DE1947792A1

DE1947792A1 - Vier-Quadranten-Impulsbreiten-Multiplikator

Info

Publication number: DE1947792A1
Application number: DE19691947792
Authority: DE
Inventors: Leightner Robert Allan; Jordan Jun John Paul
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-09-23
Filing date: 1969-09-20
Publication date: 1970-03-26
Also published as: NL6914385A; GB1285192A; BE739255A; JPS5122782B1; US3536904A; FR2018663A1

Description

Die Erfindung betrifft elektronische Multiplikatoren für Analogrechnerschaltungen und insbesondere solche Multiplikatoren, die Impulsbreitensteuerung verwenden, um einen Vier-Quadrantenbetrieb zu erreichen.

Im Stand der Technik sind die verschiedensten Arten von Multiplikatoren für zwei Analoggrößen bekannt. Vielleicht am breitesten eingeführt und verwendet sind diejenigen elektronischen Multiplikatoren, die Zweifachmodulationstechniken für ein sinusförmiges oder rechteckförmiges Hoehfrequenzsignal beinhalten. Die Gleichstromkomponente einer solchen Signalform ist proportional dem gesuchten Produkt und kann durch eine geeignete Empfängerschaltung und Schaltung zur Durchschnittsbildung herausgezogen werden. Die bekannteste dieser Techniken ist die als "Zeitdivision" bekannte Technik,

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in der die rechteckige Wellenform gleichzeitig proportional zu dem Wert einer ersten variablen amplitudenmoduliert wird und proportional zum Wert einer zweiten variablen die Impulsbreite moduliert wird. Um bei diesen Verfahren einen Vier-Quadrantenbetrieb zu erhalten ist es gewöhnlich notwendig, eine Anzahl von Untersystemen vorzusehen, die in verschiedenen Quadranten arbeiten und dies führt daher zu einer Kompliziertheit der Schaltungen und zu einer Vielzahl von Bauteilen.

Eine andere zuvor bekannte Art eines elektronischen Multiplikators ist diejenige, bei der die Neigung oder die Dauer einer linearisierten sägezahnformigeη Welle oder die Ladung oder Entladung eines Speicherelementes, beispielsweise eines Kondensators, mit Hilfe eines aktiven Elementes gesteuert wird, das eine Röhre oder einen Transistor einschließt. Obwohl solche Multiplikatoren im allgemeinen den Betrieb in Vier-Quadranten mit geringerer Kompliziertheit der Schaltungen als die Multiplikatoren ermöglichen, welche Zweifachrnodulationstechniken verwenden, hängt ihre Genauigkeit in starkem Maße von den Eigenschaften und der Charakteristik sowohl der die Wellenform erzeugenden Schaltung als auch des aktiven Elementes ab.

Obwohl bereits Schaltungen vorgeschlagen wurden, welche versuchen, die Techniken der Steuerung der Neigung der Wellenform und ihrer Dauer mit derjenigen der Zweifachmodulation zu kombinieren, haben diese Versuche nicht in bedeutungsvoller Weise die Kompliziertheit verringert bzw« die Genauigkeit erhöht bei den elektronischen Multiplikatoren in ihrer Anwendung auf dem Betrieb in Vier-Quadranten. Am wichtigsten ist jedoch, daß diese Versuche infolge der zuvor erwähnten Begrenzungen durch das aktive Element und die Wellenform nicht die Verwendung von Standardbauteilen für die Schaltung ermöglicht haben,, welche einen Vorteil der Modulationstechniken bildet.

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Es ist daher ein Ziel der Erfindung einen elektronischen Multiplikator zu liefern, der, obwohl er nominell eine Modulationstechnik verwendet, die Vereinfachung der Gesamtschaltung aufweist, die sich aus der Einfügung der Wellenform-Steuerungsverfahren ergibt.

