DE1766432B1 - Digitaler Spannungsmesser - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen digitalen gleichsstrom zugeführt. Ein dem Vergleicher 12 nach-

Spannungsmesser mit sukzessivem oder stellenweisem geschaltetes Steuerwerk 18 gibt an, welcher der beiden

Abgleich. Bei einem derartigen digitalen Spannungs- Eingangsströme des Vergleichers größer ist. Das

messer wird das Eingangssignal zunächst zur Bestim- Steuerwerk setzt einen Ringzähler 20 in Gang, der die

mung der Ziffer der höchsten Stelle mit einer Reihe 5 Zählzustände 0, 1, 2 ... durchläuft. Vier bistabile

von Werten einer ersten Größenordnung verglichen. Schaltungen 22 bis 25, denen Bewertungs- oder Ge-

Anschließend wird zur Bestimmung der Ziffer der wichtswerte von 40, 20, 20 und 10 zugeordnet sind,

nächstniedrigeren Stelle der Rest des Eingangssignals werden aufeinanderfolgend vom Zähler 20 angesteuert

mit einer Reihe von Werten der nächstniedrigeren und liefern über entsprechend bewertete Widerstände

Größenordnung verglichen usw. io 26 Ströme an die Leitung 16. Der auf diese Weise

Die bekannten digitalen Spannungsmesser dieser erzeugte Vergleichsstrom nimmt so lange zu, bis er

Art sind sehr kostspielig, da sehr viele bistabile Kipp- den Eingangsstrom übersteigt. Daraufhin setzt das

glieder und Präzisionswiderstände zur Bereitstellung Steuerwerk 18 diejenige bistabile Kippstufe zurück,

der Vergleichswerte für die einzelnen aufeinander- die den Überstrom verursacht. Dieser Vorgang dauert

folgenden Größenordnungen benutzt werden. 15 so lange an, bis alle vier bistabilen Schaltungen abge-

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesen fragt worden sind. Nach Beendigung der Abfrage

Aufwand zu verringern und gleichzeitig dabei eine speichern die bistabilen Kippschaltungen 22 bis 25

bessere Sichtanzeige des digitalen Meßwertes zu liefern. diejenige binärcodierte Dezimalzahl, die der Ziffer des

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch höchsten Stellenwertes der zu messenden Spannung

gelöst, daß eine einzige Einrichtung eine Reihe von ao entspricht. Diese Ziffer wird von einem Decoder 28

Vergleichswerten erzeugt, daß eine Steuereinrichtung decodiert und von einem Anzeigeelement 30, bei-

die Erzeugungseinrichtung für die Vergleichswerte spielsweise einer Anzeigeröhre, sichtbar wiedergegeben.

derart umschaltet, daß die Erzeugungseinrichtung auf- Daraufhin wird vom Steuerwerk der nächstfolgende '

einanderfolgend mit geringeren Stellenwertigkeitsbe- Dekadenbereich erfaßt. Hierbei werden in ähnlicher

reichen arbeitet, daß eine Vergleichseinrichtung einen 25 Weise vier weitere bistabile Schaltungen 32 abgefragt,

Wert von jedem Bereich auswählt und daß ein ana- die mit Bewertungswiderständen 34 verbunden sind,

loger Speicher zur Erzeugung des der Vergleichsein- denen die Werte 4,2,2 und 1 zugeordnet sind. Auf diese

richtung zugeführten Vergleichssignal die ausgewählten Weise wird die zweite oder nächstfolgende Ziffer in den

Werte der aufeinanderfolgenden Bereiche kumulativ bistabilen Schaltungen 32 gespeichert. Diese Ziffer

speichert. 3° wird von einem Decoder 36 decodiert und von einer

Nach der Erfindung wird also der aus bistabilen Anzeigeröhre 38 wiedergegeben.

