DE2065967B1 - Schaltungsanordnung zur Ermittelung des zeitlichen Abstands und der Reihenfolge des Auftretens zweier voneinander verschiedener Ereignisse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungsanordnungen zur Ermittelung des zeitlichen Abstands und der Reihenfolge des Auftretens zweier voneinander ver-Ii schiedener Ereignisse, die an voneinander getrennten Schaltungsstellen jeweils einen gesonderten Impuls oder Signalsprung auslösen, mit einer wenigstens einen Kondensator enthaltenden Zeitmeßschaltung.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung für Fernmeldeanlagen, insbesondere Fernsprechwählanlagen, bekannt (DE-AS 11 94 921), bei der zur Messung zweier Zeitvorgänge, vorzugsweise zur Prüfung von Impulsreihen auf Impuls- und Pausendauer, der Ladungszustand von Kondensatoren für die Dauer des jeweiligen

2') Zeitvorganges durch Laden oder Entladen verändert wird und die Kondensatoren am Ende des jeweiligen Zeitvorganges mit einem Prüfschaltglied, z. B. einem polarisierten Relais, und einer Vergleichsspannungsquelle in Reihe geschaltet werden. Dabei werden zur an

■? > sich bekannten Messung und Anzeige des Verhältnisses beider Zeitvorgänge die bei der Überprüfung der beiden Zeitvorgänge in ihrem Ladungszustand gleichsinnig geänderten Kondensatoren am Ende des Prüfvorganges gegenseitig in Reihe geschaltet, wobei die sich durch die

>° Reihenschaltung an den beiden Kondensatoren ergebende Summenspannung in an sich bekannter Weise in einem Prüfstromkreis ausgewertet wird. Hierdurch ist jedoch nicht ohne weiteres eine genaue Ermittelung des zeitlichen Abstands und der Reihenfolge des Auftretens

>■"> zweier voneinander verschiedener Ereignisse möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie auf besonders einfache Weise der zeitliche Abstand und die Reihenfolge des Auftretens zweier voneinander verschiedener Ereignisse mit relativ hoher Genauigkeit ermittelt werden können.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zum einen erfindungsgemäß dadurch, daß ein Miller-In-

⁴^ tegrator vorgesehen ist, daß erste und zweite Stromspeisungseinrichtungen zur Aufladung des Miller-Integrators in entgegengesetzten Richtungen vorgesehen sind, daß mit jeder Stromspeisungseinrichtung eine Gattereinrichtung in Reihe geschaltet ist und daß diese

ⁱ⁽⁾ Gattereinrichtungen auf die durch die beiden Ereignisse jeweils ausgelösten Impulse bzw. Signalsprünge ansprechen und den Miller-Integrator veranlassen, eine Ladung zu speichern, die proportional der Zeitdifferenz zwischen den betreffenden Ereignissen ist und deren

>> Polarität durch die Reihenfolge des Auftretens dieser Ereignisse bestimmt ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß auf besonders einfache Weise eine relativ genaue Ermittelung des zeitlichen Abstands und der Reihenfolge des Auftretens zweier voneinander verschiedener Ereignisse erreichbar ist.

Zweckmäßigerweise sind die beiden Gattereinrichtungen zunächst im durchgeschalteten Zustand, und nacheinander gelangen sie durch das Auftreten der beiden Ereignisse in den gesperrten Zustand, wobei die

¹^ jeweils abgegebenen Ströme gleich sind, derart, daß bei zunächst durchgeschalteten Gattereinrichtungen keiner dieser Ströme den Kondensator des Miller-Integrators zu laden vermag. Mit Überführen einer Gattereinrich-

tung in den gesperrten Zustand durch das Auftreten des einen Ereignisses lädt die durch die andere Gattereinrichtung angeschaltete Stromquelle den Kondensator des Miller-Integrators solange auf, bis die zweite Gattereinrichtung infolge Auftretens des zweiten Ereignisses in den gesperrten Zustand gelangt ist. Hierdurch ergibt sich insgesamt ein relativ günstiger schaltungstechnischer Aufwand der Schaltungsanordnung.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird zum anderen bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster Miller-Integrator und ein zweiter Miller-Integrator vorgesehen sind, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die vor dem Auftreten der beiden Ereignisse beide Miller-Integratoren zur Abgabe jeweils eines Sägezahnsignals veranlassen, daß auf das Auftreten des einen Ereignisses hin der eine Miller-Integrator hinsichtlich der weiteren Erzeugung seines Sägezahnsignals unter Festhalten des zu dem betreffenden Zeitpunkt vorhandenen Sägezahnsignal-Spannungswertes stillsetzbar ist, daß auf das Auftreten des zweiten Ereignisses hin der andere Miller-Integrator hinsichtlich der Abgabe seines Sägezahnsignals unter Festhalten des zu dem betreffenden Zeitpunkt vorhandenen Sägezahnsignalspannungswertes stillsetzbar ist und daß mittels einer Meßschaltung die Differenz der Ausgangsspannungen der beiden Miller-Integratoren bestimmbar ist. Hierdurch ergibt sich ebenfalls der Vorteil, daß auf besonders einfache Weise eine relativ genau Ermittelung des zeitlichen Abstands und der Reihenfolge des Auftretens zweier voneinander verschiedener Ereignisse erreichbar ist.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in einem Blockdiagramm eine erste Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 2 zeigt in einem Blockdiagramm eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

In F i g. 1 ist eine erste Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung dargestellt. Dieser Schaltungsanordnung wird ein wiederholt auftretender Eingangssignalzug von einer Signalquelle 10 zugeführt. Der Eingangssignalzug wird einer Abtasteinrichtung 12 und einer im folgenden als Trigger-Überwachungseinrichtung bezeichneten « Trigger-Erkennungseinrichtung 14 zugeführt. Dabei wird ein Triggerimpuls jeweils koinzident mit einem ausgewählten Teil des Eingangssignalzuges erzeugt. Dieses Triggersignal wird einer Verzögerungs-Kippstufe 16 zugeführt, die für die Zeitzwecke vorgesehen ist. so Das von der Triggers-Überwachungseinrichtung 14 abgegebene Triggersignal wird ferner einem Vortrigger-Generator 18, einem Integrator-Auslösegatter 20, einem »schnellen« Sägezahngenerator 24 und einem Strom-Gatter 22 zugeführt.

