DE2833556C2 - Multiplizierer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Multiplizierer für zwei Eingangssignale mit einem Oszillator zur Abgabe von Impulsen mit einer hohen Referenzfrequenz und mit zwei Integratoren, die durch eine Steuerschaltung gesteuert sind und die jeweils eines von zwei Eingangssignalen während unterschiedlicher vorbestimmter Zeitintervalle integrieren und die dann eine Summe vo-.i Integrationswerten mit einem Bezugssignal umkehrintegrieren, bis während unterschiedlicher und vorbestimmter Zeitintervalle, die auf die genannten unterschiedlichen Zeitintervalle folgen, ein vorbestimmter Wert erreicht ist. wobei die über ein von der Steuerschaltung gesteuertes Gatter in einen Zähler abgegebene Anzahl der Impulse des Oszillators während der nachfolgenden, unterschiedlichen und vorbestimmten Zeitintervalle, in denen in den zwei Integratoren jeweils die Umkehrintegration durchgeführt wird, ein Maß für das Produkt aus den beiden Eingangssignalen ist, und wobei die Integratoren an ihren Eingängen mil einer gesteuerten Schaltereinrichtung verbunden sind, die eines der 2wei Eingangssignal und das Referenzsignal empfängt.

Ein derartiger Multiplizierer ist durch die ]P-PS 49-21 817 bekannt. Bei diesem Multiplizierer wird mit einem Doppelintegralor ein erstes Eingangssignal mit einem Multiplikand-Wert in Form einer Pulsbreitc moduliert und ein zweites Eingangssignal mit einem Multiplikaior-Wert bezüglich des ersten Eingangssignals für ein Zeitintervall integriert, das der modulierten Pulsbreite entspricht, wobei ein Produkt bestimmt wird, das durch Multiplikation des ersten, als Multiplikand verwendeten Eingangssignals mit dem zweiten, als Multiplikator verwendeten Eingangssignal erhalten wird. Der Integrationswert, der aus der Multiplikation erhalten wurde, wird einer Umkehrintegration durch Anlage eines Referenzsignals unterzogen, bis der Integrationswert auf Null verkleinert ist. Der Integrationswert wird dann durch Zählen bzw. Bestimmung eines Zeilintervalls, das für die Umkehrintegration erforderlich ist, berechnet. In diesem Fall werden die Integration und die Umkehrintegration in jedem Sampling-Intervall wiederholt. Oft entsteht du Fehler beim Zählen der Zeit der Umkehrintegration, entsprechend der Frequenz eines Referenz-Zeitimpulses, der das Sampling-Intervall festlegt. Wenn es erwünscht ist, die kumulativ aufaddierte Summe der Multiplikationsprodukte jeder der zwei Emgangssignale zu bestimmen, die nachfolgend während

einer Vielzahl von Sampling-Intervallen angelegt werden, werden in den jeweiligen Sampling-Intervallen auftretende Fehler schließlich zu einem beträchtlich großen Wert akkumuliert, wodurch es nicht möglich ist, die Messung mit hoher Präzision auszuführen.

ίο Ein weiterer Nachteil des bekannten Multiplizierers besteht darin, daß bei der Integration und der Umkehrintegration wechselweise die Bestimmung einer kumulativ aufaddierten Summe der Multiplikationsprodukte jeder der zwei aufeinanderfolgend angelegten Eingangssignale gebildet wird, und dann das ursprünglich erwünschte Verfahren der Multiplikation von zwei Eingangssignalen zeitlich während der Durchführung der Umkehrintegration unterworfen wird.

Aus der DE-AS 10 46 376 ist eine Integrationseinrichtung zur Integration elektrischer Signale unter Verwendung eines elektronischen Integrales bekannt, der aus einem Verstärker mit hohem Verstärku-tgsgrad besteht, welcher das zu integrierende Signal über einen Serienwiderstand aufnimmt und dessen Ausgang über eine Kapazität mit seinem Eingang verbunden ist. Weiterhin ist eir.· Diskriminator vorgesehen, der, wenn das Ausgangssignai des Integrators bestimmte Grenzen überschreitet, eine Vorrichtung betätigt, welche den Integrator auf Null zurückstellt. Durch einen Zähler wird die

jo Anzahl dieser Rückstellungen gezählt. Bei dieser Einrichtung sind zwei elektronische Integratoren von gleicher Zeitkonstante vorgesehen, denen das zu integrierende Eingangssignal gemeinsam zugeführt und die je für sich mit Einrichtungen zur Rückstellung auf Null

j5 versehen sind. Durch den Diskriminator werden Umschalter betätigt, weiche die Integratoren abwechselnd nacheinander auf NuIi zurückstellen und welche bewirken, daß jeweils immer nur einer der beiden Integratoren mit der Ausgangsleitung verbunden ist, an welcher das integrierte Signal abgenommen wird, derart, daß d?s abgenommene Signal auch in den Umschaltintervallen den richtigen Wert hat. Die bekannte Integrationseinrichtung dient jedoch nicht der Bildung einer Summe aus den Produkten zweier Eingangsspannur-gen.

Der vorliegenden Erfindung liegt dnher die Aufgabe ' zugrunde, einen einfach aufgebauten Multiplizierer zu schaffen, der mit hoher Genauigkeit eine kumulativ aufaddierte Summe von Multiplikationsprodukten von zwei nacheinander angelegten Eingangssignalen zu bestimmen vermag.

Diese Aufgabe wird bei dem anfangs genannten Multiplizierer erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß da? erste Eingangssignal über einen durch Sampling-Signale gesteuerten Pulsbreitenmodulator zur Abgabe eines pulsbreitenmodulierten Eingangssignals mit der Steuerschaltung verbunden ist, wobei jeder Impuls des pulsbreitenmodulierlcn Eingangssignals eine Breite hat, die proportional zur Amplitude des ersten Eingangssignals ist, daß einer C¹^r zwei Integratoren das zweite Em-

bo gangssignal während eines ersten vorbestimmten Zeitintcrvalls entsprechend dem ersten Impulsbreitenintervall des modulierten Eingangssignais integriert, daß die gesteuerte Schaltereinrichtung die Zufuhr des zweiten Eingangssignals zum Integrator dann unterbricht, wobei der Integrationsvsrt festgehalten wird, daß dann das zweite Eingangssignal während eines Impulsbreitenintcrvalls weiterintegriert wird, das dem ersten Impulsbre'ucniniervall folgt, und dann festgehalten wird, wobei

die Integrieroperation und Fcsthalteoperation aufeinanderfolgend während des Zeilintervalls durchgeführt werden, um die Summe der Integrationswerte /u bilden, und daß dann wahrend eines /weiten Zeiliniervalls. das auf das erste Zeitintervall folgt, die Summe der Integrationswerte des /weiten Eingangssignals mich Empfang des Referenzsignals umkehrintegriert wird, wobei der andere der zwei Integratoren das /weile Hingangssignal während des zweiten vorbestimmten Zeitintervalls empfängt und das /.weite Signal entsprechend dem Impulsbreitenintervall der modulierten F.mgaugssignale integriert, daß die gesteuerte Sehaliereinnchlimg die Zufuhr des /weiten Eingangssignals zum betreffenden Integrator unterbricht, wobei der Intcgralionsweri festgehalten wird, daß dann das /weite Eingangssignal während eins auf das genannte Inipulsbrcilenmtervall nachfolgenden Impulsbieiieniniervalls integriert wird, und der Integrationswert festgehalten wird, wobei der Integrationsbetrieb utiu üor !\.xih;i!;cbe!rieb a'.ifeiiuin'.l·."'· folgend während des /weiten vorbestimmten Zeitinlervalls wiederholt werden, um eine Summe der Integrationswerte zu bilden, und daß während der auf die zwei Zeitintervalle nachfolgenden Zeitintervalle, in denen die /w ei Integratoren jeweils ihren Integrationsbetrieb ausführen, der Zähler die Zahl der Impulse des Oszillators über ein Zeitintervall zählt, durch das die Summe der Integrationswerte bestimmt ist und der Umkehr integration zugeordnet ist

Bei der vorliegenden Erfindung kehren eine Vielzahl von Betriebsintervallen der Einheit, von denen jedes aus einer Vielzahl von Sampling-intervallcn besteht, wechselweise in vorherbestimmten Intervallen mit jedesmal umgekehrter Polarität wieder. Während eines vorgegebenen Betriebsiniervalls der Einheit wird das zweite Eingangssignal bezüglich des ersten Eingangssignals während der betreffenden Sampling-Intervalle durch einen Integrator iruegrier!. Der auf diese Weise erhaltene Integrationswert wird dann während des nachfolgenden Betriebsintervalls mit umgekehrter Polarität mit einem Referenzsignal umgekehrt integriert. Anders als bei Rechenwerken nach dem Stande der Technik, in denen die Integration und die I imkehriniegration wechselweise in jedem Sampling-Intervall wiederholt werden, werden deshalb durch das Rechenwerk gemäß dieser Erfindung mögliche Fehler in den in jedem Sampling-Intervall bestimmten Integrationswerten am Erscheinen während eier Umkehrintegrationswerte für jedes Sampling-Intervall gehindert, wobei dann die Zähl-Zeitimpulse eine sehr viel höhere Frequenz als jene der Sampling-Zeitimpulse aufweisen müssen. Gemäß vorliegender Erfindung werden jedoch die Multiplikationsprodukte des ersten und zweiten Eingangssignals, die während den jeweiligen Sampling-lntervallcn erhalten werden, kumulativ während eines Beiriebsintervalls der Einheil aufaddiert. Der resultierende Intcgrationsweri wird während des nachfolgenden Beinebsinlervalls der Einheit umkehrintegriert. Deshalb können die Zeitimpulse zum Zählen eines dem Zeitintervall der Umkehrintegration entsprechenden Wertes eine niedere Frequenz und dadurch den Vorteil aufweisen, daß eine IC-Vcrsion eines Rechenwerks bereitgestellt werden kann.