Kippgliedern aufgebaute digitale Speicher eines her- Bei dem bekannten Spannungsmesser stellen die kömmlichen digitalen Spannungsmessers mit stellen- vielen bistabilen Schaltungen und zugehörigen Präziweisem Abgleich durch einen einzigen weniger auf- sionswiderstände sowie die Decoder 28 und 36 die aufwendigen Analogspeicher ersetzt. Dadurch ist die zur 35 wendigsten Baueinheiten dar. Bereits bei dem beErzeugung der Vergleichswerte dienende Einrichtung schriebenen einfachen Ausführungsbeispiel sind acht in der Lage, eine zeitliche Aufteilung zwischen den bistabile Schaltungen und acht Präzisionswiderstände aufeinanderfolgenden Bereichen vorzunehmen. Vor- erforderlich. Falls eine Ablesung auf drei oder vier zugsweise können Decoder, die das Anzeigegerät, bei- Dezimalstellen erwünscht ist, werden entsprechend spielsweise Anzeigeröhren, ansteuern, ebenfalls nach 40 mehr Bauelemente dieser Art benötigt. Im folgenden dem Zeitaufteilungsverfahren betrieben werden. In- soll eine Ausführungsform nach der Erfindung befolge der Trägheit des menschlichen Auges erscheinen schrieben werden, bei der einige Baueinheiten zeitlich sämtliche Ziffern des Anzeigewertes praktisch gleich- aufeinanderfolgend mehrfach ausgenutzt werden. g zeitig und können bequem abgelesen werden. Wie bei dem in F i g. 1 beschriebenen bekannten I

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an Hand 45 Spannungsmesser wird bei dem nach der Erfindung

von Figuren beschrieben werden. aufgebauten Spannungsmesser nach F i g. 2 die Ein-

F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild eines bekannten gangsspannung der Klemme 10 zugeführt, die über den

digitalen Spannungsmessers mit sukzessivem Abgleich; Widerstand 14 an den Vergleicher 12 angeschlossen ist.

F i g. 2 ist das Blockschaltbild einer Ausführungs- Der über die Leitung 16 dem Vergleicher 12 zugeführte

form nach der Erfindung; 50 Vergleichsstrom wird allerdings mit Hilfe eines ein-

F ig. 3 ist das Blockschaltbild einer weiteren Aus- zigen Widerstandes 40 gebildet, dem ein Analogspeicher

führungsform nach der Erfindung; 42 zugeordnet ist. Solange der zu messende Eingangs-

F ig. 4a und 4b sind ausführlichere Blockschalt- strom größer ist als der Vergleichsstrom, hält der Verbilder der in F i g. 3 gezeigten Anordnung. gleicher 12 ein Tor 44 im durchgeschalteten Zustand,

Der Einfachheit halber soll angenommen werden, 55 so daß die Taktimpulse eines Taktgebers 43 durch das

daß die gezeigten Ausführungsformen auf der Grund- Tor 44 zum Zähler 20 gelangen können. Sobald der

lage eines binärcodierten Dezimalcodes 4, 2, 2, 1 ar- Vergleichsstrom den Eingangsstrom übersteigt, setzt

beiten, obwohl auch andere Codes benutzt werden der Vergleicher 12 eine bistabile Schaltung 45 zurück,

könnten. Bei den in den F i g. 1 bis 3 beschriebenen die daraufhin das Tor 44 sperrt. Solange das Tor 44

Ausführungsformen werden lediglich zwei Dekaden- 60 durchgeschaltet ist, gelangen auch die Impulse über

stufen beschrieben. Weitere Stufen wären entsprechend eine Maßstabsschaltung 46 zum analogen Speicher 42,

aufgebaut. der die Impulse integriert. Zu diesem Zweck kann der

Bei dem in F i g. 1 gezeigten, bekannten digitalen Speicher 42 einen Integrationsverstärker aufweisen.

Spannungsmesser mit stellenweisem Abgleich liegt Eine Impulsformerschaltung 48 im Eingangskreis der

die zu messende Eingangsspannung an einer Klemme 65 Maßstabsschaltung 46 speist zwei Präzisionswider-

10. Von der Klemme 10 fließt ein Strom durch einen stände 50 und 52 mit einem Widerstandswert von R

Widerstand 14 zu einem Stromvergleicher 12. Über bzw. 1Oi?. Welcher der beiden Widerstände 50 und 52

eine Leitung 16 wird dem Stromvergleicher ein Ver- an den Impulsformer angeschlossen ist, wird von der

3 4

Stellung eines Schalters 53 bestimmt. Das Ausgangs- mäße Gerät immer noch einfacher und weniger auf-

signal des Impulsformers 48 kann dem betreffenden wendig aufgebaut als die bekannten Spannungsmesser

Widerstand direkt oder über eine Impulsumkehr- dieser Art, da die vielen in F i g. 1 gezeigten bistabilen

stufe 54 zugeführt werden. Dies wird von einem Schaltungen und Präzisionswiderstände wegfallen. Schalter 56 gesteuert. 5 Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist

Beim Beginn der Messung bringt das Steuerwerk 18 in F i g. 3 dargestellt. Diese Ausführungsform unterdie Schalter 53 und 56 in die gezeigte Stellung, und der scheidet sich von der Anordnung nach F i g. 2 ledig-Zähler 20 wird auf —1 (d. h. 9) zurückgestellt. Darauf- lieh dadurch, daß die dem Speicher 42 zugeführte hin setzt das Steuerwerk die bistabile Schaltung 45, um Spannung für die einzelnen Bereiche auf eine andere das Tor 44 durchzuschalten. Da der Eingangsstrom io Weise gewonnen wird. Die Impulse vom Tor 44 werden anfangs den noch nicht vorhandenen Vergleichsstrom einer Diodenpumpschaltung 64 zugeführt, die den übersteigt, bleibt das Tor 44 durchgeschaltet, so daß Speicher 42 speist. Die Größe der dem Speicher 42 vom Taktgeber 43 Taktimpulse zum Zähler 20 ge- zugeführten Ladungseinheiten wird von einem Spanlangen. Bei jedem Taktimpuls liefert der Impuls- nungsteilerwiderstand 66 oder 68 bestimmt. Welcher former 48 einen Impuls vorgegebener Amplitude 15 der beiden Widerstände benutzt wird, hängt von der über den Widerstand 50 zum Integrationsspeicher 42. Stellung eines Schalters 70 ab. Die Größe der Ladungs-Sobald das Steuerwerk feststellt, daß das Ausgangs- einheiten und damit auch die Schritthöhe eines treppensignal des Vergleichers sein Vorzeichen geändert hat, förmigen Signals, das vom Integrationsspeicher 42 was bedeutet, daß der Vergleichsstrom den Eingangs- erzeugt wird, nehmen um den Faktor 10 ab, wenn der strom übersteigt, wird die bistabile Schaltung 45 20 Widerstand 68 durch den Widerstand 66 ersetzt wird, zurückgesetzt, um das Tor 44 zu sperren. Das Steuer- Zu Beginn der Messung wählt das Steuerwerk den werk schaltet auch infolge der Änderung im Ausgangs- Widerstand 66 aus, stellt den Zähler auf —1 zurück signal des Vergleichers den Schalter 56 um. Im An- und setzt die bistabile Kippschaltung 45. Daraufhin Schluß daran liefert das Steuerwerk ein Signal über eine beginnt die Diodenpumpschaltung zu arbeiten, und Leitung 58 zur Maßstabsschaltung 46, um einen Im- 35 der Speicher 42 erzeugt ein treppenförmiges Ausgangspuls aus dem Speicher 42 herauszunehmen und damit signal, das im Vergleicher 12 mit dem zu messenden den Vergleichsstrom wieder kleiner zu machen als den Eingangssignal verglichen wird. Sobald sich das Aus-Eingangsstrom. Da der Zähler 20 ursprünglich auf —1 gangssignal des Vergleichers umkehrt, wird die bistagesetzt war, braucht man den Zählerstand jetzt nicht bile Kippschaltung 45 zurückgesetzt. Das Steuerwerk zu ändern, und die im Zähler enthaltene Zahl kann 30 veranlaßt, daß die erste Ziffer abgezeigt wird, wie es direkt vom Decoder 28 decodiert und von der Anzeige- bereits beschrieben wurde. Gleichzeitig bewirkt das einheit 30 angezeigt werden, die zu diesem Zweck über Steuerwerk, daß die Diodenpumpschaltung 64 dem eine Leitung 60 einen Impuls vom Steuerwerk 18 er- Speicher 42 einen negativen Impuls zuführt, so daß hält. Die einander entsprechenden Katoden der An- dessen Ausgangssignal unter das zu messende Einzeigeröhren 30 und 38 können parallel an den Ausgang 35 gangssignal abfällt. Weiterhin stellt das Steuerwerk des Decoders 28 angeschlossen werden, weil das Steuer- den Zähler auf —1 zurück und schaltet den Schalter 70 werk den Anoden der einzelnen Anzeigeröhren die um, so daß jetzt der Widerstand 68 eingeschaltet ist. Steuerimpulse getrennt zuführen kann. Schließlich wird noch die bistabile Schaltung 45 ge-

Unmittelbar darauf veranlaßt das Steuerwerk, daß setzt, wodurch die Messung im zweiten Stellenbereich

der Schalter 53 umgeschaltet und der Zähler 20 auf — 1 40 ausgelöst wird. Der weitere Ablauf erfolgt in ähnlicher

zurückgestellt wird. Die bistabile Kippschaltung 45 Weise wie bei der Anordnung nach F i g. 2.

wird wieder gesetzt und das Tor 44 durchgeschaltet. Um das Wesentliche der Erfindung herauszustellen,

