DE2048427B2

DE2048427B2 - Digital-analogumsetzer

Info

Publication number: DE2048427B2
Application number: DE19702048427
Authority: DE
Inventors: Robert Washburn Tuckahoe NY Tnpp (V St A )
Original assignee: Inductosyn Corp
Current assignee: Inductosyn Corp
Priority date: 1969-10-06
Filing date: 1970-10-02
Publication date: 1973-09-06
Also published as: DE2048427C3; JPS5733726B1; CH557620A; SE364835B; US3686487A; NL7014426A; FR2064171A1; DE2048427A1; GB1327219A; FR2064171B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Digital-Analogumsetzer zum Umwandeln eines digitalen Eingangssignals in ein analoges trigonometrisches Ausgangssignal mit einem

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ersten und einem zweiten Zähler, von denen jeder verwendet, der zyklisch von Null bis N—l schaltet, schrittweise mittels Schrittimpulsen, die von einer Weiter ist ein «-Zähler vorgesehen, der vom digitalen Tmpulsquelle erzeugt werden, durch einen Zählbereich Signal beaufschlagt wird. Erreicht der /V-Zähler eine geschaltet wird, wobei das digitale Eingangssignal Zählung von +n und eine Zählung von N—n, werden Zählern zugeführt wird und wobei das analoge 5 den Koinzidenz-Signale erzeugt, die nach entspre-Ausgangssignal von den Ausgängen der Zähler abge- chender Weiterverarbeitung zu rechteckigen Ausleitet wird. gangssignalen konstanter Frequenz führen, die eine

Derartige Digital-Analogumsetzer werden bei- durch die Signaldauer bestimmte Analogkomponente

spielsweise verwendet bei Lagemeßsystemen, wo aufweisen, die proportional der Sinus- oder Kosinus-

zur Bestimmung der Lage zweier relativ zuein- io funktion des digitalen Eingangssignals ist. Innerhalb

ander beweglicher Teile beispielsweise ein Lagen- der durch die Zählung N bestimmten Periode beginnt

meßtransformator dient. Der Primärseite dieses das eine Signal bei —n und endet bei +n, während

Meßtransformators wird ein Analogmeßsignal zu- das andere Signal bei /V/4 + η beginnt und bei /V/4 — «

geführt, das entsprechend der relativen Lage endet.

der beiden zueinander beweglichen Teile zur 15 Gemäß einem weiteren Vorschlag (deutsche Offen-

Bildung eines Fehlersignals in der Sekundärseite legungsschrift 1 956 881) der Anmelderin besteht der

des Lagenmeßtransformators führt. Dieses Fehler- Digital-Analogumsetzer aus einem ersten und einem

signal wird einem Analog-Digitalumsetzer zugeführt. zweiten Zähler, die mittels Schrittschaltimpulsen eines

Das der Primärseite zugeführte Analogsignal wird Taktgebers über einen Zählbereich schrittweise

gebildet aus einem Digitalsignal durch Umsetzen in 20 schaltbar sind. Das digitale Signal wird mindestens

einem Digital-Analogumsetzer der vorgenannten Art. einem der beiden Zähler zugeführt und bewirkt zwi-

Die vorerwähnten Lagenmeßtransformatoren wei- sehen den Zählern eine Zähldifferenz, wobei diese

sen üblicherweise primärseitig zwei Wicklungen auf. beiden Zähler eine erste und eine zweite Impulsreihe

Gespeist werden diese beiden Wicklungen entweder erzeugen, die zueinander eine Phasenverschiebung

nach dem Prinzip des Phasen-Verfahrens oder nach 25 aufweisen, welche proportional der Zähldifferenz ist.

dem Prinzip des Amplituden-Verfahrens. Beim Pha- Die beiden Impulsreihen werden einer Kombinations-

sen-Verfahren weisen die Wechselstromsignale die schaltung zugeführt, die ein Ausgangssignal erzeugt,

gleiche Frequenz und gleiche Amplitude auf, sind das eine Analogkomponente proportional einer sinus-

jedoch zeitlich zueinander phasenverschoben. Die förmigen Funktion dieses digitalen Eingangssignals

Phasenverschiebung entspricht hierbei der vorhande- 30 aufweist. Dieser ältere Vorschlag geht also bezüglich

nen oder einzustellenden Relativlage der beiden Teile, der Erzeugung der Sinus- und Kosinussignale von

an denen die zwei Seiten des Transformators ange- zwei vom digitalen Eingangssignal beaufschlagten

ordnet sind. Zählern aus.

Beim Amplituden-Verfahren, für das der erfin- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildungsgemäße Umsetzer gedacht ist, werden minde- 35 dung des letztgenannten Umsetzers. Es besteht hierstens ein, vorzugsweise zwei Wechselstromsignale er- bei die Aufgabe, den Umsetzer so auszubilden, daß zeugt, die die gleiche Frequenz und Phasenlage die Analogkomponenten aufweisenden Ausgangsaufweisen. Die in jedem Signal vorhandene Analog- signale stets symmetrisch zu einem Bezugssignal aufkomponente ist durch die Signaldauer bestimmt, die treten. Dieses Bezugssignal dient unter anderem zum proportional der Sinus- oder Kosinus-Funktion eines 40 Bestimmen der Phasenlage des sekundärseitigen Fehdem Umsetzer zugeführten digitalen Eingangssignals lersignals bei einem Lagenmeßtransformator. Das ist. Wird der Primärseite des Lagenmeßtransforma- Fehlersignal bei Lagenmeßtransformatoren weist tors ein Sinus- und ein Kosinussignal zugeführt, defl- üblicherweise eine Wechselstromkomponente auf, die nieren diese trigonometrisch eine bestimmte Lage der durch den Aufbau derartiger Transformatoren bebeiden Seiten des Transformators zueinander, und 45 dingt ist. Diese unerwünschten Wechselstromkompozwar sowohl bezüglich der Größe als auch der Rieh- enten können eine Änderung der Zu- oder Abnahme tung. Das sekundärseitige analoge Fehlersignal weist des Fehlersignals vortäuschen. Die Zu- oder Abeine Größe auf, die proportional einer bestimmten nähme des Fehlersignals wird der das Fehlersignal LagendifTerenz ist. Derartige Schaltungsanordnungen verarbeitenden Schaltung durch ein Vorzeichen an- und Lagenmeßtransformatoren sind beispielsweise 50 gezeigt. Mittels der Bezugssignale ist es möglich, Vorgezeigt in den USA.-Patentschriften 2 799 835, Zeichenänderungen zu unterbinden, die sonst durch 2 849 668 und 2 967 017. die Wechselstromkomponenten hervorgerufen wer-

Nach einem älteren Vorschlag der Anmelderin den wurden.

(deutsche Offenlegungsschrift 1 762 408) weist ein Bei einem Digital-Analogumsetzer der eingangs Digital-Analogumsetzer eine Taktgeber-Impulsquelle 55 genannten Art wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, auf. Die erzeugten Taktimpulse werden Schaltungs- daß eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die in Abmitteln zugeführt, welche in Abhängigkeit von einem hängigkeit von dem digitalen Eingangssignal die Andigitalen Eingangssignal η Paare digitaler Signale der zahl der jedem Zähler zugeführten Schrittimpulse Periode 1/F erzeugen, während der /V Impulse erzeugt ändert und hierbei zwischen den Zählungen der Zähwerden, wobei jedes Paar eine relative Phasendifte- 60 ler eine digitale Zahlendifferenz erzeugt wird, die renz aufweist, die vom digitalen Eingangssignal η proportional dem digitalen Eingangssignal ist, wobei linear abhängt. Weiterhin sind getrennte Schaltungs- die Zählungen der Zähler symmetrisch zur Zählung mittel in Abhängigkeit von jedem der digitalen Si- und damit zu einem Bezugssignal eines von den gnalpaare zum Erzeugen eines Rechteckwellen-Ana- Schrittimpulsen beaufschlagten Bezugszählers sind, logsignals vorgesehen, mit analogen Frequenz-Kom- 65 und weiterhin eine logische Verknüpfungsschaltung ponenten F, die proportional zu den damit in Bezie- vorgesehen ist, der die phasenverschobenen Aushung bestehenden Sinus- bzw. Kosinusfunktionen des gangssignale der beiden Zähler zugeführt werden, Winkels 360 n/N sind. Hierbei wird ein /V-Zähler und welche mindestens ein Ausgangssignal konstanter

Frequenz erzeugt, das eine durch seine Signaldauer bestimmte Analogkomponente aufweist, die proportional der Sinus- oder Kosinusfunktion des digitalen Eingangssignals ist.