Der Vortrigger-Generator 18 stellt einen Frequenzmesser dar, der die Frequenz der Triggersignale von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 mißt und ein Vortriggersignal zu einem bestimmten Zeitpunkt vor Auftreten des nächsten Triggersignals abgibt. Das &o Ausgangssignal des Vortrigger-Generators 18 wird selektiv über einen Schalter 29 dem Sägezahnsignalgenerator 24 zugeführt.

Der Sägezahnsignalgenerator 24, der zweckmäßigerweise einen Miller-Integrator enthält, erzeugt einen negativen Sägezahnsignalzug 26, der dem Vergleicher 28 zusammen mit einem Treppensignalzug 30 von einem Treppengenerator 32 zugeführt wird. Die Treppen oder Stufen in dem Treppensignalzug 30 sind in der Dauer merklich länger als der Signalzug 26. Wenn der Sägezahnsignalgenerator 24 arbeitet und einen Sägezahnsignalzug 26 abgibt, und zwar entweder auf ein Triggersignal von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 oder von dem Vortrigger-Generator 18 hin, dann wird der Sägezahnsignalzug 26 in dem Vergleicher 28 mit einer Pegelstufe des Treppensignalzuges 30 verglichen. Erreicht der Sägezahnsignalzug 26 die Spannung dieser Stufe, so gibt der Vergleicher 28 einen Abtast- oder Taktausgangsimpuls ab, durch den u. a. der Treppengenerator 32 auf die nächstniedere Stufe zurückgesetzt wird. Dadurch findet der nächste Vergleich zwischen den Signalzügen 26 und 30 zu einem etwas späteren Zeitpunkt bezogen auf ein Triggersignal oder Vortriggersignal statt und damit zu einem etwas späteren Zeitpunkt in Bezug auf ein nachfolgendes Wiederauftreten des Eingangssignalzuges.

Jeweils dann, wenn ein Taktsignal oder Taktausgangssignal von dem Vergleicher 28 abgegeben wird, tastet die Abtasteinrichtung 12 eine kleine Abtastprobe der Amplitude des Eingangssignalzuges der Signalquelie 10 ab und führt diese Abtastprobe in einen Vertikal-Speicher 34 ein, von dem aus die Vertikal-Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre 36 angesteuert werden. Damit wird wie bei anderen Abtastsystemen der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre 36 veranlaßt, entsprechend aufeinanderfolgenden Abtastproben in vertikaler Richtung eine Ablenkbewegung auszuführen. Die betreffenden Abtastproben werden dabei von einem wiederholt auftretenden Eingangssignalzug aufgenommen, und zwar zu fortschreitend späteren Zeitpunkten bezogen auf den Eingangssignalzug, so daß der Signalzug mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit dargestellt wird. Das von dem Vergleicher 28 abgegebene Taktausgangssignal wird ferner einem Austastgenerator 33 zugeführt, der die Z-Achsen-Schaltung der Kathodenstrahlröhre 36 steuert. Dadurch ist eine gesteuerte Elektronenstrahlspur vorhanden.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung enthält ferner einen Zeit-Integrator 38, der eine Miller-Integratorschaltung umfaßt. Diese Miller-Integratorschaltung enthält einen Verstärker 40, dem ein Rückkopplungskondensator 42 parallel geschaltet ist, und ferner das Auslösegatter 20. Der Zeit-Generator 38 nimmt über das Gatter 22 ein negatives Stromeingangssignal von einer negativen Stromquelle 44 her und/oder ein positives Stromeingangssignal über ein Gatter 48 von einer positiven Stromquelle 46 her auf. Der Zeit-Integrator 38 liefert ein lineares positiv ansteigendes Sägezahnausgangssignal (das mit 50 bezeichnet ist), und zwar mit Auftreten eines negativen Stroms von der Stromquelle 44, oder ein lineares negatives Sägezahnausgangssignal auf einen positiven Strom von der Stromquelle 46 her. Die Stromquellen 44 und 46 liefern gleich große Ströme /; sind beide Gatter 22 und 48 übertragungsfähig, so gibt der Integrator 38 kein Ausgangssignal ab. Der Integrator 38 arbeitet auf Grund der Tatsache, daß er mit konstantem Strom gespeist wird, als linearer Integrator. Die Spannung, die ein Signalzug (wie z. B. der Signalzug 50) erreicht, wird durch die Dauer eines von einer Stromquelle gelieferten Stromes bestimmt und dem Eingang des Integrators zugeführt.

Der Ausgangssignalzug des Integrators 38 wird einer Operations-Verstärkerschaltung zugeführt, die den -Verstärker 52 enthält. Der Eingang dieses Verstärkers

52 ist an den Ausgang des Integrators 38 über einen Widerstand 54 angeschlossen. Außerdem ist ein Rückkopplungswiderstand 56 zwischen Ausgang und Eingang dieses Verstärkers 52 geschaltet. Das Ausgangssignal des Operations-Verstärkers wird seinerseits einem Horizontal-Speicher 58 zugeführt.

