DE2539628A1 - Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Bewerten eines Eingangssignales entsprechend einer vorgegebenen mathematischen übertragungsfunktion, die durch eine Mehrzahl von geraden Linien dargestellt ist, von denen jede die nächste in einem separaten Knickpunkt schneidet.

Es ist eine Schaltungsanordnung bekannt, mit der ein Signal in Übereinstimmung mit einer übertragungsfunktion bewertet wird, die eine Vielzahl von geradlinigen Abschnitten hat oder solchen angenähert ist, wobei analoge oder digitale Methoden verwendet werden. Eine typische analoge Schaltung verwendet einen Widerstands-Potentialteiler zwischen Eingangs- und Ausgangsklemme, wobei einer oder mehr Zweige der Schaltung eine Mehrzahl von Widerständen unterschiedlicher Größen haben, die parallel geschaltet sind und von denen jeder nacheinander

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in die Schaltung eingeschaltet werden kann wenn das Eingangssignal zunimmt. Die Schaltung wird normalerweise erreicht mit Hilfe eines Transistors oder eine Diode in Reihe mit jedem Widerstand und vorgespannt in einen nicht leitenden Zustand durch einen zweiten Potentialteiler. Wenn die Eingangsveränderliche die Schwellenwerte überschreitet, die notwendig sind, um die Transistoren oder Dioden vorzuspannen und leitend zu machen, werden weitere Widerstände dem Spannungsteiler zugeschaltet, um den Ausgang zu modifizieren. Zwischen jedem Schwellenwert der Übertragerfunktion befindet sich ein geradliniger Abschnitt mit einer Steigung, die proportional zu dem Verhältnis des Potentialteilers ist. Wegen der gegenseitigen Abhängigkeit der Widerstandswerte ist es nicht einfach, Veränderungen zwischen den Schwellwerten herzustellen oder andere als geradlinige Abschnitte vorzusehen, deren Gradient bei jedem Schwellwert zunimmt. Eine digitale Schaltung ist in dem Britischen Patent Nr. 1 351 305 beschrieben, in welcher das Eingangssignal in digitaler Form mit einer oder mehr gespeicherten Übertragungsfunktionen verglichen und entsprechend gewichtet oder bewertet (weighted) wird. Eine solche Schaltung ist komplex und auf die übertragungsfunktionen beschränkt, die während der Herstellung vorgesehen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung einfacher Form zum Bewerten eines Eingangs-Informationssignales entsprechend einer mathematischen übertragungsfunktion zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch Steuereinrichtungen, die eine Folge von Muster- oder Probeperioden gleicher Dauer definieren, Eingangseinrichtungen, die auf ein Eingangssignal ansprechen, um einen Impulszug zu erzeugen, derart, daß die Anzahl der erzeugten Impulse während einer Probeperiode die Stärke oder Größe des Eingangssignales darstellt, Detektorein-

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richtungen, die die Anzahl von Impulsen definieren, die jedem aufeinanderfolgenden Eckpunkt entsprechen und auf die Anzahl von Impulsen ansprechen, die während einer Probeperiode (sampling period) auftreten, um ein Knickpunkt-Signal zu erzeugen, das den höchsten Knickpunkt (break-point) identifiziert, der durch diese Anzahl von Impulsen definiert ist, ferner durch Einrichtungen, die auf das Knickpunkt-Signal ansprechen, um ein Gradientsignal zu erzeugen, das die Steigung der geraden Linie angibt, die diesen identifizierten Knickpunkt mit dem nächsthöheren Knickpunkt verbindet, Zählereinrichtungen zum Zählen der Anzahl von Impulsen, die über die Zahl hinaus auftreten, die den Knickpunkt identifiziert, Einrichtungen, die auf die Anzahl der gezählten Impulse und auf das Gradientsignal ansprechen, um ein Zwischensignal zu erzeugen, das repräsentativ für das Produkt des Eingangssignales ist, das über den Knickpunkt hinausgeht um den Anstieg des geradlinigen Abschnittes, sowie durch Ausgangseinrichtungen, um ein Ausgangssignal abzugeben, das repräsentativ für die Summe des Knickpunkt-Signales und des Zwischensignales ist.

Beispielsweise Ausfuhrungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 eine typische übertragungsfunktion zeigt, wobei die Höhe des Ausgangssignales als Funktion der Höhe des Eingangssignales dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt in Form eines Blockdiagrammes eine erfindungsgemäße Schaltung.

Fig. 3 zeigt eine weitere Form einer übertragungsfunktion.

Fig. 4 zeigt die Wellenform eines typischen Ausgangssignales der Schaltung nach Fig. 2.

