DE1108958B - Schaltungsanordnung zum Addieren getrennter Signale - Google Patents

Description

ESTERNAT.KL. G 06 g

DEUTSCHES

PATENTAMT

L 31458 IX/42m

ANMELDETAG: 10. OKTOB E R 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 15. JUNI 1961

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Addiernetzwerk, bei welchem kein Abschwächen der Signale auftritt und die Signaleingänge voneinander entkoppelt sind.

Bei bisher bekannten Addiernetzwerken werden getrennte Signale addiert, indem sie über entsprechende Impedanzwege zu einem gemeinsamen Verbindungspunkt geleitet werden. Oftmals sind die Signale stark, jedoch bewirken die Impedanzen, daß sie sehr abgeschwächt werden. Demgemäß müssen Verstärker benutzt werden, die gewährleisten, daß die addierten Signale von brauchbarer Größe sind.

Das Addiernetzwerk gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine erste und zweite Schalteinrichtung, welchen jeweils die einzelnen zu addierenden Signale zugeführt werden und die in ihrem Ausgangskreis jeweils ein kapazitives Schaltmittel aufweisen, das seinerseits an einem Bezugspotential liegt, sowie durch eine dritte und vierte Schalteinrichtung, die entsprechend mit der ersten und zweiten Schalteinrichtung gekoppelt sind und deren Ausgänge miteinander verbunden und an einen gemeinsamen Ausgangskreis angeschlossen sind, wobei alle Schalteinrichtungen von einem Steuermittel derart gesteuert werden, daß abwechselnd entweder die erste und vierte oder die zweite und dritte Schalteinrichtung leiten.

Die Schalteinrichtungen können jeweils aus einem Transistor bestehen, wobei das ein abwechselndes Leiten der Schalteinrichtungen bewirkende Steuermittel eine Bezugsspannungsquelle ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Schaltschema eines Addiernetzwerkes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 a bis 2 e Wellenformen zum Erklären des Betriebes des Stromkreises nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltschema einer Anordnung gemäß der Erfindung unter Abwandlung eines Teils des Stromkreises nach Fig. 1 zum Erzeugen und Addieren der ersten Zeitableitungen der Eingangssignale und

Fig. 4 a bis 4 d Wellenformen zum Erklären des Betriebes des abgewandelten Stromkreises nach Fig. 3.

Mit Bezug auf Fig. 1 weist die Schaltanordnung ein Paar Transistoren 10, 12 auf, welche entsprechende Signale S₁ und S₂ aufnehmen können, die zwischen ihren Kollektorelektroden 14, 16 und einem Punkt mit Bezugs- oder Erdpotential, wie veranschaulicht, angelegt werden. Die Emitterelektrode 18 des Transistors 10 ist direkt mit der Emitterelektrode 20 eines weiteren Transistors 22 und die Emitter-Schaltungsanordnung zum Addieren getrennter Signale

Anmelder:

Lear, Incorporated,

Santa Monica, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt, Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 11. Oktober 1957

Roland Dee Kistler, Grand Rapids, Mich. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

elektrode 24 des Transistors 12 direkt mit der Emitterelektrode 26 eines vierten Transistors 28 verbunden. Der Verbindungspunkt 30 der Emitter 18, 20 und der Verbindungspunkt 32 der Emitter 24, 26 liegen über entsprechenden Kondensatoren 34, 36 an Erde. Die Kollektorelektroden 38, 40 der Transistoren 22, 28 sind direkt verbunden und über ihren Verbindungspunkt 42 an einer Klemme der mit der anderen Klemme geerdeten Primärwicklung 44 eines Ausgangstransformators 46 angeschlossen.

Um einen Betrieb der Transistoren gemäß der vorliegenden Erfindung zu bewirken, sind alle Transistoren abwechselnd leitend gemacht. Die Transistoren 10, 12 sind mit Bezug aufeinander abwechselnd leitend genauso wie die Transistoren 10, 22 und 12, 28. Auf diese Weise sind die Transistoren 10, 28 bzw. 12, 22 gleichzeitig leitend. Die Wirkung des Betriebes der Transistoren in dieser Weise für Addierzwecke wird mit Bezug auf Fig. 2 a bis 2 e beschrieben.

Die Mittel, um einen Betrieb der Transistoren in der oben beschriebenen Weise zu bewirken, weisen einen Transformator 50 auf, dessen Primärwicklung 52 derart angeordnet ist, beispielsweise mittels in einem Parallelzweig liegender Zener-Dioden 54, 56 mit Doppelanoden, daß aus dem zugeführten Wechselstrom A bis C eine Rechteckwelle erzeugt wird. Entsprechende Sekundärwicklungen 58, 60 und Strombegrenzungswiderstände 62, 64 sind zwischen die Kollektorelektroden 14, 16 und den zugeordneten Basiselektroden 66, 68 der Transistoren 10, 12 in

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Reihe geschaltet. Für die Transistoren 22, 28 ist eine Sekundärwicklung 70 mit einem Mittelabgriff 72 vorgesehen, der mit dem Verbindungspunkt 42 verbunden ist, während die Endklemmen dieser Wicklung 70 über entsprechende Strombegrenzungswiderstände 74, 76 an den Basiselektroden 78, 80 der Transistoren 22, 28 angeschlossen sind.

