DE2236050A1

DE2236050A1 - Verfahren und vorrichtung zum umsetzen von digitalsignalen in analogsignale, insbesondere zur wiedergabe oder ueberwachung seismischer signale

Info

Publication number: DE2236050A1
Application number: DE2236050A
Authority: DE
Inventors: Donald Lane Howlett
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1970-06-02
Filing date: 1972-07-22
Publication date: 1974-02-07
Also published as: OA04146A; GB1363346A; US3685046A; CH575681A5; NL7210864A; DE2236050B2; DE2236050C3; FR2195872A1

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM UMSETZEN VON DIGITALSIGNALEN IN ANALOGSIGNALE^ INSBESONDERE ZUR WIEDERGABE ODER ÜBERWACHUNG SEISMISCHER SIGNALE .

Die Erfindung besieht sich allgemein auf die Änalcgform-Wiedergabe von digital aufgezeichneten.(wie z.B, seismischen) Daten, bei welchen es sich um die Digitaldarstellung von innerhalb eines breiten dynamischen Amplitußenb^reiches liegenden Datensignalen in Analogforra handelt, die ursprünglich von Wandlern wie SoB. Geophonen in Abhängigkeit von akustisch induzierten seismischen Störungen erzeugt worden sind, und insbesondere auf die Wiedergabe in Analogform wie z.B. in der Form won Ossillograromen . (oder entsprechend der in der seismischen Erkundung·verwendeten Bezeichnung ^wSchlangenlinienkurven")₈ welche näherungsweise eine sehr nützliche Wiedergabe in einem verengten Dynamikbereich der in dem breiten dynamischen Amplitudenbereich' liegenden Amplituden-Zeit-Kennlinien der ursprünglich durch Wandler oder Geophone erzeugten Inalogsignale darstellen.

Derartige Oszillogramme lassen sich praktisch gleichseitig mit der Signalerfassung der durch die Geophone erzeugten Signale herstellen, so daß die Vorrichtung als überwachungs· •system arbeitet. Stattdessen können die-Oszillograf© auch zu einem, beliebigen' späteren Zeitpunkt nach der Sigaal-

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erfassung der Geophonsignale hergestellt werden, so daß die Vorrichtung als Wiedergabevorrichtung arbeitet.

Wenngleich die Erfindung im nachfolgenden in Verbindung mit digitalen seismischen Aufzeichnungseinrichtungen der beispielsweise in den nachstehend angegebenen Patenten beschriebenen Ausführungen erläutert wird, ist der Anwendungsbereich der Erfindung nicht auf die Verarbeitung seismischer Daten beschränkt.

Bei der seismischen Erkundung erzeugt beispielsweise jedes akustisch beaufschlagte Geophon innerhalb eines breiten dynamischen Amplitudenbereiches liegende Signale in Analcgform. Wenn nun derartige Signale vermittels einer digitalen seismischen Aufzeichnungseinrichtung der in den nachstehend angegebenen Patenten beschriebenen Ausführung verarbeitet werden, wird eine Aufzeichnung mit hoher Wiedergabetreue in Digitalform erhalten, welche den ganzen breiten dynamischen Amplitudenbereich der seismischen Signale umfaßt.. Die Aufzeichnung in Digitalform wird deswegen als Aufzeichnung hoher Wiedergabetreue bezeichnet, weil die Signalamplituden über die ganze Breite des Dynamikbereiches genau aufgezeichnet werden, d.h. daß viele Bitstellen zur genauen Aufzeichnung sowohl der höchsten als auch der niedrigsten Signalar.plituden benutzt werden, wenn der Bereich (d.h. das Verhältnis zwischen höchsten und niedrigsten Amplituden) beispielsweise in der Größenordnung von 10 liegt. Durch die im nachstehenden beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Erfindung v.'erden eine Verfahrensweise und eine Vorrichtung zur Herstellung von Oszillograraiien oder "Schlangenlinienkurven" in Analogform ausgehend von den aufgezeichneten digitalen Daten geschaffen. Die Oszillogramme oder Schlangenlinienkurven haben gegenüber den digital aufgezeichneten Daten eine niedrigere Wiedergabetreue. Trotz der geringeren' Wiedergabetreue der

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Oszillogramme werden bei der Rückumsetzung der Digitaldaten in Daten in Analogform zum Zwecke der Herstellung von innerhalb eines gepreßten Bereiches liegenden Oszi-llogrammen keine schwerwiegenden Verzerrungen eingeführt.

Die Technik der Aufzeichnung innerhalb eine« breiten dynamischen Ämplitudenbereichs liegender und ursprünglich von Geophonen erzeugter Analpgsignale in digitaler Form ist . u.a. in den nachfolgenden Veröffentlichungen beschrieben: U.S. Patentschrift 3 2*41 100 vom 15.3.1966, Erfinder R.J. Loofbourrow, Titel "Digital Seismic Recording System" (Digitales seismisches Aufzeichnungssystem), U.S. Patentschrift 3 26¹J 57¹I vom 2.8.1966, Erfinder R.J. Loofbourrow, Titel "Amplifier System" (Verstärkersystem), sowie U.S. Patentschrift 3 603 972 vom 7.9.1971 aufgrund der U.S. Anmeldung Ser.No. 786 706 vom 2^.12.1968, Erfinder James A. Vanderford, Titel "Amplifier System" (Verstärkersystem).

Die vorgenannten Patentschriften beinhalten Lösungen für das Problem der genauen Aufzeichnung von seismischen Daten, die in Analogform innerhalb eines extrem breiten dynamischen Amplitudenbereiches liegen. Typische Analogsignal-werte bei der Aufzeichnung seismischer Reflexionssignale liegen beispielsweise zwischen höchsten Amplitudenwerten von mehreren Volt zu Beginn der Aufzeichnung während der Detonationphase und weniger als einem Mikrovolt zu Ende der seismischen Aufzeichnung, wenn nur noch seismische Wellen sehr niedriger Amplitude aufgefangen werden. Ganz allgemein läßt sich feststellen, daß in den vorgenannten Patentschriften das Problem dadurch gelöst wird, indem die innerhalb des breiten dynamischen Amplitudenbereiches liegenden Analogsignale in die Digitalform umgesetzt werden. Nach Umsetzung in die Digitalform, wozu eine verhältnismäßig große Anzahl binärer Bitstellen erforderlich ist, wird der volle dynamische Amplitudenbereich des Ursprung- -

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lich von einem Geophon erzeugten Analogsignals auf Magnetband dauerhaft aufgezeichnet. Es ist vorteilhaft, die magnetisch aufgezeichneten digitalen Daten anschließend in einen Rechner zur weiteren Verarbeitung einzugeben. Verfahrenstechniken und Verwendungszwecke für die anschließend in einem Rechner verarbeiteten Daten sind in einem Aufsatz mit dem Titel: "Tools For Tomorrow's Geophysics" (Werkzeuge für die Geophysik von morgen) von Milton D. Dobrin und Stanley Ii. Ward in der Zeitschrift "Geophysical Prospecting", Bd. X, Seiten ^33 - ^52, 1962 beschrieben.

