DE2237424A1 - Stabilisierungskreis fuer die grundlinie der signalwiedergabe auf einem bildschirm - Google Patents

Description

DIPL.-.ING. KLAUS NEUBECKER

Patentanwalt
4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9

Düsseldorf, 28. Juli 1972

PF 1713
7295

.Tektronix, Ine.
Beaverton, Oregon, V. St. A.

.Stabilisierurigskreis für die Grundlinie der Signalwiedergabe auf einem Bildschirm

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Signalwiedergabe-Grundlinienstabilisierung und insbesondere auf einen Stabilisierungskreis, mit dessen Hilfe automatisch für eine Kompensierung der Differenzen hinsichtlich der Ruhe-Gleichspannungsniveaus der wiedergegebenen Eingangssignale gesorgt werden kann, um die diesen Spannungsniveaus entsprechenden Wiedergabegrundlinien in stets derselben Vertikallage auf dem Wiedergabe-Bildschirm o. dgl. zu halten. Dieser Stabilisierungskreis weist ein Signalabtastsystem, eine Vergleichseinrichtung für den Vergleich des Grundlinien-Abtastausgangssignals des Signalabtastsystems mit einer Bezugsspannung sowie eine Speichervorrichtung zur Bildung einer entsprechenden Grundlinien-Korrekturspannung auf, die einem Abtasttor zugeführt und automatisch verändert wird, um die Grundllnien-Abtastspannung auf dem stets gleichen Wert zu halten.

Der Wiedergabe-Stabilisierungskreis nach der Erfindung erweist sich als besonders wertvoll, wenn er in einem Zeitbereich-Reflektometer eingesetzt wird, wo ein Testimpulsgenerator mit einer Tunneldiode als Quelle stufenförmiger Eingangsimpulse mit dem einen Ende einer zu untersuchenden übertragungsleitung und dem Abtasttor verbunden ist, während das andere Ende der übertrmingsleitung selektiv über einen Schalter mit einem offenen Kreis,

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einem Kurzschlußkreis sowie einem Widerstand endlicher Größe verbunden werden kann. Infolge der Vorspannung der Tunneldiode hat das der Übertragungsleitung zugeführte Eingangssignal ein Ruhe-Gleichspannungsniveau, das sich in Abhängigkeit von dem Anschluß der Übertragungsleitung an die verschiedenen Endkreise (Kurzschluß, Leerlauf, Widerstand) ändert. Der Stabilisierungskreis nach der Erfindung verhindert jedoch eine Vertikalverschiebung der Grundlinie der wiedergegebenen Signale auf einer diese Signale wiedergebenden Kathodenstrahlröhre in Übereinstimmung mit den verschiedenen Eingangssignalen, wie sie sonst - ohne Stabilisierung - auftreten würde.

Bei Wiedergabestabilisierungskreisen nach dem Stand der Technik wurde eine ausgleichende Kompensations-Gleichspannung von dem Ruhe-Spannungsniveau des Eingangssignals subtrahiert, um das Spannungsniveau auf Null herabzusetzen. Dadurch wurde jedoch die Anstiegszeit des Stufen-Eingangsimpulses erhöht, außerdem wurden weitere Verzerrungen in dem Signalverlauf durch das Tiefpaßfilter hervorgerufen, das durch die Reiheninduktivität bzw. die Parallelkapazität der hinzugefügten Gleichspannungsquelle oder Gleichstromquelle für die Ausgleichsspannung gebildet wurde. Ein weiterer Nachteil der Wiedergabestabilisierungskreise nach dem Stand der Technik ist darin zu sehen, daß ihre einwandfreie Arbeitsweise von der Stabilität der Tunneldiodenkennwerte abhängt. Der Wiedergabestabilisierungskreis nach der vorliegenden Erfindung beseitigt diese Nachteile, indem ein Signalabtastsystem zur Wiedergabe des Stufen-Eingangsimpulses eingesetzt und die Grundlinienkorrekturspannung von der Abtastspannung statt von dem der Übertragungsleitung zugeführten Eingangssignal subtrahiert wird.

Ein Stabilisierungskreis für die Grundlinie der Signalwiedergabe auf einem Bildschirm o. dgl., zur automatischen Kompensation von Differenzen bezüglich des Ruhe-Gleichspannungsniveaus mehrerer wiedergegebener Eingangssignale, so daß die den verschiedenen Niveaus entsprechenden Signalwiedergabe-Grundlinien in der gleichen Verti-

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kailage gehalten werden, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein Signalabtastsystem zur Abtastung verschiedener Teile der Kurvenform des einem Abtasttor des Signalabtastsystems zugeführten Einga.ngssignalS/ so daß entsprechende Abtast-Ausgangs signale erzeugt werden, die einer Wiedergabevorrichtung zugeführt werden, einen Zeitgeber, der das Abtastsystem das Ruhe-Gleichspannungsniveau der Eingangssignale abtasten und an dem Ausgang des Abtastsystems eine entsprechende Grundlinienabtastspannung abgeben läßt, einen Vergleicher zum Vergleich der Grundlinienabtastspannung mit einer Bezugsgleichspannung entsprechend der vertikalen Wiedergabelage, so daß eine Differenz-Ausgangsspannung erzeugt wird, sowie durch eine an den Ausgang der Vergleichseinrichtung angeschlossene Grundlinienkorrektureinrichtung zur Erzeugung einer dan Ruhe-Gleichspannungsniveau des Eingangssignals im wesentlichen gleichen Korrekturspannung und zur Beaufschlagung des Abtasttors mit der Korrekturspannung, so daß das Spannungsniveau der Abtast-Ausgangssignale aufgehoben und ihre Wiedergabe-Grundlinien unabhängig von Schwankungen in den Ruhe-Gleichspannungsniveaus der entsprechenden Eingangssignale auf der gleichen Höhe gehalten werden.

