DE1161048B - Einrichtung zur digitalen Integration - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G Ol d

Deutsche Kl.: 42d-10

Nummer: 1 161 048

Aktenzeichen: S 73343 IX b / 42 d

Anmeldetag: 6. April 1961

Auslegetag: 9. Januar 1964

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur digitalen Integration einer als Strom vorgegebenen Zeitfunktion mit einem Kondensator und einem elektronischen Schalter, der den Kondensator bei jedem Erreichen einer Grenzspannung entlädt.

Es ist bekannt, beliebige Zeitfunktionen dadurch zu integrieren, daß man sie in einen eingeprägten Strom umsetzt und diesen zur Aufladung eines Kondensators heranzieht. Der Kondensator wird jeweils nach Erreichen einer Grenzspannung mittels eines Schalters, vorteilhaft eines elektronischen Schalters, entladen. Wenn dieser Entladevorgang genügend rasch vor sich geht, so stellt die Anzahl der Entladungen unmittelbar ein Maß für das Integral der gegebenen Funktion dar und kann mittels eines Zählwerks bestimmt werden.

Die Genauigkeit einer solchen digitalen Integration hängt vor allem vom genauen Einhalten der Grenzspannung und von einem möglichst großen Verhältnis zwischen Auflade- und Entladezeit ab. Da während der Entladung der Kondensator kurzgeschlossen ist, kann in dieser Zeit keine Integration stattfinden, was als Fehler im Endergebnis in Erscheinung tritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit solcher digitaler Integratoren zu erhöhen. Dies ist erfindungsgemäß dadurch erreichbar, daß parallel zum Kondensator ein erster Transistor in Reihe mit einem Widerstand und ein vom ersten Transistor gesteuerter zweiter Transistor in Reihe mit der Primärwicklung eines Transformators geschaltet ist, dessen Sekundärwicklung im Steuerkreis des ersten Transistors liegt und in Reihe mit dem Widerstand und einer Zenerdiode an die Kondensatorspannung angeschlossen ist.

Die Durchbruchspannung der Zenerdiode legt die Grenzspannung der Integrationsvorrichtung fest. Sobald sie überschritten ist, wird der Entladevorgang ausgelöst. Es hat sich gezeigt, daß die Einrichtung nach der Erfindung trotz relativ geringem Aufwand mit hoher Genauigkeit arbeitet, da schon ein geringfügiges Überschreiten der Durchbruchspannung der Zenerdiode zum Einleiten der Entladung genügt. Dies ist auf die gegenseitige Steuerung der beiden Transistoren zurückzuführen. Der über die Zenerdiode fließende Strom braucht zur vollen Öffnung des Transistors nicht auszureichen, da sofort nach Beginn des Stromflusses die weitere Öffnung durch gegenseitige Aussteuerung der Transistoren erzielt wird. Die Grenzspannung, bei der die Entladung beginnt, wird also für alle Entladevorgänge gleich groß bleiben. Darüber hinaus läuft die Entladung sehr rasch ab.

Einrichtung zur digitalen Integration

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:
Erich Rainer, Erlangen

Wie Versuche gezeigt haben, beträgt die Entladezeit bei einer Kippfrequenz von beispielsweise 20 Hz nur etwa 4°/₀₀ der Ladezeit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Der Kondensator 1 wird mit einem eingeprägten Strom /,, aufgeladen, der der zu integrierenden Zeitfunktion entspricht. Parallel zum Kondensator liegt ein erster Transistor2 in Reihe mit einem Widerstands und ein vom ersten Transistor 2 gesteuerter zweiter Transistor 4 in Reihe mit der Primärwicklung 5 eines Transformators 6. Die Sekundärwicklung 7 dieses Transformators ist in den Steuerkreis des ersten Transistors geschaltet. Zwischen Kollektor und Basiselektrode des Transistors 2 liegt eine Zenerdiode 8, die zur Auslösung des Entladevorganges dient. Um unerwünschte Schwingungen am Transformator zu vermeiden, ist parallel zur Sekundärwicklung 7 als Dämpfungsglied ein Ventil 9 geschaltet, das außerdem noch die bekannte Wirkung einer Nullanode hat.

Am Widerstand 3 ensteht bei jeder Entladung ein Spannungsimpuls, der an Klemmen 10, 11 abgenommen und beispielsweise zur Aussteuerung eines elektronischen Zählwerks herangezogen werden kann.

Die Zenerdiode 8 liegt in Reihe mit der Sekundärwicklung 7 des Transformators 6 und dem Widerstand 3 an der Kondensatorspannung. Wird die Durchbruchspannung der Zenerdiode von der Kondensatorspannung erreicht, so fließt Steuerstrom in die Basiselektrode des Transistors 2, so daß dieser leitend wird. Damit wird auch der Transistor 4 leitend, so daß in der Sekundärwicklung 7 des Transformatorso eine Spannung induziert wird. Der Transformator 6 ist nun derart bemessen und gepolt, daß bei wachsendem Kollektorstrom des Transistors 4 der

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Transistor! weiter geöffnet wird. Durch diese gegenseitige Steuerung der Transistoren 2 und 4 hält sich der Entladungsvorgang auch dann aufrecht, wenn die Zenerspannung unterschritten wird. Wie bereits früher erwähnt, genügt zur Einleitung des Entladevorganges ein sehr geringer Steuerstrom für den Transistor 2.

Nach beendeter Entladung wird in der Sekundärwicklung? keine Spannung mehr induziert, so daß beide Transistoren sperren. Da der Entladevorgang χ ο nur einen vernachlässigbaren Bruchteil der Aufladezeit dauert, ist die Anzahl der am Widerstand 3 entstehenden Spannungsimpulse ein sehr genaues Maß für das Integral des Stromes I_e. Es hat sich als günstig erwiesen, die Einrichtung so zu bemessen, daß die Kippfrequenz etwa im Bereich von 1 bis 20 Hz liegt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur digitalen Integration einer als Strom vorgegebenen Zeitfunktion mit einem Kondensator und einem elektronischen Schalter, der den Kondensator bei jedem Erreichen einer Grenzspannung entlädt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Kondensator (1) ein erster Transistor (2) in Reihe mit einem Widerstand (3) und ein vom ersten Transistor gesteuerter zweiter Transistor (4) in Reihe mit der Primärwicklung eines Transformators (6) geschaltet ist, dessen Sekundärwicklung im Steuerkreis des ersten Transistors liegt und in Reihe mit dem Widerstand und einer Zenerdiode (8) an die Kondensatorspannung angeschlossen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   309 778/162 12.63 Q Bundesdruckerei Berlin