DE2617114C2

DE2617114C2 - Signalpegelregelschaltung

Info

Publication number: DE2617114C2
Application number: DE2617114A
Authority: DE
Inventors: Wayne Nixon Freehold N.J. Fabricius
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1975-04-21
Filing date: 1976-04-17
Publication date: 1981-12-10
Also published as: US3969683A; DE2617114A1; JPS51128248A; FR2308972B1; CA1080815A; FR2308972A1; GB1530183A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Signalpegelregelschaltung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

In den meisten Nachrichtenübertragungs- oder Meßanlagen werden an irgendeinem Punkt in der Anlage Signalpegelregelschaltungen verwendet, deren Ausgangssignal auf einem möglichst konstanten Signalpegel gehalten wird. Zufällig auftretende natürliche Erscheinungen oder unbekannte Einflüsse können unerwünschte Veränderungen des Pegels eines Signals hervorrufen, die kompensiert werden müssen, damit das übertragene Signal in brauchbarer Weise weitervßrarbeitet werden kann.

Die meisten herkömmlichen zu diesem Zweck eingesetzten Signalpegelregelschaltungen arbeiten analog. Sie besitzen zur Einstellung des Verstärkungsfak- tors ein nichtlineares Element, wie z. B. eine Diode oder einen Feldeffekttransistor, um den dynamischen Verstärkungsbereich eines gegebenen Verstärkers voll auszunutzen. Unglücklicherweise bringt das nichtlineare Element auch eine harmonische Verzerrung in das

Signal ein, dessen Pegel konstant gehalten werden soll. Demgegenüber bieten digitale Signalpegelregelschal-

tungen den Vorteil, daß lineare Schaltungselemente zum

Einsatz kommen, und daß dadurch eine Quelle für

möglicherweise auftretende Verzerrungen ausfällt.

Sowohl den bisher bekannten analogen als auch den digitalen Schaltungen haftet der Nachteil an, daß hohe Rauschpegel auftreten, die den Betrieb der Signalpegelregelschaltung erheblich beeinträchtigen. Bei einer bekannten Signalpegelregelschaltung der eingangs erwähnten Art (vgl. »Electronics 44 [1971], Heft 18, Seiten 52 bis 56) besteht der Komparator aus zwei Vergleichern mit jeweils einem Eingang, wobei an dem invertierenden Eingang des einen Vergleichers durch ein Potentiometer der untere Schwellenwert und an dem nichtinvertierenden Eingang des anderen Vergleichers ebenfalls durch ein Potentiometer der obere Schwellenwert eingestellt wird. Der Ausgangspegel des Verstärkers gelangt an die beiden anderen Eingänge der Vergleicher. Durch diese Maßnahme wird ein »Totbereich« geschaffen, der nicht nur zur Stabilisierung des Betriebs des Verstärkers beiträgt, sondern auch eine Anzeige eines dem digitalen Steuerwort entsprechenden Wertes ermöglicht, so daß für das Wartungs- oder Überwachungspersonal die Möglichkeit besteht, sich rasch durch Ablesen einer Digitalanzeige ein Bild über die Betriebsverhältnisse der betreffenden Regelschaltung zu machen.

Wenn nun aber über längere Zeit eine stetige Veränderung des Steuerworts erfolgt, weil der Aus gangspegel des Verstärkers zum Beispiel über längere Zeit hinweg um die obere Grenze des »Totbereichs« herum schwankt, so ist eine Ablesung der angezeigten Digitalwerte nicht möglich, weil die Werte sich zu schnell ändern.

so Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Signalpegelregelschaltung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine Unempfindlichkeit bezüglich Rauschen im Eingangssignal des Verstärkers so weit erzielt wird, daß eine stabile und leicht ablesbare

Anzeige erfolgt. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Maßnahmen gelöst. Damit also der Verstärker durch das als Stellgröße

dienende Steuerwort neu eingestellt werden kann, muß der Pegel des Ausgängssignals des Verstärkers also den relativ hohen zweiten oberen Schwellenwert bzw. den relativ niedrigen ersten unteren Schwellenwert über- bzw. unterschreiten. Betrachtet man einmal lediglich die oberen Schwellenwerte, so erkennt man, daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine nicht allzu häufig wechselnde Anzeige erhalten wird, die sich leicht ablesen läßt. Hat nämlich einmal der Ausgangspegel den zweiten oberen Schwellenwert überschritten, so ändert

sich die Anzeige nicht sofort, wenn der Pegel des Ausgangssignals wieder unter diesen relativ hohen Schwellenwert abfällt, sondern der Ausgangspegel des Verstärkers muß noch ein weiteres Stück abfallen, bis er schließlich den ersten oberen Schwellenwert, der niedriger liegt als der zweite obere Schwellenwert, unterschreitet. In der Zwischenzeit findet kein Wechsel der Anzeige statt

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

Fi g. I eine Blockschaltung einer Signalpegelregelschaltung,

F i g. 2 die Übertragungskennlinie des !Comparators in Fig. 1,

F i g. 3 Einzelheiten der in F i g. 1 gezeigten Schaltung, und

F i g. 4 Inhalte und Aufbau des im Dekoder der F i g. 1 verwendeten Speichers.

