DE3123202A1 - Sampling-messschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Sampling- oder Abtast-Meßschaltungen zum Gebrauch bei der Ausführung von Messungen an wiederholt auftretenden elektrischen Wellenzügen. Die Erfindung ist besonders zum .Einsatz bei Wellenzügen geeignet, welche Hochfrequenzbestandteile enthalten, und bei denen beispielsweise die Messung einer Amplitude an einer bestimmten Stelle des Wellenzuges mit einem.sehr hohen Genauigkeitsgrad erforderlich ist.

Wenn■es erforderlich ist, die Amplitude eines wiederholt auftretenden Hochfrequenzsignals zu einem genauen Zeitpunkt genau zu überwachen oder zu messen, d.h. an einem genauen Punkt in dem wiederholt auftretenden Wellenzug, muß die Breite oder Zeitlänge des genommenen Meßwertes sehr kurz im Vergleich zur Wiederholzeit der interessierenden Komponente mit der höchsten Frequenz sein.

Wenn die gemessene oder aufgenommene analoge Amplitude in digitaler Form vorliegen soll, wie es beispielsweise zur Ermöglichung einer .darauf folgenden Verarbeitung der Fall ist, muß der augenblickliche Meßwert zeitweilig gespeichert werden, damit die Analog/Digital-Wandlung stattfinden kann. Die für diese Wandlung zur Verfügung stehende Zeit ist sehr begrenzt, wenn der sich wiederholende Wellenzug Hochfrequenzbestandteile enthält, jedoch eine sehr niedrige Wiederholungsrate besitzt, da ein Analogspeicher nicht in der Lage ist, seine Ladung mit ausreichender Genauigkeit von einer Meßwertentnahme zur nächsten zu halten. Je höher die erforderliche Genauigkeit ist, umso langsamer geschieht die Wandlung in Digitalform, da eine größere Anzahl von digitalen Bit erforderlich ist. Diese einander widersprechenden Anforderungen können eine ernsthafte Begrenzung für den Betrieb einer Sampling- oder Abtast-Meßschaltung ergeben und Schwierigkeiten mit sich bringen, eine sehr genaue Messung an Hochfrequenz-Wellenzügen mit niedriger Wiederholungsrate auszuführen.

Erfindungsgemäß enthält ein Sampling-Meßsystem eine Einrichtung zur Aufnahme eines Signals mit einem wiederholt auftretenden We Ilen zug, eine Einrichtung zum wiederholten Abtasten des Signals in Abtastintervallen an einem bestimmten Punkt des Wellenzuges, um so fortschreitend den Wert einer Abtastgröße schrittweise so zu ändern, daß er in Übereinstimmung mit dem Wert des Signals an dem bestimmten Punkt, gebracht wird, eine Analog/Digital-Wandlereinrichtung zum Wandeln der stufenweisen Änderung des Abtastwertes in Digitalform, welche, repräsentativ für den Unterschied zwischen dem augenblicklichen und dem vorhergehenden Abtastwert XSt₁ und eine digitale,, kumulative Summierungseinrichtung zur Erzeugung ·

für
eines den Wert an dem bestimmten Punkt des aufgenommenen Wellenzuges repräsentativen Digitalwertes·aus aufeinanderfolgenden Analog/Digital-Wandlungen. . ·

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Sampling- oder

Abtastmeßschaltung,

Fig. 2 und 3 Einzelheiten der M'eßschaltung aus Fig.

und

Fig. 4 Betriebszustände .bestimmter Einzelteile der

Schaltung in Fig. 4 bezeichnende Zeit-' diagramme.

