DE2100518B2 - Verfahren und Vorrichtung zur graphischen Darstellung elektrischer Analogsignale - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur graphischen Darstellung elektrischer AnalogsignaleInfo
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Description
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Speicherung des im Zeitpunkt
der Übereinstimmung von Sägezahn- und AnalogDie Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Gattungsbegriff
des Anspruchs I, wie es aus der NO-PS 17 989 bekannt ist. Dort findet eine Kathodenstrahlröhre
mit einem in zwei zueinander senkrechten Richtungen auslenkbaren Strahl Verwendung. Die
Dauer der einzelnen Videoimpulse und damit die Strichlänge der aufgezeichneten Spuren ist dem
Absolutwert des zeitlichen Differentialquotienten der darzustellenden Kurve proportional. Über die Gewinnung
eines solchen Tastsignals und dessen Weiterverarbeitung finden sich in der NO-PS 1 17 989 keine
Hinweise.
Bei plötzlichen Änderungen der Kurvensteilheit, beispielsweise beim Auftreten einer Impulsflanke,
entsteht bei dem bekannten Verfahren ein Differenzierimpuls hoher Amplitude, welcher dazu führen könnte,
daß die Strichlänge über den eigentlichen Wert des
Analogsignals hinaus überschwingt. Um dies zu
vermeiden, wird beim bekannten Verfahren die Impulsdauer nach oben hin begrenzt. Liegt andererseits
ein Analogsignal vor, dessen Amplitude praktisch konstant bleibt, so hat der Differentialquotient den Wert
NuIL Um auch diese Kurventeile punktweise darzustellen, wird die Impulsdauer nach unten hin auf einen
Mindestwert begrenzt. Ober- und Untergrenze der Impulsdauer und damit der Strichlänge lassen iich von
Fall zu Fall einstellen. Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ohne zusätzliche einstellbare Begrenzereinrichtungen
eine möglichst genaue Nachbildung des darzustellenden Analogsignals zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren. Hierbei wird nicht der
Differentialqiiotient der Signalkurve im Abtastpunkt
gebildet, sondern die Strichlänge unmittelbar aus dem Signalwert zweier aufeinanderfolgender Ablenkperioden
gewonnen. Es erfolgt also eine unmittelbare stufenförmige Annäherung der Aufzeichnungskurve an
das Eingangsanalogsignal, so daß ein Überschwingen im Bereich besonders großer Steilheitsänderungen ohne
zusätzliche Begrenzermaßnahmen ausgeschlossen ist. Im Bereich von Steilheitssprüngen und Vorzeichenänderungen
der Steilheit ist die Strichlänge der Kurvenneigung somit nicht proportional.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus Anspruch 2. Bevorzugte
Vorrichtungen zur Durchführung des erfindunpsgemäßen Verfahrens sind in den nachfolgenden Unteransprüchen
gekennzeichnet. Die graphische Darstellung des Analogsignals kann sowohl auf einer herkömmlichen
Kathodenstrahlröhre mit in zwei zueinander senkrechten Ebenen auslenkbarem Kathodenstrahl als auch in
der Weise erfolgen, daß der Elektronenstrahl nur in einer Ebene ausgelenkt und die zeitabhängige Bewegung
durch Vorbeibewegen eines Aufzeichnungsträgers am Schirm der Kathodenstrahlröhre, und zwar rechtwinklig
zur Auslenkbewegung des Kathodenstrahls, bewirkt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen wiedergegebener Ausführungsbeispiele
erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf eines Aanlogsignals, welches mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
graphisch dargestellt werden soll,
F i g. 3 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus dem Analogsignal zur Erläuterung der einzelnen
Aufzeichnungsschritte,
Fig.4 die mit dem erfindungsgemäCen Verfahren
erzielte graphische Darstellung des Analogsignals gemäß F i g. 2,
Fig. 5 eine entsprechende Darstellung bei punktförmiger
Aufzeichnung des Aanlogsignals,
Fig.6 eine schematische Darstellung einer ersten
abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 7 die schematische Darstellung einer zweiten abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Fig.8 das elektrische Schaltbild einer wichtigen Baugruppe des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1,
Fig.9 das elektrische Schaltbild einer anderen wichtigen Baugruppe des Ausführungsbeispiels nach
F i ε. 1 und
Fig.'lO in schematischer Darstellung eine dritte
abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die in F i g. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit drei Eingangskanäle versehen, von denen
jeder jeweils eine Eingangsklemme la, \b. Ic, einen
Pufferverstärker 2a, 2b, 2c. einen Spannungsvergleich^
3a, Zb, 3c. eine Verzögerungsleitung 4a, 4b, 4c und ein
exclusives Oder-Gatter 5a, Sb, Sc aufweist, die in der obengenannten Reihenfolge hintereinander geschaltet
sind. Die Ausgänge der Oder-Gatter sind zu einem übergeordneten Oder-Gatter 6 geführt, dessen Ausgang
wiederum an einen Tastverstärker 7 angeschlossen ist. Dieser Verstärker steuert über einen Austastkondensator
9 das Anodenloch oder irgend eine andere zur Strahlungsintensität geeignete Elektrode einer Kathodenstrahlröhre
8. welche mit einer Faseroptik versehen ist. Eine in horizontaler Richtung wirksame Ablenkspule
10 umgibt die Röhre 8 in der üblichen Weise. Diese Spule wird durch einen Sägezahngenerator II angesteuert,
der gleichzeitig noch mit den drei zu den Eingangskanälen gehörenden Vergleichern 3a, 3b und
3c verbunden ist. In den Schirm der Röhre 8 ist ein faseroptischer Streifen eingelassen. Der Halter für den
photoempfindlichen in Fig.! abgebrochen dargestellten
Aufzeichnungsträger 13 ist mit einem Elektromotor 14 versehen, der während des Betriebes den Aufzeichnungsträger
13 in Richtung des Pfeiles in Fig. 1 von einer Vorratsspule nach unten abspult, so daß der
Aufzeichnungsträger über den Schirm der Röhre läuft.
Der Sägezahngenerator 11 gibt zwei zueinander synchrone Signale ab. Das erste ist ein zur Ablenkung
des Elektronenstrahles geeignetes sägezahnförmiges Signal, das auf die Ablenkspule tO gegeben wird und zur
Folge hat, daß der Elektronenstrahl periodisch ausgeienkt und wieder in seine Anfangslage zurückgebracht
wird. Das zweite Signal ist ebenfalls sägezahnförmig und wobei der Signalwert zwischen einem vorgegebenem
Minimalwert und einem vorgegebenen Maximalwert synchron mit der Auslenkung des Elektronenstrahles
sich ändert. Das zweite Sägezahnsignal wird zu den drei Vergleichern 3a. 3b, 3c geführt, wo es mit den drei
Eingangssignalen verglichen wird. Die Röhre 8 ist derart aufgebaut, daß beim Auslenken des Elektronenstrahles
über den Schirm der Strahl sich entlang dem inneren Rand des Streifens 12 bewegt und in
Verbindung mit dem Phosphor der Röhre nachfolgend das Innere der Enden der einzelnen optischen
Faserelemente beleuchtet. Jede Auslenkung des Elektronenstrahles hat daher eine auf dem Aufzeichnungsträger
13 abgebildete Linie zur Folge, die über ein in Eingriff mit dem Streifen 12 befindliches, quer zui
Längsrichtung des Aufzeichnungsträgers 13 verlaufendes Teil des Aufzeichnungsträgers aufgetragen wird.
Wegen der Abwärtsbewegung des Aufzeichnungsträgers 13 während der Aufzeichnung der Linie verlaufen
alle Linien etwas schräg gegenüber dom Streifen 12, wobei die Schräge der Linien und der Abstand der
Linien zueinander von der Frequenz des sägezahnförmigen Signals und aer Transportgeschwindigkeit des
Aufzeichnungsträgers abhängen. Zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gerätes soll
angenommen werden, daß das in Fig. 2 dargestellte sinusförmige Signal auf die Eingangsklemme la
gegeben wird.
Weiterhin ist vorausgesetzt, daß an den Eingangsklemmen 1r>und Ic ebenfalls Eingangssignale anliegen.
Zur besseren Verständlichkeit soll die Wirkune dieser
anderen Signale aber vorerst außer acht gelassen werden.
