DE1108958B - Schaltungsanordnung zum Addieren getrennter Signale - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Addieren getrennter SignaleInfo
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Description
ESTERNAT.KL. G 06 g
DEUTSCHES
PATENTAMT
L 31458 IX/42m
ANMELDETAG: 10. OKTOB E R 1958
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 15. JUNI 1961
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 15. JUNI 1961
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Addiernetzwerk, bei welchem kein Abschwächen
der Signale auftritt und die Signaleingänge voneinander entkoppelt sind.
Bei bisher bekannten Addiernetzwerken werden getrennte Signale addiert, indem sie über entsprechende
Impedanzwege zu einem gemeinsamen Verbindungspunkt geleitet werden. Oftmals sind die Signale
stark, jedoch bewirken die Impedanzen, daß sie sehr abgeschwächt werden. Demgemäß müssen Verstärker
benutzt werden, die gewährleisten, daß die addierten Signale von brauchbarer Größe sind.
Das Addiernetzwerk gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine erste und zweite Schalteinrichtung,
welchen jeweils die einzelnen zu addierenden Signale zugeführt werden und die in ihrem Ausgangskreis
jeweils ein kapazitives Schaltmittel aufweisen, das seinerseits an einem Bezugspotential liegt,
sowie durch eine dritte und vierte Schalteinrichtung, die entsprechend mit der ersten und zweiten Schalteinrichtung
gekoppelt sind und deren Ausgänge miteinander verbunden und an einen gemeinsamen Ausgangskreis
angeschlossen sind, wobei alle Schalteinrichtungen von einem Steuermittel derart gesteuert
werden, daß abwechselnd entweder die erste und vierte oder die zweite und dritte Schalteinrichtung
leiten.
Die Schalteinrichtungen können jeweils aus einem Transistor bestehen, wobei das ein abwechselndes
Leiten der Schalteinrichtungen bewirkende Steuermittel eine Bezugsspannungsquelle ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung
beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 ein Schaltschema eines Addiernetzwerkes gemäß der Erfindung,
Fig. 2 a bis 2 e Wellenformen zum Erklären des Betriebes des Stromkreises nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Schaltschema einer Anordnung gemäß der Erfindung unter Abwandlung eines Teils des
Stromkreises nach Fig. 1 zum Erzeugen und Addieren der ersten Zeitableitungen der Eingangssignale und
Fig. 4 a bis 4 d Wellenformen zum Erklären des Betriebes des abgewandelten Stromkreises nach Fig. 3.
Mit Bezug auf Fig. 1 weist die Schaltanordnung ein Paar Transistoren 10, 12 auf, welche entsprechende
Signale S1 und S2 aufnehmen können, die
zwischen ihren Kollektorelektroden 14, 16 und einem Punkt mit Bezugs- oder Erdpotential, wie veranschaulicht,
angelegt werden. Die Emitterelektrode 18 des Transistors 10 ist direkt mit der Emitterelektrode
20 eines weiteren Transistors 22 und die Emitter-Schaltungsanordnung zum Addieren
getrennter Signale
Anmelder:
Lear, Incorporated,
Santa Monica, Calif. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27
Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 11. Oktober 1957
Roland Dee Kistler, Grand Rapids, Mich. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden
elektrode 24 des Transistors 12 direkt mit der Emitterelektrode 26 eines vierten Transistors 28 verbunden.
Der Verbindungspunkt 30 der Emitter 18, 20 und der Verbindungspunkt 32 der Emitter 24, 26 liegen über
entsprechenden Kondensatoren 34, 36 an Erde. Die Kollektorelektroden 38, 40 der Transistoren 22, 28
sind direkt verbunden und über ihren Verbindungspunkt 42 an einer Klemme der mit der anderen
Klemme geerdeten Primärwicklung 44 eines Ausgangstransformators 46 angeschlossen.