Nachstehend wird die Erfindung näher an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild des Umsetzers,

Fig. 2a und 2b eine Anzahl von Wellenformen, von denen jede kennzeichnend für verschiedene Zyklen ist, in denen der erste und zweite Zahler durch einen Zählbereich von 0 bis N— 1 zählen, wobei diese Figuren zusammen einen Vergleich verschiedener Signale bei verschiedenen Werten der Zähldifferenz zwischen den Zählungen im ersten und zweiten Zähler zeigen,

Fig. 3 Einzelheiten der in Fig. 1 dargestellten Schaltung,

F i g. 4 eine automatische Ausführungsform der Steuerung 4 aus Fig. 1, welche vorzugsweise im Zusammenhang mit der in F i g. 3 dargestellten Schaltung verwendet wird,

F i g. 5 und 6 Wellenformen, welche die Wirkungsweise der in F i g. 3 und 4 gezeigten Schaltungen erläutern.

F i g. 1 zeigt eine erfindungsgsmäße Ausführungsform eines Digital-Analogumsetzers, bei dem die Steuerung 4 durch digitale Ausgangssignale auf den Leitungen 5 und 6 die Größe bzw. Richtung der Änderung in der Zähldifferenz zwischen den Zählungen im Zählerll und 12 bestimmt, wie sie durch die Steuerschaltung 7 erzeugt werden. Der Ausdruck »Richtung« ist dabei so zu verstehen, daß er bedeutet, ob der Wechsel in der Zähldifferenz dahin geht, daß der Zähler 11 eine größere Zählung als Zähler 12 enthält, oder umgekehrt. Wenn der erfindungsgemäße Umsetzer in einem System mit einem Lagenmeßtransformator benutzt wird, dann bezeichnet das Wort »Richtung« auch die relative Bewegung in der einen oder anderen Richtung der zwei relativ beweglichen Glieder des Lagenmeßtransformators.

Die Ausgangssignale auf den Leitungen 14 und 15 von den Zählern 11 bzw. 12 werden in einer Verknüpfungsschaltung 17 so miteinander verknüpft, daß zwei oder mehr Ausgangssignale auf zwei oder mehr Leitungen 18 gebildet werden, von denen jedes eine Analogkomponente der Frequenz F umfaßt. Diese besitzt eine Amplitude, weiche proportional einer Funktion eines Winkels ist, der selbst proportional zur Differenz der Zählungen in den Zählern 11 und 12 ist. Die Steuerschaltung 7 ist über die Leitung 20 mit der Impulsquelle 21 verbunden. Die Impulsquelle 21 erzeugt eine Impulsreihe von im wesentlichen konstanter Frequenz.

Die Steuerung 4 kann einfache Handschaltcr oder automatische Schaltungen besitzen (F i g. 4), welche in Servo-Systemen zweckmäßig sind. Bei jeder Ausführungsform arbeitet die Steuerung 4 so, daß sie die Größe und Richtung der mit Hilfe der Steuerschaltung 7 in den Zählern 11 und 12 erzeugten Zähldifferenz digital steuert. Die Steuerung 4 kann auch ein digitaler Zahlenausgang von einem allgemein verwendbaren Computer sein, bei dem die Größe der Zahl proportional zur gewünschten Zähldifferenz und das Vorzeichen der Zahl (plus oder minus) kennzeichnend für die Richtung ist. Wie in der nachstehend beschriebenen F i g. 4 gezeigt ist, kann die Steuerung 4 eine Spezialschaltung sein, welche einen Analog-Digitalumsetzer aulweist, beispielsweise einen variablen Frequenz-Oszillator, der als Ausgangssignal auf Leitung 15 eine Serie von digitalen Impulsen erzeugt. Dabei bestimmt die Zahl dieser Impulse digital die Änderung in der Zähldifferenz zwischen den Zählern 11 und 12.

Wenn der erfmdungsgemäße Umsetzer in einem System mit einem Lagcnmeßtransformator eingebaut ist, ist die Änderung in der Zähldifferenz ein digitales Eingangssignal, wobei jeder Impuls in der Reihe in

ίο typischer Weise repräsentativ für ein Anwachsen des tatsächlich durchmessenen oder zu durchlaufenden Abstandes der relativ zueinander beweglichen Teile des Lagenmeßtransformators ist. Die Frequenz der Impulse in der lmpulsreihe ist repräsentativ für die Geschwindigkeit, mit der die relativ zueinander beweglichen Teile des Lagenmeßtransformators wandern.

Die Steuerschaltung 7 ist in F i g. 3 mit 7" bezeichnet. Hierbei erhält einer der Zähler 11 oder 12 einen Schrittimpuls mehr, der andere Zähler einen Schrittimpuls weniger. Wie oft dies in Fig. 3 geschieht, hängt vom digitalen Eingangssignal auf Leitung 5 ab. Welcher Zähler bezüglich dem anderen zurückbleibt und welcher voreilt, wird durch die Signale auf den Leitungen 48 und 49 in Fi g. 4, die der Leitung 6 in F i g. 1 entsprechen, gesteuert. Die Ausführungsform der Steuerschaltung 7 aus Fig. 1, die in Fig. 3 dargestellt ist, kann als »Änderungsvorrichtung« 7" bezeichnet werden, weil die Kreise so arbeiten, daß sie die Anzahl der einem Zähler zugeführten digitalen Schrittimpulse gegenüber der dem anderen Zähler zugeführten Anzahl verändern.

Die Impulsquelle 21 kann irgendeinen üblichen Zeitgeber oder eine übliche Uhr oder andere Mittel zum Erzeugen von Aechteckwellensignalen mit im wesentlichen konstanter Frequenz aufweisen. Die über die Leitungen 8 und 9 mit der Steuerschaltung 7 verbundenen Zähler H und 12 (vgl. Fig. 1) können irgendwelche üblichen Zähler, beispielsweise binäre, dekadische oder andere bekannte Zähler sein.

Die Verknüpfungsschaltung 17 ist eine einfache Kombination von UND- mit EX KLUSIV-ODER-(Antivalenz)-Toren, bei der die gebildeten Ausgangssignalc repräsentativ für Sinus- und Kosinussignale sind. Bei der Auslührungsform gemäß Fig. 3 sind die beiden Ausgänge von dem Typ, wie er in Zwei-Phasen-Systemen verwendet wird. Es können ohne weiteres auch andere Ausführungsformen verwendet werden. Beispielsweise können an Stelle von um 90° verschobenen Sinus- und Kosinussignalen drei Signale, welche um 120° verschoben sind, durch die Verknüpfungsschaltung 17 gebildet werden.

In F i g. 1 erhält der Bezugszähler 26 ein Eingangssignal von der Steuerschaltung 7 über Leitung

28. Der Bezugszähler 26 hält eine Zählung in der Mitte zwischen den Zählungen im Zähler 11 und 12 und wird unter anderem zum Bestimmen des Vorzeichens des Ausgangssignals auf Leitung 18 verwendet, wie im einzelnen in Verbindung mit F i g. 3 beschrieben wird.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform des Umsetzers gemäß Fig. 1, die insbesondere in Mehr-Achsen-Systemen zweckmäßig ist. Hierbei kann der Bezugszähler 26 in F i g. 3 unmittelbar von einer Impuls- quelle geschaltet werden. Dadurch, daß der Bezugszähler 26 direkt von einer Impulsquelle geschaltet wird, kann ein Bezugszähler zweckmäßigerweise durch eine Vielzahl der in F i g. 1 dargestellten und

für andere Achsen benutzten Umsetzer mitverwendet werden.

