DE2356833C2

DE2356833C2 - Digitale Meßvorrichtung

Info

Publication number: DE2356833C2
Application number: DE2356833A
Authority: DE
Inventors: Robert W. Madison Wis. Schumann
Original assignee: Nicolet Instrument Corp
Current assignee: Thermo Electron Scientific Instruments LLC
Priority date: 1972-11-15
Filing date: 1973-11-14
Publication date: 1983-10-27
Also published as: DE2356833A1; JPS5819990B2; US3859556A; JPS506380A

Description

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Die Erfindung betrifft e^;ne digitale Meßvorrichtung zur maßstabsgedehnten optischen Wiedergabe eines Meßsignals mit einer Eingangsstufe, die das Meßsignal aufnimmt und eine Mehrzahl von dieses Meßsignal &o darstellenden Datenpunkten liefert, einem an die Eingangsstufe angeschlossenen Speicher zum Einspeichern der Datenpunkte in Speicheradressen und einer an den Speicher angeschlossenen Wiedergabeeinheit für die optische Wiedergabe von Datenpunkten.

Digitale Meßvorrichtungen sind beispielsweise in Form von Geräten zum Mitteln von Signalen, i'mpulshöhenanalysatoren, digitalen Oszilloskopen und dergleichen bekannt; sie weisen häufig Wiedergabeeinheiten, z. B. Kathodenstrahlröhren, auf, um die Größe der gemessenen Variablen als Funktion einer unabhängigen Variablen grafisch darzustellen. Die grafische Darstellung kann eine Gruppe von mehreren tausend Datenpunkien umfassen, die erkennen lassen, wie sich ein Eingangsspannungssignal während einer Meßdauer ändert, innerhalb deren die Spannung im Anschluß an den Beginn der Meßdauer mehrere tausendmal gemessen wird. Die Meßwerte werden dabei in einen Speicher, z. B. einen digitalen Speicher, eingespeichert. Die eingespeicherten Daten werden aus dem Speicher wiederholt ausgelesen, um beispielsweise auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre eine Wiedergabe in rechtwinkligen Koordinaten zu erhalten.

Ein Nachteil derartiger bekannter digitaler Meßvorrichtungen ist, daß die Wiedergabeeinheiten keine ausreichende Auflösung haben, um Tausende von Datenpunkten auf sinnvolle Weise anzuzeigen. Aber selbst wenn die Wiedergabeeinheiten eine ausreichende Auflösung besitzen, werden über die Schaltungsanordnung, mittels deren die Wiedergabe ausgehend von dem Speicher erfolgt, so viele Störkomponenten und Ungenauigkeiten eingeführt, daß ein genaues Ablesen der Wiedergabe schwierig ist. Hinzu kon.mt, daß die Wiedergab·; mittels des menschlichen Auges abgelesen wird, das nicht in der Lage ist, bestimmte auf dem Bildschirm einer typischen Kathodenstrahlröhre wiedergegebene Details ohne optische Hilfsmittel aufzulösen.

Infolgedessen besteht ein Bedürfnis danach, den Wiedergabemaßstab, insbesondere in der waagerechten Achse, elektrisch derart zu dehnen, daß jeweils nur eine beschränkte Anzahl von Datenpunkten wiedergegeben wird, wobei der Meßtechniker bestimmen kann, welche Datenpunkte wiedergegeben werden sollen.

Ein für die Dehnung üblicherweise benutztes Verfahren besteht darin, daß Spannungen, mittels deren die waagerechte Ablenkung des Strahls der Kathodenstrahlröhre gesteuert wird, elektrisch verstärkt werden. Dabei wird der Ablenkspannung eine von dem Meßtechniker vorgegebene Vorspannung überlagert, so daß der Meßtechniker einen bestimmten Teil der Daten auf dem Bildschirm erscheinen lassen kann, während andere Teile der Daten auf Grund der Spannungsverstärkung nicht mehr auf den Bildschirm kommen. Eine solche Spannungsverstärkung ist praktisch brauchbar, wenn nur einige hundert Datenpunkte interessieren. Müssen jedoch mehrere tausend Datenpunkte berücksichtigt werden, eignet sich das Spannungsverstärkungsverfahren nicht mehr, weil Rauschkomponenten und Ungenauigkeiten auftreten, die in die Entschlüsselung der digitalen Werte für die waagrechte Stellungssteuerung eingeschleppt werden. Sind beispielsweise 4096 Koordinaten vorhanden, ist ein 12-Bit-Analog-Digital-Umsetzer erforderlich. Dieser Umsetzer muß aber eine Genauigkeit haben, die wesentlich besser als ein Teil auf 4096 ist, wenn einzelne Koordinaten auf dem Bildschirm als diskrete Punkte und nicht nur als unscharfe Liniensegmente wiedergegeben werden sollen. Die Vorspannungen und die Verstärkerstufen müssen ebenfalls äußerst stabil und genau sein. Beim derzeitigen Stand der Technik sind auch die kompliziertesten und kostspieligsten Horizontalablenksteuerschaltungen kaum in der Lage, bei Geräten mit 4096 Koordinatenwerten für eine brauchbare Maßstabsdehnung durch Spannungsverstärkung zu sorgen; ihr Einsatz ist indiskutabel, wenn es darum geht, noch größere

Anzahlen von Datenpunkten, beispielsweise 16 000 oder mehr Punkte, zu verarbeiten.

Zur Lösung dieses Problems wird entsprechend einem anderen bekannten Verfahren jeweils nur ein Teil der Information aus dem Speicher ausgelesen. Dabei werden die Speicher entsprechend einer vorbestimmten Adressenfolge ausgelesen, wobei die Adressenzahl zur Vorgabe der waagrechten Stellung benutzt wird, während mittels des entsprechenden Datenwerts für eine bestimmte Adressennummer die lotrechte Stellung gesteuert wird. Der Digital-Analog-Umsetzer für die Horizontaleinstellung kann bei einem mit 4096 Punkten arbeitenden System ein 12-Bit-Umsetzer sein. Um für eine Maßstabsvergrößerung zu sorgen, können dabei zürn Beispiel die zehn niedrigeren Bits der Adresser.zahl den zehn oberen Bits des Digital-Analog-Umsetzers zugeführt werden. Die zwei höheren Bits der Adressenzahl bleiben unberücksichtigt Für gewöhnlich wird jedoch das Speicherausleseverfahren so gesteuert, daß nur ein Viertel des Speichers adressiert wird. Beispielsweise könnte der Meßtechniker die Adressen 0-1023, 1024-2047, 2048-3071, 3072-4095 auswählen. Für jede dieser Adressengruppen sind die nicht berücksichtigten zwei höheren Bits innerhalb der Gruppe die gleichen, so daß keine Mehrdeutigkeiten entstehen. Es wird damit eine vierfache Maßstabsdehnung erreicht, ohne daß Fehler eingeschleppt werden, weil die Dehnung digital und damit genau erfolgt. Bei einer solchen waagrechten Maßstabsdehnung kommt es aber wegen der Beschränkung auf bestimmte Datengp.ippen oft vor, daß nur ein Teil der für den Meßtechniker jeweils interessanten Daten zu einem bestimmten Zeitpunkt auf der gedehnten Skala beobachtet werden kann. Dies macht die Ablesung schwierig; es muß ständig von einer Datengruppe mit gedehntem Maßstab auf eine andere umgeschaltet werden, um den interessierenden Bereich beurteilen zu können. Außerdem werden die Schaltungen und Steuerungen, mittels deren der Meßtechniker auswählen kann, welcher der Informationsblöcke wiedergegeben werden soll, bei Dehnungsfaktoren von über vier zunehmend komplizierter, obwohl bei Vorrichtungen mit 4096 oder mehr Koordinatenwerten Maßstabsdehnungen um den Faktor 64 und mehr erwünscht sind. Diese Schwierigkeit hat im allgemeinen beschränkte und unzureichende Dehnungsfaktoren zur Folge.

