DE2516559A1

DE2516559A1 - Vorrichtung zum umwandeln eines elektrischen analog-eingangssignals in ein elektrisches analog-ausgangssignal als vorwaehlbare, nicht lineare funktion des eingangssignals

Info

Publication number: DE2516559A1
Application number: DE19752516559
Authority: DE
Inventors: Lars Wegstedt
Original assignee: SERVOCHEM; Servo Chem AB
Current assignee: SERVOCHEM; Servo Chem AB
Priority date: 1974-04-25
Filing date: 1975-04-16
Publication date: 1975-11-13
Also published as: SE387794B; US3997845A; SE7405602L

Description

DIPL.-ING. KLAUS BEHN
DIPL-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE
8 MÜNCHEN 22 Wl DENMAYERSTRASSE 6

TEL. (O89) 22 25 30 29 51 92 Ί6· ΑόΓΪΙ Ί975

A 68 75 MlAs

Firma SERVO GHEM AB, Sorterargatan 6, Vällingpy, Schweden

Vorrichtung zum Umwandeln eines elektrischen Analog-Eingangssignals in ein elektrisches Analog-Ausgangssignal als vorwählbare, nicht lineare Funktion des

Eingangssignals

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln eines elektrischen Analog-Signals, welche speziell aus einem analogen Eingangssignal ein analoges Ausgangssignal erzeugt, das zum Eingangssignal in einer "bestimmten nicht linearen Funktion steht.

In vielerlei Beziehungen "besteht Bedarf an derartigen Vorrichtungen, speziell in der gesamten Meßtechnik. In der Meßtechnik kommt es immer wieder vor, daß ein analoges elektrisches Meßsignal erzeugt wird, das nicht direkt linear proportional dem Wert der gemessenen Größe ist. In solchen Fällen "besteht oft das Bedürfnis, das Meßsignal zu modifizieren, bevor es auf ein aufzeichnendes oder anzeigendes Instrument

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a^s Me.-c/. F-ick & Oz^.. M^ncian. Nr. 25454 ϊ Bankhaus H Aufhauser. München. Nr. 2613OG Postscheck München 203O4-80C

Telegrammadresse Patentsenior

gegeben wird, und zwar derart, daß das dem Instrument zugeführte Signal direkt und linear proportional dem Wert der gemessenen Größe ist, so daß ein Instrument mit linearer Skala verwendet werden kann. Bei anderen Anwendungsfällen wieder mag es anzustreben sein, ein Signal mit einer bestimmten Exponentialfunktion aus einem bereits existierenden Signal zu erzeugen. Dies ist z.B. der Fall bei fotometrischen Messungen der Konzentration einer vorgegebenen Substanz in einer flüssigen Probe. Für eine derartige fotometrische Konzentrationsmessung wird ein Strahl mit bestimmter Wellenlänge durch die Probe hindurchgesandt, und es wird die Intensität der die Probe verlassenden Strahlung, die sogenannte Durchlässigkeit, mit Hilfe eines auf die Strahlung ansprechenden Elementes gemessen, z.B. mit einer Fotodiode. Das Meßergebnis jedoch, nämlich die Durchlässigkeit ist nidt unmittelbar linear proportional der Konzentration der Substanz in der Probe. Statt dessen erhält man die sogenannte Löschung oder Extinction, die dem Logarithmus aus dem Verhältnis zwischen Intensität der die Probe verlassenden Strahlung und Intensität der in die Probe eintretenden Strahlung ist, was theoretisch linear proportional zur Konzentration der Probe ist. Dies ist jedoch nur im Idealfall wirklich so, und in der Realität hängt die nicht lineare Beziehung zwischen der Durchlässigkei t (Transmission), die vom strahlungsempfindlichen Element gemessen wird, und der Konzentration der Probe von der Substanz ab, von der die Konzentration gemessen wird, und auch von der verwendeten

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Wellenlänge. Natürlich wird die Beziehung auch noch von der Nichtlinearität des verwendeten strahlungsempfindlichen Elementes "beeinflußt.