Der Vertikal-Speicher bzw. die Vertikal-Speicherschaltung 34 enthält einen Verstärker 60 mit einem positiven und einem negativen Eingang. Mit Auftreten eines Eingangssignals an dem negativen Eingang wird von dem Verstärker 60 ein invertiertes Ausgangssignal abgegeben. Der positive Eingang ist geerdet; ein Rückkopplungskondensator 62 ist zwischen dem Ausgang des Verstärkers 60 und dessen negativen Eingang geschaltet. Das Ausgangssignal der Abtasteinrichtung 12 wird selektiv dem negativen Eingang des Verstärkers 60 über einen Widerstand 64 und ein Gatter 66 zugeführt, das zu diesem Zweck zwischen der Abtasteinrichtung 12 und dem Verstärker 60 vorgesehen ist Ein Gatter 66 spricht auf das Taktsignal von dem Vergleicher 28 an; es wird jedoch für eine etwas längere Zeitspanne betätigt als die Abtasteinrichtung 12. Ein Rückkopplungswiderstand 68 verbindet den Ausgang des Verstärkers 60 mit dem Eingang des Gatters 66.

Der Vertikal-Speicher 34 ist eingangsspannungsempfindlich; er wirkt als Operationsverstärker, wenn das Gatter 66 übertragungsfähig ist. Gelangt das Gatter 66 in den nicht übertragungsfähigen Zustand, so wird die zugeführte Eingangsspannung in dem Vertikal-Speicher 34 gespeichert, in welchem sie nahezu unverändert für das Vertikal-Ablenksystem der Kathodenstrahlröhre 36 zur Verfügung steht. Die Schaltung wirkt zu diesem Zeitpunkt als Miller-Schaltung, welche die Ladung auf dem Kondensator 62 beibehält.

Der Horizontal-Speicher 58 ist weitgehend identisch mit dem gerade betrachteten Speicher, und er wirkt in nahezu gleicher Weise wie dieser Speicher. Hierbei ist jedoch ein Verstärker 70 mit einem positiven und einem negativen Eingang vorgesehen, wobei der positive Eingang geerdet ist. Ein Kondensator 72 verbindet den Ausgang des Verstärkers mit dessen negativen Eingang. Ferner sind ein Widerstand 74 und ein Gatter 76 in der betreffenden Reihenfolge zwischen dem Ausgang der den Verstärker 52 enthaltenden Operationsverstärkerschaltung und dem negativen Eingang des Verstärkers 70 angeschlossen. Ein Rückkopplungswiderstand 78 liegt zwischen dem Ausgang des Verstärkers 70 und dem Eingang des Gatters 76, das in seinem Betrieb durch die Kippstufe 16 in zeitlicher Beziehung gesteuert wird. Wenn das Gatter 76 durch die Kippstufe 16 in den übertragungsfähigen Zustand übergeführt ist, wird das dann auftretende Ruheausgangssignal des Integrators 38 dem Horizontal-Speicher 58 zugeführt, von dem aus die Horizontal-Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre 36 gesteuert werden. Wie nachstehend noch näher ersichtlich werden wird, stellt die Ladung des Integrators 38 ein genaues Maß der gewünschten Horizontal-Ablenkung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre dar. Es sei bemerkt, daß im Falle des Speichers 34 der Speicher 58 eine konstante gespeicherte Spannung an die Ablenkschaltung während einer relativ langen Zeitspanne abgibt.

Nachstehend sei die Wirkungsweise der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung näher erläutert. Zunächst wird eine Folge-Abtastung beschrieben, d. h. es werden die Vorgänge bei offenem Schalter 29 erläutert. Dies stellt die mehr oder weniger konventionelle Art der Abtastung dar, bei der ein Triggersignal von der Signalquelle 10 mittels der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 abgeleitet wird. Dabei muß der Triggervorgang jeweils auftreten, bevor die Abtastung auftreten kann. Diese Anordnung ist relativ praktisch, wenn der Triggervorgang oder Bereich des Signalzuges, von dem das Triggersignal abgeleitet ist, vor Auftreten desjenigen Bereiches des Signalzuges, der auf der Kathodenstrahlröhre darzustellen ist, auftritt. Im Unterschied hierzu kann das Triggersignal auch in direktem

ίο Synchronismus mit dem Eingangssignal abgeleitet werden und vor dem Eingangssignal auftreten, nicht aber einen Teil dieses Signals bilden. Während jedes aufeinanderfolgenden Auftretens des Eingangssignalzuges wird eine Abtastprobe der Amplitude des

π Eingangssignals zu einem nacheinander jeweils späteren Zeitpunkt in Bezug auf das Triggersignal aufgenommen. Damit wird für das jeweilige wiederholte Auftreten des Eingangssignals nur eine sehr kleine Abtastprobe des Eingangssignals auf der Kathodenstrahlröhre 36 angezeigt; für die nächste Abtastprobe wird das nächste Auftreten des Eingangssignalzuges abgewartet. Auf Grund der Nachleuchtdauer des Leuchtstoffs der Kathodenstrahlröhre und auf Grund der angenommenen Geschwindigkeit und hohen Wiederholungsfrequenz des Eingangssignals stellt das Abtastverfahren ein zwechmäßiges Verfahren zur genauen Anzeige von mit hoher Geschwindigkeit auftretenden Signalen dar, die sonst mit einem Kathodenstrahloszillographen nicht angezeigt werden

iu könnten.

Im folgenden sei zunächst angenommen, daß die Gatter 20, 22 und 48 übertragungsfähig sind, d.h. normalerweise geschlossen sind. Wenn ein Triggersignal am Ausgang der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 auftritt, wird das Auslösegatter 20 in den nicht übertragungsfähigen Zustand übergeführt, wodurch der Kondensator 42 nicht mehr kurz geschlossen ist. Das Gatter 22 wird ebenfalls in den nicht übertragungsfähigen Zustand übergeführt. Die Folge hiervon ist, daß ein Strom / von der Stromquelle 46 an den Integrator 38 abgegeben werden kann. Dadurch erzeugt der Integrator 38 ein negatives lineares Ausgangssignal, und zwar bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Gatter 48 in den nicht übertragungsfähigen Zustand gelangt.