Es ist weiterhin ein Ziel der Erfindung einen solchen elektronischen Multiplikator zu liefern, der, obwohl er Verfahren zur Steuerung der Wellenform verwendet, nicht besonders abhängig von den Eigenschaften oder von der Charakteristik der Wellenformerzeugung oder -Steuerung ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Impulsbreitenmultiplikator für ein erstes und ein zweites Signal gelöst. Der Multiplikator umfaßt einen Generator, der eine periodische Folge von dreieckförmigen Impulsen erzeugt und eine Vorrichtung zum Vergleich dieser dreieckf örmigen Impulse und des ersten elektrischen Signals. Diese Vergleichsvorrichtung ändert ihren Ausgangszustand, wenn der Pegel des Impulses und des Signals gleich sind. Außerdem . enthält der Multiplikator eine Vorrichtung zur Umkehr des zweiten elektrischen Signals, eine Schaltung zur zeitlichen Mittelwertbildung und eine Vorrichtung zur Umschaltung des Eingangs dieser Schaltung zur Zeitmittelwertsbildung zwischen dem nicht-umgekehrten und dem umgekehrten zweiten elektrischen Signal, wobei die Umschaltung durch die Veränderungen im Ausgangszustand der Vergleichsvorrichtung ausgelöst wird. Die Schaltung zur zeitlichen Mittelwertbildung ist so ausgelegt, daß sie an ihrem Ausgang das gewünschte Produkt des ersten und des zweiten elektrischen Signals herauszieht.

Der Aufbau der Schaltung einer beispielhaften möglichen AusfUhrungsform und die Betriebsweise werden verständlich durch die beigefügten Abbildungen und die zugehörige Beschreibung.

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Figur 1 ist eine Schaltzeichnung einer Ausführungsform der Erfindung.

Figur 2 ist ein Zeitdiagramm zur Erklärung der Arbeitsweise der Schaltung der Figur 1.

Figur 3 ist eine Schaltzeichnung einer Modifikation der Ausführungsform der Erfindung nach Figur 1.

Figur 1 zeigt einen Generator 10 für ein dreieckförmiges Signal, welches das Trägersignal bildet, das gemäß einer der W Eingangs- oder Itechnervariablen moduliert wird. Das Ausgangssignal des Generators 10 umfaßt eine Folge von dreieckförmigen Impulsen mit hoher Frequenz, welche von einem Bezugswert aus ansteigen und zu diesem Wert zurückkehren. Für den Generator 10 können an sich bekannte Generatoren verwendet werden. Die einzige Anforderung an diese besteht darin, daß sie einen Impuls erzeugen, der zusammen mit dem als Basislinie dienenden Bezugspotential ein Dreieck bildet. Dies kann ein gleichseitiges Dreieck sein, das seine Spitze über dem Mittelpunkt der Basislinie hat. Solche Generatoren 10 sind in der Technik auch als Pyramidengeneratoren bekannt.

. Die Dreieckimpulse aus dem Generator 10 werden einem ersten Eingang einer Spannungsvergleichsschaltung 12 zugeführt, deren zweiter Eingang mit einem Analogsignal oder einer Spannung versehen wird, deren Wert direkt proportional einer ersten Eingangs- oder Rechnervariablen Y ist. Im wesentlichen erzeugt der Komparator 12 eine Folge von Ausgangsimpulsen, deren Impulsdauer für positive Werte der Variablen Y, die dem positiven Spitzenwert der Dreieckimpulse nahekommen, angenähert 100% ist und für negative von Y, die dem negativen Spitzenwert der dreieckförmigen Welle nahekommen, nahezu Null ist und etwa 50% erreicht für Y-Werte von Null. Der Komparator 12 erreicht dieses Ergebnis dadurch, daß er den Ausgangspegel von einem ersten Zustand zu einem zweiten Zustand

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an einem Punkt verschiebt, bei dem der Wert des Signals Y gleich dem Pegel des Dreiecksimpulses ist. Danach wird der Ausgangspegel in dem zweiten Zustand solange gehalten, bis die Werte des Dreieckimpulses und des Y-Signals wieder zusammentreffen. Zu diesem Zeitpunkt kehrt der Ausgangspegel in den ursprünglichen oder Anfangszustand zurück.

