DE2322742B1

DE2322742B1 - Schaltungsanordnung zur Erkennung von einen Scheitelpunkt enthaltenden Abschnitten einer elektrischen Wellenform

Info

Publication number: DE2322742B1
Application number: DE19732322742
Authority: DE
Inventors: Udo Dipl.-Ing. 7751 Dingelsdorf Muedsam
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-05-05
Filing date: 1973-05-05
Publication date: 1974-06-06
Also published as: FR2228222B3; DE2322742C2; GB1462474A; FR2228222A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erkennung von einen Scheitelpunkt enthaltenden Abschnitten einer elektrischen Wellenform.

Eine solche Erkennung (»Spitzenerkennung«) ist besonders bei der Auswertung von Nachrichtensignalzügen oftmals erforderlich, insbesondere bei der Auswertung von elektrischen Wellenformen, die bei der Abtastung von Digital-Aufzeichnungsträgern entstehen. Dabei sollen oftmals unabhängig von ihrer Lage zu dem mittleren Pegel der Wellenform Spitzen erfaßt werden, die hinsichtlich ihrer Amplitudenänderung und deren Zeitdauer gewisse Bedingungen erfüllen, unter Ausschluß z. B. von Welligkeiten zu kleiner Amplitude, von zu flachen Verläufen oder von Nadeln.

Bekannt ist es, für solche Erkennungen differenzierende oder die Wellenform mit einer verzögerten Version vergleichende differenzbildende Mittel insbesondere in Verbindung mit Schwellwert-Bewertung und gegebenenfalls auch Integration vorzusehen, vgl. hierzu etwa die deutschen Auslegeschriften 1161058 und 1289 873 und die deutsche Offenlegungsschrift 2135 320. Es handelt sich um mehrstufige Schaltungen, deren einzelne Glieder jeweils ein Teilmerkmal einer Wellenform prüfen. Dazu ist anzumerken, daß bei Differentiation ein höherfrequentes Signal (Rauschen) im Verhältnis zum Nutzsignal angehoben wird und es Schwierigkeiten bereitet, eine Schwelle plötzlichen Gleichpegelschwankungen des Signals nachzusteuern.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Schaltungsanordnung, mit der die Spitzenerkennung in verbesserter Weise, nämlich mit relativ einfachen Mitteln unabhängig vom Gleichstrommittelwert und rauschunempfindlich unter Erfassung des wesentlichen Formverlaufs der zu erkennenden Wellenabschnitte möglich ist.

Die Erfindung sieht vor, daß von zwei hintereinandergeschalteten Verzögerungsgliedern, denen die Wellenform zuführbar ist, jedes Verzögerungsglied in Serie mit einer Stufe konstanten Spannungsabfalls zwischen die Eingänge eines Komparators geschaltet ist und die Ausgänge der Komparatoren konjunktiv verknüpft sind.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jedes Verzögerungsglied, jeweils in Serie mit einer Stufe konstanten Spannungsabfalls, zwischen die Eingänge eines ersten und eines zweiten Komparators geschaltet ist, daß die an dieselbe Seite des Verzögerungsgliedes angeschlossenen Eingänge des ersten und des zweiten Komparators einander entgegengesetzt polarisiert sind und daß die Ausgänge sämtlicher Komparatoren konjunktiv verknüpft sind.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend nochmals näher erläutert.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 zeigt Diagramme hierzu.

Gemäß Fig. 1 wird ein elektrisches Analogsignal x, welches z. B. das Lesesignal eines eine Bitspur abtastenden Lesekopfes ist, über einen Schaltungspunkt A einem ersten Verzögerungsglied TL und sodann über einen Schaltungspunkt B einem zweiten, mit TL in Reihe liegenden Verzögerungsglied Tl zugeführt, dessen Ausgang als Schaltungspunkt C bezeichnet ist. Der Punkt B kann natürlich ein Anzapfpunkt einer Verzögerungsstrecke Hund Γ2sein. Die in einem bestimmten Augenblick an den Schaltungspunkten A, B, C herrschenden Spannungen seien ebenfalls mit A, B, C bezeichnet. Es sei angenommen, daß die Verzögerungszeiten der beiden Verzögerungsglieder einander gleich sind, sie seien mit T bezeichnet.