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Fig. 5 zeigt eine weitere Form einer Übertragungsfunktion und

Fig. 6 zeigt eine modifizierte Form eines Teils des Blockdiagrammes nach Fig. 2.

In Fig. 1 ist der Zusammenhang zwischen einem Eingangssignal χ und einem Ausgangssignal y, y = f(x) angenähert durch vier geradlinige Abschnitte a, b, c und d, wobei mit X₀, X₁, Χ2 und x, die Knickpunkte der Funktion bezeichnet sind. Die Abschnitte haben Anstiege oder Gradienten S_Q, S₁, S₂ und S₃ und die entsprechenden Werte von y an den Knickpunkten sind C₀, C₁, C₂ und C₃.

Für jeden Wert von χ ist somit der äquivalente Wert von y gegeben allgemein durch

y = S₁ (x - X₁) + C₁ für X₁ < χ < x_i+1 wobei i = 0, 1, 2, 3 ist.

Somit können durch Einstellen der Anstiege S, der Knickpunkte von χ und der Wert der Konstanten an den Knickpunkten die Werte von y für jeden Wert von χ erhalten werden.

Die Schaltung nach Fig. 2 kann zweckmäßigerweise in vier Abschnitte 100, 200, 300 und 400 unterteilt werden.

Der Abschnitt 100 ist ein Eingangs- und Steuerabschnitt und umfaßt Eingangsschaltungen mit einer Eingangsklemme 110, einem Oszillator 120, einer Torschaltung 130 und Steuereinrichtungen mit einem Steuer-Zeitgeberelement 140. Die Zeitsteuerung definiert eine Folge von Musterperioden (sampling periods) gleicher Dauer. Der Oszillator 120 liefert einen Zug von Impulsen, deren Wiederholungsfrequenz durch die Amplitude

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»ines analogen Eingangssignales x, das an die Klemme 110 gelegt wird, bestimmt ist. Das Tor 130 liegt in Reihe mit dem Oszillatorausgang und es wird durch die Zeitsteuerung 140 geöffnet und geschlossen, um Impulse nur während vorgegebener Musterperioden oder Teilperioden durchzulassen. Durch Wahl einer solchen Teilperiode geeigneter Dauer ist die Anzahl von Impulsen,die während dieser Periode erzeugt wird, direkt proportional zur Größe von x.

Der Abschnitt 200 steuert die statischen Parameter der Übertragungsfunktion, d.h. die gewünschten Knickpunkte der Funktion, die Werte der Konstanten am Beginn jedes geradlinigen Abschnittes und die Steigung dieses Abschnittes. Diese Parameter werden extern bestimmt, entweder übereinstimmend mit oder angenähert an die Funktion y = f(x) und sie werden vor Beginn des Betriebes in der Schaltung eingestellt. Der Abschnitt 200 umfaßt Detektoreinrichtungen 210, bestehend aus vier Impulszähldetektoren 211, 212, 213 und 214, wobei an alle Detektoren die Oszillatorimpulse gelegt werden. Verschiedene Detektoren sind so eingestellt, daß sie als Ausgang ein Signal liefern, wenn besondere verschiedene, voreingestellte Zahlen N. (i = 0, 1, 2, 3) Impulse, die die Knickpunkte identifizieren, in irgendeiner Musterperiode erzeugt worden ist und die Detektoren arbeiten wechselweise, um ihren Ausgang beizubehalten bis die Zahl erreicht ist, bei der der nächste Detektor arbeitet. Somit sind die einzelnen Detektoren individuell verschiedenen Knickpunkten zugeordnet, so daß am Ende einer Musterperiode der Detektor, der das Signal erzeugt, den Bereich der Werte von χ (χ. bis x.₊J anzeigt, innerhalb welchem der wirkliche Wert von χ liegt. Die Detektoren sind verbunden, um einen Ausgang an individuelle Abschnitte eines Speichers 220 zu liefern. Der Speicher wird am Ende jeder Musterperiode getriggert durch ein Zeitsignal von der Zeitsteuerung 140, um das Detektorsignal des gerade arbeitenden Detektors zu speichern. Der Ausgang jedes Abschnittes oder jeder