Es ist ferner eine Ablenkschaltung für Oszillographen bekannt (US-PS 29 62 625), die eine vergrößerte Wiedergabe gestattet, bei der aber der zu vergrößernde Ausschnitt der Wiedergabe nicht wählbar, sondern von vorbestimmten Signalkennwerten, insbesondere der Amplitude und der Änderungsgeschwindigkeit des Meßsignals, abhängig ist. Für diesen Zweck ist ein Detektor vorgesehen, der bei Überschi eiten eines vorbestimmten Schwellwerts der Signalamplitude oder Signaländerungsgeschwindigkeit eine Pegelverschiebeeinrichtung mit einem Pegelverschiebesignal sowie die Ablenkschaltung mit einem Ablenkänderungssignal beaufschlagt. Letzteres bewirkt, daß die Ablenkschaltung die Horizontalablenkgeschwindigkeit des Kathodenstrahls vergrößert, während das Pegelverschiebesignal die Nullinie des Oszillogramms auf dem Bildschirm verschiebt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine digitale Meßvorrichtung zu schaffen, die eine Maßstabsdehnung mit vorwählbarem Vergrößerungsfaktor im Bereich jedes beliebigen von der Wiedergabeeinheit dargestellten Datenpunktes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Meßvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch eine an den Speicher und die Wiedergabeeinheit angeschlossene Gebereinrichtung zur Auswahl und Markierung eines beliebigen Datenpunktes, und eine mit der Gebereinrichtung und der Wiedergabeeinheit verbundene Stelleinrichtung, die an die Gebereinrichtung und die Wiedergabeeinheit einen vorwählbaren Vergrößerungsfaktor liefert, wobei die Gebereinrichtung mit einer Steuereinrichtung versehen ist, die auf Grund des ausgewählten Datenpunktes und des vorgewählten Vergrößerungsfaktors die Adressen und Wiedergabestellungen derjenigen Datenpunkte bestimmt, die auf der Wiedergabeeinheit darzustellen sind.

Die Vorrichtung nach der Erfindung erlaubt Maßstabsdehnungen um Faktoren, die der Meßtechniker beliebig wählen kann. Die gedehnte Wiedergabe kann im Bereich jedes beliebigen erfaßten Datenpunktes erfolgen. Die Vorrichtung arbeitet weitgehend störungssicher; sie· läßt sich mit vergleichsweise geringem Aufwand aufbauen.

Die Vielseitigkeit der Meßvorrichtung läßt sich weiter dadurch erhöhen, daß die Gebereinrichtung eine Wählstufe zum Ändern des gewählten und markierten Datenpunkts in einen anderen wiedergegebenen Datenpunkt aufweist Dabei ist vorzugsweise an die Gebereinrichtung und die Stelleinrichtung eine Steuerstufe angeschlossen, mittels deren die Änderungsgeschwindigkeit, mit der von einem ausgewählten Datenpunkt zu einem anderen übergegangen wird, um einen Faktor änderbar ist, der dem ausgewählten Vergrößerungsfaktor umgekehrt proportional ist. Diese Auslegung verhindert, daß sich bei hohen Vergrößerungsfaktoren die Wiedergabe so rasch ändert, daß dem Meßtechniker eine genaue Steuerung unmöglich wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Geber- und die Steuereinrichtung mit Steuerstufen ausgestattet, die bewirken, daß der ausgewählte Datenpunkt in waagrechter Richtung stets in der Mitte der optischen Wiedergabe der Wiedergabeeinheit liegt. Die Gebereinrichtung kann ferner vorteilhaft mit einer Steuerstufe zum Aufhellen des ausgewählten Datenpunktes auf der Wiedergabeeinheit ausgestattet sein. Beide Maßnahmen tragen dazu bei, die Darstellung besonders übersichtlich zu machen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. la bis Ie Darstellungen von Wiedergaben bekannter digitaler Meßgeräte,

F i g. 2a bis 2c Darstellungen der Wiedergabe der digitalen Meßvorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 3a bis 3c weitere Darstellungen der Wiedergabe der digitalen Meßvorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 4 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 5 ein Blockschaltbild des Stellungszählerteils der Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 6 ein Blockschaltbild des Ausleseadressenzählerteils der Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 7 ein Blockschaltbild des Schaltungsteils, mittels dessen die wiederzugebenden Adressen bei gedehnter Wiedergabe bestimmt werden, und

F i g. 8 ein Blockschaltbild des Schaltungsteils, mittels dessen die Stellung der wiedergegebenen Datenpunkte in gedehntem Maßstab bestimmt wird.

In den Fig. 1, 2 und 3 sind die Wiedergaben durch Kurven dargestellt, um die Erläuterung zu vereinfachen.

Tatsächlich besteht jede der Wiedergaben nach den F i g. 1 bis 3 aus einer Mehrzahl von Datenpunkten.

Die Fi g. la bis Ie zeigen mehrere Darstellungen der Wiedergabe eines bekannten Gerätes der vorstehend erläuterten Art, bei dem der Meßtechniker zwischen einer vorbestimmten Anzahl von Blöcken oder Gruppen von Adressen wählen kann. Aus Fig. la ist beispielsweise eine Wiedergabe in nicht vergrößerter Form zu erkennen. Die Fig. Ib bis Ie zeigen das Aussehen der Wiedergabe mit vierfacher Vergrößerung für die vier Datenblöcke. In den Fig. Ib und Ic sind normale Adressenblöcke in einem gedehnten Maßstab dargestellt. Aus den Fig. Id und Ie ist das oben erwähnte Problem zu erkennen, daß ein Teil der interessierenden Daten dem Maßtechniker nicht voll zur Verfugung steht. So ist in Fig. Id ein Teil des interessierenden Kurvenverlaufs am rechten Ende abgeschnitten, während in Fig. Ie ein Teil der interessierenden Daten auf der linken Seite abgeschnitten ist. Um daher den interessierenden Bereich zu beobachten, ist der Meßtechniker auf die vorbestimmten Adressengruppen oder -blöcke beschränkt; er muß bei der Beobachtung des interessierenden Bereichs ständig zwischen der Fig. Id und der Fig. Ie hin und her schalten.

Für den restlichen Teil der vorliegenden Beschreibung sei angenommen, daß es sich bei der Wiedergabeeinheit der digitalen Meßvorrichtung um eine Kathodenstrahlröhre handelt und daß die waagerechte Ablenkung unter Verwendung eines Digital-Analog-Umsetzers erfolgt, dem Adressenwerte (Abszissenwerte) in digitaler Form zugeführt werden. Grundsätzlich können aber auch andere Wiedergabeeinheiten eingesetzt werden, beispielsweise eine Tafel mit in Matrixform angeordneten lichtemittierenden Elementen. Das vorliegend beschriebene Vorgehen läßt sich ohne weiteres auch für die bei einem solchen Gerät erforderliche Sp?ltenwahl heranziehen. Derzeit ist die Kathodenstrahlröhre als bevorzugte Wiedergabeeinheit anzusprechen, da sie ohne weiteres zur Verfügung steht und vergleichsweise preiswert ist.

Die mittels der Vorrichtung nach der Erfindung erhaltenen Wiedergaben sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. F i g. 2a zeigt eine typische Wiedergabe in nicht gedehnter Form, wobei ein mit A_s bezeichneter Datenpunkt aufgehellt ist. Diesen Datenpunkt hat der Meßtechniker in einer noch zu beschreibenden Weise vorgewählt; vorzugsweise bestimmt er den Mittelpunkt des Bereichs, der angezeigt wird, wenn mit gedehnter Wiedergabe gearbeitet wird.

Die F i g. 2b und 2c zeigen das Aussehen der gedehnten Wiedergabe für den Fall einer vierfachen bzw. einer achtfachen Dehnung. Der gewählte Datenpunkt A₁ bleibt in waagrechter Richtung in der Schirmmitte, ohne daß darauf die Vergrößerung der Dehnungsfaktoren einen Einfluß hat. Die übrigen Datenpunkte liegen links und rechts von As, wobei die Bildschirmmitte als der Punkt wiedergegeben wird, um den herum die Dehnung stattfindet. In F i g. 3a ist die gleiche Kurve in nicht gedehnter Wiedergabe dargestellt, doch ist dabei der Datenpunkt /\₍ nach rechts verschoben. Die F i g. 3b und 3c zeigen das Ausehen gedehnter Wiedergaben für diesen Fall, wobei mit vierfacher bzw. mit achtfacher Dehnung gearbeitet wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung kann der Meßtechniker die Wahl des Datenpunktes A, sowohl bei gedehnter Wiedergabe als auch bei nicht gedehnter Wiedergabe ändern, das heißt den Punkt A_s so verschieben, daß. er in der nicht gedehnten Wiedergabe nach links oder nach rechts wandern würde. Die Lage des Punktes A_s kann mit unterschiedlichen Schrittgeschwindigkeiten um jeweils eine Koordinate nach links oder nach rechts verschoben werden. Wird die Lage des Punktes A_s geändert, während mit gedehnter Wiedergabe gearbeitet wird, bleibt der aufgehellte Punkt in waagrechter Richtung in Schirmmitte stehen, während sich die von der Wiedergabe dargestellte Kurve nach rechts oder links über den Bildschirm zu bewegen scheint. Die Geschwindigkeit, mit der die Kurve während einer gedehnten Wiedergabe nach links oder nach rechts

läuft, wird derart vorgegeben, daß die Änderungsgeschwindigkeit der Adresse des gewählten Punktes für höhere Vergrößerungen proportional kleiner wird. Bei vorgegebener Vergrößerung ist daher die Geschwindigkeit, mit der sich ein bestimmter Punkt über den Bildschirm bewegt, während die Stellung des Punktes A₅ geändert wird, im wesentlichen konstant. Ohne eine solche Verstellung der Änderungsgeschwindigkeit wäre es schwierig, einen bestimmten Bildteil bei hohen Vergrößerungen in die Bildschirmmitte zu bringen, da sich die Bildteile rasch über den Bildschirm bewegen würden.

