/Γ mit der negativen Riickkoppeliingssehlcife einen ge-

ist ein \ereinigungspunkt für das gemeinsame Ein- samlen (ilcichstromfaktor an tier gemeinsamen Aus-

fiihieu der Rückkop.pelimg vom Detail «ίλ< und (Ks gangsschallung von im wesentlichen Eins, wahrend

w " 20

ein wesentlich größerer Wechselstromfaktor geboten Energien überspielt oder ausgemerzt werden sollen, wird. wie die 60-Hertz-lnterferenz (herrührend z.B. von Im System der Fig. 8 ist die Faktorschalt-Logik Überlandleitungen) infolge eines induktiven und CS mit Eingängen zum Empfangen der Schalterzäh- kapazitiven Effekts am Verstärkereingang. Derartige lersignale AT_nA¹O,^ ausgerüstet sowie mit Ausgangs- 5 unerwünschte Signale können mittels der Ausschaltungen Sj bis S₅, die an die korrespondierenden gleichsschaltung HL zurückerhalten werden. Schaller E_x bis E₅ des gemeinsamen Breitbandver- Der Präzisionsstufenvorverstärker A, ist vorgestärkers angeschlossen sind. Die Schalter E_x bis E₅ sehen, um die gewünschten Eingangssignale ausreiwerden durch von der Schaltung J ausgegebenen chend zu verstärken, damit das Niveau des uner-Schallsignalen während des Arbeitszyklus eines jeden io wünschten Eineangsrauschens des dieser Stufe fol-Kanals gesteuert, wobei der Niedrigniveau-Multi- genden aktiven Filters überschritten wird. Filter plexer seinerseits für jeden Kanal die Weiche zum ge- sind, wie in F i g. 3 dargestellt ist, in Reihe an den meinsamen Verstärker stellt. Ausgang des Verstärkers A_x in folgender Reihenfolge Dsr Niedrigniveau-Multiplexer der F i g. 1 teilt angeschlossen. Erst ein einstellbarer Niedrig-Schnittjeweils stets nur einen Kanal zur Zeit dem gemein- i₅ filter LF, dann ein einstellbarer Hoch-Schnittfilter HF samen Breitbandverstärker zwecks gleichzeitiger und schließlich ein einstellbarer Filter AF für sonstige Übertragung an die Einrichtungen // und / und den Frequenzen. In einer Ausführungsform kann der Ein-Analog-Digital-Umwaniiler zu. Zum Beispiel läßt der gangsverstärker A₁ des Blockes A einen Verstär-Multiplexer selektiv nur die ihm von der Eingangs- kungsfaktor von 8,0 insgesamt aufweisen oder irgcnd- »chaltung des Kanals 1 zugehenden Signale während 20 einen anderen vorbestimmten Faktor, wenn der Finder ganzen Zeitperiode durch, während der die gangsribsehwächer EA in 'Jie Schaltung mittel- des Schallung J die Signale .V₁ his S_ durchiestet. um für Schalters .SH' eingeschaltet i·· .

diesen Kanal die Schalter /T₁ bis /:. /weeks Ablra- Es sind Mittel vorgesehen, un. den Gesamtverstär-(.ung des Signals durchzugehen. Daher wird der für kungsfaktor des Blockes A einzustellen, einschließden geeigneten Verstärkungsfaktor zutreffende Sirom- ;₅ lieh der Stulenverstärkungskontrolle SV. die manuell tVL'g ausgewählt und das Signal über diesen Weg /um. e^:ngestc!!t werden kann und die in einer bevorzugten Analog-Digital-Umwandlcr geleitel. Danach — unter Ausfiihrungsiorni mit Mitteln ausgerüstet ist, die in Gewährung von ausreichender Zeil für die Abfrage- Fig. 3 als .,Stufe .-I Verstärkuntisloeik' GL bezeichlind Halle-Operation im Analog-Digiial-l'mwand- net" sind. Letztere dienen der Herausgabe der dem ler — schließt der Multiplex den Kanal 1 ab und den _₎₀ Gcsamuersuirkungsfakior des Blockes A entspre-Kanal 2 an, damit dessen Signal selektiv zum gemein- ehenden Signale V₁. )'., und V, in binärer Form, die kamen Breitbandverstärker durchgelassen und den über geeignete L'itunaen dem digitalen Kontrollnelz-Hinriehlungen // und / sowie dem Analog-Digital- werk J zuuefühn werden. Genauer izesaet weiden L.iiiwandler zugeführt wird, und zwar während eines dicst- dem Verstäikuniisnive.iii des Blockes A ent-Zeitintervalls, das ausreichend ist, um der Schaltung ./ ^ sprechenden Signale den Eiiiizanszen V₁, V., und V, nieder das Durchgehen der Schaltsignale .V₁ his Λ\_ des Exponaitenaddierers /.S" iη dem digitalen kon- und der Schalter E_x bis /■.". zu ernuiglichcn und die trollnetzwcrk .' /tmeführt. wie es in Fig. 8 dargestellt Abfrage- und Halte-Operation durchzuführen. In isi. Die Funktion dieser Verstä.kungsfaktorniveaugleichei Weise verfährt der Multiplexer mit samt- signale V₁. >'.. und V. besieht darin, dei. Exponentenliehen Kanälen, bis er bei Kanal /1 angekommen ist. 40 addierer /..V so einzustellen, daß seine Exponcnten-Jcden Kanal läßt er selektiv nur wahrend desjenigen aus»angs-.iünale automatisch si) bemessen werden. Zeitintervalls passieren, das erforderlich ist. um der daß in ihnen das Vcisiärkuiigsfaktornivcau des Blok-Schaltungy das Durchgehen der Schaltsignale .V₁ bis kes .1 bcrück-ichtict ist. Für den Fall, daß der S. zu ermöglichen plus der für die Durchführung der Block .i einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor Abfrage- und Haltc-Operation notwendigen Zeit. /,5 verschieden von 8 aufweist, wird es notwendig, /u-Nachdf.wi der Multiplexer alle Kanüle von I bis η sät/liehe diuiiale Signale zum oder vom Exponentendurchgegangen ist, beginnt der Zvklus wieder bei addierer ES zu leiten.