Es kann wünschenswert sein, die Gleich-Ausgangsspannung des Abtasttors manuell zu verstellen, um die Vertikallage der Wiedergabe zu verändern. Dies kann dadurch erfolgen, daß der Schleifer des manuellen Ausgleichpotentiometers mit dem Eingang eines Summierverstärkers verbunden wird, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des GrundlinienkorrekturSpeichers in Verbindung steht, und daß das Ausgangssignal des Summierverstärkers den Ausgang des Abtaststors beaufschlagt. Zwischen dem manuellen Ausgleichpotentiometer und dem Summierverstärker ist ein Unterbrechungsschalter vorgesehen, um ein solches manuelles Ausgleichpotentiometer während der Zeit der Durchführung der Grundlinienkorrektur abschalten zu können.

In dem Wiedergabestabilisierungskreis nach der Erfindung kann ein Signalabtastsystem Verwendung finden, wie es eti-ia in der USA-Patent- £3chrift 3 248 655 - Kobbe et al. - beschrieben wird» Ein Korrektur-

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tor, ein Differenzverstärkervergleicher, ein Grundlinienkorrekturspeicher sowie ein Sununierverstärker sind in einer negativen Rückkopplungsschleife von dem Ausgang des Signalabtastsystems zu dem Abtasttor am Eingang dieses Signalabtastsystems verbunden. Die Grundlinienkorrekturspannung wird dem Ausgang des Abtasttors zugeführt und von dem dem Eingang des Abtasttors zugeführten Eingangssignal subtrahiert, um das Abtastspannungs-Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Abtasttor durch Taktimpulse leitend gemacht wird. Infolgedessen wird die Grundlinien-Abtastausgangsspannung, die am Ausgang des Signalabtastsystems erzeugt wird und dem Ruhegleichspannungsniveau des Testimpuls-Eingangssignals entspricht, stets auf demselben Spannungsniveau gehalten, auch wenn das Ruhe-Gleichspannungsniveau dieser Eingangssignale sich ändert. Somit bleibt die Vertikalliage der Signalwiedergabe-Grundlinie auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre ebenfalls die gleiche, so daß die Wiedergabe-Grundlinie stabilisiert wird, auch wenn das Ruhe-Gleichspannungsniveau des Stufen-Eingangsimpulses sich ändert, sofern der Ausgang der mit dem Zeitbereich-Reflektometer untersuchten übertragungsleitung an verschiedene Ausgangskreise angeschlossen wird.

Erfindungsgemäß wird somit ein verbesserter Wiedergabe-Stabilisierungskreis zur Verfügung gestellt, der automatisch für eine Kompensierung der verschiedenen Ruhe-Gleichspannungsniveaus der wiedergegebenen Eingangssignale sorgt, um die diesen Niveaus entsprechenden Signalwiedergabe-Grundlinien in derselben Wiedergabelage zu halten.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Stabilisierungskreis ein Signalabtastsystem auf, dessen Ausgang mit der Wiedergabevorrichtung verbunden ist und dessen Abtasttor eine Grund-

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linienkorrekturspannung zugeführt wird, um das Ruhe-Gleichspannungsniveau des Eingangssignals auszugleichen, so daß die der Wiedergabevorrichtung zugeführten, den Eingangssignalen entsprechenden Abtast-Ausgangssignale alle dieselbe Grundlinienspannung haben.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Grundlinien-Korrekturspannung über eine negative Rückkopplungsleitung geliefert, die den Ausgang des Abtastsystems mit dem Abtasttor verbindet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert^ In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild eines Wiedergabestabilisierungs-Schaltkreises nach der vorliegenden Erfindung in seiner Zuordnung zu einem Zeitbereich-Eeflektometer;

Fig. 2 ein Impulsdiagramm der von dem Schaltungsaufbau der Fig. 1 erzeugten Signale; und

Fig. 3 ein weiteres Impulsdiagramm der von dem Schaltungsauf°* bau der Fig. 1 erzeugten Signale, jedoch mit einem gegenüber dem Zeitmaßstab der Fig. 2 gedehnten Zeitmaßstab .