Die Impulse gelangen jetzt vom Impulsformer 48 sind die beiden Ausführungsbeispiele der Erfindung in

über den Widerstand 52 mit einem Wert von 1Oi? den F i g. 2 und 3 schematisch dargestellt, ohne die

zum Speicher 42. Dem Zähler 20 werden ebenfalls 45 Einzelheiten der benutzten Schaltungen zu zeigen. So

Taktimpulse zugeführt. Sobald das Ausgangssignal werden beispielsweise in Wirklichkeit keine einfachen

des Vergleichers sein Vorzeichen erneut umkehrt, ist mechanischen Umschalter benutzt. In den Fig. 4a

in dem Zähler die zweite Ziffer des zu messenden und 4 b sind die Einzelheiten des Ausführungsbeispiels

Wertes gespeichert. Die Anzeige dieser Ziffer geschieht nach F i g. 3 gezeigt. Hierzu werden Verstärker und

dadurch, daß den Anoden der Anzeigeröhre 38 über 50 NAND-Glieder verwendet, die beide eine Inversion

eine Leitung 62 ein Steuerimpuls zugeführt wird. durchführen. Ferner werden bistabile Kippschaltungen

Da bei einem Spannungsmesser mit stellenweisem benutzt. Diese Baueinheiten sind mit den Buchstaben Abgleich 1000 Ablesungen pro Sekunde bequem er- A, B usw. bezeichnet. Bei der binären Darstellung ist reicht werden können, sieht man infolge der Trägheit die binäre 1 stets positiv gegenüber der binären 0. des menschlichen Auges die angezeigten Werte auf 55 Die Ausführungsformen nach der Erfindung können den Anzeigeröhren 30 und 38 praktisch gleichzeitig. sowohl positive als auch negative Eingangsspannungen In Wirklichkeit wird allerdings jede Röhre nur wäh- messen. Eine die Polarität der Eingangsspannung anrend eines kurzen Zeitintervalls am Ende der den zeigende bistabile Kippschaltung B wird anfangs betreffenden Dekadenbereich zugeordneten Zeit- in den gesetzten oder zurückgesetzten Zustand geperiode beaufschlagt. Falls es notwendig sein sollte, 60 bracht, je nach der vom Vergleichsverstärker A festkann man jede Röhre während des größten Teils einer gestellten Polarität. Die Polarität wird von einem vollständigen Zeitperiode eingeschaltet lassen, indem Anzeigeelement 80 angezeigt. Das beschriebene Ausman einen einzigen Dekadenzwischenspeicher zwischen f ührungsbeispiel ist ferner in der Lage, drei Dekaden den Zähler 20 und die Röhren 30 und 38 schaltet, und anzuzeigen, nämlich die Hunderter, Zehner und Einer, zwar entweder vor oder hinter dem Decoder 28. Wenn G5 Welcher Dekadenbereich gerade gemessen wird hängt man einen größeren Aufwand treiben will, so kann vom Zustand der Tore V, W und X ab, die nacheinman jeder Anzeigeröhre einen Dekadenzwischen- ander durchgeschaltet werden, wenn die bistabilen speicher zuordnen. Selbst dann ist das erfindungsge- Kippstufen Fund G den Zustand 0 und 0,1 und 0 bzw.

5 6

0 und 1 annehmen. Wenn diese bistabilen Kippschal- Impulse von der Schaltung RR in der Torschaltung 99 tungen, die einen Zykluszähler zur Steuerung der auf- zu zählen, und sein binärer Zählstand wird von einer einanderfolgenden Schritte jedes Zyklus bilden, in den Decoder- und Treiberstufe 108 zu einer Dezimalzahl Zustand 1 und 1 übergehen, dann wird ein Rückstell- decodiert. Die Stufe 108 steuert die Katoden von drei tor F durchgeschaltet, das einen Integrationsverstär- 5 parallelgeschalteten Anzeigeröhren 110 an. Die Anode ker 82 mittels eines Feldeffekttransistors 84 zurück- der dem betreffenden Meßbereich zugeordneten Anstellt. Dieser Verstärker 82 bildet den in F i g. 3 ge- zeigeröhre wird über Tore 112 unter der Steuerung der zeigten Speicher 42. Schaltungen V, W, X und CC angesteuert.