Des weiteren wird während eines /weiten Betric'osintervalls ein zweites Eingangssignal an einen zweiten Integrator gelegt, während ein erstes Eingangssignal umkein integriert v.ird. Auf diese Weise werden die Muliipiikationsprodukte des pulsbreiienmoduiierten ersten Eingangssignals und des /weilen F'ingangssignals kumulativ aufaddiert, wobei kontinuierlich ein Inicgralionsweil während einer vorherbestimmten Anzahl von Bctriebsiniervallen der Einheil bereitsteht, ohne daß ein Eingangssignal während irgendeines der Bctriebsintervalle der Kinhcil ausgelassen wird. Demgemäß kann das ί Rechenwerk gemäß vorliegender Erfindung in weiten Anwendungsgebieten bei verschiedenen Arten von Muliiplikationsanordnungcn. beispielsweise einem Integrations-Amperemeter und einem Telefonregister, eingesetzt werden.

in Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Is /eigt

Fig. I ein Blockdiagramm einer Rechenoperations-Anlage — nachfolgend Rechenwerk genannt — gemäß Ii einer Ausfiihrungslorm dieser Erfindung;

F i g. 2 die laisächliche Anordnung einer Steuerschaltung, die in der in F i g. I dargestellten Ausführungsforni verwende! ist;

I ic. UiU bis i(\) insgesamt ein Zeitablaufdiagramm .»ti der Betriebsweise des Rechenwerks gemäß I ig. i mit den verschiedenen Signalformen der verwendeten Signale;

F i g. 4 ein Blockdiagrainm eines Rechenwerks gemäß einer anderen Aiislührungsform dieser Erfindung;
r> F i μ. ^r) die konkrete Anordnung einer Steuerschaltung, die bei der zweiten Auslührungsform gemäß F i g. 4 verwendet wird.

Fig. b{-'\ bis b(r) insgesamt ein Zeitablaufdiagramm der Bciriebsweise des Rechenwerks gemäß Fig.4. in «ι welchem die Signalformcn der verschiedenen verwendeten Signale dargestellt sind;

F" i g. 7(a) bis 7(d) und 8(a) bis 8fh) jeweils ein Zeilablaufdiagramm, in dem die Wirkung der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung dargestellt sind.
)■> In Fig. I ist das Blockschallbild eines Rechenwerks zur Verwendung als Wattstunden-Meßgerät dargestellt. F.in erstes Eingangssignal mil einem Spannungswert V, wird an einen l'ulsbrciienmoduhiUif 3 {nachfolgend als »PWM« abgekürzt) über einen Spannungsanzeiger (PT) 4Ii 2 angelegt, der mit einer Mcßspannungsleitung I verbunden ist. Der PWM 3 moduliert das erste Eingangssignal Vi nach Erhall eines Steuersignals von einer Steuerschaltung 4 während einer vorgeschriebenen Anzahl von E.ntnahmezeitiniervallen für das Betriebsintervall jeder Ijnhcil in die Form einer Pulsbreite. Das pulsbreitenmodulicrtc Ausgangssignal des PWM 3 wird wieder zu der Steuerschaltung 4 geleitet. Zu dieser Zeit gibt die Steuerschaltung 4 als Anweisung an eine Schalteranordnung 6 für einen speziellen Kontakt derselben zur Ver- V) wendung ab. Die Zuführung eines Eingangssignal zu und die F.r/eugung eines Ausgangssignals von der Steuerschaltung 4 werden durch einen Ausgangszeitimpuls von einem Zeitimpulsgenerator 5 mit einer Referenzfrequenz gesteuert. Die Schalteranordnung 6 weist zwei ss Eingangsanschlüsse auf. von denen einer mit einem zweiten Eingangssignal mit einem Stromwert V_v über einen Stromdetektor 7 versorgt wird, der mil der Netzspannungsversorgungsleitung 1 verbunden ist. wohingegen der zweite der Anschlüsse ein Referenzsignal erbo hält, auf dessen Basis die später beschriebene Umkehrung ausgeführt wird. Die Schalteranordnung 6 weist erste und zweite Schalter SVV₁. SW₂ auf. die wechselweise mit Bezug auf das zweite Stromsignal mit jeweils einem .Stromwert V₁ und das Referenzsignal Vf geh' > schlossen werden. Der erste Schalter SWi ist mit einem ersten Integrator 8 verbunden und der zweite Schalter .VW. ist mil einem zweiten Integrator 9 verbunden. Die ersten und /weiten Integratoren 8 und 9 sind beide von

Zo DDO

einem Rechenwerk-(Operalions-)Verstärker to und einem Kondensator 11 gebildet, der als Rückkopplungsschleife des Verstärkers 10 angeschlossen ist, der als Integrationseltmcnt verwendet wird. Die Ausgangssignale, die den von den ersten und zweiten Integratoren 8,9 gelieferten Integrationswert zeigen, werden zu entsprechenden Vergleichern 12, 13 geführt, um mil einem Sijv-al mit einem Referenzspannungswert V_ri* beispielsweise Erdpotential verglichen zu werden. Die das F.rgebnis des Vergleichs angebenden Ausgangssignale, die von den Komparatoren 12, 13 abgegeben werden, werden der Steuerschaltung 4 zugeführt, von der ein Ausgangssignal die Betriebsweise desTors eines AND-Gatters 14 steuert. Dieses AND-Gatter 14 erlaubt den Durchgang des Zeitimpulses mit einer Referenzfrequenz, die von dem Zeitimpulsgenerator 5 während eines Zeitintervalls abgegeben wird, das einem Zeitintervall der umgekehrten Integration entspricht. Kin Zähler

' A

AND-Gatters 14. Der Zähler zählt wechselweise während einer Zeit der umgekehrten Integration, die jeweils durch die ersten und zweiten Integratoren 8, 9 ausgeführt werden, wobei es möglich gemacht wird, kumulativ die Multiplikationsprodukte des ersten und /weiten Eingangssignals VJ V, kontinuierlich während einer Reihe einer vorherbestimmten Anzahl von Betriebsintervallen der Einheit aufzuaddieren. Eine kumulativ aufaddierte Summe dieser Multiplikationsprodukte wird auf einer Anzeigeeinheit 17 über einen Anstcuerdekoder 16 angezeigt.

jeder der ersten und zweiten Integratoren 8,9 führen wechselweise die Integration und Umkehr-Integration während einer Reihe erster und zweiter Zeitintervalle des Betriebs der Einheit aus, von denen jede aus einer vorherbestimmten Anzahl von Probe-Entnahmc-Zcitintervallen — nachfolgend kurz Sampling-Intcrvall gensnnt— besteht=

Das Umschalten der Kontakte der ersten und /weiten Schalter SWu SW2 der Schalteranordnung 6 wird durch den Ausgang der Steuerschaltung 4 gesteuert, wie in F i g. 2 dargestellt ist. F i g. 3(a) bis F i g. 3(i) geben insgesamt ein Zeitablaufdiagramm der Betriebsweise der Steuerschaltung 4 an und stellen die Signalformen verschiedener verwendeter Signale dar. Diese Steuerschaltung 4 weist einen Frequenzteiler 40 auf, der die Frequenz des Zeitimpulses einer von dem Zeitimpulsgcnerator 5 abgegebenen Referenzfrequenz, wie in F i g. 3(a) dargestellt, teilt, und ein Signal abgibt, das für den PWM 3 eine Frequenz des Sampling-Intervalls (F i g. 3{b)) festlegt. Dieser PWM 3 entnimmt eine Probe des Spannungswerts des ersten Eingangssignals nach Ankunft des das Sampling-Intervall festlegenden Signals und erzeugt ein Signal (F i g. 3(c)), mit einer modulierten Pulsbreite entsprechend dem so entnommenen Spannungswert. Ein Frequenzteiler 41 ist an den Zeilimpulsgenerator 5 angeschlossen und an eines der Tore eines AND-Gatters 42 (Fig.2) mit einem in der Polarität umgekehrten Ausgangssignal (Fig. 3(d)) zur Bestimmung der jeweiligen Einheit-Intervalle angelegt, in denen die Integration durch die ersten und zweiten Integratoren 8, 9 ausgeführt wird. Der Wert »1« des Signals gemäß Fig.3(d) bezeichnet das erste Zeitintervall für den Betrieb der Einheit und der Wert »0« stellt das zweite Betriebsintervall der Einheit dar. Das andere Tor des AND-Gatters 42 wird mit einem von dem ersten PWM 3 gelieferten Eingangssignal V, versorgt, dessen Pulsbreite moduliert worden ist. Während des ersten Betriebsintervalls der Einheit Ti, das durch das Ausgangssignal von dem Frequenzteiler 41 festgelegt ist. ist der stationäre Kontakt des ersten Schalters SWi der Schalteranordnung 6 mit einem Eingangskontakt zur Aufnahme des /weiten Eingangssignals V, verbunden, das von

■i dem Stromdctckior (CC)7 während eines der modulierten Pulsbreite eines Ausgangssignals von dem PWM 3 (Fig. 3(e)) entsprechenden Zeitintervalls abgegeben wird. Der Wert »1« des Signals gemäß Fig. 3(e) bezeichnet das Zeitintervall des zweiten Eingangssignals

in V₁, in welchem der erste Schalter SW] leitend ist. Der Wert »2« des Signals gemäß Fi g. 3(e) zeigt das Zeitintervall des Referenzsignals V_f der Umkehrintegration, während der erste Schalter SW\ betrieben wird. Eine Anweisung des AND-Gatters 42 für den ersten zu be-

I¹S treibenden Schalter 5Wi bewirkt, daß das zweite Eingangssignal V, durch den ersten Integrator 8 (F i g. 3(f)) während eines Zeitintervalls integriert wird, das der modulierten Pulsbreitc eines Ausgangssignals des PWM 3

entspricht. Der Frequenzteiler 41 ist an den Setzeingang eines Flipflops 44 über einen Inverter 43 angeschlossen. Wenn der Beiriebsausgang einen umgekehrten Wert, wie in F i g. i(d) zu Ende des ersten Betriebsintervalls Ti der Einheil einnimmt, erzeugt der Inverter 43 ein Aus-

:<> gangssignal. das das Flipflop 44 setzt. Ein Ausgangssignal des gesetzten Flipflops 44 bewirkt die Betriebsweise des ersicn Schalters SWi, daß dieser umgeschaltet wird, um ein Referenzsignal V,. wie in Fig.3(e) dargestellt, zu erhalten. Zu dieser Zeit wird das Ausgangssi-

jn gnal des Flipflops 44 ebenfalls an ein Tor des AND-Gatters 14 über ein ODER-Gatter 45 angelegt. Das andere Tor des AND-Gatters 14 wird mit von dem Zeitimpulsgenerator 5 abgegebenen Zeitimpulsen versorgt. Der erste Integrator 8 beginnt die Umkehrintegration, wie in

J5 Fig. 3(f) dargestellt ist. mit dem Referenzsignal Vf. Die Urnkehrintegralion wird fortgeführt, bis die Spannung des Ausgangssignals des ersten Integrators 8 einen Refcrcnzspannungswert, nämlich das Erde-Potential erreicht. Dieser Zeitpunkt wird durch den Komparator 12 bemerkt bzw. nachgewiesen. Bei Ankunft eines Ausgangssignals von dem Komparator 12, das das Ergebnis des Vergleichs darstellt, wird durch einen in der Steuerschaltung 12 vorhandenen Flankendetektor 46 (beispielsweise eine Differenzierschaltung) sichergestellt.