Die Erfindung ist besonders zur Ausführung sehr genauer Messungen an wiederholt auftretenden elektrischen Signalen geeignet, wie sie beispielsweise Fernseh-Wellenzüge darstellen, die mit Zeilen- oder Bildfrequenz wieder auftreten. Ein Fernseh-Wellenzug enthält nicht nur Bildinformation, sondern auch speziell eingesetzte Wellenzugabschnitte, die als Einsetz-

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Testsignale bezeichnet werden und eine Messung der Qualität des Fernsehsignals ermöglichen. Eine sorgfältige Messung der Wellenform kann wertvolle Information über die Art des Sendeweges ergeben, über welchen das Signal ausgesendet ist und über das dadurch erzeugte Verzerrungsausmaß. Fernsehsignale enthalten Hochfrequenzbestandteile und es ist wichtig, daß die Amplituden der bestimmten Frequenzbestandteile des Wellenzuges sehr genau bekannt und überwacht werden. Relativ geringfügige Amplitudenabweichungen können . die Qualität eines Fernsehbildes und ebenso den Betrieb eines Fernsehmonitors ernsthaft verschlechtern. Aus diesem Grund sind spezialisierte·' Testgeräte verfügbar, um die Fernsehwellenzüge zu erzeugen und die Verschlechterung der Wellenform zu überwachen, die beim Durchlaufen der gesamten Fernsehsendeverbindung oder eines Teiles davon auftreten. Es ist selbstverständlich notwendig, die spezialisierte Testausrüstung zu eichen, und, um ein ausreichendes Zutrauen zur Genauigkeit zur Testausrüstung zu erzielen, wird diese mit einer Genauigkeit geeicht, die zumindest eine Größenordnung über der Genauigkeit der mit ihr auszuführenden Abschlußmessungen liegt. Die vorliegende Erfindung ist zur Ausführung vonMessungen an der Eichausrüstung selbst geeignet.

Fig. 1 zeigt in Blockform ein Sampling-Meßsystem, das besonders zur Ausführung von sehr genauen Amplitudenmessungen an spezifizierten Abschnitten eines Fernsehwellenzuges geeignet ist. Das Fernseh-Videosignal wird über eine Eingangsklemme an eine Abtastbrücke 1 angelegt. Die Art der Abtastbrücke 1 wird im einzelnen mit Bezug auf Fig. 2 später beschrieben, jedoch kann jetzt kurz gesagt werden, daß die Abtastbrücke als eine Torschaltung unter Steuerung eines Torimpulsgenerators 3 arbeitet, der so wirkt, daß er das Tor zu einem Zeitpunkt durchlässig macht, der durch eine Zeitgeberschaltung 4 bestimmt ist. Synchronisationsimpulse werden über eine Eingangsklemme

mit der Fernsehzeilenfrequenz an die Zeitgeberschaltung 4 angelegt·. Beim Empfang der Torimpulse von dem Torimpulsgenerabr 3 wird die Abtastbrücke 1 während eines kurzen Zeitabschnitts leitend und läßt zu, daß sich ein Speicherkondensator 6 bis zum Abtastwert auflädt. Da die Durchlässigkeitszeit oder Leitzeit der Abtastbrücke 1 extrem

ist
kurz; d.h. in der Größenordnung 1 ns liegt, lädt sich der Kondensator 6 nicht notwendigerweise vollständig bis zum· Pegel des erfaßten oder abgetasteten Videosignals auf. Der im Speicherkondensator 6 gehaltene Abtast- oder Erfassungswert wird über einen Koppelkondensator 7 an einen Puffer-Verstärker 8 mit einem Verstärkungsfaktor 1 weitergeleitet. · Diese Spannung wird daraufhin mittels eines weiteren Verstärkers 9 mit einem genau voreingestellten Verstärkungsfaktor, in diesem Fall dem Verstärkungsfaktor 64, verstärkt... Nach der Verstärkung wird das Analogsignal an einen Analog/Digital-Wandler 10 weitergeleitet, der eine relativ geringe Genauigkeit besitzt, jedoch sehr schnell arbeitet. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet dies, daß der Wandler 10 typischerweise ein 8 Bit-Wandler ist, wenn' auch eine möglicherweise 16 Bit entsprechende Genauigkeit endgültig erforderlich ist. Die Verwendung eines 8 Bit-Wandlers erlaubt eine rasche Wandlung der über den Kondensator 7 gekoppelten Spannung in Digitalform. . ·