Die bistabilen Kippstufen B und E sind jR-S-Flip- Weitere Erläuterungen zur Erfindung sollen an Hand

flops, an deren Ausgang Q eine binäre 1 anliegt, wenn io von Wahrheitstabellen gegeben werden, der Eingang C nach 0 übergeht und der Eingang R

⁸¹T⁰V ·?' ^Währef^d ^^{m AUSg}£^{ng Ö}u^eÄⁿ"u° ^erl^Cheini Anfangsbedingungen

oder bleibt, wenn der Eingang C nach 0 übergeht und

der Eingang S gleich 1 ist. Die Symbole C, P, Q, R, S F = G = 1 Integrationsverstärker zurückgesetzt werden zur Bezeichnung der Ein- und Ausgänge von 15 ~ .. , . . . . _.

Flipflops benutzt. Ferner soll unter Q(E) der ß-Aus- ^D = ¹ Annahme einer positiven Emgangsspangang des Flipflops E verstanden werden. Die bista- nung.

bilen Kippstufen CC, F und G sind ii-S-FIipflops, die

über Kreuz geschaltet sind, so daß sie als /-AT-Flipflops ^{Unter di}esen Bedingungen herrschen an den Ausarbeiten. Das heißt, sie ändern jedesmal ihren Zustand, 20 gangen der verschiedenen Schaltungen die folgenden wenn der Eingang C nach 0 übergeht. Die bistabile Zustände:

Kippstufe CC hat einen überdeckenden oder asyn- μ

chronen Eingang P, wobei ß(CC) == 0 für P(CC) == 0. A 1 PP 1 N 0 %

Die Schaltung 85 ist eine reversible Diodenpumpschaltung mit einem Kondensator 86, dem zur Eichung 25 ein Kondensator 88 parallel geschaltet ist. Für den Hunderterbereich wird die Ladespannung für die Diodenpumpschaltung von einer Zenerdiode 90 bestimmt. Für den Zehner- und Einerbereich sind Spannungsteiler mit Transistoren 92 und 94 vorgesehen, die 30 von den Toren W und X gesteuert werden. Ein an den Ausgang des Verstärkers 82 angeschlossener Spannungsteiler 96, dessen Anzapfungen den einzelnen

Kontaktklemmen eines Schalters 97 zugeführt sind, Der Zustand des Tores O ist in Klammern angegedient dazu, einen 10-, 1, oder 0,1-Volt-Bereich auszu- 35 ben, da entsprechend der Eingangssignale dieses Tores wählen. am Ausgang eine 1 anliegen sollte. Da die Ausgänge

Die Pumpschaltung wird über Transistoren 98 und der Tore JV und O parallel geschaltet sind und eine 0 100 von einer Torschaltung 99 betrieben, die auch noch eine 1 überdeckt, wird im vorliegenden Fall die 1 am dazu dient, einen Impuls aus dem Speicher zu subtra- Ausgang des Tores O durch die 0 am Ausgang des hieren, wenn sich das Ausgangssignal des Vergleichers 40 Tores JV überdeckt. In den folgenden Tabellen sollen in ändert. Die Torschaltung 99 spricht auf das Ausgangs- Klammern dargestellte Binärzeichen ähnliche Fälle signal des Vergleichers an, um entsprechend der Polari- wiedergeben. In der folgenden Tabelle soll unter Z dertät des Eingangssignals die richtige Polarität für die jenige Zustand der Schaltung D verstanden werden, Pumpschaltung auszuwählen, und kehrt automatisch bei dem sich der Ausgang gerade nach 0 ändert, d. h. die Polarität des abzuziehenden Impulses infolge des 45 wenn an beiden Eingängen der Schaltung/) eine 1 Schaltvorgangs am Ausgang des Vergleichers um. Der anliegt.

Subtraktionsvorgang findet unter der Steuerung einer Wenn WW — XX — 0, dann sind die Transistoren

den Zählvorgang anhaltenden Torschaltung 102 statt, 92 und 94 gesperrt. Wenn YY=I, dann ist der FeIddie auch das bistabile Zählglied CC ansteuert. Dadurch effekttransistor 94 leitend, und der Integrator wird wird der Anzeigezeitgeber 106 in Betrieb gesetzt. 50 zurückgestellt, so daß an seinem Ausgang 0 Volt aufWenn die Spannung am Zeitgabekondensator 107 so treten. Der Vergleicher A vergleicht daher die zu weit angestiegen ist, daß am Tor D zwei Einsen an- messende Eingangsspannung mit 0 Volt. Der Verliegen, dann ist der nächste Taktimpuls in der Lage, das gleicher kann daher die bistabile Schaltung B setzen, bistabile Kippglied E zurückzusetzen. Dadurch wird _an deren Eingang C entsprechend der Polarität der der Zykluszähler F und G weitergeschaltet, um den 55 Eingangsspannung F=O anliegt, nächsten Betriebs- oder Meßstellenbereich auszuwählen Dies findet statt, während der Kondensator 107 im