Eine Signalmodifizierung der genannten Art kann mit Hilfe nicht linearer elektrischer Netzwerke, die "beispielsweise aus Dioden und Widerständen "bestehen, erzielt werden. Aus dem soe"ben Beschriebenen geht jedoch hervor, daß es oft wünschenswert ist, die Vorrichtung zur Modifizierung der Signale abstimmen oder einstellen zu können, damit verschiedene gewünschte nicht lineare Beziehungen zwischen dem modifizierten Signal und dem ursprünglichen Eingangssignal eingestellt werden können. Bekannte Modifiziereinrichtungen für analoge elektrische Signale, die einstellbar oder variabel sind bezüglich der nüit linearen Relation zwischen modifiziertem Signal und ursprünglichem Eingangssignal, sind im Gebrauch vergleichsweise kompliziert. Vor allem aber ist es sehr zeitaufwendig, diese Vorrichtungen einzustellen oder abzustimmen auf eine'bestimmte gewünschte nicht lineare Relation zwischen modifiziertem Signal und ursprünglichem Signal.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Modifizieren eines analogen Eingangssignals in ein analoges Ausgangssignal zu schaffen, das eine vorgegebene nicht lineare Funktion des Eingangssignals ist, die schnell und leicht eingestellt werden kann, damit sie die gewünschte,

nicht lineare Relation zwischen ursprünglichem Eingangssignal und modifiziertem Ausgangssignal "beinhaltet.

Die Vorrichtung nach der Erfindung, mit der ein analoges elektrisches Signal modifiziert werden kann, weist einen ersten Verstärker und mehrere weitere Verstärker auf, die sämtlich individuell variable Verstärkungsfaktoren "besitzen, wo "bei der erste Verstärker mit seinem Eingang an eine Eingangsklemme für das zu modifizierende Analog-Signal angeschlossen ist, während die weiteren Verstärker mit ihren jeweiligen Eingängen mit der Eingangsklemme über einen zugeordneten Schwellwertkreis verbunden sind, deren Schwellwerte ebenfalls einstellbar sind, so daß diese Verstärker erst dann in Wirkung treten, wenn der Pegel des Signals an der Eingangsklemme den vorgegebenen Schwellwert des jeweiligen Schwellwertkreises übersteigt; ausserdem ist die Vorrichtung mit zugeordneten Anzeigemitteln ausgestattet, die den Arbeitszustand des Verstärkers antigen, und der erste Verstärker und alle zusätzlichen Verstärker sind mit ihren Ausgängen an eine einzige KomMnationseinrichtung gelegt, die die Ausgangssignale aller im Betrieb befindlicher Verstärker zu einem Kombinationssignal verbindet, das dann einer Ausgangsklemme zugeführt wird und das gewünschte modifizierte Signal darstellt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung nähert man sich der Kurve für die gewünschte nicht lineare Funktion zwischen

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dem Ursprungssignal und dem modifizierten Signal durch eine kettenartige Aneinanderreihung geradliniger Abschnitte mit
verschiedener Steigung. Jeder der geradlinigen Abschnitte
wird durch einen der Verstärker vorgegeben, so daß die Genauigkeit der Annäherung durch Erhöhen der Anzahl der Verstärker verbessert werden kann. Der Anfangspunkt und die Neigung der geradlinigen Abschnitte kann individuell verändert und voreingestellt werden, weshalb die Vorrichtung schnell und einfach einzustellen ist, um eine gewünschte nicht lineare Beziehung zwischen Eingangssignal und Ausgangssignal hervorzurufen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann angewendet werden, ob die angestrebte nicht lineare Funktion zwischen modifiziertem Signal und Ursprungssignal nun eine kontinuierlich zunehmende Steigung, eine kontinuierlich abnehmende Steigung oder eine Steigung mit wechselndem Vorzeichen hat.