Kanal 1. Obgleich das offenbarte S\stein Mittel enthalt für Innerhalb des gestrichelten Rahmens der Γ i g. 3 die automatische Einführung des vorbestimmten ist der Block A ausführlich dargestellt. Ein Eingangs- 50 VcrMärkimgsfaktorniveaus des Blockes A in den absehwächer EA ist über einen Aiiswahlseiiaher SW Exponenlenaddiercr ES. um die Exponentcnsignale an einen »50- bzw. 60-Hz'-Ausgleich ///. und an auf das entsprechende Verstärkuniisfaktornivcau am einen Eingangstranslormator /: / angeschlossen. Der Eingang einzustellen, ist es auch beabsichtigt, daß Auswahlschaltor SW ist mit einem Stufenverstär- der Expoiv. ntenaddicrer ES man.iell eingestellt w ird. kiings-Konlrollschaller .ST gekoppeil und gestattet. 55 damit das manuell eingestellte V-.TStiirkungsfaktorwahlweise den Euigaiigsabschwächei /./( zu umgehen nivcau tier Eingangselekiionik berücksichtigt werden mittels einer vom Geophon zur·) /weilen Pol des kann. Es soll bemerkt werden, daß der GcsamUer-Schalters führenden Leitung Ul . stärkuuiisvaktor der Emgangselektronik A in an sich Der in Blockform dargestellte Eiiiuanustransforma- bekannter Weise eiiiecNlellt neiden kann. Zum I3eitor ET kann geeignete übliche Eingangs- und Aus- 60 spiel kann er eingestellt werden durch einen in der gangswicklimgen enthalten, wobei die lct/teie mit Figur nicht gezeigten geeigneter Spannungsteiler im dem Eingang des Vorverstärkers .I₁ verbunden ist. lingangsab'-chwii.'hcr EA mittels einer Methode, Der Eingangstransformalor /■. / dient zur Isolation die derail gestaltet ist. daß die Eingangsimpedanz des Geophons und des Eingaiii'-kabi-ls vom Vicver- erhalten bleib:, sowie durch geeignete Einstellung der stärker .1, und '.on den dai.uiffolgenden Schalt- 65 nicht dargestellten Rückkopplung in dein Präzisionsclementen, wobei j..'doi-Ιι die .Anwendung 1 iuer ii'- verstärker I₁. indem dessen \'ersliirkungsfaktoi einliehen Brückenausgleiehslechnik ihKt Aiisfiliertcih- geteilt wird, fs wird weiterhin bemerkt, daß die nik nicht imterbti.j'.icn wird, sofern unerwünschte Einstellung des I ing.mgsabschw iichers /■',·/ und des

