DE1270091B - Stoerunterdrueckung fuer Analogsignale abschnittweise integrierende Schaltungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03k

Deutsche KL: 21 al - 36/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 70 091.3-31
18.Juni 1966
12. Juni 1968

Die Erfindung bezieht sich auf Integrierschaltungen für Analogsignale, die in Abhängigkeit von einer von außen zugeführten Schaltimpulsfolge das Analogsignal abschnittweise integrieren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Anordnungen dieser Art den Einfluß dem Analogsignal überlagerter Wechselstromstörsignale zu verringern. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind integrierende Analog-Digital-Umsetzer. Sie kann jedoch auch bei elektrisch integrierenden Verbrauchszählern und kontinuierlich arbeitenden Auswertevorrichtungen, insbesondere in der Fernmeßtechnik, sowie in PI-Regelsystemen mit Vorteil eingesetzt werden.

Dem eigentlichen, zu integrierenden Signal überlagerte Wechselspannungen können beispielsweise durch unbeabsichtigte, durch Zuleitungen od. dgl. aufgefangene Störspannungen bedingt sein. Die Störwechselspannungen werden immer dann zu einer Verfälschung der Spannungsintegration führen, wenn die Integrationsperiode nicht gerade eine volle Anzahl von Störwechselspannungsperioden enthält. Nur in diesem Falle heben sich unter der Voraussetzung gleichbleibender Amplitude der Störwechselspannung bei der Integration die einzelnen Wechselspannungshalbperioden gegeneinander auf. Die Integration müßte also jeweils im Nulldurchgang der Störwechselspannung beginnen und bei einem Nulldurchgang in der gleichen Richtung beendet werden. Eine Steuerung der Integrationsperioden durch die Störwechselspannung würde aber insofern von Nachteil sein, als die Dauer der Integrationsperioden von der Frequenz der Störwechselspannungen abhinge und damit das Ausgangssignal der Integrierschaltung durch Frequenzänderungen der Störwechselspannung ebenfalls verfälscht würde. Außerdem ist eine exakte Synchronisierung der Integrationsperioden mit der Störwechselspannung nur schwer zu erreichen und würde beim Fehlen von Störwechselspannungen, also gerade im Idealfall, völlig versagen. Wenn hier von einem Nulldurchgang der Störwechselspannung die Rede ist, so soll hierunter jeweils derjenige Zeitpunkt verstanden werden, an dem die Wechselspannung durch den Wert Null ginge, wenn alle Gleichstromkomponenten, also insbesondere das zu integrierende Analogsignal, welches als sich in bezug auf die Störwechselspannung langsam ändernde Gleichspannung anzusehen ist, eliminiert sind. Der Nulldurchgang erfolgt entweder von positiven zu negativen Spannungswerten oder umgekehrt.

Die Erfindung, die ein Verfahren zur Verringerung des Störeinflusses der einem abschnittsweise zu integrierenden Analogsignal überlagerten Wechselstrom-Störunterdrückung für Analogsignale
abschnittweise integrierende Schaltungen

Anmelder:

Honeywell Inc., Minneapolis, Minn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Mertens, Patentanwalt,

6000 Frankfurt, Neue Mainzer Str. 40-42

Als Erfinder benannt:

Richard L. Knox,

Paul M. Haas, San Diego, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 22. Juni 1965 (465 911)