Es ist einzusehen, daß der Analog/Digital-Wandler 10 als Ausgangssignal nicht etwa ein Digitalwort abgibt, das bereits beim ersten Abtastvorgang eine genaue Darstellung der Amplitude des abgetasteten Videosignals bildet. Das von dem Wandler 10 erzeugte Digitalwort wird an einen kumulativen Speicher 11 und gleichzeitig an eine Pegelüberwacherschaltung 12.weitergeleitet. Der kumulative Speicher 11 arbeitet so, daß er das zuletzt empfangene Digitalwort zu dem bereits im Speicher, be-

findlichen Inhalt addiert. Die in dem Speicher 11 befindliche kumulative Summe wird dann über einen Digital/Analog-Wandler 13 an eine Rückkopplungsbrücke 15, an einen Brückenvorspannungskreis 14 und an das untere Ende des Speicherkondensators 6 weitergeleitet. Die Rückkopplungsbrücke 15 ist so"ausgelegt, daß der Kondensator 6 gezwungen wird, den Pegel, der dem Inhalt des kumulativen Speichers 11 zwischen den Abtastzeitpunkten entspricht, zu halten, und dieser kann deshalb sich nicht mit dem Leckstrom der Abtastbrücke 1 und dem Leckstrom des Koppelkondensators 7 entladen. Die gleiche, an dem unteren Ende des Speicherkondensators 6 anliegende Spannung verhindert ein Lecken durch den Speicherkondensator zwischen den Abtastzeitpunkten und hält, das Lecken durch den Speicherkondensator während der Abtast- und der Analog/Digital-Wandlungszeit äußerst gering, während welcher die Rückkopplungsbrücke 15 sperrt. Der Brückenvorspannungskreis 14 wirkt so, daß er der Abtastbrücke 1 zwei Vorspannungssignale zuführt, die,jeweils ein positives und ein negatives Signal, mit Bezug auf den Inhaltspegel des kumulativen Speichers 11 feststehen.. Dadurch wird sichergestellt, daß die Abtastbrücke 1 eine korrekte Vorspannung erhält.

Die Rückkopplungsbrücke 15 besteht einfach aus vier Dioden 53, 54, 55, 56, die nach der Darstellung in Fig.3 in einem Brückenaufbau verbunden sind, wobei Ansteuerungseingänge 60 und 61 von der Zeitgeberschaltung 4 mit Eingangssignalen versorgt werden, wobei ein Ansteuerimpuls·über einen Inverter 57 gewandelt oder gekehrt wird. Die Klemme 50 der Brücke ist mit der Verbindungsstelle zwischen den Kondensatoren 6 und 7 verbunden und die Klemme 51 wird vom Wandler 13 angesteuert. Die Rückkopplungsbrücke 15 wird so betrieben, daß sie während der Leitzeit der Abtastbrücke 1 eine sehr hohe Impedanz ergibt, so daß der Kondensator 6 sich unter Beeinflussung durch das abgetastete Videosignal aufladen kann. Sobald jedoch der Abtastwert genommen und die Abtastbrücke 1 in den SperrzustsQid

gelangt ist unter Beeinflussung durch den Torimpulsgenerator .3, und der Analog/Digital-Wandler 10 seinen Wandelzyklus durchlaufen hat, wird die Rückkopplungsbrücke 15 voll leitend, so daß sie das Ausgangssignal des Digital/Analog-Wandlers 13 an den Kondensator 6 überträgt und so dessen Spannung zwischen den Abtastzeitpunkten konstant hält.