Im Hinblick auf diese Beschreibung ist es offensichtlich, daß der Spannungskomparator 12 Irgendeine der bekannten Schwellwertschaltungen sein kann, wie beispielsweise ein Differenzenverstärker, der auf die Beziehung einer steigenden und fallenden Wellenform zu einem festen Pegel anspricht und in der Lage ist, daraufhin eine Änderung des Zustatides am Ausgang zu erzeugen. Alternativ könnte der Spannungskomparator 12 einfach in einem einzigen Transistoz* bestehen, dessen Vorspannung durch das Eingangssignal Y festgelegt wird und dessen Ausgang entsprechend dem Pegel des Dreiecksimpulses gesteuert wird.

Die Impulse aus dem Komparator 12 werden auf eine zweite Schaltvorrichtung für eine zweite Eingangsvariable X gekoppelt. In der Ausführungsform nach Figur 1 enthält diese Schaltvorrichtung eine Relaisspule 14, die zwischen den Ausgang des !Comparators 12 und eine Bezugsspannungsquelle geschaltet ist.

Ein Analogsignal, das die zweite Eingangsvariable X darstellt, wird einmal unmittelbar und einmal-mit Hilfe einer logischen Umkehrstufe 16 auf die zweite Schaltvorrichtung gekoppelt. Die Schaltvorrichtung schließt eine Kontaktanordnung 18, die elektromechanisch mit der Relaisspule 14 gekoppelt ist und vier stationäre Kontakte 20, 22, 24 und 28 umfaßt, ein. Mit den Kontakten 20 und 26 ist eine Bezugsspannungsqualle, mit dem Kontakt 22 ein nicht-iuagekehrtes Signal, das die Variable X darstellt,, und mit dsm Kontakt 24 der umgekehrte Ausgang der Umkenrsehaltung 16 verbunden_s welcher

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die Variable -X darstellt. Die Kontaktanordnung 18 schließt ' auch die bewegliehen Kontakte 28 und 30 ein, welche zur gleichzeitigen Betätigung mechanisch miteinander verbunden sind, ' ^:

Die an den beweglichen Kontakten 28 und 30 vorhandenen Signale werden auf den Eingang 36 einer Integrations- oder Mittelwertbildungsschaltung, welche einen RuckkopplunpfSkondensator 40 besitzt, mit Hilfe von Widerständen 32 bzw» 34 gekoppelt. An dem Ausgangspunkt 42 des Rechnerverstärkers 38 tritt das gewünschte Produktsignal auf.

Die Arbeitsweise der Schaltanordnung und auch des gesamten elektronischen. Multiplikators kann man sich am besten anhand der Zeitkurve- der Figur 2 vergegenwärtigen.- Beide Eingangsspannungen zu dem'Spannungskomparätor-12 sind in. Figur 2a dargestellt. Man erkeimt, daß das dreieckförmige Ausgangssigna J. des Generators 10 mit einer vorgegebenen Periode sich .längs einer Leitachse '.ändert, Indem es von einem vorgegebenen Bezugswert aus ansteigt und au diesem Wert zurückkehrt. Während der dargestellten Seitperiode wurde der Wert der ersten Variablen Y als konstant ausgewählt und wird durch die ausgezogene gerade Linie inFigur 2a bezeichnet. Die gestrichelte Linie geht durch die Dreiecksirepulse an einem Punkt, der dem halben Wert ihrer einzelnen Amplituden entspricht und den Signalpegel bezeichnet, an dem die von dem Komparator 12 erzeugten AusgangsImpulse dem Nullwert der Yariablen Y entsprechen* In ähnlicher Weise deuten die Spitzenwerte- jedes Impulses den Signalpegel an, an dea der Ausgang einem Wert Y von annähernd plus Unendlich entspricht. Die Grundlinie oder ■der'Beaugswert dagegen beziehen sich auf Y-Werts, die annähernd minus Unendlich sind. In deχ Praxis haben die Spitzen der Dreiecksiiapulse einen endlichen Wert,, der mit Y max bezeichnet ist. In der Figur 2a ist Y mit einem negativen wertausgewählt. '