Signale sowie zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Schaltungen offenbart, besteht darin, daß die Einschaltung der Integrierschaltung durch von außen zugeführte Schaltimpulse ausgelöst wird und Beginn und Ende der einzelnen Integrationsperioden derart gesteuert werden, daß eine erste Integrationsperiode jeweils mit dem ersten auf den Schaltimpuls folgenden Nulldurchgang der Störwechselspannung in der einen Polaritätsrichtung beginnt und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer endet, während eine zweite Integrationsperiode jeweils mit dem auf das Ende der ersten folgenden Nulldurchgang der Störwechselspannung in der entgegengesetzten Polaritätsrichtung beginnt und nach der gleichen vorgegebenen Zeitdauer endet, und daß aus den während der beiden aufeinanderfolgenden Integrationsperioden gewonnenen Integralwerten der Mittelwert gebildet wird. Ohne die Dauer der einzelnen Integrationsperioden von der Frequenz der Störwechselspannung abhängig zu machen, werden also gemäß der Erfindung die durch die Störwechselspannung bedingten Integrationsfehler in zwei aufeinanderfolgenden Integrationsperioden dadurch ausgemittelt, daß die erste der beiden gleich langen Integrationsperioden mit einem Nulldurchgang der Störwechselspannung in der einen Richtung und die zweite Integrationsperiode mit einem Nulldurchgang der Störwechselspannung in der anderen Richtung beginnt.

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Die Dauer der einzelnen Integrationsperioden, kann ren Gatters die Ausgangsimpulse der ersten Flipbeispielsweise durch die Integrationsschaltung selbst Flop-Schaltung zugeführt werden. Die den beiden vorgegeben sein oder wird durch einen jeweils zu Flip-Flop-Schaltungen vorgeschalteten UND-Gatter Beginn der Integrationsperiode angestoßenen Zeit- sprechen auf Durchscbaltimpulse gleicher Polarigeber bestimmt. 5 tat an.

Vorzugsweise gibt die Integrierschaltung während Wenn die Integrationsschaltung ein Ausgangs-

der Integrationsperioden ein bestimmtes Ausgangs- signal liefert, dessen Größe durch Mittelwertbildung steuersignal und während der Integrationspausen ein aus den während zweier aufeinanderfolgender Inteanderes Ausgangssteuersignal ab, so daß die Um- grationsperioden gebildeten Integralwerten des zugeschaltung dieses Steuersignals von dem einen auf den io führten Analogsignals mit überlagerter Störwechselanderen Wert zur Vorbereitung der Einschaltung der spannung gewonnen wurde, enthält das Ausgangsnächsten Integrationsperiode durch den auf die ab- signal keine auf der Integration der Störwechselspanlaufende Integrationsperiode folgenden Nulldurch- nungen beruhende Komponente mehr, weil sich diese gang der Störwechselspannung in der vorgegebenen in den beiden aufeinanderfolgenden Integrationsperi-Richtung ausgenutzt werden kann. Bei einer bevor- 15 öden gegenseitig aufheben. Man braucht also ledigzugten und später an Hand eines Ausführungsbei- Hch dafür zu sorgen, daß die durch Integration wähspiels erläuterten Schaltungsanordnung zur Durch- rend der beiden aufeinanderfolgenden Integrationsführung des Verfahrens gemäß der Erfindung erzeugt perioden gewonnenen Signale addiert und das Ergebeine durch die Störwechselspannung gesteuerte Schal- nis halbiert wird. Der Zyklus für das abschnittweise tang mit zwei stabilen Schaltzuständen, vorzugsweise 30 Integrieren beginnt also mit der Zufuhr eines Schaltein Schmitt-Trigger, zwei zueinander gegenphasige impulses und umfaßt zwei aufeinanderfolgende Inte-Rechteckimpulsfolgen, deren positive und negative grationsperioden.

Flanken zeitlich mit den Nulldurchgängen der Stör- Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten wer-

wechselspannung zusammenfallen. Jede der beiden den im folgenden an Hand eines in den Zeichnungen Rechteckimpulsfolgen wird je einem UND-Gatter 25 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, worin zugeführt, welches bei zusätzlicher Zuleitung eines Fig. 1 das Blockschaltbild eines integrierenden

Durchschaltesignals beim Auftreten der positiven Analog-Digital-Umsetzers mit der erfindungsgemäßen oder der negativen Flanken der Rechtecksimpulse Schaltung zur Störunterdrückung und jeweils einen Ausgangsimpuls liefert, der als Start- Fig. 2 die Signalverläufe an verschiedenen Punkimpuls für die Integrierschaltung dient. 30 ten der Schaltung gemäß F i g. 1 wiedergibt.