Der Signaidurchiaufsweg der Signaipegeiregeischaltung gemäß F i g. 1 weist einen regelbaren Verstärker 9 mit in Reihe geschalteten Stufen 10 bis 13 auf. Das Ausgangssignal des Verstärkers 9 wird einem Detektor 14 zugeführt, der ein Gleichstromausgangssignal erzeugt, das der absolutem Amplitude seines Eingangssignals proportional ist (beispielsweise Vollwellenmittelwert). Das Ausgangssignal des Detektors 14 wird einem Komparator 16 zugeführt, der zwei Ausga:igssignale über Leitungen 36 und 37 an eine Steuerlogik 38 gibt Die Steuerlogik 38 dient hauptsächlich zur Aktivierung eines Vorwärts/Rückwärts-Zählers 39 und stellt fest, wenn der Zähler seine Zählwertgrenzen erreicht Der Zähler 39 empfängt außerdem ein Eingangssignal von einem Taktgeber 41 und einer Voreinstellschaltung 4Z Der Taktgeber 41 steuert die Zählgeschwindigkeit des Zählers. Die Voreinstellschaltung 42 stellt den Zähler 39 immer dann auf den Mittelwert seines Zählbereichs, wenn ein neues Eingangssignal auf den Verstärker 9 gegeben wird.

Der Ausgang des Zählers 39 erzeugt ein aus einzelnen digitalen Signalen bestehendes Steuerwort, das dem regelbaren Verstärker 9 als Stellgröße zugeführt wird. Wenn sich der Zählstand des Zählers 39 erhöht werden die Verstärkungswerte in den verschiedenen Stufen 10 bis 13 logarithmisch geändert Der Verstärker 9 kann auch eine andere Anzahl von Verstärkungsstufen aufweisen.

Der hier verwendete Ausdruck »Verstärkung« bedeutet die Amplitude des Ausgangssignals dividiert so durch die Amplitude des Eingangssignals des Verstärkers 9. Der Wert der Verstärkung kann deshalb kleiner oder größer Eins sein.

Die digitalen Steuersignale des Zählers 39 werden außerdem auf eine Dekodiervorrichtung (im folgenden: Dekoder) 43 gegeben, die ein digitales Ausgangssignal zum Treiben einer Digitalanzeige 44 erzeugt Der Dekoder 43 wandelt das vom Zähler 39 kommende digitale Steuerwort in eine weitere Gruppe digitaler Signale um, die den Pegel des dem variablen Verstärker eo 9 zugeführten Eingangssignals anzeigen. Die Arbeitsweise des Dekoders 43 ist ausführlicher in Verbindung mit F i g. 4 erläutert.

Die Steuerlogik 38 und der Dekoder 43 erzeugen je ein Ausgangssignal, das auf eine »Bereichsüberschreitungsschaltung« 46 gegeben wird. Jedesmal, wenn die Amplitude des der Signaipegelregelschaltung zugeführten Eingangssignals außerhalb des variablen Bereiches des Verstärkers 9 liegt, so daß es diesem und dem Detektor 14 nicht möglich ist, ein Signal innerhalb der Schwellenwertgrenzen des !Comparators 16 zu liefern, wird der Wert des Eingangssignals als »außerhalb des Bereichs« oder als bereichsüberschreitend angesehen. Unter dieser Bedingung erzeugt die Bereichsüberschreitungsschaltung 46 ein Ausgangssignal, das als »Bereichsüberschreitungssignal« auf der digitalen Anzeige 44 angezeigt wird.

Die aktiven Bauteile des Komparators 16 in F i g. 1 umfassen Differenzverstärker 17 und 18 und ein NAND-Glied 35. Das Ausgangssignal des Detektors 14 wird dem invertierenden Anschluß des Differenzverstärkers 17 über einen Widerstand 19 und einem nichtinvertierenden Anschluß des Differenzverstärkers 18 über einen Widerstand 20 zugeführt Ein Widerstände 21 und 22 aufweisendes Teilernetzwerk bestimmt zwei obere Schwellenwerte des Verstärkers 17, mit denen das Ausgangssignal des Detektors 14 verglichen wird. Widerstände 24 und 25 tilden ein zweites Spannungsieilernetzwerk, das einen Bf.zugsspannungswert entsprechend zweier unterer Schwellenwerte für den invertierenden Eingang des Verstärkers 18 erzeugt Im Betriebsverhalten des Verstärkers 17 wird eine Hystcase durch einen Mitkopplungs-Widerstand 26 eingeführt so daß ein erster und zweiter oberer Schwellenwert bei niedrigem bzw. hohem Ausgangssignal des Differenzverstärkers 17 gebildet werden, während eine Hysterese des Verstärkers 18 durch einen Mitkopplungs-Widerstand 27 eingeführt wird, so daß ein erster und zweiter unterer Schwellenwert bei hohem bzw. niedrigem Ausgangssignal des Differenzverstärkers 18 gebildet werden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 17 wird über ein Netzwerk einem Widerstand 28 und entgegengesetzt gepolte Dioden 29 und 31 in ein binäres Steuersignal umgewandelt Ein entgegengesetzt gepolte Dioden 32 und 33 und einen Widerstand 34 aufweisendes ähnliches Nutzwetk formt den Wert des Ausgangssignals des Verstärkers 18 zu einem Steuersignal, das durch das Verknüpfungsglied 35 uitd die Logik 38 verarbeitet werden kann.