und den Anzeigezähler 104 nach 9 (—1) rückzustellen. Anzeigezeitgeber von 0 nach 1 geladen wird. Daraufhin Mit dem folgenden Taktimpuls wird auch die bistabile liegt an den beiden Eingängen der Schaltung D eine 1 Kippstufe E zurückgesetzt, so daß die bistabile Zähl- _an, so daß D = 0, K = 1 und E seinen Zustand beim schaltung CC angesteuert wird und sowohl das Tor U 60 nächsten Taktimpuls ändert, als auch die Torschaltung 99 durchgeschaltet werden.
Die Ansteuerung des bistabilen Kippgliedes E wird

durch den Anzeigezeitgeber 106 verzögert, da zuerst Zeit der Kondensator 107 auf einen vorbestimmten Wert >

A	1	PP	ι	JV	0	WW =	= 0
ß(B)	1	QQ	1	O	(1)	XX =	0
Q(CC)	0	RR	0	V	1	YY =	1
D	1	SS	1	W	1
Q(E)	0	T	1	X	1
(100)	0	U	1	Y	0
ί98)	0

aufgeladen werden muß, bis an beiden Eingängen des 65 j^t ZOlOlO]

Tors D eine 1 anliegt. Dadurch soll eine hinreichende 41111111 Anzeigezeit zur Verfügung gestellt werden.

Der Anzeigezähler beginnt von 9 an auf Grund der Q(B) 1111111

(Fortsetzung der Tabelle)

Q(CC)

D Q(E)

PP

QQ RR SS T U V W X Y

(100)
(98)

0
0
0
0

(D
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0

0
1
1
0

(1)
1
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
0

0
1
1
0

(D
1
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
0

1
1
0
0

(1) 1
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
0

1 1 0 0 (D

(D 0 1

(D 0 0 0 1 1 1 1 1

1 1 0 0

(1) 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0

(1) 0 0 0 1 1 1 1 1 nicht gezählte, subtrahierte Impuls durch SS laufen und im entgegengesetzten Falle umgekehrt. Wenn der Ausgang der Setz-Schaltung 100 gleich 1 ist, wird stets Ladung in den Integrationsverstärker 82 gepumpt. Für (100) = 1 ist es notwendig, daß (P + Q) = 0 ist, wozu der Taktimpuls gleich 1 sein muß. Damit die Anordnung arbeiten kann, muß sich der Integrator im Ruhezustand befinden, bevor (100) nach 0 zurückkehrt, d. h., der Vergleicher muß seinen Zustand bei Takt = 1,

ίο bevor Takt nach 0 zurückkehrt, ändern. Wenn sich der Vergleicher ändert, dann gelten die in der folgenden Tabelle gezeigten Werte.

Wie man daraus sieht, ist die Spalte unter dem zweiten 1-Taktimpuls in zwei Spalten unterteilt. Die linke dieser beiden Spalten gibt den Zustand unmittelbar nach dem Übergang des Taktimpulses nach 1 an. Der Transistor 98 beginnt dann Ladung aus dem Integrator herauszunehmen, um aus dem Integrator ein Bit zu subtrahieren. Während dieses Vorgangs sinkt die Vergleichsspannung unter die Eingangsspannung ab, so daß der Vergleicher A wieder umschaltet, wobei sich die Zustände in der rechten Spalte der unterteilten Spalte ergeben.

Zeit

Nach der zweiten Spalte der obigen Tabelle gilt YY = 0. Dadurch wird der Integrator 82 freigegeben. Ferner sind der Hunderterbereich und die Anzeigeeinheit durch die Schaltung V ausgewählt worden, da beim Übergang von Q(E) nach 0 die Ausgänge Q(F) und Q(G) von 1 nach 0 übergehen. Dabei wird die Anzeigeeinrichtung zurückgesetzt.

