DE2043528C3 - Mehrkanalige Verstärkerschaltung zur Schnellaufzeichnung von in einem großen Amplitudenbereich Hegenden Signalen mit automatischer, extrem schnell verlaufender Verstärkungsfaktorregulierung, insbesondere für seismische Signale - Google Patents
Mehrkanalige Verstärkerschaltung zur Schnellaufzeichnung von in einem großen Amplitudenbereich Hegenden Signalen mit automatischer, extrem schnell verlaufender Verstärkungsfaktorregulierung, insbesondere für seismische SignaleInfo
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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 gvg2, gn<
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 gx bis gn 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 bk 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 hl
— 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'^„ 1gna 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 Jede"B r a"^SCJSe?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 «? /} Ju]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 zuec 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-
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,dcnekt-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« dargce
d m ^g des haU_
ste. insame Verbindung der Ausgänge
^l ^„^,, d. h. sämt]iche Kanäle
fees. Fin„ane cin Und desselben Hochlcistungs-
,5 :Tr^ktnundgTmpedanzwand,ers. d. h. an den Aus-S^sch^re^angesc.osse.
50
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. . \„cfiihninoS-
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''egd^~.
lieh des Zurückhaltens von Sc halts ^" ^f c^n|s r
los ist, da keine wertere Kaskad^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 gerade an den Eingang
anceschiossen ist. In einer bevorzugten Ausführungs-
-ge chh3. Venttj|rkenstufe vom >NachfoIge..TyF
dje Ausgangsirnpedanz des Ausgangs-Schaltkreises
F im wesentlichen Null und der Fakto, ^ normaIenveise Eins (+1.000).
Die Einganesschaltung eines jeden der Kanäle bU„ ist mft 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 gt 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.
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... ΚΛ 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 Kx, 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 Xx, 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
17
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
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 ncgaiivL
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 ATnA1O,^ ausgerüstet sowie mit Ausgangs- 5 unerwünschte Signale können mittels der Ausschaltungen
Sj bis S5, die an die korrespondierenden gleichsschaltung HL zurückerhalten werden.
Schaller Ex bis E5 des gemeinsamen Breitbandver- Der Präzisionsstufenvorverstärker A, ist vorgestärkers
angeschlossen sind. Die Schalter Ex 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 Ax 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 Ex 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 Ax 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 Ax 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 Rx 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 Rx 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 Rx 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 Rn im Operations
ein veränderbarer Widerstand Rx 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„ Sv Si und Sr>
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 10ln 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 10Tfache 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
409 649/121
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 Es 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 Bx 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)
- 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 (Bx') der gemeinsamen Verstärkerschaltung anschließt.
- 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. 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. 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. 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. 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. Mehrkanalige Verstärkt -schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen (B1'. B., . . .) den gleichen Verstärkungsfaktor besitzt.
- 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. 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. Mehrkanaligc Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivfiltcr eine Hochfrcqucnzdämpfungs-Charaktcristik besitzt.
- 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 dengemeinsamen Breitbandverstärker angeschlossen ist, zu erzeugen und in Korrelation mit den abgeleiteten zweiten Digital-Signalen zu speichern.
- 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= ± xbk 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. 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. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß A- =■ Eins und b = α ist, wobei a cir.e positive Zahl ist.
- 15. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß a eine positive ganze Zahl größer als Eins ist.
- 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. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl für die Wechselstrom- als auch für die Gleichstromverstärkung b = 8 ist.
- 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. 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. 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.
- 2!. Melirkanalige Verstärkerschaltung njcl; Anspruch 20. da'lurch gekennzeichnet, dal' ;n den Phnsenanpassuugsmith'ln lsolicrstufc! v.-.r, Abfancen von Schaitstößen vorgesehen sind.
- 22. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Isulierstufen gleichzeitig Mittel zur Gleichstromanpassung darstellen.
- 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. 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. 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. Mehrkanalige Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Ausgangsschaltung (F) eine impedanzumforinende Verstärkerstufe ist.
- 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.
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