DE1537042A1 - Analog-Digital- bzw. Digital-Analog-Wandler - Google Patents

Description

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JKp^fej. R. Back

2 Homburg 36, Ne^er WoIi 41 ^u

The Ee η d i x Corporation

Anal og -D ig it el- bzw, Digital-Analog-7/s.r.iler

Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital- bzw. einen Digital-Analog-Wandler, dessen Eingangssignal ein Vfechselstrom- oder Grleichstromsi_;nal sein kaun, und der enthält einen Magnetkern mit einem in seinem Luftspalt angeordneten Hall-ienerator, eine dem Kern zugeordnete digitale oder analoge Eingangssignalquelle, eine mit dem Hall-o-enerator verbundene digitale bzw. analoge Ausgangssignalschaltung, und eine weitere digitale oder analoge und mit dem Lern verbundene Schaltung zum Löschen der Magnetkraft des Kernes,

Derartige Anordnungen sind bereits bekannt. Bei einer bekannten Anordnung (TJSA-P at ent s Ghrif t 2 975 411) wird eine Schaltung mit hochgenauen Widerständen in Verbindung mit einem "Magnetkern verwendet, um den Null-Zustand festzustellen, während bei einer . anderen bekannten Anordnung (USA-Patentschrift

3 079 598) -die Kenntnis Äeröröie der benötigten Zeit, bis ein bestijnmter Zustand-eintritt, z.B. eine-Phasenverschiebung, ausgenützt «tr-.d, um eine ,digitale Information aus airiein analogen Signal ateauleiten.

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Diese bekannten Anordnungen weisen äedoon erhebliche Nachteile auf. So ist es z.B. bei der ".zuerst genannten bekannten Anordnung erforderlich, Widerstände sehr hoher >er:aui--;keit zu verwenden, um einwandfreie Umwandlungen zu erhalten. Das erfordert aber einen häufigen Auetausch -dieser ßlen\-ji.te, da ihre V/iderstandswerte sich infolge 4er hohen -beanspruchung st^rx verändern.

Ein Analog-Digital-Wandler der zwei ten bekannten Art het αβη w Nachteil, daß. er nur mit einem analogen Y/ecLselstrou.eingarj^s-

signal, nicht aber mit einem analogen J-leichstromeingangK-signal richtig arbeitet. Das ist auf den Umstand suruckzufuhren, daß ein Gleiche trοε einen magnetischen iluß im kern erzeugt, und eine andere um denselben Kern gewickelte Wicklung eine in dieser auftretende Spannung nicht "erkennt", weil die in einer Windung der Induktionsspule auftretende Spannung der 'xesohwindigkeit proportional ist, mit der sich äer .Strom im Induktor pro Zeiteinheit ändert; aber wenn sich das Magnetfeld des Kernes nicht jnit der Zeit ändert, kann in der Induktionsspule keine Spannung auftreten. Darüberhinaus viird bei einem Wandler dieser Art ein sättigbarer £ern besonderer Art, ein sog. " Magnet or'', verwendet und zur umwandlung wird die Anzahl der V/aller.--zwischen aufeinanderfolgenden Phasenverschiebungen gewählt·

Die vorliegende ;Erfindung vermeidet-die besehriebehen; Nachteile und Binsciirankungfen. Sie .geht aus von- einem 'tendier ;der

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eingangs genannten Art \ιώΛ ist dadurch -jekenrzeioh.net, daß die;eiiannte weitere mit den Kern verbundene Schaltung eine zwischen dem Hall-Generator und dem K.ern angeordnete Rüekkopplungsschaltunj ist.

Dabei enthält diese Rückkopplungsschaltung bei einem Analog-Digital—Wandler ein mit einer digitalen Ausgangsschaltung verbundenes und über wenigstens eine Windung mit dem Kern gekoppeltes logisches Netzwerk.

In einem Digital-Analog-Wandler dagegen ist die genannte Rückkopplung sehe-ltung mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers verbunden, der seinerseits mit den Ausgang des Hall-Generator β verbunden ist.

Weitere Eigenschaften ergeber eich aus der Beschreibung an Hand der Zeichnung, Darin zeigen:

-· 1 die schematisehe Darstellung einer Ausführungsart ale Analog-Digital-Wandler,

I¹Ig. 2 die ßchipmatisohe Darstellung einer zweiten Ausführungs art als Digital-Analog-Wandler, und

Fi/j. 5 die schematisehe Darstellung eines logischen Netzwerkes, wie es bei den Schaltungen verwendet wird.