F i g. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des NAND-Gliedes 35 und dem vom Detektor 14 erzeugten Eingangssignal des Komparators 16. Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 35 wird der Steuerlogik 38 über eine Leitung 37 zugeführt. Die Leitung 36 im Ausgangskreis des Verstärkers 17 verschafft der Steuerlogik 38 zusätzliche Information.

Immer, wenn das Eingangssignal des Komparators 16 in den durch Punfcte A und B begrenzten Bereich in Fig.2 fällt, erzeugen beide Verstärker 17 und 18 sin Ausgangssignal hohen Pegels (H), durch das das \tiSfcjaiigssignal des NAND-Giiedes 35 niedrig (L) oder logisch »0« wird. Wenn die Eingangsspannung des Komparators 16 in dem Bereich zwischen den Punkten A und C oder den Punkten B und D liegt, hängt das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 35 davon ab, ob die Eingangsspannun; ursprünglich innerhalb des Bereichs zwischen den Punkten A und B oder außerhalb dieses Bereichs lag. Diese Arbeitsweise ist in Fig.2 durch Pfeile dargestellt. Wenn beispielsweise die vom Detektor 14 gelieferte Eingangsspannung des Komparators 16 ursprünglich außerhalb des Bereichs zwischen den Punkten A unc¹ B lag, bleibt das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 35 H, und das Ausgangssignal des Verstärkers 17 auf der Leitung 36 kennzeichnet die Richtung, in der der Vorwärts/Rückwärts-Zähler 39 zählen muß, um den richtigen Verstärkungsbetrag im

Verstärker 9 zu erhalten. Für ein Ausgangssignal des NAND-Gliedes 35, das eine Änderung auf den »O«-Zustand bewirkt, muß die Verstärkung des Verstärkers 9 so eingestellt werden, daß das Ausgangssignal des Detektors 14 zwischen die Punkte A und B fällt.

Wenn das Ausgangssignal des Detektors 14 einmal zwischen die Punkte A und B fällt, bleibt das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 35 L, bis sich das Ausgangssignal des Detektors 14 bis unterhalb des Punktes Coder bis oberhalb des Punktes D verschiebt. Deshalb zeigen die mit A. A', C", C und B. B', D'. D gekennzeichneten Rechlecke die Hysteresewirkung im Verhallen des (Comparators 16. Diese Hysterese erzeugt eine Unempfindlichkeit gegenüber dem beträchtlichen Rauschen, das im Ausgangssignal des Detektors 14 vorhanden sein kann, wenn das Signal einen der Schwellenwerte des (Comparators 16 durchläuft. Wenn das Ausgangssignal des Detektors 14 einmal zwischen die Punkte A und B fällt, muß das im Eingangssignal vorhandene Rauschen ausreichend hoch sein, um das Ausgangssignal des Detektors 14 unter den Punkt A oder über den Punkt D zu schieben. Wenn eine der beiden Bedingungen eintritt, schaltet das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 35 auf »1« um und gibt den Zähler 39 frei. Wenn sich der Zählwert des Zählers 39 ändert, ändert sich auch die Verstärkung des Verstärkers 9. bis das Ausgangssignal des Detektors 14 zwischen die Punkte A und ß fällt und die Verstärkungsregelschleife stabilisiert. Im stabilen Zustand bleiben der Zähler 39, die Steuerlogik 38 und die gesamte andere Schaltungsanordnung unverändert. Das heißt die Verstärkung des Verstärkers 9 ändert sich so lange nicht, wie das Ausgangssignal des Detektors 14 zwischen den Punkten Cund Din F i g. 2 bleibt.

Wie F i g. 3 zeigt, umfaßt die Steuerlogik 38 eine Anordnung herkömmlicher Steuergatter. Die Voreinstellschaltung 42 umfaßt einen herkömmlichen monostabilen Multivibrator. Der Dekoder 43 umfaßt einen Lese- oder Festwertspeicher sowie einige logische Verknüpfungsglieder und wird in Verbindung mit F i g. 4 erläutert. Die Bereichsüberschreitungsschaltung 46 umfalit wie die Steuerlogik J» eine Anordnung herkömmlicher Logikglieder.