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Im einzelnen weist ein mit Fig. 1 veranschaulichtes Zeitbereich-Reflektometer entsprechend einem Ausführungsbeispiel des Wiedergabestabilisierungskreises nach der vorliegenden Erfindung ein Signalabtastsystem 10 auf, das ähnlich wie das in der USA-Patentschrift 3 248 655 - Kobbe et al. - ausgebildet sein kann. Das Signalabtastsystem ist an seinem Eingang gemeinsam mit dem Ausgang eines Testimpulsgenerators 12 und dem Eingang einer übertragungsleitung 14 mit im wesentlichen gleichförmigem Wellenwiderstand verbunden, um Größe und Lage von Unstetigkeiten im Wellenwiderstand einer solchen Übertragungsleitung zu bestimmen. Der Ausgang des Signalabtastsystems 10 ist über einen Vertikalverstärker 16 mit den vertikalen Ablenkplatten einer Kathodenstrahlröhre 18 oder einer sonstigen Wiedergabeeinrichtung des Reflektometers verbunden. Eine Zeitgebereinheit 20 liefert Triggerimpulse H an den Testimpulsgenerator 12, ferner über einen Horizontalverstärker 22 ein langsames Sägezahn- oder Treppenspannungs-Ablenksignal A an die horizontalen Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre. Eine Grundlinien-Korrektureinrrichtung mit einem Grundlinienkorrekturspeicher 24 liefert ein negatives Rückkopplungssignal von dem Ausgang des Signalabtastsystems über eine Rückkopplungsleitung 26 an den Ausgang eines Abtasttors 28 am Eingang des Abtastsystems. Die Grundlinien-Korrekturspannung wird von der dem Eingang des Abtasttors zugeführten Eingangssignalspannung während des Abtastvorgangs abgezogen, wenn das Abtasttor durch Taktimpulse leitendfcemacht wird, wie das nachstehend erläutert ist. Infolgedessen hat jede am Ausgang des Signalabtastsystems erzeugte und auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 18 wiedergegebene AusgangsSignalspannung dasselbe Grundlinien-Spannungsniveau, wenngleich die Ruhe-GIeichspannung des entsprechenden, dem Eingang des Abtasttors 28 zugeführten Eingangssignals sich ändert, wenn der Ausgang der übertragungsleitung 14 durch einen Schalter 30 selektiv an verschiedene Punkte angeschlossen wird.

Der Testimpulsgenerator 12 weist eine Tunneldiode 32 oder eine andere Halbleiter-Schalteinrichtung auf, die einen Stufen-Eingangs-

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impuls mit extrem kurzer Anstiegszeit erzeugt, der über einen Ausgangswiderstand 34 des Impulsgenerators an den Eingang der übertragungsleitung 14 gelangt. Der Eingangsimpuls an der Anode der Tunneldiode hat ein Ruhe-Gleichspannungsniveau von etwa+250 mV, weil die Tunneldiode in Nähe einer Scheitelspannung dieses Wertes vorgespannt ist, um eine schnelle Triggerung durch die Zeiteinheit zu ermöglichen. Die übertragungsleitung kann etwa ein Koaxialkabel mit einem inneren Signalleiter 36 -und einem an Masse angeschlossenen äußeren Abschirmungsleiter 38 sein. Der innere Signälleiter ist an seinem einen Ende mit dem Ausgang des Testimpulsgenerators 12 , an seinem anderen Ende mit dem Schalter 30 verbunden. Der Schalter 30 kann das Ausgangsende des Signalleiters 36 selektiv mit einem freien Pol (Darstellung der Zeichnung), einem endlichen Abschlußwiderstand 40' (dessen anderes Ende an Masse liegt) oder aber mit einem Kurzschlußpol verbinden, der unmittelbar an Masse liegt. Der Abschlußwiderstand 40' kann gleich dem Wellenwiderstand der übertragungsleitung oder einem anderen endlichen Widerstand sein. In der "Leerlauf-Stellung des Schalters 30 hat der der übertragungsleitung zugeführte Stufen-Eingangsimpuls eine Ruhe-Gleichspannung von + 250 mV, weil kein Gleichstrom durch den Ausgangswiderstand 34 fließt. In der "Kurzschluß"-Stellung des Schalters ist das Ruhe-Gleichspannungsniveau des der übertragungsleitung zügeführten Stufen-Eingangsimpulses Null, weil der innere Signalleiter 36 an Masse liegt. In der Mittelstellung des Schalters 30, in der der Abschlußwiderstand 40' mit dem Signalleiter 36 verbunden ist, liegt das Ruhe-Gleichspannungsniveau des Stufen-Eingangsimpulses infolge des durch den Ausgangswiderstand 34 und den Abschlußwiderstand 40' gebildeten Spannungsteilers bei einer Spannung zwischen Null und + 250 mV. Beispielsweise liegt das Ruhe-Gleichspannungsniveau bei etwa + 125 mV, wenn der Abschlußwiderstand 40' gleich dem Wellenwiderstand Z der übertragungsleitung ist, da dies auch der Wert des Ausgangswiderstandes 34 des Testimpulsgenerators 12 ist. Man erkennt somit, daß ohne die Anwesenheit des Wiedergabestabilisierungskreises nach der Erfindung die Grundlinie der von der Kathodenstrahlröhre 18 gelieferten Signalwiedergabe ihre Vertikal-

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lage infolge des unterschiedlichen Ruhe-Gleichspannungsniveaus des Eingangssignals je nach der Stellung des Schalters 30 ändern würde. Das führt zu einer Verschiebung der Signalwiedergabe und ihrer Grundlinie und damit zu Ungenauigkeiten bei der Messung der Spannungsamplitude solcher Wiedergaben. Dadurch wird es schwierig, die Größe der Unstetigkeiten im Wellenwiderstand der übertragungsleitung 14 zu bestimmen, die von dem Zeitbereich-Reflektometer gemessen werden.