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Stufe des Speichers ist an einen Digital/Analog-Umwandler gelegt. Der Umwandler 230 hat eine Spannungsquelle 231, ein Widerstandsnetzwerk 232, das an eine Ausgangsleitung 233 gelegt ist und eine Mehrzahl von Schaltern, die ein Schalternetzwerk 2 34 bilden, über das die Spannungsquelle an ausgewählte Widerstände des Netzwerkes gelegt werden kann. Der Speicher 220 liefert ein kontinuierliches Ausgangssignal für die Dauer der Musterperiode, das charakteristisch ist, welches Detektorausgangssignal auch gespeichert wird und der Umformer 230 liefert ein Knickpunktsignal in analoger Form mit einem Wert C (i = 0, 1, 2, 3), der auf die Größe der Bezugsspannung bezogen ist, die von dem Bereich der Werte χ abhängig ist, in welchen das Eingangssignal liegt, d.h. es zeigt den höchsten Knickpunkt an, der durch die Anzahl der Impulse der Musterperiode definiert ist. Die an das Schalternetzwerk 234 angelegte Spannung wird individuell für jeden der Schalter voreingestellt, um die analogen Werte der Konstanten C. zu bestimmen.

Einrichtungen 240 zur Erzeugung eines Gradientsignales umfassen eine Vielzahl von individuellen Spannungsquellen 241, 242, 243 und 244, von denen jede angeschlossen ist, um ein Ausgangssignal von einem unterschiedlichen Detektor über den Speicher 220 zu empfangen. Die Ausgänge der Spannungsquellen, von denen jeweils nur eine zu einem Zeitpunkt arbeitet, werden zusammengefaßt und liefern Gradientspannungen V. (i = 0, 1, 2, 3), die die Steigungen der geradlinigen Abschnitte der übertragungsfunktion darstellen, an eine Leitung 245 zu einem Analog/Digital-Umformer im Abschnitt 300, wie noch beschrieben wird, wobei jeder Spannungswert einem bestimmten Knickpunkt und seiner Konstanten C^ zugeordnet ist.

Der Abschnitt 300 bestimmt die dynamischen Parameter der Funktion, d.h. den geradlinigen Zusammenhang zwischen den Knickpunkten.

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Dieser Abschnitt umfaßt Zähleinrichtungen mit einem Impulszähler 310, der mit dem Tor 130 verbunden ist, um Oszillatorimpulse der Reihe nach zu empfangen und einen parallelen binären Ausgang zu erzeugen, der repräsentativ für die gezählte Impulszahl ist, wobei der Ausgang an einen Speicher 320 gelegt wird und eine Zeitsteuerung 350 zur Rückstellung der Zähler vorgesehen ist, die an die Ausgänge der Detektoren 210 gelegt ist, um den Zähler 31O auf Null rückzustellen, wenn irgendeiner der Ausgänge der Detektoren seinen Zustand ändert. Der Speicher 320 ist ähnlich dem Speicher 220 und er wird am Ende der Musterperiode durch das Zeitsteuerelement 140 getriggert. Der Speicher 320 hat eine Ausgangseinrichtung zur Lieferung eines Zwischensignales mit einem Digital/Analog-Umformer 330, der ein Widerstandsnetzwerk 331 aufweist, das an die Ausgangsleitung 233 gelegt ist und eine Vielzahl von Schaltern 332, an die die Spannung V. über die Leitung 245 angelegt ist. Die Spannung V. stellt den Anstieg S. des entsprechenden geradlinigen Abschnittes dar und sie wird in analoger Form mehrmals addiert, wobei die Anzahl der Additionen der Anzahl der gespeicherten Zählerimpulse entspricht, im Effekt, um den Gradient des Anstieges mit der Anzahl der Impulse zu multiplizieren, um ein Zwischensignal zu erzeugen, das den Teil des Eingangssignales darstellt, der über den Knickpunkt hinausgeht, welcher durch den Anstieg des geradlinigen Abschnittes bewertet wurde.

Der Abschnitt 400 umfaßt eine Äusgangseinrichtung und einen Ausgangs-Pufferverstärker 410, mit dem die Ausgangsleitung 233 verbunden ist, die das analoge Knickpunktsignal und das Zwischensignal führt. Das Ausgangssignal des Verstärkers, das die Summe der analogen Ausgänge bildet, wird an eine Ausgangsklemme 420 gelegt.

Das Steuerelement 104 liefert ferner ein Rückstellsignal an die

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Detektorschaltung 210 und den Zähler 310 am Ende jeder Periode, nachdem die Speicher 220 und 320 getriggert worden sind.

Unter Bezugnahme auf die beiden Figuren wird die Arbeitsweise der Schaltung beschrieben, wobei ein Wert von y erhalten werden soll, der einem Eingangswert von χ = X, entspricht, der in Fig. 1 zwischen χ = X₂ und χ = X2 liegt.