Gleichzeitig steuert ein Triggersignal von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 den »schnellen« Sägezahngenerator 24 an, und zwar zur Erzeugung eines linearen negativen Sägezahnausgangssignals 26. Wenn dieses Sägezahnausgangssignal 26 den Verglei-

eher 28 mit Überlaufen der Bezugsspannung des von dem Treppengenerator 32 abgegebenen bestimmten Stufenpegels ansteuert, giebt der Vergleicher 28 ein Taktsignal ab. Dieses Taktsignal steuert das Gatter 48 in den nicht übertragungsfähigen Zustand. Damit stellt die am Kondensator 42 liegende und vom Ausgang des Verstärkers 40 abgegebene Spannung ein Maß für die Zeitspanne zwischen dem von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 abgegebenen Triggersignal und dem von dem Vergleicher 28 abgegebenen Taktsignal dar. Die an dem Kondensator 42 liegende Spannung ist insbesondere nach einer verhältnismäßig langen Zeitspanne durch die Größe des Kondensators und durch die diesem Kondensator von der Stromquelle 46 her zugeführte Ladung bestimmt. Die an dem Kondensator 42 liegende Spannung ist ein echtes Maß für die Zeitspanne zwischen dem Triggersignal und dem Taktsignal; sie kann erheblich von dem Pegel des Ausgangssignalzuges 30 des Treppengenerators zu dem

betreffenden Zeitpunkt abweichen, und zwar in Abhängigkeit von Zittervorgängen beim Vergleicher, von Einschaltnichtlinearitäten des Sägezahnsignalzuges 26 und dgl.

Das von dem Vergleicher 28 abgegebene Taktsignal steuert ferner die Abtasteinrichtung 12, und zwar zur Aufnahme einer kleinen Abtastprobe des von der Signalquelle 10 gelieferten Signals und Abgabe des betreffenden Signals über den Widerstand 64 und das Gatter 66 an den Verstärker 60. Das Gatter wird dabei ι ο zu nahezu dem gleichen Zeitpunkt betätigt, jedoch für eine verhältnismäßig lange Zeitspanne. Am Ende des Betriebs des Gatters 66 ist der Abtastwert in dem Vertikal-Speicher 34 zur Abgabe an die Vertikal-Ablenkplatte der Kathodenstrahlröhre 36 gespeichert. Das von dem Vergleicher 28 gelieferte Taktsignal steuert ferner den Austastgenerator 33, der zu diesem Zeitpunkt den Elektronenstrahl in der Kathodenstrahlröhre 36 austastet. Wie zuvor ausgeführt, wird durch das Taktsignal ferner der Treppengenerator 32 veranlaßt, einen Ausgangspegel entsprechend einer tieferen Stufe abzugeben. Damit ist die Anordnung für den nächsten

^ Vergleich bereit.

ψ Nunmehr ist der vertikale Ablenkwert für eine

bestimmte Abtastprobe in dem Vertikal-Speicher 34 gespeichert. Ferner gibt die den Verstärker 52 umfassende Operationsverstärkerschaltung das gespeicherte Ausgangssignal des Integrators 38 an den Horizontal-Speicher 58 ab. Auf eine zur Stabilisierung des Wertes des Signals des Integrators 38 hinreichende Zeitspanne nach Auftreten eines Triggersignals von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 hin steuert die Kippstufe 16 das Gatter 76 des Speichers 58 an, und das Ausgangssignal des Integrators 38 wird in dem Horizontal-Speicher 58 gespeichert. Der Betrieb der Verzögerungs-Kippstufe 16 ist so festgelegt, daß diese Kippstufe nach einer hinreichend langen Zeitspanne nach Auftreten des Sägezahnsignalzugs 26 wirksam wird, so daß das Ausgangssignal des Integrators 38 einen Wert von sehr guter Konstanz aufweist. Das Ausgangssignal des Integrators 38, das nunmehr in dem Horizontal-Speicher 58 gespeichert ist, wird der Horizontal-Platte der Kathodenstrahlröhre 36 zugeführt. Da dieses Signal bzw. die Spannung dieses Signals

k ein genaues Maß für die Zeitspanne zwischen einem Triggersignal und einem Taktsignal ist, stellt es ein genaues Maß für die exakte horizontale Lage eines Punktes auf der Kathodenstrahlröhre dar.

Wenn der Sägezahnsignalzug 26 sich zu einem vorgegebenen Maximalwert hin ändert, werden der Sägezahnsignalgenerator 24 und der Vergleicher 28 zurückgestellt. Der Vergleicher 28 bewirkt seinerseits eine Rückstellung des Austastgenerators 33. Der Austastgenerator 33 ermöglicht nunmehr eine Hellsteuerung des Elektronenstrahls. Die in den Speichern 34 und 58 gespeicherten Werte bewirken nunmehr, daß der Elektronenstrahl der Röhre zu der richtigen Position hin geleitet wird, und zwar in horizontaler und vertikaler Richtung. Dies trifft für eine bestimmte Abtastpunktanzeige zu. Der Elektronenstrahl verbleibt in dieser Abtaststellung solange, bis wieder ein Taktsignal für die Aufnahme einer weiteren Abtastprobe auftritt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Elektronenstrahl kurzzeitig durch den Generator 33 getastet, d. h. also bis zu dem Zeitpunkt, zu dem beide Speicher 34 und 58 die genauen Werte der nächsten Abtastprobe speichern. Nach Ansteuerung des Gatters 76 durch die Verzögerungs-Kippstufe 16 werden die Gatter 20, 22 und 48 in geeigneter Weise durch die Verzögerungs-Kippstufe 16 in den übertragungsfähigen Zustand übergeführt, und zwar in Erwartung der nächsten Abtastoperation.