In der vorgenannten U.S. Patentschrift 3 603 972 von Vanderford ist ein System beschrieben, in dem Teile eines Analogsignals in Digitalwörter umgesetzt v/erden, wobei jedes Digitalwort eine Anzahl binärer Bitstellen einnimmt. Außerdem wird jedes Digitalwort in Gleitkommaform oder Gleitkommaschreibweise aufgezeichnet. Die Gleitkommaform (Floating Point Form) ermöglicht eine größere arbeitsmäßige Anpassungsfähigkeit und eine leichtere Handhabung von Zahlen, deren Größen stark voneinander abweichen. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf das Lehrbuch "Digital Computer Primer" von E.M. McCormick, 1959» hrsg. von McGraw-Hill Book Co., Inc., Seite 152 ff. verwiesen. Bei dem in der vorgenannten U.S. Patentschrift 3 603 972 von Vanderford beschriebenen System wird eine Gleitkomma-Digitalzahl oder Gleitkomma-Wort in Form einer Mantisse und einer Hochzahl auf Magnetband aufgezeichnet. Die Gleitkomma-Digitalzahl bzw. das Gleitkomma-Digitalwort stellt bei Eingabe in das von Vanderford beschriebene Gleitküiama-Verstärkersystem den augenblicklichen Absolutwert der seismischen Spannungsamplitude dar, welche die von einein Geophon in das Verstärkersystem nach Vanderford eingespeiste Spannungsamplitude ist. Der Dynamikbereich der Gleitkomma-Digital zahl bzw. des Gleitkoirina-Digitalworts kann erf orderlichenf aiii s über 200 db betragen, um den dynamischen Amplitudenbereich

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_m9 ρ- _w

der Eingangssignale zu umfassen (was einer aus 36 binären Bits bestehenden Digitalzahl bzw, einem -Digitalvjort entspricht).

Ein spezielles Beispiel für ein solches Gleitkomma-Digitalwort der vorstehend beschriebenen Art läßt sich in üblicher algebraischer Schreibweise wie folgt darstellen:

' ^Vein ⁼ - ^{A 8}~^E (Gleichung 1), in welcher V . den durch das Geophon erzeugten momentanen'

C -LX X

Wert der absoluten seismischen Spannungsamplitude darstellt, welche an das Gleitkomma-Verstärkersystem von Vanderford angelegt wird, A die Mantisse des Digitalworts, 8 die Grundzahl oder Basis des benutzen Zahlensystems (und. gleichzeitig den Verstärkungsgrad jeder Verstärkerstufe der von Vanderford vorgeschlagenen Verstärkeranordnung), und E die Hochzahl oder den Exponenten (und gleichzeitig die Anzahl der Verstärkerstufen mit dem Verstärkungsgrad 8₃ \ welche das Eingangssignal V · in der Verstärkeranordnung nach Vanderford durchlaufen hat) darstellt.

Zur Aufzeichnung des Gleitkomma-Digitalworts von Gleichung 1 in einem Binärregister oder auf Magnetband mit beispielsweise einem Dynamikbereich von lUk db und einer Genauigkeit von Ik bits sind 18 Bitstellen erforderlich, wenn sowohl die Mantisse A als auch die Hochzahl E in Binärform dargestellt werden. Von den l8 benötigten bits stellt ein bit das Vorzeichen (_+) darj, so daß Eingang und Ausgang bipolar sein können, 14 bits stellen die Mantisse A₅ und 3 bits stellen die Kochzahl E dar.

Wenngleich die Aufzeichnung seismischer Signale in Digitalform viele Vorteile bietet, von denen einige in dem oben erwähnten Aufsatz von Dotorin und Ward dargelegt sind, besteht nach wie vor ein Bedarf dafür_s dem Sejsmiker und

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anderen Fachleuten eine sichtbare Aufzeichnung aller oder eines Teils der seismischen Daten an die Hand zu geben. Eine solche Sichtaufzeichnung besteht üblicherweise aus einem Oszillogramm, das auf dem Gebiet der seismischen Erkundung auch oft als "Schlangenlinienkurve" - wijrgle trace - bezeichnet wird. Für den im Gelände arbeitenden Seismiker, dor sich weit entfernt von einer größeren Datenverarbeitungsanlage befindet, ist es des öfteren wünschenswert, von Zeit zu Zeit einen Überblick über einen Teil der seismischen Daten zu gewinnen, d.h. Schlangenlinienkurven begutachten zu können. Damit v.'ird beispielsweise der Seismiker in die Lage versetzt, die aus den Schlangenlinienkurven ersichtlichen Daten mit geologischen Angaben zu koordinieren und entsprechende Schlußfolgerungen zu ziehen.

Die im nachstehenden beschriebene und in den Zeichnungen veranschaulichte Erfindung ist insbesondere auf die Umsetzung der aufgezeichneten digitalen Daten in die bekannte Form von Schlangenlinienkurven auf Aufzeichnungspapier gerichtet. Stattdessen können die in Analogform vorliegenden Schlangenlinienkurven auch auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre zur Sicntanzeige gebracht werden. Das Aufzeichnungspapier läßt beispielsweise einen dynamischen Amplitudenbereich von etwa ²IO db zu, wohingegen ein digital aufgezeichnetes Gleitkcmmawort einen Dynamikbereich von 156 db oder mehr umfassen kann. Bei der Umsetzung aus der Digitalform in eine nutzbare Analogform muß daher eine selektive Pressung oder Verengung der verschiedenen Amplituden erfolgen. Aus diesem Grunde führt die Umsetzung unabwendbar zu Verzerrungen. Durch die Verfahrensweise nach der Erfindung v/erden jedoch solche Verzerrungen auf ein Minimum herabgesetzt, und es werden Analogdaten in der Form von Oszillogrammen oder Schlangenlinienkurven erhalten, die nützliche Informationen für den Seismiker und andere Fachleute beinhalten. - , , ■