Außerdem werden vorzugsweise, obwohl dies in den F i g. 2 und 3 der Deutlichkeit halber nicht dargestellt ist, dauernd der Spannungswert und der Zeitwert des gewählten Datenpunktes in numerischer Form wiedergegeben, so daß der Meßtechniker exakte Informationen für jeden beliebigen Punkt des Signalverlaufs gewinnen kann, indem er diesen Punkt einfach als Datenpunkt A_s anwählt. Eine derartige numerische Wiedergabe ist an sich bekannt (US-PS 36 62 373). Vorliegend werden für die Auswahl des numerisch wiederzugebenden Datenpunktes dieselben Wählschaltungen und Steuerungen herangezogen, die auch für die Auswahl des Bereichs benutzt werden, der in analoger

■»ο Form in waagerechter Richtung gedehnt wiedergegeben werden soll.

Zunächst seien allgemein Aufbau und Funktion der vorliegend vorgesehenen neuartigen Dehnungs- und Auswahlstufen diskutiert. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind eine Meßschaltung und ein digitaler Speicher vorgesehen, in den die Meßergebnisse systematisch eingespeichert werden. Die Meßschaltung als solche soll nur als Beispiel dienen; bei der veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform eignet sie sich für die Messung einer in Abhängigkeit von der Zeit schwankenden Spannung. Andere Messungen, beispielsweise eine Impulshöhenanalyse, lassen sich mit Schaltungen vornehmen, die dem Fachmann ohne weiteres zur Verfügung stehen und die mit der Vorrichtung nach der Erfindung ohne weiteres kombiniert werden können. Es sei angenommen, daß der digitale Speicher bei der beschriebenen Ausführungsform 4096 Wörter zu je 12 Bits faßt. Es sei ferner angenommen, daß die gemessenen Spannungswerte der Reihe nach in den Speicher eingegeben werden, und zwar der erste Meßwert in die Adresse 0, der letzte in die Adresse 4095.

Bei der nicht gedehnten Wiedergabe ist ein Punkt markiert oder aufgehellt, um die Mitte des Bereichs zu kennzeichnen, der wiedergegeben wird, wenn mit gedehnter Wiedergabe gearbeitet wird. Die Anzeige der Ausdehnung des ausgewählten Bereichs ergibt sich unmittelbar aus der Einstellung eines Vergrößerungs-

wählschalters.

Während der vergrößerten Wiedergabe sind verschiedene arithmetische. Funktionen für die Wiedergabesteuerschaltungen erforderlich:

1. Aus der Adressenzahl des gewählten Datenpunktes und aus der gewünschten Vergrößerung muß die Adressenzahl des ersten wiederzugebenden Datenpunktes berechnet werden. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird beispielsweise mit 4096 Datenpunkten gearbeitet. Hat der vorgewählte Datenpunkt die Adressenzahl A₅ und beträgt der Vergrößerungsfaktor M= 4, dann liegt für gewöhnlich die Adresse des ersten wiedergegebenen Punktes um 512 Adressen niedriger als A₅. Definiert man Ao als die Adresse des ersten wiederzugebenden Punktes, so gilt für die meisten Fälle

A₀ = A_s-4096/2M

2. Bezüglich der vorstehenden Ziffer 1 bestehen Ausnahmen. Falls A_s-4096/2M kleiner als 0 ist, ist die erste zu berücksichtigende Adresse die Adresse 0, die keine negativ numerierten Speicheradressen vorhanden sind. Dieser Fall ist in. F i g. 2b gezeigt. Es müssen Schaltungsanordnungen vorhanden sein, die erkennen, daß A₅-4096/2M negativ ist und die bewirken, daß in solchen Fällen Ao zu 0 wird.

3. Im allgemeinen liegt der erste wiedergegebene Punkt am linken Rand des Bildschirms, wie dies in den Fig.2c, 3b und 3c veranschaulicht ist. Eine Ausnahme ist dann gegeben, wenn A₅-4096/2M negativ wird. In solchen Fällen wird der erste Punkt, d. h. der der Bedingung A₀ = O entsprechend Fig.2b entsprechende Punkt, in einer Stellung x= 2048 — MA₅ wiedergegeben, wenn man annimmt, daß die Stellung x=0 am linken Rand des Bildschirms und die Stellung *=4095 am rechten Bildschirmrand liegt. Schaltungsstufen, die auf die Erkennungsschaltungen ansprechen, welche ermitteln, daß A₅-4096/2M negativ ist, sorgen dafür, daß der erste wiedergegebene Punkt in solchen Fällen bei χ=2048 — MA₅ und anderenfalls bei x=0 liegt.

4. Es müssen Schaltungsanordnungen vorgesehen sein, die dafür sorgen, daß aufeinanderfolgende Punkte im Anschluß an die Wiedergabe des ersten Punktes nacheinander in waagrechter Richtung jeweils einen gegenseitigen Abstand von M Einheiten haben.

5. Es sind Schaltungsanordnungen erforderlich, die erkennen, wann der letzte Datenpunkt der ausgewählten Datenpunktgruppe wiedergegeben wurde. In einigen Fällen könnte dies auf der Basis der Anzahl der wiedergegebenen Punkte geschehen, die für gewöhnlich 4096/M beträgt, da auf dem Bildschirm im wesentlichen nur diese Anzahl von Punkten verarbeitet werden kann. In Fällen, wie sie in den F i g. 2b oder 3b gezeigt sind, wird jedoch mit einer geringeren Anzahl von Punkten gearbeitet Diese Basis ist daher in manchen Fällen ungeeignet Infolgedessen müssen Erkennungsschaltungen vorgesehen werden, die auf einer anderen Basis als einer Auszählung der Anzahl der bereits wiedergegebenen Punkte ermitteln, wann der letzte Punkt wiedergegeben wurde. Eine brauchbare Grundlage dafür besteht darin, daß davon ausgegangen wird, daß der letzte Punkt der ausgewählten Gruppe erreicht ist, wenn die Koordinate, deren Adressenzahl 4095 beträgt, wiedergegeben wird, oder wenn sich die wiedergegebene Koordinate in der Schirmstellung χ=4096 - Mbef indet.

Die bevorzugte Ausführungsform ist mit Rechen- und Erkennungsstufen der oben erwähnten Art ausgestattet. Sie weist Digital-Analog-Umsetzerschaltungen auf, die die digitalen Informationen für die Wiedergabestellung in geeigneten Ablenkspannungen umwandeln, mittels

ίο deren sowohl die waagrechte als auch die lotrechte Ablenkung der Kathodenstrahlröhre entsprechend gesteuert wird. Ferner sind Mittel vorgesehen, die es erlauben, die Auswahl eines bestimmten Datenpunktes als Mittelpunkt der bei Vorwahl einer gedehnten Darstellung wiederzugebenden Punktegruppe in der einen oder der anderen Richtung zu ändern. Unter Mittelpunkt wird dabei der Punkt verstanden, der in der Stellung x=2048, das heißt der Mitte des Bildschirms, wiedergegeben wird.

F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild der obengenannten Schaltungsanordnung. Ein Analog-Digital-Umsetzer 1, ein Taktgeber 3, ein Adressenzähler 6 und ein Adressenwähler 5 arbeiten derart zusammen, daß in vorbestimmten Zeitpunkten digitale Informationen bezüglich der Amplitude der Eingangssignalspannungen eingespeichert werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform findet während des Meßvorgangs keine Wiedergabe statt; der Adressenwähler läßt nur die Meßadressen auf einen Speicher 2 einwirken. Während der Wiedergabevorgänge wählt dagegen der Wähler 5 nur Wiedergabeadressen aus.

In gewissen Fällen kann es dagegen zweckmäßig sein. Meß- und Wiedergabevorgänge miteinander zu kombinieren. Dafür kann durch geeignete Schaltungsauslegung ohne weiteres gesorgt werden.

Ein Taktgeber 15, ein Ausleseadressenzähler 14, Rechenschaltungen 22, ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler 23 und ein Wiedergabestellungszähler 11 bestimmen die die Stellung darstellenden digitalen Werte und die Speicheradressen des ersten oder am weitesten links liegenden Wiedergabepunktes, die Stellungswerte und die Adressen der übrigen wiederzugebenden Datenpunkte und die Anzahl der wiedergegebenen Datenpunkte; sie geben entsprechende Informationen an die übrigen Schaltungsteile ab.