Die Erfindung soll nun in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild mit dem Grundaufbau;

Fig. 2,

3 und 4 Diagramme nicht linearer Funktionen zwischen

Ursprungssignal und modifiziertem Signal;
Fig. 5 eine mehr ins Einzelne gehende Schaltung des Blockschaltbildes nach Fig. 1.

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Die Vorrichtung nach der Erfindung ist schematisch in einem Beispiel der Fig. 1 darge&ellt, in der eine Eingangsklemme 1 für ein Signal I vorhanden dsfc, das modifiziert werden soll, sowie eine Ausgangsklemme 2 für das modifizierte Signal U. Es sind in der Schaltung fünf Verstärker F1 bis F5 vorhanden, die alle variable Verstärkungsfaktoren haben. Der erste Verstärker F1 ist mit seinem Eingang unmittelbar an die Eingangsklemme 1 angeschlossen, während die übrigen Verstärker F2 bis F5 mit der Eingangsklemme 1 über zugeordnete Schwellwertkreise T2 bis T5 verbunden sind. Die Schwellwertkreise T2 bis T5 haben variable Schwellenwerte und geben ihrem zugeordneten Verstärker F2 bis F5 den Teil des Eingangssignals I an der Eingangsklemme 1 weiter, der oberhalb ihres Schwellwertes liegt. Somit arbeitet jeder Verstärker 12 bis F5 nur dann, wenn das Signal I an der Eingangsklemme 1 den Schwellwert in den Schwellwertkreisen T2 bis T5 übersteigt und verstärkt dann den Teil des Signals I oberhalb des Schwellwerts. Außerdem ist jedem Verstärker F2 bis F5 ein Signalindikator SI2 bis SI5 beigegeben, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Signal am zugehörigen Verstärker F2 bis F5 feststellt und beispielsweise optisch anzeigt, ob ein Signal am Verstärkerausgang auftritt und somit der zugehörige Verstärker in Wirkung ist. Die Ausgangssignale sämtlicher Verstärker F1 bis F5 sind in einem Signalkombinierkreis SK zusammengefaßt, der bei dem dargestellten Fall die Ausgangssignale der Verstärker F1 bis F5 addiert und an der Ausgangsklemme 2 das Ausgangssignal U entsprechend der Summe der Ausgangssignale der einzelnen Verstärker F1 bis F5 bildet.

Das Einstellen "bzw. Abstimmen der Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung aus Fig. 1 soll nun in Verbindung mit der Fig. 2 näher "beschrieben werden. Das Diagramm der Fig. 2 zeigt eine gewünschte, nicht lineare Funktion zwischen dem Analog-Signal I an der Eingangsklemme 1 und dem modifizierten Signal U an der Ausgangsklemme 2. Diese nicht lineare Funktion K1 wird erreicht durch Einstellen der Verstärkungsfaktoren der Verstärker F1 bis F5 und der Schwellwerte der Schwellwertkreise T2 bis T5· Diese Einstellung wird in folgender Weise vorgenommen. Begonnen wird mit einem Eingangssignal I, das z.B. den Vert I^ hat (vgl. Fig. 2), welches der Eingangsklemme i zugeführt wurde. Die Schwellwertkreise T2 bis T5 werden auf die Schwellwerte eingestellt, die ausreichend hoch sind, so daß die Verstärker F2 bis F5 nicht arbeiten. Die Schwellwertkreise T2 bis T5 werden vorzugsweise anfänglich auf Schwellwerte eingestellt, die über dem möglichen Schwankungsbereich des Eingangssignals I lifigen. Wird nun das Eingangssignal Ty, der Eingangsklemme 1 zugeleitet, so kann der Verstärkungsfaktor £y. des Verstärkers F1 auf einen solchen Wert eingestellt werden, daß an der Ausgangsklemme 2 das Signal U den gewünschten Wert U^ annimmt (siehe Fig. 2). Danach wird unter Aufrechterhaltung des Signalwertes Ty, an der Eingangsklemme der Schwellwertkreis für einen der übrigen Verstärker, z.B. der Schwellwertkreis T2 für den Verstärker F2, auf einen derartigen Schwellwert eingestellt, daß der zugehörige Verstärker F2 gerade zu arbeiten beginnt, was durch den zugeordneten Signalindikator SI2 angezeigt wird. Damit ist der Schwellwertkreis T2 dann auf den Schwellwert I^ eingestellt. Anschlies-