Der Vorwärts/Rückwärts-Zähler 39 umfaßt zwei Stufen 51 und 52. die durch dieselben Signale freigegeben und gesteuert werden. Bei jeder Stufe des Zählers 39 handelt es sich um einen synchronen binärkodierten Dezimal-(BCD-)Vorwärts/Rückwärts-Zähler. Jede Stufe umfaßt vier synchrone Flipflops und ein Steuerlogiknetzwerk. Ein synchroner Betrieb wird in jeder Stufe durch gleichzeitiges Takten aller vier internen Flipflops bewirkt. Zugriff zu den vier Flipflops einer jeden Stufe wird über die Steuerlogik erhalten. Der erste Eingang ist der Rückwärts/Vorwärts-Eingang. der die Zählrichtung bestimmt Ein G-Eingang gibt das Zählen frei, wenn er auf Erdpotential übergeht- Jede Stufe ist voll programmierbar, d. h„ die Ausgänge können dadurch auf irgendeinen Zählstand voreingestellt werden, daß ein Erdpotential auf den Lasteingang L gegeben wird und die gewünschten Daten in die vier mit A — D bezeichneten Dateneingänge - eingegeben werden. Die Stufe 51 wird direkt vom Takt 41 in F i g. 1 getaktet während Stufe 52 in Kaskadenschaltung zur ersten Stufe angeordnet ist und deshalb vom durchgreifenden Taktausgangssignai der Stufe 5i getaklet wird. AHe vier Zählausgänge der Stufe 51 sind auf den variablen Verstärker 12 geführt, während lediglich zwei Ausgänge der Stufe 52 auf diesen Verstärker geführt sind. Die Stufen des Zählers 39 können durch herkömmliche integrierte Schaltungen realisiert werden, die im Handel erhältlich sind. Beispielsweise sind Hie integrierten Schaltungen SN74LSI90 von Texas Instruments Incorporated geeignet und in deren TTL-Datenbuch, I. Ausgabe, 1973. Seiten 416 bis 427. beschrieben.

Die Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 3 wird anhand von ausgewählten Eingangszuständen beschrieben, um eine Erläuterung der Funktionen der verschiedenen Schaltungskomponenten zu geben.

Der erste ausgewählte Eingangszustand tritt auf, wenn der Pegclsteucrschaltung gemäß F i g. I kein Eingangssignal zugeführt wird. Das Ergebnis ist das gleiche, wenn ein Eingangssignal zugeführt wird, dessen Pegel jedoch nicht ausreicht, um den unteren Schwellenwert des (Comparators 16 zu überschreiten. Wie zuvor im Zusammenhang mit Fig. I beschrieben worden ist, ist der Wert des dem Komparator 16 zugeführten Ausgangssignals des Detektors 14 vernachlässigbar und kleiner als die Schwellenwerte im Komparator. Der Komparator 16 erzeugt deshalb auf den Leitern 36 und 37 ein Η-Signal. Mit dem Leiter 36 verbundene kaskadierte Inverter 53 und 54 erzeugen somit ein Η-Signal für die Rückwärts/Vorwärts-Emgänge der Stufen 51 und 52 des Zählers 39. Wenn sich die Stufen 51 und 52 «n Zuständen befinden, die einen Zählstand repräsentieren, der größer ist als lauter logische »O'en«. sind die vom Zähler 39 stammenden Eingangssignale der Steuerlogik 38 derart, daß das NAND-Gatter 56 ein L-Ausgangssignal zur Freigabe des Zählers erzeugt. Der Zähler 39 zählt deshalb entsprechend dem ihm zugeführten Taktsignal zurück, bis der Zählstand bei einem Zustand von lauter »O'en« anlangt. Wenn dieser Zustand einmal erreicht ist. erzeugen die Stufe 51 und Inverter 61 und 62 an drei Eingängen des NAND-Gatters 59 der Steuerlogik 38 H-Pegel. Diese drei Eingangssignale schalten zusammen mit dem vom Inverter 54 gelieferten Η-Pegel den Ausgang des Gatters 59 auf einen L-Pegel. Zu dieser Zeit erzeugt das Gatter 57 ein H-Ausgangssignal, das in Verbindung mit dem Ausgangssignal des Gauers 5^ den Ausgang eines Gatters 58 auf einen Η-Pegel zwingt, der einem Inverter 63 zugeführt wird. Der Inverter 63 erzeugt ein

«5 L-Ausgangssignal. das einem Gatter 56 in Verbindung mit dem Η-Signal auf dem Leiter 37 zugef'ihrt wird. Demgemäß erzeugt das Gatter 56 ein H-Ausgangssignal. das beide Stufen des Zählers 39 am Zählen hindert. Da jetzt der Ausgang des Zählers 39 einen Zählstand

so von lauter »O'en« darstellt, ist die Verstärkur; des Verstärkers 9 maximal und erzeugt eine minimale Dämpfung des Eingangssignals. Dies stellt eine maximale Empfindlichkeit des Komparator 16 in der Pegelsteuerschaltung gemäß F i g. 1 gegenüber irgendeinem dieser zugeführten Eingangssignalwert sicher.