Zunächst sind beide Speicher 220 und 230 leer und geben keinen Ausgang ab. Die Frequenz des Oszillators wird durch das Eingangssignal eingestellt und beim Beginn der ersten Periode wird das Tor 130 geöffnet und Impulse an den Zähler 60 und den Detektor 210 gelegt.

Nach N Impulsen (in diesem Fall Null) gibt der Detektor 201 ein Ausgangssignal an den Speicher 220. Nach N- Impulsen, beendet der Detektor 211 seinen Ausgang und der Detektor 212 erzeugt ein Ausgangssignal, das an den Speicher gelegt wird. Diese Änderung des Ausgangssignals stellt ferner den Zähler 310 auf Null zurück, von wo aus er nachfolgende Impulse zählt. Nach N₂ Impulsen beendigt der Detektor 212 seinen Ausgang und der Detektor 213 erzeugt ein Ausgangssignal, das an den Speicher gelegt wird. Erneut wird durch diese Änderung des Ausgangssignales der Zähler 310 auf Null zurückgestellt, von wo aus er die nachfolgenden Impulse zu zählen beginnt. Am Ende der Periode sind N Impulse erzeugt worden, bestehend aus N₂ + der Zahl, die im Zähler 310 gehalten wird, und die am Ende der Periode vorhandenen Werte werden in die Speicher 220 und entsprechend eingegeben. Der Zähler 310 und die Detektoren werden für die nächste Periode auf Null rückgestellt. Die gespeicherten Werte werden an ihre entsprechenden Digital/Analog-Umformer gegeben.

Der Speicher 200 enthält Informationen in Form von beispielsweise

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einem binären Digit in seiner dritten Stufe entsprechend einem Ausgang des Detektors 213 und dieses wird.an den Umformer 213 gelegt, um ein Knickpunktsignal abzugeben, das die Konstante C₂ darstellt. Der Ausgang des Speichers 200 bestimmt ferner, welche der Spannungsquellen 240 an den Umformer 230 zu legen ist, wobei der Ausgang des Speichers 320 an diesen Umformer gelegt wird. Die Inhalte des Speichers 320 halten die Impulszahl (N - N₂) längs des geradlinigen Abschnittes c und stellen den Wert (X - X₂) dar. Diese Zahl wird effektiv mit dem Gradienten der Linie (dargestellt durch die Spannung V₂) in dem Umformer multipliziert und das resultierende analoge Signal enthält das Zwischensignal, das demjenigen der Konstanten C₂ hinzuaddiert wird.

Das Ausgangssignal Y, das an der Klemme 420 erscheint, ist Y = A · V₂ · (X- χ) + C₂, wobei V₂ dem Gradient der Linie S₂ entspricht und A die Verstärkung des Verstärkers für X₉ <X <" x-,

Dieser Wert y wird erzeugt als Ausgangssignal für die Dauer der nächsten Periode, wobei, wenn der Wert von χ unverändert geblieben ist, dieselben Werte gespeichert werden und y unverändert bleibt. Wenn am Ende der nächsten Periode der Wert von χ sich geändert hat, so werden neue Werte in einem oder beiden Speichern gespeichert und der analoge Ausgang ändert sich dementsprechend für die Dauer der nächstfolgenden Periode.

Das Ausgangssignal y behält eine bestimmte Höhe für jede Periode und wenn χ sich kontinuierlich ändert, so ändert sich das Signal y entsprechend dem Verhältnis y = f(x) in diskreten Schritten in Intervallen, die gleich der Zeitgeberperiode sind. Fig. 3 zeigt die Wellenform eines typischen Ausgangssignales, das sich mit der Zeit verändert. Das Ausgangssignal y ist geglättet und/oder die gewählte Periode genügend kurz, um jede

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Stufenhöhe zwischen benachbarten Zeitperioden akzeptabel zu machen. In jeder einzelnen Periode sollte die maximal erzeugte Anzahl von Impulsen nicht das Detektor-Niveau des höchstwertigen Detektors 214 übersteigen oder die Differenz zwischen den Detektorniveaus übersteigt die Kapazität des Zählers 310.

Die Frequenz des Oszillators sollte daher ausreichend niedrig gewählt werden, um nicht einen überlauf der Detektoren und der Zähler hervorzurufen, jedoch genügend hoch, um eine ausreichende Auflösung in Werten von y zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen zu geben. Der !Zähler und die Detektorschaltung können mit zusätzlichen Stufen 215 und 311 (gestrichelt gezeichnet) versehen sein, die an Anzeige]ampen 216 und 312 angeschlossen sind, um anzuzeigen, wenn die Stufen oder eine der beiden überlastet sind.