Der Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 23 entspricht der Adressenzahl des gewählten »mittleren« Datenpunktes. Der Zählerstand des Zählers 23 kann über einen Steuerschalter 79 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung geändert werden. Mit Hilfe eines Vergrößerungswählschalters 41 gibt der Meßtechniker den Vergrößerungs- oder Dehnungsfaktor vor. Bei der bevorzugten Ausführungsform kann ein Vergrößerungsfaktor M von 1, 2, 4, 8, 16 oder 32 ausgewählt werden.

Zwei Digital-Analog-Umsetzer 8 und 9 nehmen die den Ordinatenwerten bzw. den waagrechten Stellungen entsprechenden digitalen Informationen vom Speicher 2 und dem Wiedergabestellungszähler 11 auf, um den Strahl einer Kathodenstrahlröhre 10 entsprechend abzulenken.

Ein Vergleicher 7 ermittelt wann die während der Wiedergabevorgänge gerade vom Speicher 2 benutzte Adresse dem Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 23 entspricht Sobald eine solche Äquivalenz festgestellt wird, gibt der Vergleicher 7 eine Ausgangsspannung an die Wiedergabeeinheit 10, wodurch der betreffende wiedergegebene Datenpunkt zwecks Iden-

tifizierung oder Markierung aufgehellt wird. Der Vergleicher 7 gibt dieses Spannungssignal außerdem an einen Zwischenspeicher 64; dieses Signal ermöglicht eine Eingabe der entsprechenden digitalen Ordinate in den Zwischenspeicher 64. Eine Wiedergabeeinheit 70 gibt in numerischer Form den Ordinatenwert des Datenpunkts mit der ausgewählten Adressenzahl wieder. Mittels einer weiteren Wiedergabeeinheit 72 wird in numerischer Form der Wert der Adresse, die dem angewählten Datenpunkt entspricht, laufend wiedergegeben.

Der Taktgeber 15 liefert über eine Teilerstufe 25 eine ständige Folge von Impulsen an den Schalter 79. Die am Schalter 79 erscheinenden Impulse haben eine Frequenz, die dem Wert der mittels des Schalters 4j is gewählten Vergrößerung umgekehrt proportional ist.

Um die Arbeitsweise der Vorrichtung nach F i g. 4 zu verstehen, muß man sich klarmachen, daß sich die vorliegende Vorrichtung von bekannten digitalen Meß- und Wiedergabegeräten insbesondere hinsichtlich der Art und Weise unterscheidet, in der der Speicher während Wiedergabevorgängen adressiert wird und in der die waagrechte Wiedergabestellung bestimmt wird. Für das Adressieren des Speichers muß eine Reihe von Adressenzahlen in einer Schrittfolge erzeugt werden, die mit einer bestimmten, als Aa bezeichneten Nummer beginnt und mit einer höheren Adressennummer endet, deren Größe davon abhängt, welche Wiedergabemaßstabsvergrößerung benutzt wird und welcher Teil des gemessenen Spannungsverlaufs wiedergegeben wird. Die Steuerung für die waagrechte WiedergabesteJIung erzeugt eine Folge von Stellungszahlen, die mit einer so daß bestimmten, als Xa bezeichneten Zahl beginnt und mit einer höheren Stellungszahl endet, deren Größe ebenfalls von der benutzten Vergrößerung und davon abhängt, welcher Teil des Signalverlaufs gerade wiedergegeben wird.

Es kann angenommen werden, daß der Speicher 2 mit 4096 Adressenstellen ausgestattet ist, in die 4096 gemessene Spannungswerte, vorliegend als Ordinaten bezeichnet, eingespeichert wurden. Der Bildschirm ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schirm einer Kathodenstrahlröhre. Man kann annehmen, daß er eine Breite von 4096 Einheiten hat. Abstände in waagrechter Richtung können als vom linken Rand der Bildfläche gemessen betrachtet werden. Der Abstand von diesem Rand nach rechts bis zu einer bestimmten Stellung wird als der Abstand χ definiert Die Strahlablenkschaltung spricht auf das Anlegen einer bestimmten waagrechten Stellungszahl der Größe χ in der· Weise an, daß sie den Strahl um .*■ Einheiten nach rech is ausgehend vom linken Rand ablenkt.

Es müssen zwei miteinander verknüpfte aber für gewöhnlich unterschiedliche Zahlenfolgen erzeugt werden, von denen die eine das Adressieren des Speichers und die andere die Strahlablenkung steuert Die Zahlen innerhalb dieser Folgen können als A, und x-, für die j-te Zahl der Adressensteuerfolge bzw. der Stellungssteuerfolge definiert werden. Die /te Zahl beider Folgen wird den Speicheradressier- und Strahlablenkschaltungen im wesentlichen gleichzeitig zur Verfügung gestellt Die daher ist betreffenden Zahlen stehen für eine gewisse Zeitspanne, beispielsweise 10 μκ, zur Verfügung, bevor das nächste Zahlenpaar an die Adressier- und Strahlablenkschaltungen gegeben wird.

Die Zahlenfolgen können kurz wie folgt definiert werden. Die Folge der Adressenzahlen lautet:
Ao, Αι, Α2, A3, A*... ,A(k-i)

wobei A₀ einen bestimmten zu definierenden Wert hat,I A, = Α,ϊ-ΐ)+! ist und k eine Konstante darstellt, diel ebenfalls einen bestimmten, zu definierenden Wert hat[ Die Folge von Stellungszahlen lautet:

X0,X\,X₂,X3 . . . , X(k- 1) »

wobei ATo einen bestimmten, zu definierenden Wert hat, | der nicht unbedingt gleich A₀ ist, und wobei gilt

Die Zahl A₀ ist gleich der Größe Aj-4096/2M, sofern diese Größe nicht negativ ist; im letztgenannten Falle ist | Ao = O. Die Zahl x₀ hat den Wert 2048-MA₅, falls) (As-4096/2M)negativ ist; andernfalls ist X₀ = O.

jede der beiden Folgen umfaßt k Zahlen, k ist eine positive ganze Zahl, die gleich der kleinsten ganzen Zahl ist, welche die Bedingungen A(*_i)<4096 und x_(k-1) < 4096 erfüllt.

Sind ein bestimmter Vergrößerungsfaktor Mund eine bestimmte vorgewählte Koordinatenadressenzahl A₅ gegeben, lassen sich beide Zahlenfolgen leicht bestimmen. Die in den F i g. 2b und 3b veranschaulichten Falle stellen typische Beispiele dar; für beide werden die Zahlenfolgen nachstehend diskutiert.

Die in F i g. 2b gezeigte Situation ist vergleichbar dem Fall, für den die Adressenzahl A_s der vorgewählten Koordinate 490 beträgt und M= 4 ist.

(A₅- 4096/2Λ/;= - 22, infolgedessen A₀ = 0 und X₀ = 2048 -MA₅= 88

A₀ = A, = A₂ =	0 1 2	88 92 96	(Ar-I).
Af*_i)	=	_
Ferner folgt
Xo = *X₂ =*	4092
<-0

Die Konstante k wurde einfach dadurch bestimmt, daß die Folgen fortgesetzt wurden, bis eine von ihnen die größte Zahl erreicht hat, die kleiner als 4096 ist In beiden Folgen sind notwendigerweise k Zahlen vorhanden; in diesem Falle ist k= 1002.

Die in Fig.3b wiedergegebene Situation ist vergleichbar dem Fall, für den A_s=3843 und M= 4.

(A_s- 4096/2Λ/;= 3331, so daß A₀ = 333 !und X₀ = O

Ao = 3331
Ai = 3332
A₂ = 3333

A_(k-\) = 4095; fit-1) beträgt 764, da von 3331 bis

4095 insgesamt 764 Terme vorhanden sind.

Ferner folgt

Xo = 0
x, = 4
X₂ = 8

x₍k-\) = 3056

Keine der mit der Erzeugung dieser Zahlenfolgen verbundenen Berechnungen ist schwierig. Dies gilt' insbesondere für die bevorzugte Ausführungsform, bei der M stets eine ganzzahlige Potenz von 2 ist, wodurch es besonders einfach wird, den Quotienten 4096/2Ai zu bilden. Nachdem die Anfangszahlen der Folgen, d. h. Ao und xq, berechnet sind, können die übrigen Zahlen der Folgen auf einfache Weise mit Hilfe von Binärzählern errechnet werden, weil sich aufeinanderfolgende Glieder einer Folge jeweils um eine ganze Zahl unterscheiden. Es ist ferner einfach festzustellen, wann das k-te Glied in einer der beiden Folgen erreicht ist, indem diese Zähler mit Übertragungsschaltungen ausgestattet werden.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform ist es erwünscht, die beiden Zahlenfolgen den Adressier- und Ablenkschaltungen wiederholt zuzuführen; außerdem ist es zweckmäßig, die y'-te Zahl beider Folgen im wesentlichen gleichzeitig anzuliefern. Dies wird auf die im folgenden erläuterte Weise erreicht.