4^r) daß das vorstehend genannte Ausgangssignal des ersten Integrators 8 einen Referenzspannungswert, nämlich das Erd-Potential erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt wird das Flipflop 44 zurückgesetzt, der Schalter SWi wird geöffnet, damit er seine ursprüngliche Stellung einnimmt, und der Zähler 15 hört auf zu zählen. Demgemäß zählt der Zähler 15 eine Anzahl von Zeitimpulsen, entsprechend der Länge der zur Umkehrintegration erforderlichen Zeit, wie in Fig.3(i) dargestellt ist. Eine Anzahl von Zeitinipulsen, die solchermaßen gezählt worden sind, werden auf der Anzeigeeinheit 17 über den Dekoder-Treiber 16 angezeigt. Wenn der Inverter 43 ein Ausgangssignal zu Ende des ersten Betriebsintervalls der Einheit abgibt, beginnt der erste Integrator 8 die Umkehrintegration. Zu dieser Zeit wird ein das Be-

bo triebsintervall der Einheit festlegendes, von dem Frequenzteiler 41 abgegebenes Ausgangssignal ebenso an eines der Tore des AND-Gatters 47 angelegt. Wenn das andere Tor mit einem von dem PWM 3 abgegebenen puisbreitenmodulierten Signa! versorgt wird, wird eine

b5 Anweisung (F i g. 3(g)) von dem AND-Gatter 47 für den stationären Kontakt des zweiten Schalters SW₂ abgegeben, um an einen Eingangskontakt zur Aufnahme des zweiten Eingangssignal V, verbunden zu werden. Der

Wert »1« des Signals gemäß F i g. 3(g) zeigt das Zeitintervall des zweiten Eingangssignals, bei welchem der zweite Schalter SW₂ leitend ist. Der Wert »2« des Signals zeig! das Zeitintervall des Referenzsignals V₁ zur Umkehrintegration an. bei welchem der zweite Schalter SlV. in Betrieb gesetzt wird. Wenn der zweite Schalter SW₂ eingeschaltet isi, integriert der zweite Integrator 9 das zweite Eingangssignal V₁ (Fig. 3(h)) für ein Zeitintervall das der modulierten Pulsbreite des Ausgangssi-

10

= V,ui-V_y-T_xa

V_x

Auf diese Weise wird der Integrationswert V; proportional zum Multiplikationsprodukt V₁ · V,. Infolgedessen ist eine Anzahl von Zeitimpulsen (Fig. 3(i)), die während des ersten oder zweiten Betriebsintervalls der Einheit abgegeben werden, proportional zu einer kumu-

gnals des PWM 3 entspricht. Wenn zu Ende des zweiten in lativ aufaddierten Summe der Multiplikationsprodukte Betriebsintervalls der Einheit an den Setzanschluß des des ersten und zweiten Eingangssignals, die an jewei'i-Flipflops 48 ein Ausgangssignal des Frequenzteilers 41 gen Entnahmcstcllen während des ersten oder zweiten angelegt wird, das das folgende Betricbsintervall der Betriebsintervalls der Einheit erhalten werden und die Einheit mit umgekehrter Polarität festlegt, dann wird unmittelbar dem vorstehend genannten zweiten oder das Ausgangssignal des gesetzten Flipflops 48 den sla- i^r) ersten Betricbsiniervall der Einheit vorhergehen, tionären Kontakt des zweiten Schalters SW; an einen Mit dem arithmetischen Rechenwerk dieser Erfin-

Eingangskontakt desselben zur Aufnahme eines Refc- dung irden Fehler in den Zähl-Zeitimpulsen, die wähiL-nzsignals V₁ für die Umkehrintegration anschalten. rend der Umkehrintegration abgegeben werden, die

Demgemäß beginnt der zweite Integrator 9 die Umkehrintegration. Das Ergebnis dieser uivikehrirucgration wird durch einen gesetzten Ausgang des Flipflops 48 nachgewiesen, das an eines der Tore des AN D-Gatters 14 über das ODER-Gatter 45 angelegt wird, wobei durch den Zähler 15 durch das andere Tor des AND·

während jeden Zeitintervalls beim Stande der Technik durchgeführt worden »it. im wesentlichen während des Betriebsintervalls der Einheit nicht mehr auf, in welchem die Umkehrintegration ausgeführt wird.

Insbesondere, wo bei arithmetischen Rechenwerken nach dem Stande der Technik das Multiplikationspro-

Gatters 14 eine Anzahl von Zeitimpulsen gezählt wer- 25 dukt des ersten und zweiten Eingangssignals durch Ausden, die von dem Zeitimpulsgenerator 5 abgegeben führung der Umkehriniegration des Multiplikationsprowerden. Die Umkehr-Integration wird solange fortge- dukts für jedes Intervall ausgeführt wird, wird anschliesetzt, bis das Flipflop 48 zurückgesetzt ist, nämlich wenn ßend das Multiplikationsproduki durch einen Zeitimder zweite Komparator 13 feststellt, daß die Spannung puls von einer Dauer von 0.1 jis gezählt, wenn ein Zeiteines Ausgangssignals von dem /weiten Integrator 9 jo Intervall, das für die Umkehrintegration des Multiplikaeinen Referenzspannungswert oder ein Erd-Potential tionsprodukls erforderlich ist, oder eine Pulsbreite zu

0.1 ms und die Meßgenauigkeit zu 0.1% gemacht wird. In diesem Fall ist es notwendig, daß die abgegebenen Zeitimpulse eine Frequenz von 10 MHz aufweisen. Im Gegensalz dazu, werden bei vorliegendem arithmetischen Rechenwerk die Multiplikationsprodukte des ersten und zweiten Eingangssignals kumulativ aufaddiert, dann beträgt das Zeilintervall, das für die Umkehrintegration einer kumulativ aufaddierten Summe der Muitidcn zweiten Betriebsintervalls der Einheil integriert. In 40 plikationsprodukte erforderlich ist. oder eine Pulsbreite gleicher Weise wird ein Intcgrationsweit des Produkts 0.5 ms. wenn ein Betriebsintervall der Einheit aus 5 Indes ersten und zweiten Eingangssignals, das während terviillcn besteht. Des weiteren ist es bei einer Meßgedes zweiten Betriebsintervalls der Einheit erhalten wird. nauigkcit von 0.1% ausreichend, die Messung bei Zeitumgekehrt während des ersten Betriebsintervalls der impulsen von einer Dauer von 0.5 μβ bzw. einer Fre-Einheit integriert (es sei angemerkt, daß die ersten und 4^r, qucn/ von 2 MHz auszuführen. Wenn ein Betriebsinterzweiten Betriebsweisen der Einheiten wechselweise vail der Einheit aus 100 Zeitintervallen besteht, ist es während einer vorherbestimmten Reihe wieder- bzw. ausreichend, Zeitimpulse mit einer Frequenz von zurückkehren). Auf diese Weise wird ein integrierter 100 KH/ zu verwenden. Aufgrund dieser Tatsache er-Wert des ersten und zweiten Ausgangssignals sukzessiv gibt sich ein großer Fortschritt indem das arithmetische

erreicht, und wobei ein Ausgangsnachweissignal von dem zweiten Komparator 13 durch einen Flankendetektor 49 nachgewiesen wird, der von der Steuerschaltung 14 eingeschlossen wird.

Wie vorstehend angegeben, wird ein Intcgrationswert des Produkts des ersten und zweiten Eingangssignal, das wahrend des ersten Beiriebsintervaüs der F.inhcit erhalten wird, umgekehrt während des nachfolgenvon einer Betriebsweise der Einheil zu einer anderen umgekehrt integriert. Das Zeitintervall, das für die Umkehrintegration erforderlich ist. wird durch den Zähler 15 gezählt. Deshalb kann eine kumulativ aufaddierte Summe der integrierten Werte des ersten und zweiten

Rechenwerk als IC-Version hergestellt wird. Wenn die Messung mittels Zeitimpulsen mit einer Frequenz von 10 MHz anstelle von 100 KHz durchgeführt wird, wird die Meßgenauigkeit auf 0.001% angehoben.

Gemäß der beschriebenen Ausführungsform führen

Signals, das während einer vorherbestimmten Reihe der 55 die ersten und zweiten Integratoren 8, 9 wechselweise

aufeinanderfolgend wiederkehrenden ersten und zweiten Bctriebsintervalie der Einheit erhalten werden, von einer Anzahl durch den Zähler 15 gezählten Zeitimpulse bestimmt werden.

Nämlich wenn der PWM 3 ein Zeitbreitensignal entsprechend dem ersten Eingangssignal V, erzeugt und das zweite Eingangssignal V_v während eines Zeitinicrvalls integriert wird, das dem Zeitbreitensignal entspricht, dann stellt der Integrationswert ein Mulliplika-

dic Integration der Produkte durch, die durch MultipH-zierung des pulsbreitenmoduüerten ersten Eingangssignals mit dem /weiten Eingangssignal erhalten werden, und die Umkehrintegration einer kumulativ aufaddierten Summe der integrierten Werte von einem Betriebsintervall der Einheit zum nächsten während eines vorgegebenen Betriebsintervalls. in welchem der erste Integrator 8 das zweite Eingangssignal integriert, der zweite Integrator 9 die Umkehrintegration der kumulativ auf-

tionsprodukt des ersten und zweiten Eingangssignals μ addierten Summe der integrierten Werte des zweiten dar. Bei T, zur Bezeichnung der Zeitbrcile. wird der Eingangssignals ausführt, die während des nachfolgenden Betriebsintervalls der Einheit erhalten werden. Demgemäß führt der zweite Integrator während eines

Integrationswert V, ausgedrückt durch folgrnde Gleichung:

vorgegebenen Betriebsintcrvalls der Einheil, in welchem der erste Integrator β die Umkehrintcgration durchführt, die kumulative Addition der integrierten Werte des zweiten Eingangssignals während eines Zeilintervalls aus, das der jeweiligen modulierten Piilibreitc des ersten Eingangssignals entspricht. Deshalb können die ersten und zweiten Eingangssignale gemäß der Erfindung nacheinander integriert werden, nämlich die Multiplikationsprodukte dieser Signale werden kumulativ während einer vorherbestimmten Reihe von wechselweise wiederkehrenden Betriebsintervallcn der Einheit aufaddiert, wobei die Nachteile arithmetischer Rechenwerke nach dem Stande der Technik vermieden werden, wobei die Multiplikation des ersten und zweiten Eingangssignal zeitmäßig aufgeschoben werden, mil einem sich ergebenden Zeilverlust.