Nachdem der vollständige Signalzug einmal durch eine Vielzahl von Punkt-Abtastproben angezeigt ist, wie dies in F i g. 1 mit 84 angedeutet ist, wird die Ausgangsspannung des Treppengenerators 32 um eine Anzahl von Stufen vermindert. Diese Anzahl ist gleich einer vorgegebenen Anzahl von Abtastproben. Der Treppengenerator bewirkt dann selbst mit Erreichen der obersten Stufe seine Rückstellung, woraufhin er erneut mit der Abgabe eines vollständigen Signalzuges 84 beginnt. Wie einzusehen dürfte, erfolgt die Abtastung für eine nahezu kontinuierliche Darstellung auf dem Anzeigeschirm der Kathodenstrahlröhre schnell genug. In einem typischen Fall wurden Abtastproben jeweils nach 20 Mikrosekunden erzeugt, und die Anzeige des vollständigen Signalzuges erfolgte jeweils nach 20 Millisekunden. Die Zeitspanne zwischen dem Auftreten eines Triggersignals von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 und des Betriebs der Verzögerungs-Kippstufe 16 zur Überführung des Gatters 76 in den übertragungsfähigen Zustand betrug 10 Mikrosekunden. Die Zeitspanne zwischen dem Auftreten des Triggersignals und der Ansteuerung der Gatter 20, 22 und 48 zur erneuten Überführung in den übertragungsfähigen Zustand lag bei etwa 12 Mikrosekunden. Diese Werte können selbstverständlich für verschiedene abgetastete Signalzüge variieren.

Die vorliegende Schaltungsanordnung ist nun nicht nur imstande, im Folge-Betrieb zu arbeiten, sondern auch im Zufalls-Betrieb. Bei dem Zufalls-Betrieb werden Abtastproben zu aufeinanderfolgend späteren Zeitpunkten bezogen auf einen nacheinander wiederholt auftretenden Eingangssignalzug in geeigneter Weise aufgenommen, nicht aber in Abhängigkeit von einem von dem Eingangssignalzug abgeleiteten Triggersignal. Wie zuvor erwähnt, enthält der Vortrigger-Generator 18 einen Frequenzmesser, der Ausgangssignale mit der Frequenz der Triggersignale von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 erzeugt, und zwar zu Zeitpunkten, die vor dem Auftreten des jeweiligen Triggersignals liegen. Damit kann eine auf ein Ausgangssignal des Vortrigger-Generators 18 hin aufgenommene Probe eine Probe eines Teiles des Signalzuges sein, der tatsächlich erst später die Trigger-Überwachungseinrichtung 14 ansprechen läßt. Damit kann ein früher liegender Bereich des Signalzuges betrachtet werden. Zufalls-Abtasteinrichtungen, wie sie bisher bekannt sind, stellen dann die Zeitdifferenz zwischen einem Triggersignal und einem Taktsignal fest; die horizontale Ablenkung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre erfolgt dann entsprechend dieser Zeitdifferenz. Es war jedoch bisher notwendig, eine Verzögerungsschaltung zur Verzögerung des Taktsignals vor Messung der Zeitdifferenz zwischen dem Triggersignal und dem Taktsignal vorzusehen. Wie im folgenden noch näher ersichtlich werden wird, ist gemäß der Erfindung keine Verzögerung des Taktsignals vor Messung der Zeitdifferenz zwischen dem Taktsignal und dem Triggersignal erforderlich.

Für die Durchführung des Zufalls-Betriebs wird der Schalter 29 geschlossen. Die Erzeugung eines Ausgangssignals durch den Vortrigger-Generator 18 steuert den Sägezahngenerator 24 derart an, daß der Signalzug 26 auftritt. Gleichzeitig wird das zunächst übertragungsfähige Gatter 20 in den nichtübertragungs-

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fähigen Zustand übergeführt, so daß der Kondensator 42 dann nicht mehr kurzgeschlossen ist. Die zunächst übertragungsfähigen Gatter 22 und 48 verbleiben jedoch im übertragungsfähigen Zustand, weshalb der Kondensator 42 sich in keiner Richtung auflädt. Tritt jedoch zuerst am Ausgang der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 ein Triggersignal auf, so wird das Gatter 22 in den nichtübertragungsfähigen Zustand übergeführt, und der Integrator 38 beginnt damit, einen negativen Ausgangssignalzug zu erzeugen. Wenn ein Taktsignal auftritt, wird das Gatter 48 in den nichtübertragungsfähigen Zustand übergeführt. Die Spannung am Ausgang des Integrators 38 stellt dann ein echtes Maß für die Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten des Triggersignals von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 und dem Auftreten des Taktsignals von dem Vergleicher 28 dar. Die Horizontal-Ablenkinformation für den Oszillographen 36 wird, wie zuvor beschrieben, von dem Integrator 38 gewonnen, und der Abtastbetrieb wird, wie ebenfalls oben beschrieben, durch das Taktsignal gesteuert.

Wenn nunmehr das Taktsignal vor einem Triggersignal von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 auftritt, wird das Gatter 48 in den nichtübertragungsfähigen Zustand übergeführt, während das Gatter 22 im übertragungsfähigen Zustand verbleibt. Demgemäß erzeugt der Integrator 38 einen positiven linearen Sägezahnsignalzug. Dieser Sägezahnsignalzug hört anschließend auf, wenn ein Triggersignal am Ausgang der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 auftritt. Dieses Triggersignal führt das Gatter 22 in den nichtübertragungsfähigen Zustand über. Die gerade beschriebene Situation entspricht der Abtastung eines Teiles des Eingangssignalzuges, und zwar desjenigen Teiles, der auftritt, bevor das Triggersignal erzeugt ist. Es sei jedoch bemerkt, daß in dem Taktsignalweg keine Verzögerung vorgesehen ist, durch die bewirkt wird, daß ein Signal stets auftritt, bevor die anderen Signale gemessen sind. Vielmehr lädt sich der Integrator 38 in entgegengesetzten Richtungen, und zwar entsprechend der Folge der Signalvorgänge. Wenn das Gatter 76 anschließend betätigt ist, wird der von dem Integrator 38 erreichte Wert dem Horizontal-Speicher 58 und den Horizontal-Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre 36 zugeführt.