In der vorhergehenden Beschreibung, in der die Werte von V. die Steigungen der geradlinigen Abschnitte angeben, werden diese Werte manuell zusammen mit den Werten von N. und C. eingegeben, und es kann eine Steigung z.B. des Abschnittes c ausgedrückt werden als (C₃ - C-)/(N₃ - N₂), wobei Schaltungen vorgesehen werden können, um die Werte von V. aus entsprechenden Angaben oder Einstellungen von N. und C. zu berechnen. Hierdurch wird die Programmierung einer übertragungsfunktion in die Schaltungsanordnung vereinfacht, da nur die Knickpunktwerte von y. und x. der Funktion (dargestellt durch die Konstanten C^ und die Zahlen N^) auszuwählen sind, ohne die Gradienten der geradlinigen Abschnitte zu kennen.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Detektorschaltung 210 an einen Ausgang des Zählers 310 gelegt sein, wobei der Ausgang des Zählers an einen anderen Detektor gelegt wird und zwar jedes Mal wenn die Zahl rückgestellt wird. Im Betrieb ist

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jeder Detektor nur mit der Anzahl von Impulsen befaßt, die für einen besonderen geradlinigen Abschnitt gezählt werden und er erzeugt ein Ausgangssignal, wenn dieser Abschnitt vollständig ist. Durch die Erzeugung eines solchen Signales wird der Zähler 310 rückgestellt, um Impulse für den nächsten geradlinigen Abschnitt zu zählen, wobei der Zählerausgang für diesen Abschnitt an den nächsten Detektor gelegt wird. Bis der nächste Detektor ein Ausgangssignal erzeugt, wird das zuvor erzeugte Ausgangssignal beibehalten.

In einigen Anwendungsfällen kann es erforderlich sein, daß die Knickpunkte um einen Faktor Zwei voneinander getrennt sind, d.h. x. = ^^xi-i ^^{r a}H^e Werte von i. In solch einem Fall kann die übrige Anzahl der höherwertigen Stufen des Zählers 31O, die einen binären Ausgang erzeugen, als Niveau-Detektoren (level detector) anstelle der Detektorschaltung 210 verwendet werden. Die Detektorschaltung 210 kann in einer solchen Ausführungsform zusätzlich zum Zähler verwendet werden, um Knickpunkte vorzusehen, die nicht den Faktor-aus-Zwei-Zusammenhang haben.

Auch in dem obigen Beispiel wurde die gewählte Funktion χ durch vier geradlinige Abschnitte dargestellt. Jede Funktion kann durch eine geeignete Anzahl von geradlinigen Abschnitten angenähert werden, was einen zusätzlichen Detektor 210, einen Speicherabschnitt 200, eine Stufe eines Digital/Analog-Umformers 230 und eine Gradient-Spannungsquelle 240 für jeden zusätzlichen Knickpunkt erfordert.

In der zum Zwecke der Darstellung gewählten Funktion haben die geradlinigen Abschnitte alle eine positive Steigung. Die Schaltung nach Fig. 2 eignet sich aber auch zur Verarbeitung negativer Steigungen, wie sie z.B. in der Übertragungsfunktion nach Fig. 4 auftreten. Bei einer solchen Ausführung ist die

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Größe der Konstante C^ kleiner als C~ ausgebildet und der Ausgang des Detektors 213 veranlaßt den Zähler 310 von einem vorgegebenen Wert aus entsprechend den Oszillatorimpulsen abwärts zu zählen, wobei der Ausgang des nächsten Detektors 214 den Zähler auf Null zurückstellt und ihn umschaltet damit er aufwärts zählt.

Handelt es sich um eine Übertragungsfunktion, bei der y auch negative Werte annimmt, wie in Fig. 5 ausgezogen dargestellt ist, so ist der Verstärker 410 sowohl mit invertierenden wie auch mit nicht-invertierenden Eingängen zu versehen (nicht gezeigt). Die erzeugte Funktion ist diejenige, die in der Figur gestrichelt dargestellt ist, wobei der Betrag (modulus) jedes Knickpunktes verwendet wird und zusätzliche Knickpunkte verwendet werden, wo die Funktion ihr Vorzeichen ändert. Die Eingänge zum Verstärker 410 werden durch das Signal auf der Leitung 225 eingeblendet (gated), das Null wird an den zusätzlichen Knickpunkten, um das Signal zwischen die Eingangsklemmen des Verstärkers zu schalten und ein negativ gehendes Ausgangssignal für negative Werte der Funktion zu erzeugen.

Alternativ kann der Eingang zum Verstärker 410 vorgespannt werden durch ein konstantes negatives Signal, um die Übertragungsfunktion in der y-Richtung zu verschieben, derart, daß eine Funktion, die in dem vollständig positiven Quadranten erzeugt wird, in der Lage ist, sowohl positive als auch negative Werte von y zu erzeugen.

Die Schaltung nach Fig. 2 und ihre Arbeitsweise ist anhand eines Eingangssignales beschrieben worden, das in analoger Form vorliegt. Wenn das Eingangssignal immer als eine Impuls-Rate verfügbar ist, ist der Oszillator 120 nicht erforderlich. Alternativ kann die Eingangsschaltung modifiziert werden, wie

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in Fig. 6 gezeigt ist, in welcher die Schaltung ein Eingangssignal in reiner binärer oder kodierter binärer paralleler Form empfangen kann. In Fig. 6 umfaßt die Eingangsschaltung einen Oszillator 150, eine Torschaltung 160 und einen Speicher-Zähler 170. Der Speicherzähler 170 hat eine Mehrzahl von Eingangsklemmen 171, über die eine binäre Eingangszahl, die das Informations-Eingangssignal enthält, geladen und gespeichert wird. Der Oszillator gibt einen kontinuierlichen Impulszug über die Torschaltung 160 an den Speicherzähler, der von der gespeicherten Anzahl abwärts zählt. Ein Null-Detektor in dem Zähler liefert ein Ausgangssignal, um die Torschaltung zu schliessen, wenn die gespeicherte Impulszahl durchgelaufen ist. Der Ausgang der Torschaltung wird an die Detektorschaltungen 210 und 310 gelegt anstelle des Ausganges der Torschaltung 130 nach Fig. 2. Für jede binäre Zahl wird ein Impulszug erzeugt, der eine Anzahl von Impulsen hat, die den Wert der binären Zahl repräsentieren. Wenn das Eingangssignal in serieller Form vorliegt, kann es in den Speicher-Zähler 170 über ein Schieberegister 180 gegeben werden, das in Fig. 6 gestrichelt gezeichnet ist.

In diesem Fall ist ferner die Zeitsteuerung 140 nicht mehr erforderlich für den Zweck, die Zahl der Impulse in jeder Periode zu bestimmen, da diese Zahl eine Funktion des Eingangssignales und der Oszillatorfrequenz ist. Die Taktschaltung kann daher getriggert werden, um eine neue Periode vorzusehen, jedes Mal wenn ein neuer Wert des Eingangssignales vorliegt oder sie kann beibehalten werden, um eine Steuerung zu schaffen bei Perioden mit fester Dauer wie zuvor, wobei dann Einrichtungen vorgesehen sind, den Betrieb zu sperren, wenn die Größe des Eingangssignales sich ändert. Wenn die Information anders als in reiner binärer Form vorliegt, beispielsweise im Grau-Kode (gray code) oder binär kodiertem Dezimal-Kode, so kann dieser in binäre Form umgeformt werden₇ehe er an den Speicher-Zähler 170 oder

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das Schieberegister 80 gelegt wird.

Die Speicher 220 und 230 können weggelassen werden wenn die Schalter der Digital/Analog-Umformer durch die entsprechenden Detektor- oder Zählersignale in die Stellung "Ein" am Ende der Periode eingestellt werden und rückgestellt werden, ehe Signale am Ende der nächsten Periode angelegt werden.

Die Erfindung kann zur Durchführung von mathematischen Verfahren unter Verwendung von Gruppen unterschiedlicher Übertragungsfunktionen verwendet werden oder zur Bewertung der Wirkung einer besonderen Übertragungsfunktion auf ein System. Sie kann ferner mit einer festen Übertragungsfunktion verwendet werden, um einen nicht-linearen Zusammenhang zwischen zwei Veränderlichen zu erzeugen, beispielsweise zwischen der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges und dem Winkel der Drosselklappe des Motors oder um einen nicht-linearen Zusammenhang zu linearisieren, beispielsweise die Ausgangssignale von Umformern ,wie z.B. Thermoelementen und Druckwandlern. Die Erfindung eignet sich ferner in Kombination mit einem digitalen Computer, bei dem eine große Menge an Speicherkapazität für Nachschlagtabellen verwendet wird, durch die Informationen bewertet werden, wobei hier durch die Erfindung die Speicher entlastet werden und es dem Computer ermöglichen komplexere Berechnungen durchzuführen.

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Claims (16)

?5396?8 Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung zum Bewerten eines Eingangssignales entsprechend einer vorgegebenen mathematischen Übertragungsfunktion, die durch eine Vielzahl von geraden
Linien gegeben ist, von denen jede die nächste an einem separaten Knickpunkt schneidet, gekennzeichnet durch Steuereinrichtungen, um eine Folge von
Perioden gleicher Dauer zu definieren, Eingangseinrichtungen, die auf ein Eingangssignal ansprechen, um einen Impulszug zu erzeugen, derart, daß die Anzahl der während einer Periode erzeugten Impulse die Größe des Eingangssignales angibt, Detektorschaltungen, die die Anzahl von Impulsen festlegen, entsprechend jedem der aufeinanderfolgenden Knickpunkte und die auf die Anzahl der Impulse ansprechen, die während einer Periode auftreten, um ein Knickpunkt-Signal zu erzeugen, das den höchsten Knickpunkt angibt, der durch diese Anzahl von Impulsen definiert ist, Einrichtungen, die auf das Knickpunktsignal ansprechen, um ein Gradientsignal zu erzeugen, das die Steigung der geraden Linie angibt, die den identifizierten Knickpunkt mit dem nächsthöheren Knickpunkt verbindet, Zählern, um die Anzahl der Impulse zu zählen, die im Überschuß über die Anzahl hinaus auftreten, die den Knickpunkt identifiziert, Einrichtungen, die auf die gezählte Anzahl von Impulsen ansprechen, sowie auf das Gradientsignal, um ein Zwischensignal zu erzeugen, das repräsentativ für die Erzeugung von Impulsen über den Knickpunkt hinaus und für den Anstieg des geradlinigen Abschnittes, sowie durch Ausgangseinrichtungen zur Abgabe eines Ausgangssignales, das die Summe aus dem Knickpunkt-Signal und dem Zwischensignal
angibt.

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2♦ Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Eingangseinrichtung einen Oszillator aufweist, der auf ein analoges Eingangssignal anspricht, um einen kontinuierlichen Impulszug zu erzeugen, wobei die Irapulswiederholungsfrequenz durch die Größe des Eingangssignales bestimmt ist, sowie durch Torschaltungen, die mit der Steuerschaltung verbunden sind, um die Oszillatorimpulse während der Abtastperioden durchzulassen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, die auf ein Eingangssignal in digitaler Form anspricht, dadurch gekennzeichnet , daß die Eingangsschaltung einen Oszillator aufweist, der einen kontinuierlichen Impulszug mit konstanter Wiederholungsfrequenz erzeugt, daß programmierbare Zählereinrichtungen vorgesehen sind, die in jeder Periode die Oszillatorimpulse zählen wenn sie durch die Größe des Eingangssignales eingestellt sind und ein Ausgangssignal erzeugen, nachdem eine eingestellte Anzahl von Impulsen gezählt worden ist, ferner durch eine Torschaltung, um Impulse vom Oszillator zum Zähler und zu der Detektorschaltung hindurchzulassen, wobei die Torschaltung auf das Ausgangssignal des Zählers anspricht, um den Durchgang der Oszillatorimpulse für den Rest der Periode zu sperren.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektorschaltung eine Mehrzahl von Impulszähl-Detektoren aufweist, wobei unterschiedliche Detektoren unterschiedlichen Knickpunkten der Funktion zugeordnet sind und unterschiedliche, voreingestellte Anzahlen von Impulsen des Impulszuges zählen, um Detektorsignale zu erzeugen, wobei die Gesamtzahl der gezählten Impulse dazu dient, jedes der

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Detektorsignale zu erzeugen, die die Knickpunkte der Funktion identifizieren, wobei die Detektoren so angeordnet sind, daß die Messung irgendeines Detektors beibehalten wird/ bis ein anderer Detektor ein Signal erzeugt, das den nächsthöheren Knickpunkt identifiziert, ferner durch eine Quelle einer Bezugsspannung und einen Digital/Analog-Uraformer mit einer Vielzahl von Schaltern, von denen jeder mit einem anderen der Detektoren verbunden ist, und jeder Schalter auf ein Detektorsignal von dem zugeordneten Detektor am Ende einer Periode anspricht, um einen vorgegebenen Anteil der Bezugsspannung an ein Impedanz-Netzwerk zu legen, um ein analoges Knickpunktsignal zu erzeugen, das hinsichtlich der Größe auf die Bezugsspannung bezogen ist und den höchsten Knickpunkt anzeigt, der durch die Anzahl der Impulse in der betreffenden Periode bestimmt ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Beibehaltung des Detektorsignales, das am Ende der Periode vorhanden ist für die Dauer der nächsten Periode.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Einrichtung zur Beibehaltung des Detektorsignales Speicher aufweist zwischen den Detektoren und den Umformern, die eine Mehrzahl von Stufen haben, wobei einzelne Stufen an entsprechende verschiedene Detektoren und Schalter gelegt sind, um das Detektorsignal zu speichern, das am Ende der Periode vorhanden ist und um das Signal an den entsprechenden Schalter des Digital/Analog-ümformers für die Dauer der nächsten Periode zu legen.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da-

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durch gekennzeichnet ,daß der Impulszug des Eingangssignales an alle Zähler gelegt wird, daß einzelne Zähler voreingestellt werden können, um unterschiedliche Gesamtzahlen von Impulsen zu zählen, die die Knickpunkte der Funktion definieren.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektoren voreingestellt werden können, um Impulszahlen zu zählen, die die Unterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Knickpunkten der Funktion anzeigen, daß ferner Verteileinrichtungen vorgesehen sind, um den Impulszug in irgendeinen Zeitpunkt zu irgendeinem der Detektoren zu führen, wobei diese Einrichtung jedes Mal anspricht, wenn ein Detektorsignal, das einen Knickpunkt anzeigt, von dem Detektor erzeugt wird, der dem nächsten Knickpunkt der Funktion zugeordnet ist, um ein Detektorsignal zu sperren, das einen vorhergehenden Knickpunkt anzeigt.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zur Erzeugung des Gradientsignales eine Mehrzahl von Spannungsquellen aufweisen, von denen jede ein Ausgangssignal von einem entsprechenden anderen Zähler der Detektorschaltung erhält und auf den Empfang eines Ausgangssignales von einem entsprechenden Zähler am Ende jeder Periode anspricht, um eine Spannung abzugeben, die den Gradienten des geradlinigen Abschnittes der Übertragungsfunktion vom höchsten Knickpunkt, der in der Periode erreicht worden ist, für die Dauer der nächsten Periode angibt.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An-

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sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung einen Zähler aufweist, an den der Impulszug für jede Periode gelegt wird, wobei die Gesamtzahl in paralleler Form an eine Mehrzahl von Ausgangsklemmen gelegt wird, daß ferner Zählerrückstelleinrichtungen vorgesehen sind, die auf die Anzeige eines Knickpunktes durch die Detektorschaltung ansprechen, um eine vorgegebene Zahl in den Zähler einzugeben, worauf Oszillatorimpulse algebraisch der Gesamtzahl hinzuaddiert werden.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zur Erzeugung eines Zwischensignales einen Digital/Analog-Umformer aufweisen mit einer Mehrzahl von Schaltern, von denen jeder mit der Einrichtung zur Erzeugung des Gradientsignales verbunden ist und jeder auf einen Ausgang einer entsprechenden anderen Ausgangsklemme des Zählers am Ende der Abtastperiode anspricht, um das Gradientsignal an ein Impedanznetzwerk zu legen, um ein analoges Zwischensignal zu erzeugen, dessen Größe auf die Anzahl der Impulse bezogen ist, die zwischen dem zuletzt festgestellten Knickpunkt und dem Ende der Periode gezählt worden sind.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Einrichtungen, um den Zählerausgang, der am Ende der Periode vorliegt, für die Dauer der nächsten Periode aufrecht zu erhalten.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Aufrechterhaltung des Zählerausganges eine Speichereinrichtung zwischen dem Zähler und dem Digital/Analog-Umformer aufweist und die am Ende der Periode das Signal speichert, das die Zählung dar-

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stellt und dieses Signal für die Dauer der nächsten Periode an den Umformer legt.

14. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektorschaltung und/oder die Zählerschaltung eine Überlaufeinrichtung aufweist, um die Zahl der Impulse des Eingangssignales anzuzeigen, die die Kapazität der Detektoreinrichtung und/oder der Zählereinrichtung übersteigt.

15. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der, wenn die übertragungsfunktion negative Werte hat, der Wert der übertragungsfunktion verarbeitet wird, wobei zusätzliche Knickpunkte vorgesehen sind, entsprechend dann, wenn die übertragungsfunktion negativ wird, gekennzeichnet durch eine Detektorschaltung für die Null-Überschreitung, die auf das den Wert Null erreichende Ausgangssignal anspricht, um das Ausgangssignal zwischen Paaren der zusätzlichen Knickpunkte umzukehren, um ein Ausgangssignal mit negativen Werten zu erzeugen.

16. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch Einrichtungen, um dem Wert jedes Knickpunktes eine Konstante hinzu zu addieren, so daß die übertragungsfunktion vollständig positiv ist, ferner durch Einrichtungen, um einen entsprechenden konstanten Wert vom Ausgangssignal zu subtrahieren.

609812/03U

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