F i g. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Teils der der Erzeugung der Stellungszahlenfolge dienenden Schaltungsanordnung. Es ist ein Speicherregister 100 vorgesehen, bei dem es sich um ein 12 Bit-Flip-Flop-Register handelt, das nach Zuführen jedes über eine Leitung 13 angelieferten Taktimpulses einen von zwei Zuständen einnimmt. Dabei entspricht der eine dem Fall, daß das aus einer 12 Bit-Zahl bestehende Ausgangssignal einer Additionsstufe 102 über ein 12 Leitungen umfassendes Kabel 110 übertragen wird. Der andere Zustand entspricht dem Fall, daß eine Anfangsstellungszahl xo von noch zu beschreibenden externen Schaltungen aus" über ein 12 Leitungen umfassendes Kabel 28 angelegt wird. Wenn die von einer ODER-Schaltung 101 über eine Leitung 18 zugeführte Spannung positiv ist, nimmt das Register den Zustand xo ein; andernfalls nimmt das Register den Zustand ein, der dem Ausgangssigna] der Additionsstufe entspricht. Das Register 100 ist in herkömmlicher Weise aufgebaut. Es kann beispielsweise aus drei integrierten Schaltungen bestehen, wie sie von der Firma Texas Instruments, Inc. unter der Typenbezeichnung 7498TTL auf den Markt gebracht werden und die in der vom Hersteller zur Bildung eines 12 Bit-Registers empfohlenen Weise zu verdrahten sind. Derartige Register sprechen auf eine Flanke des Taktimpulses an und nehmen daraufhin Informationen auf, die in diesem Augenblick an den Eingangsklemmen vorliegen. Das Ausgangssignal ändert sich zwar rasch, so daß es unter dem Einfluß der Additionsstufe zu einer schnellen Änderung der Größe der Eingangszahl kommen kann. Derartige Änderungen der Eingangszahl treten jedoch auf, nachdem die Taktimpulsflanke das Register aufgesteuert hatte, so daß dessen Funktion bis zum Auftritt des nächsten Taktimpulses durch die geänderte Eingangszahl unbeeinflußt bleibt. Der Stand des Registers wird an noch zu beschreibende externe Schaltungsanordnungen sowie

über ein 12 Leitungen umfassendes Kabel 66 an die Additionsstufe 102 übermittelt. Bei der Additionsstufe 102 handelt es sich um eine herkömmliche 12 Bit-Binäradditionsstufe, die im wesentlichen ständig die Summe aus der vom Register 100 kommenden 12 Bit-Zahl und einer Konstanten liefert, die gleich M, dem Vergrößerungsfaktor, ist und die über Leitungen 203'-208' von Torschaltungen 103-108 angelegt wird. M hat sechs mögliche Werte, und zwar 1,2,4,8,16 oder 32, die durch Massepotentiale auf allen Leitungen 203'—208' mit Ausnahme einer Leitung dargestellt werden, die positiv ist. Der Wert M= 1 wird dadurch dargestellt, daß mit Ausnahme der Leitung 208' alle Leitungen 203'—208' auf Massepotential liegen. Für M= 2 gilt das gleiche, mit der Ausnahme, daß die Leitung 207' positiv ist. Für Λί=4, 8, 16 und 32 ist dagegen die Leitung 206' bzw. 205' bzw. 204' bzw. 203' positiv. Bei den Torschaltungen 103—108 handelt es sich um herkömmliche Schaltungsanordnungen, beispielsweise logische TTL-Gatter. Sie nehmen von einer noch zu beschreibenden externen Quelle eine verschlüsselte Zahl in Form von 3 Bit-Binärzahlen über Leitungen 76, 77 und 78 auf. Das niedrigstwertige Bit läuft über die Leitung 76, das höchstwertige Bit über die Leitung 78.

Die bei der Darstellung der Torschaltungen 103 bis 108 verwendeten herkömmlichen Symbole lassen erkennen, wie mit Ausnahme der jeweils gewünschten Leitung alle anderen Leitungen 203'—208' auf Massepotential gehalten werden. Die Übertragung des Wertes M in Form dieses 3 Bit-Codes statt in Form einer herkömmlichen Binärzahl erfolgt, um das Zusammenspiel mit anderen Schaltungsanordnungen zu erleichtern, bei denen Multiplikations- und Divisionsvorgänge stattfinden.

Die ODER-Schaltung 101 gibt ein positives Ausgangssignal auf die Leitung 18, wenn von der Additionsstufe 102 ein positives Übertragungsausgangssignal an eine Leitung 109 geht oder wenn ein weiteres, noch zu beschreibendes Übertragssignal, das über eine Leitung 80 läuft, positiv ist. Dieses mit dem Übertrag der Additionsstufe 102 oderverknüpfte Übertragungssignal läßt erkennen, daß die k-te Stellungszahl der Folge erreicht ist, so daß der nächste über die Leitung 13 laufende Taktimpuls veranlaßt, daß das Register 100 den der Anfangsstellung x₀ äquivalenten Zustand annimmt.

Die Ausgangssignale des Registers 100 entsprechen

infolgedessen der gewünschten Folge xo, xo

F: g. 6 zeigt die zur Erzeugung der Adressenzahlenfolge vorgesehene Schaltungsanordnung. Sie weist ein Register 112 auf, dessen Aufbau mit demjenigen des Registers 100 nach F i g. 5 übereinstimmt. Die von einer Inkrement-Additionsstufe 113 gebildete Summe ist stets gleich dem jeweiligen Zustand des Registers 112 plus 1.

Dies wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß eine gewöhnliche Additionsstufe verwendet wird, bei der sämtliche Addendeneingänge an Masse liegen, während das Signal am Übertragseingang bejahend ist. Das Register 112 nimmt nach Einlaufen jedes über die Leitung 13 eingehenden Taktimpulses entweder einen Zustand an, der um 1 höher als der Stand unmittelbar vor dem betreffenden Taktimpuls ist, oder aber einen Stand Ao, der von noch zu beschreibenden externen Schaltungen über ein 12 Leitungen umfassendes Kabel 27 eingeht. Wenn der Stellungsübertrag von der Additionsstufe 102 nach F i g. 5 oder der Additionsstufe 113 positiv ist, nimmt das Register beim nächsten Taktimpuls den Stand Ao ein. Dadurch wird sicherge-

stellt, daß dann, wenn entweder A, oder x, den höchstmöglichen Wert erreicht ^4,=4095 oder x,=4096—M), beide Register anschließend gemeinsam ihren Anfangswert (Ao und xo) annehmen, wenn der nächste Taktimpuls auftritt.

Der Stellungszähler und der Adressenzähler nach den F i g. 5 und 6 liefern daher ständig zwei miteinander verknüpfte Zahlenfolgen, die über jeweils 12 Leitungen umfassende Kabel 66 bzw. 61 an externe Schaltungen übermittelt werden. Die Zahlen xo. xi, xi ■.. X(t-1) und Ao, Au At... A(k--t) haben Anfangswerte xo und Ao entsprechend den Größen des Anfangsstellungswertes und des Anfangsadressenwertes, die von den jeweils 12 Leitungen umfassenden Kabeln 28 bzw. 27 dargestellt werden. Die Stellungszahlen haben fortschreitend größere Werte, wobei der Anstieg gleich 2" ist. Der Wert von η geht dabei über die Leitungen 76, 77 und 78 in binärer Darstellung ein. Die Adressenwerte haben schrittweise zunehmende Werte. Beide Zahlenfolgen umfassen £Terme, wobei der letzte Term vorliegt, wenn entweder die Adressenzahl den Wert 4095 oder die Stellungszahl den Wert 4096 — 2" erreicht. Beide Zahlenfolgen werden wiederholt erzeugt.

Wie oben ausgeführt, muß die Anfangsadresse Ao entweder gleich A_s-4096/2M sein, falls diese Größe positiv ist. ober aber gleich 0 sein. Die Anfangswiedergabestellung X₀ muß 0 betragen, falls A_s-4096/2M negativ ist; andernfalls muß sie gleich 2048 — MA₅ sein.