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BAD

Bie Schaltung nach Pig. 1 zeigt eine Wicklung 1, die um einen ringförmigen Magnetkern 3 für eine geringe Speicherzeit gewickelt ist. Ihr eines Ende 7 liegt an Masse, während ihr anderes Ende mit dem Ausgang 11 eines Si^nal-irenerators verhunder ist, dessen ardere Klemme an Masse liegt. Dieser liefert ein anBlo^ec el-ek \ri?ches Ausgangssignal S., das entweder ein Wechselstrom- oder ein 3 Ie ich strom signal sein kann und der -Wicklung 1 zugeführt wird.

Eine zweite Wicklung 12 ist ebenfalls auf der? Kern 3 angebracht. Ihr eines Snde 23 liegt an Masse, ihr anderes Ende 27 ist mit der Klemme 2Q einer logischen Schaltung 31 verbunden«

Weitere Wicklungen 19A, 1 2B und 190 sind ebenfalls auf dem Kern 3 angebracht mit den an Masse liegenden Enden 23A, 23B und 23 C und mit den an den Klemmen 2 9A, 29B und 290 der logischen Schaltung 31 liegenden anderen Enden 27A, 2'7B und 270.

Die logische Schaltung hat eine ihren Eingängen und Ausgängen gemeinsame, geerdete Klemme 33, 35« Die anderen Ausgangsklemmen 36, 36A, 36B und 360 sind über Leitungen 37, 37 A, 37B und 370 mit einer geeigneten digitalen Steuereinrichtung verbunden, deren eine Ausgangsklemme 38 an Masse liegt.

Der Magnetkern 3 weist einen Luftspalt 41 auf., in dem eine rechteckige Platte 43 aus Halbleitermaterial zur Messung der magnetischen .Feldstärke, ein sog. Hall-ö-enerator, untergebracht ist. Dieser Hall-Generator 43 besitzt einen Eingang

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zur Zuführung eines Steuerstromes I über eine Leitung 45 an eine Ken te 46 der rechteckigen Halbleiterplatte 43 und aus einer G-leichstromquelle 47_f während die gegenüberliegende Kante 46 an Masse 49 liegt. Der andere Ausgang der Quelle •iat über eine leitung 50 ebenfalls an Masse gelegt.

Die Halbleiterplatte 43 ist mit ihren flächen senkrecht zum Magnetfeld orientiert, das im Spslt 41 des Kernes 3 erzeugt wird.

Ihre dritte Kante 5^ liegt an Masse 49, die vierte Kante 53 ist über eine Leitung 54 an eine Eingangsklemme der logischen Schaltung 31'gelebt. Der Hall-Generator 43 liefert ein Ausgangssignal der Spannung E über die Leitung 54 zur Schaltung 31, während ein Stromfluß von der Kante 46 zur Kante 48 und parallel zu den Kanten 52 und 53 erfolgt, entsprechend der lage der Platte zum Magnetfeld im Spalt 41»

Wie E¹ ig, 5 zeigt, ist die logische Schaltung 31 über eine leitung 54 mit dem Ausgang des Generators 43 verbunden. Diese Leitung 54 führt zu einem Eingang eines Operationsverstärkers 63, der über eine geeignete Ieistungsquelle verfügt und dessen Eingangs-Ausgangaklemnie 65 an Masse liegt.

Der Ausgang des Verstärkers 63 liegt an einem Verbindungspunkt 71, der auch mit einem Eingang eines Schmitt-Triggers bekannter Art verbunden ist, dessen Eingang und Ausgang einpolig

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an Mass-a 76 liefer,.

Der Verbindung spunk t 71 führt außerdem zum iain^arg eines Umkehrverstürkers 79 bestimmter Verstärkuni; uri-i bekannter Pauart. Je eine seiner üingan.js- und .ausgang si: Ie nrner." sind Ein Masse 81 gelegt. -Der Ausgang des.Umkehrverstärkere ist mit dem Eingang eines zweiten Schmitt-'-irigjers fa7 bekannter Art verbunden, dessen iäin^ang und Ausgang ebenfalls einpolig an Masse 88 gelegt ist. -

Der Ausgang des Schmitt-Triggers 75 ist an einen Verbindun_o'spurxt 91 äefühft, während der Ausgang des 3cmitt-!riggers 87 am Verbindungspunkt 95 liegt. Die Verbindungspunkte 91 und 95 sind mit je einem Eingang eines ODER-^atters 101 bekannter Art verbunden, das ebenfalls an Kasse 102 liegt. Der Ausgang des ODSR-Gratters 101 ist mit einem Eingang eines UlID-Oatterε 105 verbunden, das seinerseits an LJasse 106 liegt.