21 22

Verstärkungsfaktors des Präzisionsverstärkers A_x das Ausgangssignal irgendeiner vorhergehenden Stufe mechanisch synchronisiert oder gekoppelt werden beschneidet und so die Eingangsspannungsschwinkann. In anderen Worten stellen die digitalen Ver- gütigen für irgendeine folgende Stufe auf einen Wert Stärkungsniveausignale von Block A Hilfsmittel dar. begrenzt, der so bemessen ist, daß, wenn mit einem mittels derer die logischen Gatter des Exponenten- S Verstärkungsfaktor von plus 8.00 verstärkt wird, wie addierers ES in den Stand versetzt werden, die Schal- es in der illustrierten Ausführungsform geschieht, die tune des Blockes A abzufragen und die Exponenten- nachfolgende Stufe nicht ausgelastet wird. Die Bcsignale demgemäß in bekannter Weise einzustellen, grcnzungssehaltung C enthält einen Eingangswidcrwie es in Fig. 3 durch die entsprechenden gcstriehel- stand W₁, der mit seinem Ausgangsende an den elekten Linien angedeutet wird, die vom Eingangsab- io Irischen Mitlclpunkt eines Diodenpaares angcschlosschwächer EA und vom Präzisionsverstärker A_x zum sen ist. das aus den Dioden D₁ und D., besteht, welche Schalter SV führen. Darüber hinaus kann die Ein- ihrerseits in Serie zwischen dem negativen Pol und stellung der Vcrstärkungsniveaukontrollc des Blök- dem positiven Pol einer nicht dargestellten Gleichkes A in üblicher Weise mit dem Exponenten- stromquelle geschaltet sind. Dieser Begrenzer garanaddierer £5 verbunden werden, wie durch geeignete 15 tiert. daß der Operationsverstärker niemals den elektrische Verbindungen, die die Position des Schal- linearen Arbeitsbereich überschreitet. Damit wird ters SW anzeigen, gemeinsam mit konventionellen keine wesentliche Verzerrung in dem »Ein-Skala«- Mittcln, wie die »Stufe A Verstärkungslogik« GL. Amplitudenbereich (d.h. 0.512 bis 4,096 Volt) am Mit ihnen werden geeignete binäre Signale Y₁, Y., Ausgang der folgenden Stufe B gefunden werden. In und Y. hergeleitet, die repräsentativ für die Stellung 20 einer bevorzugten Ausführungsform wird das Signal des Schalters SV sind und andererseits das vorgc- am Eingang auf etwa 0.7 f 0,1 Volt — 0,8 Volt begebene Verstärkungsniveau der Eingangselektronik A grenzt, woraus sich maximal 0,8 · 8,0 = 6,4 Volt am wiedergeben. Die einzelnen Blöcke A der Kanäle 1 Ausgang der nachfolgenden Stufe B bzw. B' ergeben, bis /1 sind gewöhnlich im wesentlichen auf gleichem Der Operationsverstärker AV des Details B bzw. B' Verstärkungsfaktorniveau. Demgemäß wird man die 15 ist fähig, seinen Ausgang in einem Bereich von Schalter SV, die die Verstärkungsnivcaujusticrung der ^L 10 bis — 10 Volt linear schwingen zu lassen. Das einzelnen Kanäle 1 bis η darstellen, gewöhnlich auf Beschneiden oder Begrenzen durch die Schaltung die gleichen oder einander entsprechenden Niveaus des Details Γ bringt Verzerrungen hinein während einstellen und sie zweckmäßigerweise miteinander der Bcschncidcpciiodc, jedoch nicht während des synchronisieren oder koppeln, etwa durch eine ge- 30 niedrigen »F.in-Skala<-Amplitudenverlaufs. Die eignete mechanische Koppelung von einem Kanal Gleichstromciuellc. zwischen deren Pole die erste zum anderen. In solch einem Falle ist es crforder- und die zweite Diode in Serie geschaltet sind, ist eine lieh, die »Stufe A — Verstärkungslogik« GL nur in Präzisionsspannungsquclle. die von einem Regulator einem einzigen der Kanäle vorzusehen zwecks Ab- mit niedriger Impedanz versorgt wird, und liefert gäbe eines Signals über das Verslärkungsniveau des 35 Spannungen in der dargestellten Ausführungsform Blockes A zur digitalen Kontrollschaltung J. Die von 0.7 und 0.7 Volt. Der Widerstand R_x hat in Koordination der Verstärkungsniveaus der Blöcke A einer bevorzugten Ausführungsform 2 kOhm. Die der einzelnen Kanäle 2 bis η mit dem Verstärkungs- erste und die zweite Diode sind fähig, sehr rasch aus niveau des zum Kanal 1 gehörigen Blockes A ist illu- dem Leitungszustand herauszukommen, d. h„ sie bestriert durch die gestrichelten Linien, die die Blöcke A 4° sitzen eine schnelle Regenerationscharakteristik. Die und Kanäle 2 und η mit der Linie verbinden, die die Dioden leiten so lange nicht, bis die Eingangsspan-Signalleitung bedeutet, durch die die Signale des Ver- nungsschwingungen die Hintergrundvorspannungen stärkungsniveaus des Blockes A des Kanals 1 zur von ■- 0.7 oder — 0.7 Volt überschreiten. An diesem digitalen Kontrollschaltung / geleitet werden. Punkt findet ein Spannungsabfall über den Widcr-

Dic F i g. 4 stellt das Schaltelement B dar und zeigt 45 stand R_x statt infolge des Diodenstroms, und der Auscincn transistorisierten Brcitband-Operationsvcrstär- gang verbleibt im wesentlichen bei + (0.7 + 0.1 ker AV in phascninvcrticrcndcr Konfiguration mit = 0.8 Volt) während des Begrcnzungsprcmesses. Ε·· einer eeerdctcn Seite. Der Präzisionsvcrstärkungsfak- wird nochmals darauf hingewiesen, daß die Impedan7 tor wird durch die Präzisionswiderständc R_x und R., der Vorspannungsquclle von -t- 0.7 und —0.7 Voll der Rückkoppelungsschaltung gegeben. Die Hoch- 50 niedrig sein muß, um eine Steifigkeit, d. h. hohe Stafrcqucnzdämpfung des Verstärkers wird durch einen bilität der Vorspannung zu gewährleisten. Kondensator bestimmt, der den Widerstand /?, in der Die Schaltung des Details D ist innerhalb des ge

Rückkoppelungsschlcifc überbrückt. Die Nieder- strichelten Rahmens der F i g. 5 dargestellt. S"c ent frcquenzdämpfung der Verstärkerschaltung wird hält einen Operationsverstärker AV'\ der in phasen durch den Widerstand /?.,, der durch Gleichstrom- 55 umkehrender Konfiguration geschaltet ist. um einer koppclung die negative Seite des Operationsversiär- nominalen Verstärkungsfaktor von — 1 .COO zu bic kers erdet (das gilt nicht für d.e Stufe B,'), bestimmt. ten. wobei Kompensationsrcgulicrungcn für dei In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ver- Verstärkungsfaktor und die Phase vorgesehen sind Stärkungsfaktor der Verstärkerstufe eine Konstante Diese Funktionen werden durch die Zeichnung bc von -'- 8,000 im Paßband herab bis zum Gleichstrom. 60 schrieben. Ein Glcichstromausgang ist erforderlich Eine Abgleichvorrichtung zur Korrektur von Un- um Versetzungen in der Eingangsspannung des Ope glcichmäßigkeiten in der Eingangsspannung im Opc- rationsverstärkers zu korrigieren, und er wird voi rationsverstärkcr kann vorgesehen werden und ist als einem regulierbaren Widerstand R_n im Operations ein veränderbarer Widerstand R_x für den Gleichstrom verstärker geboten. Zwischen dem Eingang de abdeichenden Operationsverstärker AV vorgesehen. 65 Blocks D und dem Eingang des Operat^;onsvcrstär Die Einzelheiten des Details C sind innerhalb des kers liegt ein Kondensator C₁. Dieser Kondensate gestrichelt gezeichneten Rahmens der F i g. 4 und 4 a kann weggelassen werden, wenn Spannungsvcrsc'.zuTi dargestellt, die eine Begrenzungsschaltung zeigen, die gen und Driftspanniingcn am Glcichstromausglcic