Der nächste ausgewählte Eingangszustand wird erzeugt wenn ein Signal neu an die Pegelsteuerschaltung nach F i g. 1 angelegt wird An dieser Stelle sei angenommen, daß die Amplitude des Eingangssignals innerhalb des variablen Bereichs des Verstärkers 9 liegt. Dadurch ist sichergestellt, daß der Detektor 14 ein Ausgangssignal zwischen den beiden Schwellenwerten des Komparators 16 erzeugt, wenn die Pegelsteuerschaltung erst einmal stabilisiert ist Der Komparator 16 erzeugt weiterhin ein L-Signa! auf dem Leiter 36 und ein Η-Signal auf dem Leiter 37. Bei diesem Vorgang tritt momentan ein negativer Obergang auf dem Leiter 37 auf, dem ein positiver Übergang folgt Aus dem

positiven Übergang macht ein Inverter 66 einen negativen Übergang im Ausgangssignal der Steuerlogik 38, das einem morostabilen Multivibrator 67 der Voreinstellschaltung 42 zugeführt wird. Diese Übergänge treten auf, da das Eingangssignal zunächst den unteren Schwellenwert des Verstärkers 18 und dann den höheren Schwellenwert des Verstärkers 17 überschreitet. Aufgrund des negativen Übergangs erzeugt die Voreinstellschaltung 42 einen Ausgangsimpuls fester Dauer, der den »L«-Eingängen der Stufen Sl und 52 des Zählers 39 zugeführt wird. Wie zuvor erläutert, dient der den »L«-Eingängen zugeführte Impuls dazu, die Stufen 51 und 52 entsprechend den Eingängen A—D voreinzustellen. Demgemäß wird Stufe 51 auf einen binären »O«-Zustand eingestellt, während die beiden r, Ausgänge der Stufe 52 eine binäre 2 oder einen »10«-Zustand erzeugt. Der variable Verstärker 9 wird somit infolge des Eingangssignal von der Stufe 52 auf den Mittelwert seines variablen Bereiches voreingestellt. .'I)

An diesem Punkt wird der vom Detektor 14 erzeugte neue Ausgangswert vom Komparator 16 bewertet. Die Antwort des Zählers 39 hängt vom Pegel des auf dem Leiter 36 vorhandenen Signals ab. Wenn die Amplitude des Eingangssignals der Pegelsteuerschaltung derart i\t, >-, daß sie in den unteren Verstärkungsbereich des variablen Bereiches des Verstärkers 9 fällt, ist das dem Leiter 36 präsentierte Signal ein L-Signal. Das L-Signal gelangt durch die in Reihe geschalteten Inverter 53 und 54 zu dm beiden Stufen des Zählers 39. Das L-Signal in bewirkt, daß die Stufen des Zählers 39 ihren Zählstand erhöhen und dadurch das dem Komparator 16 zugeführte Ausgangssignal des Detektors 14 reduzieren. Wenn das Ausgangssignal des Detektors 14 zwischen die Grenzen oder Schwellenwerte des !Comparators 16 !·> fällt, wird auf Leitung 37 ein L-Signal erzeugt, das auf das NAND-Gatter 56 gegeben wird. Dies zwingt das Gatter 56 dazu, ein H-Ausgangssignal zu erzeugen, das beide Stufen des Zählers 39 sperrt

Wenn andererseits die Amplitude des Eingangssi- «1 gnals der Pegelsteuerschaltung einen niedrigen Wert autweist unä in die höhere Zone des variablen Verstärkungsbereichs des Verstärkers 9 fällt, wird durch den Komparator 16 auf dem Leiter 36 ein H-Signal erzeugt. Dieses Η-Signal wird wiederum über die « Inverter 53 und 54 auf die Stufen 51 und 52 des Zählers 39 gegeben. Das Η-Signal bewirkt, daß die Stufen des Zählers 39 ihren Zählstand verringern und dadurch die Verstärkung des variablen Verstärkers 9 erhöhen. Wenn die Verstärkung des variablen Verstärkers 9 erst einmal ausreichend erhöht ist, so daß das Ausgangssignal des Detektors 14 zwischen die Schwellenwerte des Komparator 16 fällt erzeugt der Komparator ein L-Ausgangssignal auf der Leitung 37, das Ober das NAND-Gatter 56 jegliches weitere Zählen der Stufen des Zählers 39 unterbindet