Die Klemmbrücke 16 ist identisch zu der Darstellung in Fig. aufgebaut, jedoch ist in diesem Fall die Klemme 50 mit einer Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator 7 und' dem Verstärker 8 verbunden, die Klemme 51 liegt an Erde und die AnsteuerImpulse werden von der Zeitgeberschaltung 4 erhalten, wobei .einer dieser Impulse gegenüber dem anderen mittels des Impulsinverters 58 gekehrt oder invertiert ist:

Die Rückkopplungsbrücke 15 und die Brückenvorspannungsschaltung 14 wirken so, daß beim Auftreten des Abtastzeitpunkts die Spannung des Speicherkondensators 6, die den Abtastwert repräsentiert, sich nur um den Unterschied zwischen seinem vorher genommenen Wert -und dem neuen Abtastwert ändert. Wenn diese Differenz immer noch ziemlich groß ist, kann der Kondensator den tatsächlichen Wert der Abtastgröße auch beim zweiten Auftreten noch nicht erreichen, sondern es kann einige' Abtastzeiträume dauern, bis dies der Fall ist. Der· Spannungsschritt, d.h. die Spannungsänderung des Speicherkondensators 6,wird durch den Koppel-kondensator 7 und die Verstärker 8 und 9 an den Analog/Digital-Wandler 10 weitergegeben. Während des Zeitraums, in dem die Analog/Digital-Wandlung stattfindet, werden die Rückkopplungsbrücke 15 und'die Klemmbrücke 16

10 ...

gesperrt, so daß die vom Wandler erhaltene Spannung, durch die Ausgangssignale des Digital/Analog-Wandlers 13 nicht beeinflußt wird.

'Der periodische Abtastvorgang läuft weiter, wobei der Speicherkondensator progressiv seine Spannung ändert, bis er den Wert d^abgetasteten oder erfaßten Punktes am Wellenzug erreicht. Der Pegelmonitor 12 überwacht kontinuierlich das Ausgangssignal des Analog/Digital-Wandlers 10 und, sobald dieses Null oder negativ wird, wird die in digitaler Form kumulative Summe im kumulativen Speicher 11 über ein· Tor 17 und eine Mittel- oder Durchschnittswertschaltung an eine Anzeige 19 weitergegeben. Der Abschlußmeßwert kann aus den Ausgangssignalen des kumulativen Speichers entsprechend mehreren Abtastungen gemittelt werden, um die Auswirkung von Rauschen auf das Videosignal zu reduzieren und kann so lang erforderlich angezeigt werden; danach kann die Einstellung der Zeitgeberschaltung geändert werden, um eine andere Stelle des Videosignals anzuwählen, worauf der Meßvorgang wiederholt wird. .

Die Abtastbrücke· 1 und der Brückenvorspannungskreis 14 sind mit mehr Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt. Das ankommende Videosignal wird über die Klemme 2 aufgenommen und an eine aus vier Dioden 23, 24, 25 und 26, die in der gezeigten Weise verbunden sind, bestehende Diodenbrücke 22 angelegt. Der Ausgang der Brücke ist mit dem Speicherkondensator 6 in · Fig. 1 verbunden. Ein Widerstand 21 liegt zwischen der Klemme 2 und Erde, so daß ein korrekt angepaßter Eingangs-Widerstand für die an Klemme 2 angeschlossene übertragungsleitung gewährleistet ist. Die Äbtastbrücke wird unter dem Einfluß von an die Klemmen 27 und 2 8 durch den Torimpulsgenerator 3 angelegte Torimpulse in der erforderlichen Weise leitend gemacht und gesperrt. Diese Impulse werden an die Diodenbrücke 22 über Filter angekoppelt, welche jeweils Kondensatoren 29 und 30 sowie eine Induktivität 31 enthalten. Diese Filter ergeben einen Erdweg mit niedriger Impedanz an den Verbindungspunkten 32 und 33 für die höherfrequenten Bestandteile des' Eingangssignals an der Klemme 2, die sonst über die Streukapazitäten