In der vorstehenden Beschreibung, waren sowohl das erste Eingangssignal V₁, als auch das zweite Eingangssignal Vy als positive Spannung angenommen und das verwendet werden sollte, und infolgedessen wird liie Integration anstelle der Umkehrintegration während zwei aufeinanderfolgender Betriebsintervalle der Einheil ausgeführt, wobei die Umkehrintegration fehlt. Un-

■) ter Bezugnahme auf F i g. 4 wird ein arithmetisches Rechenwerk gemäß einer weiteren Ausführ'ingsform der Erfindung beschrieben, die das fundamentale Ziel und die Wirkung der Erfindung erreicht und stets genau die Umkehrintcgration ausführt, selbst wenn die Polarität

ίο eines Eingangssignals, wie vorstehend beschrieben, falsch bestimmt wird, so daß stets ein genauer Integrationswert erhalten wird. Ein erstes Eingangssignal weist einen Spannungswert V₁ auf und ist an einen Pulsbreitcnmodulator PWM 22 über eine erste Schalteranord-

i; nung 21 /ur Pulsbreitenmodulation angelegt. Das pulsbrcilenmoduliertc Signal ist an eine Steuerschaltung 23 geleitet. Die Schalteranordnung 21 weist einen eisten Schalter Si., zur Aufnahme eines eisten Eingangssignals V,. einen /weiten Schalter Si/, zur Aufnahme eines er-

Referenzsifrr.al V, als negative Spannung bezeichnet 20 stcn Referenzsignals + V) , mit derselben Polarität wie

worden. Im allgemeinen können jedoch das erste und der Intcgrationswert des ersten Eingangssignals, um die

das zweite Eingangssignal V₁, V₁ sowohl positive als zusätzliche Integration des Referenzsignals + Vf 1 für

auch negative Werte annehmen. In diesem Fall wird ein ein vorherbestimmtes Zeitintervall unmittelbar nach

zweites Eingangssignal ± V, und ein Referenzsignal der Integration des ersten Eingangssignals auszuführen,

± Vf bereitgestellt werden, wobei bei einem positiven 25 und einen dritten Schalter Si₁ zur Aufnahme eines zwei-

Wert des Eingangssignals V, ein zweites positives Eingangssignal + Vy an den Integrator 8 oder 9 angelegt wird, wohingegen bei negativem ersten Eingangssignal V₁ ein negatives zweites Eingangssignal — V, an den Integrator 8 oder 9 angelegt w..d, wobei eine Summe der Multiplikationsprodukte des ersten und zweiten Eingangssignals, die während eines Betriebsintervalls einer Einheit kumulativ aufaddiert werden, einen positiven Wert hat, ein negatives Referenzsignal — V/an den Integrator 8 oder 9 zu legen, und bei negativen Werten der Summe ein positives Referenzsignal + V, an den Integrator 8 oder 9 zu legen, und bei positiven Werten der Summe den Zähler 15 aufwärts, und bei negativen Werten den Zähler J5 abwärts zählen zu lassen. In dem vorstehend erwähnten Fall, ist es notwendig, die Polarität des ersten Eingangssignals und die Ausgangssignale ten Referenzsignals — V/ 1 mit entgegengesetzter Polarität bezüglich des ersten Referenzsignals + V/n auf, um die Umkehrintegration eines Werts der vorstehend genannten zusätzlichen Integration auszuführen. Der

jo PWM 22 weist einen Integrator 24 auf. der aus einem Rechen (Opcrations-)Vcrstärker OPi und einem Kondensator O besteht, der in einer Rückkopplungsschleife an den Verstärker OP] angeschlossen ist, und einen Komparator 25 auf zur Bestimmung der Polarität eines Ausgangssignals von dem Integrator 24. Das pulsbreitenmodulierte erste Eingangssignal mit einem Spannungsweri V₁ wird an die Steuerschaltung 23 angelegt. Das /weüe F.ingang5s;rornsignnl mn einem Strornvr'crt V₁ wird an einen ersten Integrator 27 über die zweite Schalteranordnung 26 angelegt. Diese zweite Schalteranordnung 26 weist einen ersten Schalter S^ zur Auf-

von den Integratoren 8,9 festzustellen. nähme des /weiten Eingangssignals V₁, einen zweiten

Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungs- Schaller Sj/, zur Aufnahme eines dritten Referenzsignals form wird ein zweites Eingangssignal während eines + Vi 1 mit derselben Polarität wie ein Integ'.Mwert des Zeitintervalls integriert, das der modulierten Pulsbreite 45 zweiten Eingangssignals V₁, um die zusätzliche Integraeines ersten Eingangssignals entspricht. Integrations- tion des dristen Referenzsignals + V₁ > für ein unmittelwerte werden kumulativ während eines Betriebsintervalls der Einheit aufaddiert. Diese kumulativ aufaddierten integrierten Werte werden während des nachfolgen-

g den Betriebsintervalls der Einheit bei einem Referenzsignal umkehr-integriert. Wenn ein Eingangssignal einen extrem niedrigen Spannungswert aufweist, ist ein Komparator zur Anzeige der Polarität eines Ausgangssignals von dem Integratcr dafür verantwortlich, daß ein fehlerbar nach der Integration des ersten Eingangssignals folgenden Zeitintervalls durchzuführen, und einen dritten Schalter Si₁ zur Aufnahme eines vierten Referenzsignals — Vi. 1 auf. welches bezüglich des dritten Referenzsignals + V/ 1 entgegengesetzte Polarität besitzt, um die Umkehrintegration des integrierten Wertes des ersten Eingangssignal und des zusätzlich integrierten Werts des dritten Referenzsignals + V^₂ auszuführen. Der er-

haftes Verhalten auftritt. Ein Referenzsignal zur Um- 55 ste Integrator 27 weist einen arithmetischen (Operakehrintegration weist die entgegengesetzte Polarität zu tions-)Verstärker OP2 und einen Kondensator Ci auf, einem Eingangssignal auf, das integriert werden soll.
Wenn ein Eingangssignal einen sehr geringen Integra-

gg g

tionswert aufweist, bestimmt der Kompara'or manchder als Rückkopplungsschleife desselben geschaltet ist. Ein Ausgangssignal mit einem Wert der Umkehrintegration, die von dem ersten Integrator 27 durchgeführt

mal die Polarität eines Ausgangssignals des Integrators to worden ist, wird an den Steucrschaltkreis 23 über einen aufgrund dessen begrenzter Kapazität Wenn der Korn- Komparator 28 angelegt.

parator fälschlich einen Integralwert eines Eingangssi- Während des Betriebsintervalls der Einheit mit umge-

gnals annimmt, daß dieses nämlich von negativer, anstel- kehrter Polarität, das einem vorgegebenen vorherge-Ie von positiver Polarität ist, dann geschieht es, daß hendcn Betriebsintervall der Einheit folgt, wird das während des nachfolgenden Betriebsintervalls der Ein- b5 zweite Eingangssignal V, zu einem zweiten Integrator heit mit umgekehrter Polarität die Integration mit ei- 30 über eine dritte Schalteranordnung 29 nach dem Umnem Referenzsignal positiver Polarität durchgeführt wechseln der Betriebsweise der zweiten Schalteranordwird, obgleich ein Referenzsignal negativer Polarität nung 26 umgeschaltet, um für ein Zeitintervall integriert

zu werden, das der modulierten Pulsbreite des ersten Eingangssignals V₁ entspricht. Die dritte Schalteranordnung 29 weist einen ersten Schalter S^ zum Empfang des zweiten Eingangssignals V₁. einen zweiten Schalter Si;, zur Aufnahme des dritten Referenzsignals + V/ >und einen dritten Schalter Sj₁ zur Aufnahme des vierten Referenzsignals — Vfi auf. Der zweite Integrator 30 weist eine arithmetischen (Operations-)Verstärker OPj und einen Kondensator Cj auf. der als dessen Rückkopplungsschieife angeschlossen ist. Ein den Wert der Um- in kehrintegration anzeigendes Ausgangssignal wird an die Steuerschaltung 23 über einen Komparator 31 abgegeben.

Der Steuerschaltkreis 23 wird in Betrieb gesetzt nach Aufnahme des pulsbreitenmodulicrten ersten Eingangssignals V,. das von dem Komparator 25 abgegeben worden ist; und das Ergebnis des Vergleichs anzeigende Ausgangssignale, die von den Kompanitoren 28,31 geliefert worden sind und eine Anweisung für die jeweiligen Schalter der Schalteranordnungen 21, 26, 29 abgegeben worden sind, die selektiv in Betrieb gesetzt werden. Demgemäß erzeugt die Steuerschaltung 23 ein Ausgangssignal mit einer Pulsbreite, die der kumulativ aufaddierten Summe der Multiplikationsproduktc des ersten und zweiten Eingangssignals V₁. V₁ entspricht.