Das aus der USA-Patentschrift 3 248 655 bekannte Signalabtastsystem 10 weist einen Taktimpulsgenerator 40 auf, der den beiden seitlichen Anschlüssen des Abtasttors 28 Taktimpulse entgegengesetzter Polarität zuführt, so daß die Dioden des Abtasttors kurzzeitig leiten und einen ausgetasteten Spannungsteil des^ingangssignals über das Abtasttor übertragen. Der Ausgang des Abtasttors ist über einen Verstärker 42, eine Wechselspannungskopplung mit einem Koppelkondensator 44 und einem Ableitwiderstand 45 an den Eingang eines Speichertors 46 angeschlossen. Das Speichertor ist normalerweise so vorgespannt, daß es nicht leitet und wird für eine kurze Zeit durch den Ausgangsimpuls eines Speichertor-Treibers 48 leitend gemacht, um die Abtastspannung zu einem Abtastspeicherkreis 50 gelangen zu lassen, der mit dem Ausgang des Speichertors verbunden ist. Der Abtastspeicherkreis 50 ist ein Rastspeicher vom Miller-Integratortyp, der von einem Spannungsumkehrverstärker und einem negativ rückkoppelnden Kondensator 52 gebildet ist, der den Ausgang des Verstärkers mit dessen Eingang verbindet, so daß die Abtastspannung in dem Speicherkondensator gespeichert wird. Nach Aufladung des Speicherkondensators 52 auf die Abtastspannung kehrt das Speichertor 46 in seinen nichtleitenden Ruhezustand zurück, so daß eine Entladung des Kondensators verhindert wird. Infolgedessen wird am Ausgang des Abtastspeicherkreises eine Rast- oder Treppen-Abtast-Ausgangspannung erzeugt, die den Vertikalverstärker 16 beaufschlagt. Vom Ausgang des Abtastspeicherkreises 50 ist ein Rückkopplungskondensator 54 zu der Verbindungsstelle zweier Vorspannungswiderstände 55 und 56 sowie, über einen weiteren Rückkopplungswiderstand 5 8, zu dem Ausgang des Abtasttors 28 goschal-

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tet. Die Vorspannungswiderstände 55 und 56 sind -parallel zu den in Fig. 1 oben bzw. unten liegenden Kontaktpunkten des Abtasttors 28 geschaltet, um die Dioden des Abtasttors 28 in Sperrichtung vorzuspannen und nicht leitend zu halten. Dadurch wird ein Rückkopplungsanteil des in dem Speicherkondensator 52 gespeicherten Austaabsignals über den Rückkopplungswiderstand 54 und den Rückkopplungswider st and 58 an den Ausgang des Abtasttors gegeben, der von der Spannung des nächstfolgenden Eingangssignals subtrahiert wird, so daß nur die Differenz zwischen diesen Spannungen über das Abtasttor als Abtastspannung an den Abtastspeicher übertragen wird. Um zu verhindern, daß diese dem Ausgang des Abtasttors zugefiihrte Rückkopplungsspannung die Dioden des Abtasttors in Durchlaßrichtung vorspannt und damit leitend macht, wird die Rückkopplungsspannung gleichzeitig dem gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Vorspannungswiderstände 55 und -56 zugeführt.

Die Zeitgebereinheit 20 weist einen Sägezahngenerator 60 auf, der mit einer vorgegebenen Frequenz frei läuft und einen schnellen Sägezahngenerator 62 triggert, so daß dieser ein schnelles Sägezahnspannungssignal liefert. Dieses schnelle Sägezahnspannungssignal beaufschlagt den Eingang eines Abtastzeitvergleichers~64, dessen zweiter Eingang über einen Schalter 66 mit einem langsamen Sägezahn- oder Treppenspannungsgenerator 68 verbunden ist, der ein Treppenspannungs- oder Sägezahnsignal A an den Abtastzeitvergleicher 64 sowie den Horizontalverstärker 22 liefert* der mit den horizontalen Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre 18 verbunden ist. .

Der Abtastzeitvergleicher 64 erzeugt einen Ausgangsimpuls I, wenn die schnelle Sägezahnspannung der Spannung des ihm zugeführten Sägezahnsignals gleicht. Dieser Ausgangsimpuls beaufschlagt den Taktimpulsgenerator und läßt ihn einen schmalen Taktimpuls mit schneller Anstiegszeit liefern? der das Abtaster speist und dieses leitend werden läßt. Der Ausgangsimpuls des Abtastseitvergleiehers