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Die vom Komparator 12 erzeugten Impulse sind in Figur 2b dargestellt und werden durch eine präzise Änderung des Zustandes des Komparatorausgangs an dem Punkt erzeugt, an dem der Dreiecksimpuls und die Y-Kurve sich in der Figur 2a schneiden oder an dem der Signalwert der Eingangsvariablen Y gleich dem Pegel des Dreiecksimpulses ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der Ausgangszustand auf dem Pegel Z für Werte jedes Dreiecks impulses, die kleiner sind als der des Y-Signals und auf dem Wert des Bezugspegels für die Werte der Dreiecksimpulse, die größer sind als der des Y-Signals.

In Figur 2c umfaßt das von der Kontaktanordnung 18 zum Punkt .)6 gelieferte zusammengesetzte Signal eine Rechteckwelle, die eine Gesamtperiode besitzt, welche derjenigen der Dreieckwelle aus dem Generator 10 gleich ist. Es ist ersichtlich, daß die maximale Amplitude der Wellenform am Punkt 36 sich zwischen den Signalwerten ändert, die dem umgekehrten und nicht-umgekehrten Wert von X, oder -X und X entsprechen, und daß die Impulsbreite in dem durch den Generator 10 vorgegebenen periodischen Verlauf durch die Breite eier Impulse aus dem Komparator 12 bestimmt 1st.

Im einzelnen wird die Erzeugung der Wellenform nach Figur 2c dadurch begonnen, daß bei der Erreichung des Ausgangspegels Z am Komparator 12 die Relaisspule 14 stromführend gemacht wird. Wenn die Relaisspule stromführend wird, dann verbindet der bewegliche Kontakt 28 das nicht-umgekehrte Eingangssignal X am Kontakt 22 über den Widerstand 32 mit dem Punkt und der bewegliche Kontakt 30 verbindet das am Kontakt 26 vorhandene Bezugspotential mit Hilfe des Widerstandes 34« Im einzelnen wird die Erzeugung der Wellenform nach Figur 2c dadurch ausgelöst, daß beim Erreichen des Ausgangspegels Z am Komparator 12 die Relaisspule 14 stromführend gemacht wird, Der bewegliche Kontakt 28 verbindet dann das nicht-umgekehrte Eingangssignal X am Kontakt 22 mit dem Punkt 36 über den

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Widerstand 32 und der bewegliche Kontakt 30 verbindet das Bezugspotential am Kontakt 26 mit dem Punkt 36 über den Widerstand 34. Wenn der Ätisgangszustand des !Comparators 12 sich auf den Bezugswert ändert, wird die Relaisspule 14 stromlos gemacht und der Kontakt 28 verbindet nun das Bezugspotential am Punkt 20 mit dem Punkt 36 und der Kontakt 30 koppelt das am Punkt 24 vorhandene umgekehrte Eingangssignal -X auf den Punkt 36.

Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem am Komparator 12 er-P zeugten Impuls. Indem er die Wellenform am Punkt 36 über eine

geeignete Zeitdauer mittelt, kann der Integrator mit dem Rechenverstärker 38 und dem Rfickkopplungskondensator 40 ein Ausgangssignal am Punkt 42 erzeugen, das die Mittelwert- oder Gleichspannung-Komponente der Wellenform darstellt und unmittelbar dem gewünschten Produkt entspricht. Ein solches Signal ist in Figur 2d dargestellt.