Das auf die Eingangsklemme la gelangende Signal wird in geeigneter Weise durch den Pufferverstärker la
verstärkt und dann als Spannungssignal auf den oberen Eingang des Vergleichers 3a gegeben. Dieser Vergleicher
vergleicht ständig die Spannung dieses Signals mit der Augenblicksspannung des von dem Sägezahngenerator
11 abgegebenen sägezahnförmigen Signals, das wie weiter oben schon beschrieben, am unteren Eingang
des Vergleichers 3a anliegt. Dieser Vorgang ist in F i g. 3 erläutert, der die Abhängigkeit zwischen dem Eingangssignal,
dem Sägezahnsignal, der Auslenkung des Kathodenstrahles durch das zweite Sägezahnsignal und
die durch den Elektronenstrahl aufgezeichnete Linie zeigt.
In Fig.3 erkennt man eine Reihe von dünn
ausgezogenen Linien A — A', B—B' usw, die die nacheinander über den Aufzeichnungsträger 13 verlaufenden
Linien darstellen, wobei diese Linien über der Zeit unter der Bedingung aufgetragen sind, daß die Zeit
in Fig. 3 nach rechts zunimmt. Die dünnen gestrichelt gezeichneten zwischen den ausgezogenen Linien
befindlichen Linien stellen den Verlauf des zu seinem Ausgangspunkt zurückkehrenden Elektronenstrahls
dar. In Fig. 3 ist der Abstand zwischen den Linien zur besseren Anschaulichkeit übertrieben groß dargestellt,
derartige Abstände würden sich nur ergeben, wenn der Aufzeichnungsträger mit ungewöhnlich hoher Geschwindigkeit
an der Röhre vorbeigezogen würde.
Die Linien A — A', B-B' usw. können gleichzeitig
noch den Spannungswerten der dem Vergleicher 3a zugeführten Sägezahnspannung zugeordnet werden, da
diese Sägezahnspannung synchron mit der sägezahnförmigen Auslenkspannung der Elektronenstrahlröhre
verläuft. Die dick ausgezeichnete Kurve 25 gibt den am Eingang des Vergleichers wirksamen Spannungswert
der Eingangsspannung in Abhängigkeil von der Zeit an.
Verfolgt man nun die Vorgänge während einer Auslenkung, beispielsweise der Linie A — A', so ergibt
sich, daß die Spannung des Sägezahnsignais entlang der Linie A — A'von einem niedrigsten Wert an steigt, bis
sie schließlich im Punkt a den Wert der Eingangsspannung erreicht. Dieser Wert der Sägezahnspannung im
Punkt a soll im folgenden als Augenblickswert der Eingangsspannung in bezug auf die Linie A — A' der
Sägezahnspannung bezeichnet werden. Analog hierzu bezeichnet der Punkt b den Augenblickswert des
Eingangssignals für die Linie B—B', der Punkt h den
Augenblickswert der Eingangsspannung in bezug auf die Linie H— Wusw.
Während jedes Anstieges des Sägezahnsignals stellt der Vergleicher die oben schon geschilderte Gleichheit
zwischen dem Eingangssignal und dem ansteigenden Sägezahnsignal fest, woraufhin der Vergleicher ein
Ausgangssignal abgibt Dieses Ausgangssignal wird genauer gesagt jedesmal dann abgegeben, wenn das
Säugezahnsignal den gerade gültigen Augenblickswert des Ausgangssignals um einen geringen Betrag überschreitet
So wird beispielsweise von dem Vergleicher während des Anstiegs A—A' ein Signal abgegeben,
wenn der ansteigende Spannungswert im Punkt a die Eingangsspannung 25 überschreitet Der Vergleicher
gibt so lange ein Ausgangssignal ab, bis das Sägezahnsignal den Wert des Eingangssignals wieder unterschreitet,
was während der nachfolgenden Abstiegsflanke (z. B. gestrichelte Linie A'— B) der Fall ist
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß während jedes Anstieges des Sägezahnsignals der Vergleicher von der
Stelle der Gleichheit der beiden Signale an ein Ausgangssignal abgibt, das solange anhält, bis der
Spannungswert des Sägezahnsignals den Spannungs-■■>
wert der Eingangsspannung wieder unterschreitet.
Während jedes Anstieges durchläuft die ansteigende Spannung einen Punkt, der die Augenblicksspannung
während des unmittelbar vorangegangenen Anstieges kennzeichnet. Dieser Punkt wird als »vorhergehender
κι Augenblickswert« bezeichnet. Für den Anstieg B—B'
bildet diesen Wert der Punkt a'. während für den Anstieg C-C der Punkt b' den vorangegangenen
Augenblickswert repräsentiert. In entsprechender Weise stellen die Punkte c'— /'jeweils die vorhergegange-ί
nen Augenblickswerte dar.
Es wurde bereits erwähnt, daß während des Anstieges A — A'der Vergleichcr ein Signal abgibt, sobald nach
dem Überschreiten des Punktes a die Spannung des Sägezahnsignals den Augenblickswert der Eingangsspannung
25 überschritten hat. Dieses Ausgangssignal gelangt an den Eingang der Verzögerungsschaltung 4a.
die eine der Periodendauer des Sägezahnes entsprechende Verzögerung des Ausgangssignals bewirkt.
Nimmt man an, daß es sich während des Betriebes um
2ί die erste Anstiegsflanke des Sägezahnsignals handelt, so
ergibt sich daraus, daß während der ersten Periode des Sägezahnsignals noch kein Ausgangssignal von der
Verzögerungsschaltung abgegeben wird.
Das Vergieichersignal wird außer zu der Verzögern rungsschaltung auch noch zu einem exclusivem Oder-Gatter
5a übertragen, das nur durchgeschaltet ist, wenn an einem seiner beiden Eingänge ein Signal anliegt,
während bei an seinen beiden Eingängen anliegenden Signalen das Gatter 5a gesperrt bleibt.
r> Wenn während des nachfolgenden Anstieges B—B' der Sägezahnspannung diese die durch den Punkt a'
gekennzeichnete Spannung erreicht (vorhergehender Augenblickswert), beginnt die Verzögerungsschaltung
4a durch ihr Ausgangssignal auf den oberen Eingang des
4Ii Gatters 5a einzuwirken, wobei, wie oben schon
erläutert, dieses Ausgangssignal durch das während des ersten Anstieges A — A' nach dem Überschreiten des
Punktes a von dem Vergleicher 3a abgegebene Signal bedingt ist.
4Ί Da nun die Bedingung für das Durchschalten des
Gatters 5a erfüllt ist, da nur ein Signal an einem der beiden Eingänge liegt, liegt am Ausgang des Gatters 5a
nunmehr das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 4a. das über eine Verbindungsleitung zu einem der
ίο Eingänge des übergeordneten Oder-Gatters 6 geführt wird.
Das Odergatter 6 ist dann durchgeschaltet, wenn an einem seiner Eingänge ein Eingangssignal anliegt
Demgemäß schaltet das Ausgangssignal des Gatters 5a
η das Gatter 6 durch, woraufhin es zu dem Tastverstärker
7 gelangt, der die Kathodenstrahlröhre 8 so lange hell tastet, wie ein Signal an seinem Eingang
liegt. Daraus folgt daß während des Anstieges B—B' vom Punkt a' an der Kathodenstrahl auf dem
bo Aufzeichnungsträger eine in F i g. 3 dargestellte Spur 2C
aufzeichnet.
Das entlang der Linie B-B' weiter ansteigende
Sägezahnsignal erreicht den Punkt b, der den Augenblickswert der Eingangsspannung kennzeichnet Nach
tn dem die Sägezahnspannung diesen so gekennzeichneter
Spannungswert überschritten hat gibt der Vergleichei 3a eine Ausgangsspannung ab, die zu der Verzögerungsschaltung
4a gelangt und von dieser erst während des
folgenden Anstieges C-C auf das Gatter 5a geführt
wird. Das Ausgangssignal des Vergteichers 3a gelangt weiterhin noch zu dem unteren Eingang des Gatters 5a.
wodurch da nunmehr zwei Eingangssignale an dien: Eingängen liegen, das Gatter abgeschattet wird,
woraufhin wiederum das Gatter 6 und der Verstärker 7 abschalten. Dies führt dazu, daß vom Beginn des
Ausgangssignals des Vergleichers 3a an die Kathodenstrahlröhre dunkel getastet wird, wodurch, wie auch aus
F i g. 3 ersichtlich, die Spur 26 auf den Aufzeichnungsträger 13 in Höhe des Punktes b endet.