Von einem elektronischen Taktgeber 107 bekannter Art wird eine Impulsreihe geliefert. Der Taktgeber ist am Punkt 110 an Masse gelegt und außerdem mit dem zweiten Eingang des UKD-Gatters verbunden. Dessen Ausgang liegt am Eingang eines bistabilen Multivibrators 115 bekannter Art, der am Punkt 114 an Masse geführt ist.

Der bistabi?.e Multivibrator 113 lcann zv.ei stabile Zu&o einnehmen, die durch Zuführung elektrischer Energie auf seinen

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Eiifepiy bestimmt werden. Las UliD-fJaüter 105 -kenn ebenfalls zwei ZuetHJiäe einvehmen, deren jeder einen logischen Wert darstellt, unu. ö ie übergänge vom höheren auf das niedrigere Niveau erfolgen entsprechend den Veränderungen des Ausgar.jssijnals des UND-Gatters 105, die die Änderungen der Ausgänge des Multivibrators 115 von Zustand A in den Zustand Ä, bzw. von X nach A hervorrufen.

Wenn sich der Multivibrator im Zustand A befindet, liefert er an den Ve r bin du ng s punk t 117 ein Signal, während er im Zustand A" ein Signal an einen Eingang eines NICHT-UND-Gatters 155 liefert. Jer Punkt 117 ist über eine Leitung 119 mit der Klemme 36 (Fig. 1) verbunden, die ihrerseits über eine Leitung 37 mit dem digitalen Steuerkreis 59-verbunden ist.

Die Klemme 36 ist außerdem mit einem Schalter 121 bekannter Art verbunden, der an Masse 122 liegt. Der Sclmlter 121 kann einen Leitungsweg öffnen und schließen, wodurch die einer Stromquelle 124 entnommene Energie über eine an Klemme 29 liegende Leitung 27 der Wicklung 19 des Magnetkernes 3 (Fig. T) zugeführt wird. Die Stromquelle 124 liegt außerdem an Masse 128. Der VerbindungBpunkt 117 ist zugleich mit einem Eingang eines NIOHT-UND-Gatters 125 verbunden, das ebenfalls an Masse 126 liegt. Außerdem liegt dieses Gatter 125 mit seinem zweiten Eingang am Ausgang des Schmitt-Triggers 75·

Das NICHT-UND-G at ter 135 liegt an Masse 135 und außerdem mit

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seinem zweiten Eingang am Ausgang des Schmitt-Triggere 87.

Die Ausgänge beider NIOHT-UND-Gatter 125 und 135 sind gemeinsam an den einzigen Eingang eines zweiten bistabilen Multivibrators 113 A geführt«

Der aus dem Schalter 121, dem bistabilen Multivibrator 113, den HIOHT-UIiD-G at tern 125 und 135 und dem zugehörigen Verbindungen bestehende .Kreis ist eine von mehreren gleichen * Stufen des logischen Schaltkreises 31, die sich untereinander

durch die Zusatzbuchstaben A, B .... unterscheiden.

Die in den Fig_o 1 und 3 dargestellte Anordnung arbeitet folgendermaßen: Ein elektrisches Signal Ej gelengt aus der analogen Quelle 13 auf den Magnetkern 3} es kann ein Wechselpder Gleichstromeingangssignal sein. Dieses Signal erzeugt mittels der Wicklung 1 im Magnetkern 3 ein Magnetfeld, ebenso im Luftspalt 21, in dem sich der Hall-Generator 43 befindet.