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64 beaufschlagt außerdem den Speichertor-Treiber 48, der das Speichertor 46 leitend werden läßt, wenn der Taktimpuls erzeugt wird, und das Speichertor leitend hält, bis die von dem Abtasttor übertragene Abtastspannung den Abtast-Speicherkondensator 52 auf seinen vollen Wert aufgeladen hat. Der Ausgang des schnellen Sägezahngenerators 62 ist außerdem mit einem Eingang eines Triggervergleichers 70 verbunden, dessen anderer Eingang mit einer Gleichspannung am Schleifer eines Potentiometers 72 in Verbindung steht, dessen Enden mit dem positiven bzw. negativen Pol einer Gleichspannungsquelle in Verbindung stehen. Wenn die schnelle Sägezahnspannung dieser Gleichspannung gleich ist, so schaltet der Vergleicher 70 und erzeugt einen Ausgangstriggerimpuls H, der über einen Leiter 74 zu dem Testimpulsgenerator 12 gelangt, so daß dfe Tunneldiode 32 aus ihrem Ruhezustand niedriger Spannung in einen Zustand hoher Spannung übergeht. Die Tunneldiode 32 ist als bistabiles Schaltelement angeschlossen und wird von ihrem Zustand hoher Spannung in ihren Ruhezustand niedriger Spannung zurückgeführt, indem ihr Vorspannungsstrom in dem Testimpulsgenerator 12 zu einem Zeitpunkt verringert wird, der über einen Eingang 76 von dem Sägezahngenerator 60 gesteuert wird.

Aus vorstehendem ergibt sich, daß der Testimpulsgenerator 12 getriggert wird, um jedes Mal einen Stufen-Eingangsimpuls zu erzeugen, wenn eine schnelle Sägezahnspannung erzeugt wird. Außerdem wird durch den Taktimpulsgenerator 40 für jedes schnelle Sägezahnsignal ein Taktimpuls zu einem Zeitpunkt relativ zu dem Anfang des schnellen Sägezahnsignals erzeugt, der sich in Abhängigkeit von der Spannung des treppenförmigen Sägezahnsignals ändert, das für jeden folgenden Taktimpuls um eine Treppenstufe fortschreitet. Dadurch kann das Abtasttor verschiedene Bereiche jedes folgenden Stufen-Eingangsimpulses abtasten, so daß am Ausgang des Abtastspeicherkreises 50 wie bei einem herkömmlichen AbtastosziDoskop eine niederfrequente Wiedergabe der Kurvenform erfolgt.

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Bei der nachstehend beschriebenen Grundlinienkorrektur wird der langsame Sägezahn-oder Treppenspannungsgenerator 68 durch überführung des Schalters 66 in die Massestellung abgetrennt/ um Taktimpulse zu erzeugen, wenn die schnelle Sägezahnspannung durch das Spannungsniveau Null geht, so daß das Ruhe-Gleichspannungsniveau des Stufen-Eingangssignals abgetastet wird. Der Schalter 66 wird durch einen Korrekturdauergenerator der Zeitgebereinheit 20 gesteuert, dessen Eingang mit einem Rücklaufausgang des langsamen Sägezahngenerators verbunden ist, so daß der Korrekturdauergenerator 78 am Ende des Rücklaufteils des Sägezahnsignals getriggert wird und einen Korrekturdauer-Torimpuls C liefert. Dieser Torimpuls wird zugleich dem einen Eingang einer ÜND-Stufe 80 sowie dem Steuereingang eines Ausgleichschalters 82 im Grundlinienkorrekturkreis zugeführt.

Der Grundlinienkorrekturspeicher liegt mit seinem Eingang an dem Ausgang eines Vergleichers, der von einem Differenzverstärker 84 gebildet sein kann, dessen einer Eingang über einen Torschalter 86 an dem Ausgang des Abtastspeicherkreises 50 (52) liegt und dessen anderer Eingang mit einer Bezugs-Gleichspannungsquelle 88 verbunden ist. Die Bezugs-Gleichspannungsquelle 88 kann eine Bezugsspannung von 0 V führen und entspricht der gewünschten Vertikallage der Grundlinie der Signalwiedergabe auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 18. Der Ausgang des Grundlinienkorrekturspeichers 24 liegt über einen Koppelwiderstand 89 an dem einen Eii gang eines Summierverstärkers 90. Der andere Eingang des Summierverstärkers 90 ist über den Ausgleichsschalter 82 an den Schleifer eines Potentiometers 92 angeschlossen? das eine manuelle Ausgleichssteuerung bildet und dessen Endkontakte an dem positiven bzw. negativen Pol einer Gleichspannungsquelle liegen. Der Ausgang des Summieryerstärkers 90 ist über eine Rückkopplungsleitung 26 an den Ausgang des Abtasttors 28 angeschlossen„ um die in dem Grundlinienkorrekturspeicher 24 gespeicherte Grundlinienkorrekturspannung mit der über die Rückkopplungswiderstände 54 und 58

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zugeführten Abtastausgangsspannung zu kombinieren und von dem nächsten, dem Abtasttor zugeführten Eingangssignal zu subtrahieren. In der gezeigten Normalstellung des Ausgleichschalters 82 wird zu der Grundlinienkorrekturspannung eine Ausgleichsspannung addiert, wenn das Potentiometer 92 in seine Nullspannungs-Lage überführt wird, so daß die Bedienungsperson des Zeitbereich-Reflektometers die Vertikallage der Eingangssignal-Wiedergabe auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 18 manuell einstellen kann. Das Potentiometer 92 wird jedoch mittels des Schalters 82 von dem Summierverstärker abgetrennt, wenn die Grundlinienkorrekturspannung in dem Grundlinienkorrekturspeicher 24 durch den Differentialverstärker 84 auf den neuesten Stand gebracht wird, weil der Korrekturdauergenerator 78 zu diesem Zeitpunkt einen Ausgangsimpuls erzeugt.