Unter Bezugnahme auf F i g. 5 wird nun die konkrete Anordnung des Steuerschaltkreises 23 beschrieben und mit Bezug auf die F i g. 6A(a) bis 6B(r) die Betriebsweise der jeweiligen Teile derselben. Wie aus F i g. 5 ersichtlich ist, weist die Steuerschaltung 23 einen Hochgcschwindigkeitszeitimpulsgencrator 50 auf. der beispielsweise einen Quarz-Oszillator aufweist. Ein von diesem Hochgeschwindigkcitsimpulsgcneraior 50 abgegebenes Impulssignal wird zu einem ^!/|2« Frequenzteiler 51 zur Frequenzteilung angelegt. Der Frequenzteiler 51 stellt Sampling-Signale f» bis I₁, mit einem vorherbestimmten Zeitintervall her. wie in F i g. bA(a) dargestellt ist. Ein Ausgangssignal von dem Hochgeschwindigkcitsimpulsgenerator 50 wird zu dem CK-Anschluß des verzögerten Flipflops (nachfolgend als »D-FF« bezeichnet) 32 geleitet. Der D-Anschluß des D-FF 32 wird mit dem Ausgangssignal eines Komparators 33 versorgt, der die Polarität des ersten Eingangssignal V_x feststellt. Der logische Wert eines Ausgangssignals von dem D-IT 32 wird von dem Wen »1« /u »0« oder umgekehrt geändert, und zwar zu jedem Zeitpunkt, wenn die Polarität des ersten Eingangssignals umgedreht wird. IVm Atisgangssignal C?oder Q. nämlich A oder Ä als Ausgangssignal des D-FF 32 definiert die Länge eines Bciricbsintcrvalls 71 oder T₂ der Einheit. Wenn ein erstes Ein- ^r> <> gangssignal V₁ ein Spannungssignal darstellt, dessen Polarität umgekehrt für jedes Zeitintervall, das der Hälfte der Frequenz des Spannungssignals entspricht, dann kann der A oder Ä Ausgang genommen werden, um die vorstehend genannte Halbperiodc fcstzulcgcii, in der die Polarität des ersten Eingangsspannimgssignals V₁ als Betricbsintervall der Einheit umgekehrt ist. Zur Vereinfachung der folgenden Beschreibung sind jedoch die Zeitintervalle, die den jeweiligen Zeilintervallen entsprechen, zu denen die aufeinanderfolgenden Sani- wi plingsignale (₍₁. Ji. Jj. wie in F i g. bA(u) angegeben, ubgegeben werden, als Beiriebsintervall Ti einer Einheit genommen werden (F i g. 6A(c)). In gleicher Weise werden drei Zeitintervalle, entsprechend den jeweiligen Intervallen, zu denen die aufeinanderfolgenden Samplings!- tr gnalc l). U. l·, abgegeben werden, als Betricbsirilervall '/'.■ der Einheit (F i g. bA(c)) betrachtet.

Wenn der erste Schalter .V, ,der ersten Schaltcranordnung 21 aufgrund des Erhalts einer Anweisung von dem Steuerschaltkreis angeschaltet wird, dann wird der PWM 22 mit dem ersten Eingangssignal, wie in Fig.4 angegeben, versorgt. Der Steuerschaltkreis 23 weist einen ersten Zähler 52 (F i g. 5) zum Zählen der Zeitimpulse, die von dem Hochgeschwindigkeitszeitimpulsgeneralor 50 abgegeben werden auf. Zum Betrieb des ersten Schalters Su der ersten Schalteranordnung 22 wird in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des ersten Flipflops 53 gesteuert, das mit dem erstsn Zähler 52 verbunden ist, der ebenso durch ein Ausgangszählsignal des ersten Zählers 52 gesteuert ist. Der erste Zähler 52 weist eine Kapazität für einen maximalen Zählerstand von zumindest »128« auf, und wird an einen vorherbestimmten Anfangswert durch ein Ausgangssignal des Frequenzteilers 51 zurückgesetzt Wenn der erste Zähler 52 »0« gezählt hat. wird das erste Flipflop 53 gesetzt, um den ersten Schalter Su zu schließen, durch den seinerseits das erste Eingangssignal V₁ an den PWM 22 (F i g. 4) angelegt wird, bis der Zähler 52 »48« zählt (Fig. bA(e)). In der Zwischenzeit wird das erste Eingangssignal V₁ durch den ersten Integrator 24 (Fig.6A(d)) integriert. Wenn der erste Zähler 52 »48« gezählt hat. wird das Flipflop 53 zurückgesetzt, wobei der erste Schalter Su geöffnet wird, um die Integration zu unterbrechen. Zu dieser Zeit wird ein zweites Flipflop 54 gesetzt. Das gesetzte Ausgangssignal von diesem schließt den zweiten Schalter S\b der ersten Schalteranordnung 21, die ihrerseits das erste Referenzsignal + V; ι an den Integrator 24 (F i g. 6A(f)) anlegt. Das erste Referenzsignal + Vi ι weist dieselbe Polarität wie das erste Eingangssignal V» auf. und wird ebenso als eine Addition zu der Integration des ersten Eingangssignals V₁(Fi g. oA(d)) integriert. Diese zusätzliche Integration wird solange fortgeführt, bis das Zählen durch den ersten Zähler 52 von »48« bis »52« fortgeschritten ist und das zweite FHpflop 54 zurückgesetzt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das dritte Flipflop 55 gesetzt. Dessen gesetzter Ausgang schließt den dritten Schalter Su-der ersten Schalteranordnung 21. die ihrerseits das zweite Referenzsignal — V/ . an den ersten Integrator 24 anlegt, der nun die liinkchrintcgration des Integrationsweris des ersten Eingangssignals V₁ und den zusätzlich integrierten Wen des ersten Referenzsignals + V/ ι ausführt. Diese Umkehrintegration wird so lange fortgeführt, bis der Komparator 25 kein Ausgangssignal abgibt. Wenn das Zählen durch den ersten Zähler 52 von »52« bis »56« fortschreitet während der oben genannten Umkehrintegration, dann sct/t ein Ausgangssignal des ersten Zählers 52, das den fortgeschrittenen Zählerstand »56« bezeichnet, das vierte Flipflop 56. dessen gesetzter Ausgang über ein AND-Gatter 57 als Anweisung zum Schließen des ersten Schalters S>., der zweiten Schalteranordnung 2f> leitet. Das zweite Eingangssignal V₁, das zugeführt wird, wenn der erste Schalter Su geschlossen wird, wird durch den ersten Integrator 27 integriert. Ein Zeitintervall, das für die Umkehrintegration durch den Integrator 24 erforderlich ist, der in dem PWM 22 angeordnet ist. wird festgelegt, wenn der Flankendetcktor des Steuerschaltkreises 23 anzeigt, daß der Komparator 25 kein Ausgangssignal abgibt. Ein Ausgangssignal von dein Funkengenerator 58 setzt das dritte Flipflop zurück, um /u verhindern, daß das zweite Referenzsignal — ν, ι zur Umkchrintegration (Fi g.6A(g)) abgegeben wird. Das vierte HipHop 46 wird ebenso durch ein Ausgangssignal des I Uinkendctcktors 58 zurückgesetzt, wobei verhindert wird, daß eine Anweisung zum Anlegen des /wellen Eingangssignal* V, weiter von dem

AND-Gatter abgegeben wird, und setzt den ersten Schalter S^, der zweiten Schalteranordnung 26 außer Betrieb (F i g. 6A(h)). Während das erste Referenzsignal + Vfi zugeführt wird, nämlich während des Zeitintcrvalls, in der das dritte Flipflop 55 von »gesetzt« zu »rückgesetzt« geführt worden ist, wird das Zählen durch den ersten Zähler 52· von »48« bis »52« weitergeführt. Ein Zeitintervall, das sich von einem Zeitpunkt, zu dem die Umkehrintegration begonnen hat, bis zu einem Zeitpunkt erstreckt, an dem das zweite Eingangssignal Vy zugeführt wird, nämlich einem Zeitintervall, in dem das Zählen durch den ersten Zähler 52 von »52« bis »56« fortgeführt wird, entspricht einem Zeitintervall, in welchem das erste Referenzsignal -t- V^i fortwährend zugeführt wird.

Demgemäß wird in dem Zeitintervall, in welchem das Zählen durch den ersten Zähler 52 weiter von »56« durchgeführt wird, das vierte Flipflop 56 von »gesetzt« zu »rückgesetzt« umgeschaltet, wobei der Integralionswert des ersten Eingangssignals V₁ zu jedem Samplingzeitpunkt bezeichnet wird, der durch Subtraktion eines Zeitintervalls erhalten wird, das für die Umkehrintegration des vorstehend beschriebenen zusätzlich integrierten Werts des ersten Referenzsignals V_/:i erforderlich ist. nämlich ein Zeitintervall, das erforderlich ist, für die ursprünglich gewünschte Umkehrintegration. Deshalb kann die jeweilige Pulsbreite, die in Fig.6A(h) dargestellt ist, als Darstellung des von dem PWM 22 gelieferten pulsbreitenmodulierten ersten Eingangssignal V, angesehen werden. Ein Ausgangssignal von dem vierten Flipflop 46 geht durch ein AND-Gatter 57 während des vorhergehenden Betriebsintervalls Ti (F i g. bA(c)) hindurch, um den ersten Schalter Szi der zweiten Schalteranordnung 26 zu betätigen, und ist durch das A N D-Galter 59 während des nachfolgenden halben Belricbsintervalls Tt geleitet, um den ersten Schalter Su der dritten Schalteranordnung 29 leitend zu schalten. Während des vorhergehenden halben Betriebsintervalls Γι ist der erste Schalter Si, der zweiten Schalteranordnung 26 eingeschaltet, so daß das zweite Eingangssignal V, zur Integration für ein Zeitintervall zugeführt werden kann, das der modulierten Pulsbreite des ersten Eingangssignals V, (F ig.6A(i)) entspricht.

Ein Integrationswert des ersten und zweiten Eingangssignals nimmt progressiv von einem Sampling/citintervall zum anderen zu. Ein an jedem Samplingpunkt erhaltener Integrationswert ist das Ergebnis der Multiplikation des ersten Eingangssignals V, mit dem /weiten Eingangssignal V₁. Ein Gesamtwert der Integration an dem Sampiingpunkt fj stellt die Summe der Produkte besagter Multiplikationen dar, die an den jeweiligen Samplingpunkten bzw. Stellen to. ft. I: ausgeführt werden.