der Dioden 23/24, 25 und 26 an den Speicherkondensator 6 übertragen würden und beträchtliche Fehler des abgetasteten Wertes während der Wandlungszeit des Analog/Digital-Wandlers 10/ d.h. wenn die Dioden 23 bis 26 gesperrt sind, ergeben würden. Die Abtastbrücke 1 erhält ihre Vorspannung mittels eines Konstantstromweges 34, der von einer Konstantstromquelle 35 über angepaßte Widerstände 36 und 37 zu einer zweiten Stromquelle 38 führt. Dadurch werden Vorspannungspunkte 39 und 40 erhalten, durch welche die Dioden 23 bis

26 unter Beeinflussung des an der Klemme 41 anliegenden Ausgangssignals des Digital/Analog-Wandlers 13 vorgespannt werden können. Auf diese Weise können die Dioden anfangs auf einen Wert vorgespannt werden, der von der tatsächlich am Kondensator 6 vorhandenen Spannung abhängt. Insbesondere .' bleiben die Durchlaßübertragungseigenschaften der vier die Abtastbrücke 1 bildenden Dioden und die Sperrspannungszustände der beiden Ausgangsdioden 24 und 25 der Abtastbrücke auch dann konstant, wenn der abgetastete Wert des Videosignals an der Klemme 2 und der durch den Kondensator 6 gespeicherte Erfassungswert sich bei unterschiedlichen Abtastpunkten des Videosignals ändert.

unter normalen Umständen sind die Dioden 2 3 bis 26 gesperrt, jedoch werden sie beim Anliegen der Torimpulse an den Klemmen

27 und 2 8 kurzzeitig leitend und erlauben ein Aufladen des Kondensators 6 durch das an der Klemme 2 anliegende Videosignal. Die Zeitlänge der Torimpülse ist sehr kurz, typischerweise

in der Größe von 1 ns. ·

Der Ereignisablauf kann anhand der in Fig. 4 dargestellten Zeitabläufe klar erfaßt werden, wobei die an der Klemme 5 aufgenommenen Synchronisationsxmpulse in Zeile a dargestellt sind. Es wird angenommen, daß ein Fernseh-Videowellen.zug an der Klemme-2 aufgenommen wird und daß die Synchronisationsimpulse zusammengesetzte Impulse sind, die eine Identifizierung

der abzutastenden Zeile und eine Anzeige des Zeitpunktes, an dem der Zeilendurchlauf beginnt, ermöglichen. Der Zeitpunkt, zu dem der Videowellenzug durch die Abtastbrücke 1 erfaßt wird, wird durch einen in der Zeitgeberschaltung 4 enthaltenen Zeilenwähler und durch die Größe einer durch einen veränderbaren Verzögerungskreis 20 erzeugten Verzögerung bestimmt. In Fig. 4 ist diese Verzögerung durch das Symbol £ bezeichnet, und es ist zu sehen, daß kurz vor dem Auftreten der in Zeile b aufgezeichneten Tor- oder Abtastimpulse die Rückkopplungsbrücke 15 und die Klemmbrücke 16 gemäß Zeile c gesperrt sind. Wen die Rückkopplungsbrücke.15 leitend ist, hält sie zwangsweise die im Kondensator 6 gespeicherte Spannung auf dem Ausgangswert des Digital/Analog-Wandlers 13, und wenn die Klemmbrücke 16 leitend ist, klemmt sie das Eingangssignal des Pufferverstärkers 8 auf eine feste Referenzspannung, die Nennspannung NuIl₁ fest. Während dieses Zeitabschnitts lädt sich der Koppelkondensator 7 auf einen Gleichgewichtszustand über den durch die Brücken 15 und 16 bestehenden Weg mit niedriger Impedanz auf. Sobald die Brücken 15 und 16 zur Ermöglichung einer neuen Erfassung gesperrt werden, wird die Ladung am Koppelkoridensator 7 gehalten und so dem Pufferverstärker 8 die Schrittänderung der gespeicherten Spannung am Kondensator 6 übertragen, da dieser entsprechend der Amplitude des Videowellenzuges zum ErfassungsZeitpunkt aufgeladen Oder entladen wird. Die Rückkopplungsbrücke 15 und die Klemmbrücke 16 werden während des zur Aufladung (oder Entladung) des Kondensators 6 und zur Übertragung der Stufenspannung über den Kondensator 7 und die Verstärker 8 und 9 an den Analog/DigitalrWandler 10 und für den Wandelvorgang im Analog/Digital-Wandler 10 für die Stufenspannung err forderlichen Zeit gesperrt, und der letztgenannte Zeitabschnitt ist in Zeile d der Fig. 4 angezeigt. Vor dem Zeitpunkt, an dem die Stelle des Wellenzuges das nächste Mal erfaßt wird, sind die Rückkopplungsbrücke 15 und die Klemmbrücke