Die Impulsquelle 21, die Steuerschaltung 7", die Zähler 11 und 12, die Verknüpfungsschaltung 17 und der Bczugszähler 26 in F i g. 3 entsprechen den gleichnumcrierten Vorrichtungen aus Fig. 1.

Die Steuerschaltung 7" gemäß F i g. 3 ändert die Anzahl der Schrittimpulse mit der Frequenz (NF)IA₇ welche auf Leitung 215 erscheinen und von der Impulsquelle 21 über die Leitung 210 abgeleitet und einem der Zähler 11 oder 12 über die Leitung 223 oder 224 zugeführt werden, gegenüber der Zahl der Schrittimpulse, welche dem anderen der beiden Zähler Il oder 12 zugeführt werden, derart, daß eine digitale Zähldifferenz zwischen den Zählungen in den Zählern 11 und 12 entsteht. Diese Zähldifferenz definiert die relative Lage der relativ zueinander beweglichen Teile des Lagenmeßtransformators entsprechend dem Eingangssignal in den Lagenmeßtransformator. Die Steuerschaltung 7" gemäß F i g. 3 ändert die Zahl der Schrittimpulse so, daß einer der Zähler mit einem Impuls mehr beaufschlagt wird als normalerweise. Der andere Zähler wird mit einem Impuls weniger als normalerweise beaufschlagt.

In Fig. 3 umfaßt die Steuerschaltung 7" ein JK-Flip-Flop 201, dessen J- und K-Eingänge so verbunden sind, daß sie das LVD^-Signal auf Leitung 48 (a) empfangen, und dessen Taktimpuls-Eingang S so geschaltet ist, daß es das RCT_NS\gna\ auf Leitung 149 empfängt. Der Ö-Ausgang des Flip-Flops 201 ist als ein Eingang auf die Leitung 205 zum EXKLUSIV-ODER-Tor 220 geschaltet. Das Flip-Flop 201 arbeitet so, daß es die Anzahl der /iC7\-Irnpulse auf Leitung 149 halbiert, wenn auf der Leitung 48 (α) »1« steht.

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Das Flip-Flop 203 ist analog zum Flip-Flop 201. Seine /- und /(-Eingänge sind so geschaltet, daß es die £///J),v-Signale über Leitung 49 (a) empfängt, und sein ^-Eingang ist so geschaltet, daß es die RCT_n-Signale auf Leitung 149 empfängt. Der Ö-Ausgang des Flip-Flops 203 ist über Leitung 206 als ein Eingang zum EXKLUSIV-ODER-Tor 221 geschaltet. Das Flip-Flop 203 teilt die Anzahl der auf Leitung 149 erscheinenden ÄCJ^-Impulse durch zwei, wenn auf der Leitung 49 (a) »1« steht.

Die Schrittimpulseingänge zu den EXKLUSIV-ODER-Toren 220 und 221 sind vom 1-MHz-Signal auf Leitung 215 von der Impulsquelle 21 über die Flip-Flops 211 und 212 abgeleitet. Die J- und K-Emgänge des Flip-Flops 211 sind so geschaltet, daß das Flip-Flop die ÄCT^-Signale auf Leitung 5 empfangen kann. Sein 5-Eingang ist mit der Impulsquelle über die Leitung 210 verbunden. Das Flip-Flop 211 teilt die auf Leitung 210 erscheinenden Impulse durch zwei, wenn auf der Leitung 5 »1« steht. Der Ö-Ausgang des Flip-Flops 211 ist über die Leitung 214 mit dem S-Eingang des Flip-Flops 212 verbunden. Die J- und K-Eingänge des Flip-Flops 212 sind in der »1«- Lage gehalten, und der Ö-Ausgang ist mit Leitung 215 verbunden. Die Flip-Flops 211 und 212 bilden einen Quellenzähler, der die auf der Leitung 210 auftretenden Quellenimpulse mit der Frequenz NF durch vier teilt, derart, daß (NF)/A Schrittimpulse auf Leitung 215 erscheinen, wenn auf der /<C7'_Ä-Leitung 5 »1« steht.

Eine anfängliche Rückstellung sämtlicher Flip-Flops 201, 203, 211 und 212 kann in jeder üblichen Weise erzeugt werden. Beispielsweise kann das Flip-Flop 234 verwendet werden, wobei dessen Ö-Ausgang mit den Rückstell-Eingängen dieser Flip-Flops verbunden wird. Das Flip-Flop 234 arbeitet so, daß es die Flip-Flops der Steuerschaltung 7" jeweils dann rückstellt, wenn die Leitung 225 auf »0« ist. Die Zähler 11, 12 und 96 verwenden den Ö-Ausgang des Flip-Flops 324 in einem bevorzugten Ausführungbeispiel, da sie infolge eines inneren Inverter-Kreises eine »1« zum Rückstellen benötigen.

Die EXKLUSIV-ODER-Tore 220 und 221 sind über die Leitungen 223 und 224 mit den Zählern 11 bzw. 12 verbunden. Die Zähler 11 und 12 besitzen erste Stufen 226 bzw. 226', welche dazu dienen, die Schrittimpulse auf den Leitungen 223 bzw. 224 durch 125 zu teilen.

In der in F i g. 3 dargestellten Schaltung teilt die Steuerschaltung 7" das 4-MHz-Signal auf Leitung 210 durch vier und erzeugt das 1-MHz-Signal auf Leitung 215. Die Zähler 11 und 12 teilen das Signal noch einmal durch 500, so daß sich insgesamt eine Division durch 2000 ergibt. Dementsprechend sind die Ausgangssignale auf den Leitungen 85 und 93 2-KHz-Signale, und sie besitzen Impulsbreiten, welche die digitalen Zähldifferenzen zwischen den Zählern 11 und 12 proportional sind. Diese Ausgangssignale enthalten Fundamental-Frequenz-Komponenten mit analogen Amplitudenwerten, die einer Lage proportional sind, welche die trigonometrische Funktion des digitalen Eingangssignals definiert.

Der Bezugszähler 26 wird, wie bereits vorstehend gesagt, direkt geschaltet, und zwar durch die Impulsquelle 21 über die Leitung 210. Er umfaßt einen Zähler 96 mit 2000 Zählstellen (durch 2000 teilenden Zähler), der in üblicher Weise durch die ^-Ausgänge des Flip-Flops 234 zurückgestellt werden kann. In ähnlicher Weise können die Zählerstufen 71, 71', 72, 72', 226 und 226' ebenfalls durch die ^-Ausgänge des Flip-Flops 324 zurückgestellt werden. Der Zähler 96 erzeugt einen 2-kHz-Ausgang auf Leitung 27. Zum einfacheren Analysieren der Wirkungsweise der in F i g. 3 dargestellten Schaltung kann der Zähler 96 einen Ausgang 230 mit Frequenz 1 MHz aufweisen, der äquivalent dem auf Leitung 210 vorhandenen Signal, geteilt durch vier ist. Der Zähler 96 kann auch einen Ausgang 231 haben, welcher ein 500-Hz-Signal liefert.

Die automatische Steuerung gemäß F i g. 5 besitzt einen Nulldurchgangs-Detektor 123 mit einem Schmitt-Trigger 119, der so geschaltet ist, daß er das erste Steuersignal »e« des Systems auf Leitung 116 empfängt. Die Ausgänge UID_n und UID_n des Null-Kreuzungs-Detektors 123 erscheinen auf den Leitungen 48 und 49. Der äußere Ausgangsgenerator 133 erzeugt auf der Leitung 168 das 7?CT_X-Signal, welches zweckmäßigerweise in einem üblichen Verstärker 257 verstärkt werden kann, so daß das RCT_x-Signal auf Leitung 168 (α) geliefert wird. Die Steuerung gemäß F i g. 4 umfaßt einen Multiplex-Modul 258, der in üblicher Weise aufgebaut sein kann und der im vorliegenden Fall vier Stufen A, B, C und D umfaßt. Ein solcher Multiplex-Modul ist beispielsweise der »8266 2-INPUT, 4-Bit DIGITAL MULTIPLEXER«. Jede Stufe des Multiplex-Moduls 258 umfaßt einen X- und 7-Eingang und einen Z-Ausgang. Alle Modulen sind mit 50- und Sl-Kontrolleingängen verbunden. Jede Stufe im Modul 258 verbindet den y-Eingang mit dem entsprechenden Z-Ausgang, wenn SO eine »0« ist, und die A'-Ein-

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gänge mit den entsprechenden Z-Ausgängen, wenn am SO-Kontrolleingang eine »1« ist. Sl ist stets an »0« gebunden. Der kleine Kreis bei einigen Eingängen und Ausgängen der Stufen sagt aus, daß das Signal an diesen Punkten invertiert wird. Wenn ein Kreis sowohl am Eingang als auch am Ausgang vorhanden ist, dann treten zwei Inversionen auf; dementsprechend wird das Signal durch den Modul übermittelt, als wenn keine Inversion aufgetreten wäre. Beispielsweise hat die Stufe A einen Kreis am Y-Eingang und am Z-Ausgang und keinen Kreis am A'-Eingang. Daher invertiert der Multiplex-Modul A das .^-Eingangssignal jeweils, wenn SO eine »1« ist; er übermittelt das Y-Eingangssignal zur Ausgangsleitung 252, wenn SO eine »0« ist, als wenn keine Inversion stattgefunden hätte.

Die Multiplexeinheit258 ist so vorgesehen, daß die Signale auf den Leitungen 48(a), 49(a) und 252 von einer inneren Schaltung auf den Leitungen 48, 49 und 232 oder einer äußeren Schaltung auf den Leitungen 260 und 261 kommen können. Die Leitung 260 liefert IZ/D^-Signale und Leitungen 261 das F7?-Signal. Das F7?-Signal auf Leitung 261 wird beispielsweise von einem äußeren, spannungsgesteuerten Oszillator abgeleitet, der analog zu dem Oszillator 135' mit variabler Frequenz ist. Sowohl das VID_x-Signal als auch das F7?-Signal können von irgendeiner digitalen Quelle, beispielsweise von einem Computer, kommen. Die Auswahl der Leitungen 48, 49 und 232 oder der Leitungen 260 und 261 ist eine Funktion des »1«- oder »O«-Zustands des F-Signals auf Leitung 262, welche mit dem SO-Eingang des Multiplex-Moduls 258 verbunden ist. Das F-Signal auf Leitung 262 wird in typischer Weise durch eine übliche Steuerung oder durch Schaltpultschalter (nicht dargestellt), die gemeinsam mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, erzeugt.

Das Signal Es auf der Leitung 117 ist als Eingangssignal mit dem Oszillator 135' mit variabler Frequenz verbunden, welcher einen Frequenzbereich von annähernd 0 bis 500 kHz besitzt. Das Ausgangssignal des Oszillators 135' erscheint auf Leitung 139 und ist an einen Eingang des EXKLUSIV-ODER-Tors 233 angeschlossen. Ein 500-Hz-Signal auf Leitung 231 ist das andere Eingangssignal des EXKLUSIV-ODER-Tores 233. Das EXKLUSIV-ODER-Tor 233 hat seinen Ausgang auf Leitung 232, welche mit dem F-Eingang der Stufe A des Multiplex-Moduls 258 verbunden ist. Das EXKLUSIV-ODER-Tor 233 bildet die EXKLUSIV-ODER-Funktion des Ausgangssignals des Oszillators 135', welcher einen Frequenzbereich von 0 bis annähernd 500 kHz besitzt, mit dem 500-Hz-Signal. Das EXKLUSIV-ODER-Tor 233 summiert die Signale auf den Leitungen 231 und und 139 so, daß das Ausgangssignal vom EXKLUSIV-ODER-Tor auf Leitung 232 im wesentlichen 500 Hz beträgt, wenn das zweite Steuersignal Es des Systems das Ausgangssignal des Oszillators 135' auf der Leitung 139 auf eine Frequenz von im wesentlichen 0 Hz herabsetzt. Wenn die Vorrichtung gemäß F i g. 4 in einem System mit einem Lagenmeßtransformator eingebaut ist, welcher ein Fehlersignal erzeugt, von dem das zweite Systemsignal Es abgeleitet wird, dann wird die Ausgangsfrequenz des Oszillators 135' durch die relative Lage der relativ zueinander beweglichen Teile des Lagemeßtransformators gesteuert. Sie ist also durch das Fehlersignal Es gesteuert und diesem proportional. Wenn die relativ zueinander beweglichen Teile in der Nähe von Null angeordnet sind, dann geht die Ausgangsfrequenz des Oszillators 135' auf 0, und das Signal auf der Leitung 232 ist dann annähernd 500 Hz. Das 500-Hz-Signal auf Leitung 231, welches auf der Leitung 232 verdoppelt wird, wird direkt vom Bezugszähler 96 in F i g. 3 abgeleitet, so daß das 500-Hz-Signal synchron von der Impulsquelle 21 abgeleitet wird und zeitlich mit den Sinus- und Kosinus-Signalen auf den Leitungen 85 und 93 der Fig. 3 verknüpft ist. Es ist deshalb klar, daß stets dann, wenn ein Fehlersignal vom Lagenmeßtransformator in der Weise abgeleitet wird, daß das zweite Signal des Systems den Oszillator 135' zu einem Ausgangssignal veranlaßt, das Signal auf der Leitung 232 asynchron mit der Impulsquelle 21 der F i g. 3 ist, und zwar infolge der Mitwirkung des Oszillators 135'. Wenn jedoch der Lagenmeßtransformator seine relativ zueinander beweglichen Teile in der Null-Lage hat, hört das Signal auf der Leitung 232 auf, asynchron bezüglich der Impulsquelle 21 zu sein, und wird synchron und zeitlich mit den Sinus- und Kosinus-Signalen verknüpft abgeleitet, da der Oszillator 135' untätig ist.

Die Leitung 252, welche mit dem Z-Ausgang der Stufe A des Multiplex-Moduls 258 verbunden ist, ist entweder mit dem Signal auf der Leitung 232 oder dem Signal auf der Leitung 261 verbunden. Das Signal auf der Leitung 252 ist mit einem Eingang des Kombinations-Takt-Generators und der Zeitschaltung 265 verbunden.

In F i g. 4 besitzen der Kombinations-Takt-Generator und die Zeitschaltung 265 ein NOR-Tor 268 mit einem Eingangssignal von Leitung 252 und dem anderen Eingangssignal vom (7~Ausgang des Flip-Flops 273 über Leitung 293. Der Ausgang des NOR-Tores 268 ist mit dem /f-Eingang des /AT-FIip-FIops 267 verbunden. Der /-Eingang des Flip-Flops 267 ist auch mit Leitung 252 verbunden; sein 5-Eingang ist mit Leitung 210 von der Impulsquelle 21 in F i g. 3 verbunden.

In F i g. 4 ist der Rückstell-Eingang des Flip-Flops 267 mit dem 77,.-Signal auf Leitung 208 verbunden. Der Q-Ausgang auf Leitung 292 des Flip-Flops 267 ist mit den Rückstelleingängen 271 b, 212b und 2736 der drei Flip-Flops 271, 272, 273 verbunden. Der 5-Eingang des Flip-Flops 273 ist mit der Leitung 210 verbunden, sein if-Eingang ist auf »1« und sein (7-Ausgang auf Leitung 293 ist mit dem anderen Eingang des NOR-Tors 268 und mit den /-Eingängen der Flip-Flops 271 und 272 verbunden. Der /-Eingang des Flip-Flops 273 ist mit Leitung 149 verbunden. Der K-Eingang des Flip-Flops 272 ist mit »1« verbunden, sein 5-Eingangssignal wird von Q des Flip-Flops 271 abgeleitet, und sein /-Eingang ist mit Leitung 293 und dem ^-Ausgang des Flip-Flops 273 verbunden. Sein <2-Ausgang j_st über Leitung 278 mit den Toren 275 und 283 verbunden. Der /-Eingang des Flip-Flops 271 ist über Leitung 293 mit dem ^-Ausgang des Flip-Flops 273 und sein K-Eingang mit »1« verbunden.