Ein Eingang der UND-Stufe 80 ist mit dem Speichertor-Treiber 48 verbunden, während der andere Eingang der UND-Stufe 80 an den Korrekturdauergenerator 78 angeschlossen ist, so daß die UND-Stufe nur leitend wird, wenn das Speichertor 46 leitend ist. Praktisch wird die UND-Stufe zu einem Zeitpunkt leitend, der geringfügig später als der Zeitpunkt liegt, zu dem das Speichertor leitend gemacht wird, um den Speicherkondensator 52 in die Lage zu versetzen, sich auf seine volle Abtastspannung aufzuladen, ehe der Ausgang des Abtastspeichers über den Torschalter 86 mit dem Differentialverstärker 84 verbunden wird.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des Wiedergabegrundlinien-Stabilisierungskreises in Verbindung mit den Kurvenzügen der Fig. 2 und 3 erläutert, deren Auftreten in dem Schaltungsdiagramm der Fig. 1 durch die diesen Kurvenzügen entsprechenden eingekreisten Buchstaben angedeutet ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, weist die Sägezahnspannung 94, die den Verlauf eines langsamen linearen Sägezahns (wie dargestellt) oder eines Treppenspannungsignals haben kann, zwischen dem Ende des ins Negative gehenden Rücklaufabschnitts

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des vorausgegangenen Sägezahnsignals und dem Anfang des nachfolgenden Sägezahnsignals ein Leerlaufintervall auf. Während dieses Leerlaufintervalls wird ein Leerlaufintervallsignal 96 durch den langsamen Sägezahngenerator 68 erzeugt und dem Korrekturdauergenerator 78 zugefihrt. Der Korrekturdauergenerator erzeugt während des Beginns des Leerlaufintervallsignals 96 einen Korrekturdauerimpuls 98 und führt diesen Korrekturdauerimpuls der UND-Stufe 80, dem Vergleicher-Schalter 66 sowie dem Ausgleichsschalter 82 zu, so daß die Schalter 66 und 82 in eine zu ihrer dargestellten Lage entgegengesetzte Stellung überführt werden. Der Speichertor-Treiber 48 liefert eine Mehrzahl von Impulsen 100, von denen jeder jeweils einer von dem Abtasttor gelieferten Abtastung entspricht, an den anderen Eingang der UND-Stufe 80, so daß am Ausgang der UND-Stufe ein Korrektursignal 102 abgegeben wird. Das Korrektursignal 102 weist eine Reihe Impulse auf, die die gleiche Dauer wie die Impulse 100 haben, jedoch nur während der Anwesenheit des Korrekturdauerimpulses 98 geliefert werden. Die Impulse des Korrektursignals beaufschlagen den Torschalter 86 und lassen diesen leitend werden. Der Torschalter 86 wird daher während der Dauer jedes Korrektursignals 102 geschlossen, so daß Grundlinien-Abtastausgangsspannungen von dem Ausgang des Abtastspeicherkreises 50 (52) an den Eingang des Differentialverstärkers 84 geliefert werden. Der Differentialverstärker wirkt als Komparator, der die Grundlinien-Abtastausgangsspannungen mit der Bezugs-Gleichspannung der Gleichspannungsquelle 88 vergleicht, die seinen anderen Eingang beaufschlagt, so daß ein Differenzausgangssignal erzeugt wird, das den Grundlinienkorrektur speicher 24 speist und in diesem gespeichert wird.

Wie mit Fig. 3 gezeigt, wird eine von dem schnellen Sägezahngenerator 62 erzeugte schnelle Sägezahnspannung 104 mit einer Grundlinienkorrektur-Bezugsspannung 106 verglichen, die eine Gleichspannung von beispielsweise 0 V ist und an dem an Masse gelegten Schaltkontakt 106' des Vergleicher-Schalters 66 ansteht, wenn der bewegliche Kontakt dieses Schalters durch den Korrekturdauerimpuls 98 in diese Lage geschaltet wird. Wenn die schnelle Sägezahnspan-