angemessen kontrolliert werden. Bei den Kaskadenstufen B sollte die invertierende Version derartiger Operationsverstärker vorteilhafterweise verwendet werden, um ein rascheres Arbeiten der Stufen D zu ermöglichen, weil eine große Bandbreite benötigt wird. In einer typischen Ausführungsform können Verstärkungsfaktor und Phasendiffcrcnzc-n zwischen den Stromwegen in der gemeinsamen Verstärkerschaltung bis zu einer gewünschten Genauigkeit von 0,1 ⁿ/o oder noch genauer justiert werden, ungeachtet der Anzahl der vorhandenen Verstärkerstufen. In einem direkten Stromweg vom Geophon zum Analog-Digital-Umwandler kann die Bandbreite des gesamten Verstärkerstromweges mittels des Phasenverschiebungskondensators C₂, der im Detail D parallel zu den Rückkoppelungswiderständen R₆ und R₁ liegt, auch verengt oder justiert werden.

Die Schaltung der elektronischen Schalter E ist innerhalb des gestrichelten Rahmens der F i g. 6 dargestellt und enthält ein Schaltelement LL mit niedrigem Streuverlust, das einen Festkörperschalter enthält. In der »Aus«-Stellung hat es einen außerordentlichen hohen Widerstand und einen außerordentlich geringen Streuverlust, vorzugsweise von der Größenordnung von 10'° Ohm, und im »Ein«-Zustand hat es einen Widerstand von der Größenordnung zwischen 30 und 3000 Ohm. Dieser Festkörperanalogschalter ist vr rteilhaft vom Typ eines Feldeffekttransistors, der üblicherweise als FET-Typ bezeichnet wird. Ein Steuerstromkreis wird benutzt, um den normalerweise in der »Aus«-Stellung befindlichen Schalter in der »Aus«-Stellung zu halten. Solch ein Steuerstromkreis ist im Diagramm als der Block SD dargestellt, dessen Ausgang mit dem Kontrolleingang des Festkörperschalter LL verbunden ist und der einen mit S-, bezeichneten Eingang hat. Der Eingang S₁ dient für das Empfangen von Zeitimpulsen S₁, 5„ S_v S_i und S_r> von der digitalen Kontrollschaltung /. Wie oben erwähnt, ist in der Arbeitsweise der offenbarten Verstärkerschaltung die Stcucrstromkreisstufe SD dazu vorgesehen, um den normalerweise in der »Aus«-Stellung befindlichen Festkörperschalter LL zu kontrollieren, wobei das Steuersignal von der Zeitlogikschaltung herkommt, so daß im gewünschten Zeitpunkt das Schaltelement LL in die »Ein«-Stellung geschaltet wird und in dieser Stellung für ein vorgegebenes Zeitintervall gehalten wird. In dieser »Ein«-Stellung kann das Analogsignal — vom Eingang des Schalters kommend — diesen bis zu seinem Ausgang während des vorgegebenen Zeitintervalls passieren, so wie es für die gewünschte Arbeitsweise erforderlich ist.

Die Schaltung des Details F ist innerhalb des gestrichelten Rahmens der F i g. 7 dargestellt. Sie enthält einen nicht invertierenden Impedanzumformer IT mit dem Verstärkungsfaktor 1. Der Impedanzumformer des Details F ist durch eine extrem hohe Eingangsimpedanz charakterisiert, die vorzugsweise von der Größenordnung von 10^ln Ohm ist. bei gleichzeitig sehr niedriger Ausgangsimpedanz, die vorzugsweise im Bereich von einem Ohm liegt. Die sehr hohe Impedanz erlaubt den Gebrauch eines relativ billigen Feldeffekttransistorschalters mit größerem »ein«- Widerstand in dem vorgeschalteten Schalt-Netzwerk E. Die Eingangs-Impedanz der Schaltung F soll gleich oder größer als das 10^Tfache des »ein«- Widerstandes des Feldeffekttransistors sein, so daß der »cin«-Widcrsiand die Meßgenauigkeit nicht beeinträchtiget.

Während der in den F i g. 2 und 2 a dargestellte gemeinsame Breitbandverstärker Verstärkerkanäle mit fünf in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen aufweist, soll betont werden, daß erfindungsgemäß auch andere Anzahlen von Vcrstärkcrstufen angewendet werden können. Die Anzahl der in Kaskade geschalteten Stufen hängt vom Verstärkungsfaktor pro Stufe und vom geforderten gesamten Verstärkungsfaktor ab. Es ist für die binäre Speicherung zweckmäßig, Stufen mit als Zweierpotenzen angebbaren Verstärkungsfaktoren zu verwenden. So ergeben (vgl. Fig. 12) sieben Stufen mit je einem Verstärkungsfaktor 8 einen gesamten Verstärkungsfaktor 8⁷ = 2 097 152. Da 8⁷ = 2²¹ ist, würden für den gleichen gesamten Verstärkungsfaktor einundzwanzig Stufen mit Verstärkungsfaktor 2 erforderlich sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Analog-Digital-Umwandler, der in das binäre System umwandelt, wird eine mit der Zahl zehn vcrgleichbare Basis, wie etwa die Zahl acht gewählt, der in binärem System drei Bits entsprechen. Es kann auch die Zahl zwei als Basis gewählt werden, jedoch wurden damit die Kanäle beträchtlich komplexer werden. In einem typischen seismischen Signalvcrarbci-