Bei einer derartigen Anordnung der Sekundärwicklung 70 ist es augenscheinlich, daß die Transistoren 22, 28 abwechselnd leitend sind. Außerdem sind die Sekundärwicklungen 58, 60 so gepolt, daß die Transistoren 10, 12 abwechselnd mit Bezug aufeinander sowie auch mit Bezug auf die Transistoren 22, 28 leiten.

Fig. 2 a veranschaulicht eine Rechteckwellenbezugsspannung 82, wie oben beschrieben. Fig. 2 b zeigt mit der Bezugsspannung in Phase befindliche Signalspannungen S₁, die an die Kollektorelektrode 14 des Transistors 10 angelegt werden, während Fig. 2 c an die Kollektorelektrode 16 des Transistors 12 gegebene Signalspannungen S₂ veranschaulicht. Zwei Arten von Bezugsspannungen 82 und Signalen S₁ und S₂ sind dargestellt, wobei die Signalspannung S₂ im links dargestellten Fall mit dem Signal S₁ in Phase und im rechts gezeigten Fall zum Signal S₁ um 180° phasenverschoben ist.

Mit Bezug auf Fig. 2 d, im Falle, daß S₂ und S₁ in Phase sind, sei angenommen, daß die Transistoren 10, 28 während der positiven Halbwellen bzw. Halbzyklen der Bezugsspannung 82 und die Transistoren 12, 22 während der negativen Halbwellen der Bezugsspannung leiten. Während der Transistor 10 leitet, erhält der Kondensator 34 eine Ladung, welche den Durchschnittswert der gleichlaufenden positiven Halbwelle darstellt, wobei sich während jeder positiven Halbwelle eine solche Ladung — als gestrichelte Linien allgemein durch 84 angezeigt — auf eine Ladung 86 entsprechend diesem Durchschnittswert aufbaut. Während der darauffolgenden negativen Halbwelle erscheint diese am Kondensator 34 liegende Ladung an dem Verbindungspunkt 42.

Während jeder negativen Halbwelle erhält der Kondensator 36 eine Ladung, die als gestrichelte Linien allgemein durch 88 angezeigt ist und eine Ladespannung 90 entsprechend dem Durchschnittswert einer solchen negativen Halbwelle erreicht. Die am Kondensator 36 liegende Ladung erscheint während dem Leiten des Transistors 28 während der darauffolgenden positiven Halbwelle am Verbindungspunkt 42.

Das Signal S₁ ist in seiner Höhe größer als das Signal S₂ veranschaulicht. Wie in Fig. 2d links gezeigt, erscheinen die Ladespannungen 86 und 90 an dem Verbindungspunkt 42 in umgekehrten Polaritäten, wobei die Ladespannung 86 größer als die Ladespannung 90 ist, und zwar um einen Betrag, welcher die Differenz in den Amplituden von S₁ und S₂ darstellt. Die Wirkung des Ausgangstransformators 46 besteht darin, daß eine Ausgangsspannung 92 (Fig. 2e links) an der Sekundärwicklung 94 als eine Rechteckwelle von einem Scheitel-zu-Scheitel-Wert erscheint, welcher die Summe der Ladespannungen 86, 90 darstellt, d. h. die Ausgangsspannung 92 schwingt um den Mittelpegel der Ladespannungen 86, 90, welcher durch eine Linie 96 in Fig. 2 d links angezeigt ist.

Für den Fall, daß das Signal S₂ zum Signal S₁ um 180° phasenverschoben ist, wobei das Signal S₁ in derselben Phase wie oben liegt, bauen sich an dem Kondensator 34, wie vorher beschrieben, Ladespannungen 86 auf. Die Ladung am Kondensator 36 ist. wie bei 88' und 90' in Fig. 2 d rechts angezeigt, jedoch umgekehrt wie vorher beschrieben, wo S₁ mit S₉ in Phase war. Die an dem Verbindungspunkt 42 erscheinenden Ladungen 86, 90' haben daher denselben Richtungssinn, und ihre Differenz ist daher kleiner. Der Transformator 46 bewirkt, daß an der Sekundärwicklung 94 eine Ausgangsspannung 98 (Fig. 2 e rechts) erscheint, die eine Rechteckwelle ist, welche um den Mittelpegel der Ladespannungen 86, 90', wie bei 100 in Fig. 2 d rechts angezeigt, variiert.