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nung 104 den gleichen Wert wie die Grundlinienkorrektur-Bezugsspannung 106 hat, erzeugt der Abtastzeitvergleicher 64 einen Zeitgeberimpuls 108, der den Taktimpulsgenerator 40 triggert und diesen Taktimpulse 110 abgeben läßt. Die Taktimpulse speisen das Abtasttor 28 und lassen dieses leitend werden, so daß das Ruhe-Gleichspannungsniveau eines sowohl dem Eingang des Abtasttors als auch dem Eingang der Übertragungsleitung 114 zugeführten Testimpuls-Eingangssignals 112 abgetastet wird. In der mit Fig. 1 gezeigten Stellung des Schalters 30 entsprechend Leerlaufbetrieb liegt das Ruhe-Gleichspannungsniveau des Testimpuls-Eingangssignals 112 infolge des Vorspannungsstroms der Tunneldiode 32 bei etwa +250 mV. Bei Kurzschlußbetrieb entsprechend Anschluß des Schalters 30 an Masse sinkt das Ruhe-Gleichspannungsniveau des Testimpuls-Eingangssignals 112 jedoch auf 0 V ab, während ee in der Mittelstellung des Schalters 30, in der der endliche Abschlußwiderstand 40' an das Ende der Übertragungsleitung 14 angeschlossen ist, die Ruhe-GIeichspannung sich auf einem Zwischenwert zwischen 250 mV und 0 V befindet. Der Wert des Ruhe-Gleichspannungsniveaus des Testimpuls-Eingangssignals 112 schwankt somit und wird durch das Abtasttor abgetastet, um den richtigen Betrag für die Grundlinienkorrekturspannung zu ermitteln. Die Ruheabtastspannung wird über das Abtastsystem an den Speicherkondensator 52 übermittelt, wenn das Speichertor 46 durch einen Speichertor-Abtastimpuls 114 geöffnet wird, den der Speichertor-Treiber 48 bei entsprechender Triggerung durch den Zeitgeberimpuls 108 erzeugt. Dadurch wird eine Speicher-Abtastausgangsspannung 116 in dem Speicherkondensator 52 gespeichert, dessen Spannung der Differenz zwischen dem Ruhe-Gleichspannungsniveau des Testimpuls-Eingangssignals 112 und der gesamten Rückkopplungsgleichspannung entspricht, die dem Ausgang des Abtasttors durch die Rückkopplungswiderstände 54 und 58 sowie den Grundlinienkorrekturspeicher 24 zugeführt wird. Nach Aufladung des Kondensators 52 auf den vollen Wert der Speieher-Abtastausgangsspannung 116 wird der Torschalter 86 durch das Korrektursignal 102 der UND-Stufe 80 leitend gemacht, um das Grundlinienabtastausgangssignal zu dem Differentialverstärker 84 gelangen zu lassen. Am Ausgang des Differentialverstärkers 84 wird eine Differenz-

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spannung erzeugt, die gleich der Differenz zwischen der Bezugs-Gleichspannung der Spannungsquelle 88 und der Grundlinienabtastausgangsspannung ist, die den Speicher 24 beaufschlagt, um ein Korrekturspeicher-Ausgangssignal 118. zu liefern.

Dem Ruhe-Gleichspannungsniveau des der Signalwiedergabe-Grundlinie entsprechenden Eingangssignals werden verschiedene aufeinander- . folgende Abtastungen entnommen, nämlich je eine für jeden Impuls des Korrektursignals 102, bis das Korrekturspeicher-Ausgangssignal 118 im wesentlichen gleich dem Ruhe-Gleichspannungsniveau des Testimpuls-Eingangssignals 112 ist. Da das Ausgangssignal 118 den Ausgang des Abtasttors beaufschlagt, wird es von dem dem Eingang des Abtasttors zugeführten Testimpuls-Eingangssignal 112 subtrahiert, so daß praktisch jeder Einfluß des Ruhe-Gleichspannungsniveaus auf das einem solchen Eingangssignal entsprechende Abtastausgangssignal aufgehoben wird·. Das Ausgangssignal 118 ändert sich und sorgt automatisch für eine Kompensation jeglicher Änderungen in dem Ruhe-Gleichspannungsniveau des Testimpuls-Eingangssignals infolge Änderung der Verhältnisse am Ausgang der Übertragungsleitung 114.

Der mit dem Ausgang des Triggervergleichers 70 verbundene Leiter 74 liefert einen Triggerimpuls 120, wenn die schnelle Sägezahnspannung 104 das Testimpuls-Eingangssignal 112 am Schleifer des Potentiometers 72 erreicht. Dieser Triggerimpuls beaufschlagt den Testimpulsgenerator 12 und triggert die Tunneldiode 32, so daß ein schnell ansteigender positiver Spannungssprung erzeugt wird, der das Testimpuls-Eingangssignal 112 bildet. Bei normalem Betrieb des Signalabtastsystems, wenn der Ausgang des langsamen Sägezahngenerators 68 über den Schalter 66 mit dem Abtastzeitvergleicher 64 verbünden ist, wird die schnelle Sägezahnspannung 104 mit einer Treppenspannung verglichen, die für jede Abtastung um eine Stufe ansteigt und sich über einen weiten Bereich 126 ändert. Dadurch tritt der Taktimpuls 110 der Reihe nach stets zu einem späteren Zeitpunkt in bezug auf den Anfang der schnellen Sägezahnspannung 104 auf, so daß verschiedene Bereiche aufeinanderfolgen-

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der Eingangssignale 112 abgetastet werden. Es versteht sich, daß der Bereich 126 genügend groß sein muß, um die Abtastung von Signalreflexionen sämtlicher Unstetigkeiten des Wellenwiderstands der Übertragungsleitung 14 zu ermöglichen.

Der Stabilisierungskreis nach der Erfindung wurde zwar in Verbindung mit einem Zeitbereich-Reflektometer beschrieben, läßt sich jedoch ebenso in anderem Zusammenhang einsetzen.