16 wieder im Leitzustand,so daß sie den neu aufgenommenen Wert des Kondensators 6 halten bzw. den Eingang des Puffer-r Verstärkers. 8 auf Null stellen.

Sobald der Wandelvorgang vollständig ist und die im Speicher 11 gehaltene kumulative Summe erneuert oder aufgefrischt ist, wird der .neue Summenwert durch den Wandler 13 in Analogsignal zurückgewandelt, um die Vorspannung der Abtastbrücke 1 und des Speicherkondensators 6 für den nächsten Abtastvorgang bereit zu setzen.

Es ergibt sich aus der vorangehenden Beschreibung, daß die ■ am Kondensator 6 vorhandene Spannung ihren endgültigen Wert erst nach dem mehrmaligen Abtasten oder Erfassen einer ganzen Anzahlvon aufeinanderfolgenden Vorgängen erreicht und, um eine ausreichende Genauigkeit durch Ausmitteln eines etwa im Eingangssignal oder im Meßsystem vorhandenen Rauschens zu erreichen, ist es erforderlich, eine große Anzahl von WiederholVorgängen des anliegenden Wellenzuges nach dem Einlaufen des Meßsystems auf seinen Endwert zu erfassen. Die zur Durchführung einer bestimmten Messung notwendige relativ lange Zeitdauer kann dann unerwünscht sein, wenn eine Vergleichspegelmessung mit Bezug auf verschiedene Stellen an den wiederholt'auftretenden Wellenzug durchgeführt werden soll. So sind beispielsweise Wellenzugmessungen an einem Fernsehsignal im allgemeinen Differenzmessungen, d.h. der Pegel eines bestimmten Punktes wird oft mit Bezug auf einen Schwarzpegel-Referenzpunkt des Wellenzuges gebraucht. Prinzipiell würde dafür eine sehr hohe Langzeit-Gleichstrom-Stabilität sowohl im Meßsystem als auch im Fernsehsignalgenerator erforderlich sein, und um diese Erfordernisse zu reduzieren, ist das in Fig. 1 gezeigte System so ausgelegt, daß zwei •Punkte alternativ bei aufeinanderfolgendem Auftreten in dem anliegenden Wellenzug erfaßt werden können. Durch Einschachteln der Abtastwerte kann Abdriften innerhalb der Integrationszeit

d.h. der für die erforderliche Anzahl von Abtastvorgängen und Mittelbildungen notwendigen Zeit ., mit gleichbleibender Auswirkung auf beide Meßwerte angenommen werden und dieses Abdriften wird dadurch ausgeglichen, wenn die Differenz zwischen den beiden Abtastreihen errechnet wird. Zur Anpassung an diese Betriebsart ist der kumulative Speicher 11 in zwei. Abschnitte 11a und 11b unterteilt, wobei jede Speicherhälfte Daten verarbeitet, die jeweils auf die Messung