F i g. 7 zeigt die Schaltungsanordnung zur Bildung dieser Differenz. Es ist eine Additionsstufe 202 vorgesehen, bei der es sich uin eine herkömmliche 12 Bit-Binäradditionsstufe handelt. Die Größe der Zahl A_s, d.h. der ausgewählten Adressenzahl, geht über ein 12 Leitungen umfassendes Kabel 71 mit den Leitungen 226—237 ein, die die 12 Bits von A_s darstellen. Ein Übertragseingangssignal wird der Additionsstufe an der Klemme 305 zugeführt. Leitungen 213—225 übermitteln eine Binärzahl an die Additionsstufe; es wird sich zeigen, daß diese Zahl (kombiniert mit dem Übertragseingang) äquivalent dem Ausdruck — 4096/2Mist.

Für einen bestimmten Wert von M stellen die Zustände der Signale Mo. M\ und Mi eine vorbestimmte Kombination von Einsen und Nullen dar. Für M= 1 lauten die Signale 000; für M—2 handelt es sich um 001 usw., da M— 2". Die Binärzahl wird mittels einer noch zu beschreibenden Schaltstufe erzeugt. Für die Kombination 000 liefert eine Torschaltung 203 ein Ausgangssignal 0 (Massepotential) an die Leitung 213, während alle übrigen Leitungen 214—225 positiv sind. Über die Leitungen 213—225 geht die Binärzahl

Olli 1111 1111

an die Additionsstufe. Wird an die Additionsstufe das Übertragssignal angelegt, ist die Ausgangssumme Aj-2048; dies entspricht für den Fall M=I dem Wert A₅-4096/2M. Ist die Binärzahl η gleich 001, dann ist M= 2; es ist zu erkennen, daß dann das Ausgangssignal der Additionsstufe gleich /Ij-1024 ist. Für jeden beliebigen Wert von η ist so das Ausgangssignal der Additionsstufe in der erforderlichen Weise gleich A₅-4096/2(2"). Falls die Additionsstufe ein Übertragsausgangssignal erzeugt, ist A_s -4096/2(2") positiv; andernfalls ist dieser Wert negativ. Die Torschaltungen 203 — 210 liefern in Verbindung mit positiven Spannungen auf den Leitungen 222—225 das Komplement der Zahl 409b/2M. Es wird das übliche Verfahren angewandt, das Komplement einer Zahl mit einer zweiten Zahl i\i addieren, um eine weitere Binärzahl zu erzeugen, die der Differenz entspricht Diese Differen; wird von externen Schaltungen nur benutzt falls si< positiv ist; die Ausgangszahl der Additionsstufe brauch infolgedessen nicht berücksichtigt zu werden, falls keir Übertrag vorhanden ist

Das Ausgangssignal der Additionsstufe, bei dem ei sich um eine 12 Bit-Zahl handelt wird über eir zwölfadriges Kabel 307 Torschaltungen 306 zugeführt Die Torschaltungen 306 geben das Ausgangssigna (A₅- 4096/2M,) der Additionsstufe an das zwölf adrige Kabel 27 weiter, wenn das über eine Leitung 74 eingehende Übertragsausgangssignal positiv ist. Andernfalls stellt das Ausgangssignal der Torschaltunger die Binärzahl 0 dar. Solche als Datenwähler bezeichnete Torschaltungen sind bekannt. Das Ausgangssignal der Torschaitungen 306 ist daher gleich Aj-4096/2M, falls diese Größe positiv ist; andernfalls ist dieses Ausgangssignal gleich 0. Dies stellt den gewünschten Wert von A_c dar; Ao wird an den Ausleseadressenzähler 112 nach F i g. 6 über das Kabel 27 weitergeleitet

Fig. 8 zeigt den Aufbau der Schaltungsanordnung, die die Zahl xo an den Wiedergabestellungszähler gemäß F i g. 5 Meiert. Der Wert X₀ ist gleich 2048 -MA₅. falls das Übet tragsausgangssignal der Additionsstufe 202 nach F i g. 7 gleich 0 ist; anderenfalls wird dafür gesorgt, daß .V₀ gleich 0 wird.

Der Term MA₅ wird durch eine Datenwählerschaltung gebildet, die mit Rücksicht darauf, daß bei der vorliegend beschriebenen Ausführungsform M nur die Werte 1, 2, 4, 8, 16 oder 32 haben kann, das Produkt durch eine Verschiebung der Bitstellungen bildet, wobei die Anzahl der Bitstellungen gleich η ist. Es brauchen nur die 12 niedrigsten Bits des Produkts MA₅ benutzt zu werden, da in Fällen, in denen xo gleich 2048 — MA₅ gemacht werden muß, MA₅ niemals den Wert 2048 übersteigt. Wenn nämlich A₅--4096/2M positiv ist, muß Xo gleich 0 gemacht werden und nicht gleich 2048 — MA₅.

Wenn daher bei der Bildung des Wertes Xo der

Ausdruck MA₅ berücksichtigt werden muß, muß MA₅

-to gleich 2048 oder kleiner sein. MA₅ hat daher 12 oder weniger bedeutsame Bits. Der Aufbau der Multiplikationsstufe 309 versteht sich für den Fachmann von selbst.
Subtraktionsschaltungen 310 nehmen die dem Ausdruck MA₅ entsprechende Binärzahl über ein zwölfadriges Kabel 313 auf und liefern über ein Kabel 311 eine Ausgangszahl gleich 2048 — MA₅ an Torschaltungen 312. Die Torschaltungen 312 geben ein 12 Bit-Ausgangssignal, das die Anfangswiedergabestellung .v₀ darstellt, über das zwölfadrige Kabel 28 an den Wiedergabestellungszähler 11 nach Fig. 4. Die Torschaltungen 312 nehmen ein Vorzeichenbitsignal über die Leitung 74 von der Additionsstufe 202 nach Fig. 7 auf. Dieses Vorzeichenbit, das Übertragssignal der Additioncstufe 202, ist positiv, wenn A_s-4096/2M positiv ist. Wenn dieses Übertragssignal positiv ist, soll xo gleich 0 gemacht werden; anderenfalls muß xo gleich 2048 — MA₅ sein. Die Torschaltungen 312 können ohne weiteres so ausgelegt werden, daß sie am Ausgang entweder den Wert 0 oder den Wert 2048 - MA₅ liefern.

Aus dem Vorstehenden folgt, wie die Folgen der Ausleseadressenzahlen A₁ und der Wiedergabestellungszahlen χι erzeugt werden. Entsprechend Fig. 4 werden diese Adressenzahlen an Adressenwählerschaltungen 5 gegeben, bei denen es sich um herkömmliche Datenwählerschaltungen handelt, die Ausleseadressen über das Kabel 61, Meßadressen von dem noch zu beschreibenden Meßadressenzähler 6 und ein Steuersi-

gnal über eine Leitung 38 von einem Betriebsartschalter 90 aufnehmen. Wenn der Schaltarm in der unteren Stellung liegt, befindet sich die Leitung 38 auf Massepotential; andernfalls liegt sie an einer positiven Spannung + V. Wenn diese Leitung positiv ist, erscheinen die Meßadressenzahlen an den Ausgangsklemmen des Wählers 5; andernfalls treten die Ausleseadressennurnmern A; auf. Die an den Ausgangsklemmen des Wählers 5 erscheinenden Zahlen werden über ein Kabel 52 an den Speicher 2 weitergeleitet Für die vorliegende Diskussion der Wiedergabevorgänge sei angenommen, daß sich der Schaltarm des Schalters 90 in der unteren Stellung befindet, so daß vom Ausleseadressenzähler 14 erzeugte Ausleseadressenzahlen vom Speicher 2 aufgenommen werden.

Der Speicher 2 gibt auf ein Kabel 53 eine 12 Bit-Ausgangszahl, die fast dauernd die Zahl darstellt, die zuvor an der Adresse eingespeichert wurde, die der vom Wähler 5 über das Kabel 52 zugeführten Adressenzahl entspricht. Ausgenommen davon ist eine kurze Unsicherheitsperiode, die unvermeidlicherweise während einer Änderung der Adressenzahl auftritt. Der Einfluß dieser Erscheinung wird weiter unten diskutiert. Die Speicherausgangszahlen werden vorliegend als Ordinatenwerte bezeichnet; weiter unten ist geschildert, wie diese Werte in den Speicher eingebracht werden. Speicherschaltungen entsprechend dem Speicher 2 sind bekannt. Bei der vorliegenden Ausführungsform hat der Speicher 4096 Adressen; die Ordinaten stellen 12 Bit-Zahlen dar.