Eine solche Schaltungsanordnung läßt sich erfin- In F i g. 2 sind die einzelnen Spannungsverläufe

dungsgemäß dahingehend weiterbilden, daß das Aus- jeweils durch Apostrophierung der zugehörigen gangssteuersignal der Integrierschaltung über je ein Schaltungspunkte in Fig. 1 gekennzeichnet. BeiUND-Gatter den beiden Eingängen einer Flip-Flop- spielsweise stellt der Kurvenzug 18' in Fig.2 den Schaltung zugeführt wird, deren beide Ausgangs- 35 Spannungsverlauf an der Klemme 18 in Fig. 1 dar. signale einerseits den Steuereingängen der an den Der Eingangsklemme 11 der Schaltangsanordnung

Schmitt-Trigger angeschlossenen Gatter und anderer- gemäß Fig. 1 wird die zu integrierende Analog-Einseits den Steuereingängen der der Flip-Flop-Schal- gangsspannung zugeführt. Die Klemme 11 ist einertung vorgeschalteten Gatter zugeleitet werden. Dabei seits über einen Kondensator 12 an den Eingang des sprechen die an den Schmitt-Trigger angeschlossenen 40 Schmitt-Triggers 13 angeschlossen und andererseits Gatter einerseits und die der Flip-Flop-Schaltung über eine Leitung an den Analog-Eingang des inteyorgeschalteten Gatter andererseits auf Durchschalt- grierenden Analog-Digital-Umsetzers 14, dessen inimpulse entgegengesetzter Polarität an. Nach einem terner Schaltungsaufbau nicht Gegenstand der vorweiteren Merkmal der Erfindung werden die Aus- liegenden Erfindung ist. Die andere Eingangsklemme gangsimpulse der an den Schmitt-Trigger angeschlos- 45 ist nicht dargestellt, sondern als mit Masse verbunsenen Gatter über ein ODER-Gatter dem Signalein- den zu denken. Auch alle übrigen Masseverbindungang eines mit zwei Koinzidenz-Steuereingängen ver- gen sind in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halsehenen, der Integrierschaltung vorgeschalteten ber weggelassen worden. Sofern im gezeigten Block-UND-Gatters zugeleitet, an dessen einem Steuerein- schaltbild einzelne Schaltungsgruppen mit mehreren gang das Ausgangssteuersignal der Integrierschaltung 50 Ein- oder Ausgängen versehen sind, handelt es sich liegt, während dem anderen Steuereingang aus den um voneinander unabhängige Ein- oder Ausgänge, Schaltimpulsen abgeleitete Signale zugeführt werden, die jeweils auf Massepotential bezogen sind. Der eine Letztere werden in vorteilhafter Weiterbildung der Ausgang 33 des Schmitt-Triggers 13 ist an den Erfindung dadurch gewonnen, daß die Schaltimpulse Signaleingang des UND-Gatters 16 angeschlossen, über ein UND-Gatter dem einen Eingang einer wei- 55 während der andere Ausgang 34 des Schmitt-Trigteren Flip-Flop-Schaltung zugeführt werden, deren gers mit dem Signaleingang eines weiteren UND-Ausgangssignal einerseits unmittelbar an den Rück- Gatters 17 in Verbindung steht. Die beiden Gatter stell-Sperreingang der Integrierschaltung und ande- haben je einen Signaleingang und einen Steuereinrerseits an den genannten anderen Steuereingang des gang, welcher in der Zeichnung durch einen kleinen dem Starteingang der Integrierschaltung vorgeschal- 60 Kreis im Leitungszug vom Signaleingang unterschieteten UND-Gatters gelangen. den ist. Die Plus- bzw. Minuszeichen innerhalb der

Diese Schaltungsanordnung läßt sich vorteilhaft in die verschiedenen Gatter darstellenden Symbole solder Weise ausgestalten, daß den beiden Eingängen len andeuten, daß zur Durchschaltung des betreffender weiteren Flip-Flop-Schaltung je ein UND-Gatter den Gatters entweder ein positiver oder ein negativer vorgeschaltet ist, dessen Steuereingang jeweils mit 65 Steuerimpuls erforderlich ist. Sobald ein Steuerimeinem Ausgang der Flip-Flop-Schaltung verbunden puls der vorgeschriebenen Polarität am Steuereinist, während dem Signaleingang des einen Gatters gang liegt, wird das am Signaleingang stehende Signal die Schaltimpulse und dem Signaleingang des ande- zum Ausgang durchgeschaltet.

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Die Eingangsklemme 18 für die beispielsweise von Es soll angenommen werden, daß der Eingangseinem Taktgeber kommenden, die einzelnen Integra- klemme 11 eine Eingangsspannung von der Kurventionsperioden auslösenden Schaltimpulse ist an den form 11' zugeführt wird, d. h. ein Gleichstrom-Ana-Signaleingang eines weiteren UND-Gatters 19 ange- log-Signal, dem eine Störwechselspannung konstanter schlossen, für dessen Durchschaltung, wie das Schalt- 5 Frequenz überlagert ist. Die Störwechselspannung ist bild zeigt, ein negativer Steuerimpuls erforderlich ist. in F i g. 2 der Einfachheit halber als dreieckförmig Die andere Eingangsklemme der Schaltimpulse ist dargestellt, obwohl sie in der Praxis vielleicht eine wiederum weggelassen und als mit Masse verbunden Sinusspannung sein oder eine kompliziertere Kurvenzu denken. Der Ausgang des UND-Gatters 19 ist an form haben wird. Das Gleichstrom-Analog-Signal den einen Eingang einer Flip-Flop-Schaltung 21 an- io wird sich in der Praxis natürlich ändern, jedoch vergeschlossen, die, wie üblich, zwei Eingänge und zwei laufen diese Änderungen langsam im Vergleich zu Ausgänge aufweist. Der eine Ausgang 31 ist mit dem der Frequenz der überlagerten Störwechselspannung. Steuereingang des UND-Gatters 19, dem Rückstell- Deshalb wurde die Amplitude des Analogsignals der Sperreingang des Analog-Digital-Umsetzers 14 und Einfachheit halber als konstant angenommen. Da es dem Steuereingang eines weiteren UND-Gatters 22 15 Aufgabe eines integrierenden Analog-Digital-Umverbunden, welches dem integrierenden A/D-Um- setzers ist, eine Digitalanzeige des Integralwertes setzer vorgeschaltet ist. Der andere Ausgang der eines seinem Eingang zugeführten Analogsignals zu Flip-Flop-Schaltung 21 liegt am Steuereingang des liefern, sollen Störsignale möglichst keinen Einfluß dem anderen Eingang der Flip-Flop-Schaltung vor- auf die Arbeit des Umsetzers und das von ihm ergeschalteten UND-Gatters 23. Das UND-Gatter 22 ao zeugte Digitalsignal haben.

ist mit zwei Steuereingängen versehen und derart Der Koppelkondensator 12 hält das Analogsignal ausgebildet, daß an beiden Steuereingängen je ein vom Eingang des Schmitt-Triggers 13 fern und läßt positives Durchschaltesignal vorhanden sein muß, nur das Wechselstromstörsignal durch. Der Schmittwenn das am Signaleingang liegende Signal zum Trigger 13 schaltet bei jedem Nulldurchgang des Ausgang des Gatters gelangen soll. Der zweite 25 Störsignals um, bildet also eine Art Nulldurchgang-Steuereingang des Gatters 22 ist über eine Leitung 32 detektor für das Störsignal. Die Kurvenzüge 33' und mit dem Steuersignalausgang des A/D-Umsetzers 14 34' zeigen die beiden Ausspannungen des Schmittverbunden. Die Spannung auf dieser Ausgangsleitung Triggers 13, nämlich zwei gegenphasige Reehteckkennzeichnet, ob der A/D-Umsetzer gerade integriert Impulsfolgen gleicher Frequenz, deren Vorder- und oder nicht, d. h., ob eine Integrationsperiode läuft 30 Rückflanken mit den Nulldurchgängen der Störoder eine Integrationspause stattfindet. Die Leitung wechselspannung 1Γ zusammenfallen. Die beiden 32 ist außerdem mit den Signaleingängen der beiden Ausgangsimpulsfolgen 33' und 34' des Schmitt-Trig-UND-Gatter 24 und 26 verbunden. Die Ausgänge gers 13 werden den Signaleingängen der beiden dieser Gatter sind an die Schalteingänge einer weite- UND-Gatter 16 und 17 zugeführt, von denen in Abren Flip-Flop-Schaltung 27 angeschlossen. Der eine 35 hängigkeit von der jeweiligen Schaltstellung der Flip-Ausgang 37 der Flip-Flop-Schaltung steht mit den Flop-Schaltung 27 immer nur eines durchgeschaltet Steuereingängen der UND-Gatter 17 und 26 und sein kann.

dem Signaleingang des UND-Gatters 23 in Verbin- In der Ausgangsstellung der Schaltung schaltet das dung. Der Ausgang des letztgenannten Gatters ist an Ausgangssignal 36' der Flip-Flop-Schaltung 27 das den zweiten Eingang der Flip-Flop-Schaltung 21 an- 40 UND-Gatter 16 durch, während das auf der anderen geschlossen. Der zweite Ausgang 36 der Flip-Flop- Ausgangsleitung 37 der Flip-Flop-Schaltung 27 Schaltung 27 ist mit den Steuereingängen der UND- stehende Ausgangssignal 37' das andere UND-Gatter Gatter 16 und 24 verbunden. Die Ausgänge der 17 sperrt. Das Ausgangssignal 33' des Schmitt-Trig-UND-Gatter 16 und 17 sind an die Eingänge eines gers 13 kann deshalb das UND-Gatter 16 und das ODER-Gatters 28 geführt, dessen Ausgang am Si- 45 nachfolgende ODER-Gatter 28 passieren und zum gnaleingang des UND-Gatters 22 liegt. Die Aus- Signaleingang des UND-Gatters 22 gelangen, In der gangsleitung 38 dieses, wie erwähnt, mit zwei Steuer- Ausgangsstellung der Schaltung sperrt jedoch die eingängen versehenen UND-Gatters 22 führt zum bereits erwähnte negative Spannung am Ausgang 31 Starteingang des A/D-Umsetzers 14. Wie man sieht, der Flip-Flop-Schaltung 21 das UND-Gatter 22. Die benötigen die Gatter 16, 17 und 22 jeweils positive 50 Anordnung ist also bereit zum Empfang eines Start- und die Gatter 19, 23, 24 und 26 jeweils negative impulses an der Eingangsklemme 18. Wie der Kur-Steuerimpulse zur Durchschaltung. venzugl8' in Fig. 2 zeigt, tritt zur Zeit Tl ein In F i g. 2 geben die Kurvenzüge 18', 31', 32', 1Γ, Schaltimpuls an der Eingangsklemme 18 auf. Er ge-33', 34', 36', 37' und 38' den Spannungsverlauf an langt über das, wie erwähnt, durchgeschaltete UND-den entsprechenden Punkten der Schaltung in F i g. 1 55 Gatter 19 zum oberen Eingang der Flip-Flop-Schalwieder. In der Ausgangsstellung der Schaltung, d. h. tung 21 und schaltet diese um. Die Spannung 31' am vor dem Auftreten eines Schaltimpulses an der Ein- Ausgang 31 der Flip-Flop-Schaltung 21 nimmt also gangsklemme 18 ist das Ausgangspotential am Aus- zum Zeitpunkt Tl positives Potential an, was einergang 31 der Flip-Flop-Schaltung 21 negativ in bezug seits zur Folge hat, daß am oberen Steuereingang des auf die andere Ausgangsklemme. Das UND-Gatter 60 UND-Gatters 22 nunmehr ein Signal mit der zur 19 ist also durchgeschaltet, weil an seinem Steuer- Durchschaltung dieses Gatters erforderlichen Polarieingang ein negatives Signal liegt. Alle UND-Gatter tat steht, und andererseits das der Flip-Flop-Schalsind sogenannte differenzierende Gatter, d. h., beim tung 21 vorgeschaltete UND-Gatter 19 gesperrt wird. Auftreten eines Signals am Signaleingang entstehen Hierdurch wird eine Beeinflussung der Anlage durch bei durchgeschaltetem Gatter am Ausgang lediglich 65 Störimpulse oder zu falscher Zeit auftretende Schaltkurze Impulse, die aus den Vorder- oder Rückflan- impulse verhindert. Außerdem wird das Signal 31' ken der dem Signaleingang zugeführten Signale abge- dem Rückstell-Sperreingang des A/D-Umsetzers 14 leitet werden. zugeführt und sperrt dort das interne Rückstellsignal

für den A/D-Umsetzer. Durch die Umschaltung der Flip-Flop-Schaltung 21 beim Auftreten des Impulses 18' wird deren zweiter Ausgang negativ und schaltet das UND-Gatter 23 durch. Nunmehr ist die dem Starteingang 38 des A/D-Umsetzers 14 vorgeschaltete Gatterkette 16, 28, 22 durchgeschaltet und damit bereit, beim nächsten Nulldurchgang der Störwechselspannung 11' einen Startimpuls zum A/D-Umsetzer 14 hindurchzulassen. Der nächste positiv gerichtete Nulldurchgang der Störwechselspannung 11' tritt zur Zeit Γ 2 auf und kippt den Schmitt-Trigger 13 in die Gegenlage. Auf der Ausgangsleitung 33 entsteht also ein positiv gerichteter Impuls, der die Gatter 16, 28 und 22 durchläuft und als Startimpuls 38' zum Starteingang des A/D-Umsetzers 14 gelangt und dessen erste Integrationsperiode in Gang setzt. Die Dauer der Integrationsperiode ist durch die Dimensionierung und Schaltung des A/D-Umsetzers 14 selbst vorgegeben und konstant. Bis zum Eintreffen des Startimpulses ist auch das zweite Durchschaltesignal am Gatter 22 vorhanden, weil, wie F i g. 2 zeigt, bis zur Zeit T 2 die Spannung 32' positive Polarität hat. Sobald der A/D-Umsetzer mit einer Integrationsperiode beginnt, ändert sich das Steuerausgangssignal auf der Leitung 32 in negativer Richtung, wodurch das Gatter 22 gesperrt und damit der Durchlauf weiterer Startimpulse vom Schmitt-Trigger 13 zum A/D-Umsetzer 14 für die Dauer der Integrationsperiode unterbunden wird. Auch für alle anderen Signale, beispielsweise Störsignale, ist der Starteingang 38 damit gesperrt.

Zur Zeit Γ 3 ist der erste Teil des Integrationszyklus, nämlich die erste Integrationsperiode, beendet. Der A/D-Umsetzer 14 unterbricht die Integration und schaltet das Steuerausgangssignal auf der Leitung 32 wieder auf positive Polarität um. Hierdurch wird wiederum das Gatter 22 durchgeschaltet und die Flip-Flop-Schaltung 27 in Gegenlage gebracht. Dies hat zur Folge, daß nunmehr an Stelle des Gatters 16 das Gatter 17 durchgeschaltet wird, so daß beim nächsten negativ gerichteten Nulldurchgang der Störwechselspannung 1Γ ein Startsignal vom Schmitt-Trigger 13 über die Gatter 17, 28 und zum Starteingang 38 des A/D-Umsetzers 14 gelangen kann. Der nächste negativ gerichtete Nulldurchgang der Störwechselspannung 11' tritt zur Zeit Γ 4 auf. Der entsprechende Impuls aus der Impulskette 34' erscheint also als Startimpuls 38' am Starteingang des A/D-Umsetzers 14 und setzt die zweite Integrationsperiode in Gang, die genauso lange dauert wie die erste. Die Dauer der Integrationsperioden wird allein durch die Dimensionierung und Betriebsbedingungen des A/D-Umsetzers 14 bestimmt und ist damit in keiner Weise von der Störwechselspannung 11' oder den Zeitgeberimpulsen an der Klemme 18 abhängig.

Die zweite Integrationsperiode dauert von der Zeit Γ 4 bis zur Zeit Γ 5, zu der das Ausgangssteuersignal 32' des A/D-Umsetzers 14 erneut positive Polarität annimmt und damit die Flip-Flop-Schaltung 27 in die Ausgangslage zurückkippt. Das negativ gerichtete Signal am Ausgang 37' der Flip-Flop-Schaltung 27 läuft durch das Gatter 23 zum Eingang der Flip-Flop-Schaltung 21 und schaltet auch diese in die Ausgangslage zurück. Damit nimmt auch die Spannung 31' wieder ihre ursprüngliche negative Polarität an und sperrt das Gatter 22. Damit ist der erste die beiden Integrationsperioden Γ 2 bis Γ 3 und T 4 bis Γ 5 umfassende Integrationszyklus des A/D-Umsetzers 14 beendet. Für diesen wie für alle folgenden gilt, daß die Dauer IP der Integrationsperiode, d. h.

Γ3-Γ2 = Τ5-Γ4 = /P = konstant

und allein durch den A/D-Umsetzer selbst bestimmt ist. Die durch die genannten Schritte in die Ausgangslage zurückgeführte Schaltung ist nunmehr auf den Empfang eines weiteren Einschaltimpulses an der Klemme 18 vorbereitet. Das zur Zeit Γ 5 am Rückstell-Sperreingang des A/D-Umsetzers 14 verschwindende Signal 31' ermöglicht gleichzeitig die interne Rückstellung des Wandlers in die Ausgangslage, wodurch dieser auf die Einleitung des nächsten Integrationszyklus vorbereitet wird. Die Rückstellung des A/D-Umsetzers 14 erfolgt durch interne Schaltungsmaßnahmen, die nicht Gegenstand der Erfindung sind.

Die Ausgangsschaltung des Umsetzers 14 ist derart aufgebaut, daß der angezeigte oder anderweit bereitgestellte Digitalwert gleich der Hälfte der Integralsumme der zugeführten Signale über zwei Integrationsperioden entspricht, die innerhalb eines durch einen Schaltimpuls 18' ausgelösten Integrationszyklus liegen. Der Digitalwert entspricht dann dem integrierten Mittelwert des Analogsignals während zweier Integrationsperioden, aber enthält keine von der überlagerten Störwechselspannung herrührenden Anteile, weil die Integralwerte der Störwechselspannung in beiden Integrationsperioden gleich groß, aber von entgegengesetzter Polarität sind und sich deshalb gegenseitig aufheben.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verringerung des Störeinflusses von einem abschnittweise zu integrierenden Analogsignal überlagerten Wechselstromsignalen, insbesondere für integrierende Analog-Digital-Umsetzer, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltung der Integrierschaltung (14) durch von außen zugeführte Schaltimpulse (18') ausgelöst wird und Beginn und Ende der einzelnen Integrationsperioden derart gesteuert werden, daß eine erste Integrationsperiode (T 2 bis T 3) jeweils mit dem ersten auf den Schaltimpuls (18') folgenden Nulldurchgang (Γ2) der Störwechselspannung (U') in der einen Polaritätsxichtung (z. B. von » — « nach » + « beginnt und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer endet, während eine zweite Integrationsperiode (T 4 bis Γ 5) jeweils mit dem auf das Ende (T 3) der ersten folgenden Nulldurchgang (Γ4) der Störwechselspannung in der entgegengesetzten Polaritätsrichtung (z. B. von » + « nach» — «) beginnt und nach der gleichen vorgegebenen Zeitdauer endet, und daß aus den während der beiden aufeinanderfolgenden Integrationsperioden gewonnenen Integralwerten der Mittelwert gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrierschaltung (14) während der Integrationsperioden ein anderes Steuersignal (32') abgibt als während der Integrationspausen und die Umschaltung dieses Steuersignals zur Vorbereitung der Einschaltung der nächsten Integrationsperiode durch den auf die ablaufende Integrationsperiode folgenden

Nulldurchgang der Störwechselspannung (11') dient.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Störwechselspannung (U') gesteuerte Schaltung mit zwei stabilen Schaltzuständen, vorzugsweise ein Schmitt-Trigger (13), zwei zueinander gegenphasige Rechteckimpulsfolgen (33', 34') erzeugt, deren positive und negative Flanken zeitlich mit den Nulldurchgängen der Störwechselspannung zusammenfallen, und daß jede der beiden Rechteckimpulsfolgen je einem UND-Gatter (16, 17) zugeführt wird, welches bei zusätzlicher Zuleitung eines Durchschaltesignals (36' bzw. 37') beim Auftreten der positiven oder der negativen Flanken der Rechteckimpulse jeweils einen Ausgangsimpuls liefert, der als Startimpuls für die Integrierschaltung (14) dient.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssteuersignal (32') der Integrierschaltung (14) über je ein UND-Gatter (24, 26) den beiden Eingängen einer Flip-Flop-Schaltung (27) zugeführt wird, deren beide Ausgangssignale (36', 37') einerseits den Steuereingängen der an den Schmitt-Trigger (13) angeschlossenen Gatter (16, 17) und andererseits den Steuereingängen der der Flip-Flop-Schaltung (27) vorgeschalteten Gatter (24, 26) zugeleitet werden.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Schmitt-Trigger (13) angeschlossenen Gatter (16, 17) einerseits und die der Flip-Flop-Schaltung (27) vorgeschalteten Gatter (24, 26) andererseits auf Durchschaltimpulse entgegengesetzter Polarität ansprechen.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpulse der an den Schmitt-Trigger (13) angeschlossenen Gatter (16,17) über ein ODER-Gatter (28) dem Signaleingang eines mit zwei Koinzidenz-Steuereingängen versehenen, dem Starteingang (38) der Integrierschaltung (14) vorgeschalteten UND-Gatters (22) zugeleitet werden, an dessen einem Steuereingang das Ausgangssteuersignal (32') der Integrierschaltung (14) liegt, während dem anderen Steuereingang aus den Schaltimpulsen (18') abgeleitete Signale (31') zugeführt werden.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltimpulse (18') vorzugsweise über ein UND-Gatter (19) dem einen Eingang einer weiteren Flip-Flop-Schaltung (21) zugeführt werden, deren Ausgangssignal (31') einerseits unmittelbar an den Rückstell-Sperreingang der Integrierschaltung (14) und andererseits an den anderen Steuereingang des dem Starteingang (38) der Integrierschaltung vorgeschalteten UND-Gatters (22) gelangen.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Eingängen der weiteren Flip-Flop-Schaltung (21) je ein UND-Gatter (19, 23) vorgeschaltet ist, dessen Steuereingang jeweils mit einem Ausgang der Flip-Flop-Schaltung verbunden ist, während dem Signaleingang des einen Gatters (19) die Schaltimpulse (18') und dem Signaleingang des anderen Gatters (23) die Ausgangsimpulse (37') der ersten Flip-Flop-Schaltung (27) zugeführt werden.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den beiden Flip-Flop-Schaltungen (27, 21) vorgeschalteten UND-Gatter (24, 26 bzw. 19, 23) auf Durchschaltimpulse gleicher Polarität ansprechen.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die UND-Gatter als differenzierende Gatter ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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