In einem typischen Beispiel würde die Abtastprobe rechts von der Mitte der Kathodenstrahlröhrenanzeige auftreten, wenn das Triggersignal vor dem Taktsignal auftritt. Tritt hingegen das Taktsignal vor dem Triggersignal auf, so würde die Probendarstellung links von der Mitte erfolgen. In dem Fall, daß der Taktimpuls oder das Taktsignal gleichzeitig mit dem Triggersignal auftritt, gibt der Integrator 38 insgesamt kein Ausgangssignal ab, und der Horizontal-Speicher 58 speichert eine Spannung von Null Volt. Dies führt dazu, daß der Elektronenstrahl in horizontaler Richtung nicht abgelenkt wird. Der Horizontal-Ablenkschaltung kann selbstverständlich eine Vorspannung zugeführt werden, so daß der jeweilige vollständig abgetastete Signalzug in irgendeine gewünschte Stellung gebracht werden kann.

Es dürfte gezeigt sein, daß die vorliegende Erfindung ein Ladungsmeßsystem verwendet, bei dem eine erste Folge des Triggersignals und des Taktsignals eine Ladung einer ersten Polaritä* bewirkt. Der Wert der Ladung ist dabei ein genaues Maß für die Zeitspanne zwischen den Signalen. Ferner wird durch eine zweite Folge eine Ladung entgegengesetzter Polarität erzeugt, deren Wert ebenfalls ein Maß für die Zeitdifferenz zwischen den Signalen ist. Auf diese Weise ist die Zeitspanne entweder durch positive oder negative Werte ohne die Verwendung einer Verzögerungseinrichtung in zweckmäßiger Weise gemessen. Da eine Verzögerungseinrichtung nicht verwendet wird, sind somit auch die bei deren Verwendung auftretenden Zittererscheinungen und Nichtlinearitäten vermieden.

Die Verringerung der mit den Zittererscheinungen ίο und Nichtlinearitäten verknüpften Probleme durch die vorliegende Erfindung führt dann zu einer genauen Messung der echten Zeitdifferenz zwischen einem Triggersignal und einem Taktsignal und zur genauen horizontalen Ablenkung bei der jeweiligen Anzeige. Dies erfolgt dabei anstelle einer Abstützung auf das Ausgangssignal eines Treppengenerators zum Zwecke der Erzielung dieses Horizontal-Ablenkwerts. Außerdem wird die Messung ohne die Verwendung von Verzögerungseinrichtungen durchgeführt, die zur Einführung von Zittererscheinungen führen würden und mit denen Probleme hinsichtlich der Anstiegszeit verknüpft sind.

Obwohl die in F i g. 1 dargestellte Schaltungsanordnung wegen ihrer Einfachheit und wegen der einfachen Betriebsweise bevorzugt wird, können die Prinzipien der Erfindung auch in einer Schaltung des in Fig.2 dargestellten Typs realisiert werden. Bei der in F i g. 2 dargestellten, eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellenden Schaltungsanordnung sind entsprechende Elemente in entsprechender Weise bezeichnet wie bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1. Ein Hauptunterschied dieser Schaltungsanordnung gegenüber der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung betrifft die Einrichtung, durch die das Horizontal-Ablenksignal für eine Kathodenstrahlröhre 36 erzeugt wird. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 nimmt die den Verstärker 52 umfassende Operationsverstärkerschaltung ein Eingangssignal von dem Miller-Integrator 80 und von dem Sägezahnsignalgenerator 24 über einen Trennverstärker 27 auf. Der Verstärker 27, der zweckmäßigerweise einen Kathodenfolger darstellt, ist an den Eingang des Verstärkers 52 über einen Eingangswiderstand 82 angeschlossen. Der Verstärker 27 steuert ferner den Vergleicher 28. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Verstärker 27 für einen geeigneten Schaltungsbetrieb der Ausführungsform gemäß F i g. 2 vorzusehen. Es sei ferner bemerkt, daß ein Taktausgangssignal von dem Vergleicher 28 den von dem Sägezahnsignalgenertor 24 abgegebenen Sägezahnsignalzug im Falle der Ausführungsform gemäß F i g. 2 beendet oder abschaltet.

Bezüglich der Ausführungsform gemäß Fig.2 sei ferner bemerkt, daß der Miller-Integrator 80 weitgehend im Aufbau dem Integrator 38 bei der zuvor betrachteten Ausführungsform entspricht. Eine Ausnahme bildet jedoch der Umstand, daß lediglich ein Auslöseimpuls oder -signal und lediglich ein Stop-Impuls oder -signal von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 her zugeführt werden. Das Startsignal setzt den Miller-Integrator 80 in Funktion, wodurch dieser ein zu positiven Werten linear ansteigendes Sägezahnausgangssignal 50 abgibt. Das Stopsignal beendet das Sägezahnsignal. Es dürfte daher ersichtlich sein, daß mit Auftreten eines Startsignals und eines Stop-Signals bei

dem Miller-Integrator 80 von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 her kein Ausgangssignal erzeugt wird. Dem Miller-Integrator 80 kann ein Start- oder Auslösesignal ferner über einen Schalter 29 von dem