*5 tungssystem kann sich der Bereich der Geophonsignalc von einem Voll herab bis zu '/to Mikrovolt erstrecken, was einem Bereich über 140 db entspricht. Dieser Bereich kann von acht Verstärkerstufen mit dem Faktor 8 überdeckt werden. Bei Stufen mit dem Faktorbereich zwei wären 21 Stufen erforderlich. In ökonomischer Hinsicht bilden Stufen mit dem Faktor 8 einen guten Kompromiß. Bei Verwendung eines Analog-Digital-Umwandlers mit 15 binären Bits wird der signifikanteste Bit üblicherweise für das Vorzeichen benutzt, während die übrigen 14 Bits den absoluten Wert der gemessenen Spannung darstellen. An Hand der Fig. 12 erkennt man, daß der auf der Abszisse dargestellte Eingangswert jedesmal um den Faktor 8 von links nach rechts steigt. Die auf der Ordinate dargestellte Spannung am Umwandler vermindert sich dabei jeweils von 14 auf 11 Bits, und der Verstärkungsfaktor muß automatisch um 8 vergrößert werden, um den Umwandlereingang auf 14 Bit Meßgenauigkeit zurückzustellen,

+5 Der Verstärkungsfaktor am Ausgang jeder Stufe ist am Kopf der F i g. 12 zusammen mit der Stufennummer oder dem Exponenten angegeben. Der Wert am Verstärkerausgang oder am Eingang des Analog-Digital-Umwandlers ist in Fig. 12 rechts zusammer init der Anzahl der Bits angegeben, während die db-Variation auf der linken Seite der Fig. 12 dargestellt ist. Am Fuß der Fig. 12 ist die Eingangsspannung und ihre db-Variation aufgetragen.

Der Verstärkungsfaktor wird gelesen bzw. gcspcichert als Exponent zu einer geeigneten Basis. Da; Ergebnis ist mit der Mantisse zu multiplizieren, wobei sich die gewünschte Meßzahl für das Eingangs signal ergibt. Damit entspricht die Genauigkeit eine: derartigen Systems mindestens 11 Bits oder 1 Pro mill für einen Eingangsbereich von 144 db bei Ver Wendung von acht Kaskadenstufen und für einen Bc reich von 90 db bei Verwendung von fünf Kaskaden stufen. Wenn der Konverterbereich auf eine Gcnauit; keit von weniger als 11 Bits reduziert wird, ergib

sich ein möglicher Amplitudenbereich von 210 db Dieser wird bei Beachtung des Vorzeichcnsignals au 216 db erweitert. Wie oben erwähnt, ist die gelesen* Spannung, d. h. das gespeicherte Ausgangssignal de

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Systems, ein exaktes Maß für die Spannung an den Geophonklemmen. In einer praktischen Ausführungsform stellt die Messung unterhalb eines Eingangssignals von Vi Mikrovolt im wesentlichen das Rauschniveau am Verstärkereingang exakt dar.

Bei der Arbeit des gemeinsamen Breitbandverstärkers der offenbarten Verstärkerschaltung werden große Eingangssignal leicht auf ein so hohes Niveau verstärkt, daß der Eingang aller nachfolgenden Stufen blockiert wird. Die Regencricrungskonstanlen im Verstärkersystem würden die Messung eines jeden kleineren Signals, das unmittelbar auf ein großes Eingangssignal folgt, verhindern. Wenn man jedoch alle Eingangsamplituden, die größer als der volle Skalenbereich, dividiert durch den Verstärkungsfaktor der Stufe, sind, beschneidet, so daß das Ausgangssignal innerhalb des linearen Arbeitsbereiches der Verstärkerstufe bleibt, kann man einen Verstärkerkanal von η Stufen in einem linearen Bereich arbeiten lassen. Dieses kann getan werden, indem man alle Begrenzungen durch Schaltelemente zuläßt, von denen bekannt ist, daß sie sehr kurze Regenerierzeiten haben. Auf diese Weise wird der Verstärkungsfaktor im gesamten Signalweg nicht geändert, und keine Verslärkerstufe wird vorübergehende Verzerrungen in das System einführen.

Die Ausgänge eines Satzes von in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen mit amplitudenbegrenzten Eingängen werden so dem Bereich des Analog-Digital-Umwandlers angepaßt, daß der maximale lineare Ausgang jedes Signalwcgcs ein wenig größer als der volle Bereich des Eingangs vom Analog-Digital-Umwandlcr ist. Bleibt man mit den Ausgangswerten im Bereich zwischen einer achtel (im Fall eines Systems mit dem Faktor 8 pro Kaskadenstufe) und der vollen Skalenbreite und schaltet den Analog-Digital-Umwandler an den Ausgang der angemessenen Verstärkerstufe an, kommt man jederzeit mit drei binären Bits (entsprechend 18 db) der vollen Skalcnbreitc des Analog-Digital-Umwandlers aus und kann die Eingangsspannung exakt abschnittsweise von einem Nulldurchgangspunkt des Eingangssignals zum nächsten messen. Das einzige Erfordernis dabei ist, daß man die in Kaskade geschalteten Präzisionsverstärkerstufen automatisch und mit hoher Geschwindigkeit schalten kann. Es ist nicht erforderlich, wie in üblichen binären Verstärkersystemen, die Abtastwerte früherer Amplituden aufzubewahren. Hier ist jede spezielle Amplitude völlig unabhängig von sämtlichen vorangegangenen. Dieses ist gleichbedeutend damit, wenn man mit einem Analog-Digital-TJmwandler mit 36 binären Bits die augenblickliche Geophonspannung abtastet und zu allen Zeitpunkten mit einer garantierten Genauigkeit von 11 Bits digitalisiert. Da die gespeicherte Geophonspannung in Form einer »GIeitkomma«-Zahl fixiert wird, was ideal für die Eingabe an digitale Computer ist, wird dieses Verstärkersystem als »Gleitkomma«- Verstärkersystem bezeichnet werden.