Wenn die Amplitude eines Ausgangssignals so groß ist daß sie außerhalb des Bereichs liegt arbeitet die Schaltungsanordnung gemäß Fig.3 folgendermaßen. Wiederum wird durch die Voreinstellschaltung 42 «j anfangs die Verstärkung des variablen Verstärkers 9 in die Mitte ihres Bereiches voreingestellt Die Steuerlogik 38 fährt ebenfalls mit der Erzeugung von Ausgangssignalen fort die bewirken, daß die Stufen im Zähler 39 ihren Zähistand erhöhen. Wenn sich der Zählstand des Zählers 39 auf seinen Maximalwert erhöht liegen alle vier Eingänge des Gatters 57 auf H, so daß dieses ein L-Ausgangssignal erzeugt Das L-Ausgangssignal wird auf das Gatter 58 geführt, welches das Signal über den Inverter 63 zum Gatter 56 gelangen läßt. Dieses Eingangssignal des Gatters 56 zwingt zusammen mit dem auf dem Leiter 37 vorhandenen Signal den Ausgang dieses Gatters 56 auf einen Η-Wert, der das Zählen der Stufen im Zähler 39 unterbindet.

Die Bereichsüberschreitungsschaltung 46 umfaßt NOR-Gatter 67', 68 und 69, ein NAND-Gatter 71 und einen Inverter 72. Der Inverter 72 und die Gatter 69 und 71 liefern die Ausgangssignale der Bereichsüberschreitungsschaltung 46 für die digitale Anzeige 44. Wenn das der Pegelsteuerschaltung zugeführte Eingangssignal innerhalb des Bereichs des variablen Verstärkers 9 liegt, bleiben alle zur digitalen Anzeige 44 führenden Ausgänge der Bereichsüberschreitungsschaltung H. Die Anzeige 44 dient zu dieser Zeit lediglich dazu, auf das Schließen eines Schalters Si, der den Dekoder 43 freigibt den Pegel des der Pegelsteuerschaltung zugeführten Signals anzuzeigen.

Wenn der Pegel des der Pegelsteuerschaltung zugeführten Eingangssignals außerhalb des Bereichs des variablen Verstärkers 9 liegt, ändern sich die von der Steuerlogik 38 und dem Dekoder 43 kommenden Eingangssignale der Bereichsüberschreitungsschaltung entsprechend. Zu dieser Zeit dient der Inverter 72 dazu, ein Anzeigelicht auf der digitalen Anzeige 44 aufleuchten zu lassen, das die Aufmerksamkeit auf die Tatsache lenkt, daß der Pegel des Eingangssignals entweder /u groß oder unzureichend ist. um einen konstanten Ausgangspegel zu erzeugen.

Wenn der Pegelsteuerschaltung kein Eingangssignal zugeführt wird oder der Pegel des Signals kleiner als der minimal akzeptable Wert ist, erzeugt das Gatter 69 ein L-Ausgangssignal, das zum Zünden des horizontalen Segmentes oder Minus-Teils eines Polaritäts- oder Vorzeichensignals auf der Digitalanzeige 44 führt, um anzuzeigen, daß der Eingangspegel niedrig ist. Diese Ausgangssignale von der Schaltung 46 treten auf, wenn der Inverter 63 dem Gatter 68 ein L-Ausgangssignal liefert; der Inverter 66 liefert den Gattern 67' und 68 gleichermaßen ein L-Ausgangssignal, während das vraitci Ji ucu'i vjöiiCT S7' Cii*i ■ ■ AuSgurig^&nu. .CC.Crt.

Wenn das der Pegelsteuerschaltung zugeführte Signal zu hoch ist schaltet der Ausgang des Gatters 57 auf einen L-Wert um, während alle anderen Eingänge der Bereichsüberschreitungsschaltung gleich bleiben. Die Folge ist daß der Ausgang des Gatters 67' auf einen L-Wert wechselt und den Ausgang des Gatters 71 auf einen L-Wert zwingt Das Ausgangssignal des Gatters 71 zündet das vertikale Segment des Polaritätssignals auf der Digitalanzeige 44. Demzufolge sind alle Ausgangssignale der Bereichsüberschreitungsschaltung 46 L, so daß das Bereichsüberschreitungsanzeigelicht gezündet wird, und zwar werden sowohl das horizontale als auch das vertikale Segment oder das Plus-Zeichen der Polaritätsanzeige gezündet was anzeigt daß das der Pegelsteuerschaltung 46 zugeführte Eingangssignal zu hoch ist

Um den Pegel des der Pegelsteuerschaltung zugeführten Eingangssignals abzulesen, muß Schalter Si geschlossen werden. Wenn der Schalter Si nicht leitet kann die Anzeige 44 zum Ablesen irgendeines anderen digitalen Eingangssignals in einer Anlage, in der die Pegelsteuerschaltung verwendet werden kann, benutzt werden. Das Schließen von S·. gibt den Lese- oder Festwertspeicher 73 frei, welcher der Digitalanzeige 44 eine digitale Anzeige des Eingangspegels liefert, und erzeugt ein L-Signal für den Inverter 74. Der Inverter 74

erzeugt als Ausgangssignal für einen Eingang des Gatters 69 eine logische »1«, während der Schalter S\ ein L-Ausgangssignal für das Gatter 71 erzeugt. Der Zustand der Eingangssignale der Bereichsüberschreitungsschaltung 46 ist solchermaßen, daß das Gatter 69 ein L-Ausgangssignal erzeugt, während das Gatter 71 ein H-Ausgcngssignal erzeugt, womit angezeigt wird, daß der Pegel des der Pegelsteuerschaltung zugeführten Signals zu niedrig ist.