Analog hierzu wird während des Anstieges C-Cauf
dem Aufzeichnungsträger 13 zwischen den Punkten b' und c eine Spur 27 von der Kathodenstrahlröhre 8
geschrieben. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch während des Anstieges D—D' und E-E' mit der
Aufzeichnung der Spuren 28 und 29. indem wie schon beschrieben, das verzögerte Signal des vorhergehenden
Augenblickswertes die Gatter 5a. 6 durchgeschaltet und damit die Röhre 8 hell tastet und das unverzögerte. den
Augenblickswert des Eingangssignals kennzeichnende Ausgangssignal des Vergleichers 3a die Röhre wieder
dunkel tastet.
Wenn im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Gegebenheiten die Eingangsspannung nicht mehr steigt,
sondern fällt, treten ähnliche Vorgänge auf. Betrachtet man beispielsweise den Anstieg G—G' in Fig. 3, so
erkennt man, daß nun, wie durch den Punkt G gekennzeichnet, zuerst die Gleichheit zwischen Eingangssignal
und Sägezahnspannung gegeben ist, die ein das Gatter 5a nunmehr einschaltendes Ausgangssignal
des Vergleichers 3a zur Folge hat. Wegen des durchgeschalteten Gatters 5a wird auch das Gatter 6
durchgeschaitet. woraufhin der Kathodenstrahl der
Röhre 8 auf den Aufzeichnungsträger eine in F i g. 3 ersichtliche Spur 30 aufzutragen beginnt. Diese Spur
bricht erst ab, wenn auch die Verzögerungsschaltung 4a ein Signal abgibt, was von dem Punkt C an der Fall ist.
Das von dem Punkt f an auftretende Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 4a liegt gemeinsam mit dem
Ausgangssignal des Vergleichers 3a an dem Gatter 5a, wodurch dieses sperrt und damit die Heiltastung der
Röhre 8 beendet.
Analog zur Aufzeichnung der Spur 30 werden die nachfolgenden Spuren 31, 32 und 33, während der
nächsten Anstiegsflanken des Sägezahnsignals auf den Aufzeichnungsträger 13 aufgetragen.
Zusammenfassend ergibt sich, daß unter Annahme vereinfachender Bedingungen in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung die Röhre 8 während jeder Anstiegsflanke nur so lange hell getastet und damit eine Spur auf
dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird, wie der Spannungswert des sägezahnförmigen Signias zwischen
dem augenblicklichen Spannungswert und dem während der vorangegangenen Flanke gültigen Spannungswert der Eingangsspannung liegt Dabei ist es für die
Heiltastung gleichgültig, ob zuerst der Augenblickswert oder der vorhergehende Augenblickswert das Gatter 5a
öffnet bzw. schließt Daraus ergibt sich, daß während jeder Anstiegsflanke des sägezahnförmigen Signals der
Kathodenstrahl der Röhre auf dem Aufzeichnungsträger eine sich zwischen zwei Punkten erstreckende Spur
aufzeichnet, wobei die Lage der Punkte dem während der augenblicklichen Anstiegsflanke und der davor
liegenden Anstiegsflanke gültigen Spannung des Eingangssignals entspricht Die derartige Aufzeichnung ist
dadurch möglich, daß über eine Periode der Zeitpunkt der Gleichheit der Spannung von Eingangssignal und
Sägezahnsignal gespeichert wird und ein diesen Zeitpunkt kennzeichnenden Signal nach genau einer
Periode des Sägezahnes zur Durchschaltung bzw. Sperrung der erläuterten Gatter zur Verfugung steht.
•ι F i g. 4 zeigt wie die nebeneinander liegenden und nacheinander aufgezeichneten Spuren die Form einer »Kurv«« ergeben, die für da» Eingangssignal kennzeichnend ist. Dabei ist eine auf dem Aufzeichnungsträger dargestellte Kurve nach Fig. 4 typisch für die
•ι F i g. 4 zeigt wie die nebeneinander liegenden und nacheinander aufgezeichneten Spuren die Form einer »Kurv«« ergeben, die für da» Eingangssignal kennzeichnend ist. Dabei ist eine auf dem Aufzeichnungsträger dargestellte Kurve nach Fig. 4 typisch für die
in Darstellung des Verlaufes einer Eingangsspannung nach
F Lg. 2.
F i g. 5 zeigt die punktförmige Aufzeichnung der Eingartgsspannung nach Fig. 2, wie sie von bekannten
Vorrichtungen durchgeführt wird. Vergleicht man die
ι -> beiden Aufzeichnungen nach F i g. 4 und 5 miteinander,
so zeigt sich die erheblich größere Kiariien ttfid
Lesbarkeit der erfindungsgemäßen Darstellungsart im Vergleich zu der punktförmigen Wiedergabe.
Der Vorteil der mit Hufe der erfindungsgemäßen
χι Vorrichtung erreichbaren Darstellungsform des Eingangssignals
erweist sich dann als besonders deutlich, wenn mehrere weit geschwungene, sich überlappende
Kurven unregelmäßiger Wellenform dargestellt werden. In diesen Fällen erhält man bei einer Darstellungs-
>-> art nach Fig.5 eine Vielzahl zusammenhanglos
nebeneinander stehender Punkte, die sich nur schwer zueinander in Beziehung setzen lassen während bei
einer Darstellung nach Fig.4 der Verlauf jeder einzelnen Kurve sich sehr leicht verfolgen läßt. Hinzu
κι kommt, daß die Zugehörigkeit der einzelnen Spuren zu
einer Kurve einfach zu erkennen ist, da der Anfangspunkt und der Endpunkt zweier nebeneinander
liegender zur gleichen Kurve gehöriger Spuren in Abhängigkeit von einer bestimmten Bezugslinie auf
r< gleicher Höhe liegen.
Obwohl in F i g. 4 um die erfindungsgemäße Vorrichtung besser erläutern zu können die nacheinander
folgenden Spuren seitlich gegeneinander versetzt gezeichnet wurden, können mit Hilfe dieser Vorrichtung
4(1 die einzelnen Spuren auch so gezeichnet werden, daß sie
sich berühren oder auch überlappen. Der erwünschte Abstand zwischen den einzelnen Spuren läßt sich durch
die Wahl einer geeigneten Frequenz des Sägezahnsignals und der Breite der von der Röhre aufgezeichneten
5 Spur einstellen. Die Spurenbreite richtet sich nach dem Durchmesser des aufzeichnenden Strahles, der sich in
gleicher Weise ändern läßt, wie der Fleckdurchmesser bei einem Kathodenstrahloszillographen.
Sollte es erwünscht sein, Kennmarkierungen auf dem Aufzeichnungsträger anzubringen, wie dies beispielsweise
bei Lichtstrahloszillographen üblich ist, so kann das in einfacher Weise dadurch geschehen, daß die
Röhre in geeigneten Abständen während einer ganzen ansteigenden oder abfallenden Flanke hell getastet
wird. In ähnlicher Weise können die Amplitudenwerte charakterisierenden Markierungen entsprechend dem
bei Oszillographen angewendeten Verfahren dadurch auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht werden, daß
die Röhre in geeigneten Abständen hell getastet wird.
Die Lage der wiedergegebenen Kurve auf dem Aufzeichnungsträger kann durch Beaufschlagen des
Vergleichers mit einer geeigneten Vorspannung verändert werden.
Die obige Beschreibung bezieht sich nur auf die
Die obige Beschreibung bezieht sich nur auf die
b5 Wirkungsweise eines einzelnen Kanals. Die Arbeitsweise
der übrigen Kanäle ist im wesentlichen die gleiche, wenn auch an die anderen Eingänge gleichzeitig
Eingangssignale gelegt werden. Nimmt man beispiels-
weise an, daß an allen drei Eingangskanälen 'Eingangssignale anliegen, so bleibt das Gatter 6 so lange offen,
und damit die Röhre 8 hell getastet, wie ein zu einem der drei Gatter 5a, 56, 5c gehörendes Ausgangssignal an
einem der Eingänge des Gatters 6 anliegt. Während einer Anstiegsflanke durchläuft die Signalspannung
nacheinander sowohl die einzelnen Punkte, die die Augenblickswerte und die vorhergehenden Augenblickswerte
der drei Eingangssignale kennzeichnen, so daß der Kathodenstrahl während jeder Anstiegsflanke,
die zwei zueinander gehörenden Punkte miteinander verbindende Spuren aufzeichnet, die den drei Eingangssignalen
zugeordnet sind.
F i g.6 zeigt eine abigeänderte Ausführungsform der
Eingangskattäle der erfindungsgemäBen Vorrichtung
nach Fig. 1. Bei dieser abgewandelten Ausführut^sform
ist. wie bei den einzelnen Kanälen in F i g. 1 em i(iin
Fig.6 iiicihit dargestellter) Verstärker 2a, ein Vergleicher
3a und ein Gatter 5a vorgesehen. In Abweichung
zu der Ausftfhmngsfonii nach F i g. 1 wurde die
VerzögerauigssdiaJtung Aa durch ein Flip-Flop 40, zrwei
UND-Gatter 41 und 42 sowie zwei monostabile,
verzögerende Kippstufen 43 und 44 ersetzt. Jeder dieser beiden Kippstufen hat die gieiche Frequenz wie das
Sägezahnsignal und gibt daher ein Ausgangssigna] ab, das gegenüber dem ansteuernden Eingangssigral um
eine Periode des Sägezahnsignals verzögert ist.
Das Ausgangssignal des Vergleichers 3a wird dem Steuereingang des Flip-Flops 40, dem einen Eingang des
Gatters 41 und dem einen Eingang des Gatters 42 zugeführt. Der (^-Ausgang des Flip-Flops 40 ist zu dem
anderen Eingang des Gatters 41 geführt, während der (^-Ausgang dieses Flip-Flops an den anderen Eingang
des Gatters 42 angeschlossen ist
Der Ausgang des Gatters 41 ist zu dem Triggereingang des Multivibrators 43 geführt dessen (^-Ausgang
an einem der beiden Eingänge des Gatters 5a liegt. Der Ausgang des Gatters 42 ist an den Triggereingang des
Multivibrators 44 angeschlossen, dessen Q-Ausgang an
dem anderen Eingang des Gatters 5a liegt.
Durch die Schaltung der beiden Multivibratoren 43 und 44 ergibt sich, daß der Multivibrator 43 so lange
kein Ausgangssignal abgibt, wie er nicht ein Triggersignal von dem Gatter 41 erhält. In diesem Fall gibt die
monostabile Kippstufe 43 für die Dauer einer Periode des Sägezahnsignals an den einen Eingang des Gatters
5a ein Signal ab. Im Gegensatz hierzu liegt, ausgehend von der monostabilen Kippstufe 44, gewöhnlich ein
Signal an dem anderen Eingang des Gatters 5a. Dieses Signal wird für die Dauer einer Perjode des Sägezahnsignals
abgeschaltet, wenn die Kippstufe 44 von dem Gatter 42 angesteuert wird. Auf diese Weise gibt in dem
Fall ihrer Auslösung die monostabile Kippstufe 43 für die Dauer einer Periode ein Ausgangssignal ab, während
im Fall ihrer Triggerung die monostabile Kippstufe 44 ihr Ausgangssignal für die Dauer einer Periode
abschaltet
Ebenso wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 gibt der Vergleicher 3a während jeder Anstiegsflanke des
Sägezahnsignals ein Ausgangssignal ab, wenn die Spannung des Sägezahnsignals den Wert der Eingangsspannung überschreitet Mit Bezug auf F i g. 3 bedeutet
dies, daß vom Punkt a an ein Signal am Ausgang des Vergleichers 3a liegt
Das Ausgangssignal des Vergleichers (weiter unten vielfach Vergleichersignal genannt) gelangt zu dem
Eingang des Flip-Flop 40 und zu den oberen Eingängen der Gatter 41 und 42. Es soll angenommen werden, daß
dieses Signal, das Flip-Flop 40 in einen Zustand bringt,
indem es an seinem Ausgang Q ein Ausgangssignal abgibt. Dieses Ausgangssignal in Verbindung mit dem
direkt vom Vergleicher zugeführten Signal schaltet das Gatter 41 durch. Während dieser Zeit tritt naturgemäß
kein Signal an dem (^-Ausgang des Flip-Flops 40 auf,
wodurch das Gatter 42 abgeschaltet bleibt und kein Signal auf den Eingang des Multivibrators 44 gelangen
kann. Es wird angenommen, daß die Kippstufe 44 sich zu diesem Zeitpunkt in ihrem Normalzustand befindet,
indem sie ein Signal auf den unteren Eingang des Gatters 5a abgibt Das bedeutet, daß zu der Zeit, in der
der Vergleicher 3a ein Signal abzugeben beginnt, das Gatter 5a durchgeschaltet ist.
Durch die Umschaltung des Gatters 41 beim
Erreichen des Punktes a gelangt ein Signal zu dem Eingang der monostabilcn Kippstufe 43, die daraufhin
für die Dauer einer Periode ein Ausgangssignal abgibt. Dieses Signal schaltet das Gatter Sj ab, da gleichzeitig
auch noch das Ausgangssignal der anderen monostabilen Kippstufe auf dessen Eingänge einwirkt. Die Folge
davon ist, daß das Gatter abgeschaltet wird sobald die
Sägezahnspannung größer oder gleich der Eingangsspannung ist
Wenn die folgende Anstiegsflanke B—B' des
Sägezahnsignals spannungsmäßig nach genau einer Periode den den vorhergehenden Augenblickswert
kennzeichnenden Punkt a'erreicht, ist die Umschaltzeit der Kippstufe 43 abgelaufen, und sie schaltet ihr
Ausgangssignal ab. Die andere monostabile Kippstufe 44 dargegen wirkt mittels ihres Ausgangssignals immer
noch auf das Gatter ein, da bisher kein Triggersignal diese Kippstufe in ihren instabilen Zustand gebracht hat,
in der sie kein Ausgangssignal abgibt. Aus diesem Grunde wird von dem Punkt a' an das Gatter 5a
durchgeschaltet und somit die Kathodenstrahlröhre hell
getastet was bedeutet, daß der Kathodenstrahl damit beginnt auf dem Aufzeichnungsträger eine in F i g. 3
dargestellte Spur 26 aufzuzeichnen.
Mit wachsender Spannung des Sägezahnsignals erreicht die Anstiegsflanke ß—ß'den Punkt b. der die
Gleichheit des Sägezahnsignals mit dem Eingangssignal kennzeichnet. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der
Vergleicher wiederum ein Ausgangssignal abzugeben, welches das Flip-Flop 40 derart umschaltet, daß nun an
seinem Ausgang ($ anstatt an dem Ausgang 0 ein
Ausgangssignal ansteht. Dieses Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe in Verbindung mit dem direkt auf
das Gatter 42 einwirkenden Ausgangssignal des Vergleichers schaltet das Gatter 42 durch, das daraufhin
mit seinem Ausgang auf die monostabile Kippstufe 44 einwirkt. Diese Stufe wird nunmehr getriggert, woraufhin
das Signal am Ausgang dieser Stufe für die Dauer einer Periode verschwindet, wie weiter oben schon
erläutert wurde.
Die Umschaltung der Kippstufe 44 bewirkt, daß nunmehr kein Signal an den Eingängen des Gatters 5a
liegt, da ja auch das Ausgangssignal der anderen Kippstufe 43 bereits bei Erreichen des Punktes a'
abgeschaltet wurde. Die Folge davon ist daß vom Punkt b an die Kathodenstrahlröhre wieder dunkel getastet
wird und die Aufzeichnung der Spur 26 beendet ist
Während der nachfolgenden Anstiegsflanke C-C wird der Punkt b' genau nach der Dauer einer Periode
von dem Punkt b an erreicht, woraufhin der ausgangssignallose Zustand der monostabilen Kippstufe
44 abläuft und diese Kippstufe das Gatter 5a durchschaltet Als Folge davon wird die Röhre 8 wieder
hell getastet und auf dem Aufzeichnungsträger wird mit
der Aufzeichnung einer Spur 27 begonnen.
Als nächstes erreicht die Spannung des Sägezahnsignals bei dem Punkt cden Wert der Eingangsspannung,
woraufhin das nunmehr abgegebene Ausgangssignal des Vergleichers die bistabile Kippstufe 40 umschaltet,
die daraufhin das Gatter 41 durchschallet. Das bedeutet, daß das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 43
wirksam wird, welches da es nunmehr zusammen mit dem Ausgangssignal der Kippstufe 44 auf das Gatter 5a
wirkt, das Gatter sperrt uml die Kathodenstrahlröhre
dunkel tastet. Als Folge davon ist die Spur 27 im Punkt c beendet.
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß während jeder zweiten Anstiegsflanke, wie z. B. während der Anstiegsflanken
A-A'. C-C und E-E'. die Kathodenstrahlröhre 8 durch das Auslaufen der ausgangssignallosen
Periode der monostabilen Kippstufe 44 hell getastet und durch den Beginn des Signalzustandes der monostabilen
Kippstufe 43 wieder dunkel getastet wird. Auch in den dazwischen liegenden Anstiegsflanken wie beispielsweise
B—B' und D—D' wird die Kathodenstrahlröhre durch das Auslaufen der Signalperiode der monostabilen
Kippstufe 43 hell getastet und durch den Beginn des signallosen Zustandes der monostabilen Kippstufe 44
wieder dunkel getastet.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei sinkender Eingangsspannung entspricht der
bereits weiter oben beschriebenen Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1. Betrachtet man z. B.
die Anstiegsflanke G—G', so schaltet, sobald das Sägezahnsignal den Punkt ^r erreicht, die bistabile
Kippstufe 40 in einen Zustand um, bei dem das Ausgangssignal am Ausgang Q liegt, wodurch das
Gatter 41 durchgeschaltet und der instabile Zustand der monostabilen Kippstufe 43 eingeschaltet wird, bei dem
diese Kippstufe für den Zeitraum einer Periode ein Ausgangssignal abgibt, welches das Gatter 5u öffnet und
die Kathodenstrahlröhre 8 hell tastet.
Hierdurch wird mit der Aufzeichnung der Spur 30 begonnen, die im Punkt ^beginnt.
Die Anstiegsflanke G—G' erreicht danach den den
vorhergehenden Augenblickswert kennzeichnenden Punkt Γ, bei dem der instabile Zustand der monostabilen
Kippstufe 44 bei dem diese kein Ausgangssignal abgibt, gerade endet. Das hieraus resultierende Ausgangssignal
dieser Kippstufe schaltet in Verbindung mit dem Ausgangssignal der Kippstufe 43 das Gatter 5a ab und
tastet die Kathodenstrahlröhre 8 wiederum dunkel, wodurch die Aufzeichnung der Spur 30 im Punkt Γ
beendet wird.
Während der folgenden Anstiegsflanke H—H' wird bei dem die Gleichheit der Eingangsspannung mit der
Sägezahnspannung anzeigenden Punkt h die bistabile Kippstufe 40 in einen Zustand umgeschaltet, bei dem die
Ausgangsspannung an den (^-Ausgang anliegt, worauf
hin das Gatter 42 durchgeschaltet und die monostabile Kippstufe 44 wiederum in einen instabilen Zustand
versetzt wird, indem sie kein Ausgangssignal abgibt. Durch die Beendigung dieses Ausgangssignals schaltet
das Gatter 5a wiederum durch und wegen der hierdurch bedingten Helltastung der Röhre 8 wird mit der
Aufzeichnung der Spur 31 auf dem Aufzeichnungsträger 13 begonnen. Gelangt schließlich die Sägezahnspannung
zu dem Punkt g', so ist der instabile Zustand der Kippstufe 43 abgelaufen, so daß am Gatter 5a kein
Signal mehr anliegt und die Kathodenstrahlröhre 8 vom Punkt g\ an dunkel getastet wird. Auf diese Weise wird
die Aufzeichnung der Spur 31 im Punkt ,g-'unterbrochen,
die sich deshalb nur von Punkt Λ nach Punkt ^-'erstreckt.
Diese Wirkungsweise der in Fig. 6 erläuterten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
nach Fi g. I läßt sich dahingehend zusammenfassen, bei jeder zweiten Anstgiegsflanke z. B. G— G'und /—/'die
Röhre 8 durch die Umschaltung der Kippstufe 43 in ihren instabilen Zustand hell getastet und durch den
Ablauf des instabilen Zustandes der Kippstufe 44 wieder dunkel getastet wird, wobei, wie weiter oben schon
erläutert, die monostabile Kippstufe 43 während ihres instabilen Zustandes ein Signal und die iiionostabile
Kippstufe 44 während dieses Zustandes kein Signal abgibt. Während der dazwischen liegenden Anstiegsflanken, wie z. B. H— Wund /—/', wird die Kathodenstrahlröhre
durch den Beginn des instabilen Zustandes der monostabilen Kippstufe 44 hell getastet und durch
die Beendigung des instabilen Zustandes der monostabilen
Kippstufe 43 wieder dunkel getastet.
Aus dem Vergleich der Wirkungsweise der Ausführungsform nach F i g. 1 und F i g. 6 zeigt sich, daß sich an
der Darstellung des Eingangssignals auf dem Aufzeichnungsträg " \ts ändert. Die Kathodenstrahlröhre
13 wird nu .ge hell getastet, wie das Sägezahnsignal
mit seiner Spannung zwischen dem Augenblickswert und dem vorhergehenden Augenblickswert der
Eingangsspannung liegt. Ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird in der Ausführungsform
nach F i g. 6 die Röhre hell getastet, sobald der Augenblickswert oder der vorhergehende Augenblickswert von der Sägezahnspannung als erster Punkt
erreicht wird. Die Dunkeltastung geschieht sobald der zweite der beiden Punkte erreicht ist. Daher liegt jede
der einzelnen Spuren 26, 27 usw. zwischen zwei Punkten, deren Lage dem Augenblickswert und dem
vorhergehenden Augenblickswert der Eingangsspannung entspricht. Die Möglichkeit zu dieser Darstellungsweise
ist dadurch gegeben, daß entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 1 die Vorrichtung nach
Fig. 6 in der Lage ist. den Augenblickswert der Eingangsspannung Tür eine Periode des Sägezahnsignals
zu speichern. Dieser Speichervorgang geschieht durch die abwechselnde Betätigung der monostabilen
Kippstufen 43 und 44.
Jeder der drei in Fig. 1 gezeigten Eingangskanäle oder auch alle drei zusammen können derart abgeändert
werden, daß der augenblickliche Spannungswert und nicht der Zeitpunkt der Gleichheit von augenblicklichem
Spannungswert (Augenblickswert) und Sägezahnspannung gespeichert wird. F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform
eines dementsprechend abgeänderten Eingangskanals. Der Eingangskanal ist weiderum mit einem
Pufferverstärker (nicht dargestellt), einem Vergleicher 3a und einem Gatter 5a versehen und besitzt darüber
hinaus noch einen ersten Spannungsvergleicher 50 und einen zweiten Spannungsvergleicher 51, die zum
Vergleichen der vorhergehenden Augenblicksspannung dienen, ein Steuer-Flip-Flop 52, UND-Gatter 53—58,
ein ODER-Gatter 59, Kondensatoren 60—63, einen Schalter 65 sowie einen Schalter 67 steuernde bistabile
Kippstufen 64 und 66. Die Vergleicher 50 und 51 können den gleichen Aufbau wie der Vergleicher 3a haben.
Das Eingangssignal wird wiederum dem Vergleicher 3a zugeführt und gelangt darüber hinaus noch zu den
Schaltern 65 und 67. Das Sägezahnsignal wird nicht nur zu dem Vergleicher 3a geleitet, sondern auch zu dem
Steuereingang der bistabilen Kippstufe 52, zu einem der Eingänge jeder der beiden Gatter 53 und 54 sowie
ί3
jeweils zu einem der Eingänge der Vergleichcr 50 und
51. Der andere Eingang des Vergleichers 50 ist an den Schalter 65 angeschlossen, während der andere Eingang
des Vergleichers 51 am Schalter 67 liegt.
Der ζ)-Ausgang der bistabilen Kippstufe 52 ist zu dem
anderen Eingang des Gatters 53 und jeweils zu einem der Eingänge der Gatter 56 und 57 geführt. Der
(^-Ausgang liegt an dem anderen Eingang des Gatters 54, und an einem der Eingänge der Gatter 55 und 58. Der
Ausgang des Vergleichers 3a ist jeweils zu den anderen Eingängen der Gatter 55 und 56 sowie zu dem einen
Eingang des Gatters 5a geführt Der Ausgang des Vergleichers 50 ist an den anderen Eingang des Gatters
57 angeschlossen, während der Ausgang des Vergleichers 51 zu dem anderen Eingang des Gatters 58 geführt
ist.
Der Ausgang des Gatters 55 liegt an dem Stelleingang der bistabilen Kippstufe 54, während der
Rückstelleingang dieser Kippstufe zu dem Ausgang des Gatters 53 geführt ist. Analog hierzu ist der Ausgang des
Gatters 56 zu dem Stelleingang der bistabilen Kippstufe 66 geführt, während der Rückstelleingang dieser
Kippstufe mit dem Ausgang des Gatters 54 verbunden ist. Die Ausgänge der Gatter 57 und 58 sind mit den
beiden Eingängen des ODER-Gatters 59 verbunden, während der Ausgang dieses Gatters an dem anderen
Eingang des Gatters 5a liegt. Die Kondensatoren 60 und 61 sind derart an den Schalter 65 angeschlossen, daß der
Kondensator 60 mit dem Eingang über eine Eingangsleitung verbunden ist, wenn der Schalter die in F i g. 7
gezeichnete Lage einnimmt, in der die beiden Schaltarme nach oben weisen. In der in F i g. 7 nicht
dargestellten Lage des Schalters 65 liegt der Kondensator 60 an der zum Eingang des Vergleichers 3a
führenden Eingangsleitung und der Kondensator 61 am Eingang des Vergleichers 50.
Analog hierzu sind die Kondensatoren 62 und 63 derart an den Schalter 67 angeschlossen, daß der
Kondensator 62 mit dem Eingang des Vergleichers 51 und der Kondensator 63 mit der Eingangsleitung
verbunden ist, wenn der Schalter eine in Fig. 7 nicht dargestellte Lage einnimmt, in der die beiden Schaltarme
nach oben weisen. Befindet sich der Schalter aber in dem in Fig. 7 dargestellten Zustand, so ist der
Kondensator 62 mit der Eingangsleitung und der Kondensator 63 mit dem Eingang des Vergleichers 51
verbunden.
Der Ausgang des Gatters 5a ist bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform nicht direk tmit dem
übergeordneten ODER-Gatter (siehe Fig. 1), sondern mit den beiden Eingängen eines NAND-Gatters 68
verbunden, dessen Ausgang zu dem übergeordneten ODER-Gatter geführt ist. Das Gatter 68 dient zur
Signalumkehr.
Wie weiter oben bereits erwähnt, werden die Schalter 65 und 67 durch die bistabile Kippstufe 64 bzw. 66
gesteuert, genauer gesagt, verriegelt. Es soll angenommen werden, daß das dem Stell-Eingang der Kippstufe
64 zugeführte Eingangssignal den Schalter 65 in die in F i g. 7 dargestellte Aufwärtslage bringt, während ein
auf den Rückstelleingang dieser Kippstufe gegebenes Signal diesen Schalter in die Abwärtslage bringt.
Dementsprechend wird davon ausgegangen, daß ein dem Stelleingang der bistabilen Kippstufe 66 zugeführtes
Signal den Schalter 67 in seinen in F i g. 7 dargestellten Abwärtszustand bringt, während ein am
Rückstelleingang dieser Kippstufe wirksames Signal den Aufwärtszustand dieses Schalters bewirkt.
Obwohl die beiden Schalter 65 und 67 in F i g. 7 mit mechanischen Kontakten versehen sind, können sie
auch durch Halbleiterschalter, beispielsweise durch mit Feldeffekttransistoren versehene Schalter gebildet sein.
Die Masseverbindung der unteren Elektroden der Kondensatoren 60 bis 63 soll gleichzeitig anzeigen, daß
diese Elektroden an die gemeinsame Verbindung der Eingänge der Vergleijher 3a, 50 und 51 angeschlossen
sind.
Der Vergleicher 3a wirkt ebenso wie bei den besprochenen Ausführungsformen als Augenblickswertvergleicher,
während die beiden Vergleicher 50 und 51 abwechselnd einen Eingangswert mit dem eine
Periode davor liegenden Augenblickswert vergleichen. Auf diese Weise gibt der Vergleicher 3a ein Asugangssignal
ab, wenn das Sägezahnsignal den Augenblickswert des Eingangssignals überschreitet. Während jeder
zweiten Anstiegsflanke, beispeilsweise A—A', C-C usw, gibt die bistabile Kippstufe 52 an ihrem Q-Ausgang
ein Signal ab, welches den Vergleicher 50 während dieses Anstiegs aktiviert. Während jeder dazwischen
liegenden Anstiegsflanke, wie beispielsweise B—B', D—D' usw.. gibt diese bistabile Kippstufe an ihrem
(^-Ausgang ein Ausgangssignal ab, welches während dieser Periode den Vergleicher 51 aktiviert.
Betrachtet man die Vorgänge während eines Anstieges, so erkennt man, daß der Vergleicher 50 das
Sägezahnsignal mit der Spannung des Augenblickswertes des Eingangssignals vergleicht, die während der
vorhergehenden Periode in einer der Kondensatoren 60 oder 61 gespeichert wurde. Sobald das Sägezahnsignal
den gespeicherten Spannungswert erreicht, gibt der Vergleicher 50 ein Ausgangssignal ab. Der Vergleicher
3a gibt während dieser Periode ebenfalls ein Ausgangssignal ab. Das zuerst auftretende Ausgangssignal dieser
beiden Vergleicher tastet über die Gatter 5a und 68 die Kathodenstrahlröhre hell, während das später abgegebene
Ausgangssignal die Röhre wieder dunkel tastet. Während dieser Periode ist der Vergleicher 51
wirkungslos, während einer der Kondensatoren 62 und 63 den Spannungswert speichert, der dem von dem
Vergleicher 3a festgestellten Augenblickswert dieser Periode entspricht.
Während der darauffolgenden Periode vergleicht der
Vergleicher 51 das Sägezahnsignal mit dem in einen der beiden Kondensatoren 62 oder 63 gespeicherten
Spannungssignal, welches nunmehr die Spannung des vorhergehenden Augenblickswertes bildet. Sobald die
Spannung des Sägezahnsignals den im Kondensator gespeicherten vorhergehenden Augenblickswert erreicht,
gibt der Vergleicher 51 ein Ausgangssignal ab. Der Vergleicher 3a gibt ebenfalls während der
betreffenden Periode ein Ausgangssignal ab. Das erste dieser beiden Ausgangssignale tastet die Kathodenstrahlröhre
hell, während das letztere dieser beiden Signale die Röhre wieder dunkel tastet.
Während dieser Periode ist der Vergleicher 50 wirkungslos, während einer der beiden Kondensatoren
60 und 61 den Spannungswert speichert, bei dem Gleichheit zwischen Eingangsspannung und Sägezahnspannung
besteht (Augenblickswert), wobei dieser Wen dann in der folgenden Periode dem Vergleicher 60
zugeführt wird.
Die bistabile Kippstufe 64 wird während des obenbeschriebenen Wirkungsablaufes von dem Gatter
55 während jeder Periode geschaltet, in der der Vergleicher 50 wirkungslos ist. Diese Umschaltung
geschieht, sobald der Vergleicher 3a den Augenblicks·
wert des Eingangssignals festgestellt hat. In gleicher Weise wird die bistabile Kippstufe von dem Gatter 56
während jeder Periode geschaltet, in der der Vergleicher 51 wirkungslos ist und während dieser Periode zu
einem Zeitpunkt, bei dem der Augenblickswert durch den Yergleicher 3a festgestellt wird. Jeder der beiden
bistabilen Kippstufen 64 und 66 wird am Ende der Periode zurückgestellt, in der der zugeordnete Vergleicher
50 bzw. 51 aktiviert ist.
Daraus resultiert, daß die Kathodenstrahlröhre nur so
lange hell getastet und dementsprechend eine Spur aufgezeichnet wird, wie der Spannungswert des
Sägezahnsignals zwischen dem Augenblickswert und dem vorhergehenden Augenblickswert liegt. Es werden
daher wiederum Spuren 26, 27 usw. aufgezeichnet, wie sie im Zusammenhang mit einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in F i g. 3
dargestellt wurden. Diese Darstellungsart wird durch die einzelnen Komponenten des Eingangskanals dadurch
ermöglicht, daß während jeder Anstiegsflanke durch einen der Kondensatoren 60 bis 63 der
vorhergehende Spannungswert gespeichert und die Röhre hell bzw. dunkel getastet wird, sobald das
Sägezahnsignal diesen gespeicherten Wert erreicht.
In Fig.8 ist ein zur Hell-Dunkel-Tastung geeigneter
Verstärker 7 dargestellt, wie er in F i g. 1 in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt
ist. Der Verstärker nach F i g. 8 ist mit einem Transistor 75, Widerständen 76 und 77 und einer Gleichspannungsquelle 78 versehen. Der eine Eingang des Verstärkers ist
zu der Basis des Transistors geführt, während der andere Eingang am Emitter dieses Transistors und an
einem der beiden Ausgangsleitungen liegt. Die andere Ausgangsleitung ist zu dem Kollektor des Transistors 75
geführt. Der Widerstand 76 verbindet die Transistorbasis mit der positiven Klemme der Gleichstromquelle 78.
während der Widerstand 77 den Kollektor zu dieser Klemme der Gleichspannungsquelle führt. Die negative
Klemme ist mit dem Emitter des Transistors verbunden.
Wie weiter oben bereits erläutert dient der in F i g. 8 im einzelnen dargestellte Verstärker 7 zur Hell-Dunkel-Tastung
der Kathodenstrahlröhre 8, wobei die Röhre immer dann hell getastet wird, wenn ein Eingangssignal
am Verstärker anliegt. Liegt kein Eingangssignal am Verstärker an, so ist der Transistor 75 gesperrt, und die
dem Ausgang nachgeschaltete Kathode der Röhre ist infolgedessen abgeschaltet. Liegt aber ein Signal am
Eingang des Verstärkers an, so schaltet der Transistor 75 durch, woraufhin die Kathode der Röhre genügend
negatives Potential erhält, um die Röhre hell zu tasten, wodurch eine Spur auf dem Aufzeichnungsträger 13
geschrieben wird.
F i g. 9 zeigt eine mehr ins einzelne gehende Darstellung des Sägezahngenerators 11. Dieser Generator
ist mit zwei nach ihrer Ansteuerung jeweils nur einen Impuls abgebenden Impulsgeneratoren 79 und 80,
einem Transistor 81, Widerständen 82 und 83, einer Diode 84, einem Kondensator 85, einer Gleichstromquelle
8S und einem Sägezahnsignalverstärker 87 versehen. Der Impulsgenerator 79 ist so ausgelegt, daß
seine Impulsperiode gleich der Anstiegszeit der Sägezahnsignale ist, während die Periode des Impulsgenerators
80 der zeitlichen Dauer der Rückflanke des Sägezahnsignals entspricht. Die Summe der Perioden
der beiden Impulsgeneratoren 79 und 80 ist somit gleich der Periode eines Sägezahnsignals und damit eines
Abtastvorganges der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Der (^-Ausgang des Impulsgenerators 79 ist an den
Triggereingang_des Impulsgenerators 80 angeschlossen, während der Q-Ausgang des Impulsgenerators 80 mit
dem Triggereingang des Impulsgenerators 79 verbunden ist Der Q- Ausgang des Generators 79 ist über einen
Widerstand 82 zu der Basis des Transistors 81 geführt, dessen Emitter ebenso wie die beiden Generatoren 79
und 80 mit Masse verbunden ist
Der Kollektor des Transistors 81 ist über die Ablenkspule 10 der Röhre und den Widerstand 83 an die
ίο positive Klemme der Gleichstromquelle 86 angeschlossen,
deren negative Klemme an Masse liegt. Der Emitter des Transistors 81 ist über eine Parallelschaltung aus der
Diode 84 und dem Kondensator 85 zu dem Kollektor des Transistors geführt. Die beiden Eingänge des
Verstärkers 87 sind über den Widerstand 83 miteinander verbunden, während der Ausgang des Verstärkers
zu den Vergleichern in den einzelnen Kanälen geführt ist.
Wie weiter oben bereits erläutert, gibt der Sägezahngenerator 11 ein sägezahnförmiges Signal ab, welches
zu der Ablenkspule 10 und zu den drei Vergleichern geführt wird. Das Ausgangssignal des Generators 11
wird auf die folgende Weise dargestellt.
Die miteinander verbundenen Impulsgeneratoren 79 und 80 geben über den Widerstand 82 ein Impulssignal
ab, dessen der Anstiegsflanke zugeordneter Teil einen hohen und dessen der Abstiegsflanke zugeordneter Teil
einen niedrigen Spannungswert hat. Diese von den Impulsgeneratoren abgegebene Spannung steuert die
Basis des Transistors 81, der im Zusammenwirken mit der Diode 84 und dem Kondensator 85 den zur
Ablenkung des Kathodenstrahl notwendigen Strom über die Ablenkspule 10 und den Widerstand 83 abgibt.
Die Wirkung dieser Schaltung entspricht der zur Ablenkung des Kathodenstrahls in Fernsehempfängern
verwendeten Schaltungen.
Der über die Ablenkspule 10 und den Widerstand 83 fließende Strom und die somit an dem Widerstand 83
abfallende Spannung sind aus der Auslenkung des Kathodenstrahles proportional. Die an dem Widerstand
83 abfallende Spannung wird durch den Verstärker 87 verstärkt und bildet das Sägezahnsignal an den
Eingängen der einzelnen Vergleicher.
Wie weiter oben bereits erläutert, gelangt während
jeder Anstiegsflanke ein das Überschreiten des Augenblickswertes kennzeichnendes Ausgangssignal
des Vergleichers und ein das Überschreiten des vorhergehenden Augenblickswertes kennzeichnendes
Signal zu dem Gatter. Das von diesen beiden Signalen
so zuerst am Gatter ankommende Signal dient zur Durchschaltung des Gatters und zur Helltastung der
Röhre, während das nachfolgende Signal das Gatter abschaltet und die Röhre wieder dunkel tastet. Ändert
sich der Wert des Eingangssignals zwischen zwei nacheinander folgt ntlen Anstiegsflanken, so wird durch
die schon weiter oben erläuterte Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung von dem Kathodenstrahl
auf den Aufzeichnungsträger eine Spur geschrieben, deren Endpunkte dem Augenblickswert und dem
vorhergehenden Augenblickswert entsprechen.
Ändert sich der Wert des Eingangssignals zwischen zwei Anstiegsflanken nicht, so werden die den
Augenblickswert und den vorhergehenden Augenblickswert kennzeichnenden Signale zur gleichen Zeit
fi5 abgegeben. Ein solcher Fall ist beispielsweise gegeben,
wenn das Eingangssignal 0 ist oder einen konstanten endlichen Wert besitzt. Durch die gleichzeitige Ankunft
der beiden Signale wird eine Helltastung der Kathoden-
strahlröhre verhindert, wodurch in diesem Falle keine
Spi:r auf den Aufzeichnungsträger aufgetragen wird. Ist
also über eine Anzahl von Perioden des Sägezahnsignals der Wert der Eingangsspannung konstant, so wird
während dieser Zeit keine Spur auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht, obgleich das Eingangssignal einen
endlichen Wert hat Das Fehlen einer Spur bei konstantem Eingangssignal ist in manchen Fällen
unerwünscht
Die einzelnen oder alle Kanäle lassen sich aber nun derart abändern, daß der Kathodenstrahl auch bei sich
nicht änderndem Eingangssignal eine Spur auf den Aufzeichnungsträger aufzeichnet Eine derartige Spur
oder Teilspur wird gewöhnlich als statische Spur bezeichnet Eine Möglichkeit zu einer Abwandlung des
Eingangskanals, die das Aufzeichnen einer statischen Spur erlaubt, ist in F i g. 10 dargestellt.
In der abgewandelten Ausführungsform ist der Eingangskanal nach F i g. 1 durch einen Kondensator 90,
einen Widerstand 91 und ein ODER-Gatter 92 ergänzt. Der Ausgang des Gatters 5a ist zu einem der Eingänge
des Gatters 92 geführt, dessen Ausgang wiederum an dem übergeordneten ODER-Gatter liegt. Der Kondensator
90 verbindet den Ausgang des Vergleichers 3a mit dem anderen Eingang des Gatters 92. Der andere
Eingang des Gatters 92 wird durch einen Widerstand 91 mit Masse verbunden. Daraus folgt, daß beim Auftreten
eines Vergleichersignals (Ausgangssignal des Vergleichers) über den Widerstdand 91 ein Spannungsimpuls
erscheint, der an den anderen Eingang des Gatters 92 gelangt. Dementsprechend wird durch das Ausgangssignal
des Gatters 5a oder durch das Spannungssignal am Widerstand 91 ein Signal am Ausgang der Schaltung
nach Fig. 10abgegeben.
Solange der Wert des Eingangssignals zwischen den nacheinander folgenden Anstiegsflanken variiert, so ist
die Wirkungsweise des Eingangskanals nach Fig. 10 die
gleiche, wie bei dem Eingangskanal nach Fig. 1. Das bedeutet, daß das Gatter 5a während jeder Anstiegsflanke durchgeschaltet ist, in der der Wert des
Sägezahnsignals zwischen dem Augenblickswert und
dem vorhergehenden Augenblickswert liegt, wodurch wiederum das Gatter 92 durchgeschaltet und während
dieses Zeitraums die Röhre hell getastet wird.
Durch das Vergleicherausgangssignal während jeder Anstiegsflanke erscheint wegen der differenzierenden
Wirkung des Kondensators 90 an dem Widerstdand 91 ein Impuls. Für den gerade angenommenen Zustand,
daß sich das Eingangssignal zwischen den nacheinander erfolgenden Anstiegsflanken ändert, kann dieser Impuls
ganz allgemein vernachlässigt werden, da er gewöhnlich schon abgeklungen ist, bevor das Ausgangssignal am
Ausgang des Gatters 5a verschwunden ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Impuls nur eine sehr kurze
Dauer hat, der in der Größenordnung einer Spurbreite liegt und daß die verschiedenen logischen Schaltungen,
wie z. B. das Gatter 5a, eine gewisse zeitliche Verzögerung bewirken.
Weiter oben wurde schon festgestellt, daß während der Anstiegsflanken, bei denen kein Spannungsunterschied
zwischen dem Augenblickswert und dem vorhergehenden Augenblickswert vorhanden ist, von
dem Gatter 5a kein zur Durchschaltung des Gatters 92 geeignetes Signal abgegeben wird. Bei diesen Anstiegsflanken
wir das Gatter 92 durch den am Widerstand 91 ar.f Grund des Ausgangssignals des Vergleichers 3a
abfallenden Spannungsimpuls durchgeschaltet, woraufhin für die Dauer des Impulses ein zur Helltastung der
Röhre geeignetes Signal erzeugt wird. Dementsprechend wird auf den Aufzeichnungsträger eine den
Augenblickswert der Eingangsspannung verkörperte Markierung aufgezeichnet. Durch geeignete Wahl der
Zeitkonstanten des den Kondensator 90 und den Widerstand 91 aufweisenden Schaltkreises kann die
Markierung die erwünschte Länge erhalten, die beispielsweise gleich der Breite der bei sich änderndem
Eingangssignal aufgezeichneten Spur sein kann. Die Markierungen werden nacheinander so lange auf den
Aufzeichnungsträger aufgetragen, wie das Eingangssignal konstant bleibt und bilden die statische Linie, die
für konstante Eingangssignale kennzeichnend ist.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Verfahren zur graphischen Darstellung elektrischer
Analogsignale durch den in wenigstens einer Richtung aaslenkbaren Strahl einer Kathodenstrahlröhre,
wobei das Analogsignal punktweise abgetastet and in jeder Abtastperiode auf dem Schirm der
!Kathodenstrahlröhre ein sich rechtwinklig zur Zeitochse «streckender Strich geschrieben wird,
dessen Länge etwa der Steilheit des Analogsignals im jewei%en Abtaslpunkt proportional ist, dadurch
gekennzeichnet, daß in Jeder SlrahlabJenkperiode
(BB'-, CC' usw.) der vom Kathodenstrahl geschriebene Strich (26,27 usw.) sich von dem
in der vorangehenden Ablenkperiode abgetasteten SignaSwert (a', b' usw.) bi« zu dem in der gerade
laufenden Ablenkperiode abgetasteten Signalwert (b.cus*/.) erstreckt.
Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß während jeder Ablenkperiode (AA', BB'.CC usw.) das Analogsignal (25) mit einem
Sägezahnsignal verglichen und bei Obereinstimmung ein die Helltastung des Kathodenstrahls
steuerndes Signal erzeugt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Vergleicher (3a) mit einem ersten Signaleingang an den Ausgang eines Sägezahngenerators (U) und mit
einem zweiten Eingang an eine das Analogsignal führende Eingangsklemme (Xa) angeschlossen und
das Ausgangssignal des Vergleichers einer die Helltastung des Kathodcastrahls steuernden Logikschaltung
(5a, 6) zugeführt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Vergleichers (3a)
der eine Eingang eines Exklusiv-ODER-Gatters (5a)
unmittelbar und der andere Eingang über eine Verzögerungsleitung (4a) angeschlossen ist, deren
Verzögerungszeit der Periodendauer des Sägezahnsignals entspricht (F ig. 1).
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Vergleichers (3a)
über eine Steuerschaltung (40, 41, 42) zwei einem Exklusiv-ODER-Gatter (5a) vorgeschaltete monostabile
Kippstufen (43,44) angeschlossen sind, deren Verzögerungszeit der Periodendauer des Sägezahnsignals
entspricht (F i g. 6).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Vergleicherausgang einerseits
je ein Eingang zweier UND-Gatter (41, 42) und andererseits der Steuereingang eines bei jedem
Vergleicherausgangsimpuls umschaltenden Flip-Flops (40) angeschlossen ist;
daß von den beiden gegenphasigen Ausgängen (Q, Q) des Flip-Flops der eine (Q) an einen zweiten
Eingang des einen UND-Gatters (41) und der andere (Q) an einen zweiten Eingang des anderen
UND-Gatters (42) angeschlossen ist; daß der Ausgang jedes UND-Gatters jeweils mit einer der
beiden monostabilen Kippstufen (43, 44) in Verbindung steht; und
daß die Ausgänge der beiden monostabilen Kippstufen (43, 44) an den Eingängen des Exklusiv-ODER-signal
vorhandenen Eingangssignals dienender Speicher (60,61) über einen Umschalter (65) einerseits an
die Analogsignalleitung und andererseits an einen zweiten Vergleicher (50) anschließbar ist, welcher in
der folgenden Ablenkperiode das gespeicherte Analogsignal mit dem Sägezahnsignal vergleicht,
und daß die Ausgänge des Vergleichers {Sa) und des zweiten Vergleichers (50) an die Eingänge des
iExkiusiv-ODER-Gatters(5a,Jgeführt sind(F ig.
7).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Speicher (62, 63) mit
zugeordnetem zweitem Umschalter (67) und drittem Vergleicher (51) vorgesehen sowie eine vom
Sägezahngenerator (11) gesteuerte Kippschaltung (52) vorhanden ist, welche die beiden Speicher (60,
iSl; 62, 63) abwechselnd in aufeinanderfolgenden
Ablenkpenoden einschaltet
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des
Vergleichers (3a) ferner ein Impulsgeber (90, 91) angeschlossen und dessen Ausgang an den einen
Eingang eines ODER-Gatters (92) geführt ist, welches der Tastschaltung (7) für den Kathodenstrahl
vorgeschaltet und mit seinem anderen Eingang an den die Dauer der Helltastung
bestimmenden Teil (Sa) der Logikschaltung (5a, 6) angeschlossen ist (F i g. 10).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber als /?C-Diffeirenzierglied
(90,91) ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10 zur Aufzeichnung mehrerer Analogsignale,
dadurch gekennzeichnet, daß jedem Analogsignal ein Vergleicher (3a—3c) mit nachgeschaltctem
Exklusiv-ODER-Gatter (5a—5c,J zugeordnet ist und
die Ausgänge aller Exklusiv-ODER-Gatter an die Eingänge eines der Helltastschaltung (7) vorgeschalteten
ODER-Gatters (6) angeschlossen sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhre
(8) mit einer den Strahl nur in einer Richtung ablenkenden Ablenkvorrichtung (10) versehen
und vor ihrem Schirm ein bandförmiger strahlungsempfindlicher Aufzeichnungsträger (13) in
einer zur Ablcnkrichtung senkrechten Richtung mit gleichförmiger Geschwindigkeit verschiebbar angeordnet
ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US142770A | 1970-01-08 | 1970-01-08 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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