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

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

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

±xb-^k

Darin ist Q die absolute Größe der Amplitude des Eingangssignals, wie es in einem Kanal eingegeben wird, der eine Anzahl von Verstärkerstufen in Kaskadenschaltung aufweist, b ist der Verstärkungsfaktor einer einzelnen Verstärkerstufe, χ ist die Mantisse,

ao die die Ausgangsamplitude einer einzelnen, durch den Signalabtastteil in oben beschriebener Weise ausgewählten Verstärkerstufe repräsentiert. Der Exponent k ist die Nettozahl der Verstärkerstufen, durch die das Eingangssignal durchgeleitet wird, bevor es den durch die Abtastschaltung ausgewählten Ausgang erreicht.

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

ß=±.v8-* (2)

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

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

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

Es wird hier gemeint, daß das Haltczcitinter\all für den auscrwählten, vom Komparator bestimmten Verstärkungsgrad so lang sein soll, daß der Analog-Digital-Umwandler die geeignete Umwandlung in digitale Form vornehmen kann. Damit soll aber nicht gesagt werden, daß es unbedingt erforderlich ist — für die meisten Fälle ist es nicht erforderlich —, daß das genannte Hallezeitintervall während der gesamten Periode fortgesetzt wird, die der Analog-Digital-Umwandler benötigt, um eine derartige Umwandlung zu vollenden. Es wird darauf hingewiesen, daß in einem typischen Analog-Digital-Umwandler geeignete Abtast- und Haltestromkreise enthalten sind, welche ein Analog-Signal, das in digitale Form umgewandelt werden soll, abtasten und halten kann. Beispielsweise enthalten Analog-Digital-Umwandler geeignete innere Kurzzeit-Gedächtnis-Schaltungen oder auch Signal-Versetz-Schaltungen, die es dem Analog-Digital-Umwandler ermöglichen, ein Analog-Signal in die digitale Form umzuwandeln, ohne daß unbedingt das betreffende Signal für die ganze dafür benötigte Zeitdauer gehalten oder beobachtet zu werden braucht. Die vorbestimmte Haltezeit für den auserwähltcn Verstärkungsgrad, die der Umwandler für die Durchführung seiner Abtast- und Haltcfunktion benötigt, enthält also nicht unbedingt die gesamte Zeit, die der Analog-Digital-Umwandlei für die Vollendung der tatsächlichen Analog-Digital-Umwandlung braucht.

In der hier beschriebenen speziellen Ausführungsform mit 5 Stufen pro Kanal liegt im Falle von 32 Kanälen das Zeitintervall, das ein Kanal für das Aufnehmen eines Abtastwertes vom Analog-Signal braucht, bei 31.25 Mikrosckunden. Damit benötigt das gesamte 32-Kanal-System für einen gesamten Abtastvorgang, bei dem pro Kanal ein Abtastwert aufgenommen wird, ein Intervall, das bei 1 Millisekunde liegt. Der Komparator benötigt zum Durchtesten eines einzelnen der fünf möglichen, über die Schalter E₁ bis E_s führenden Signalwege zwecks Ermittlung des optimalen Gesamtverstärkungsfaktors je 2 Mikrosekundcn. Das bedeutet, daß die Ermittlung des optimalen Gesamtverstärkungsfaktors durch den Komparator 0 bzw. 2 bzw. 4 bzw. 6 bzw. 8 Mikrosekundcn benötigt, je nachdem, ob der Durchtestprozeß mit dem Durchtesten des über E₁ bzw. E., bzw. E., bzw. E₄ bzw. E₅ führenden Signalweges beendet ist. Um das Signal in die Ablast- und Halteschaltung des Analog-Digi.tal-Umwandlcrs einzugeben, werden 5 Mikrosekundcn benötigt. Diese 5 Mikrosekundcn kommen zu den ebengenui?nten, vom Komparator benötigten U bis 8 Mikrosekundcn

ίο hinzu, so daß in einer Ausführungsform mit 5 Stufen pro Kanal die Halteperiode 5 bis 13 Mikrosekunden dauern kann. In der illustrierten Ausführungsform kann die llalteperiode auch die vom Komparator nicht benötigte, d. h. überschüssige Zeit enthalten.

Somit können insgesamt 15 Mikrosekunden von den zur Verfugung stehenden 31,25 Mikrosekunden abgehen, wobei 10 Mikrosekunden vom Komparator benötigt werden und 5 Mikrosckunden für die Eingabe des Signals in die Abtast- und Halteschaltung

ao des Analog-Digital-Umwandlers.