Um einen Betrieb der Transistoren gemäß der vorliegenden Erfindung zu bewirken, sind alle Transistoren
abwechselnd leitend gemacht. Die Transistoren 10, 12 sind mit Bezug aufeinander abwechselnd leitend
genauso wie die Transistoren 10, 22 und 12, 28. Auf diese Weise sind die Transistoren 10, 28 bzw.
12, 22 gleichzeitig leitend. Die Wirkung des Betriebes der Transistoren in dieser Weise für Addierzwecke
wird mit Bezug auf Fig. 2 a bis 2 e beschrieben.
Die Mittel, um einen Betrieb der Transistoren in der oben beschriebenen Weise zu bewirken, weisen
einen Transformator 50 auf, dessen Primärwicklung 52 derart angeordnet ist, beispielsweise mittels in
einem Parallelzweig liegender Zener-Dioden 54, 56 mit Doppelanoden, daß aus dem zugeführten Wechselstrom
A bis C eine Rechteckwelle erzeugt wird. Entsprechende Sekundärwicklungen 58, 60 und Strombegrenzungswiderstände
62, 64 sind zwischen die Kollektorelektroden 14, 16 und den zugeordneten Basiselektroden 66, 68 der Transistoren 10, 12 in
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Reihe geschaltet. Für die Transistoren 22, 28 ist eine Sekundärwicklung 70 mit einem Mittelabgriff 72 vorgesehen,
der mit dem Verbindungspunkt 42 verbunden ist, während die Endklemmen dieser Wicklung
70 über entsprechende Strombegrenzungswiderstände 74, 76 an den Basiselektroden 78, 80 der Transistoren
22, 28 angeschlossen sind.
Bei einer derartigen Anordnung der Sekundärwicklung 70 ist es augenscheinlich, daß die Transistoren
22, 28 abwechselnd leitend sind. Außerdem sind die Sekundärwicklungen 58, 60 so gepolt, daß
die Transistoren 10, 12 abwechselnd mit Bezug aufeinander sowie auch mit Bezug auf die Transistoren
22, 28 leiten.
Fig. 2 a veranschaulicht eine Rechteckwellenbezugsspannung 82, wie oben beschrieben. Fig. 2 b
zeigt mit der Bezugsspannung in Phase befindliche Signalspannungen S1, die an die Kollektorelektrode 14
des Transistors 10 angelegt werden, während Fig. 2 c an die Kollektorelektrode 16 des Transistors 12 gegebene
Signalspannungen S2 veranschaulicht. Zwei Arten von Bezugsspannungen 82 und Signalen S1 und
S2 sind dargestellt, wobei die Signalspannung S2 im
links dargestellten Fall mit dem Signal S1 in Phase und im rechts gezeigten Fall zum Signal S1 um 180°
phasenverschoben ist.
Mit Bezug auf Fig. 2 d, im Falle, daß S2 und S1 in
Phase sind, sei angenommen, daß die Transistoren 10, 28 während der positiven Halbwellen bzw. Halbzyklen
der Bezugsspannung 82 und die Transistoren 12, 22 während der negativen Halbwellen der Bezugsspannung
leiten. Während der Transistor 10 leitet, erhält der Kondensator 34 eine Ladung, welche den
Durchschnittswert der gleichlaufenden positiven Halbwelle
darstellt, wobei sich während jeder positiven Halbwelle eine solche Ladung — als gestrichelte
Linien allgemein durch 84 angezeigt — auf eine Ladung 86 entsprechend diesem Durchschnittswert aufbaut.
Während der darauffolgenden negativen Halbwelle erscheint diese am Kondensator 34 liegende Ladung
an dem Verbindungspunkt 42.
Während jeder negativen Halbwelle erhält der Kondensator 36 eine Ladung, die als gestrichelte
Linien allgemein durch 88 angezeigt ist und eine Ladespannung 90 entsprechend dem Durchschnittswert
einer solchen negativen Halbwelle erreicht. Die am Kondensator 36 liegende Ladung erscheint während
dem Leiten des Transistors 28 während der darauffolgenden positiven Halbwelle am Verbindungspunkt 42.