Vortrigger-Generator 18 her zugeführt werden. In dem Fall, daß der Schalter 29 geschlossen ist und der Vortrigger-Generator 18 einen Ausgangsimpuls erzeugt, beginnt der Miller-Integrator 80, sich aufzuladen, und zwar solange, bis von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 ein Impuls erzeugt wird. Zu dem Zeitpunkt hört die Ladung auf. Der Miller-Integrator 80 ist mit einer Stromquelle und einem Kondensator (in F i g. 2 nicht dargestellt) versehen, um einen Sägezahnsignalzug mit negativem Verlauf, aber mit gleicher Signalzusteigung anzugeben, wie sie der »schnelle« Sägezahnsignalzug 26 aufweist. Die Signalzüge 26 und 50 werden dem Eingang der den Verstärker 52 enthaltenden Operationsverstärkerschaltung zugeführt. Der Verstärker 52 erzeugt daraufhin ein Ausgangssignal, das proportional der Differenz der Dauer des Ausgangs-Sägezahnsignalzugs 50 im Vergleich mit dem Ausgang-Sägezahnsignalzug 26 ist.

Im folgenden sei die Betriebsweise der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform bei einem Folgebetrieb näher betrachtet, d. h. bei geöffnetem Schalter 29. Dabei bewirkt ein von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 abgegebenes Triggersignal, daß der Sägezahngenerator 24 in Betrieb gesetzt wird und den Signalzug 26 erzeugt. Dem Miller-Integrator 80 werden sowohl ein Auslösesignal als auch ein Stop-Signal (Befehle) zugeführt. Aus diesem Grunde verbleibt der Ausgang des Miller-Integrators 80 im Ruhezustand bei einem Null-Pegel. Der Sägezahnsignalzug 26 ändert sich in seinem Wert solange, bis der Verstärker 27 den Vergleicher 28 ansteuert, was nach Erreichen eines Bezugsspannungspegels der Fall ist, der durch einen Pegel der Pegel des Signalzugs 30 gebildet ist. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Vergleicher 28 einen Taktimpuls ab. Der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre wird dann ausgetastet, da der Austastgenerator 33 durch den betreffenden Taktimpuls betätigt wird. Wie oben beschrieben wird außerdem der Treppengenerator 32 um einen Schritt bezüglich seines Abgabepegels heruntergeschaltet. Der der Abtasteinrichtung 12 und dem Gatter 66 zugeführte Taktimpuls bewirkt, daß der bestimmte Spannungspegel des Eingangssignals zu diesem Zeitpunkt in dem Vertikal-Speicher 34 gespeichert wird. Ferner wird das Taktsignal dazu herangezogen, den Sägezahnsignabug 26 zu beenden. Der nach einer relativ langen Zeitspanne gespeicherte Spannungspegel ist durch die Ladung bestimmt, die von dem Sägezahnsignalgenerator 24 bis zum Zeitpunkt der Abtastung abgegeben wird. Wird annahmegemäß eine relativ konstante Stromquelle für die Ladung eines Miller-Kondensators in dem Sägezahnsignalgenerator 24 verwendet, so ist die in dem Sägezahngenerator 24 schließlich gespeicherte Spannung ein echtes Maß für die Zeitspanne zwischen dem Triggervorgang und dem Taktvorgang. Der in dem Sägezahnsignalgenerator 24 gespeicherte Spannungspegel kann dabei erheblich von der Bezugsspannung abweichen, die von dem Treppengenerator 32 abgegeben wird. Dies hängt von dem Vergleicher-Zittern und von den Sägezahn-Nichtlinearitäten ab. Auf diese Weise ist also eine Spannung erzeugt, die genau anzeigt, an welcher Stelle eine Abtastprobe in horizontaler Richtung auf der Kathodenstrahlröhre 36 in Bezug auf die übrigen Abtastproben unterzubringen ist.

Der Verstärker 27 gibt diesen Spannungspegel an die den Verstärker 52 enthaltende Operationsverstärkerschaltung und über diese an den Horizontal-Speicher 58 ab. Die Verzögerungs-Kippstufe 16 betätigt das Gatter 76 zu einem Zeitpunkt, der hinreichend lang nach Auftreten des von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 abgegebenen Triggersignals liegt, wodurch das Ausgangssignal des Sägezahnsignalgenerators 24 einen stabilen Wert angenommen hat. Dieser Wert wird nunmehr dem Kondensator 72 des Horizontal-Speichers 58 zugeführt und auf diesem gespeichert. Damit wird das mit diesem Wert auftretende Ausgangssignal den Horizontal-Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre 36 zugeführt. Wenn der Vergleicher 28 zurückgestellt wird, bewirkt der Austastgenerator 33 eine Helltastung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre 36. Damit tritt eine Punktdarstellung der Abtastinformation auf der Kathodenstrahlröhre 36 in der genauen vertikalen und horizontalen Position unter sehr geringem Zittern auf.

Für einen Zufalls-Abtastbetrieb wird der Schalter 29 geschlossen, und der Vortrigger-Generator 18 erzeugt seinen Ausgangsimpuls zu einem bestimmten Zeitpunkt vor Auftreten des nächsten Triggersignals. Der Sägezahnsignalgenerator 24 und der Miller-Integrator 80 werden beide gleichzeitig ausgelöst. Wie oben erwähnt, sind beide Schaltungen imstande, ein Ausgangssignal von nahezu gleicher Steigung jedoch von entgegengesetzter Polarität abzugeben. Wenn das Triggersignal von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 abgegeben wird, und zwar weitgehend koinzidierend mit einem Teil eines Eingangssignalzuges, dann wird der Miller-Integrator 80 stillgesetzt, der damit keine weitere Ladung mehr aufnimmt. Der Miller-Integrator 80 stabilisiert sich auf einem Pegel, der durch die relative Zeitspanne zwischen dem Triggersignal von dem Vortrigger-Generator 18 und dem Triggersignal von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 bestimmt ist. Ändert sich dann, wie zuvor, der Signalzug 26 auf einen Wert, der durch den Treppengenerator 32 geliefert wird, so gibt der Vergleicher 28 ein Taktsignal ab, und der Eingangssignalzug wird wie in der zuvor beschriebenen Weise abgetastet. Auch hier wird zu diesem Zeitpunkt der Sägezahnsignalgenerator 24 angehalten. Die den Verstärker 52 umfassende Operationsverstärkerschaltung erzeugt ein Ausgangssignal, das der Differenz der Endpegel des Sägezahnsignalgenerators 24 und des Miller-Integrators 80 proportional ist. Bei dem vorliegenden Beispiel stellt diese Differenz ein genaues Maß für die Zeitdifferenz zwischen dem Triggersignal von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 und dem Taktsignal von dem Vergleicher 28 dar. Dieses Differenzsignal wird dem