Für sich ändernde Werte der ersten Eingangsvariablen Y verschiebt sich der Schnittpunkt in Figur 2a, so daß die Breite der Impulse am Ausgang des Kosparators 12 sich entsprechend proportional ändert. Es ist offensichtlich, daß wenn das Y-. Signal gleich Null ist, die Impulsbreite oder der Arbeits-

'- zyklus des Ausgangs des Komparators 12 5O% beträgt, d.h.

jeder Impuls,nimmt die Halfte der durch den Generator 10 bestimmten Gesamtperiodendauer ein. In einem solchen Falle erzeugt das Schalten zwischen des umgekehrten und nicht umgekehrten Signal der zweiten Variablen X am Punkt 36 eine Wellenform, deren Mittelwert oder Gleichspannungswert Null ist, was unmittelbar dem gewünschten Produkt entspricht. Für Y-Werte größer als*Null, die sieh dem Wert plus Unendlich annähern, erhöht sich die Impulsbreite, so daß das Verhält-• ηis des nicht-umgekehrten Signals X zu dem umgekehrten Signal -X in der Wellenform ami Punkt 36 sich erhöht und dadurch eine positive Mitte lwe rtkomponeixte erzeugt, die ein positives Produkt wiedergibt.

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Die Schaltung nach Figur 1 leistet eine Multiplikation in allen vier Quadranten, da die Umkehrung im Vorzeichen des Y-Eingangs das Vorzeichen des Produktes in der vorstehend beschriebenen Weise ändert. Eine Vorzeichenumkehr am X-Eingang ergibt eine Umkehrung der in Figur 2c dargestellten Wellenform um 180° und erzeugt eine entsprechende Umkehrung des Vorzeichens in dem Ausgangssignal für das Produkt. Besonders wichtig ist, daß die Schaltung nach Figur 1 diese Multiplikation in den vier Quadranten mit hoher Genauigkeit und Präzision erreicht und unter Verwendung von Schaltungskomponenten, die leicht verfügbar sind, wie beispielsweise der Spannungskomparator 12. In der Tat da die Funktionen aller Komponenten in Figur 1 relativ einfach sind, können sie mit einem hohen Genauigkeitsgrad mit wenigen inneren Bauteilen ausgeführt werden und mit einem entsprechend niedrigeren Kostenaufwand. Die kritischste Komponente ist selbstverständlich der Generator 10 für die Dreieckimpulse. Im Stand der Technik ist es jedoch schon seit langem möglich, einzelne Sägezahnformen genau und präzise zu erzeugen und die Erzeugung eines nach oben und unten verlaufenden Sägezahns oder einer Dreieckwelle bietet keine größeren Probleme.

Obwohl die Ausführungsform nach Figur 1 für die meisten Zwecke ausreichend ist, ist ihre Genauigkeit durch die Verwendung einer elektro-mechanischen Vorrichtung wie der Schaltervorrichtung Begrenzungen unterworfen. Demgemäß ist die Ausführungsform nach Figur 3 besser geeignet für Analogrechneranwendungen mit höchster Genauigkeit und veranschaulicht weiterhin eine Modifikation, in der die aus Schwankungen der Bauteile herrührenden Rechenfehler beträchtlich verringert werden können. In der Figur 3 sind gleiche Vorrichtungen wie die der Figur 1 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Die aus dem Relais 14 und der Kontaktanordnung 18 bestehende Anordnung nach Figur 1 sind ersetzt worden durch ein Paar elektronische Schalter 44 und 46. Der elektronische Schalter

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koppelt das nicht-umgekehrte X-Signal an den Eingangspunkt des Rechenverstärkers 38 mit Hilfe eines Widerstandes 48. Der elektronische Schalter 46 koppelt das amgekeforte X-Signal auf den Punkt 36 mit Hilfe eines Widerstandes 50. Beide Schalter 44 und 46 werden über eine Ve rib indungs leitung mit dem Spannungskomparator 12 gesteuert₉ aiaf der die zuvor erwähnten Impulse vorhanden sind.

Zusätzlich dazu wird zur Kompensation gewisser waten beschriebener Charakteristiken der Schalter 44 und 46 «das Y-Signal durch die logische Umkehrschaltung 51 umgekehrt und wird an den Punkt 36 durch einen Widerstand 52 gekoppelt.