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umsetzen von Daten aus
der Digitalform in die Analogform zu schaffen, vermittels v/elcher innerhalb eines breiten dynamischen Amplitudenbereichs liegende digitale Daten (wie z.B. seismische Daten) in die Analogform von Oszillogrammen oder "Schlangenlinienkurven" überführbar sind, die insbesondere selektiv verengte oder gepreßte Wiedergaben der vor Umsetzung in die Digitalform vorhandenen 'und einen breiten dynamischen
Amplitudenbereich einnehmenden Signale darstellen, viobei die selektive Amplitudenpressung nicht mit die Wiedergabetreue ernsthaft beeinträchtigenden Verzerrungen behaftet sein soll.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung werden
digital aufgezeichnete und eine Mantisse A und eine Hochzahl E darstellende Signale zu einem gewünschten Analogsignal V_q verarbeitet. Dazu werden A darstellende Digitalsignale in ein Analogsignal ^V(ß_/n - ^{A V} _ref (Gleichung 5) umgesetzt, in welcher V _f eine Punktion der Zeit t ist. Die · E darstellenden Digitalsignale werden zu einem Signal verarbeitet, das eine neue Hochzahl (K-E) darstellt, wobei K jedes Mal dann, wenn V „ einen vorbestimmten Größenwert erreicht, um einen vorbestimmten Betrag verändert wird. Das Analogsignal ^v(ri_/'\ wird einer Gruppe von Verstärkerstufen zugeführt, die jeweils den Verstärkungsgrad 8 aufweisen. Das Signal (K-E) steuert das verstärkte Signal V,_ .» durch eine bestimmte Stufe der Verstärkergruppe durch und liefert das Analogsignal 'V_Q = V_(ß__A) ß^(K"^E) (Gleichung 6), das ausdrückbar ist durch die Gleichung V=V. V ..8

ο ein rei

(Gleichung 7).

Entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden verschiedene Formen programmierter Verstärkungsregelung angewandt, indem das Signal V _f einer.zeitver-

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anderlichen Verstärkungsfunktion G(t) unterworfen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform, der Erfindung wird schließlich eine automatische Verstärkungsregelung in der Weise angewandt, daß das Signal V_Q die Geschwindigkeit der Verstärkungssteigerung steuert.

Weitere Merkmale, sowie die Vorteile der Erfindung werden im nachfolgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In den Zeichnungen ist

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer verallgemeinerten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Umsetzen innerhalb eines breiten dynamischen Amplitudenbereichs liegender Digitaldaten A und E in ein Analogsignal V mit verengtem Amplitudenbereich, zur Herstellung von Oszillogrammen oder Schlangenlinienkurven,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung Zur .. Beeinflussung einer Bezugsspannung V _ durch eine Ausführungsform einer programmierten Verstärkungsregelung, d.h. zum Anlegen einer zeitveränderlichen Verstärkung£ funktion an V *.,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Beeinflussen der Bezugs spannung V „ d_turch eine Ausführungsform einer programmierten Verstärkungsregelung, d.h. zum Anlegen einer zeitveränderlichen Verst&rkungsfunktion unterschiedlicher Beschaffenheit an V_ref, und

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Pig» J| ,ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Beeinflussung der Bezugsspannung V „ durch eine Ausführungsform.einer automatischen Verstärkungsregelung.

Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Register 20 zur Speicherung von achtzehn Binärziffern oder Bits vorgesehen_s welche die Amplitude eines durch ein Geophon erzeugten seismischen Signals in'Digitalform darstellen. Drei dieser achtzehn Bits, welche durch die Bitstellen e., e₂ und e, des Registers 20 bezeichnet sind, stellen die Hochzahl oder den Exponenten E eines Gleitkomma-Digitalworts dar. Die mit a^ bis a^ bezeichneten vierzehn Bitstellen des Registers 20 stellen die Mantisse A dar, während das an der mit Sjf bezeichneten Bitstelle befindliche eine Bit das Vorzeichen ■ oder die Polarität des seismischen Signals darstellt.

Es sei angenommen, daß die vorstehend beschriebenen achtzehn bits zunächst in einem entsprechenden Speicherwerk des in der vorgenannten U₀S₀ Patentschrift 3 603 972 von Vanderford beschriebenem Verstärkersystems aufgezeichnet und anschließend in das Register 20 eingegeben worden sind. Das Register 20 kann einen Teil des Verstärkersystems nach Vänderford bilden oder zum Zv/ecke der Wiedergabe auch als. Hilfsregister betrachtet werden» Da jede Verstärkerstufe des Verstärkersystems nach Vänderford'wie oben erwähnt einen konstanten Verstärkungsgrad'acht (8) aufweist, brauchen daher nur die die Hochzahl E und die Mantisse A äarstelenden bits aufgezeichnet und-schließlich in das Register 20 eingegeben au werden»

Das eine bit_s welches das Vorseichen angibt _ä und die vierzehn bits, welche die Ma.ptisse angeben_s werden anschließend in den in Fig« 1 -dargestellten Digitai-lRa -(D/A=Wandler) 22 eingegeben·. An einen neltensn E

- ίο -

des D/A-Wandlers 22 wird eine als V „ bezeichnete ver-

ref

änderliche Bezugsspannung angelegt. Auf Quelle und Beschaffenheit von Vf. wird weiter unten in Verbindung mit den entsprechenden mathematischen Zusammenhängen näher eingegangen.

Die die Hochzahl E darstellenden drei bits werden von dem Register 20 in eine digitale Subtraktoreinheit 2k eingegeben. Der digitalen Subtraktoreinheit 24 werden außerdem drei zusätzliche bits, Vielehe einen ganzzahligen K-V/ert darstellen, durch einen K-Generator oder Zähler 26 zugeführt. Es sei angenommen, daß bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die Kochzahl E irgendeiner der Dezimalwerte 1, 2, 3> k oder 5 ist und die bits e.., e_? e, in Binärform daher zwischen 001 bis 101 liegen. K,das ebenfalls durch drei bits dargestellt wird, ist ebenfalls eine ganze Zahl. Der K-Generator oder Zähler 26 wird weiter unten ausführlicher beschrieben. K kann irgendeinen der Dezimalwerte 0, 1, 2, 3 oder h annehmen (so daß die Binärziffern oder bits zwischen 000 und 100 liegen).

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, liefert die Subtraktoreinheit 2k ein aus Digitalsignalen bestehendes und drei bits darstellendes Ausgangssignal, welches wiederum den ganzzahligen Wert (K-B) darstellt. Die (K-E) darstellenden Binärziffern oder bits werden in eine allgemein mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnete und in Fig. 1 von einer gestrichelten Linie umrandete Verstärkereinheit eingespeist, die einen Verstärkungsgrad G = 8^V ' aufweist.