Fig. 3 veranschaulicht den Kreis nach Fig. 1 gemäß der Erfindung, um ein zyklisches Ausgangssignal proportional zur Summe der ersten Zeitableitungen von gesonderten Eingangssignalen zu erzeugen. Dies wird durch Kondensatoren 106, 108 durchgeführt, die zwischen den Emittern 18, 20 bzw. 24, 26 neben den Kondensatoren 34, 36 in Serienschaltung angeordnet sind. Die Differenz zwischen den Ladungen an den Kondensatoren 34, 106 bewirkt Gleichstrompulse, die an dem Verbindungspunkt 42 erscheinen und in ihrer Größe proportional zur ersten Zeitableitung des Signals S₁ schwanken. Ähnlich ergibt die Differenz zwischen den Ladungen an den Kondensatoren 36, 108 Gleichstromspannungsschwankungen an dem Verbindungspunkt 42, welche die erste Zeitableitung des Signals S₂ darstellen. Diese Spannungsschwankungen werden in derselben Weise kombiniert wie es für Spannungspulse derselben Größe beschrieben wurde und ergeben ein Ausgangssignal 110 (Fig. 4 d), welches ihrer Summe proportional ist. Diese Anordnung ist von großem Nutzen bei Aufrichtsteuersystemen für Flugzeuge, wo es wünschenswert ist, gesonderte Geschwindigkeitssignale zu mischen und ein resultierendes Beschleunigungssignal zu erhalten. Da dies bei der Anordnung nach der Erfindung ohne Abschwächung der Geschwindigkeitssignale durchgeführt wird, werden Verstärkermittel, wie sie bisher erforderlich waren, ausgeschaltet, wodurch eine Raumeinsparung, Gewichtseinsparung sowie Verringerung an Kompliziertheit der Anlage erzielt wird.

Es versteht sich, daß die hier gezeigten und beschriebenen Transistoren nur eine mögliche Ausführungsform einer Schalteinrichtung darstellen. Es lassen sich auch andere Arten von Schalteinrichtungen verwenden, z. B. Diodenbrücken, bei welchen eine entsprechende Sekundärwicklung an gegenüberliegenden Klemmen angeschlossen ist und die restlichen Klemmen die Eingangs- und Ausgangsklemmen des Schalters sind. Die Art des verwendeten Schalters ist dadurch gekennzeichnet, daß er ein Paar Klemmen besitzt, an die eine Wechselstrombezugsspannung angeschlossen werden kann, um den Schalter abwechselnd leitend zu machen, während eine Ausgangsklemme des Schalters am selben Potential wie eine Eingangsklemme liegt, wenn er leitet.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung zum Addieren getrennter Signale, gekennzeichnet durch eine erste und zweite Schalteinrichtung, welchen jeweils die einzelnen zu addierenden Signale zugeführt werden und die in ihrem Ausgangskreis jeweils ein kapazitives Schaltmittel aufweisen, das seinerseits

an einem Bezugspotential liegt, sowie durch eine dritte und vierte Schalteinrichtung, die entsprechend mit der ersten und zweiten Schalteinrichtung gekoppelt sind und deren Ausgänge miteinander verbunden und an einen gemeinsamen Ausgangkreis angeschlossen sind, wobei alle Schalteinrichtungen von einem Steuermittel derart gesteuert werden, daß abwechselnd entweder die erste und vierte oder die zweite und dritte Schalteinrichtung leiten.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen jeweils aus einem Transistor bestehen und daß das ein abwechselndes Leiten der Schalteinrichtungen bewirkende Steuermittel eine Bezugsspannungsquelle ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter-Kollektor-Stromwege des ersten und dritten bzw. des zweiten und vierten Transistors gegensinnig zwischen den entsprechenden Eingängen und dem gemeinsamen Ausgang geschaltet sind und daß die Basiselektroden der einzelnen Transistoren mit der Bezugsspannungsquelle gekoppelt sind.

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektroden des ersten und dritten bzw. des zweiten und vierten Transistors direkt verbunden sind und jeweils über einen Kondensator an Erde liegen.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Differentiation der zu addierenden Signale die Emitterelektrode des ersten bzw. zweiten Transistors in Serienschaltung jeweils über einen Kondensator mit der Emitterelektrode des dritten bzw. vierten Transistors gekoppelt ist.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannungsquelle eine Wechselspannungsquelle mit vorherbestimmter Frequenz ist und daß zwischen dieser Quelle und den Basis- und Kollektorelektroden der einzelnen Transistoren ein Übertragungsmittel geschaltet ist, das derart angeordnet ist, daß jeweils der erste und zweite Transistor bzw. der erste und dritte Transistor bzw. der zweite und vierte Transistor bzw. der dritte und vierte Transistor abwechselnd leiten.

7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über die gemeinsame Ausgangsstufe eine die Kombination der einzelnen Signaleingangsspannungen darstellende periodische Ausgangsspannung geliefert wird.

8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Übertragungsmittel ein Transformator ist, dessen Primärwicklung Zener-Dioden parallel geschaltet sind, so daß eine Rechteckwellenspannung erzeugt wird, und dessen Sekundärwicklung aus mehreren Einzelwicklungen besteht, die jeweils mit den einzelnen Transistoren zwischen Kollektor und Basis verbunden und entsprechend gepolt sind.

9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstufe aus einem Transformator besteht, dessen Primärwicklung einerseits mit dem gemeinsamen Ausgang des dritten und vierten Transistors verbunden ist und andererseits an Erde liegt und an dessen Sekundärwicklung eine Rechteckwelle des Scheitel-zu-Scheitel-Wertes der Kombination der einzelnen Signaleingangsspannungen erscheint.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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