Der Digital-Analog-Umsetzer 8 nimmt Ordinatenwerte über das Kabel 53 auf und erzeugt Ausgangsspannungen, die mit den empfangenen Werten in linearer Verknüpfung stehen. Diese Spannungen werden der als Kathodenstrahlröhre ausgebildeten Wiedergabeeinheit 10 über eine Leitung 67 zugeführt. Bei der Wiedergabeeinheit 10 handelt es sich um ein Gerät bekannter Ausführung. Beispielsweise kann ein Tektronix-Wiedergabeoszilloskop Modell 503 verwendet werden, das im sogenannten »xy«- Betrieb eingesetzt wird. Dabei sorgen an den lotrechten Ablenkeingang angelegte Spannungen, daß der Strahl der Röhre in lotrechter Richtung abgelenkt wird, während an den waagerechten Ablenkeingang angelegte Spannungen für die Ablenkung des Strahls in waagrechter Richtung sorgen. Die Größe der Ablenkungen steht in linearer Beziehung zu den anliegenden Spannungswerten. Es können geeignete Einstellungen vorgenommen werden, die bewirken, daß eine dem Wert 0 entsprechende Spannung, die an den lotrechten Ablenkeingang angelegt wird, eine Ablenkung des Strahls zum unteren Rand der Bildfläche zur Folge hat, während eine dem Wert 4095 entsprechende Spannung den Strahl bis zum oberen Rand ablenkt. Wird der Digital-Analog-Umsetzer 8 so eingestellt, daß Ausgangsspannungen erzeugt werden, die gleich 1 mV je Einheitsgröße der Eingangszahl sind, wird der Strahl in lotrechter Richtung proportional den Ordinatenwerten abgelenkt, wobei die 0 dem unteren Rand des Bildschirms entspricht.

Der Digital-Analog-Umsetzer 9 nimmt Wiedergabestellungszahlen vom Stellungszähler 11 auf und gibt an seinem Ausgang proportionale Spannungswerte ab. Diese Spannungen werden an den waagrechten Ablenkeingang der Wiedergabeeinheit 10 angelegt und bestimmen die Verstellung des Strahls in waagrechter Richtung. Der Digital-Analog-Umsetzer 9 und die Ablenkempfindlichkeit der Wiedergabeeinheit 10 werden so eingestellt, daß bei einer Stellungszahl vom Wert 0 der Strahl bis zum linken Rand der Bildfläche abgelenkt wird, während die Stellungszahl 4095 eine Ablenkung bis zum rechten Rand bewirkt

Der Taktgeber 15 liefert an seinem Ausgang periodische Impulse, die an die Zähler 11 und 14 gehen und die bewirken, daß in der beschriebenen Weise der Reihe nach die Adressenzahlen A,- und die Stellungszahlen Xj erzeugt werden. Der Strahl der Wiedergabeeinheit 10 wird daher veranlaßt, in der gewünschten Weise

ίο eine Wiedergabe der Ordinatenwerte, aufgetragen über den Adressenzahlen, zu liefern. Mit welchen Adressen gearbeitet wird und welcher waagrechte Wiedergabemaßstab verwendet wird, hängt von dem jeweiligen Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 23 und dem jeweils gewählten Wert von M, dem Vergrößerungsfaktor, ab.

Der in F i g. 4 veranschaulichte Vergrößerungswählschalter 41 kann auf jede von sechs möglichen Stellungen eingestellt werden. Die auf den Leitungen 76, 77 und 78 erscheinenden Ausgangsspannungen Mo, M\ und Mi stellen eine 3 Bit-Binärzahl dar, die der Konstanten π entspricht, wobei Λ/als 2" definiert wurde. Die binäre Zahl η wird durch Spannungen auf den Leitungen 76, 77 und 78 dargestellt, wobei ein Massepotential einer »0« und eine positive Spannung einer »1« entspricht. Das niedrigstwertige Bit erscheint auf der Leitung 76, das höchstwertige Bit auf der Leitung 78.

Mittels eines Steuerschalters 93 kann η unabhängig von der Einstellung des Schalters 41 zu 0 gemacht werden, weil alie Kontakte an Masse gelegt werden, wenn der Schalter 93 in die A t/S-Stellung gebracht wird. Der Kontaktarm des Schalters 93 steht mit den mit 401, 403, 405, 408, 417, 415 und 416 bezeichneten Kontakten des Schalters 41 über eine Leitung 94 in Verbindung.

Bei dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 23 handelt es sich um einen herkömmlichen binären Vorwärts-Rückwärts-Zähler. Er nimmt über Leitungen 30 oder 31 laufende, vom Steuerschalter 79 kommende Impulse auf, wenn dieser Schalter von dem Meßtechniker so betätigt wird, daß der Kontaktarm 26 mit der Leitung 30 oder der Leitung 31 in Kontakt kommt. Auf Grund jedes über die Leitung 30 eingehenden Impulses wird der Zählerstand des Zählers 23 um einen Schritt vergrößert; der Zählerstand nimmt dagegen bei jedem über die Leitung 31 einlaufenden Impuls um einen Schritt ab. Dem Zähler 23 geht ein Steuersignal vom Schalter 93 über die Leitung 94 zu, das bewirkt, daß die Ausgangszahl des Zählers 23 gleich 2048 wird, wenn die an dieser Leitung anliegende Spannung gleich 0 ist; andernfalls entspricht das Ausgangssignal des Zählers 23 dem Zählerstand dieses Zählers. Dieser Zählerstand stellt die Zahl A_s, d. h. die Adressenzahl des gewählten Datenpunkts dar. Diese Art der Steuerung des Ausgangssignals des Zählers 23 durch das Vorhandensein von Massepotential oder einer positiven Spannung auf der Leitung 94 bedingt, daß der Zähler 23 mit bekannten einfachen Datenwählschaltungen ausgestattetwird.

Wenn an der Leitung 94 Massepotential anliegt, ist /7 = 0, so daß M= 1 und die gewählte Adressenzahl A_s gleich 2048 ist. Die Zahlenfolgen x,und /4, stimmen dann überein und reichen in einzelnen Schritten von 0 bis 4097, da dies die Ausgangssignale der oben beschriebenen Schaltungsanordnungen zur Erzeugung der Adressenfolge und der Stellungszahlenfolge sind. Infolgedessen ist die Wiedergabe nicht vergrößert; es werden

sämtliche Datenpunkte wiedergegeben.

Liegt die Leitung 94 an einer positiven Spannung, entspricht die gewählte Adressenzahl A_s dem Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 23; der Datenpunkt, dessen Adressenzahl gleich A₅ ist, wird in der Bildschirmmitte wiedergegeben. Andere Datenpunkte werden auf dem Bildschirm in der in den F i g. 2b, 2c, 3b und 3c veranschaulichten Weise wiedergegeben.

Der Teilerstufe 25 wird die dem Wert von η entsprechende Zahl über die Leitungen 76, 77 und 78 zugeführt Ferner geht über die Leitung 13 eine kontinuierliche Folge von Impulsen mit einer Frequenz von 100 kHz vom Taktgeber 15 aus an die Teilerstufe 25. Die Teilerstufe 25 liefert über eine Leitung 32 Ausgangsimpulse an den Kontaktarm 26 des Schalters 79. Die Folgefrequenz der Ausgangsimpuise ändert sich umgekehrt proportional zu 2", wobei die Frequenz für /3=0 bei 400Hz und für /3=5 bei 12,5Hz liegt Entsprechende Teilerschaltungen sind bekannt und eine

Teilerschaltung, die Ausgangsimpulse mit änderbarer 20 len werden dem Speicher 2 über ein Kabefsi zugeführt. Folgefrequenz in Abhängigkeit von der Größe des Diese Zahlen werden in eine bestimmte Adressenstelle Wertes η liefert steht dem Fachmann ohne weiteres zur des Speichers 2 immer dann eingeschrieben, wenn ein Verfügung. Impuls auf einer Leitung 49 erscheint, die mit dem

Die variable Schrittfrequenz stellt sicher, daß dann, SCH REIB- Befehlseingang des Speichers verbunden ist. wenn mit einer hohen Wiedergabevergrößerung gear- 25 Der Impuls wird von dem Analog-Digital-Umsetzer beitet wird, die bei einer Betätigung des Schalters 79 erzeugt, nachdem jede Umwandlung abgeschlossen ist.

Die Adresse, in welche diese Information eingeschrieben wird, v/ird durch den binären

Ordinatenwert numerisch wiedergegeben werden. Wenn der Dehnungs-fMMi/S-Schalter 93 (Fig.4) in der /li/S-Stellung, d.h. unten, steht kennzeichnet der aufgehellt wiedergegebene Punkt die Mitte des Bereichs, der dargestellt wird, wenn der Schalter 93 anschließend nach oben umgelegt wird, um für eine Vergrößerung des waagerechten Wiedergabemaßstabes zn sorgen.