Damit in der hier offenbarten Verstärkerschaltung das gespeicherte Gleitkomma-Wort eine exakte Darstellung des absoluten Wertes des Eingangssignals Q ist, ist es vorteilhaft, daß sämtliche in Kaskade ge-

a5 schalteten Verstärkerstufen — einschließlich der Eingangsverstärkerstufe A und den darauffolgenden Stufen B_x bis ß, — eine gemeinsame Verstärkungsbasis b haben, so daß die Exponenten einer jeden einzelnen Verstärkerstufe algebraisch zum gespeicherten Exponentenwert A- addiert werden können. Für die illustrierte Ausführungsform bedeutet dieses, daß der für ein spezielles Signal gespeicherte Wert des Exponenten k die Summe aus den Exponenten für die Stufe A plus den Exponenten der darauffolgenden Kaskadenstufc. wie sie durch die SchaltcrMeHungen der Schaltnctzwerke E₁ bis E. bestimmt werden, ist. Da erfindungsgemäß konstruierte Verstärkersysteme ein Ausgangssigni'l in der Gleitkomma-Form liefern, das den absoluten Wert des Eingangsignals

wiedergibt, ergibt sich eine größere Anpassungsfähigkeit in der Weiterverwendung und tier Speicherung der Ausaangssicnale.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (27)

1. Patentansprüche:

   I. Mehrkanalige Verstärkerschaltung zur Schallaufzeichnung von in einem großen Arnpli-(udenbereich liegenden Signalen mit automatischer, extrem schnell verlaufender Verstärkungsfaktorregulierung, insbesondere für seismische Signale, mit einem gemeinsamen Breitband-Verstärker für mehrere Kanäle, mit einem Niedrig-Niveau-Multiplexer, mit einer Vielzahl von Ein- "> gangen, die mit den einzelnen Kanälen der Verstärkerschaltung korrespondieren, sowie mit einer gemeinsamen Multiplex-Ausgangsschalrung, die an den Eingang des gemeinsamen Verstärkers angeschlossen ist, wobei der gemeinsame Verstärker einer Verstärkerschaltung mit einer Vielzahl von Verstärkerstufen, die jeweils eine Eingangsstufe und eine Ausgangsstufe haben, aufweist, wobei die jeweilige Ausgangsstufe der aufeinanderfolgt-".den Verstärkerstufen mit der ™ Eingangsstufe der nächstfolgenden Verstärkerstufe der Kaskadenschaltung verbunden ist, mit einem gemeinsamen Ausgangssch iltkreis für die einzelnen Ausgangsstufen der einzelnen Kanäle, mit einer Einrichtung zur Festlegung einer Vielzahl zunehmend unterschiedlicher vorhestimmter Verstärkungsbereiche für die Verstärkerschaltung, mit einer Einrichtung zur Umwandlung eines Analog-Signals, das am gemeinsamen Ausgangsschaltkreis erscheint, in eir. entsprechendes Digital-Signal, sowie mit einer Einrichtung zum Ableiten eines zweiten Signals, das anzeigt, wc'.hes der vorbestimmten Verstärkerbeieichc während eines Zeitintervall, in dem das m gemeinsamen Ausgangsschaltkreis erscheinende Signal in ein korrespondierendes Digital-Signal umgewandelt wurde, ausgewählt wurde, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die mit dem Multiplexer synchron geschaltet ist und in sich wiederholender Weise in den aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen der Verstärkerschaltung während jedes einzelnen Arbeitsganges der Verstärkerschaltung in zeitlich aufeinanderfolgenden Abfrageintervallen von einem auf einen anderen der vorbestimmten Verstärkungsbereiche schaltet, durch eine Einrichtung (H, I, G) zum Vergleichen eines vorbestimmten Bezugs-Signals mit Signalen, die während der Abfrageintervalle von der Verstärkerschaltung an den gemeinsamen Ausgangsschaltkreis (/·') übertragen werden, durch eine Einrichtung zur Auswahl eines der Verstärkungsbcrciche, wenn das am gemeinsamen Ausgangsschaltkreis (F) erscheinende Signal in einem vorbestimmten Verhältnis zu dem- Bezugs-Signal steht, sowie dadurch, daß jede der in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen des gemeinsamen Breitbandverstärkers eine Vcrstärkungs-Frcqucnz-Charakteristik aufweist, die im wesentlichen konstant bis fast hinunter zum Gleichstrom (Null-Frequenz) verläuft und daß die in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen gleichstromgekoppelt sind und durch eine Einrichtung mit einer negativen Rückkopplung (O, O'), die ein Aktivfilter mit einer Ticf-Paß-Charaktcristik aufweist und den Ausgang der letzten Vcrsliirkerstufc (/J₄) der gemeinsamen Verstärkerschaltung an den Eingang der ersten Verstärkeistufe (B_x') der gemeinsamen Verstärkerschaltung anschließt.
2. 2. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Kanaleingängen und den den einzelnen Kanälen zugeordneten Eingängen des auf niedrigem Niveau arbeitenden Multiplexers je eine Eingangsstufe (A) geschaltet ist.
3. 3. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe (A) einen Eingangsabschwächer (EA), einen Präzisions-Verstärker (A₁) mit einstellbarem Verstärkungsfaktor, eine Verstärkerkontrolle (SV) zur Einstellung eines den zu erwartenden seismischen Signalen angepaßten Faktors und eine logische Schaltung (GL), die dem eingestellten Faktor entsprechende Signale (Y₁, Y,) einer Kontrollschaltung (J) zuleitet, enthält.
4. 4. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jedes Kanals vor dessen Verstärkerstufen (B₁',B.,...) Begrenzungsschaltungen (C₁, C,. . .) geschaltet sind und an die Ausgänge der Verstärkerstufen (B₁'. B.,. . .) über Bandbreiteneinrichtungen (D₁, D.,, D.₍ . . .) Schalter (E₁. E,.. .) angeschlossen sind.
5. 5. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Schalter (E₁, E., . . .) über eine ihnen gemeinsame Ausgangsschaltung (F) an die Komparatorschaltung (//. /, G) und den Eingang des Anaiog-Digital-Umwandlers angeschlossen sind.
6. 6. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß extrem schnell arbeitende Verstärker und Impedanzanpassungsmittel in den die Schalter (E₁. E.,. . .) enthaltenden Stromkreisen vorgesehen sind.
7. 7. Mehrkanalige Verstärkt -schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen (B₁'. B., . . .) den gleichen Verstärkungsfaktor besitzt.
8. 8. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüclu·, dadurch gekennzeichnet, daß jede der in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen im wesentlichen denselben Gleichstrom- und Wechselstromverstärkungsfaktor besitzt, der deutlich größer als Eins ist.
9. 9. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Wechsclstromvcrstärkungsfüktor als auch der GIeichstromverstärkungsf;iktoi jeder der in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen wesentlich größer als Eins ist und wobei der gesamte Gleichstromverstärkungsfaktor der Kaskadenschaltung einschließlich der Rückkopplung im wesentlichen Eins und der gesamte Wcchsclstromverstärkungsfaktor wesentlich größer als Eins ist.
10. 10. Mehrkanaligc Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivfiltcr eine Hochfrcqucnzdämpfungs-Charaktcristik besitzt.
11. 11. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprücao. dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um ein drittes Digital-Signal, das die Information darüber enthält, welcher Kanal durch den auf niedrigem Niveau arbeitenden Multiplexer an den