• einer Stelle des Weilenzuges bezogen sind, während die andere Speicherhälfte die auf die zweite Stelle bezogenen-Daten verarbeitet. Es ist dabei notwendig, den Speicher mit einer dem Wiederholungszeitabschnitt des anliegenden Videosignals entsprechenden Rate zu schalten, das kann jedoch einfach unter Einwirkung der Zeitgeberschaltung 4 in Abhängigkeit von den aufgenommenen Synchronisationsimpulsen an der Klemme 5 erreicht werden. In gleicher Weise wird der Ausgang des kumulativen Speichers 11 alternativ zwischen den beiden Werten geschaltet, so daß zu jedem Zeitpunkt das durch den Digital/Analog-Wandler 13 erzeugte Ausgangssignal sich auf die beim nächsten Durchgang abzutastende Wellenzugstelle .bezieht.

Gleichfalls ist auch die Mittelwertschaltung oder der Mittelwertkreis 18 in zwei Abschnitte 18a und 18b unterteilt, um die Mittelwerte der beiden, durch die zwei Abschnitte des kumulativen Speichers 11 abgegebenen Datenreihen in der erforderlichen Integrationszeit zu errechnen.

Weil keine Notwendigkeit mehr besteht, eine perfekte Gleichstromstabilität während eines längeren Zeitabschnitts vorzusehen, kann .die Integrationszeitlänge bei einer bestimmten Messung soweit ausgedehnt werden, wie es zur Kleinhaltung der Auswirkung .des Rauschens im Eingangssignal oder im System notwendig ist. Durch.Erhöhung des Integrationszeitraums kann die theoretische Genauigkeit von Vergleichsmessungen beträchtlich erhöht werden«

Statt der Unterteilung des kumulativen Speichers 11 und der Mittelwertschaltung 18 in zwei Abschnitte 11a und 11b bzw. 18a und 18b können diese auch in eine größere Anzahl von Abschnitten unterteilt werden, um so zu ermöglichen, daß eine entsprechend größere Anzahl von Einzelstellen in dem anliegenden Wellenzug gemessen werden können. Wenn beispielsweise Vergleichsmessungen für vier Stellen des Wellenzuges erforderlich sind, können vier Abschnitte im kumulativen Speicher und in der Mittelwertschaltung vorgesehen werden, wobei bei jedem vierten Auftreten der entsprechenden Stelle des Wellenzüges die Daten in den entsprechenden Abschnitt . eingegeben werden. ■ .

Es kann bei einigen Anwendungen möglich sein, die Rückkopplungsbrücke 15 und die Klemmbrücke 16 jeweils durch Widerstände mit sorgfältig ausgewählten Werten zu ersetzen, falls die Abtast-Wiederholungsrate entsprechend niedrig ist. Es ist andererseits prinzipiell möglich, die Rückkopplungsbrücke, die Klemmbrücke 16, den Kondensator 7 sowie die Verstärker 8 und 9 durch einen Differentialverstärker mit zwei Eingängen zu ersetzen, dessen einer Eingang mit der Verbindungsstelle zwischen dem Speicherkondensator 6 und der Abtastbrücke 1 und dessen anderer Eingang mit dem Wandler 13 verbunden ist. Ein solcher Verstärker müßte den gleichen Verstärkungsfaktor wie der Verstärker 9 besitzen und müßte zusätzlich eine sehr hohe Gleichtaktunterdrückungcharakteristik aufweisen. Gegenwärtig wird angenommen, daß die in. Fig·. 1 gezeigte Ausbildung bessere Resultate ergibt.

Die Abfolge der beschriebenen Vorgänge, die teilweise in Fig. 4 dargestellt ist, kann durch ein Folgesteuergerät beeinflußt werden bzw. durch eine entsprechend programmierte Verarbeitungseinheit. Ein solches Gerät könnte auch zum Steuern des Wandlers 10, des Speichers 11 und der Mittelwertschaltung nötigenfalls benutzt werden.