Die Daten können auf die verschiedenartigste Weise gemessen und in den Speicher eingegeben werden. Das bei der vorliegend beschriebenen Ausführungsform angewendete Verfahren soll nur als Beispiel dienen. Der Analog-Digital-Umsetzer 1 ist ein herkömmlicher Analog-Digital-Umsetzer, der auf Grund von Impulsen, die über die Leitung 27 vom Taktgeber 3 angelegt werden, 12 Bit-Binärzahlen erzeugt die proportional der in dem betreffenden Augenblick vorhandenen, an einer Klemme 39 anliegenden Signalspannung sind. Die von dem Analog-Digital-Umsetzer abgegebenen Zah-

erfolgende Änderung des Wertes von A_s nicht so rasch vor sich geht, daß die scheinbare Bewegung der wiedergegebenen Informationen über den Bildschirm derart rasch ist, daß es unmöglich wird, eine bestimmte Stelle des Kurvenverlaufs ausreichend genau auf den Bildschirm einzustellen. Die maximale Änderungsgeschwindigkeit von 400 Schritten je Sekunde erlaubt es, As in weniger als 10 Sekunden von jedem beliebigen Wert auf jeden beliebigen anderen Wert zu ändern.

Der numerischen Wiedergabeeinheit 72 wird die Zahl A_s über das Kabel 71 zugeführt; die Wiedergabeeinheit liefert eine numerische optische Anzeige des Wertes dieser Zahl. Derartige Wiedergabeeinheiten sind bekannt. Sie können Binär-Dezimal-Umsetzerschaltungen enthalten, wenn eine Dezimalwiedergabe einer binären oder oktalen Wiedergabe vorgezogen wird.

Die numerische Wiedergabeeinheit 70 ist ein ähnliches Gerät, das Ordinateninformationen über ein Kabel 24 vom Zwischenspeicher 64 aufnimmt. Der Zwischenspeicher 64 stellt ein 12 Bit-Register dar, dem seinerseits Ordinateninformationen vom Speicher 2 über das Kabel 53 zugeführt werden. An den Zwischenspeicher 64 geht über eine Leitung 60 ein Steuerimpuls vom Vergleicher 7. Für die Dauer der Zeitspanne, während der der Impuls positiv ist, nimmt der Zwischenspeicher 64 die 12 Bit-Ordinatenzahl auf, und er speichert sie dann bis zum nächsten Impuls. Der vom Vergleicher 7 kommende Steuerimpuls liegt für die gesamte Zeitdauer vor, während deren die über das Kabel 71 eingehende Adressenzahl A_s mit der gerade vorhandenen Ausleseadresse A, übereinstimmt, die über das Kabel 61 läuft. Das Vorhandensein des Steuerimpulses veranlaßt den Zwischenspeicher 64 daher, die Ordinateninformation für die Speicheradresse, deren Zahl von der numerischen Wiedergabeeinheit 72 angezeigt wird, aufzunehmen und festzuhalten.

Die Ausgangsspannung des Vergleichers 7 geht außerdem an die Strahlaufhellungsklemme der Wiedergabeeinheit 10. Der Strahlstrom wird daher immer dann erhöht, wenn die Ausleseadressenzahl mit der Zahl A_s übereinstimmt. Der aufgehellte Punkt kennzeichnet denjenigen Datenpunkt, dessen Adressenzahl und

Adressenzähler 6

bestimmt, dessen Ausgangszahlen dem Adressenwähler 5 über ein Kabel 63 zugeführt werden. Der Betriebsartschalter 90 wird in die obere Schaltstellung gebracht, wenn eine Variable gemessen und eingespeichert werden soll. In dieser Stellung liegt die Leitung 38 an positiver Spannung, was dafür sorgt, daß der Adressenwähler 5 auf das Ausgangssignal des Adressenzählers 6 und nicht auf das Ausgangssignal des Adressenzählers 14 anspricht.

Der Taktgeber 3 ist derart aufgebaut, daß er eine Folge van Impulsen erzeugt, die dem Analog-Digital-Umsetzer 1 zugeführt werden. Die Impulsfolgefrequenz istwillkürSich gewählt, beispielsweise werden Impulse in einem Abstand von 1 ms geliefert. Dieser Taktgeber erzeugt Ausgangsimpulse nur, wenn er durch eine positive Spannung auf der Leitung 28 entsperrt wird und wenn ein Startimpuls an einer Klemme 40 von externen Geräten eingeht. Sobald der Startimpuls empfangen wird, treten die Ausgangsimpuise des Taktgebers 3 auf, wodurch der Umsetzer 1 zu Messungen veranlaßt wird. Nach jeder Messung wird das Ende der Umsetzung mittels eines Ausgangsimpulses auf der Leitung 49 angezeigt, die mit dem Adressenzähler 6 und dem Speicher 2 verbunden ist. Jeder derartige Umsetzungsendeimpuls bewirkt daß das Meßwert-Ausgangssignal des Umsetzers 1 in den Speicher eingespeichert wird. Nach jedem Umsetzungsendeimpuls wird der Adressenzähler 6 um einen Schritt weitergeschaltet.

Massepotential an der Leitung 38 bewirkt, daß der Adressenzähler auf 0 zurückgestellt wird. Der dem ersten Meßsignal entsprechende Spannungswert wird daher in der Speicheradresse 0 eingespeichert, der nächste in der Adresse 1 usw. bis die Adresse 4095 erreicht ist. Der nächste Umsetzungsendeimpuls, der den Umsetzer 1 vom Zähler 6 erreicht, bewirkt, daß ein Ausgangsstopimpuls erscheint, der vom Zähler 6 über eine Leitung 47 zum Taktgeber 3 läuft. Dies bewirkt, daß der Taktgeber 3 /keine weiteren Ausgangsimpulse erzeugt, bis an der;'Klemme 40 der nächste Startimpuls empfangen wird. '

er Taktgeber 3, der Adressenzahler 6 und der log-Digital-Umsetzer 1 können in vielgestaltiger innter Weise ausgelegt sein.
ie Anwendung des Vonvärts-Rückwärts-Zählers 23 die Vorgabe der Auswahl des Mittelpunktes der dergabe stellt nur eine von verschiedenen Möglichin dar, eine solche Wahl zu treffen. Statt dessen ien beispielsweise mechanische Schalter eingesetzt

werden, oder es kann eine Steuerung mit einem Winkelverschlüßier verwendet werden. Der gewählte Datenpunkt kann auch in anderer Weise als durch Aufhellen markiert werden. Statt des Mittelpunktes kann ein beliebiger anderer Punkt, beispielsweise der jeweils am weitesten links liegende Punkt des bei der Wiedergabe erwünschten Bereiches, vorgesehen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen .

Claims

Patentansprüche:

1. Digitale Meßvorrichtung zur maßstabsgedehnten optischen Wiedergabe eines Meßsignals mit einer Eingangsstufe, die das Meßsignal aufnimmt und eine Mehrzahl von dieses Meßsignal darstellenden Datenpunkten liefert, einem an die Eingangsstufe angeschlossenen Speicher zum Einspeichern der Datenpunkte in Speicheradressen und einer an den Speicher angeschlossenen Wiedergabeeinheit für die optische Wiedergabe von Datenpunkten, gekennzeichnet durch eine an den Speicher (2) und die Wiedergabeeinheit (10) angeschlossene Gebereinrichtung (7,11,14,22,23) zur Auswahl und Markierung eines beliebigen Datenpunktes (A₅), und eine mit der Gebereinrichtung und der Wiedergabeeinheit verbundene Stelleinrichtung (41, 93), die an die Gebereinrichtung und.die Wiedergabeeinheit einen vorwählbaren Vergrößerungsfaktor liefert, wobei die Gebereinrichtung mit einer Steuereinrichtung (11, 14, 22) versehen ist, die aufgrund des ausgewählten Datenpunktes und des vorgewählten · Vergrößerungsfaktors die Adressen und Wiedergabestellungen derjenigen Datenpunkte bestimmt, die auf der Wiedergabeeinheit darzustellen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebereinrichtung (7,11,14, 22, 23) eine Wählstufe (23, 79) zum Ändern des gewählten und markierten Datenpunkts in einen anderen wiedergegebenen Datenpunkt aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Gebereinrichtung (7, 11, 14, 22, 23) und die Stelleinrichtung (41,93) eine Steuerstufe (15, 25, 79) angeschlossen ist, mittels deren die Änderungsgeschwindigkeit, mit der von einem ausgewählten Datenpunkt zu tinem anderen übergegangen wird, um einen Faktor änderbar ist, der dem ausgewählten Vergrößerungsfaktor umgekehrt proportional ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberund die Steuereinrichtung mit Steuerstufen (11, 14, 22) ausgestattet sind, die bewirken, daß der ausgewählte Datenpunkt in waagerechter Richtung stets in der Mitte der optischen Wiedergabe der Wiedergabeeinheit (10) liegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebereinrichtung (7,11,14,22,23) mit einer Steuerstufe (7) zum Aufhellen des ausgewählten Datenpunktes auf der Wiedergabeeinheit (10) ausgestattet ist.