Die Q-Ausgangssignale der Flip-Flops 271 und 272 werden als unterschiedliche Eingangssignale zum NAND-Tor 275 über die Leitungen 277 bzw. 278 geführt. Das (5-Ausgangssignal des Flip-Flops 271 auf Leitung 281 und das C?-Ausgangssignal des Flip-Flops 272 auf Leitung 278 dienen auch als Eingangssignale zum NOR-Tor 283. Dieses NOR-Tor entwikkelt das Takt-Signal V/D_s auf Leitung 129, welches

ein Eingangssignal zum Null-Kreuzungs-Detektor 123 ist.

Das Ausgangssignal des NAND-Tores 275 auf Leitung 5 bildet 7?C7VImpulse 5, welche zum äußeren Ausgangsgenerator führen. Die Leitung 5 führt auch zu einem konventionellen Inverter 286, welcher die /?C7VImpulse auf Leitungen 149 entwickelt und auch an den /-Eingang des Flip-Flops 273 angeschlossen ist. Der ^-Ausgang vom Flip-Flop 273 ist mit einem üblichen NAND-Tor 288 verbunden. Der andere Eingang zum NAND-Tor 288 ist Leitung 5; das Ausgangssignal des Tors 288 auf Leitung 291 ist RCT'. Das flCr-Signal ist ein gestrecktes RdT^-Signal; es dient für Zeitgeberzwecke in einer nicht dargestellten Schaltung, die nicht zum Erfindungsgegenstand gehört.

Die erfindungsgemäße Wirkungsweise der Ausführungsform des Umsetzers gemäß F i g. 3 in Verbindung mit der Steuerung gemäß F i g. 4 wird an Hand der Wellenformen in Fig. 5 und 6 erklärt. Die Wellenformen in F i g. 5 und 6 sind in der Weise numeriert, daß sie den bis auf einen Strich gleich numerierten Signalleitungen in Fig. 3 und 4 entsprechen.

Im Betrieb entdeckt der Nulldurchgangs-Detektor 123 auf der Leitung 121 die »1«- oder »O«-Anzeige des Triggers 119. Dies dient dazu, festzustellen, ob das Signal auf der Leitung 116 über oder unter einem Schwellwert liegt oder nicht. Der Detektor 123 tastet die Leitung 121 nur dann, wenn ein synchron abgeleiteter [//D_s-Impuls auf Leitung 129 negativ wird, um die Effekte Fehler verursachender Signale zu verringern. Der (7/D_s-Impuls auf Leitung 129 wird durch die Generator-Schaltung 265 erzeugt. Die Leitung 252 führt ein Rechteckwellen-Signal variabler Frequenz, welches entweder von einer äußeren Schaltung auf Leitung 261 oder von einer inneren Schaltung auf Leitung 232 kommt; dies hängt von dem Zustand des F-Signals auf Leitung 262 ab. Für die vorliegende Erläuterung soll angenommen werden, daß die Leitung 262 auf »0« ist, so daß die Leitung 232 mit der Leitung 252 verbunden ist. Das Signal auf Leitung 232 kommt vom Oszillator 135 und vom 500-Hz-Signal auf Leitung 232 und enthält ein Rechteckwellen-Signal mit einer Frequenz zwischen annähernd 500 Hz und 500 kHz; dies hängt von dem Analogwert des Fehlersignais Es auf Leitung 117 ab.

Zur Erläuterung der F i g. 5 wird angenommen, daß die Flip-Flops 267, 271, 272 und 273 vor der Zeit /0 zurückgestellt wurden und daß die 4-MHz-Quellenimpulse auf Leitung 210 empfangen werden, wie dies in der Wellenform 210' gezeigt ist. Das Signal auf Leitung 208 wird auf »1« gehalten. Zu irgendeiner willkürlichen Zeit, wie sie zwischen /5 und /6 gezeigt ist, wird ein positiv gerichteter Impuls in Wellenform 252' empfangen. Da angenommen wurde, daß vor /0 das Flip-Flop 273 durch Flip-Flop 267 rückgestellt wurde, besitzt das NOR-Tor 268 eine »1« auf Eingangsleitung 293. Hierdurch wird der Oszillatorimpuls in Wellenform 252' zwischen /5 und /6 daran gehindert, durch das NOR-Tor 268 zum Flip-Flop 267 zu gelangen. Der Impuls in der Wellenform 252' wird jedoch dem /-Eingang des Flip-Flops 267 zugeführt, so daß beim nächsten, negativ werdenden Impuls auf Leitung 210 (bei ti) das Flip-Flop 267 geschaltet wird, wie dies durch den positiv werdenden Übergang in der Wellenform 292' bei ti gezeigt ist.

Der »1 «-Wert auf Leitung 292 entfernt den Rückstellimpuls aus den Flip-Flops 271, 272 und 273, so daß der nächste negativ werdende Impuls auf Leitung 210, wie er bei /9 auftritt, das Flip-Flop 271 zum Umschalten veranlaßt, wie dies durch den positiv werdenden Übergang in der Wellenform 277' bei /9 gezeigt ist. Diese Umstellung des Flip-Flops 271 bei t9 liefert eine »0« über Leitung 281 zum NOR-Tor 382, was zusammen mit der »0« auf Leitung 278

ίο das NOR-Tor 283 ansprechen läßt. Hierdurch erscheint ein t//D_s-Impuls auf Leitung 129, wie dies bei t9 in der Wellenform 129' gezeigt ist.

Bei /9 spricht das NAND-Tor 275 nicht an, und das Signal auf Leitung 5 bleibt auf »1«. Es wird durch den Inverter 286 umgedreht und erscheint als »0« auf Leitung 149. Dementsprechend stellt die »0« am /-Eingang des Flip-Flops 273 bei /9 sicher, daß das Flip-Flop 273 zurückgestellt bleibt. Da das Flip-Flop 273 zurückgestellt ist, bleibt Leitung 293 auf »1«; deshalb verursacht der nächste negativ werdende Impuls auf Leitung 210 das Flip-Flop 271, seinen Zustand von »1« auf »0« zu ändern, wie dies in Wellenform 277 bei ill gezeigt ist. Das negativ werdende Signal auf 277 verursacht ein Komplementieren des Flip-Flops 272, wie dies bei tll in Wellenform 278' gezeigt ist. Die »1« auf Leitung 278 bei /11 veranlaßt das NOR-Tor 283, nicht mehr anzusprechen (to become unsatisfied) und hierdurch den i//D_s-Impuls auf Leitung 129 zu beenden.

Bei tll spricht das NAND-Tor 275 noch nicht an, so daß das Flip-Flop 273 wie vorher zurückgestellt bleibt und über die Leitung 293 »Einser« den /-Eingängen der Flip-Flops 272 und 271 zuliefert. Dementsprechend verursacht der nächste ins Negative gehende Impuls auf Leitung 210 wieder ein Schalten des Flip-Flops 271, wie dies durch den Übergang in der Wellenform 277' bei /13 gezeigt ist. Bei 113 sind die Signale auf den Leitungen 277 und 278 beide eine »1«, so daß das NAND-Tor 275 anspricht (becomes satisfied) und die Leitung 5 dazu veranlaßt, auf »0« zu gehen, wodurch die Leitung 149 auf »1« geht. Hierdurch wird ein KCT^-Impuls auf Leitung 149 erzeugt. Der »1 «-Pegel auf Leitung 149 wird dem Flip-Flop 273 zugeführt, so daß der nächste negativ werdende Impuls auf Leitung 210, wie dies bei /15 gezeigt ist, das Flip-Flop zum Schalten veranlaßt. Hierdurch verändert sich die Leitung 293 von »1« auf »0«.