so Horizontal-Speicher 58 zugeführt, der die geeignete Horizontal-Ablenkung und die horizontale Positionierung des Eingangssignals nahezu zitterfrei bewirkt.

Stellt der Vergleicher 28 eine Übereinstimmung der miteinander verglichenen Größen fest und gibt er ein Taktsignal ab, bevor ein Triggerausgangssignal von der Trigger-Überwachungseinrichtung 14 her auftritt, so ist die Endspannung des Miller-Integrators 80 größer als die des Sägezahnsignalgenerators 24. Dies entspricht dabei selbstverständlich den Abtastungen des Eingangssignalzuges in einem früheren Teil, und zwar bevor ein Triggersignal erzeugt worden ist. Demgemäß tritt das vom Ausgang des Verstärkers 52 abgegebene Differenzsignal mit entgegengesetztem Vorzeichen auf. Die Folge hiervon ist, daß die horizontale Ablenkung in der Kathodenstrahlröhre 36 negativ ist. Es ist jedoch von Bedeutung darauf hinzuweisen, daß die horizontale Ablenkung dennoch weitgehend zitterfrei ist und daß darüber hinaus keine Verzögerungsnetzwerke oder dgl.

Elemente verwendet werden, die zu einer erschwerenden Zittererscheinung führen könnten. Dies bedeutet, daß der Wegfall des Zitterns zu einem großen Teil durch das Fehlen von Verzögerungsnetzwerken in den Signaloder Triggerkanälen ermöglicht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Ermittelung des zeitlichen Abstands und der Reihenfolge des Auftretens zweier voneinander verschiedener Ereignisse, die an voneinander getrennten Schaltungsstellen jeweils einen gesonderten Impuls oder Signalsprung auslösen, mit einer wenigstens einen Kondensator enthaltenden Zeitmeßschaltung, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Miller-Integrator (40,42) vorgesehen ist,
daß erste und zweite Stromspeisungseinrichtungen (44,46) zur Aufladung des Miller-Integrators (40,42) in entgegengesetzten Richtungen vorgesehen sind, daß mit jeder Stromspeisungseinrichtung (44, 46) eine Gattereinrichtung (22, 48) in Reihe geschaltet ist, und daß diese Gattereinrichtungen (22, 48) auf die durch die beiden Ereignisse jeweils ausgelösten Impulse bzw. Signalsprünge ansprechen und den Miller-Integrator (40, 42) veranlassen, eine Ladung zu speichern, die proportional der Zeitdifferenz zwischen den betreffenden Ereignissen ist und deren Polarität durch die Reihenfolge des Auftretens dieser Ereignisse bestimmt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Gattereinrichtungen (22,48) zunächst im durchgeschalieten Zustand sind und nacheinander durch das Auftreten der beiden Ereignisse in den gesperrten Zustand gelangen, daß die jeweils abgegebenen Ströme gleich sind, derart, daß bei zunächst durchgeschalteten Gattereinrichtungen (22, 48) keiner dieser Ströme den Kondensator (42) des Miller-Integrators (40,42) zu laden vermag,
und daß mit Überführen einer Gattereinrichtung (22 bzw. 48) in den gesperrten Zustand durch das Auftreten des einen Ereignisses die durch die andere Gattereinrichtung angeschaltete Stromquelle den Kondensator (42) des Miller-Integrators (40, 42) solange auflädt, bis die zweite Gattereinrichtung infolge Auftretens des zweiten Ereignisses in den gesperrten Zustand gelangt ist.

3. Schaltungsanordnung zur Ermittelung des zeitlichen Abstands und der Reihenfolge des Auftretens zweier voneinander verschiedener Ereignisse, die an voneinander getrennten Schaltungsstellen jeweils einen gesonderten Impuls oder Signalsprung auslösen, mit einer einen Kondensator enthaltenden Zeitmeßschaltung, dadurch gekennzeichnet,

daß ein erster Miller-Integrator (24) und ein zweiter Miller-Integrator (80) vorgesehen sind, daß Einrichtungen (18, 29) vorgesehen sind, die vor dem Auftreten der beiden Ereignisse beide Miller-Integratoren (24, 80) zur Abgabe jeweils eines Sägezahnsignals veranlassen,
daß auf das Auftreten des einen Ereignisses hin der eine Miller-Integrator (24) hinsichtlich der weiteren Erzeugung seines Sägezahnsignals unter Festhalten des zu dem betreffenden Zeitpunkt vorhandenen Sägezahnsignal-Spannungswertes stillsetzbar ist,
daß auf das Auftreten des zweiten Ereignisses hin der andere Miller-Integrator (80) hinsichtlich der Abgabe seines Sägezahnsignals unter Festhalten des zu dem betreffenden Zeitpunkt vorhandenen Sägezahnsignalspannungswertes stillsetzbar ist
und daß mittels einer Meßschaltung (52) die Differenz der Ausgangsspannungen der beiden Miller-Integratoren (24,80) bestimmbar ist.