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send wird der Wert des Eingangssignals I an der Klemme 1 erhöht, z.B. auf Io» und der Verstärkungsfaktor f~ des Verstärkers F2 wird so eingestellt, daß das Signal U an der Ausgangsklemme 2 den gewünschten Wert TL-, annimmt. Für dieses Ausgangssignal Up leistet der Verstärker F1 augenscheinlich den Anteil Up,., während der Verstärker F2 mit einem Anteil Up2 "beteilig* ist. Unter Aufrechterhaltung des Signalwertes Ip an der Eingangsklemme 1 wird jetzt der Schwj llwertkreis O? 3 für den nächsten Verstärker F3 auf den Schwellwert I2 eingestellt, so daß der Verstärker F3 gerade zu arbeiten "beginnt, was vom zugehörigen Signalindikator SI3 angezeigt wird. Im Anschluß daran wird der Wert des Eingangssignals I gesteigert, beispielsweise auf den Vert I^ (vgl. Fig. 2), und der Verstärkungswert f -, des Verstärkers F3 wird derart gewählt, daß das Ausgangssignal U an der Ausgangsklemme 2 den gewünschten Wert U₇. annimmt. Am Ausgangssignal U~ sind beteiligt der Verstärker F1 mit einem Anteil U-,., der Verstärker F2 mit dem Anteil U,_o und der Verstärker F3 mit dem Anteil U₅₅ (Fig. 2).

In der beschriebenen Weise wird durch Einstellen des Schwellwertkreises TM- auf den Schwellwert I₂- beim Eingangssignal I^ an der Klemme i fortgefahren, dann durch Einstellen des Verstärkungsfaktors f^ des Verstärkers F4- und des Schwellwerts U^ des Schwellwertkreises T5 "beim Eingangssignal I^ an der Eingangsklemme 1 und schließlich durch Einstellen des Verstärkungsfaktors fc des Verstärkers F5 bei einem Eingangs-

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signal I₁- an der Eingangsklemme 1, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. Wenn die Vorrichtung nach Fig. 1 in dieser Weise eingestellt ist, ist mit der Funktion K1 mit ihren fünf geradlinigen Abschnitten die gewünschte Annäherung hergestellt, wo"bei Knickpunkte I^/ü^, I₂/U₂, T₇YU₇. und I4/U4 sowie die Steigungen (f^, + f₂), (fyj + f ₂ + f 3) > (^ +. ^₂ ^{+ f}3 + f^) und (fy. +f₂ + f, + f^ + fr) vorhanden sind. Ersichtlich können die Positionen der Knickpunkte zwischen den geradlinigen Abschnitten und die Steigungen dieser geradlinigen Abschnitte "beliebig gewählt werden, um die bestmögliche Annäherung an die gewünschte Kurve K1 zu erhalten.

Es ist auch einzusehen, daß eine noch bessere Annäherung an die gewünschte Kurve ΚΊ erzielt werden kann, wenn die Zahl der Verstärker erhöht wird, so daß dann die Anzahl der geradlinigen Abschnitte im näherungsgeraden Zug zunimmt.

Bei der bisherigen Beschreibung wurde angenommen, daß der Signalkombinierkreis SK in Fig. 1 die Ausgangssignale sämtlicher Verstärker F1 bis F5 addiert, und dies wird auch vorgezogen bei nicht linearer Funktion zwischen Ausgangssignal II und Eingangssignal I, die ständig zunehmende Steigung hat, wie dies für die als Beispiel aufgeführte Kurve K1 in Fig. 2 der Fall ist. Durch Schaltungsmittel in einer 'Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es jedoch auch möglich eine nicht lineare Funktion zwischen Ausgangssignal U und Eingangssignal I

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zu erzielen, deren Steigung nicht ständig zunimmt, d.h. eine nicht lineare Umwandlungsfunktion gemäß Kurve K2 im Diagramm der Fig. 3.