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Amplitude und Frequenz des erzeugten Magnetfeldes sind eine Funktion des analogen Eingangssignals, und man beabsichtigt, ein Rückkopplungssignal zu erzeugen, das dieselbe Frequenz hat wie das Eingangssignal, um einen Löschvorgang auszulösen. Insbesondere kann die Frequenz des Steuerstromes Null sein, d.h.,daß er aus Gleichstrom besteht. Mit der erfindungsgemäßen Schaltung ist die Frequenz des Signals am Ausgang

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des Hall-Generators und folglich auch die des über die Rückkopplung auf den Magnetkern zur Aufhebung des Magnetfeldes, das durch das umzuw&r delnde Signal erzeugt wurde, züge führ· ten Signals exakt gleich der Erregung sfrequenz am - Eingang.

Ein von der Quelle 47 erzeugter Steuergleichstrom I wird

dem Hall-Generator 43 derart zugeführt, daß das Zusammenwirken des Steuerstromes I und des Magnetflusses das Auftreten einer Spannung am Ausgang des Hall-Generators 43 bewirkt. Diese Spannung wird dem logischen Schaltkreis 31 zugeführt, der Umschalter betätigt, die mit der: Wicklungen 19, 19A, 19B und 19G auf dem Kern verbunden sind, und die unter der Wirkung dieser Wicklurgen erzeugten Magnetfelder werder benutzt, um den vom analogen Eingangssignal erzeugten I.If_:gn3tfeld entgegenzuwirken«,

Wenn man zu einem Zustand gelangt, in dem im Kern kein !,I^metfeld mehr vorhanden ist, infolge der Gegenwirkung der verschiedenen genannten Felder, tritt am Ausgang des Hall-Ger.erators 43 kein Signal mehr auf. In diesem Augenblick entsteht das dem analogen Signal äquivalente digitale Signal auT den Leitungen 37 und 370, die mit verschiedenen Ausgängen des logischen Schaltkreises 31 verbunden sind \χτΛ zum Digitalkreis 39 führen.

In U¹Ig. 1 sind die Wicklungen 19, 19A, 19B, 190 mit nach einer geometrischen Heihe mit dem Quotienten 2 zunehmenden

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Y/ind\in,;s zählen dor .gestell t, um die Beschreiben; ;.u erleichtern. ¹Is k'Jnt.en jedoch 'uch -.'ndereTvindun._ sverhflltrir.:-e ,;ew^;:Mfc" werden. Statt z.P. eine /erxeirK-^e 3 vrorfliuelle Ida je "^:J·? I¹¹L^-. 5 zu benutzen, kann rrmn Wic^vlun -en 19, 1SA, 1bB, vy^x, mit -Io ichen V/indunjEZ'/Men verv.eix.lei-, die jedoch rus jstremfeer. Quellen versorgt v^erder, derer. S er ο tv.¹ ar te sich r^ch d^o rer •reometrischei' rfeihe VGneir'irder un^erscheide:..

üine ordere I.I^:; ;lichkeit besteht d&rir:, "Vici"l:-ri -er mi⁴; 7/ind'injsrqrlen nr- ch einer .^eo^atrirchen Heiha ?rit 'err. '-notier:te::. ?\x ver.verden, die "Jt eir er ein?i:;e": Stromquelle öler mit %e ':rer.r.ten Stromquellen gleicher Stärke verbirdei. sini, -"/clei "iiu 'iVicklunrer. höherer rdnur-i, um li-v Abrieesur.^ei". der Vorrichtung .ierin_:j zu halter., nur die Hälfte der r--*-ch der Seihe eigentlich nötigen Windunjs-ahlen erhalten und deren Srregung u;rc}- die Verwenden; einer normalen Stromouelle erx'ol;t, der eine 3 tr omver doppler s chal t^r^r nachte scheltet irt.

Der logische Schaltkreis nach ü'ig, 3 ertspricht eine χ Serien-Zählkreis; -?n seiner Stelle r?nn ε-ucn ein Par alle 1-ZähHr eis verwendet werden.