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Leerseite

Claims (11)

1. V 1 J Sampling-Meßsystem mit einer Einrichtung. (2) zum Empfang eines Signales mit einem wiederholt auftretenden Wellenzug, dadurch gekennzeichnet , daß eine. · . Einrichtung (1, 3, 4) zum wiederholten Abtasten des Signals an einer bestimmten Stelle des Wellenzuges in Abtastzeiträumen vorgesehen ist, um fortschreitend ■ . den Wert einer Abtastgröße stufenweise so zu ändern, daß sie in Übereinstimmung mit dem Wert des Signals an der be- . stimmten Stelle gebracht wird, daß eine Analog/Digital-Wandlereinrichtung (10) zum Wandeln der für den Unterschied zwischen dem augenblicklichen Abtastwert und dem

   vorhergehenden Abtastwert repräsentativen Schrittänderung der Abtastgröße vorgesehen ist und daß eine digitale kumulative Summierungseinrichtung (11) zur Erzeugung eines für den Wert an dem bestimmten Punkt des aufgenommenen Wellenzuges repräsentativen Digitalwertes aus aufeinanderfolgenden Analog/Digital-Wandlungen vorgesehen ist.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß der D'igitalwert eine größere Anzahl von

   . Digitalstellen als das digitale Ausgangssignal der Analog/ Digital-Wandlereinrichtung (10) besitzt.
3. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine überwachungseinrichtung (12) zur Überwachung" des Pegels der durch die kumulative Summierungseinrichtung (11) erzeugten kumulativen Summe ' vorgesehen ist, um die Übereinstimmung des Abtastwertes zu erfassen.
4. A'. System, nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch "gekennzeichnet ,· daß eine Einrichtung (18) vorgesehen ist zur Mittelwertbildung einer Abfolge der Digitalwerte, nachdem die Abtastgröße in Übereinstimmung gebracht wurde, um so die Auswirkung von an dem empfangenen Signal vorhandenem Rauschen zu minimalisieren.
5. 5. System nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Abtastwert zeitweilig in einem Speicherkondensator (6) gehalten ist, während der Abtastwert in Digitalform gewandelt wird.
6. 6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich-* η e t , daß die Einrichtung zum wiederholten Abtasten eine Diodenbrücke (22) aus vier angepaßten schaltbaren Dioden (23, "24, 25, 26) umfaßt, wobei die Dioden in den Zeitabschnitten leitend gemacht werden, in welchen das aufgenommene Signal abgetastet wird.
7. 7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkondensator (6) über einen Koppelkondensator (7) mit der Analog/Digital-Wandlereinrichtung (10) gekoppelt ist.
8. 8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (8, 9) mit hoher impedanz zwischen den Koppelkondensator (7) und den Analog/Digital-Wandler (10) eingesetzt ist.
9. 9. System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch g e -

   - kennzeichnet, daß eine Rückkoppeleinrichtung (15) vorgesehen ist, um an dem Speicherkondensator (6) während eines unmittelbar einem folgenden Abtastzeitpunkt vorhergehenden Zeitraumes eine einem vorhergehenden Abtastwert entsprechende Spannung anzulegen.
10. 10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich-· net, daß der vorhergehende Wert dem durch die kumulative Summierungseinrichtung (11) erzeugten augenblicklichen Digitalwert entspricht.
11. 11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungseinrichtung (15) eine zwischen dem Speicherkondensator (6) und dem Ausgang eines Digital/ Analog-Wandlers (13) angeschaltete Brücke aus schaltbaren Dioden (53, 54, 55, 56) umfaßt, wobei der Digital/Analog-Wandler ein dem augenblicklichen Digitalwert entsprechendes · Analogsignal erzeugt. . · ' "