Kurz vor /15 haben beide Flip-Flops 271 und 272 »1 «-Eingangssignale auf allen /- und K-Eingängen, so daß der negativ werdende Impuls auf Leitung 210 ein Komplementieren des Flip-Flops 271 verursacht. Hier bekommt die Leitung 277 einen negativ werdenden Impuls, welcher wiederum das Flip-Flop 272 zum Komplementieren veranlaßt. Es ist deshalb klar, daß nach /15 beide Flip-Flops 271 und 272 zurückgestellt sind, während das Flip-Flop 273 eine »0« auf der Leitung 293 aufrechterhält, welches weitere Änderungen in den Flip-Flops 271 und 272 hemmt, bis die Leitung 293 wiederum auf »1« ist. Die Schaltung 265 bleibt unverändert, bis der Oszillator Impuls auf Leitung 252 zwischen /27 und /28 endet. Der »O«-Pegel der Leitung 252 läßt, gekoppelt mit der »0« auf Leitung 293, das NOR-Tor 268 ansprechen und läßt das NOR-Tor 268 eine »1« am K-Emgang zum Flip-Flop 267 bilden. Dieser Eingang verursacht ein Umschalten des Flip-Flops 267 beim nächsten, negativ werdenden Eingangssignal auf Lei-

tung 210, wie dies bei /29 auftritt. Das Schalten des Flip-Flops 267 bei /29 führt dazu, daß die Leitung 292 auf »0« ist. Hierdurch werden die Flip-Flops 271, 272 und 273 so lange zurückgestellt gehalten, bis ein positiv werdender Oszillator-Impuls auf Leitung 252 wiederum das Flip-Flop 267 in der vorstehend im Zusammenhang mit Zeit ti beschriebenen Weise einstellt.

Die in F i g. 4 dargestellte Schaltung erzeugt einen und nur einen /?C7^-Impuls der Wellenform 149' gemäß Fig. 5 mit einer Dauer von einer Quellenimpulsperiode (eine Periode der Wellenform 210') für jeden auf der Leitung 252 empfangenen Oszillatorimpuls. Ähnlich erzeugt die Schaltung 265 einen iV/D_s-Impuls mit der Dauer einer Periode von WeI-lenform 210' auf der Leitung 129 zum Anregen oder Taktgeben des Nulldurchgangs-Detektors 123 für jeden auf der Leitung 252 empfangenen Oszillatorimpuls. Die Zeit dieses Impulses auf Leitung 129 wird synchron von der Quelle 21 abgeleitet und kann eine zeitliche Beziehung zu den Sinus- und Kosinussignalen gemäß F i g. 3 haben oder auch nicht. Wenn das Signal auf Leitung 117 anzeigt, daß die relativ zueinander beweglichen Teile des Lagenmeßtransformators nahe Null liegen, dann geht das Signal auf Leitung 252 in ein synchrones 500-Hz-Signal über, welches desnaio eine zeitliche Verknüpfung mit den Sinus- und Kosinussignalen auf den Leitungen 85 und 93 gemäß F i g. 3 besitzt. Da die Schaltung 265 einen t//D_s-Impuls für jeden Impuls auf Leitung 252 erzeugt, werden die £//D_s-Impulse die zeitliche Verknüpfung mit den Sinus- und Kosinus-Signalen aufweisen, wenn das System sich bei oder nahe Null befindet. Wie bereits früher erklärt, hilft diese zeitliche Beziehung mit, Polaritäten-Umkehrungen zu eliminieren, welche infolge einer Wechselstromkomponente auftreten, die dem Gleichstromniveau des Signals auf der Leitung 216 überlagert ist. Wenn das System sich nicht in der Nähe von Null befindet, dann ist die Wechselstromkomponente nicht von Bedeutung, und die zeitlich nicht verknüpfte (asynchrone) Beziehung des Signals auf Leitung 252 ist unerheblich.

Die Arbeitsweise der Steuerschaltung 7" in F i g. 3 als Antwort auf die Wellenform auf Leitungen 5, 48 (α), 49 (α), 149 und 210 wird am einfachsten unter Bezugnahme auf die restlichen Wellenformen 205', 206', 214', 215', 223' und 224' aus F i g. 5 verständlich.

Zur Erläuterung eines typischen Beispiels sei angenommen, daß das Signal vom Trigger 119, wie es in der Wellenform 121' dargestellt ist, von »0« auf »1« zwischen /3 und /4 umgesprungen ist, von »1« auf »0« zwischen /6 und ti und wiederum von »0« auf »1« zwischen /13 und /14. Das Signal auf Leitung48(«) schaltet von »1« auf »0« lediglich bei /11. Dies ist die Zeit des negativ werdenden Anteils des Taktsignals auf Leitung 129.

Die »0« auf Leitung 48(α) in Fig. 3 während des Übergangs des /?C7VImpulses auf Leitung 149 ins Negative veranlaßt das Flip-Flop 201 dazu, sein »1«- Ausgangssignal auf Leitung 205 beizubehalten. Das Flip-Flop 203 hat jedoch »1 «-Eingangssignale und wird deshalb veranlaßt, zur Zeit /15 zu komplementieren, wobei es seinen Ausgang bei /15 von »0« auf »1« umschaltet.

Die Übergänge der TTÜT^-Impulse auf Leitung 5 werden vom Flip-Flop 211 abgefühlt, welches die Ausgangsleitung 214 dazu veranlaßt, den Übergang ins Negative bei Zeit /15 bis zur Zeit /17 zu verzögern. Diese Verzögerung im Signal auf Leitung 214 wird im Signal auf Leitung 215 verdoppelt, wie dies in den Wellenformen 214' und 215' in Fig. 5 gezeigt ist. Die Wellenformen 215' und 205' werden durch das EXKLUSIV-ODER-Tor 220 geschickt, um Wellenformen 223' zu bilden. In ähnlicher Weise werden die Wellenformen 215' und 206' durch das EXKLUSIV-ODER-Tor 221 geschickt, um Wellenformen 224' zu bilden.

Die Steuerschaltung 7" in F i g. 3 übermittelt Impulse von der Impulsquelle 21 zu beiden Zählern 11 und 12 jeweils, wenn das /?C7'_A-Signal auf Leitung 5 eine »1« ist, d. h. bei Abwesenheit eines ÄCT^-1-Impulses auf Leitung 149. Die Impulse von der Impulsquelle 21 mit Frequenz NF (z. B. 4-MHz) werden über die Leitung 210 durch binär zählende Stufen, die durch die Flip-Flops 211 und 212 gebildet werden, den Zählern 11 und 12 zugeführt. Die Zähler 11 und 12 zählen durch einen Bereich von NFIA. Wenn der Zähler 11 mit der EXKLUSIV-ODER-Kombination der Flip-Flops 201 und 212 zusammengefaßt wird, dann stellt diese Kombination, welche nachstehend als die den Zähler 11 umfassende Kombination bezeichnet wird, einen Zähler mit dem Bereich NF12 dar. In ähnlicher Weise stellt die zusammengefaßte Kombination der Flip-Flops 212 und 203 in Verbindung mit Zähler 12 (diese Kombination wird nachstehend als Kombination, welche den Zähler 12 umfaßt, bezeichnet) einen Zähler mit dem Zählbereich NF/2 dar. Es ist hervorzuheben, daß Flip-Flop 212 sowohl von der Kombination, welche den Zähler 11 umfaßt, als auch von der Kombination, welche den Zähler 12 umfaßt, benutzt wird.

In Abwesenheit von /iCT^-Impulsen auf Leitung 149 sind die Flip-Flops 201 und 203 stabil und ändern sich nicht; das RCT_N-Signa\ auf Leitung 5 ist eine »1«. Dementsprechend werden die Impulse von der Impulsquelle 21 mit Frequenz NF in der binären Stufe durch zwei geteilt, welche durch den Flip-Flop 211 gebildet wird, der ein Eingangssignal mit Frequenz NF/2 auf der Leitung 214 zum Flip-Flop 212 liefert. Tatsächlich empfangen daher sowohl die den Zähler 11 umfassende Kombination als auch die den Zähler 12 umfassende Kombination jeweils ein Eingangssignal mit Frequenz NF/2; jede teilt dieses Eingangssignal durch N/2 und bildet Ausgangssignale auf den Leitungen 75 und 83 mit Frequenz F.