    gemeinsamen Breitbandverstärker angeschlossen ist, zu erzeugen und in Korrelation mit den abgeleiteten zweiten Digital-Signalen zu speichern.
12. 12. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Digitalsignale in Form eines »Gleitkommawort« genannten digitalen Wortes Q= ± xb^k zu speichern, worin Q die Größe des in das Verstärkersystem eingehenden Signals, b den Ver-Stärkungsfaktor einer einzelnen der in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen und die Mantisse χ das abgeleitete zweite Digital-Signal repräsentiert.
13. 13. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß suwobl der Wechselstromverstärkungsfaktor als auch der Gleichstromverstärkungsfaktor einer jeden der in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen eine ganze Zahl größer als Eins ist.
14. 14. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß A- =■ Eins und b = α ist, wobei a cir.e positive Zahl ist.
15. 15. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß a eine positive ganze Zahl größer als Eins ist.
16. 16. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verstärkung dian·!;-lerisierenden Größen k ~ Eins und /1 --" eine positive ganze Zahl α größer als Eins sowohl für die Wechselstromverstärkung als auch für die Cleichstromverstärkung gelten und die NlUo-Gleichstromverstärkung der gesamten Kaskaden- 35, schaltung einschließlich der Rückkoppelung gleich Eins ist.
17. 17. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl für die Wechselstrom- als auch für die Gleichstromverstärkung b = 8 ist.
18. 18. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärker- und Impedanzanpassungsmittel in einer Schaltung besteht, deren Eingangsimpedanz mindestens größenordnungsniäßig das K^fache des »eine-Widcrstandcs des an seinen Eincang angeschlossenen, rieh normalerweise in »aus.·- Stellung befindlichen Schalters (F₁. E ) beträgt. "
19. 19. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dic Schalter (E₁, E₁ ...) einen Festkörperschalter (LL) enthalten, dessen »aus*·-Widerstand relativhoch und mindestens von der Größenordnung K)¹⁰ Ohm ist und dessen »cm<-.-\Yideis:aiid relativ niedrig liegt.
20. 20. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekcnnzciehnel. daß Phaseiumpassungsinittc! in sämtlichen über die einzelnen in Kaskade geschalteten Vjrutarkcrstufen führenden Stromwegen vorgesehen sind, mit Au.nähme des !um:- stcn Strom\veg''s.
21. 2!. Melirkanalige Verstärkerschaltung njcl; Anspruch 20. da'lurch gekennzeichnet, dal' ^;n den Phnsenanpassuugsmith'ln lsolicrstufc! v.-.r, Abfancen von Schaitstößen vorgesehen sind.
22. 22. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Isulierstufen gleichzeitig Mittel zur Gleichstromanpassung darstellen.
23. 23. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfaktoren der einzelnen in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen (B₁', B.,...) während des Arbeitens des Vielkanal-Verstä'rkersystems 'konstant sind.
24. 24. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen (B,', B„ ...) einen Operationsverstärker (AV) enthält^ der in phasenumkehrender Weise geschaltet und mit einem Eingang geerdet ist.
25. 25. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanpassungsmiur' Operationsverstärker (AV) enthalten, die in phasenumkehrender Weise geschaltet und mit einem Eingang geerdet sind and daß jeder zweite der genannten Stromwege einen zusätzlichen Operationsverstärker enthält, der in phasenumkehrender Weise geschaltet und mit einem Eingang geerdet ist.
26. 26. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Ausgangsschaltung (F) eine impedanzumforinende Verstärkerstufe ist.
27. 27. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Breitbandverstärker mit einer Zerhaekeistahilisierunu ausgerüstet ist, die Zerhaekerschaltunu (SPST, STDT) zum alternierenden Ab- und Anschließen des Breitbandvcrstärkercingangs und der Rückkopplungsschieife (O. ü') im vvcchsolseitiizen Gcjentakt enthält.