Patentansprüche:

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Claims (12)

P atentansprüche;

1. Stabilisierungskreis für die Grundlinie der Signalwiedergabe auf einem Bildschirm o. dgl., zur automatischen Kompensation von Differenzen bezüglich des Ruhe-Gleichspannungsniveaus mehrerer' wiedergegebener Eingangssignale, so daß die den verschiedenen Niveaus entsprechenden Signalwiedergabe-Grundlinien in der gleichen Vertikallage gehalten werden, gekennzeichnet durch ein Signalabtastsystem zur Abtastung verschiedener Teile der Kurvenform des einem Abtasttor des Signalabtastsystems zugeführten Eingangssignals* so daß entsprechende Abtast-Ausgangssignale erzeugt werden, die einer Wiedergabevorrichtung zugeführt werden, einen Zeitgeber, der das Abtastsystem das Ruhe-Gleichspannungsniveau der Eingangssignale abtasten und an dem Ausgang des Abtastsystems eine entsprechende Grundlinienabtastspannung abgeben läßt, einen Vergleicher zum Vergleich der Grundlinienabtastspannung mit einer Bezugsgleichspannung entsprechend der vertikalen Wiedergabelage, so daß eine Differenz-Aus gangs spannung erzeugt wird, sowie durch eine an den Ausgang der Vergleichseinrichtung angeschlossene Grundlinienkorrektureinrichtung zur Erzeugung einer im Ruhe-Gleichspannungsniveau des Eingangssignals im wesentlichen gleichen Korrekturspannung und zur Beaufschlagung des Abtasttors mit der Korrekturspannung, so daß das Spannungsniveau der Abtast-Ausgangssignale aufgehoben und ihre Wiedergabe-Grundlinien unabhängig von Schwankungen in den Ruhe-Gleichspannungsniveaus der entsprechenden Eingangssignale auf der gleichen Höhe gehalten werden.

2. Stabilisierungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundlinienkorrektureinrichtung eine Speichereinrichtung zur Speicherung der Differenzspannung und damit zur Erzeugung der Korrekturspannung an ihrem Ausgang sowie eine Torschaltung aufweist, um das Differenzsignal nur während des Grundlinienabschnitts des Signals selektiv an den Eingang der Speichereinrichtung zu legen.

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3. Stabilisierungskreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundlinienkorrektureinrichtung ferner eine manuelle Ausgleichssteuerung zur überlagerung einer manuell veränderlichen Gleich-Ausgleichsspannung mit der Korrekturspannung sowie einen Schalter aufweist, um die Ausgleichssteuerung von dem Summierverstärker zu trennen, wenn die Speichereinrichtung durch die Torschaltung angeschlossen ist.

4. Stabilisierungskreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher und die Abtastausgleichseinrlchtung bei Verbindung der Speichereinrichtung mit dem Ausgang des Abtastsystems über die Torschaltung eine negative Rückkopplungsschleife für das Abtastsystem bilden.

5. Stabilisierungskreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher ein Differenzverstärker mit zwei Eingängen ist, die an den Ausgang des Signalabtastsystems bzw. die Quelle der Bezugsspannung angeschlossen sind, und dessen Ausgang mit dem Eingang der Speichereinrichtung in Verbindung steht.

6. Stabilisierungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedergabevorrichtung eine Kathodenstrahlröhre ist, deren vertikale Ablenkplatten mit dem Ausgang des Signalabtastsystems verbunden sind.

7. Stabilisierungskreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre mit dem Ausgang eines langsamen Sägezahngenerators verbunden sind, der die Zeitgebereinrichtung so steuert, daß die Grundlinienaus tastspann ung während der Zeit zwischen dem Ende des Rücklaufabschnitts der vorhergehenden langsamen Sägezahnspannung und dem Anfang der nächsten langsamen Sägezahnspannung erfaßt wird.

8. Stabilisierungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Signalabtastsystems mit einem Testimpuls-

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generator für Stufen-Signalimpulse und dem einen Ende einer mittels eines Zeitbereich-Reflektometers zu untersuchenden übertragungsleitung verbunden ist, so daß das Eingangssignal den Eingangsimpuls sowie Signalreflexionen aufgrund von Wellenwiders tand-Unstetigkeiten des Wellenwiderstands der übertragungsleitung enthält.

9. Stabilisierungskreis nach Anspruch,8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedergabevorrichtung eine Kathodenstrahlröhre und der Ausgang des Signalabtastsystems mit den vertikalen Absenkplatten der Kathodenstrahlröhre verbunden ist.

10. Stabilisierungskreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der übertragungsleitung mit einem Schalter verbunden ist, über den es selektiv an einen Kurzschlußkreis, einen Leerlaufkreis sowie einen endlichen Abschlußwiderstand anschließbar ist.

11. Stabilisierungskreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Testimpulsgenerator ein getriggerter Oszillator mit mindestens einem stabilen Zustand ist, der an dem Ausgang der Zeitgebereinrichtung liegt, um den Impulsgenerator nach ErzeuT gung der Grundlinienaustastspannung zu triggefn.

12. Stabilisierungskreis nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Testimpulsgenerator eine Tunneldiode aufweist, die den Stufen-Eingangsimpuls erzeugt.

KN/me/sg 3

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