Wenn ein ÄC7_v-Impuls empfangen wird, dann wird entweder die eine oder die andere der Binärstufen, welche von den Flip-Flops 203 oder 201 gebildet werden, durch das Vorhandensein einer »1« im UID_n- oder T7/7J^-Signal, welche auf den Leitungen 48 (a) oder 49 (α) erscheinen, aktiviert, während das Vorhandensein einer »0« auf der Leitung 5 zum Flip-Flop 211 jede Änderung des Zustands des Flip-Flops 212 hemmt. Als typisches Beispiel sei angenommen, daß das U/D_N-S\gna\ auf Leitung 48 (α) eine »1« ist; dann empfängt die Kombination, welche den Zähler 11 umfaßt, ein Eingangssignal, was mit einem Kippen der ersten Stufe eines N/2-Zählers äquivalent ist. Dementsprechend läßt ein 1-Eingangssignal auf Leitung 48 (a), gekoppelt mit dem Empfang eines 7?Cr_A,-Impulses, lediglich den Inhalt der Kombination mit Zähler 11 anwachsen, während der Inhalt der Kombination mit Zähler 12 nicht verändert wird.

In Fig. 3 können die Zähler 11 und 12 als den Zählbereich M aufweisend betrachtet werden (wobei in Fig. 3M gleich NFIA ist). Die Impulsquelle 21 erzeugt Quellenimpulse der Frequenz NF. Die Steuerschaltung 7" umfaßt einen Zähler (bestehend aus Flip-Flops 211 und 212) des Zählbereichs L, welcher auf Leitung 215 ein Schrittimpuls-Ausgangssignal mit der Frequenz NFiL erzeugt (entspricht NFiA in F i g. 3). Die Frequenz der Eingangssignale zu den Zählern 11 und 12 ist daher NFIL. Urn die ge- ίο wünschte Ausgangsfrequenz F von den Zählern 11 und 12 zu erhalten, muß das Produkt von L und M gleich N sein, wie das in F i g. 3 der Fall ist. Um die geeignete relative Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der Zähler 11 und 12 (auf Leitungen 75 und 83) zu erhalten, haben die Schrittimpuls-Eingangssignale auf den Leitungen 223 und 224 auch eine relative Phasendifferenz. Diese relative Phasendifferenz der Eingangssignale auf Leitungen 223 und 224 wird in Zuwachs-Beträgen der Quellenimpulse auf Leitung 210 gemessen und kann zwischen 0 und L mal NF liegen. Die Phasenverschiebung dieser Eingänge wird nachstehend in Verbindung mit den Wellenformen der F i g. 5 und 6 genauer beschrieben.

Die Symmetrie der relativen Phasenverschiebung zwischen den Schrittimpuls-Eingangssignalen zu Zählern 11 und 12 kann unter Bezugnahme auf die Wellenformen 223' und 224' in Fig. 5 beobachtet werden. In der Zeit /0 bis il3, vor den /?CT^-Impulsen auf Leitung 149, sind die Wellenformen 223 und 224' so beschaffen, daß der Übergang ins Negative der Wellenform 223', der bei /7 auftritt, eine Taktimpulsperiode früher ist als /9; der Übergang ins Negative der Wellenform 224' bei /11 ist eine Taktimpulsperiode später als der Taktübergang bei /9. In Abwesenheit eines ÄCT^-Impulses bei /13 hätte die Wellenform 223 einen Übergang ins Negative bei ί 15 gehabt, und zwar eine Quellenimpulsperiode vor dem vorhandenen Übergang bei /17; die Wellenform 224' hätte einen Übergang ins Negative bei /19 gehabt, und zwar eine Quellenimpulsperiode nach dem vorhandenen Übergang bei /17. Der typische RCT_n-Impuls verschiebt die Übergänge ins Negative auf Leitungen 223 und 224 in die entgegengesetzten Richtungen, so daß beide Wellenformen 223' und 224' einen Übergang ins Negative bei /17 haben. Diese Verschiebung gegenüber dem durch die Wellenform 210' repräsentierten Taktsignal ist symmetrisch.

Die Symmetrie der Wirkung ist noch klarer ersiehtlieh bei Bezugnahme auf die Wellenformen von F i g. 6. In F i g. 6 bleiben bei einem typischen Beispiel das U/D_N-Signa\ auf Leitung 48 (a) und das t)/Djy-Signal auf Leitung 49 (α) »0« bzw. »1« ohne Änderung, so daß die Ausgangswellenform 205' ebenfalls unverändert bleibt. Jeder der drei RCT_n-Impulse, wie sie in Wellenform 5' dargestellt sind, verursacht eine entsprechende Änderung in der Wellenform 206'. Es ist festzuhalten, daß in F i g. 6 die Impulsbreite der ÄCT^-Impulse (zwischen /8 und /9, <21 und /22, /40 und /41) einer Quellenimpulsperiode entspricht, d. h. einer Periode der von der Impulsquelle auf Leitung 210 kommenden Wellenform (Fig. 3).

Bei der Wellenform 215' gemäß F i g. 6 wird für jeden ÄCT^-Impuls der nächste Übergang in der Wellenform 215' um eine Quellenimpulsperiode verzögert. Dies ist äquivalent mit einer Phasenverschiebung der Schrittimpulseingangssignale, die zu den beiden Zählern 11 und 12 geliefert werden, um eine Quellenimpulsperiode. Beim Bilden der EXKLUSIV-ODER-Funktion von Wellenform 215' mit Wellenform 205' tritt eine mit Wellenform 215' identische Wellenform als Wellenform 223' auf. Dementsprechend hat der Zähler 11 in der Steuerschaltung 7" die Schrittimpulseingänge um eine Taktimpulsperiode zeitlich nach später phasenverschoben. Durch das Bilden der EXKLUSIV-ODER-Funktion von Wellenform 215' mit Wellenform 206' wird die Wellenform 224' eine Taktimpulsperiode zeitlich nach vorn phasenverschoben.

Die Wellenform 223' besitzt einen Übergang ins Negative bei /11, eine Quellenimpulsperiode nach der Zeit /10, zu der sie normalerweise einen Übergang ins Negative gehabt hätte. In ähnlicher Weise hat die Wellenform 224 einen Übergang ins Negative bei /9. Dies ist eine Impulsperiode früher als der Zeitpunkt /10, zu dem sie normalerweise einen Übergang ins Negative haben würde.

Bezüglich der Zeit /26 nach dem zweiten RCT_n-Impuls (zwischen /21 und /22) ist zu sagen, daß die Wellenform 223' ihren Übergang ins Negative bei /28 hat, und zwar zwei Quellenimpulsperioden später, als dies normalerweise der Fall gewesen wäre; Wellenform 224' hat seinen Übergang ins Negative bei /24, zwei Quellenimpulsperioden früher als normal. In ähnlicher Weise hat nach dem dritten RCT_n-Impuls (zwischen /40 und /41) die Wellenform 223' ihren Übergang ins Negative drei Quellenimpulsperioden später als /46, nämlich bei /49; Wellenform 224' hat bei /43 ihren Übergang ins Negative, drei Quellenimpulsperioden früher als /46.

Eine andere Möglichkeit zum Analysieren der Wirkungsweise der Steuerungsschaltung 7" in Kombination mit den Zählern 11 und 12 besteht darin, die Signale auf den Leitungen 223 und 224 mit einem Signal von Leitung 230 zu vergleichen, welches erzeugt wird, nachdem die Quellenimpulse auf Leitung 210 durch vier geteilt wurden. Ein solches Signal läßt sich in einfacher Weise vom Bezugszähler 96 abnehmen. Wie in F i g. 6 zur Erklärung angenommen wurde, sind die Ausgangssignale auf Leitung 223 und 224 von /0 bis /8 synchron, bis der erste /?C7VImpuls erzeugt wird. Danach hat der Bezugszählerausgang, wie dies in Wellenform 230' dargestellt ist, weiterhin Impulse konstanter Periodizität, aber die Wellenformen 223' und 224' sind symmetrisch um die Übergänge ins Negative der Wellenformen 230' bei /10, /26 und /46 verschoben, wie dies vorstehend erläutert wurde.