Das Signal S1 ist in seiner Höhe größer als das
Signal S2 veranschaulicht. Wie in Fig. 2d links gezeigt,
erscheinen die Ladespannungen 86 und 90 an dem Verbindungspunkt 42 in umgekehrten Polaritäten,
wobei die Ladespannung 86 größer als die Ladespannung 90 ist, und zwar um einen Betrag,
welcher die Differenz in den Amplituden von S1 und S2 darstellt. Die Wirkung des Ausgangstransformators
46 besteht darin, daß eine Ausgangsspannung 92 (Fig. 2e links) an der Sekundärwicklung 94 als eine
Rechteckwelle von einem Scheitel-zu-Scheitel-Wert erscheint, welcher die Summe der Ladespannungen
86, 90 darstellt, d. h. die Ausgangsspannung 92 schwingt um den Mittelpegel der Ladespannungen 86,
90, welcher durch eine Linie 96 in Fig. 2 d links angezeigt ist.
Für den Fall, daß das Signal S2 zum Signal S1 um
180° phasenverschoben ist, wobei das Signal S1 in derselben Phase wie oben liegt, bauen sich an dem
Kondensator 34, wie vorher beschrieben, Ladespannungen 86 auf. Die Ladung am Kondensator 36 ist.
wie bei 88' und 90' in Fig. 2 d rechts angezeigt, jedoch umgekehrt wie vorher beschrieben, wo S1 mit
S9 in Phase war. Die an dem Verbindungspunkt 42 erscheinenden Ladungen 86, 90' haben daher denselben
Richtungssinn, und ihre Differenz ist daher kleiner. Der Transformator 46 bewirkt, daß an der
Sekundärwicklung 94 eine Ausgangsspannung 98 (Fig. 2 e rechts) erscheint, die eine Rechteckwelle ist,
welche um den Mittelpegel der Ladespannungen 86, 90', wie bei 100 in Fig. 2 d rechts angezeigt, variiert.
Fig. 3 veranschaulicht den Kreis nach Fig. 1 gemäß der Erfindung, um ein zyklisches Ausgangssignal
proportional zur Summe der ersten Zeitableitungen von gesonderten Eingangssignalen zu erzeugen.
Dies wird durch Kondensatoren 106, 108 durchgeführt, die zwischen den Emittern 18, 20 bzw. 24,
26 neben den Kondensatoren 34, 36 in Serienschaltung angeordnet sind. Die Differenz zwischen den
Ladungen an den Kondensatoren 34, 106 bewirkt Gleichstrompulse, die an dem Verbindungspunkt 42
erscheinen und in ihrer Größe proportional zur ersten Zeitableitung des Signals S1 schwanken. Ähnlich ergibt
die Differenz zwischen den Ladungen an den Kondensatoren 36, 108 Gleichstromspannungsschwankungen
an dem Verbindungspunkt 42, welche die erste Zeitableitung des Signals S2 darstellen. Diese
Spannungsschwankungen werden in derselben Weise kombiniert wie es für Spannungspulse derselben
Größe beschrieben wurde und ergeben ein Ausgangssignal 110 (Fig. 4 d), welches ihrer Summe proportional
ist. Diese Anordnung ist von großem Nutzen bei Aufrichtsteuersystemen für Flugzeuge, wo
es wünschenswert ist, gesonderte Geschwindigkeitssignale zu mischen und ein resultierendes Beschleunigungssignal
zu erhalten. Da dies bei der Anordnung nach der Erfindung ohne Abschwächung der Geschwindigkeitssignale durchgeführt wird, werden
Verstärkermittel, wie sie bisher erforderlich waren, ausgeschaltet, wodurch eine Raumeinsparung, Gewichtseinsparung
sowie Verringerung an Kompliziertheit der Anlage erzielt wird.
