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Anzeigeeinrichtung für die Anzeige mindestens zweier analoger
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Signale In der Nachrichtentechnik besteht häufig der Wunsch, den jeweiligen
Wert eines analogen Signales mittels Anzeigeelementen optisch darzustellen. Sind
mehrere Signale vorhanden, deren Werte angezeigt werden sollen, so erhöht sich der
erforderliche Aufwand beträchtlich, da jedem der getrennten Anzeigeelemente eine
eigene Ansteuerschaltung zugeordnet ist. Ein Beispiel hierfür liegt bei einem Quadrophonie-Verstärker
mit vier NF-Kanälen vor, bei dem eine NF-Pegelanzeige erfolgen soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigeeinrichtung
für mindestens zwei analoge Signale zu schaffen, die mit nur wenig Aufwand zu realisieren
ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 angegebene
Erfindung.
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Es ist bei der Erfindung trotz der gewünschten Anzeige mehrerer Signale
nur ein einziger Analog/Digital-Wandler erforderlich, der zur Auswertung nur eines
der Signale geeignet ist, und der zeitlich nacheinander von jedem der Signale gespeist
wird und die zugehörigen Anzeigeelemente ansteuert. Dabei erfolgen die Wechsel
so
schnell, daß für den Bçtrachter infolge der Trägheit des menschlichen Auges der
Eindruck entsteht, daß alle Anzeigeelemente der verschiedenen Signale gleichzeitig
angesteuert sind.
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Besonders geeignete Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen
2-4 und 9-11 angegeben. Danach sind erste und zweite Transistoren vom entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyp vorgesehen. Die ersten Transistoren, mittels der die Signale über
Pegelgleichrichter an den Analog/Digital-Wandler angeschaltet werden, bilden steuerbare
Nebenschlüsse zu den Ausgängen der Pegelgleichrichter. Demgegenüber werden die zweiten
Transistoren als steuerbare Längswiderstände betrieben, mittels derer die Anzeigeelemente
jeweils eines Signales an eine Betriebsspannung angeschaltet werden. Die Basen der
ersten und zweiten Transistoren sind paarweise miteinander verbunden, so daß bei
einer gemeinsamen Ansteuerung der Basen erreicht wird, daß von den ersten Transistoren
jeweils nur ein Transistor gesperrt und von den zweiten Transistoren jeweils nur
ein Transistor - nämlich derjenige, dessen Basis mit der Basis des gesperrten ersten
Transistors verbunden ist - in seinem leitenden Zustand ist.
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Dadurch wird die gewünschte Zuordnung zwischen den anzuzeigenden Signalen
und den Anzeigeelementen hergestellt, so daß der Wert jedes Signales auf dem diesen
Signal zugeordneten Anzeigelementen erfolgen kann.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen
Unteransprüchen beschrieben.
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Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung,
Fig. 2 ein Ausfiihrungsbeispielt Fig. 3 eine Tabelle für die logischen Zustände
an den Ausgängen eines verwendeten Ringzählers in Abhängigkeit der dem
Ringzähler
zugeführten Impulse, Fig. 4 einen Ringzähler mit einer Rückführung1 Fig. 5 das Prinzipschaltbild
einer Anordnung, die anstelle eines Ringzählers bei der Erfindung verwendet werden
kann, Fig. 6 eine als Decoder verwendete vierfach-SfAND-Gatter-Anordnung und Fig.
7 eine mögliche Ausführungsform eines Pegelgleichrichters für die Gleichrichtung
der analogen Signale.
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Zur Erläuterung der Erfindung an Hand von Fig. 1 sei angenommen, daß
vier NF-Verstärker 1-4 eines Quadrophonie-Verstärkers vorgesehen sind. Die Signale
der vier Verstärker 1-4 werden zu Pegelgleichrichtern 5-8 geführt, die eine Gleichrichtung
der NF-Signale bewirken. Zur gewünschten Anzeige der Pegel der vier NF-Signale sind
vier Anzeiger 11-14 vorhanden, von denen jeder mehrere Anzeigeelemente, z.B. Leuchtdioden,
enthält. Durch eine Multiplexschaltung 10 wird zeitlich nacheinander jeder der Ausgänge
der Pegelgleichrichter 5-8 an den Eingang eines Analog/ Digital-Wandlers 9 angeschaltet.