Wenn das vorhergehende Betriebsiniervall 71 zu dem nachfolgenden Betriebsiniervall T< mil umgekehrter Polarität eines betriebsintervall-definiercnden Signals durchgeführt wird, dann stellt der Flankcndetcktor die Zeit der Umkehrung aufgrund des Anlegens des resultierenden (^-Ausgangs des D-FF 32 fest. Ein Nachweisausgang von dem Flankendetektor 60 wird durch ein ÖDER-Gatter 61 durchgeleitet, um einen zweiten Zähler 62 zurückzusetzen, um eine mit diesem durchgeführte Zählung zu löschen. Dieser zweite Zähler 62 zählt Zeitimpulse, die von dem Hochgeschwindigkeiisimpulsgenerator 50 abgegeben werden, mit progressiver Zunahme von Zählungen. Wenn der zweite Zähler 62 »0« gezählt hat, wird das fünfte Flipflop 63 gesetzt. Dessen gesetztes Ausgangssignal wird über ein AND-Gaiier64 als Anweisung zum Schließen des zweiten Schalters Szb der zweiten Schalteranordnung 26 hindurchgeleitet, die ihrerseits ein drittes Referenzsignal + Vf₂ abgibt Dieses dritte Referenzsignal + V/ > bei dem nachfolgenden Beiriebsintervall T> der Einheit wird zusätzlich sofort nach der Integration des ersten Eingangssignals V_v integriert (F i g. 6A(i)). Diese zusätzliche Integration wird so lange fortgeführt, bis der zweite Zähler 62 »50« zählt, wobei ein Zählerausgang von diesem das fünfte Flipflop to 63 zurücksetzt, um zu verhindern, daß ein Eingangssignal an das Tor des AND-Gatters 64 gelangt und den zweiten Schalter S2/, der zweiten Schalteranordnung 26 geöffnet wird (Fig.6B(j)). Wenn das fünfte Flipflop 63 zurückgesetzt wird, dann wird das sechste Flipflop 65 nach Erhalt eines Zählerausgangssignals beim Zählerstand »50« von dem zweiten Zähler 62 gesetzt. Das Ausgangssignal des gesetzten sechsten Flipflcos 65 wird durch ein AND-Gatter 76 geschickt und ist e.ne Anweisung um den dritten Schalter S\-der zweiten Schalteran-Ordnung 26 zu schließen. Wenn dieser dritte Schalter S2_C geschlossen wird, wird das vierte Referenzsignal — Vr₂ zugeführt. Eine Summe der Multiplikationsprodukte des ersten und zweiten Eingangssignals V„ V₁ werden kumulativ während des Betriebsinter/allsder Einheit Γι aufaddiert und ein durch die zusätzliche Integration des dritten Referenzsignals + V/ _:l erhaltener Wert werden umgekehrt mit dem vierten Referenzsignal — Ve 2 integriert. Wenn der zweite Zähler 62 »100« zählt während der Umkehrintegration, setzt ein Zählerausgang ein jo siebtes Flipflop 67, das ein Ausgangssignal erzeugt (Fig.6B(I)). Die auf dem vierten Referenzsignal — V_E2 basierende Umkehrintegration wird so lange fortgeführt, bis der Komparator 28 irgendein Ausgangssignal des zweiten Integrators 27 feststellt. Der Zeitpunkt an J5 welchem der Komparator 28 aufhört, irgendein Ausgangssignal abzugeben, wird durch den Flankengeneralor 68 nachgewiesen, der in der Steuerschaltung 23 gemäß F i g. 3 enthalten ist. Ein Flankennachweisausgangssignal von dem Flankendetekior 68 wird an den Rücksetzcingang des sechsten Flipflops 65 über ein AND-Gatter 69 und ein ODER-Gatter 70 zugeführt, um zu verhindern, daß ein Eingangssignal an das Tor des AND-Gatters 66 gelangt. Deshalb wird der dritte Schalter S2, der /weilen Schalteranordnung 26 außer Betrieb gesetzt, die zur Versorgung des vierten Referenzsignals — Vi 2 für die vorstehend genannte Umkehrintegration verwendet wird (F i g. 6B(k)). Zu diesem Zeitpunkt wird ein Ausgangssignal von dem Flankendetektor 68 zur Rücksct/ung des sechsten Flipflops 67 verwendet, um so zu verhindern, daß es ein Ausgangssignal abgibt (Fig. 6B(I)).

Ein Zeitintervall, in welchem das fünfte Flipflop 63 von dem gesetzten zu dem rückgesetzten Zustand geändert wird, nämlich ein Zeitintervall, in welchem das dritte Referenzsignal + V/ 1 fortwährend angelegt wird, entspricht einem Zeitintervall, das von einem Zeitpunkt, zu welchem das sechste Flipflop 65 für die Umkehriniegration gesetzt ist, sich bis zu einem Zeitpunkt erstreckt, zu welchem das siebte Flipflop 67 während dieser Um-M) kehrintcgration gesetzt ist. Das bedeutet, daß eine Pulsbreite (F i g. 6B(I)), die ein Zeitintervall darstellt, in welchem das siebte Flipflop 67 von einem gesetzten zu einem rückgesetzten Zustand geändert wird, dem Gleichgewicht (balance) der Gesamtzeit entspricht b^r) (Fi g. 6(k)), die für die vorstehend beschriebene gesamte Umkehrintegration der Multiplikationsprodiikte des ersten und zweiten Eingangssignals, die während des Betricbsinicrvalls 7Ί der Einheit kumulativ aufaddiert wird.

und einen zusätzlich integrierten Wert des dritten Referenzsignais + Vf₂ erforderlich ist, der durch Subtraktion eines Zeitintervalls erhalten wird, der für die Umkehrintegration des zusätzlich integrierten Werts des dritten Referenzsignais + Vr₂ von jenem, der für die genannte gesamte Umkehrintegration erforderlich ibt.

Vorstehende Beschreibung dient dazu, weil der Absolutwert des dritten Referenzsignals + V_h2 gleich jenem vierten Referenzsignal - V_f-₂ ist, was durch die Formel + V/n = — Vrζ ausgedrückt werden kann. Die Pulsbreite des Ausgangssignals des gesetzten siebten FIipflops 67 bezeichnet ein wirkliches Zeitintervall, was fur die Umkehrintegration der Multiplikationsprodukte der ersten und zweiten Eingangssignale V„ V, erforderlich ist, die kumulativ während des vorstehend genannten Betriebsintervalls T, der Einheit aufaddiert wird.

Wenn das vorhergehende Betriebsintervall Ti, in welchem die Multiplikationsprodukte des ersten und zweiten Eingangssignals V₁, V, kumulativ aufaddiert werden durch den ersten Integrator 27, zu dem nachfolgendem Betriebsintervall Tj der Einheit überführt wird, in welchem die Polarität des das BctricbsintervaU festlegenden Signals umgekehrt ist. dann wird ein Ausgangssignal von dem vierten Flipflop 56 über das AND-Gatter 59 als Anweisung zum Schließen des ersten Schallers Sk, der dritten Schalteranordnung 29 abgegeben. Demgemäß integriert der Integrator 30 das zweite Eingangssignal Vy (Fig.6B(h)) für ein Zeitintervall, das der entsprechenden Pulsbreite des ersten Eingangssignals V, entspricht, und addiert kumulativ die Werte der Integration während des nachfolgenden Betriebsintervalls T₂ der Einheit auf.

Wenn das Betriebsintervall T₂ der Einheit weiter zu dem nachfolgenden Betriebsintcrvail fortgeführt wird, in welchem die Polarität des die Betriebsweise dcfinie- js renden Signals wieder umgekehrt ist, und ein <?-Ausgangssignal von dem Flipflop 32 abgegeben wird, dann wird das Q-Ausgangssignal durch einen Flankcndctcktor 71 nachgewiesen. Ein Nachweisausgangssignal von diesem wird durch das ODER-Gattcr 61 zu dem Rücksetzeingang des zweiten Zählers 62 geleitet. Wenn dieser zweite Zähler 62 zurückgesetzt wird, so daß sein Zählerstand gelöscht wird, wird das fünfte Flipflop 63 wieder gesetzt. Ein Ausgangssignal des gesetzten Flipflops wird über ein AND-Gatter 72 als Anweisung zum v, Schließen des zweiten Schalters S₁;, der /weiten Schalteranordnung 29 abgegeben. Als Ergebnis wird das dritte Referenzsignal + V₁2 durch den Integrator 30 als Summe bzw. zusätzlich zu den integrierten Werten des ersten und zweiten Eingangssignals V„ V₁ integriert, die so kumulativ während des Bctriebsintervalls T. der Einheit aufaddiert sind. Die vorstehend erwähnte Integration des dritten Referenzsignals + V₁2 wird so lange fortgeführt (Fi i.6B(o)), bis der zweite Zähler 62 »50« zählt und das fünfte Flipflop 63 zurückgesetzt ist. Wenn dieses zurückgesetzt ist, wird das sechste Flipflop 65 entsprechend gesetzt. Ein Ausgangssignal des gesetzten sechsten Flipflops 65 wird über ein AND-Gatter 73 als Anweisung zum Schließen des dritten Schalters Sj₁ der dritten Schalteranordnung 29 abgegeben. Demgemäß bo wird die Umkchrintcgraiion des zuvor genannten zusätzlich integrierten Werts des dritten Referenzsignals + V, .weitergeführt, bis der Komparator 31 aufhört, ein Ausgangssignal auszugeben, nämlich so lange, bis der Flankendelekior 74. der in der Steuerschaltung 23 auge- t>i ordnet ist. einen Zeitpunkt feststellt, zu welchem kein Aiisgangssignal von dem Komparator 31 erzeugt worden ist. und ein Nachwcisausgangssignal des Flankendeteklors 74 setzt das sechste Flipflop 65 über ein AND-Gatter 75 und ein ODER-Gatter 70 (F i g. 6B(p)) zurück. Wenn der zweite Zähler 62 »100« während der vorstehend genannten Umkehrintegration zählt, wird das siebte Flipflop 67 gesetzt und gibt ein Ausgangssignal so lange ab, bis es zur selben Zeit, wenn das sechste Flipflop 65 zurückgesetzt wird (Fig.öBiq)), zurückgesetzt wird. Während den entsprechenden Betriebsintervallen der Einheit, in weichen die Polarität eines das Betriebs-Intervall festlegenden Signals umgekehrt ist, gibt die Steuerschaltung 23 einen Zeitimpuls ab (Fig.6B(r)), dessen Breite der kumulativ aufaddierten Summe der Multiplikalionsprodukte des ersten und zweiten Eingangssignals V„ Vy entspricht. Der Zähler 15 (Fig. 1) zählt Zeitimpulse, die von dem Zeitimpulsgenerator 5 übe· das AND-Gatter 14 für ein Zeitintervall abgegeben werden, das der vorstehend genannten Pulsbreite eines Signals entspricht, das die kumulativ aufaddierten Iniegralwerte des ersten und zweiten Eingangssignals V„ V, darstellen. Ein solchermaßen durchgeführtes Zählen wird auf der Anzeigeeinheit 17 über den Dekodertreiber 16 angezeigt. In diesem Falle, kann der Zeitimpulsgencrator 5 gemäß F i g. 1 von derselben Art wie der Hochgeschwindigkeitszeitimpulsgenerator 50 gemaß F i g. 5 sein. Bei der vorstehend erwähnten Ausführungsform ist es erforderlich, daß der Absolutwert der Spannung + Vn des ersten Referenzsignals + V_E\, das zusätzlich zu dem Inwgrationswert des ersten Eingangssignals V, integriert ist, gleich dem Absolutwert der Spannung — V, 1 des zweiten Referenzsignals — Vei ist, der bei der Umkehrintegration verwendet wird. Wenn die Erfindung unter der Bedingung verwendet wird,daß beispielsweise + Vn = 2 - V_£, ist, dann ist es erforderlich, zweimal ein Zeitintervall abzuziehen, in welchem das erste Referenzsignal + V_E\ umgekehrt integriert wird. Dann ist es möglich, das gewünschte Ziel der Erfindung zu erhalten.

Bei vorstehender Ausführungsform sind zwei Integratoren vorgesehen. Jeder von diesen wird wechselweise die kumulative Addition des zwpiten Integralwertcs der Produkte des ersten und zweiten Eingangssignals für jedes Bctriebsintervall der Einheit ausführen, jedoch ist es möglich, wahlweise eine Vielzahl von Integratoren zu verwenden. In diesem Falle wird eine Integralion während eines vorgegebenen Betriebsintervalls der Einheit durch einen Integrator durchgeführt, und die Umkehrintcgration während der zwei aufeinanderfolgenden Zeitintervalle der Einheit mit einem zweiten Integrator, der während des ersten der zwei aufeinanderfolgenden Intervalle verwendet wird, und einem dritten Generator während des letzten Zeitintervalls der beiden ausgeführt wird. Mit dieser Anordnung können Messungen mit höherer Präzision als es bislang möglich gewesen ist, ausgeführt werden.

Mit der Ausführungsform gemäß den Fig.4 und 5, werden ein Integralwert des ersten Eingangssignals V, oder Integralwerie des Produkts des ersten und des zweiten Eingangssignals V₁. V_v, die kumulativ während eines Bctricbsintcrvalls aufaddiert sind, nicht sofort der Umkchrinicgration unterzogen. Anstatt dessen wird ein Referenzsignal, das dieselbe Polarität wie das erste Eingangssignal V, aufweist, zusätzlich sofort nach der kumulativen Addition der Intcgralwerte des ersten Eingangssignal V, integriert. Alle Integralwertc werden umkehrintegrierl mit einem anderen Referenzsignal, das die entgegengesetzte Polarität bezüglich des vorstehenden genannten zusätzlich integrierten Refercnzsignals aufweist. Ein Zeitintervall, das für die Umkchrintc-

»ration des zusätzlich integrierten Werts des crstgclannten Referen;«ignals erforderlich ist, wird von der Gesamtlänge der Zeit abgezogen, die für die vorstehend genannte gesamte Umkehrintegration erforderlich ist. Diese Anordnung: macht es möglich, genau die Pulsbrcite des ersten Eingangssignals V« oder eine kumulativ aufaddierte Summe der Multiplikationsproduktc des ersten und zweiten Eingangssignals V\, V_} selbst dann zu bestimmen, wenn, die Poiarität des ersten und /.weiten Eingangssignals V_x, V,, falsch bestimmt worden ist.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 7a bis 7d und die F i g. 8a bis 8h wiird beschrieben, warum die vorstehend genannte vorteilhafte Wirkung dieser Erfindung erhalten werden kann.

Ein Komparator zur Bestimmung des Spannungswerts eines Ausgangssignals von einem Integrator neigt im allgemeinen zu fehlerhaftem Verhalten, wenn das Ausgangssignal einen extrem niedrigen Spannungswert hat Nachfolgend wird der Fall diskutiert werden, wenn ein Eingangssignal eine Pulsbreite aufweist, die in Fig.7(a) gezeigt ist, integriert wird, um einen Integrationswert X bereitzustellen, wobei dieser mit einem Referenzsignal der Umkehrintegration untü-zogen wird, das entgegengesetzte Polarität zu dem Eingangssignal aufweist. Wenn in diesem Fall der Integrationswert X des Eingangssignals genügend hoch ist, ist es leicht, die Polarität des Integrationswertes X zu bestimmen, wobei die unter normaler Bedingung auszuführende Umkehrintegration durchgeführt werden kann. Wo jedoch das Eingangssignal einen sehr niedrigen Integrationswert Y aufweist, wie in gestrichelten Linien in Fig.7(b) angegeben ist, dann wird die Polarität eines solchen niedrigen Integrationswertes Y leicht aufgrund der begrenzten Kapazität des Komparators falsch bestimmt. Es sei angenommen, daß der Integrationswert Y eine positive Polarität aufweist, wobei der Integrationswert X der Umkehrintegration unterzogen und bei dem Eingangssignal fälschlich Eingenommen wird, daß es eine negative Polarität hat, wobei das Zeitintervall D₁ der in F i g. 7(d) gezeigten Umkehrintegration nicht gezählt wird. In solch einem Fall wird ein Referenzsignal mit einer positiven Polarität fälschlich als eine Basis bei der Umkehrintegration verwendet. Dann wird ein Irtcgrationswcrt Z. in einer strichpunktierten Linie in Fig.7(b) angegeben, sich ergeben, wobei ein gewünschter Wert der Umkehrintegration nicht bereitgestellt wird.

Gemäß dieser Erfindung wird zunächst ein Eingangssignal mit einer Pulsbreite, die in F i g. 8(a) dargestellt ist, integriert und danach ein Referenzsignal mit derselben Polarität wie das; Eingangssignal zusätzlich für eine vorherbestimmte Zcitlänge (F i g. 8{b)) integriert. Der Wert der Gesamtintegration wird, wie in Fig. 8{c) gezeigt, erhalten. Dieser Wert wird der Umkehrintegration mit einem anderen Referenzsigna! mit bezüglich des zusätzlich integrierten Referenzsignals entgegengesetzter Polarität unterzogen. Jener Teil (Fig.8(e)) des Zeitintervalls der gesamten Umkehrintegration, der dem zusätzlich integrierten Referenzsignal entspricht, wird abgezogen. Das sich ergebende Gleichgewicht (l'ig. 8(f)) wird in einem Zeitintervall gezählt, das gegenwänig für die Umkehrintegration des lntegrationswertes des Eingangssignals erforderlich ist. Wenn das vorstehend genannte Verfahren gemäß dieser Erfindung unter der Voraussetzung ausgeführt wird, daß die Polarität eines Eingangssignals aufgrund seines sehr geringen Inlegrationswertes falsch bestimmt wird, wird infolgedessen ein Integrationswert eines Referenzsignals mit entgegengesetzter Polarität! bezüglich des Eingangssignals umgekehrt während eir«s Zeitintervalls (F i g. 8<b)) integriert, wie gestrichelt in Fig.8(c) angegeben, anstelle zusätzlich integriert zu iircrden. Deshalb wird die Integration wie strichpunktiert in Fi g.(8c) durch Anlage eines Referenzsignals mit derselben Polarität wie das Eingangssignal ausgeführt, obgleich die Umkehrintegration normalerweise mit einem Referenzsignal mit bezüglich des Eingangssignals als Basis bzw. Grundlage entgegengesetzter Polarität ausgeführt werden sollte. Deshalb ist

ίο ein Zeitintervall in Form einer in F i g. 8(g) dargestellten Pulsbreite angegeben, das für die ursprünglich unternommene Gesaniuimkehrintegration einer kumulativ aufaddierten Summe der Integrations werte des Eingangssignals und des zusätzlich integrierten Wertes eines Referenzsignals erforderlich ist. Wenn ein Zeitintervall (Fig.8(e)), das für die Umkehrintegration des zusätzlich integrieren Wertes eines Referenzsignals erforderlich ist, von dem ZeitintervaU abgezogen wird, das der vorstehend genannten Pulsbreite gemäß Fig.8(g) entspricht, dann wird als Gleichgewicht bzw. Ergebnis (balance) von nega.tiver Länge erhalten werden. Ein Absolutwert dieses negativen Ergebnisses wird als D·.. wie in F i g. 8(h) angegeben, ausgedrückt. Dies bedeutet, daß selbst bei fehlerhaft bestimmtem integrationswert X eincs Eingangssignal durch die vorliegende Erfindung ein Zeitintervall ivird, das für die gesamte Umkehrintegration einer kumulativ aufaddierten Summe der integrierten Werte d:s ersten und zweiten Eingangssignals und die zusätzlich integrierten Werte eines Referenzsignals erforderlich ist. so genau wie ^;n dem Fall erhalten wird, wo die Polarität eines Eingangssignals nicht fehlerhaft bestimmt worden ist. Wie vorstehend gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung erwähnt, werden eine Vielzahl von Sampling-Intervallen als Betriebsintervall der Einheit genommen. Die Multiplikationsprodukte des ersten und zweiten Eingangssignals, die während den jeweiligen Siampling-Intcrvallen erhalten werden, werden kumulativ während besagten Betriebsintervalls der Einheil aufaddiert. Während des nachfolgenden Belricbsintervalls der Einheit, in welchem die Polarität eines das Betriebsinlervall bestimmenden Signals umgekehrt ist, werden eine kumulativ aufaddierte Summe der Intcgralwcrtc des Produkts des ersten und zweiten Eingangssignals umgekehrt integrier·.. Dies^ kumulativ aufaddierte Summe wird während eines Zeitintervalls gezählt, das für die Umkehtintegration erforderlich ist. wobei die Messung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann. Dc:> weiteren werden die Integration und die Umkehrintegration wechselweise durch jeden einer

so Vielzahl von Integratoren von einem Betriebsintervali der Einheit zu dem anderen ausgeführt. Deshalb wird die Integration ,on Eingangssignalen ununterbrochen während einer vorherbestimmten Reihe von Belricbsin- !-wallen der Einheit durchgeführt, wobei nacheinander die Integrationswerte von Eingangssignalen bereitgestellt werden. £?<:s weiteren können wie vorstehend beschrieben, Integralwertc von Eingangssignalen immer genau gemessen werden, selbst wenn ein Komparator ein fehlerhaftes Verhalten aufgrund der Falschbesiim-

bo mung der Poldriiat eines Eingangssignals aufgrund dessen geringen Ir tegrationswertes zeigt. Infolgedessen kann das Rechenwerk dieser Erfindung nicht nur für Wattstunden-Mdßgerätc, sondern auch zur Verarbeitung von Daten mittels verschiedener Arten von Pro·

t,5 zeßsteucrungen wirksam verwendet werden.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Anstelle von zwei Komparaloren, :iie mit Ausgangssignalen von den er-