Aus der Fig. 3 und der vorangegangenen Beschreibung kann eine derartige Beziehung zwischen Ausgangssignal U und Eingangssignal I erhalten werden, wenn der Signalkombinierkreis SK so ausgebildet ist, daß die Ausgangssignale der Verstärker 12 bis F5 vom Ausgangssignal des Verstärkers F1 abgezogen werden, Dies kann durch eine entsprechende Auslegung des Signalkombinierkreises SK selbst oder durch Bemessung der Verstärker F2 bis F5 erzielt werden, wobei diese dann dem Ausgangssignal des Verstärkers F1 nach Polarität entgegengesetzte Signale abgeben.

Mit einer Vorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, auch eine nicht lineare Funktion zwischen Ausgangssignal U und Eingangssignal I' zu bilden, deren Steigung in einem Teil wächst und in einem anderen Teil abnimmt, wie dies bei einer zweifach gekrümmten Kurve K3 der Fig. 4 gezeigt ist. Eine solche Funktion kann erzielt werden, wenn die Ausgangssignale einiger Verstärker zum Ausgangssignal des Verstärkers F1 hinzuaddiert und die Ausgangssignale anderer Verstärker vom Ausgangssignal des Verstärkers F1 subtrahiert werden. Bei dem in Fig. 4- gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Ausgangs-

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signale der Verstärker F2 und 3?3 dem Ausgangssignal des Verstärkers F1 hinzuaddiert, während die Ausgangssignale der Verstärker F4- und FJ? vom Ausgangssignal des Verstärkers F1 abgezogen werden. In der Praxis verfährt man so, daß die Signalkombinationsschaltung SK eine erste Gruppe von Eingangsklemmen für die Signaladdition und eine zweite Gruppe von Eingangsklemmen für die Signalsubtraktion aufweist, an die die Ausgänge der Verstärker F2 bis F5 in der gewünschten Anordnung gelegt werden, oder daß einige der Verstärker Ausgangssignale erzeugen, deren Polarität der des ersten Verstärkers F1 gleich ist, während andere Verstärker Ausgangssignale mit entgegengesetzter Polarität zum Ausgangssignal des Verstärkers I¹I abgeben, wobei dann die für den jeweiligen Fall benötigten Verstärker aus den beiden Gruppen ausgesucht werden.

Es kann auch der EaIl sein, daß nicht alle Verstärker in der Vorrichtung für einen bestimmten Anwendungsfall benötigt werden. Die Zahl der verwendeten Verstärker hängt von der gewünschten Annäherungsgenauigkeit an die nicht lineare Funktion zwischen Ausgangssignal und Eingangssignal ab.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schemazeichnung des Ausführungsbeispiels ist der erste Verstärker F1 mit seiner Eingangsklemme unmittelbar an die Eingangsklemme 1 für das Signal I angeschlossen, so daß der erste Verstärker sofort zu arbeiten beginnt, wenn an der Eingangsklemme 1 ein Signal

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auftritt. Der erste Verstärker F1 kann Jedoch mit der Eingangsklemme 1 auch über einen Schwellwertkreis verbunden sein, der seinerseits einen variablen Schwellwert hat. Eine derartige abgewandelte Ausführungsform hat den Vorteil, daß es möglich ist, bereits den Wert des Signals I, bei dem der erste Verstärker F1 zu arbeiten beginnt, einzustellen. Es ist dann verhindert, daß die Vorrichtung bereits arbeitet und ein modifiziertes Ausgangssignal TJ abgibt, bevor das Eingangssignal I einen bestimmten, vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Für diesen Fall sollte der Verstärker i"l dann allerdings auch mit einem beigeordneten Signalanzeiger ausgestattet werden, der die Tatsache, daß der Verstärker F1 arbeitet, anzeigt.

Fig. 5 zeigt ein Schaltdiagramm für eine praktische Schaltungsausführung der Vorrichtung nach der Erfindung gemäß Fig. 1. In der Fig. 5 ist jedoch nur die Schaltung für den -Verstärker FI, den Schwellwertkreis T2 und den Verstärker F2 sowie für den Signalanzeiger SI2 und für den Signalkombinierkreis SK dargestellt, da weitere Schwellwertkreise T3 bis T5, Verstärker F3 bis F5 und Signalanzeigekrei se SI3 bis SI5 in Vervielfachung der Schaltungen T2, F2 und SI2 vorgesehen werden können.

Die Schaltungen sind für ein negatives Eingangssignal I an der Eingangsklemme 1 ausgelegt. Der Verstärker F1 besteht

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aus einem Differentialverstärker 3> dessen einer Eingang über einen Widerstand 4- an Masse liegt, während sein zweiter Eingang mit der Schaltungseingangsklemme 1 über einen Widerstand 5 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 3 liegt an einer Diode 6, und es ist eine Rückführschleife vom Ausgang des Verstärkers zu seinem einen Eingang über einen Stellwiderstand 7 gebildet. Wenn das Signal I an der Eingangsklemme 1 positiv ist, erscheint am Ausgang des DifferentialVerstärkers 3 ein negatives Signal, weshalb die Rückführschleife über den Widerstand 7 durch die Diode 6 unterbrochen ist. Dies hat einerseits die Wirkung, daß der Differentialverstärker 3 in dieser Richtung (mit einem negativen Ausgangssignal) gesättigt ist, und andererseits, daß kein Signal am Punkt 8, der die Ausgangsklemme des Verstärkers F1 darstellt, vorhanden ist. Wenn im Gegensatz dazu das Eingangssignal I an der Eingangsklemme Λ negativ ist, erscheint am Ausgang des Differentialverstärkers 3 ein positives Signal, so daß dann über die Rückführschleife durch den Widerstand 7 das Signal zum Eingang zurückgeführt wird und der Verstärkerkreis P1 am Punkt 8 ein Signal abgibt, das proportional dem Eingangssignal ist, wobei der Verstärkungsfaktor durch den Wert des Stellwiderstandes 7 in der Rückführschleife bestimmt wird. Dieses Ausgangssignal wird über einen Widerstand 9 an den Signalkombinierkreis SK abgegeben, der nachfolgend genauer beschrieben wird.

Der Verstärker F2 ist im Grunde genommen genauso aufgebaut wie der Verstärker I¹I, enthält also einen Differential-

Verstärker 10 mit einem positiven Eingang, der über einen Widerstand 11 an Masse liegt, und einem negativen Eingang, der über einen Widerstand 12 mit der Eingangsklemme 1 verbunden ist. Der Ausgang des Differentialverstärkers 10 ist an eine Diode 13 gelegt, und eine Rückführschleife mit einem Stellwiderstand 14 führt von der Ausgangsseite der Diode zum negativen Eingang des Verstärkers 10. Ist das Signal am negativen Eingang des Differentialverstärkers 10 positiv, dann gibt der Differentialverstärker 10 ein negatives Signal an seiner Ausgangsseite ab und ist in dieser Richtung gesättigt, da die Diode 13 die Rückführschleife über den Widerstand 14-sperrt. Ein positives Signal ist solange am negativen Eingang des DifferentialVerstärkers 10 vorhanden, wie das negative Signal I an der Eingangsklemme 1 kleiner ist als der vom Schwellwertkreis T2 vorgegebene Wert, welcher Kreis aus einem Potentiometer 15 besteht, das zwischen eine feste positive Spannung und Masse gelegt ist und einen beweglichen Abgriff hat, der mit dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 10 über einen Widerstand 16 verbunden ist. Der Schwellwert des Schwellwertkreises T2 wird also durch das Potentiometer 15 eingestellt. Sobald das negative Signal I an der Eingangsklemme 1 gleich dem vom angestellten Potentiometer 15 bestimmten positiven Potential ist oder dieses übersteigt, wird die Spannung am negativen Eingang des Differentialverstärkers negativ, und der Differentialverstärker 10 gibt dann an seinem Ausgang ein positives Signal ab, das die Diode 13 passieren

kann, so daß die Rückführschleife über den Widerstand 14 dann wirksam werden kann. Unter diesen Bedingungen wird im Punkt 17, der der Ausgang des Verstärkerkreises F2 ist, ein Signal abgegeben, das proportional dem Signal am negativen Eingang des Differentialverstärkers 10 ist, dessen Verstärkungsfaktor durch, den Wert des Stellwiderstandes 14- bestimmt ist.

Die Tatsache, daß der Verstärker F2 arbeitet, d.h. daß der am Potentiometer 15 eingestellte SchwAlwert überschritten ist, wird mit Hilfe des Signalanzeigers SH sichtbar gemacht. Dieser Signalanzeiger weist einen Transistor 18 auf, dessen Kollektor-Emitterpfad zwischen Masse und eine positive Spannung gelegt ist in Reihe mit einer Anzeigelampe 19 und einem Widerstand 20. Die Basis des Transistors 18 ist an den Ausgang des Differentialverstärkers 10 über einen Widerstand 21 gelegt sowie an Masse über eine Diode 22 und an ein festes positives Potential über einen Widerstand 23- Solange die negative Spannung am Ausgang des Differentialverstärkers 10 herrscht, d.h. solange das Signal I an der Eingangsklemme 1 den Schwellwert, der durch das Potentiometer 15 eingestellt ist, nicht überschreitet, befindet sich der Transistor 18 im Sperrzustand, da seine Basis über die Diode 22 unmittelbar an Masse liegt. Die Lampe 19 ist mithin ausgeschaltet. Sobald der Verstärkerkreis F2 zu arbeiten beginnt, wie dies oben beschrieben wurde, so daß eine positive Spannung am Ausgang des Differentialverstärkers 10 auftritt, wird der Transistor 18 leitend, so daß die Lampe 19 dann aufleuchtet und anzeigt, daß der Verstärker

5 0 9 Bifc BV 0 9 A U

F2 zu arbeiten begonnen hat. Dies ist der Fall, wenn das Signal I an der Eingangsklemme 1 den vom Potentiometer 15 vorgegebenen Schwellwert erreicht. Das Ausgangssignal am Ausgang 17 des Verstärkerkreises F2 wird über einen Widerstand 24 auf den Signalkombinierkreis SK gegeben.

Ein Transistor 25 ist mit seinem Emitter-Kollektorpfad zwischen Punkt 17 und Masse eingeschaltet. Die Basis dieses Transistors 25 ist einem Kollektor des Transistors 18 über einen Widerstand 26 angelegt. Damit ist erreicht, daß dieser Transistor 25 den Punkt 17 unmittelbar leitend mit Masse verbindet, wenn der Transistor 18 sich im Sperrzustand befindet, d.h. wenn der Verstärkerkreis F2 nictfc arbeitet. Der Zweck dieses Transistors 25 besteht lediglich darin, den Ausgang 17 des Verstärkerkreises F2 auf einem festen Potential, nämlich Massepotential, zu halten, wenn der Verstärkerkreis F2 nicht arbeitet, so daß unter diesen Bedingungen der Signalkombinierkreis SK nicht durch irgendein vagabundierendes Signal vom Verstärkerkreis F2 beeinflußt werden kann. Wenn der Verstärkerkreis F2 arbeitet und damit der Transistor 18 leitend wird, wird der Transistor 25 nicht leitend.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Signalkombinierkreis SK aus einem Differentialverstärker 27» bei dem der eine Eingang mit Masse über einen Widerstand 28