Es sei bemerkt, daß bei diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel bestimmte Konstruktionskriterien benutzt wurden, die nicht Teil der Erfindung sind. Beispielsweise hat die erste Stufe des variablen Verstärkers 9 vier Eingangskanäle, die durch zwei Ausgänge der Stufe 51 des Zählers 39 ausgewählt werden. Pegeländerungen der beiden der Stufe 10 des variablen Verstärkers 9 zugeführten Ausgangssignalc vom Zähler 39 ändern die Verstärkung dieser Stufe von

0 bis -JdB in Schritten von IdB. Gleichermaßen weist die Stufe 11 des Verstärkers 9 ebenfalls vier Verstärkungswerte auf, die im Bereich von OdB bis -l2dB liegen. Die Verstärkung dieser Stufe wird entsprechend den Ausgangssignalen des Zählers 39 in Stufen von 4dB erhöht. Schließlich weist die letzte Stufe des variablen Verstärkers 9 eine Verstärkung auf, die im Bereich von OdB bis -3OdB liegt und sich unter der Steuerung des Zählers 39 in Schritten von 1OdB ändert. Die Verstärkungsauflösung des variablen Verstärkers 9 ist IdB, was der Pegeldifferenz zwischen dem oberen und dem unteren Schwellenwert des Komparators 16 entspricht. Der Zähler 39 erzeugt einen Zählstand von 0 bis 39, welcher die Verstärkung des Verstärkers 9 von 0 bis - 39dB ändert. Wenn der Zählstand im Zähler 39 um

1 erhöht wird, wird die Verstärkung des Verstärkers 9 um IdB reduziert. Die Voreinstellschaltung 42 und die Dateneingänge A-D der Stufen 51 und 52 stellen in diesem Beispiel die Verstärkung des variablen Verstärkers 9 zu Beginn auf -2OdB ein, wenn der Pegelsteuerschaltung ein neues Eingangssignal zugeführt wird. Bei anderen Erfindungsanwendungen kann der volle Bereich des variablen Verstärkers 9 nach

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begrenzten Bereich von 39dB aufweisen. Ferner kann die Verstärkung des Verstärkers 13 geändert werden, um verschiedene feste Werte zu erzeugen, und am Eingang der Pegelsteuerschaltung können leicht zusätzliche Verstärker verwendet werden, um die Verstärkung des dem Verstärker 9 zugeführten Signals zu erhöhen. Bei der Verwirklichung dieser Änderungen kann ein Fachmann den variablen Verstärkungsbereich des Verstärkers 9 leicht so verschieben, daß er mit irgendeinem gewünschten Amplitudenspektrum übereinstimmt

Fig.4 zeigt eine Wahrheits- und Funktionstabelle, welche die strukturellen Inhalte des Speichers 73 des Dekoders 43 beschreibt Beim Speicher 73 kann es sich um einen Standard-256-Bit-Festwertspeicher handeln, der entsprechend der Funktionstabelle der Fig.4 entweder nach Bestellung maskiert oder programmiert ist Die generelle Arbeitsweise von Festwertspeichern, zu beachtend* Auslegungskriterien und deren Verwendung ergeben sich aus dem Artikel »There is a Read-Only Memory to Fill Your Needs« von J. Marino und J. Sirota, im »Electronics« 43 (1970), Heft 6,112. Der -, Speicher 73 weist fünf Adresseneingänge auf, die mit dem Ausgang des Zählers 39 verbunden sind, und einen Freigabeeingang, der vom Schalter S\ gesteuert wird. Wenn der Schalter S\ leitend gedrückt wird, werden die sieben Ausgangssignale des Speichers 73 entsprechend

to den dem Speicher zugefOhrten Adresseneingangssignalen erzeugt. Zusätzlich zum Speicher 73 umfaßt der Dekoder 43 einen Inverter 74 und ein NAND-Gatter 76. Auf das Schließen des Schalters Si hin erzeugt das Gatter 76, von dem ein Eingang mit der Stufe 51 des

r, Zählers 39 verbunden ist, entweder ein L- oder ein H-Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal vom Gatter 76 trägt bei zum Wert der von der Anzeige 44 angezeigten niedrigstwertigen Ziffer. Die Ausgänge des Speichers 73 und des Gaücrs 76 erzeugen eine pai äiiclc

_>o Gruppe von BCD-Signalen, die den Pegel des empfangenen Signals in einem zweiziffrigen Auslesewert für die Anzeige 44 angeben.