51 ist eine mit ihrem positiven Pol an Punkt B angeschlossene Stufe konstanten Spannungsabfalls, die z. B. durch eine Batterie oder auch durch eine Zenerdiode realisiert sein kann. Mit KL bzw. KI ist jeweils ein Komparator in Gestalt eines Operationsverstärkers mit hohem Verstärkungsgrad bezeichnet, der in bekannter Weise als Schalter arbeitet, indem die Ausgangsspannung von einem niedrigen auf einen hohen Wert springt, wenn die Eingangsspannung an einem mit + bezeichneten, an den negativen Pol der Spannungsstufe 51 angeschlossenen Eingang die Eingangsspannung an einem mit — bezeichneten, an den Punkt A .bzw. C angeschlossenen Eingang überschreitet. Der Ausgang jedes Komparators ist mit einem Eingang eines UND-Gatters Gl verbunden, an dessen Ausgang ein Meldesignal y erscheint, wenn die Ausgangssignale beider Komparatoren hoch sind. Dies ist der Fall, wenn die Bedingungen

1)
2)

- 51

A und
C

erfüllt sind.

Dieser Zustand ist in F i g. 3 a versinnbildlicht. Hier ist t die Zeitachse, und die Ordinatenwerte geben relative Spannungswerte in einem bestimmten Augenblick wieder. Nur wenn die Spannungen A und C relativ zu B auf den bei B — 51 beginnenden und nach unten unbegrenzten Geraden sA bzw. sC liegen, deren Abstand durch den Betrag IT bestimmt ist, erscheint ein Meldesignal y. Man kann die vorgeschlagene Schaltung mit einer Schablone vergleichen, die ständig an das durch die Zeitglieder TL, Tl zeitlich

auseinandergezogene Analogsignal angelegt bleibt, wobei der Punkt B der F ig. 3 a an dem Kurven verlauf entlangfährt und das eine Spitze anzeigende Meldesignal y dann erscheint, wenn sowohl auf der Strecke sA als auch auf der Strecke sC ebenfalls ein Kurvenpunkt auftritt. Dies erfordert einen bestimmten Mindesthub der Spannung B gegenüber den Spannungen A und C, einen bestimmten zeitlichen Abstand zwischen den Spannungen A und C und, im vorliegenden Fall, eine gewisse Symmetrie im Flankenanstieg und -abfall.

Durch die »Schablone« nach Fi g. 3 a, die der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 entspricht, ist die Maximalamplitude von Spitzen, die in der geschilderten Weise in die Schablone hinein- ¹S passen, nicht begrenzt, es wurden daher flankensymmetrische Störnadeln sehr hoher Amplitude zu einem Meldesignal führen, wenn solche auftreten können.

Soll eine solche Möglichkeit ausgeschlossen und der Bereich der möglichen Formen der Spitzen weiter eingeengt werden, kann die Schaltung nach Fig. 2 verwendet werden. Die Punkte A, B, C mit den dazwischenliegenden Verzögerungsgliedern TL, Tl, die Spannungsstufe 51 und die Komparatoren KL, Kl der Fig. 2 entsprechen den gleichen Elementen wie in Fig. 1. An den Punkt B ist eine weitere Stufe konstanter Spannung 52 angeschlossen, deren negativer Pol mit den negativen Eingängen zweier weiterer Komparatoren .O und K4 verbunden ist. Der positive Eingang des Komparators jO ist mit dem Punkt A und der positive Eingang des Komparators K4 mit dem Punkt C verbunden. Sämtliche Komparatoren KL, Kl, Kl·, K4 sind mit ihrem Ausgang an jeweils einen Eingangeines UND-Gatters Gl angeschlossen.

An den Ausgängen beider Komparatoren K3 und K4 erscheint hohe Spannung, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind

3) B - SK A

A)B-SKC.