Die Wellenformen aus Fig. 2a und 2b beschreiben die Wirkungsweise der in F i g. 3 gezeigten Schaltung, wenn man die folgenden zusätzlichen Erläuterungen beachtet. Die Wellenform 101 gemäß F i g. 2 a und 2 b (vgl. die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß F i g. 3) ist für die Zahl der Schrittimpulse repräsentativ, welche in Fig. 3 auf Leitung 214 dem gemeinschaftlich betriebenen Zähler 212 der Kombination mit Zähler 11 zugeführt werden, und zwar kompensierend für die Wirkung jedes KCT^-lmpulses, welcher durch Flip-Flop 201 erfolgt. In ähnlicher Weise ist die Wellenform 102 repräsentativ für die Anzahl der Schrittimpulse, welche auf Leitung 214 dem gemeinschaftlich betriebenen Zähler 212 der Kombination mit Zähler 12 zugeführt wird, und zwar kompensierend für den Effekt eines jeden RCT_N-\m-

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pukes, der dem Flip-Flop 203 zugeführt wird. Die Wellenform 103 in Fig. 2b ist repräsentativ für die Anzahl der Schrittimpulse in F i g. 3, welche auf Leitung 210 dem Bezugszähler 96 zugeführt werden; diese Schrittimpulse sind natürlich unbeeinflußt von irgendwelchen KCT^-Impulsen.

Zu Fig. 2a und 2b ist die Erläuterung nötig, daß die Wellenform 103 synchron mit der wirklichen Zeit

läuft und daß die Wellenformen 101 und 102 dieser gegenüber verschoben sind.

Die Erfindung wurde an Hand einer Einrichtung zur Erzeugung von trigonometrisch verknüpften Sinus- und Kosinussignalen beschrieben. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch bei einem Ausgangssignal oder einer Vielzahl von Ausgangssignalen mit anderen Beziehungen verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Digital-Analogumsetzer zum Umwandeln eines digitalen Eingangssignals in ein analoges trigonometrisches Ausgangssignal mit einem ersten und einem zweiten Zähler, von denen jeder schrittweise mittels Schrittimpulsen, die von einer Impulsquelle erzeugt werden, durch einen Zählbereich geschaltet wird, wobei das digitale Eingangssignal den Zählern zugeführt wird und wobei das analoge Ausgangssignal von den Ausgängen der Zähler abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung (7) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem digitalen Eingangssignal die Anzahl der jedem Zähler (11, 12) zugeführten Schrittimpulse ändert und hierbei zwischen den Zählungen der Zähler (11, 12) eine digitale ZahlendifTerenz erzeugt wird, die proportional dem digitalen Eingangssignal ist, wobei die Zählungen der Zähler (11, 12) symmetrisch zur Zählung und damit zu einem Bezugssignal eines von den Schrittimpulsen beaufschlagten Bezugszählers (26) sind, und weiterhin eine logische Verknüpfungsschaltung (17) vorgesehen ist, der die phasenverschobenen Ausgangssignale der beiden Zähler (11, 12) zugeführt werden, und welche mindestens ein Ausgangssignal konstanter Frequenz erzeugt, das eine durch seine Signaldauer bestimmte Analogkomponente aufweist, die proportional der Sinus- oder Kosinusfunktion des digitalen Eingangssignals ist.

2. Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des durch Schrittimpulse der Impulsquelle (21) schrittweise schaltbaren Bezugszählers (26) ein Bezugssignal erzeugt wird, das im wesentlichen eine konstante Phase bezüglich des Ausgangssignals aufweist.

3. Umsetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale aus dem ersten und zweiten Zähler (11, 12) einer ersten Verknüpfungsschaltung (81, 82) zugeführt werden, die ein Ausgangssignal erzeugt, welches eine analoge, durch die Signaldauer bestimmte Komponente aufweist, die dem Sinus eines durch das digitale Eingangssignal repräsentierten Winkels proportional ist, in Kombination mit einer anderen logischen Verknüpfungsschaltung (86, 87, 92) für phasenverschobene Signale aus dem ersten und zweiten Zähler (11, 12) zur Erzeugung eines weiteren Ausgangssignals, welches eine analoge, durch die Signaldauer bestimmte Komponente aufweist, die proportional dem Kosinus eines durch das digitale Eingangssignal repräsentierten Winkels ist.

4. Umsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsquelle (21) Impulse mit der Frequenz NF erzeugt, der erste und zweite Zähler (11. 12) einen Zählbereich M aufweisen und die Steuerschaltung (7) einen Quellenzähler (211, 212) mit dem Zählbereich L aufweist zum Verbinden der Impulsquelle (21) mit dem ersten und zweiten Zähler (11, 12), wobei L mal M gleich N ist und das Ausgangssignal eine Frequenz NFjLM gleich F aufweist.

5. Umsetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Eingangssignal gleich η ist, die Steuerschaltung (7) einen dritten (201, 212) und vierten Zähler (203, 212) mit einem Zahlenbereich von L/2 aufweist und die mit dem ersten und zweiten Zähler (11, 12) verbunden sind, daß ferner eine Steuerschaltung (234) einen der dritten und vierten Zähler /!-mal schrittweise schaltet, während sie gleichzeitig verhindert, daß η Impulse der Frequenz NF dem Quellenzähler (211, 212) zugeführt werden, wobei eine Zahlendifferenz von 2 η zwischen der Zählung des ersten und des Quellenzählers und der Zählung des zweiten und des Quellenzählers erzeugt wird.

6. Umsetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz NF gleich 4 · 10« Hz ist, der Zählbereich M gleich 500 und der Zählbereich L gleich 4 ist und die Frequenz F des Ausgangssignals 2000 Hz beträgt.

7. Umsetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugszähler (26) einen Zählbercich von 2000 aufweist und das Bezugssignal eine Frequenz von 2000 Hz besitzt, wobei dieses Bezugssignal eine im wesentlichen konstante Phasenlage in bezug auf das Ausgangssignal aufweist.

8. Umsetzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Zähler (11, 12) erste Stufen (226, 71) zum Zählen durch einen Zählbereich von M/2 aufweisen, welche mit einer letzten Stufe (72), welche durch einen Zählbereich von 2 zählen, gekoppelt sind, die Verknüpfungsschaltung (17) ein erstes EXCLU-SIV-ODER-Tor (86 bzw. 87) zum Kombinieren des Ausgangssignals aus der letzten Stufe und des Ausgangssignals von den ersten Λί/2-Stufen eines ersten der beiden Zähler aufweist, in der Weise, daß ein um 90° phasenverschobenes Zählerausgangssignal im Hinblick auf das Zählerausgangssignal der letzten Stufe des ersten der beiden Zähler gebildet wird, ferner mit einem zweiten EX-CLUSIV-ODER-Tor (87 bzw. 86) zum Kombinieren des Ausgangs der letzten Stufe und des Ausgangs der ersten Λ'Ζ/2-Stufe des anderen Zählers, derart, daß ein um 270° phasenverschobenes Zählerausgangssignal mit Bezug auf das umgedrehte Zählerausgangssignal der letzten Stufe des anderen Zählers gebildet wird, ferner mit einem ersten logischen UND-Tor (92) zum Kombinieren der phasenverschobenen Zählerausgangssignale in der Weise, daß ein erstes, impulsbreitenmoduliertes Rechteckausgangssignal gebildet wird, das eine Grundfrequenz-Komponente aufweist, die eine Amplitude zeigt, die proportional zu cos Φ ist, wobei Φ 360 (η/N) Grad beträgt, ferner mit einem zweiten logischen UND-Tor (81) zum Kombinieren des Ausgangssignals von der letzten Stufe des ersten Zählers (11) mit dem umgedrehten Ausgang der letzten Stufe des zweiten Zählers (12), derart, daß ein zweites impulsbreitenmoduliertes Rechteckausgangssignal gebildet wird, das eine Grundfrequenz-Komponente besitzt, die eine Amplitude zeigt, welche proportional zu sin Φ ist.