Da jetzt Q(E) = 0 und D = 1 ist, geht beim Anlegen einer 1 an S(E) der Ausgang Q(E) nach 1 über, wenn der nächste Taktimpuls 0 wird. Infolge von Q(E) = 1 wird (QCC) = 1, so daß das Tor U durchgeschaltet wird und Impulse von der Torschaltung 99 gleichzeitig mit dem Einschalten des Pumptransistors 98 gezählt werden. Der Übergang von Q(CC) nach 1 ist möglich, da zu diesem Zeitpunkt P(CC) = 1. Dies muß so sein, da entweder an der Schaltung O oder N zwei 1 anliegen. L muß daher 1 sein. M ist ebenfalls 1, ψ da sein Eingang über einen Kondensator 109 wechselstrommäßig gekoppelt ist und die Schaltung M nur dann von einer Flanke getriggert wird, wenn der Decoder 108 von 8 nach 9 übergeht. P(CC) wird dann 0, und die Zählung wird dadurch angehalten, daß Q(CC) ebenfalls 0 wird. Die andere Möglichkeit, die Zählung anzuhalten, und zwar durch den Vergleicher und durch L = O, wird noch beschrieben.

Das Zählen der Taktimpulse findet wie folgt statt. Das Tor PP ist 1, und das Tor QQ läßt die Taktimpulse durch. Je nach dem Ausgang der Schaltung A ist das Tor SS oder T durchgeschaltet.

Falls M nicht nach 0 übergeht, wie es oben beschrieben ist, dauert die Zählung an, da Taktimpulse dem Pump- und Setz-Transistor 98 bzw. 100 zugeführt werden, und zwar bis der Ausgang von A das Vorzeichen ändert, so daß A = B. Dadurch wird N = 0 = 1, wodurch über L der Ausgang Q(CC) = 0 und ferner PP durchgeschaltet wird, da QQ gesperrt ist. Ein weiterer, nicht mehr gezählter Taktimpuls gelangt durch PP. Da jedoch die Tore SS und T ihren Schaltzustand vertauscht haben, wird dieser Impuls subtrahiert, und A wird in seinen Anfangszustand gebracht, nämlich A = B. Wenn der Anfangsfehler + ve wäre, dann würden die gezählten Impulse durch T und der Takt
A Q(B)

Q(CC) 1

Q(E) N O PP

QQ

RR SS T U V W X Y

(100)
(98)

1
0
0

(1)
1

1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
0

1
0
1
0
1
0
1
1
0

(1)
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0

0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0

(1)
1
0
1
1
1
0
1

0
1
0
1
0
1
1
0

(1)
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0

1 1 0 1 0 0

(1) 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0

0 1 1 0 1 0 0

(1) 1

1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0

1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0

Bei Q(CC) = 0 ist der Transistor 105 im Anzeigezeitgeber gesperrt, und der Kondensator 107 ladet sich wieder von 0 bis 1. Während dies geschieht, wird der ermittelte Wert der Hunderterdekade angezeigt.

Wenn an beiden Eingängen der Schaltung D wiederum eine 1 anliegt und der Ausgang nach Null übergeht, wiederholt sich der gesamte Zyklus für die Zehnerdekade. Allerdings sind in diesem Falle, wenn Q(E) nach 0 geht, Q(F) = 1, Q(G) = 0, W=O, WW = 1, und der Transistor 92 ist leitend. Dies geschieht für (100) = 0, so daß die Änderung des Dekadenbereichs außer der Größe der Ladeimpulse den Integrator sonst nicht beeinträchtigt.

109 545/106

Zeit

Takt A	Be- Z stehender Zustand 1 1	1	1 .1	0 1	1 1	0 1	1 1
Q(B)	1	0	. τ—Ι	1	1	T-H	1
Q(CC)	0	O	0	0	0	1	1
D	1	0	O	1	1	1	1
Q(E)	0	0	0	1	1	0	0
N	0	(1)	0	0	0	0	0
O	(1)	1	(1)	(D	(1)	(1)	(D
PP	1	1	1	1	1	1	(D
QQ	1	0	1	1	τ-Η	1	0
RR	0	1	0	0	0	0	1
SS	1	1	1	1	1	τ-Η	(D
T	1	1	rH	1	1	1	0
U		0	τ-Η	1	1	1	O
V	0	T-H	0	1	T-H	1	1
W	1	1	1	0	0	0	0
X	1	T-H	1	1	1	1	1
Y	1	0	1	1	1	1	1
(100)	0	0	0	0	0	0	1
(98)	0	0	0	0	0	1

Der Zyklus wiederholt sich dann mit Q(F) ~ 0, Q(Gf) = 1, X = 0, XX = 1 und mit leitendem Transistor 94. Zum Abschluß wird in den Rücksetzzyklus umgeschaltet, wobei F=G = I, 7=0 und YY = 1. Der Integrator wird zurückgestellt, also an 0 Volt gelegt. Q(CC) wird in üblicher Weise nach 1 gebracht, um den Zählzustand festzustellen, wobei der Integratorausgang unverändert bleibt. A ändert sich daher nicht, und der Zähler wird nicht in der sonst üblichen Weise mittels L angehalten. Statt dessen wird die Zählung, wie es bereits oben beschrieben ist, durch M beendet, und die Schaltung ist für die nächste Messung bereit. Der Anzeigezeitgeber arbeitet zwar wie gewöhnlich, jedoch wird die »9« im Zähler 104 nicht angezeigt, da infolge V = W = X = 1 die Tore 112 gesperrt sind.