Die Verstärkereinheit 28 weist entsprechend der Darstellung von Fig. 1 ein aus den Widerständen R. und R_ß bestehendes Dämpfungsglied auf, welches im Eingangskreis der ersten Verstärker stufe 50' liegt. Auf die erste Verstärkerstufe .50 folgen in Kaskadenschaltung vier weitere und. jeweils

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-limit den Bezugszeichen 52, 5¹I, 56 baw. 58 bezeichnete Verstärkerstufen, die jeweils einen'Verstärkungsgrad" G = 8 aufweisen. Entsprechend Fig_s 1 ist· mit dem Ausgang jeder Verstärkerstufe jeweils eine_Schaltereinheit S^₅, Sg₉ S₅, " S₁^ bzw. S₁. gekoppelt,

In Fig. 1 ist weiterhin eine Dekodiermatrix -6ö dargestellt. Die (K-E) darstellenden Signale in Digitalform werden wie dargestellt in die Dekodierraatrix 60 eingespeist. Diese. den geradzahligen Wert (K-E) darstellenden Digitalsignale werden der Dekodiermatrix 6ö durch die digitale Subtraktoreinheit 2*1 zugeführt. Die Dekodiermatrix 60 weist töie' dargestellt fünf Ausgänge auf« Jeder der fünf Ausgänge der Dekodiermatrix 60 ist in Fig. 1 mit einem geradzahligen Ausgangswert (K-E) bezeichnet_s wobei diese Werte die Dezimalzahlen -1 bis -5 umfassen» Das Signal (K-E) = -1 treibt die Schaltereinheit S.. Das Signal (K-E) = -2 treibt die Schaltereinheit S₃. Das Signal (K-E) = -3 treibt die Schaltereinheit S,. Das Signal (K-E) = -Ί treibt die Schaltereinheit S₁J. Das Signal (K-E) = -5 treibt die Schaltereinheit S₁-. Die in Kaskadenschaltung geschalteten Verstärkerstufen 50 bis 58 bilden in Verbindung mit den Schaltern S. bis S₁- das Gleitkomma-Verstärkersystem (floating point amplifier system), welcher In der vorgenannten U.S. Patentschrift 3-603 972 von Vanderford beschrieben ist.

Wenn wie aus Fig. 1 ersichtlich das Signal (K-E) = -1 die Schaltereinheit S₁ ansteuert, d.h. öffnet, liefert die

Verstärker stufe 58 eine Ausgangs spannung V = V,_D_.x 8 . In entsprechender Weise liefert die Verstärkerstufe 56 bei Ansteuerung der Schaltereinheit S„ ein Ausgangssignal

^Vo = ^V(D-A) ⁸"^{2 usw}· ' ■ " ·

Wie Fig. 1 zeigt, gibt der D/A-Wandler 22 eine mit V,_ .» bezeichnete Ausgangssignalspannung in Analogfor_m an die

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Verstärkereinheit 28 ab. Diese Signalspannung ^V(_D_^j E^e~ langt entsprechend der Darstellung über das aus den Widerständen R. und R_n bestehende Dämpfungsglied in die Ver-

A U

Stärkereinheit 28. Die Verstärkereinheit 28 liefert ihrerseits ein- rait V bezeichnetes Ausgangsspannungssignal in Analogforra an einen Demultiplexer 30. . Von dem Demultiplexer 30 gelangt das Signal zu einer Haltes'tufe 32 und dann zu einer Pilterstufe 3Ί, von der das Signal dann einem Galvanometer-Oszillographen 36 zugeführt werden kann, der sichtbare OsEÜlogramme oder Schlangenlinienkurven mit vereng ter oder gepreßter dynamischer Amplitude liefert.

In der Praxis werden bei der Aufzeichnung viele Geophone eingesetzt, was eine Mehrkanal-Wiedergabe erforderlich macht. Zur Erhöhung der Anzahl der Wiedergabekanäle brauchen jedoch lediglich die mit den Bezugszeichen 32 und 3** bezeichneten Stufen und der Oszillograph 36 in Piß· 1 mehrfach vorhanden zu sein. Der übrige Teil der in Fig. 1 dargestellten Schaltung ist allen Kanälen gemeinsam.

Zur Erzeugung der veränderlichen Bezugsspannung V- und zur Veränderung des am Ausgang des K-Generators 26 erscheinenden K-Wert3 weist die in Pig. I dargestellte Vorrichtung einen Bezugsspannungsgenerator 38 und einen Vergleicher *J0 auf. Weiterhin ist eine positive Spannungsquelle von + 8 Volt vorgesehen, welche eine Bezugsspannung für den Vergleicher kO liefert. Die andere Bezugsspannung ^Vref ^w"'^{d über d}i^e Leitung U2 an einen weiteren Eingang des Vergleichers ko angelegt. Das Ausgangssignal des Vergleichers ^O wird über die Leitung H*i dem K-Generator 26 zugeführt und dient eur Veränderung des durch den K-Generator 26 an die Subtraktoreinheit 24 angelegten K-Wert3.

Das Ausgangssignal des Vergleichers Ί0 wird außerdem über die Leitung 46 dem Bezugsspannungsgenerator 38 zugeführt.

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BAD'

Das über die Leitung Ί6 an den Generator· 38 angelegte Signal dient dazu, die Bezugsspannung V „,, doh. die von dem Generator abgegebene Ausgangsspannung auf einen niedrigeren Wert (+ 1 Volt) zurückzustellen. Die Art und Weise ₉ in welcher V _f rückgestellt wird_s ist weiter unten ausführlicher erläutert.

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise und der theoretischen Grundlage der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung soll hier eine mathematische Analyse gegeben werdenι

Bei Aufzeichnung des in einem breiten dynamischen Bereich liegenden Signals in digitaler Wortform mit dem Gleitkomma-Verstärker nach Vanderford ist das Verhältnis ' zwischen Mantisse A und Hochzahl E wie folgt: .

^{A = V}ein ^8E (Gleichung IA)₃

in welcher A die Mantisse» E die Hochzahl oder den Exponenten, die Dezimalzahl 8 den Verstärkungsgrad jeder Verstärkerstufe in dem Verstärkersystem nach Vanderford und gleichzeitig die Grundzahl des benutzten Zahlensystems und V . die Amplitude des von einem Geophon dem Verstärkersystem nach- Vanderford zugeführten Eingangsspannungssignals ist.

Der D/A-Wandler 22 wandelt die die Mantisse A darstellenden bits a> .... a.u in eine Analogsignalspannung V,~ »v ^um° Diese Signalspannung ist jedoch nichtssagend _s solange sie nicht "aus dem schwebenden Zustand zurückgebracht" ("defloated") ist, d.h. mit der entsprechenden Hochzahl von multipliziert worden ist- Ein- Verfahrensgang nach der Erfindung besteht nun darin, das Änalogspannungssignal ^fn„p.\' -der Verstärkereinheit 2 8>ffiit dem" Verstärkungsgrad G = 8^ *"' suzufühi-eru Die Verstärkereinheit ?:8 erseugt eine Ausgangs spannung V ₃ die-wie folgt, definiert ist =

1Q13 .. BAD

^Vo ^{= A V}ref ^ß(K"^E) (Gleichung 2).

Da in Gleichung IA der Wert A als A=V. 8^E definiert • · em

ist, ergibt sich durch Einsetzen

^Vo ^{= V}ein ^Vref ^ ⁸^"*⁰ (Gleichung 3). Gleichung 3 läßt sich zurückführen auf folgende Gleichung:

^Vo ^{= V}ein ^Vref ⁸* (GleichungH).

Daher ist V das ursprüngliche Geophon-Eingangssignal,

K multipliziert mit V _f und einem Verstärkungsfaktor 8 .

Der D/A-Wandler 22 liefert außerdem eine Ausgangsanalogspannung V/_D_.v, die sowohl der Mantisse A als auch V _f proportional ist, wenn (0 % A = 1). Mathematisch ergibt sich somit

^V(D-A) ^{= A V}ref (Gleichung 5).

Da der Verstärkungsgrad der Verstärkereinheit 28 dem Wert

( K-E }
8^V ' entspricht, ergibt sich

V₀ = V_(D__A) 8^(K'^E) (Gleichung 6)

und durch Einsetzen der Gleichungen 1 und 5 in die Gleichung 6

V= ^Vein ^Vref ⁸* (Gleichung 7).

Entsprechend Gleichung 7 stellt daher die Ausgangsspannung V eine Wiedergabe der allgemeinen Form oder des Verlaufs der ursprünglichen Eingangsspannung V . dar.

Gleichung 7 beinhaltet eine allgemeine Feststellung in mathematischer Form der theoretischen Arbeitsgrundlage der in Fig. !"dargestellten Vorrichtung, während Fig. 1 ein verallgemeinertes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In Zusammenfassung läßt sich sagen» daß bei der Vorrichtung nach Fig, 1 sowohl V, _f. und K verändert werden, um ein Ausgangssignal V" zu erhalten, das in bezug auJC V_e^ einen

verengten oder gepreßten dynamischen Amplifcudenbereich hat» Die Arbeitsweise der in Pig. 1 (Dargestellten Vorrichtung, ist wie folgt: - ■

Signale, welche die bits Ce) für die Hochzahl darstellen, werden der digitalen Subtraktoreinheit 2k von dem Register 20 zugeführt. Außerdem werden Signale_s welche die bits für die Mantisse A und das" Vorzeichen Sj^ darstellen, von dem Register 20 in den D/A-Wandler 22 eingegeben. Der . Besugsspannungsgenerator 38 liefert das Signal V- an den D/A-Wandler 22. Entsprechend einem lediglich zur Yeranschaulichung dienenden und die Erfindung in iteiner Weise beschränkenden Ausführungsbeispiel der Erfindung wird V _f in bezug auf die Zeit zwischen +1 Volt und +8 Volt entsprechend einer periodischen Punktion verändert {siehe die in Fig. 1 unter dem Generator 38 dargestellte Sägezahn-Wellenform) .

Der Vergleicher 40 tastet über die Leitung U2 den Wert von Vf ab und vergleicht diesen mit seinem Bezugsspannungs- " eingang von +8 Volt. Jedes Mal dann, wenn V _f +8 Volt erreicht, liefert der Vergleicher kO einen Ausgangsimpuls, der zwei Vorgänge bewirkt, nämlich V- (über die zu dem Generator 38 führende Leitung 46) auf +1 Volt rückstellt und den K-Generator oder Zähler 26 zur Steigerung des K-Werts um +1 bringt.

Vermittels des das Vorzeichenbit darstellenden Signals wird Vf in dem D/A-Wandler 22 entweder positiv oder negativ gemacht.

Der D/A-Wandler 22 liefert eine Ausgangssignalspannung ^V(D-A) ^{= A v}ref (^GleicnunjS 5) an die Verstärkereinheit 28, die insbesondere über das Dämpfungsglied R-, R_R der Verstärkereinheit in diese eingespeist wird. Die.digitale Subtraktoreinheit 2k liefert (K-E) darstellende Signale an

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die Dekodiermatrix 60. In Abhängigkeit von dem Wert für (K-E) wird jeweils nur ein einziger der Schaltereinheiten S₁ bis S(- angesteuert und das Eingangssignal V,__A» wird mit der entsprechenden Hochzahl von 8 multipliziert, wodurch die Ausgangssignalspannung V_q = V,_D__A* 8^V (Gleichung 6) erhalten wird, welche sich auch ausdrücken läßt durch V = V . V - 8^K (Gleichung 7).

In den Figuren 2, 3 und k sind abgeänderte Ausführungsformen der allgemeinen Vorrichtung nach Fig. 1 dargestellt, bei denen es sich um die Anwendung verschiedener Formen von Verstärkungsregelung auf die verarbeiteten Signale handelt.

Bei vielen wie z.B. seismischen Anwendungen, jedoch ohne Beschränkung auf diese, ist es wünschenswert, eine zeitveränderliche Verstärkungsfunktion an die Daten anzulegen. Das ist aufgrund des breiten dynamischen Amplitudenbereichs des Eingangssignals (V . ) und des verhältnismäßig engen dynamischen Amplitudenbereichs des Signals V erforderlich, welches in Form eines Oszillogramms oder einer Schlangenlinienkurve zur Sichtanzeige gebracht werden soll.

Die vorstehend beschriebene und in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung eignet sich zur Verstärkungsregelung durch Anlegen einer Verstärkungsfunktion G(t) an V #., so daß:

^Vref ^{= G(t) V}max (Gleichung 8),

in welcher V der zulässige Höchstwert von V- und 0 < G(t) $ 1 ist.

Durch Einsetzen von Gleichung 8 in Gleichung 7 erhält man ^Vo = ^Vein 8^K %x °<t> (Gleichung 9).

Wie Gleichung 9 zeigt, kann die Ausgangsspannung V auf jeden gewünschten Wert vergrößert oder verkleinert werden»

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OAU %-Ί ItVJIIVU- ,-r / .·,

und außerdem läßt sich jede gewünschte Verstärkungsfunktion G(t) anwenden, um V innerhalb für die Sichtanzeige geeig-'"neter Werte zu halten. V „ muß sich jedoch über den vollen Dynamikbereich des Eingangssignals V · verändern« Bei Vorrichtungen für einen breiten dynamischen Amplitudenbereich kann es unzweckmäßig sein, V ~ über den vollen Bereich zu verändern. Eine praktische Lösung dieses Problems besteht darin, den K-Wert in Einheitszuwachsket ragen zu verändern, so daß V in einem Bereich von 1 bis 8 Volt (18 db) verändert wird. Durch Kombination beider Wirkungen, nämlich der Steigerung von K und der Veränderung von V-wird eine praktische Anordnung erzielt, bei der die Bezugsspannun-g V _f nur innerhalb eines Bereichs von 18 db schwanken muß. Jedes Mal dann, wenn V „ den oberen Grenzwert seines Bereiches (V )' erreicht,. wird K erhöht und ^Vref ^{auf se}^-^nen unteren Grenzwert ( max) zurückgestellt. Die vorstehenden Ausführungen beziehen sich auf zunehmende Verstärkungsfunktionen. Im Fälle abnehmender Verstärkungsfunktionen wird jedes Mal dann, wenn V „ den unteren

Y rei

Grenzwert seines Bereichs (max) erreicht, K um -1 geändert

—8—

und V _f auf seinen oberen Grenzwert V zurückgestellt. Die Steigerung von K um +1 erzeugt einen Sprung von +18 db. Das Rückstellen von V _f von V auf max erzeugt einen Sprung von -18 db« Durch gleichzeitiges Verändern von K und V „ erhält man einen Gesamteffekt

ref

gleich null. Daher ergeben sich keine Unstetigkeiten in der Verstärkungsfunktion. · '

Für seismische Anwendungen ist die Verstärkungsfunktion im allgemeinen eine Exponentialfunktion der Form E ο

In Figur 2 ist in schematischer Form eine Vorrichtung zur Erzeugung einer exponentiellen ¥*ersfcäFkungsfunktion dar··=· -gestellt. Mit Ausnahme des YergleicheTa ¹IO bilden die übrigen _s in Pig» 2 dargestellten Schaltungselem@ifit@ iss

einzelnen den Bezugsspannungsgenerätor 38 der Pig. I.

Entsprechend der Darstellung von Fig. 2 sind eine eingangsseitige Stufenspannungsquelle V₁, ein Sägezahngenerator, eine Exponentialumsetzerstufe und der Vergleicher 40 vorgesehen. Der Sägezahngenerator besteht aus einem im Eingangskreis liegenden Widerstand R₁, einem Funktionsverstärker 70, einem Kondensator C₁ und einem Schalter S., wobei diese Schaltungselemente entsprechend der schematischen Darstellung von Fig. 2 zusammengeschaltet sind. Die Exponentialumsetzerstufe besteht aus einem Funktionsverstärker 72 mit einem zwischen Eingangs- und Ausgangsklemme liegenden V/iderstand FL· und einer im Eingangskreis liegenden Diode D..

An den Eingang des Sägezahngenerators wird im Zeitpunkt t = O eine Stufenspannungsfunktion angelegt. Der Sägezahngenerator erzeugt eine Ausgangsspannung Vp, die linear mit Zeit zunimmt. Die Exponentialumsetzerstufe erzeugt unter Ausnutzung der logarithmischen Kennlinie der Diode D₁ die Ausgangsbezugsspannung V „, welche proportional ist Vp. Der WeFt des Widerstandes R₂ wird so gewählt, daß das Ausgangssignal folgende Größe erhält

^Vref '^{= DE R}1^C1 (Gleichung 10), in welcher D und E Konstanten und E die Basis der natürlichen Logarithmen ist.

Wenn der Vergleicher ¹IO durch Abtasten feststellt, daß V ihren Höchstwert erreicht hat, wird der Schalter S. über die Leitung Ί6 kurzzeitig geschlos-sen, wodurch der Kondensator C. entladen und dadurch die Spannung V₂ auf ihren Anfangswert zurückgebracht wird. Wenn V~ auf ihren Anfangswert surUckkehrt, geht"das Ausgangssignal V_ref der Expo- nentialuinsetiserstufe ebenfalls auf seinen Anfangswert zurück,

Der Vergleicher ¹IO erzeugt außerdem über die Leitung ¹I¹J ein Signal, das dem K-Generator -26 augeführt wird- und den K-VJert um eins steigert. Dadurch wird ^v _ref" um 18 db verringert und der Verstärkungsj;rad des D/A-Wandlers 22 um -18 db herabgesetzt, während die Hochzahl (K-E) gesteigert und dadurch der Verstärkungsgrad der Verstärkereinheit 28 um +18 db gesteigert wird. Sobald "sich S_A öffnet, wiederholt sich der beschriebene Vorgang. Auf diese Weise wird ein programmierter Verstärkungsregelungsvorgang erhalten, bei dem der Wiedergabeverstärkungsgrad mit einer durch R^C. vorgegebenen ausgewählten Geschwindigkeit zunimmt. In db/see ausgedrückt ist diese Verstärkungssteigerung linear.

Bei den in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Vorrichtungen, läßt sich der ursprüngliche Verstärkungsfaktor (d.h. der ' Verstärkungsgrad im Zeitpunkt t = 0) auf einen beliebigen Wert einstellen, indem der ursprüngliche Gleichspannungswert der Spannung Vp entsprechend b'emessen wird. Außerdem läßt sich der endgültige Verstärkungsgrad auf einen gewünschten Wert bringen, indem die Stufeneingangsspannung V₁ in Fortfall gebracht wird. Wenn V. = 0 Volt ist, bleibt der Verstärkungsgrad auf einem beliebigen Wert konstant.

Es kann auch eine Verstärkungsfünktion anderer Beschaffenheit verwendet werden wie z.B. eine Funktion dritten Grades G(t) = f(t-⁵), um eine brauchbare Wiedergabe zu erzielen. In Fig. 3.ist eine entsprechende Vorrichtung zur Erzeugung einer Verstärkungsfunktion dritten Grades dargestellt* Entsprechend Fig. 3 sind drei Sägezahngeneratoren vorgesehen, die jeweils mit dem Bezugszeichen 7k_t 76 bzw. 78 bezeichnet sind. Außerdem ist eine Stufenspannungsquelle V₁ vorhanden. Die Schalter S_A, S_ß und S_c werden dazu verwendet, die Sägezahngeneratpren .gleichzeitig in.der in

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Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Weise zurückzustellen.

Je nach der gewünschten Genauigkeit kann die Verstärkungsfunktion vereinfacht und auf eine Funktion zweiten oder ersten Grades zurückgeführt werden. Sogar die einfachere Funktion ersten Grades ist annehmbar., wenn die Hochzahländerungen durch Steigerung des K-Werts erzielt werden. Als Ergebnis erhält man eine Exponentialfunktion, die Stückoder abschnittsweise linear ist, wobei sich jedes lineare Segment beispielsweise über einen Bereich von nur 18 db erstreckt.

Die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Vorrichtungen lassen aich als Vorrichtungen zur programmierten Verstärkungsregelung bezeichnen, bei denen die Verstärkungsfunkτ tion in Abhängigkeit von der Zeit mit vorbestimmter Geschwindigkeit zunimmt.

Eine weitere Verstärkungsregelschaltung, die keine programmierte Verstärkungsregelung vorgibt, ist in Fig. ΪΓ dargestellt. Bei der in Fig. ¹I dargestellten Vorrichtung steuert die Amplitude des Analogsignals V die Geschwindigkeit der Verstärkungssteigerung. Es handelt sich somit um eine automatische Verstärkungsregelung, die auch als AGC bezeichnet wird. Entsprechend der Darstellung tastet ein AGC-Pegeldetektor 80 die Analogspannung ab. Wenn das Analogsignal zu klein ist, wird V« negativ gemacht, Und der Sägezahngenerator verändert V „ in positiver Richtung. Wenn das Analogsignal zu groß wird, wird V- positiv gemacht und V-. verringert. Da V- einen direkten Einfluß auf die Amplitude des Analogsignals hat, bewirkt die dargestellte Schaltung, daß der Pegelwert des Analogsignals innerhalb des ganzen Dynamikbereichs des Sägezahngenerators im wesentlichen konstant ^bleibt. Sobald der Grenzwert des Sägezahngenerators erreicht ist, wird der K-Wert ent-

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sprechend Pig. 4 über die Leitung M um einen Zuwachsbetrag verändert. Das Analogsignal Wird damit auf einen innerhalb des Dynamikbereiches des Sägezahngenerators liegenden Wert zurückgebracht. '.

Es soll hier darauf hingewiesen werden, daß Gleichung 1 auch in allgemeiner Form geschrieben werden kann, indem die Basis 8 auch durch eine verallgemeinerte Grundzahl R ersetzt wird.

Wenngleich die vorstehende Beschreibung auf die Herstellung einer dauernden Aufzeichnung in Form eines Oszillogramms gerichtet ist, lassen sich nach dem Verfahren und vermittels der Vorrichtung nach der Erfindung auch Sichtanzeigen jeder Art wie z.B. auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre herstellen.

— Patentansprüche:

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BAD ORIQJNAt *

Claims

Patentansprüche:

Verfahren zum Umsetzen von Digitalsignalen in ein "Analogsignal V_q von gepreßtem dynamischem Amplitudenbereich, wobei jedes Analogsignal innerhalb eines breiten dynamischen Amplitudenbereichs von Analogsignalen liegt und durch ein entsprechendes Digitalwort in der Form von Digitalsignalen entsprechend der algebraischen Gleichung —E

V . = A R dargestellt ist, in welcher V . die Amplitude eines innerhalb dieses Bereichs liegenden bestimmten Analogsignals, A eine Mantisse, R eine Grundzahl des jeweils benutzten Zahlensystems und E eine Hochzahl darstellt, und wobei einige dem Digitalwort entsprechende Digitalsignale E darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß ein periodisches analoges Bezugssignal Vf. mit niedrigsten und höchsten Signalpegelwerten erzeugt wird, die A darstellenden Digitalsignale in ein entsprechendes Analogsignal umgesetzt werden, sowie das Ä entsprechende Analogsignal mit dem analogen Bezugssignal V- zu einem Analogsignal V,_Q .* = A V- zusammengesetzt, ein eine Zahl K darstellendes Digitalsignal erzeugt, der Wert K·jedes Mal dann, wenn das Analogsignal V- seinen höchsten Signalpegelwert erreicht, in Abhängigkeit von dem Erreichen dieses Höchstwertes von Vf. um einen vorbestimmten Betrag verändert wird, die K und E darstellenden Digitalsignale zu einem die Zahl (K-E) darstellenden Digitalsignal zusammengesetzt werden, das Analogsignal ^V(D-A) entsprechend einem gleich R* ' betragenden Verstärkungsfaktor, bei dem die Hochzahl von R aus dem Digitalwert (K-E) besteht, verstärkt und in Abhängigkeit von dem Digitalsignal (K-E) das Analogsignal V_Q = ^V(D-A) R^iKE) erzeugt wird.

2. Verfahren zum Umsetzen von Digitalsignalen in ein zur Sichtanzeige geeignetes Analogsignal V_Q, wobei jedes

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Analogsignal innerhalb eines breiten dynamischen Amplitudenbereiches von Analogsignale?! liegt und durch ein ent·" sprechendes Digitalwort in der Form von Digitalsignale'n , .entsprechend der algebraischen -Gleichung V 4 = A R**"" dargestellt ist, in welcher ¥ j die Amplitude eines innerhalb dieses Bereichs liegenden bestimmten Analogsignal®, A eine Mantisse, R eine Grundzahl des jeweils benutzten Zahlensystems «nd-E eine Hochzahl darstellt, und wobei'einige dem Digitalwort entsprechende Digitalsignale A.und andere E darstellen, dadurch gekennzeichnet, da& ©in periodisches analoges Bezugs signal V « mit niedrigsten Und h$ejfc@$en Signalpegelwerten erzeugt wird, die A darstellenden. Digitalsignale in ein entsprechendes Analogsignal umgesetzt werden, sowie das A entsprechende Analogsignal snit -U-Bm. fenalo™ gen Bezugssignal V *, au einem Analogsignal V/jwi$^sä V *;· •zusammengesetzt, ein eine Eahl K darstellendes Digitalssignal erzeugt, der Viert K jedes Mal dann» wenn das Analogsignal ν« seinen höchsten Signalpegelwert erreicht _$ in Abhängigkeit von dem Erreichen dieses Höchstwertes ven-V _f um einen vorbestimmten Betrag verändert wird₉ die K und E darstellenden Digitalsignale zu einem die Zahl*(K-E) darstellenden Digitalsignal zusammengesetzt werden₉ das Analogsignal V*_D *x entsprechend einem gleich r^^k"^e' betragenden •Verstärkungsfaktor, bei dem die Hochzahl von R aus dem Digitalwert (K-E) besteht_s verstärkt₉ in Abhängigkeit von dem Digitalsignal (K-E) das Analogsignal V. = ^/h-A} erzeugt und das Analogsignal V zur Sichtanzeige gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sichtanzeige ein Öszillogramm hergestellt wird»

¹I. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß R = 8 gewählt wird....

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5· Verfahren zum Umsetzen von Digitalsignalen in ein Analogsignal V von gepreßtem dynamischem Amplitudenbereich, wobei jedes Analogsignal innerhalb eines breiten dynamischen Amplitudenbereiches von Analogsignalen liegt und durch ein entsprechendes Digitalwort in der Form von Digitalsignalen entsprechend der algebraischen Gleichung V . = A R dargestellt ist, in welcher V . die Amplitude

x£Λ-W ■ . \ JLlI

eines innerhalb dieses Bereiches liegenden bestimmten Analogsignals, A eine Mantisse, R eine Grundzahl des jeweils benutzten Zahlensystems und E eine Hochzahl darstellt, und wobei einige dem Digitalwort entsprechende Digitalsignale A und andere E darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß ein periodisches analoges Bezugssignal V_MQ„ = V_tvev G(t) mit

Γ 6 X niet X

niedrigsten und höchsten Signalpegelwerten erzeugt wird,

wobei V_m_„ der höchste Signalpegelwert des Bezugssignals max

und G(t) eine zeitlich veränderliche Verstärkungsfunktion ist, die A darstellenden Digitalsignale in ein entsprechendes Analogsignal umgesetzt werden, sowie das A entsprechende Analogsignal mit dem analogen Bezugssignal V _f zu einem Analogsignal ^V(n__A\ ^{= A V}ref ^zusainmenSesetzt, ein eine Zahl K darstellendes Digitalsignal erzeugt, der Wert K jedes Mal dann, wenn das Analogsignal V _f seinen höchsten Signalpegelwert erreicht, in Abhängigkeit von dem Erreichen dieses Höchstwertes V von V_~ um einen vorbestimmten

Iu el X JrQl

Betrag verändert wird, die K und E darstellenden Digitalsignale zu einem die Zahl (K-E) darstellenden Digitalsignal zusammengesetzt werden, das Analogsignal V,_n .» entsprechend einem gleich R^v ' betragenden Verstärkungsfaktor, bei dem die Hochzahl von R aus dem Digitalwert (K-E) besteht, verstärkt und in Abhängigkeit von dem (K-E) darstellenden Digitalsignal das Analogsignal V = V j ^v„o_V G(t) 8^K erzeugt wird,

lila X

6. Verfahren nach Anspru'ch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Analogsignal V_Q zur Sichtanzeige gebracht wird.

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7. Vorrichtung zum Umsetzen von Digitalsignalen in ein zur Sichtanzeige geeignetes Analogsignal V_Q, wobei jedes - Analogsignal innerhalb eines breiten dynamischen Amplitudenbereiches von Analogsignalen liegt und durch ein entsprechendes Digitalwort in der Form von Digitalsignalen

_ Tj»

entsprechend der algebraischen Gleichung V . = A R dargestellt ist, in welcher V . die Amp'litude eines innerhalb dieses Bereiches liegenden bestimmten Analogsignals, A eine Mantisse, R eine Grundzahl des jeweils benutzten Zahlensystems und E eine Hochzahl darstellt, und wobei einige dem Digitalwort entsprechende Digitalsignale A und andere E darstellen, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines periodischen Bezugssignals V» mit niedrigsten und höchsten Signalpegelwerten, eine Vorrichtung zum Umsetzen der A darstellenden Digitalsignale in ein entsprechendes Analogsignal, eine Vorrichtung zum Zusammensetzen des A entsprechenden Analogsignals mit dem Bezugssignal V_ref zu einem Analogsignal ^V/_D__A\ ^{= A V}ref ³ eine Vorrichtung zur Erzeugung eines eine Zahl K darstellenden Signals, eine Vorrichtung zum Verändern des Werts K jedes Mal dann, wenn das analoge Bezugssignal V- seinen höchsten Signalpegelwert erreicht, in Abhängigkeit von dem Erreichen dieses Höchstwerts von V *,, um einen vorbe-

rei

stimmten Betrag, eine Vorrichtung zum Zusammensetzen der K und E darstellenden Signale zu einem die Zahl (K-E) darstellenden Signal, eine Vorrichtung zum Verstärken des

(K- E^

Analogsignals V,_ß .* entsprechend einem gleich R betragenden Verstärkungsfaktor, bei dem die Hochzahl von R

aus dem Digitalwert (K-E) besteht, und zum Erzeugen des

fK—E^
Analogsignals V = V,__Av R^v ' in Abhängigkeit von dem

Signal (K-E) und durch eine Vorrichtung zur Sichtanzeige des Analogsignals V .

8. Vorrichtung zum Umsetzen von Digitalsignalen in ein -Analogsignal ¥ von verengtem dynamischem Amplitudenbereich,

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wobei jedes Analogsignal innerhalb eines breiten dynamischen Amplitudenbereiches von Analogsignalen liegt und durch ein entsprechendes Digitalwort in der Form von Digitalsignalen entsprechend der algebraischen Gleichung —E

V . : AR dargestellt ist, in welcher V . die Amplitude eines innerhalb dieses Bereiches liegenden bestimmten Analogsignals, A eine Mantisse, R eine Grundzahl des jeweils benutzten Zahlensystems und E eine Hochzahl darstellt, und wobei einige dem Digitalwort entsprechende Digitalsignale A und andere E darstellen, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines periodischen analogen Bezugssignals V_ - = V_mQV G(t), wobei in dieser Gleichung V

"Ci Πια X IucLX

den höchsten Signalpegelwert und G(t) eine zeitveränderliche Verstärkungsfunktion darstellt, eine Vorrichtung zum Umsetzen der A darstellenden Digitalsignale in ein entsprechendes Analogsignal, eine Vorrichtung zum Zusammensetzen des A entsprechenden Analogsignals mit dem analogen Bezugssignal V- zu einem Analogsignal V/n.A) = A V _f, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines eine Zahl K darstellenden Signals, eine Vorrichtung zum Verändern des Werts K jedes Mal dann, wenn das analoge Bezugssignal V_ref seinen höchsten Signalpegelwert erreicht, in Abhängigkeit von dem Erreichen dieses Höchstwerts von V__ef» um einen vorbestimmten Betrag, eine Vorrichtung zum Zusammensetzen der K und E darstellenden Signale zu einem die Zahl (K-E) darstellenden Signal und durch eine Vorrichtung zum Verstär-

(K-E) ken des Signals V/_d_a\ entsprechend einem gleich R betragenden Verstärkungsfaktor, bei dem die Hochzahl von R aus dem Digitalwert (K-E) besteht, und zum Erzeugen des Analogsignals V_Q = V_ein V_max G(t) 8^K in Abhängigkeit von dem (K-E) darstellenden Signal.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Oszillogramms aus dem Signal V_o.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung des periodischen Bezugssignals V_ dienende Vorrichtung aus einer Vorrichtung zum Erzeugen eines entsprechend einer vorbestimmten Funktion zeitlich veränderlichen Signals V ,, und damit einer programmierten Verstärkungsregelung besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Abtasten des analogen Ausgangssignalwerts V und eine Vorrichtung zur Steuerung der-Vorrichtung zum Erzeugen des periodischen Bezugssignals V „ in der Weise, daß das Bezügssignal V „ einen konstanten Ausgangssignalpegelwert beibehält, wodurch eine automatische Verstärkungsregelung bewirkt wird, vorgesehen sind. '

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