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sten und zweiten Integratoren jeweils versorgt werden, kann ein einziger Komparator verwendet werden, der so ausgebildet ist. durch Einrichtungen zur Zeitunterteilung bzw. durch Zeit-Multiplex-Verfahren gesteuert zu werden. Wenn die Hälfte des vorstehend beschriebenen ι Intervalls eines Spannungssignals als Bctricbsintcrvall der Einheit genommen wird, in welchem die Polarität eines das Betriebsintervall festlegenden Signals jedesmal umgekehrt ist, dann ist es unnötig, die Umkehrung der Polarität eines an den Integrator angelegten Refe- in renzsignals zu steuern, wodurch die Anordnung des Rechenwerks und die Steuerung der Schalter bzw. Steuerungsschaltung vereinfacht werden. Insbesondere im KaII eines Integrationswattmeters ist das erste Eingangssignal K, ein sinusförmiges Spannungssignal mit ιί einer Frequenz von beispielsweise 50 Mz. Das zweite Eingangssignal K, ist im allgemeinen ein sinusförmiges Spannungssignal mit einer bezüglich des ersten Eingangssignals V, verschiedener Phase. Wenn in diesem Fall, die Wiederholungsfrequenz der ersten und zweiten Betriebsintervalle der Einheit als 50 Hz ('Λι> ms) angenommen werden, weist der Wert der integrierten Waltstunde während des halben Zeitintervalls (10 ms) einen positiven Wert auf. Zu diesem Zeitpunkt wird ein pulsbreitenmoduliertes Signal von dem ersten Eingangssignal V, erhalten. Das zweite Eingangssignal wird durch das PWM-Signal in den Integratoren 8, 9 integriert. Wenn der Integrationswert bei dem Referenzspannungssignal ± V/umkehrintegriert wird, muß der Zähler immer nur aufwärts zählen, weil die Multiplikationspro- jo dukte des ersten und zweiten Eingangssignals einen positiven Wert aufweisen, die kumulativ während des halben Intervalls aufaddiert worden sind.

Wenn die Hälfte des beschriebenen Intervalls eines Spannungssignals als Betriebsintervall der Einheil angcnommen wird, ist es möglich, die Systemsynchronisation mittels eines PLL-Schaltkreises sicherzustellen. Des weiteren kann die Polarität und der Wert des Referenzsignals in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit den Charakteristiken des ersten und zweiten Eingangssignals V„ V, und auch der Spezifikation der mit dem Rechenwerk verbundenen Einrichtungen bestimmt werden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen ■»■>

Claims (4)

Patentansprüche: IO 15 30

1. Multiplizierer für zwei Eingangssignale mit einem Oszillator zur Abgabe von Impulsen mit einer hohen Referenzfrequenz und mit zwei Integratoren, die durch eine Steuerschaltung gesteuert sind und die jeweils eines von zwei Eingangssignalen während unterschiedlicher vorbestimmter Zeitintervalle integrieren und die dann eine Summe von Integrationswerten mit einem Bezugssignal umkehrintegrieren bis während unterschiedlicher und vorbestimmter Zeitintervalle, die auf die genannten unterschiedlichen Zeitintervalle folgen, ein vorbestimmter Wert erreicht ist, wobei die über ein von der Steuerschaltung gesteuertes Gatter in einen Zähler abgegebene Anzahl der Impulse des Oszillators während der nachfolgenden, unterschiedlichen und vorbestimmten Zeitintervalle, in denen in den zwei Integratoren jeweils die Umkehrintegration durchgeführt wird, .ein Maß für das Produkt aus den beiden Eingangssignalen ist, und wobei die integraloren an ihren Eingängen mit einer gesteuerten Schaltereinrichtung verbunden sind, die eines der zwei Eingangssignale und das Referenzsignal empfängt. dadurch gekennzeichnet, daß das erste Eingangssignal (V_x) über einen <<urch Sampling-Signale gesteuerten Pulsbreitenmodulator (3) zur Abgabe eines pulsbreitenmodulierten Eingangssignals mit der Steuerschaltung (4) verbunden ist. wobei jeder Impuls des pulsbreitenmodulierten Eingangssignals eine Breite hat. die proportional zur Amplitude des ersten Eingangssigrals (V^ ist, daß einer der zwei Integratoren das zveite Eingangssignal (V,) während eines ersten vorbestimr >en Zeitintervalls entsprechend dem ersten Impulsbreiteiniervall des modulierten Eingangssignals integriert, daß die gesteuerte Schaltereinrichtung (6) die Zufuhr des zweiten Eingangssignals (V,) zum Integrator dann unterbricht, wobei der Integrationswert festgehalten wird, daß dann das zweite Eingangssignal (V,) während eines Impulsbreiteintervalls weiterintegriert wird, das dem ersten Impulsbreiteintervall folgt, und dann festgehalten wird, wobei die Integrieroperation und Festhalteoperation aufeinanderfolgend während des Zeitintervalls (T₁) durchgeführt werden, um die Summe der Integrationswerte zu bilden, und daß dann während eines zweiten Zeitintervall (T₂) das auf das erste Zeitintervall (T\) folgt, die Summe der Integrationswerte des zweiten Eingangssignals (V₁) nach Empfang des Referenzsignals (V₁) umkehrintegriert wird, wobei der andere (9) der zwei Integratoren das zweite Eingangssigna! (V,) während des zweiten vorbestimmten Zeitintervalls (T₂) empfängt und das zweite Signal (V,) cntsprectiend dem lmpulsbreiteiniervall der modulierten Eingangssignaie integriert, daß die gesteuerte Schaltereinrichtung (6) die Zufuhr des zweiten Eingangssignals (\\) zum betreffenden Integrator unterbricht, wobei der Integrationswert festgehalten wird, daß «> dann das zweite Eingangssignal (V,) während eines auf den genannten Impulsbrciteintcrvall nachfolgendem lmpulsbreiicintcrvalls integriert wird, und der Intcgrationsweri festgehalten wird, wobei der liiiegrationsbctricb und der Festhaltebelricb aufcinan- hi dcrfolgcnd während des zweiten vorbestimmten Zeitintervalls (T..) wiederholt werden, um eine Summe der Integrationswerte zu bilden, und daß wäh-

50 rend der auf die zwei Zeitintervalle (Tu 7"₂) nachfolgenden Zeitintervalle, in denen die zwei Integratoren (8, 9) jeweils ihren Integrationsbetrieb ausführen, der Zähler (15) die Zahl der Impulse des Oszillators (5) über ein Zeitintervall zählt, das durch die Summe der Integrationswerte bestimmt ist und der Umkchriniegration zugeordnet ist.

2. Multiplizierer nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Betriebsintervall einer Einheit, das jeweils in einem ve :bestimmten Intervall der Polarität eines das Betriebsintervall festlegenden Signals wiederholt wird, einander abwechsein, damit die ersten und zweiten Integrationseinrichtungen (8,9) wechselweise die Integration und die Umkehrintegration ausführen, und •Jurch ein AND-Gatter (42; 47) und einen Frequenzteiler (41) zur Teilung der Frequenz der Zeitimpulse bestimmt wird, die von dem Zeitimpulsgenerator abgegeben werden, die zur Festlegung einer Anzahl von Pulsbreiten verwendet werden, die von dem ersten Eingangssignal durch den Pulsbreitenmodulator müduücrt werden, die einer Vielzahl von Sampling-Signalen zur Bestimmung des Sampling-lntervalls entsprechen.

3. Multiplizierer nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Betriebsintervall mit der Polarität eines das Betriebsintervall festlegendem Signals, das jedes Zeitintervall umgekehrt wird, damit jede der ersten und zweiten Integrationseinrichtungen (8,9) wechselweise die Integration und Umkehrintegration ausführen, wiederholt werden, durch die Signalform einer Wechselspannung bestimmt werden, deren Polarität für jedes halbe Zeitintervall des ersten oder zweiten Eingangsspannungssignals umgekehrt wird.

4. Multiplizierer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (22) zur Modulation des ersten Eingangssignals in eine Pulsbreitcnform einen Integrator (24) aufweisen, der aus einem Rechcn-(Operat'ons-)i'<;<-stärker und einen Kondensator besteht, der als dessen Rückkopplungsschleife geschaltet ist; ein Komparator (25) zur Bestimmung der Polarität eines Ausgangssignals von dem Integrator und des weiteren Steuereinrichtungen (23) vorgesehen sind, die zur Integration des ersten Eingangssignals (V,) in jedem Sampling-Intcrvall. /um kumulativen Aufaddieren der solchermaßen erhaltenen Integrationswerte und zur zusätzlichen Integration eines ersten Referenzsignals (+ Wi) mit derselben Polarität wie die kumulativ aufaddierten Integralwerte d'*s ersten Eingangssignals, zur Umkehrintegration eines Gesamtwertes der Integration durch Anlage eines zweiten Referenzsignals (- Wi) mit bezüglich des ersten Referenzsignals entgegengesetzter Polarität, solange der Gcsamtintegralwert auf Null verkleinert ist, zur Subtraktion eines Zeitintervalls, das für die Umkehrintcgralion des zusätzlich integrierten Werts des ersten Referenzsignals (+ W1) erforderlich ist. von der Gesamtzeit der Umkehrintegration, und zur Festlegung des sich ergebenden Zeitunterschieds als eine Pulsbreiie. die durch das erste Eingangssignal moduliert ist. ausgebildet sind: und Steuereinrichtungen für jede der ersten und /weiten Integratoren (27. 30) zur Aufnahme des zweiten Eingangssignal für ein Zeitintervall vorgesehen sind, das der durch das erste Hingangssignal durch die ersten Steuereinrichtungen modulierten Pulsbreite entspricht, zur inte-

gration des zweiten Eingangssignals während des wechselweise wiederkehrenden ersten und zweiten Betriebsintervalls der Einheit, zur zusätzlichen Integration eines dritten Referenzsignals (+ V7\>) mit derselben Polarität wie die kumulativ aufaddierte Summe der Integralwerte des zweiten Eingangssignals, zur Umkehrintegration eines Gesamtintegrationswertes durch Aniage eines vierten Referenzsignals (-Vf₂) mit entgegengesetzter Polarität zu dem dritten Referenzsignal, bis der Gesamtintegrationswert auf Null verkleinert ist. zur Subtraktion eines Zeitintervalls von der Gesamtumkehrintegrationszeit, das für die Umkehrintegration des zusätzlich integrierten Werts des dritten Referenzsignals (+ Vej) erforderlich ist, und zur Festlegung der sich ergebenden Zeitdifferenz als Zeitintervall, das für die Umkehrintegration der Integrationswerte des Produktes der ersten und zweiten Eingangssignale erforderlich ist, die kumulativ während der abwechselnd wiederkehrenden Betriebsintervalle der Einheit aufaddiert werden.