Es versteht sich, daß die hier gezeigten und beschriebenen Transistoren nur eine mögliche Ausführungsform
einer Schalteinrichtung darstellen. Es lassen sich auch andere Arten von Schalteinrichtungen
verwenden, z. B. Diodenbrücken, bei welchen eine entsprechende Sekundärwicklung an gegenüberliegenden
Klemmen angeschlossen ist und die restlichen Klemmen die Eingangs- und Ausgangsklemmen
des Schalters sind. Die Art des verwendeten Schalters ist dadurch gekennzeichnet, daß er ein Paar
Klemmen besitzt, an die eine Wechselstrombezugsspannung angeschlossen werden kann, um den Schalter
abwechselnd leitend zu machen, während eine Ausgangsklemme des Schalters am selben Potential
wie eine Eingangsklemme liegt, wenn er leitet.
Claims (9)
1. Schaltungsanordnung zum Addieren getrennter Signale, gekennzeichnet durch eine erste
und zweite Schalteinrichtung, welchen jeweils die einzelnen zu addierenden Signale zugeführt werden
und die in ihrem Ausgangskreis jeweils ein kapazitives Schaltmittel aufweisen, das seinerseits
an einem Bezugspotential liegt, sowie durch eine dritte und vierte Schalteinrichtung, die entsprechend
mit der ersten und zweiten Schalteinrichtung gekoppelt sind und deren Ausgänge miteinander
verbunden und an einen gemeinsamen Ausgangkreis angeschlossen sind, wobei alle Schalteinrichtungen
von einem Steuermittel derart gesteuert werden, daß abwechselnd entweder die erste und vierte oder die zweite und dritte Schalteinrichtung
leiten.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen
jeweils aus einem Transistor bestehen und daß das ein abwechselndes Leiten der Schalteinrichtungen
bewirkende Steuermittel eine Bezugsspannungsquelle ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter-Kollektor-Stromwege
des ersten und dritten bzw. des zweiten und vierten Transistors gegensinnig zwischen
den entsprechenden Eingängen und dem gemeinsamen Ausgang geschaltet sind und daß die
Basiselektroden der einzelnen Transistoren mit der Bezugsspannungsquelle gekoppelt sind.
4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektroden
des ersten und dritten bzw. des zweiten und vierten Transistors direkt verbunden sind
und jeweils über einen Kondensator an Erde liegen.
5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen
Differentiation der zu addierenden Signale die Emitterelektrode des ersten bzw. zweiten
Transistors in Serienschaltung jeweils über einen Kondensator mit der Emitterelektrode des dritten
bzw. vierten Transistors gekoppelt ist.
6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannungsquelle
eine Wechselspannungsquelle mit vorherbestimmter Frequenz ist und daß zwischen dieser Quelle und den Basis- und Kollektorelektroden
der einzelnen Transistoren ein Übertragungsmittel geschaltet ist, das derart angeordnet
ist, daß jeweils der erste und zweite Transistor bzw. der erste und dritte Transistor
bzw. der zweite und vierte Transistor bzw. der dritte und vierte Transistor abwechselnd leiten.
7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über die gemeinsame
Ausgangsstufe eine die Kombination der einzelnen Signaleingangsspannungen darstellende
periodische Ausgangsspannung geliefert wird.
8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte
Übertragungsmittel ein Transformator ist, dessen Primärwicklung Zener-Dioden parallel geschaltet
sind, so daß eine Rechteckwellenspannung erzeugt wird, und dessen Sekundärwicklung aus
mehreren Einzelwicklungen besteht, die jeweils mit den einzelnen Transistoren zwischen Kollektor
und Basis verbunden und entsprechend gepolt sind.
9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstufe
aus einem Transformator besteht, dessen Primärwicklung einerseits mit dem gemeinsamen
Ausgang des dritten und vierten Transistors verbunden ist und andererseits an Erde liegt und an dessen Sekundärwicklung eine
Rechteckwelle des Scheitel-zu-Scheitel-Wertes der Kombination der einzelnen Signaleingangsspannungen
erscheint.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 109 617/235 6.
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