Gleichzeitig wird durch die Multiplexschaltung 10 ebenfalls zeitlich nacheinander
jeder der Anzeiger 11-14 für die Anzeige aktiviert. Es ist also nur ein Analog/Digital-Wandler
9 erforderlich, der zur Auswertung nur eines der Signale geeignet ist. Dabei wird
der Analog/ Digital-Wandler 9 nacheinander für jedes der Signale ausgenutzt.
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Der Wechsel auf die verschiedenen Pegelgleichrichter 5-8 und auf die
verschiedenen Anzeiger 11-14 erfolgt so schnell, daß er nicht mehr wahrnehmbar ist
und infolge der Trägheit des menschlischen Auges der Eindruck einer gleichzeitigen
Ansteuerung der Anzeiger 11-14 entsteht. Ohne die Multiplexschaltung 10 wäre für
jeden Verstärker 1-4 ein getrennter Analog/Digital-Wandler 9 erforderlich, was zu
einem erhöhten Aufwand führen würde.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung. ist in Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel
dargestellt. Zum besseren Verständnis sind dabei einander entsprechende Teile aus
Fig. 1 mit gleichen
Bezugszeichen versehen. Den vier Verstärkern
1-4 sind wiederum die Pegelgleichrichter 5-8 nachgeschaltet. Über einen Widerstand
23, dem über eine Klemme 39 eine Betriebsspannung +U zugeführt ist, und über eine
nach Bezugspotential in Durchlaßrichtung geschaltete Diode 24 sind die Pegelgleichrichter
5-8 mit einer Vorspannung beaufschlagt, durch die ihre Ansprechschwelle kompensiert
wird. Dadurch tritt auch bei solchen NF-Signalen, deren Wert unterhalb der Ansprechschwelle
der Pegelgleichrichter 5-8 liegt, noch eine Gleichspannung am Ausgang der Pegelgleichrichter
5-8 auf.
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Parallel zu den Ausgängen der Pegelgleichrichter 5-8 sind über Widerstände
15 bis 18 erste Transistoren 19-22 angeordnet, die als steuerbare Nebenschlüsse
dienen. Die Kollektoren der Transistoren 19-22 führen über Dioden 29-32 zu einem
Impedanzwandler 33, der mit dem Eingang des Analog/Digital-Wandlers 9 verbunden
ist und diesen ansteuert. Von den genannten Transistoren 19-22 befindet sich nur
jeweils einer im gesperrten Zustand, während die anderen im leitenden Zustand sind.
Wenn beispielsweise der Transistor 19 gesperrt ist, sind die Transistoren 20-22
geöffnet und bilden einen Kurzschluß zu den Ausgängen der Pegelgleichrichter 6-8.
In diesem Fall gelangt also nur die Ausgangsgleichspannung des Pegelgleichrichters
5 über die Diode 29 und den Impedanzwandler 33 zu dem Analog/Digital-Wandler 9.
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Durch die zur Entkopplung vorgesehenen Dioden 30-32 wird dabei eine
Rückführung der Ausgangsgleichspannung über die leitenden Transistoren 20-22 vermieden.
Der Analog/Digital-Wandler 9 kann beispielsweise durch drei handelsübliche Analog/Digital-Wandler
vom Typ SN 16889 gebildet sein, von denen jeder fünf Ausgänge hat, so daß der in
Fig. 2 gezeigte Analog/Digital-Wandler 9 hier insgesamt fünfzehn Ausgänge aufweist.
Dem Eingang des ersten der drei erwähnten Analog/Digital-Wandler kann das Analogsignal
direkt zugeführt werden, während die Eingänge der anderen beiden Analog/Digital-Wandler
über einen Spannungsteiler angesteuert werden, so daß jeder Eingang mit einem dem
zugehörigen Analog/ Digital-Wandler zugeordneten Spannungsbereich angesteuert wird.
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Der erste Analog/Digital-Wandler erfaßt also einen ersten Spannungsbereich
des Analogsignals, der zweite und dritte einen zweiten und dritten Spannungsbereich.
Zusammen umfassen die drei Spannungsbereiche alle möglichen Werte des Analogsignals.
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Der Analog/Digital-Wandler 9 ist mit Ausgängen 50-54 Versehen.
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Die Funktion dieses Analog/Digital-Wandlers 9 besteht darin, daß um
so mehr seiner Ausgänge 50-54 mit einem bestimmten logischen Potential belegt sind,
um so größer die ihm zugeführte analoge Spannung ist. Beispielsweise liegen alle
Ausgänge 50-54 auf logisch l"-Potential, wenn der analoge Wert am Eingang des Analog/Digital-Wandlers
9 Null ist. Mit zunehmender Größe des analogen Wertes am Eingang des Analog/Digital-Wandler
9-wecheelt, beginnend mit dem Ausgang 50, das logische Potential an einer zunehmenden
Anzahl der Ausgänge von logisch "1" auf "0", während die Anzahl derjenigen Ausgänge
mit logisch "1"-Potential abnimmt.
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Jeder der Ausgänge 50-54 des Analog/Digital-Wandlers 9 ist mit je
einem Anzeigeelement 60-64; 70-74; 80-84 und 90-94 der Anzeiger 11-14 verbunden.
Als Anzeigeelemente können beispielsweise Lampen mit in Reihe geschalteten Diode
verwendet werden. Es ist auch möglich, für die Anzeigeelemente Leuchtdioden vorzusehen.
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Ein Anzeigeelement kann nur dann aufleuchten, wenn einerseits an dem
mit dem Anzeigeelement verbundenen Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 9 "O"-Potential
liegt und andererseits dem Anzeigeelement eine positive Betriebs spannung +U zugeführt
wird.
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Die Zuführung der erwahnten positiven Betriebs spannung +U erfolgt
in Fig. 2 über als Längswiderstände geschaltete zweite Transistoren 41-44. Von diesen
Transistoren befindet sich jeweils nur einer in seinem leitenden Zustand, während
gleichzeitig die anderen gesperrt sind. Beispielsweise sind die Transistoren 42-44
gesperrt, wenn der Transistor 41 geöffnet ist. In diesem Fall, dem die weiter oben
erwähnte Annahme zugrunde liegt, daß nur die
Ausgangsgleichspannung
des Pegelgleichrichters 5 zum Analog/ Digital-Wandler 9 gelangt, sind alle Anzeigeelemente
60-64 an die positive Betriebsspannung +U angeschaltet. Es können nun diejenigen
der Anzeigeelemente 60-64 aufleuchten, die von den Ausgängen 50-54 des Analog/Digital-Wandlers
mit einer logischen II Ott angesteuert werden. Da die Anzahl der mit logisch ttott
belegten Ausgänge 50-54 von dem Wert der Ausgangsgleichspannung am Ausgang des Pegelgleichrichters
5 abhängt, stellt die Anzahl der erleuchteten Anzeigeelemente 60-64 ein Maß für
die- Größe des EF-Signals des Verstärkers 1 dar.
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Bisher wurde angenommen, daß nur die Ausgangsgleichspannung des Pegelgleichrichters
5 zum Analog/Digital-Wandler 9 gelangt und die Anzeigeelemente 60-64 des dem Signal
des NF-Verstärkers 1 zugeordneten Anzeige an die Betriebs spannung +U angeschaltet
sind. Da auch eine Pegelanzeige der Signale der anderen Verstärker 2-4 auf den diesen
Signalen zugeordneten Anzeigern 12-14 erfolgen soll, werden zeitlich nacheinander
auch die Ausgangsgleichspannungen der Pegelgleichrichter 6-8 an den Analog/ Digital-Wandlern
9 geführt und die Anzeigeelemente der Anzeiger 12-14 nacheinander an die Betriebsspannung
+U geschaltet. Dies wird in der nachfolgend beschriebenen Weise erreicht.
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Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, bilden die ersten Transistoren 19-22
vom NPN-Leitfähigkeitstyp steuerbare Nebenschlüsse zu den Ausgängen der Pegelgleichrichter
5-8, während die zweiten Transistoren 41-44 vom PNP-Leitfähigkeitstyp steuerbare
Längswiderstände darstellen. Die Basen der Transistoren 19-22 sind über Widerstände
25-28, über Leitungen 34-37 und über Widerstände 46-49 mit den Basen der zweiten
Transistoren 41-44 paarweise verbunden, und zwar derart, daß jeweils die Basis des
einem Pegelgleichrichter 19-22 zugeordneten ersten Transistors 19-22 mit der Basis
desjenigen zweiten Transistors 41-44 verbunden ist, der den dem erwähnten Pegelgleichrichter
19-22 zugeordneten Anzeiger an die Betriebsspannung +U anschaltet. Die in dieser
Art paarweise miteinander verbundenen Basen werden gemeinsam von
den
Ausgängen A, B, C, D eines Ringzählers 45 angesteuert.
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Die Ansteuerung erfolgt nun in der Weise, das jeweils einer von den
paarweise an der Basis verbundenen Transistoren leitend und der andere gesperrt
ist. Beispielsweise ist der Transistor 19 gesperrt, wenn der Transistor 41 in seinem
leitenden Zustand ist. Zur gleichen Zeit sind die Transistoren 20-22 im leitenden
Zustand, während die Transistoren 42-44 gesperrt sind.
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Die beschriebene Ansteuerung der Transistoren 19-22 und 41-44 wird
an Hand des in Fig. 3 dargestellten Diagramms deutlich.
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Dort sind die logischen Potential an den Ausgängen A-D des Ringzählers
45 dargestellt, wie sie sich ergeben; wenn dem Eingang E des Ringzählers Ein, Zwei,
Drei und Vier Impulse zugeführt werden. Es ist zu erkennen, daß der Ausgang A des
Ringzähler 45 auf ''O'l-Potential liegt, und die anderen Ausgänge B-D l-Potential
aufweisen, wenn dem Ringzähler E ein Impuls zugeführt worden ist. Eine logische
"O" entspreche vereinbarungsgemäß einem Pegel von etwa 0 V, während eine logische
111 1? beispielsweise einen Pegel von + 15 V darstellt. In diesem Fall werden also
die Transistoren 20-22 über die Leitungen 35-37durch das positive "1"-Potential
leitend angesteuert, während der Transistor 19 wegen der logischen "O"am Ausgang
A des Ringzählers 45 gesperrt ist. Gleichzeitig wird aber infolge der logischen
11011 am Ausgang A der Transistor 46 durchlässig gesteuert, weil er vom entgegengesetzten
Leitungstyp wie der Transistor 19 ist.
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Hingegen sind die Transistoren 42-44, an deren Basen I-Potntial liegt,
im gesperrten Zustand. Für die Zeitdauer der genannten logischen Belegung der Ausgänge
A-D des Ringzählers 45 werden also die Anzeigeelemente 60-64 in Abhängigkeit der
GröBe des NF-Pegels des Verstärkers 1 angesteuert.
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Wird dem Ringzähler 45 ein zweiter Impuls an seinem Eingang E zugeführt,
ergibt sich die in Fig. 3 in der zweiten Reihe dargestellte Belegung der Ausgänge
A-D. Nunmehr ist also der Transistor 20 gesperrt, während die Transistoren 19,21
und 22 leitend sind und einen Kurzschluß zu den Ausgängen der Pegelgleichrichter
5,7
und 8 bilden. Zur gleichen Zeit ist der Transistor 42 durchlässig und schaltet die
Betriebs spannung +U an die Anzeigeelemente 70-74 an, während die Transistoren 41,
43, 44 gesperrt sind. Auf dem Anzeiger 12 erfolgt jetzt eine Anzeige des Pegels
des Signals vom NF-Verstärker 2. Entsprechend werden mit dem dritten bzw. mit dem
vierten Impuls, der dem Ringzähler 45 zugeführt wird, die Pegel der Signale des
Verstärkers 3 bzw. 4 auf dem Anzeiger 13, bzw. 14 dargestellt, usw..
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Die erwähnten Impulse können beispielsweise in einem besonderen Impulsgenerator
38 erzeugt werden. Die Impulsfolgefrequenz beträgt dabei z.B. 200 Hz. Jede Anzeige
auf den verschiedenen Anzeigern 11-14 ist dann also 200:4= 50 mal pro Sekunde angeschaltet.
Infolge der Trägheit des menschlichen Auges entsteht dabei der Eindruck, daß die
Anzeiger 11-14 nicht nacheinander, sondern gleichzeitig parallel angesteuert werden.
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In Fig. 3 ist die logische Belegung der Ausgänge A-D des Ringzählers
45 nur bis zum vierten Impuls dargestellt, weil damit gerade ein Zyklus beendet
ist. Mit dem fünften, neunten, dreizehnten usw. Impuls beginnt jeweils ein neuer
Zyklus mit den in Fig. 3 in der obersten Reihe dargestellten logischen Potentiale
an den Ausgängen A-D.
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Wie in Fig. 4 dargestellt ist, läßt sich die beschriebene Wiederholung
der einzelnen Zyklen gemäß Fig. 3 dadurch erreichen, daß der Ringzähler 45 mit einer
Rückführung 55 mit einem NAND-Gatter 55a versehen ist. Der Ringzähler 45 läßt sich
beispielsweise durch ein Schieberegister mit vier Schieberegisterzellen realisieren,
dessen Ausgänge über die erwähnte Rückführung 55 mit dem Eingang El verbunden ist.
Über den Eingang T, der der Takteingang ist, werden die Impulse I zugeführt. Mit
jedem Impuls wird beispielsweise eine logische "O" um eine Schieberegisterzelle
weitergeschoben, so daß sie nacheinander an den Ausgängen A, B, C, D auftritt. Mittels
der erwähnten Rückführung 55 wird erreicht, daß die logische 11011 am Ausgang D
mit dem nächsten Taktimpuls am Eingang E wieder am Ausgang A auftritt, womit der
Kreislauf von neuem beginnt.
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Die erforderliche Ansteuerung der Basen der Transistoren 19-22 und
41-44 kann gemäß Fig. 5 auch durch die Verwendung zweier in Reihe geschalteter Flip-Flops
FF erreicht werden, von denen das erste an seinem Eingang E2 von den Impulsen I
angesteuert wird. Solche Blip-Flops sind beispielsweise in der integrierten Schaltung
SN 7473 (Texas Instruments) enthalten. Die Ausgänge QA QA und QB QB sind mit einem
Decoder 56 verbunden, an dessen Ausgängen D1 bis D4 die gewünschten logischen Potentiale,
wie in Fig. 3 gezeigt, auftreten. Als Decoder 56 kann beispielsweise eine vierfach
Gate-Anordnung verwendet werden, z.B. der Typ SN 7401 von Texas Instruments. Wie
die Eingänge der vier NAND-Gatter 56a, 56b, 56c, 56d beschaltet sein müssen, ergibt
sich aus Fig. 6. Die dort gezeigten Verbindungen der Eingänge mit den Ausgängen
QA QA und QB XQB bewirken, daß an den Ausgängen D1-D4 die gewünschten Potentiale
gemäß Fig. 3 auftreten.
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In Fig. 7 ist eine Ausführungsform eines Pegelgleichrichters 5 dargestellt.
Das NF-Signal wird über einen Kondensator 57 zur Diode 59 geführt, von dessen Kathode
die gleichgerichtete positive Spannung über den Widerstand 15 geführt ist. Die Anode
der Diode 59 ist über einen Widerstand 58 und die Kathode über einen Kondensator
60 mit der Anode einer Diode 24 verbunden, deren Kathode auf Bezugspotential liegt.
Außerdem wird der Anode der Diode 24 über eine Klemme 39 und einem Widerstand 23
eine positive Betriebsspannung +U zugeführt. Dadurch wird der Pegelgleichrichter
5 mit einer positiven Vorspannung beaufschlagt, so daß auch kleine NF-Signale, die
unterhalb der Schwellspannung der Diode 59 liegen, eine Ausgangsgleichspannung des
Pegelgleichrichters 5 erzeugen können.Ohne diese Maßnahmen könnten kleine Pegelwerte
nicht&igezeigt werden. Der Widerstand 15 hat die Funktion, die Gleichricterbeschaltung
bzw. Ladekondensatoren von der Multiplexschaltung zu entkoppeln. Über den Widerstand
58 wird der Gleichstromkreisgeschlossen.
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