An Hand der Fig. 4a und 4b wurde lediglich eine Art der Verknüpfungsmöglichkeit beschrieben. Statt dessen gibt es noch viele andere Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Spannungsmesser aufzubauen. Anstatt bei der Zustandsänderung des Vergleichers einen Impuls vom Integrator zu subtrahieren, können die zum Analogspeicher gelieferten Impulse in ihrer PoIarität bei aufeinanderfolgenden Bereichen geändert werden, Bei den aufeinanderfolgenden Bereichen wäre dann die Anzahl der dem Zähler 104 zugeführten Impulse ein Komplement der benötigten Anzahl. Um nun die benötigte Zahl zu erhalten, sind viele bekannte Verfahren bekannt. So könnte man beispielsweise den Zähler in diesen Bereichen rückwärts zählen lassen.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Digitaler Spannungsmesser mit sukzessivem oder stellenweisem Abgleich, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Einrichtung (44, 48, 50 oder 44, 64) eine Reihe von Vergleichswerten erzeugt, daß eine Steuereinrichtung (18, 53 oder 18,70) die Erzeugungseinrichtung für die Vergleichswerte derart umschaltet, daß die Erzeugungseinrichtung aufeinanderfolgend mit geringeren Stellenwertigkeitsbereichen arbeitet, daß eine Vergleichseinrichtung (12) einen Wert von jedem Bereich auswählt und daß ein analoger Speicher (42) zur Erzeugung des der Vergleichseinrichtung zugeführten Vergleichssignals die ausgewählten Werte der aufeinanderfolgenden Bereiche kumulativ speichert.

2. Spannungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger, allen Bereichen zugeordneter digitaler Speicher (20) einen digitalen Wert speichert, der dem ausgewählten Wert des betreffenden Bereiches entspricht, und daß der digitale Speicher (20) aufeinanderfolgend mehrere Anzeigeeinrichtungen (30, 38) ansteuert, die den einzelnen Bereichen zugeordnet sind.

3. Spannungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Decoder (28) zwischen den digitalen Speicher (20) und die An-Zeigeeinrichtungen (30, 38) geschaltet ist.

4. Spannungsmesser nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Zwischenspeicher zwischen den digitalen Speicher und die Anzeigeeinrichtungen geschaltet ist.

5. Spannungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungseinrichtung einen Impulsgenerator (43, 48 oder 43, 64) für die Vergleichswerte aufweist, die zur Integration dem analogen Speicher (42) zugeführt werden, daß die Steuereinrichtung mittels ihrer Schalter (53 oder 70) die Impulsgröße vom einen zum nächsten Bereich verringern und daß eine Zähleinrichtung (20) die für jeden Bereich gelieferten Impulse zählt.

6. Spannungsmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator eine Diodenpumpschaltung (64) ist und daß die Schalter (70) die Speisespannung für die Diodenpumpschaltung ändern.

7. Spannungsmesser nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (12) die Zulieferung der Impulse in jedem Bereich beendet, sobald das Vergleichssignal das zu messende Eingangssignal überschreitet, und daß daraufhin eine Einrichtung (56 oder 102, P) veranlaßt, daß vom analogen Speicher (42 oder 82) ein Impuls subtrahiert wird, bevor zum nächsten Bereich übergegangen wird.

8. Spannungsmesser nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung die Zulieferung der Impulse für jeden Bereich unterbricht, wenn das Vergleichssignal sein Vorzeichen in bezug auf das zu messende Eingangssignal ändert, und daß Einrichtungen von Bereich zu Bereich die Polarität der dem Analogspeicher zugeführten Impulse ändern.

9. Spannungsmesser nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse beim Übergang zum nächsten Bereich um einen Faktor von 10 abnehmen.

10. Spannungsmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem digitalen Speicher um einen einzigen Dekadenzähler (20

oder 104) handelt, der die Anzahl der dem Speicher zugeführten Impulse für jeden Bereich zählt.

11. Spannungsmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (E) den Zähler (104) zu Beginn jedes Bereiches auf 9 zurückstellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen