DE2162337A1 - Apparatus for measuring electrical signals - Google Patents

Apparatus for measuring electrical signals

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DE2162337A1
DE2162337A1 DE19712162337 DE2162337A DE2162337A1 DE 2162337 A1 DE2162337 A1 DE 2162337A1 DE 19712162337 DE19712162337 DE 19712162337 DE 2162337 A DE2162337 A DE 2162337A DE 2162337 A1 DE2162337 A1 DE 2162337A1
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amplifier
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measuring
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Description

Patentanwälte Ditl.-Ing. R Yeickmann, Patent Attorneys Ditl. -Ing. R Yeickmann,

Dipl.-Ing. H.¥eickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. AAVeickmann, Dipl-Chem. B. Huber Dipl.-Ing. H. ¥ eickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. AAVeickmann, Dipl-Chem. B. Huber

LAZWLAZW

0,Nr. 27009 Sak 310, no. 27009 Sak 31

8 MÖNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 8208 MÖNCHEN 86, THE POSTBOX 860 820

MÖHLSTRASSE 22, E.UFNUMMER 48 39 21/22MÖHLSTRASSE 22, E. NUMBER 48 39 21/22

<983921/22><983921/22>

NORTRONIC A/S, Keggedal, NorwegenNORTRONIC A / S, Keggedal, Norway

Apparat zum Messen elektrischer SignalsApparatus for measuring electrical signals

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat, der bei Meßgeräten, die mit automatischer Verstärkung??·- oder Abschwächungsregelung arbeiten, ein fehlerfreies Zeitverhalten erzielt.The present invention relates to an apparatus in Meters that use automatic gain or attenuation control work, an error-free timing is achieved.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Apparat zur Messung von Gleich- oder Wechselstromsignalen, die einem Kompressor zugeführt werden, der Verstärker oder Abschwächer enthält, wobei der Kompressor an einen Signalwandler angeschlossen ist, dessen Ausgangssignal zu einer negativen Bezugsgleichspannung addiert ist, das Differenzsignal daraufhin in einem Zeitglättungselement aufbereitet und über eine Rückkopplung dem Kompressor in Form eines Regelsignals zugeführt ist.In particular, the invention relates to an apparatus for measuring direct or alternating current signals transmitted to a compressor which contains an amplifier or attenuator, with the compressor connected to a signal converter, whose output signal is added to a negative DC reference voltage, the difference signal thereupon in a time smoothing element is processed and fed via a feedback to the compressor in the form of a control signal.

Dieses bekonnte Prinzip soll zuerst als Hintergrund der Er-This well-known principle should first be used as the background for the

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findung genauer und dann der Deutlichkeit halber im Zusammenhang mit einem grundlegenden Meßgerät für den Effektivwert (die mittlere Quadratwurzel) der angewandten Signale beschrieben werden, obwohl solche Meßgeräte bekannterweise auch zur Messung des Mittelwertes, des gleichgerichteten Mittelwertes und des Spitzenwertes eines Signals verwendet werden«Finding more precisely and then for the sake of clarity in context described with a basic measuring device for the rms value (the mean square root) of the applied signals Although such measuring devices are known to also measure the mean value, the rectified mean value and the peak value of a signal can be used «

Als anwendbare Definition des Effektivwertes y(t) eines angewandten Signals x(t) kann folgende Gleichung verwendet werden:As an applicable definition of the effective value y (t) of an applied Signal x (t) the following equation can be used:

* 1 * 1

y(t) =[ J φ exp(- ^-) x2(r) dfj (1)y (t) = [J φ exp (- ^ -) x 2 (r) dfj (1)

-00-00

in der T die Zeitkonstante eines linearen Tiefpaßfilters erster Ordnung mit einer einzigen Zeitkonstante und t eine Integrationsvariable ist.where T is the time constant of a first order linear low pass filter with a single time constant and t is an integration variable.

Die einfache Ausführung eines durch diese Gleichung beschriebenen Meßgeräts kann einen quadrierenden Schaltkreis, dem das Eingangssignal χ zugeführt ist und ferner einen Schalt-The simple execution of one described by this equation The measuring device can have a squaring circuit to which the input signal χ is fed and also a switching

» kreis mit einer einzigen Zeitkonstanten zur Zeitglättung von ρ
x enthalten, wodurch ein Signal entsteht, das dem Effektivwertquadrat des Eingangssignals gleich ist. Außerdem kann das Gerät einen Schaltkreis zur Quadratwurzelziehung enthalten, wodurch man den Effektivwert erhält.
»Circle with a single time constant for smoothing ρ
x, resulting in a signal that is equal to the RMS square of the input signal. The device may also contain a square root circuit, which gives the rms value.

Eine Vorrichtung zum Messen des Effektivwertes kann nach diesem Prinzip verwirklicht werden, ist aber für Messungen über einen größeren Dynamikbereich nur schlecht geeignet. Um diesen Widerspruch zu überwinden, wurden Alternativlösungen in Form von Meßgeräten entworfen, welche in einem Kompressor eine Rückkopplung enthalten, die das angewandte Signal vor dem quadrierenden Schaltkreis verstärkt oder abschwächt, bis dieses Signal einen festgesetzten Effektivwert erreicht. DurchA device for measuring the rms value can be realized according to this principle, but is for measurements over a larger dynamic range is poorly suited. To overcome this contradiction, alternative solutions in Form of measuring devices designed, which contain a feedback in a compressor, which the applied signal before the squaring circuit amplifies or weakens until that signal reaches a set rms value. By

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Ablesen der notwendigen Verstärkung oder Abschwächung ist es somit möglich, ein Maß für den Effektivwert des angewandten Signals zu erhalten.Reading the necessary gain or attenuation it is thus possible to provide a measure of the effective value of the applied Signal.

Diesen Lösungen entspricht die Tatsache, daß das Meßgerät durch eine nichtlineare Differentialgleichung beschrieben wird, weshalb sich die oben angeführte Zeitkonstante T mit der Amplitude des angewandten Signals ändert. Als Beispiele für solche Alternativlösungen können Meßgeräte mit mechanischen Potentiometern oder rein elektronische Vorrichtungen angeführt werden, wie sie im norwegischen Patent 120 742 und im US-Patent 3 159 787 beschrieben sind.These solutions correspond to the fact that the measuring device by a non-linear differential equation is described, which is why the above-mentioned time constant T varies with the amplitude of the applied signal changes. Measuring devices with mechanical potentiometers can be used as examples of such alternative solutions or purely electronic devices such as those in Norwegian patent 120,742 and US patent 3,159,787.

Die \rorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor über eine Rückkopplung mit einem nichtlinearen Element exponentiellen Charakters verbunden ist, das Eingangssignal des nichtlinearen Elements dem Logarithmus des Regelsignals proportional ist, und sein Ausgangssignal mit dem Regelsignal identisch ist.The present invention is characterized in that the Compressor is connected via feedback to a non-linear element of exponential character, the input signal of the non-linear element to the logarithm of the control signal is proportional, and its output signal is identical to the control signal.

Dieser Apparat ermöglicht die Messung von Effektivwerten, Mittelwerten, gleichgerichteten Mittelwerten und Spitzenwerten mit einem fehlerfreien Zeitverhalten; gleichzeitig können die Messungen über einen relativ großen dynamischen Meßbereich erfolgen.This device enables the measurement of effective values, mean values, rectified mean values and peak values with error-free timing; At the same time, the measurements can be carried out over a relatively large dynamic measuring range take place.

Bevor die Schaltkreisbeispiele in den Zeichnungen beschrieben werden, soll versucht werden, zu erklären, warum der erfindungsgemäße Meßapparat eine wesentlich bessere Regelung des Zeitverhaltens bewirkt.Before describing the circuit examples in the drawings, it will be attempted to explain why the measuring apparatus according to the invention a much better regulation of the time behavior.

Als Beispiel soll von einer bekannten Meßvorrichtung ausgegangen werden, in der das angewandte Signal x(t) im Kompressor durch ein Regelsignal y(t) dividiert ist, der Quotient quadriert und das Quadrat mit einer negativen Bezugsgleich-'spairüung verglichen ist, und das Differenzsignal in einemAs an example, the starting point is a known measuring device in which the applied signal x (t) in the compressor is divided by a control signal y (t), the quotient is squared and the square with a negative reference equals pairing is compared, and the difference signal in one

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8AD ORIGINAL8AD ORIGINAL

integrierenden Element zeitgeglättet und der Rückkopplung in Form eines Signals zugeführt ist, das das Zeitintegral zum Eingangssignal des integrierenden Elements darstellt, wobei das integrierte Signal erfindungsgemäß in einem nichtlinearen Element aufbereitet ist. Wenn das nichtlineare Element exponentiellen Charakter aufweist, ist das zeitintegrierte Signal mit dem Logarithmus des Quadrats des Regelsignals y identisch. Die Meßvorrichtung kann deshalb durch eine lineare Differentialgleichung beschrieben werden.integrating element is smoothed in time and fed to the feedback in the form of a signal which is the time integral to Represents input signal of the integrating element, the integrated signal according to the invention in a non-linear Element is processed. If the nonlinear element is exponential in character, the signal is time integrated identical to the logarithm of the square of the control signal y. The measuring device can therefore be represented by a linear differential equation to be discribed.

(2)(2)

l_ J I l_ J I

—co—Co

Es kann gezeigt werden, daß diese Gleichung mit Gleichung (1) identisch ist.It can be shown that this equation is identical to equation (1).

Das Regelsignal y wird deshalb dem Effektivwert des angewandten Signals χ gemäß derDefinitionsgleichung (1) entsprechen. Zusätzlich erhält man ein Ausgangssignal, das dem Logarithmus des Effektivwerts des angewandten Signals proportional ist. Dies ist ebenfalls ein Vorteil, wenn der Apparat'über einen großen Meßbereich hinweg verwendet werden soll. Die Dynamikcharakteristika des Apparats werden beibehalten, wenn der quadrierende Schaltkreis durch einen linearen Schaltkreis zur Multiplikation mit einer Konstanten, durch einen Gleichrichterschaltkreis oder einen den Spitzenwert erfassenden Schaltkreis ersetzt ist, wobei man ein Ausgangssignal erhält, das dem Mittelwert, dem gleichgerichteten Mittelwert oder dem Spitzenwert des angewandten Signals und dem Logarithmus dieser Werte proportional ist.The control signal y will therefore correspond to the rms value of the applied signal χ according to the definition equation (1). Additionally an output signal is obtained that is proportional to the logarithm of the rms value of the applied signal. This is also an advantage if the apparatus is to be used over a large measuring range. The dynamic characteristics of the apparatus are retained when the squaring circuit is replaced by a linear circuit Multiplication by a constant, by a rectifier circuit or a circuit that detects the peak value is replaced, giving an output signal that the mean, rectified mean or peak of the applied signal and the logarithm of these Values is proportional.

Eine erfindungsgemäße Schaltkreisausführung ist für einen Meßbereich von 80 dB ausgelegt*A circuit design according to the invention is for one measurement range rated at 80 dB *

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Die Erfindung soll nun im einzelnen an Hand einer als Muster dienenden Ausführung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden in denen:The invention will now be detailed using one as a model serving execution are described with reference to the drawings in which:

Fig. 1 ein einfaches Blockdiagramm zur Beschreibung eines Beispiels des erfindungsgemäßen Meßapparats zeigt,Fig. 1 is a simple block diagram for describing an example of the measuring apparatus according to the invention shows

Fig. 2 das Prinzip einer möglichen Ausführung zeigt, Fig. 3 das Prinzip einer bevorzugten Ausführung zeigt,Fig. 2 shows the principle of a possible embodiment, Fig. 3 shows the principle of a preferred embodiment,

Fig. 4 zwei Elemente in einem bevorzugten programmierbaren Verstärker zeigt,Fig. 4 shows two elements in a preferred programmable amplifier,

Fig. 5 schematisch eines der Elemente nach Fig. 4 mit zwei Regeleingängen zeigt,Fig. 5 shows schematically one of the elements according to Fig. 4 with two control inputs,

Fig. 6 die Verstärkung in diesem Element zeigt, undFig. 6 shows the reinforcement in this element, and

Fig. 7 ein bevorzugtes Beispiel des gesamten programmierbaren Verstärkers zeigt.Fig. 7 shows a preferred example of the entire programmable amplifier.

-o '-o '

In Fig. 1 ist das Gleich- oder Wechselstromsignal, das dem Meßapparat zugeführt ist, mit χ bezeichnet. Das Signal χ speist einen Kompressor 11, der einen Verstärker oder einen Abschwächer enthält, und der das Signal χ durch ein Regelsignal y dividiert oder ersatzweise mit dem Kehrxvert des Regelsignals y multipliziert. Der Quotient x/y ist einem quadrierenden Schaltkreis 12 zugeführt. Der quadrierte Wert (x/y) ' aus dem nichtlinearen, quadrierenden Schaltkreis 12 ist mit einer negativen Bezugsgleichspannung, die gleich der Einheitsspannung ist,In Fig. 1, the direct or alternating current signal that the Measuring apparatus is supplied, denoted by χ. The signal χ feeds a compressor 11, which is an amplifier or an attenuator contains, and which divides the signal χ by a control signal y or alternatively with the inverse xvert of the control signal y multiplied. The quotient x / y is fed to a squaring circuit 12. The squared value (x / y) 'from the non-linear squaring circuit 12 is negative DC reference voltage, which is equal to the unit voltage,

~ ρ~ ρ

verglichen und das Differenzsignal ((x/y) - 1) speist dann einen integrierenden Schaltkreis 4, der das Zeitintegral dieser Differenz erzeugt. Da die Rückkopplung'durch das nichtlineare Element 13 exponentiellen Charakter, genauer e s^ '-Charaktercompared and the difference signal ((x / y) - 1) then feeds an integrating circuit 4 which generates the time integral of this difference. Since the feedback 'through the nonlinear element 13 is exponential in character, more precisely e s ^' character

hat, ist die ze.itintegrierte Differenz gleich log(y ), so daßthe time-integrated difference is equal to log (y), so that

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das Ausgangssignal des nichtlinearen Elements I5 und das vorher erwähnte Regelsignal y gleich sind. Dieses Ausgangssignal, d.h. mit anderen Worten das Regelsignal y, ist dem Effektivwert des verwendeten Signals χ proportional, oder dessen Mittelwert, dessen gleichgerichteten Mittelwert oder dessen Spitzenwert, wenn der quadrierende Schaltkreis 12 durch passende Schaltkreisalternativen ersetzt ist. Wie gezeigt, ist das Eingangssignal des nichtlinearen Elements 13 dem Logarithmus des Regelsignals y proportional.the output of the nonlinear element I5 and that before mentioned control signal y are the same. This output signal, In other words, the control signal y is proportional to the rms value of the signal χ used, or its mean value, its rectified mean or its peak value when the squaring circuit 12 is matched by Circuit alternatives is replaced. As shown, the input to the non-linear element 13 is the logarithm of the Control signal y proportional.

In Fig. 2 entsprechen die Blöcke oder Schaltkreise 21, 22 und 23 den Schaltkreisen 11, 12 und 13 aus Fig. 1 und sollen deshalb hier nicht im einzelnen beschrieben werden, mit Ausnahme der Tatsache, daß hier der Schaltkreis 23 zur Aufbereitung digitaler Signale geeignet sein muß, Der Meßapparat enthält hier zusätzlich einen Analog-Digitalwandler 24. Eine mögliche Schaltkreisalternative ist die Umkehr der Reihenfolge der Schaltkreise 24 und 23..In Fig. 2 the blocks or circuits correspond to 21, 22 and 23 corresponds to the circuits 11, 12 and 13 from FIG. 1 and will therefore not be described in detail here, with the exception the fact that the circuit 23 must be suitable for processing digital signals here, contains the measuring apparatus here an additional analog-to-digital converter 24. A possible alternative circuit is to reverse the order of the Circuits 24 and 23 ..

Die Größe x(t) ist eine allgemeine Zeitfunktion, die sowohl positive als auch negative Gleich- oder Wechselspannungswerte annimmt. Der Effektivwert von χ ist jedoch entsprechend der Definition positiv. Außerdem wird dieser Wert y langsam schwanken, da seine Zeitabweichung durch die Zeitkonstante der Anordnung beschränkt ist. Zur Durchführung der Division x/y ist ein programmierbarer Verstärker als Verstärker oder Abschwächer im Kompressor 21 enthalten, dessen Verstärkung oder Abschwächung durch ein digitales Signal y geregelt ist.The quantity x (t) is a general function of time that includes both positive and negative DC or AC voltage values accepts. However, the rms value of χ is positive according to the definition. In addition, this value y becomes slow fluctuate because its time deviation is limited by the time constant of the arrangement. To carry out the division x / y is a programmable amplifier as an amplifier or attenuator contained in the compressor 21, its gain or attenuation is controlled by a digital signal y.

In diesem Fall ist das Differenzsignal nach dem Vergleich mit der Bezugsgleichspannung und nach der Zeitintegration dem Analog-Digitalwandler 24 zugeführt und dessen Ausgangssignal ζ ist im Schaltkreis 23 mit dem Charakter ez verarbeitet. Das analoge Eingangssignal zum Analog-Digitalwandler 24 ist nach der Definitionsgleichung (1) dem Logarithmus des EffektivwertesIn this case, after the comparison with the DC reference voltage and after the time integration, the difference signal is fed to the analog-digital converter 24 and its output signal ζ is processed in the circuit 23 with the character e z . The analog input signal to the analog-digital converter 24 is the logarithm of the effective value according to the definition equation (1)

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des angewandten Signals χ proportional oder dem Mittelwert usw.of the applied signal χ proportional or the mean value, etc.

In Fig. 3 ist eint Ausführung gezeigt, in der die Verstärkung des im Zusammenhang mit Fig. 2 erläuterten programmierbaren Verstärkers exponentiell von seinem digitalen Eingangssignal abhängt. Dies läuft darauf hinaus, daß das nichtlineare Element in der Rückkopplung in den Kompressor 31, der die Division von χ und y bewirkt, selbst eingebaut wird. Dieser Verstärker ist durch eine Reihenschaltung einfacherer Verstärker verwirklicht, die weiter unten mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben werden. Die Blöcke 32 und 34 entsprechen den Blöcken 22 und 24 in Fig. 2. Block 35 ist ein Zahlenraster zur Anzeige des digitalen Signals. In dieser Ausführung ist der lineare Ausgang weggelassen.In Fig. 3 an embodiment is shown in which the reinforcement of the programmable amplifier explained in connection with FIG. 2 exponentially from its digital input signal depends. This boils down to the fact that the non-linear element in the feedback is in the compressor 31, which is the division of χ and y causes itself to be incorporated. This amplifier is realized by a series connection of simpler amplifiers, which are described below with reference to FIG. the Blocks 32 and 34 correspond to blocks 22 and 24 in Fig. 2. Block 35 is a number grid for displaying the digital signal. In this embodiment the linear output is omitted.

Aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, daß der programmierbare Verstärker das einzige Element ist, das über einen größeren Dynamikbereich zufriedenstellend arbeiten muß. Der Signalwandler 22 oder 32, der ein handelsübliches quadrierendes Element ist, verarbeitet nur Signale mit konstantem Effektiw/ert. Weiterhin ist ersichtlich, daß der handelsübliche Analog-Digitalwandler 24 oder 34 den Logarithmus des Effektivwertes verarbeitet. Dies hat zur Folge, daß der Apparat in einem relativ großen Dynamikbereich mit wenigen Zifferstellen des Analog-Digitalwandlers 24 oder 34 arbeiten kann. Das Auflösungsvermögen des Systems steht jedoch in direkter Beziehung zur Stellenzahl des Analog-Digitalwandlers 24 oder 34.From Figs. 2 and 3 it can be seen that the programmable amplifier is the only element that has a larger Dynamic range must work satisfactorily. The signal converter 22 or 32, which is a commercially available squaring element only processes signals with a constant effective value. It can also be seen that the commercially available analog-digital converter 24 or 34 uses the logarithm of the rms value processed. This has the consequence that the apparatus in a relatively large dynamic range with a few digits of the analog-digital converter 24 or 34 can work. However, the resolving power of the system is directly related to the number of digits of the analog-to-digital converter 24 or 34.

Wie schon betont, kann der erfindungsgemäße Meßapparat einen relativ großen dynamischen Meßbereich verarbeiten. Die Ausführung nach dem Beispiel in Fig. 3 ist für einen Dynamikbereich von 80 dB (0-10,000 Hz) und ein Auflösungsvermögen von Oj5 dB ausgelegt. Dor Apparat ist weiterhin so dimensioniert, daß er Signale rait gegenüber dem Effektivwert 10mal so großen Spitzenwerten verarbeiten kann. Die Gleichrichterschaltung hatAs already emphasized, the measuring apparatus according to the invention can process a relatively large dynamic measuring range. Execution according to the example in Fig. 3 is for a dynamic range of 80 dB (0-10,000 Hz) and a resolution of Oj5 dB designed. Dor Apparat is still dimensioned so that it raises signals 10 times larger than the RMS value Can handle peak values. The rectifier circuit has

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einen Gleich- und einen Wechselstromeingang. Die untere Frequenzgrenze des Wechselstromeingangs liegt bei etwa • 0,1 Hz (-1 dB).one DC and one AC input. The lower frequency limit of the AC input is around • 0.1 Hz (-1 dB).

Die Gleichrichternchaltung funktioniert zufriedenstellend über den gesamten.Bereich von 80 dB, und auf Grund dieser Ergebnisse aus der Praxis kann der Dynamikbereich des1 erfindungsgemäßen Meßapparatswahrscheinlich noch weiter vergrößert werden.The rectifier circuit functions satisfactorily over the entire 80 dB range, and on the basis of these practical results, the dynamic range of the 1 measuring apparatus according to the invention can probably be increased even further.

Alle Elemente dieses Meßapparats ' können handelsübliche Typen sein, wenn auch hervorgehoben werden soll, daß der programmierbare Verstärker aus Fig. 3 speziell für diesen Zweck gebaut wurde und deshalb weiter unten noch ausführlicher erklärt ist.All elements of this measuring apparatus can be commercially available Types, although it should be emphasized, that the programmable amplifier of Fig. 3 is specially designed for this Purpose built and is therefore explained in more detail below.

Fig. 4 zeigt zwei Elemente eines bevorzugten programmierbaren Verstärkers, der, abhängig von dem \>-orgeschriebenen Auflösungsvermögen des Meßapparats, aus der Reihenschaltung einer ausgewählten Anzahl solcher Elemente bestehen kann. Unter einem programmierbaren Verstärker wird in diesem Zusammenhang ein Verstärker mit regelbarer Verstärkung verstanden. Bei dem verwendeten Verstärker ist die Regelung durch die Änderung der Rückkopplung eines Operationsverstärkers OF mit sehr hoher Verstärkung erreicht. B1 und Bp bezeichnen Feldeffekt-Transistorschalter. Wenn beide Schalter B1 und B? geöffnet sind, ist die Verstärkung gleich 1. Wenn Schalter B,, geschlossen ist, ist die Verstärkung gleich A; wenn Schalter B2 geschlossen ist, ist die Verstärkung gleich B, und wenn beide Schalter geschlossen sind, ist die Verstärkung gleich AB. Das gilt unter der Bedingung, daß die Widerstände R^ und Rp gegeben sind durch:4 shows two elements of a preferred programmable amplifier which, depending on the prescribed resolution of the measuring apparatus, can consist of the series connection of a selected number of such elements. In this context, a programmable amplifier is understood to mean an amplifier with a controllable gain. In the amplifier used, the regulation is achieved by changing the feedback of an operational amplifier OF with a very high gain. B 1 and Bp denote field effect transistor switches. If both switches B 1 and B ? are open, the gain is 1. When switch B ,, is closed, the gain is A; when switch B 2 is closed the gain is equal to B, and when both switches are closed the gain is equal to AB. This applies under the condition that the resistances R ^ and Rp are given by:

== R° R °

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^ 4(B-ΐ) ^ 4 (B-ΐ)

Fig. 5 zeigt scheratisch einen solchen Verstärker mit zwei Regeleingängen. Die Eingänge a und b können entsprechend den Schaltern B,, -und Bp die Vierte 0 oder 1 haben.Fig. 5 schematically shows such an amplifier with two Control inputs. The inputs a and b can have the fourth 0 or 1 corresponding to the switches B ,, - and Bp.

Fig. β zeigt die Verstärkung als Funktion von a und b.Fig. Β shows the gain as a function of a and b.

Fig. 7 zeigt einen aus vier der in Fig. 4 gezeigten Verstärkerelemente bestehenden regelbaren Verstärker, der in 0,5 dB ä Stufen im Bereich von OdB (Verstärkung 1) bis 79,5 dB (9441-fache Verstärkung) geregelt werden kann. Als Eingangsdarstellung ist der 1, 2, 4, 8 BCD-Kode gewählt, so daß der digitale Wert auf einfache Weise abgelesen werden kann.Fig. 7 shows a four amplifier elements shown in Fig. 4 controllable amplifier stages ä dB in the range of OdB (amplification 1) can be regulated to 79.5 dB (9441-fold enhancement) in 0.5. The 1, 2, 4, 8 BCD code is selected as the input display so that the digital value can be read off easily.

Da d. (i = 0, 1, 2, ..., 7) die Werte 0 und 1 annehmen kann, ist die gesamte Verstärkung K durchSince d. (i = 0, 1, 2, ..., 7) can take the values 0 and 1, the total gain K is through

K = k
gegeben, wenn k = 1,122 einer Verstärkung von 1 dB entspricht.
K = k
given if k = 1.122 corresponds to a gain of 1 dB.

Die BinärzahlenThe binary numbers

d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 dO d 7 d 6 d 5 d 4 d 3 d 2 d 1 d O

geben dann die Verstärkung in dB an (dQ stellt 0,5 dB dar, und die Zahlen d^ ... dy stellen den dB-Wert im BDC-Kode dar).then indicate the gain in dB (d Q represents 0.5 dB, and the numbers d ^ ... dy represent the dB value in the BDC code).

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Claims (5)

PatentansprücheClaims 1 ♦) Apparat zur Messung eines elektrischen Signals (x) das anem Kompressor (11; 21; 31) zugeführt ist, der Verstärker oder Abschwächer enthält, wobei der Kompressor (11; 21: 31) an einen .Signalwandler (12; 22; 32) angeschlossen ist, der das ihm am Eingang zugeführte Signal quadriert oder mit einer Konstanten multipliziert oder gleichrichtet oder auch sptzen-A wertgleichrichtet und ein entsprechendes Ausgangssignal liefert, eine Bezugsspannung von dem Ausgangssignal abgezogen ist, das so erhaltene Differenzsignal in einem zeitglättenden Element (4) aufbereitet ist und über eine Rückkopplung dem Kompressor (11; 12; 13) in Form eines Regelsignals (y) zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (11; 12; 13) über die Rückkopplung mit einem nichtlinearen Element (13; 23; 31) exponentiellen Charakters verbunden ist, das Eingangssignal des nichtlinearen Elements (13; 23; 31) dem Logarithmus des Regelsignals proportional ist und sein Ausgangssignal mit dem Regelsignal (y) identisch ist.1 ♦) Apparatus for measuring an electrical signal (x) that anem compressor (11; 21; 31) is fed to the amplifier or attenuators, the compressor (11; 21: 31) being connected to a .Signalwandler (12; 22; 32) which the signal fed to it at the input squared or multiplied by a constant or rectified or sptzen-A value rectified and provides a corresponding output signal, a reference voltage is subtracted from the output signal is, the difference signal obtained in this way is processed in a time-smoothing element (4) and via a feedback Compressor (11; 12; 13) is supplied in the form of a control signal (y), characterized in that the compressor (11; 12; 13) is connected via the feedback to a nonlinear element (13; 23; 31) of exponential character, the Input signal of the non-linear element (13; 23; 31) is proportional to the logarithm of the control signal and its output signal is identical to the control signal (y). 2. Meßapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß W die Rückkopplung einen Analog-Digitalwandler (24) in Verbindung mit dem nichtlinearen Element (23) enthält.2. Measuring apparatus according to claim 1, characterized in that W contains the feedback an analog-digital converter (24) in connection with the non-linear element (23). 3. Meßapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Element im Kompressor (31) enthalten ist.3. Measuring apparatus according to claim 2, characterized in that the non-linear element is contained in the compressor (31). 4. Meßapparat nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (11; 21; 31) eine Anzahl programmierbarer, in Reihe geschalteter Verstärker enthält (Fig. 7).4. Measuring apparatus according to claim 1, 2 or 3 »characterized in that the compressor (11; 21; 31) has a number of programmable, series connected amplifiers (Fig. 7). 209826/0753209826/0753 5. Meßapparat nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verstärker einen Operationsverstärker mit zwei jeweils einen Schalter enthaltenden Regeleingängen enthält.5. Measuring apparatus according to claim k, characterized in that each amplifier contains an operational amplifier with two control inputs each containing a switch. 209826/0753209826/0753
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