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in Verbindung steht, während sein zweiter Eingang mit den Ausgängen der Verstärkerkreise F1 und F2 über die Widerstände 9 und 24- in Verbindung gebracht ist. Auch der Differentialverstärker 27 ist mit einer Rückkopplungsschleife versehen, in der sich ein Stellwiderstand 29 befindet. Mit dem Ausgang des Differentialverstärkers 27 ist die Ausgangsklemme 2 der Schaltungsanordnung verbunden, die außerdem noch über einen Widerstand 30 an'Masse geschaltet ist. Die Rückkopplung des Verstärkers 27 ist auf einen derartigen Wert eingestellt, daß der Verstärker die Spannung an seinem oberen Eingang auf Null hält, was bedeutet, daß die Ausgangsspannungen der Verstärker F1 und F2 entsprechend proportionale Ströme durch die Widerstände 8 bzw. 24 erzeugen, die auf den Eingang des Differentialverstärkers 27 gegeben werden. Folglich erzeugt der Verstärker 27 am Ausgang die Spannung U, die direkt proportional der Summe der Ausgangsspannungen der Verstärkerkreise F1 und J2. sind. Es versteht sich, daß die in der Fig. dargestellte Schaltung auch durch verschiedene andere Schaltungsanordnungen ersetzt werden kann.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

rl.J Vorrichtung zum Modifizieren eines analogen elektrischen Eingangssignals für die Erzeugung eines analogen elektrischen Ausgangssignals, das sich durch eine voreinstelitäre, nicht lineare Funktion vom Eingangssignal unterscheidet, gekennzeichnet durch einen ersten Verstärker (3P1) und mehrere zusätzliche Verstärker (F2 Ms F5), die sämtlich einzeln einstellbare Verstärkungsfaktoren haben, wobei der erste Verstärker (J¹I) mit seinem Eingang an eine Eingangsklemme (1) für das analoge Eingangssignal (I), das modifiziert werden soll, geschaltet ist und alle zusätzlichen Verstärker (F2 "bis F5) nri/fc ihren Eingängen an die Eingangsklemme (1) über je einen Schwellwertkreis (T2 bis T5) angeschlossen sind, die getrennt einstellbare Schwellwerte haben, so daß die Verstärker nur dann arbeiten, wenn der Signalwert an der Eingangsklemme (1) den Schwellwert der Schwellwertkreise (T2 bis T5) übersteigt, während die zusätzlichen Verstärker (F2 bis I"5) mit Anzeigemitteln (SI2 bis SI5) ausgestattet sind, die den Arbeitszustand der Verstärker (F2 bis F5) anzeigen, und eine Signalkombinierschaltung (SE) mit den Ausgängen des ersten Verstärkers (F1) und der zusätzlichen Verstärker (F2 bis I"5) verbunden ist, um die Ausgangssignale aller arbeitenden Verstärker zu einem Kombinierten, das analoge Ausgangssignal (U)

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darstellenden Signal zu .kombinieren.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verstärker (I"1) direkt an die Eingangsklemme (1) angeschlossen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor die Eingangsklemme des ersten Verstärkers ein Schwellwertkreis mit einstellbarem Schwellwert geschaltet ist und eine Anzeigeschaltung zum Anzeigen des Arbeitszustands des Verstärkers (F1) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalkombinierkreis (SK) als Summierschaltung für die Ausgangssignale des ersten Verstärkers mit denen der
zusätzlichen Verstärker ausgebildet ist.
5- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinierschaltung (SK) als Subtrahierschaltung für die Ausgangssignale der zusätzlichen Verstärker (IP2 "bis F5) vom Ausgangssignal des ersten Verstärkers (i"l) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß einige der zusätzlichen Verstärker Ausgangssignale gleicher Polarität und andere der zusätzlichen Verstärker Aus-

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gangssignale der entgegengesetzten Polarität zum Ausgangssignal des ersten Verstärkers (F1) erzeugen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtungen (SI2 "bis SI5) das Auftreten eines Ausgangssignals des zugehörigen Verstärkers feststellen und anzeigen.

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