Der Speicher 73 und die weitere Schaltungsanordnung des Dekoders 43 sind so ausgelegt, daß sie eine

?i Digitalanzeige des quadratischen Mittelwertes oder Effektivwertes des Pegels des Eingangssignals der automatischen Pegelschaltung erzeugen. Zusätzlich muß beim Kodierungsaufbau des Speichers 73 der als Detektor 14 verwendete Detektortyp in Betracht

in gezogen werden sowie die Beziehung zwischen dem Effektivwert der Eingangssignalart und dem Ausgangssignal des Detektors. Das Eingangssignal ist mit einer Impedanz von 600 Ohm abgeschlossen und weist einen akzeptablen Bereich von —2 bis -4IdBm auf. Wenn

η der Schalter H\ leitet, erzeugt der Inverter 74 deshalb ein

H-Ausgangssignal, das den Ausgang des Gatters 69 auf L zwingt, so daß von der Anzeige 44 für den Bereich von

— 2 bis -4IdBm ein Minus-Vorzeichen angezeigt wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß ein komplexes

Netzwerk einer beliebigen Logik verwendet werden kann, um die vollständige Operation des Dekoders 43 zu

ist jedoch aus einer Reihe von Gründen vorteilhaft. Ein einfaches Ersetzen des Speichers 73 durch einen

4t anderen Speicher mit unterschiedlichem inneren Aufbau bietet beispielsweise eine bequeme Möglichkeit, den Spitzenwert oder den Vollwellenmittelwert anstelle des Effektivwertes anzuzeigen, der aufgrund der Arbeitsweise erzeugt wird, wie sie durch die Funktions tabelle in F i g. 4 gezeigt ist Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß einfach ein Ersetzen des Speichers 73 zusammen mit einer geeigneten zusätzlichen Verstärkung des Eingangssignals der Pegelsteuerschaltung oder einer Änderung der Verstärker des Verstärkers 13 die Möglichkeit gibt, das Amplitudenspektrum des variablen Bereichs des Verstärkers 9 entsprechend zu verschieben. Mit der erstgenannten Änderung hat man die Möglichkeit, daß der Speicher 73 im Dekoder 43 den Pegel des Ausgangssignals vor oder nach der zusätzli chen Verstärkung anzeigt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Signalpegelregelschaltung für einen regelbaren Verstärker, mit einem Komparator, der einen oberen und unteren Schwellenwert aufweist und der in Abhängigkeit vom Ausgangspegel des Verstärkers arbeitet, mit einer zwischen den Komparator und den regelbaren Verstärker geschalteten Digitalschaltung zum Erzeugen eines digitalen Steuerwortes, das dem Verstärker als Stellgröße zugeführt wird, und einer an die Digitalschaltung angeschlossenen Anzeigevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schwellenwerte des Komparators (16) hysteresebehaftet sind (F i g. 2), indem ein erster und zweiter oberer und ein erster und zweiter unterer Schwellenwert vorhanden sind, daß bei Ansteigen des Eingangssignals des !Comparators der zu überschreitende erste obere Schwellenwert höher liegt als der bei Abfallen des Signals zu unterschreitende zweite obere Schwellenwert, bzw. daß bei Abfallen des Eingangssignals der zu unterschreitende erste untere Schwellenwert niedriger liegt als der bei Ansteigen des Signals zu überschreitende zweite untere Schwellenwert

2. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigevorrichtung (44) eine Dekodiervorrichtung (43) vorgeschaltet ist, die das Steuerwort von der Digitalschaltung (39, 41, 38) empfängt.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deki iiervorrichtung (43) einen Festwertspeicher (73) aufweist.

4. Schaltung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Schalteranordnung (51), mit der der Festwertspeicher (73) selektiv freigebbar ist, um eine Anzeige auf der Anzeigevorrichtung (44) zu erhalten.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (16) zwei Differenzverstärker (17, 18) aufweist, die jeweils mit einem Eingang an eine Bezugspotentialquelle (21,22; 24,25) angeschlossen sind, welche den ersten oberen bzw. den zweiten unteren Schwellenwert festlegt, und die mit ihrem anderen Eingang den Ausgangspegel des Verstärkers (9) empfangen, und daß die Differenzverstärker je eine Mitkopplungsschaltung (26, 27) aufweisen zum Erzeugen des zweiten oberen bzw. des ersten unteren Schwellenwertes.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Bereichsüberschreitungsschaltung (46) zur Erzeugung eines ersten Signals, wenn die Amplitude des Eingangssignals unterhalb des ersten unteren Schwellenwertes liegt, und eines zweiten Signals, wenn die Amplitude des Eingangssignals den zweiten oberen Schwellenwert überschreitet.