Die V/irkungsweise dieses logischen Sch&.ltkreises besteht darin, daß, wenn der Hall-CJ·eneretor 43 ein elektrisches Ausgangsi/paal E auf der Leitung 54-' liefert, äiaees Signal suf den Yerstärker 63 gelexLgt, dessen Aufgabe es ist, geeignete Ausgangsspannungen zu liefern mit einer Amplitude, die geeignet ist,

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die. nacL^e schal te ten Kreise zu betätigen. Außerdem besitzt der Vernt^:4rl:er 63 eine Umkeiirchar akter istik, d.h., er kehrt die Polarität der ihm zugefuhrten Signale um. N im nt πιργ. an, das M-iir.<l-oje lSii:,;a3:ssBi₍;2 al sei ein Wechsel stromsijn»] , dann ent] i"'li der Verstärker 63 einer Demodulator, der ein polar i siea'teö AuSi-jtü.jfi&ijiial liefert und infolgedessen bestimmt, ob vorwärts oder rückwärts _tJe<:Rhlt v.-ird.

sa-^Kri^iial des Hall-ier er?.-, tors 43 negativ im Verhältnis su eine rs. analogen Eiiv;an. sjleichstrorri8i_e:nal oder utn 1üO phasenverschoben gegenüber einem analogen Ein3an;cweibhselstromsi&nsl ist, und ir.ai arjiimmt, daß das aus der Quelle 124 eta'.uneride Sigi.al in Phase und von gleicher Frequenz ist wie das ana3o;e Signal, dann ist das Ausgangssignal des Verstärkers 63 positiv oder in Phase am Verbindun;spunkt 71. Es .;elantjt einrnrl cuf den Schmitt-Trigger 75, zum anderen auf den Inverter 79, der sein Vorzeichen oder seine Phase umkehrt und somit den Schmitt-Trigger 87 nicht ansprechen läßt» Das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 75 steuert das ODER-Gatter 101 und durch dieses das UND-Gatter 105, dessen anderer Eingang einen Impuls aus dem Taktimpulsgeber 107 erhält. Der Ausgang des UND-Gatters 105, der sich im Zustand der höheren Spannung befindet, gibt ein Signal zum bistabilen Multivibrator 113.

Nimmt man an, daß der Zähler sich in einem Zustand befindet, der der digitalen Zahl 001 entspricht, so erkennt man, daß

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ein Ausgangssignal des Hall-Generator s 43,-das eine negativem Polarität oder eine Phasenverschiebung um ^c(J⁰ in Bezug auf das analoge Eingangssignal oder den Strom der Quelle 124 aufweist, eine Bückwärtszählung bewirkt. ■

Mmmt man weiterhin an, daß sich der Zähler in einem Zustand entsprechend der digitalen Zahl 001 befindet, dann ist der Schalter- 121 geschlossen und gestattet unter dem Einfluß der Quelle 124 das Auftreten auf Leitung 27, während die Schalter 121A, 121B, 1210 geöffnet sind.

Der Ausgang A des bistabilen Multivibrators 113 ist erregt, sein Ausgang J. dagegen nicht. Das vom MD-Gatter 105 kommende Signal verändert den Zustand des Multivibrators, wodurch der Ausgang Ä" erregt wird und umgekehrt. Das führt dazu, da£ eich der mit dem /usg-Tg jx aen UuI Mvibrators verbundene behälter 121 öffnet.

Es wurde bereits gesagt, daß die Multivibratoren 113, 113 A, 113 B nur dann durchlässig sind, wenn die Eingangs impulse negative Werte annehmen. Aus diesem Grund -wird der Ausgang A des Multivibrators 113 entregt und der Ausgang Ä~ erregt während der Impulsreihe des Taktpulsgebers an einem der Eingänge des UND-Gatters 105, wenn sein Ausgangssignal sich vom höheren zum niederen Niveau andert# . .

Unter der angenommenen Voraussetzung hat jetzt der logische

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Schaltkreis die zugehörigen Wicklungen 19, 19 A, HJ ¹J, 19 C erregt oder entregt, woraus sich eine Aufhebung des bestemenden magnetiseheη Feldes im hern 3 und ein fehlen einer elektrischen Spannung am Ausgang des Hall-ienerators ergibt. • meiner der Schmitt-Trigger 75 und 87 überträgt eine Spannung, und folglich haben die an den -dingängen der HICHT-UliD-d-Ätter 125, 12.5 A, 125 E; 135, 135 A, 135 B anstehenden Spannungen keine ausreichende Jrö-ße, um diese -latter zu betätigen. Jie zweiten Eingänge der NICHi-UHu-Gatter 125 und 135 befinden sich im Zustand A bzw. A. Her Zustand des Ausgangs der beiden NICHI-iniD-viatter entspricht dem der höheren Spannung, aber solange kein Signal zum Vorwärts- oder Rückwärts zähl en empfangen wird, liegt dieser höhere" Sp.anr.ungszustand ständig am .3 ing eng des bistabilen Multivibrators 113 A, deseei: Zustand folglich unverändert bleibt. Der Schalter 121 A bleibt in der geöffneten Stellung. Dasselbe gilt für aie anderen bistabilen MuIt!vibratoren 113B, 1130 des logischen Schaltkreises.

Nimmt man abermals an, der logische Schaltkreis befinde sich 'im Zustand der binären Zahl 001, so sei jetat der i?all betrachtet, daß vorwärts gezählt wird, vas Ausgangssignal des Hall-G-enerators 43 sei positiv oder in Phase mit dem analogen Eingangssignal sowie mit dem von der Quelle 124 den Schaltern 121, 121 A, 121 B gleichzeitig zugeführten Strom. Daraus ergibt sich ein negatives Signal am Verbindungs-

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punkt 71. Dieses negative Signal gelangt ε-uf einen Ej des Schmitt-Triggers 75, verändert sber dessen Zustand nicht. Weder am Verbindung spunk b 91 noch an-den ersten liing^rvjon der NICHT-UIID-Iatter 1^5, 1^5A, 125B tritt ein Signal auf. Das negative Signal am I-unkt 71 v.ird nach Passieren des Iraerters 79 positiv und gelangt wie jenes auJ ien Schmitttrigger 87? dessen Lage dadurch verändert wird iu,i wodurch ein Signal am Punkt 95 auftritt. Dieses Signal gelangt auf -ien zweiten Eingang des G.uER-u-atters 101, dat· v. ie der um ein " oijn:il auf den zweitem Eingang des TJlID-iiatters 1u5 gibt,

lasser, erster Eingang eirer. Impuls n-xs derr. Taktpulsgeber erhält. Sol ar je I leser Taktpuls g ms-ent, ist der Ausgang des UIiD-iattere K5 iir. Zustand der höheren Spannung; dieser Zustand λ ird puf den bistabilen I*.ul t!vibrator 113 übertragen, dessen Ausgang A - unter der. angenommenen Voraussetzungen erregt uni desser. Ausgang X entregt ist.

Das Ende des Te.ktpulses verändert, ^Twia bereits oben erläutert, die Zustände an den Ausgängen des Multivibrators 113. Daraus folgt, dai sie:; der am Ausgang A des Multivibrators liegenie Schalter 121 öffnet.

Alle beschriebenen Vorgänge gelten auch beim Rückwärtszählen. Der Unterschied besteht jetzt nur darin, daß der Vorgang der Aufhebung des Hagnetfeldes im Kern 3 nicht beendet ist und daß es folglich noch ein Ausgangs signal ani Hall->enerator 43 hervorruft. Die beiden Eingänge des KICHT-UKI»-3atters

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iMnrleis r-dcL in Zurtard niederer Snrnnun";, ier Ausgang r- ,:; holier Sperrung. Die beiden Ein:an -e des KICHT-Ul!iJ-j 13? befindei .'ich auf holier, der -'meganp; auf niederer Spannung , wan in· ie :ensatr zu der vorher beschriebe! en .Situation rteht. Daraus fol_:jt jet:;t, do.T der Sinjaiit; des bistabilen multivibrator^ .11-3 -'- ^ruf dem niederer. Spwnnun^snivep'.i ist, vfas ebenfells entgegengesetzt zur vorherigen Situation ist. üOlglich briii-t -ier Übergang vom holier Spn'rnun.-jSsurtend auf der. niederer Spcr.ü.un ;s?uütand am Ein "arg des bistabilen Ku]-t!vibratorρ 113 A diesen zuni Vertauschen der Zustände seiner Ausgänge. Sein Aun^ar^ A wird erre.rt, sein Ausgang Ä entreat. Die Tirregiii: des Ausganges A schließt der. Schalter 121 A, der einen Speieeetrci- su den Wicklungen 1 "A über die Leitung 27A durchl^;L3t_e Daraus ergibt r-ich die mögliche Einstellung der lonären ΣριϊΙ 010, die Aufh3bui\; des r.i ;;netischen Feldes i·". Lern 3 und't?as ieliLen des Aiici*ai:gss:^: ~r;als ar· ΊΙρ.11—generator..43; der logische Schaltkre-is tritt außer Punktion.

Die anderen bistabilen Multivibratoren des logischen Schaltkreises verbleiber, in ihren gegenwärtigen Zustand, unä zwar solange, bis ein anderes analoges Eingangssignal auf den Bier η gelangt und dort ein Magnetfeld hervorruft, wodurch der logische Sehaltkreis von r.euera vorwärts oder rückwärts zu zählen beginnt, um ein G-ese!magnetfeld zu erzeugen, das das erste aufhebt.

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:^(Λϊ~₀ 2 zeigt einen Digital-Analoj-Wandler. Auf dem Kern 3 irt eine Sreicherwicklung 219 angebracht. Eines ihrer Enden liegt an Masse 223, dq.s andere Ende 227 ist mit der klemme einer geeigneter, elektrischen Quelle 239 für ein Digital-Signal verbunden, deren Ausgang an Masse 23b liegt. Das von der Quelle 239 gelieferte Signal kann entweder ein Wechnel-•oder ein ileichstromsignal sein und wird in di" italer i^orrn parallel angeboten, wobei seine Elemente an den Klemmen 42, 42A, Λ2Β, 420 der Quelle 239 erscheinen. Eine Anzahl ähnlicher Wicklungen 219A, 21⁽JB, 2190 ist ebenfalls auf dem Lern angeordnet, die ,je mit einem Ende 223A, 22.3B, 223 0 nr. Masse liegen, während die anderen wicklungsenden 227 A, ^27B, 2270 mit verschiedenen klemmen der Quelle 239 verbunden sind, aus der sie entsprechende Teilsignale erhalten. Der Magnetkern 3 besitzt einen Luftspalt 41, in dem ein Hall-Generator 43 in gleicher Weise wie bei der Anordnung nach JJ¹Ig. untergebracht ist.

Die Ausgangsleitung 54 des Hall-Generators 43 ist mit einem Verstärker 55 verbunden, dessen gemeinsame Eingang s-Ausg-angs-Klemme 57 an Masse liegt. Die andere Ausgangsklemme 61 ist einmal mit einem analogen Anzeigegerät 62 zur analogen Wieder gabe des vom Generator 239 parallel angelieferten digitaler; Signales und außerdem mit einer Wicklung 201 auf dem Magnetkern 3 verbunden.

Diese Wicklung 201 liegt mit ihrem anderen Ende 211 an Masse,

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ebenso v;ie das analoge anzeigegerät 62 \n Lb.-sc-e 64 liegt.

Die Wicklungen 2.19, -19a, 2193, 2190 m: des: i^jnetkern 3 rLikI mit Windungszahlen nach einer geometrisc-.en xieihe .mit de tr Quotienten 2 dargestellt, -^iese Anordnung ist jedoch nicht zwingend, um eine richtige li'unktion der Anordnung zu gewährleisten. Auch andere Arten können mit gleichem -driolg verwendet werden, wie z.B. gleiche Windungszahlen bei nach einer geometrischen Reihe mit dem Quotienten 2 ansteigenden Stromstärken der aus der quelle 239 über die Leitungen .227, 227A, 227B, 2270 kommen ien Signale.

Der Digital-Analog-Yi- ndlsr nach i^<vig* 2 arbeitet folgendermaßen:

Sin im Digital-Kreis 239 erzeugtes digitales Signal 5. gelangt parallel über die Leitungen 227, 227A, 227B, 2270 auf die Wicklungen 219, 219A, 219B, 2190 des fernes 3, deren Windungszahlen nach einer geometrischen rteihe mit de«i Quotienten 2 zunehmen. Daraus entsteht ein im Kern 3 und Spalt 4I umlaufender Magnetfluß. Das hat wie bei der AuETührung nach ' j?ig. 1 zur Folge, daß der Hall-Generator 43 an seinem Ausgang 54 ein elektrisches Signal E_Q liefert, das auf den Verstärker 55 gelangt.

Dieser verstärkt ein analoges Signal, das mittels der Wicklung 201 die Aufhebung des Magnetfeldes bewirkt," das im Magnetkern duroh die auf die Wicklungen 219, 219A, 219B, 219C über-

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trr.geren und der digitalen E in;* a ng a in t'or ma ti on sr. '^-.rechenden Signale erregt rurde. .

'.Vie vorher, so tritt i-iuch hier kein Ausgangs signal E. arc Hall-Generator -13 ljlu.', v.enn kein kajnetfeld im r..ern 3 vorhanden ist, ani äh3 au:' aas e-.nalo;e i4.nsei--reor^'- η 62 ;ei&rgencie Sijiial ist ein ar.£.lo-:es ani sntpppieht den, i' ,^;*Jalen iii₍jnal -'-us der 'quelle d'o-j» . -

D?'8 Ke.uptf.nwendun.jsgebiet ier vorliegenden Srr'inriru^ sind liigital-Reohner mit analo ;e& -iingruig oder AuE₀Sl₀.

Ohne die Erfindung hieraaf zu beschränken, sin-i in der Eesohreibung nur sv-ei Ausf'-hrurusbeispiele geschildert.

Patentanspr-lohe

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Claims (9)

Patentansprüche

1. Analog-Digital- bzw. Digital-Analog-Wandler, dessen Eingangssignal ein V/echsolstrom- oder Gleichstromsignal sein kann, und der enthält einen Magnetkern mit einem in seinem Luftspalt angeordneten Hall-Generator, eine dem Kern zugeordnete digitale oder analoge Eingangssignalquelle, eine mit dem Hall-Generator verbundene digitale bzw. analoge Ausgangssignal schaltung, und eine weitere digitale oder analoge und mit dem Kern verbundene Schaltung zum Löschen der Magnetkraft des Kernes, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte weitere mit dem Kern/verbundene Schaltung eine zwischen dem Hall-Generator (43) und dem Kern (3) angeordnete Rückkopplungsschaltung (27, .. 27Cj 19, 19c) ist.

2. Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der RUckkopplungskreis enthält einen logischen Schaltkreis (31), der mit einer digitalen Ausgangsschaltung (39) und über wenigstens eine Windung (19) mit dem Magnetkern (3) verbunden ist (Fig. l).

3. Digital-Analog-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der RUckkopplungskreis (201, 211) mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers (55) verbunden ist, der am Ausgang des Hall-Generators (4^) liegt (Fig. 2).

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4. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet^ daß der logische Schaltkreis (Jl) mit dem Kern (j) über eine Anzahl Wicklungen (19 ....19C) verbunden ist, und daß deren Windungszahlen nach einer geometrischen Reihe mit dem Quotienten ansteigen.

5. Wandler-nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der logische Sciialtkreis (3I) ein Serienzähler zum Vorwärts- und Rückwärtszählen ist und enthält eine Anzahl Schalter (121.... 121C), die mit den auf dem Kern (3) angeordneten Wicklungen (19...19C) verbunden sind, und daß eine Stromquelle (124) vorgesehen ist zur Erregung der genannten Wicklungen über die genannten Schalter.

6. Wandler nach Anspruch 2, 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des logischen Schaltkreises (31) mit dem Ausgang (54) des Hall-Generators (43) verbunden ist und der Schaltkreis enthält einen Umkehrverstärker (63), der sowohl direkt mit einem ersten Schmitt-Trigger (75) als auch über eine weitere Umkehrstufe (79) mit einem zweiten Schmitt-Trigger (87) verbunden ist.

7. Wandler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe der Zähleinrichtung, verbunden mit einem zugeordneten Schalter, enthält zwei NICHT-UND-Gatter (125, 135)* die verbunden sind über je einen ihrer Eingänge mit einem

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der Schmitt-Trigger (75, 8?)» über ihre zweiten Eingänge mit Je einem Ausgang (A, I) des ersten bistabilen Multivibrators (Ujt) der vorhergehenden Stufe, und über ihre parall eingeschaltet en Ausgänge mit einem Eingang eines zweiten bistabilen Multivibrators (11J5A), dessen Ausgang (A) mit dem von dieser Stufe gesteuerten Schalter (121A) verbunden ist.

8. Wandler nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe der Zähleinrichtung enthält ein ODER-Gatter (101), dessen Eingänge mit den beiden Schmitt«·Triggern (75.87) und dessen Ausgang mit einem der UND-Gatter (105) verbunden s'ind, dessen zweiter Eingang an einem Taktpulsgenerator (107) und dessen Ausgang an dem einzigen Eingang des bistabilen Multivibrators der Stufe liegt.

9. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (j5) ringförmig ist und der Hall-Generator (4]5) aus einer Halbleitereinrichtung besteht, die im Luftspalt (4l) des Kernes (j5) und senkrecht zum Magnetfluß angeordnet ist.

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