Wenn die Funktion, die sich aus diesen Bedingungen ergibt, in einem Diagramm von der Art wie das der F i g. 3 a dargestellt wird, ergibt sich das Diagramm nach Fig. 3 b. Wären nur die Ausgänge der Komparatoren Kl· und K4 an ein Koinzidenzgatter angeschlossen, so würde dieses ein Ausgangssignal dann führen, wenn im Verhältnis zur Spannung an dem Punkt B die Spannungen an den Punkten A und C auf den Geraden tA und tC liegen, die, bei der Ordinate B-Sl beginnend, von dieser aus unbegrenzt nach oben verlaufen, bei gleichen Verzögerungswerten Γ der Verzögerungsglieder Π und Tl wiederum den Abstand IT haben und zu B symmetrisch liegen.

An das UND-Gatter Gl der Fig. 2 sind jedoch die Ausgänge sämtlicher vier Komparatoren angeschlossen. Das UND-Gatter Gl gibt dann ein Meldesignal aus, wenn die Ausgangssignale aller vier Komparatoren hoch sind, d. h. wenn alle vier Bedingungen, die im vorangegangenen durch die Ungleichungen 1), 2), 3), 4) angegeben sind, erfüllt sind.

Ein Diagramm, das die so sich ergebende Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 wiedergibt und das in der Weise wie das in Fig. 3a auch wiederum als »Schablone« interpretiert werden kann, ist in F i g. 3 c wiedergegeben. Dieses Diagramm ergibt sich unter der Bedingung, daß der absolute Betrag von Sl größer ist als der von 51 durch Überdeckung der Diagramme nach F i g. 3 a und 3 b. Denkt man sich den Punkt B der Fig. 3 c an der zu untersuchenden, zeitlich auseinandergezogenen Wellenform χ entlangfahrend, so erscheint ein Spitzen-Meldesignal y am Ausgang von Gl nur dann, wenn die Spannungen an den Punkten A und C auf den senkrechten Geradenstücken rA und rC liegen, weiche durch die Pegelwerte B-SL und B-Sl begrenzt sind sowie unter den genannten Annahmen wiederum symmetrisch zu B liegen und den Abstand 2 T haben. Die Bedingungen für die Form der zu erkennenden Spitzen sind dadurch erheblich verschärft, über der Zeit-»Basis« 2 T sich erhebende Spitzen werden nur noch bis zu einer Maximalhöhe gemeldet, die durch die Höhe der Spannungsstufe 52 bestimmt ist.

Wie aus dem Vorerläuterten leicht erkennbar ist, ermöglichen es die Schaltungen nach Fig. 1 oder Fig. 2, die Anforderungen an Wellenspitzen, die gemeldet werden sollen, in verschiedenster Weise zu variieren, einerseits durch die Wahl der Verzögerungszeiten der Verzögerungsglieder TL und Tl, die auch verschieden gewählt werden können, und andererseits durch die Wahl der Größe der Spannungsstufe 51 bzw. der Größen der Spannungsstufen 51 und 52.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erkennung von einen Scheitelpunkt enthaltenden Abschnitten einer elektrischen Wellenform, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei hintereinandergeschalteten Verzögerungsgliedern (Γ1, TZ), denen die Wellenform zuführbar ist, jedes Verzögerungsglied in Serie mit einer Stufe konstanten Spannungsabfalls (51) zwischen die Eingänge eines !Comparators (KL bzw. Kl) geschaltet ist und die Ausgänge der Komparatoren konjunktiv verknüpft sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- *5 durch gekennzeichnet, daß jedes Verzögerungsglied (TL bzw. Tl), jeweils in Serie mit einer Stufe konstanten Spannungsabfalls (51 bzw. 52), zwischen die Eingänge eines ersten und eines zweiten Komparators (KL, K3 bzw. Kl, K4) geschaltet ist, daß die an dieselbe Seite des Verzögerungsgliedes angeschlossenen Eingänge des ersten und des zweiten Komparators einander entgegengesetzt polarisiert sind und daß die Ausgänge sämtlicher Komparatoren konjunktiv verknüpft sind.