Obwohl elektronische Schalter eine Scnaltfähiglceit für vorübergehende Impulse haben, die weit größer ist als die irgendeiner Anordnung mit Relais und Kontakten, fehlt ihnen eine wirkliche zweiwertige Charakteristik, D.Iu die meisten elektronischen Schalter neigen dazu, in einer Stromricihtiiiig besser zu leiten als in einer entgegengesetzten Sichtung, um eine Symmetrie im Betrieb und eine genaue Rechnung zu erreichen, ist es notwendig, einen elektronischen Sehalter für sowohl umgekehrte als auch nicht-umgekehrte Signale entsprechend der Variablen X vorzusehen. Daher wird der Schalter 44 geschlossen, wenn am Ausgang des !Comparators 12 ein Impuls des Wertes Z vorhanden ist; auf diese Weise wird das nicht-umgekehrte Signal X an den Eingang 36 gekoppelt und der Seihalter 46 wird geschlossen, wenn der Impuls mit der Amplitude Z am Komparator 12 verschwindet und dadurch wird das umgekehrte Signal -X an den Punkt 36 gekoppelt.

•Obwohl der bisher beschriebene elektronische Multiplikator in allen vier Quadranten arbeitet, verringert die ζηνοτ erwähnte nicht-bilaterale Charakteristik der elektronischen ßchalter seine Genauigkeit, wenn das Vorzeichen des X-Signals umgekehrt wird. Der elektronische Schalter kann nur für positive Werte von X so konstruiert werden, daß er zufriedenstellend arbeitetund der elektronische Schalter 46 kann so

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konstruiert werden, daß er nur für negative Werte von X zufriedenstellend arbeitet. Um diese nicht-bilaterale Charakteristik zu kompensieren, wurde herausgefunden, daß eine Umkehr des Signals für die Variable Y und die Einspeisung auf den Eingangspunkt 36 Bitteis eines geeigneten Maßstabfaktors, der sieb aus dem Wert des Widerstandes 52 im Verhältnis zu dem der Widerstände 48 und 50 bestimmt, wirksam den Multiplikator der Figur 3 zum genauen Betrieb in vier Quadranten befähigt.

Im einzelnen schaltet ein elektronischer Schalter den Eingang 36 an eine Quelle für eine erste Spannung, die sich zwischen einem positiven Versorgungsspannungswert 'Vg/und dem Wert des nicht-umgekehrten X-Signals ändert. Ein anderer elektronischer Schalter koppelt den Eingang 36 an eine Quelle für eine zweite Spannung, die sich zwischen einer negativen Versorgungsspannung -V₀ und dem umgekehrten X-Signal ändert. Die Impulsdauer dieser Spannungen ist proportional dem Wert des Eingangssignals Y. Der Hauptunterscfaied zwischen dieser Wellenform und der in Figur 2c gezeigten Wellenform besteht darin, daß die von dem Bezugspotential abhängige Basislinie auf getrennte Basislinien der Größe V_c und -V₀ für die nicht-umgekehrten und die umgekehrten X-Signale verschoben worden ist. Mit anderen Worten ist der Eingang 36 für den Integrator durch die Größe der Versorgungsspannung vorgespannt worden. Der zur Kompensation für diese Vorspannung und zur Zurückführung der Schaltung der Figur 3 auf einen genauen Betrieb in vier Quadranten notwendige Maßstabfaktor, der an das umgekehrte X-Signal angefügt wird, ist graphisch ermittelt worden als Verhältnis der Größe der Versorgungsspannung, Vg, geteilt durch den maximal erwarteten Wert Ymax für das Eingangssignal Y. Wenn der Wert des Widerstandes 52 entsprechend einem Verhältnis 1 : 1 der Widerstandswerte 48 und 50 unter Berücksicht!- gung des Verhältnisses V_g/Y max gewählt wird, dann erhält man einen ordnungsgemäßen Betrieb in vier Quadranten.

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Durch mathematische Ableitungen, die auf einer Betrachtung der Eingänge zu der Schaltung für die Mittelwertbildung in Figur 3 beruhen. Kann gezeigt werden, daß das gewünschte Produkt geliefert wird. Die Fläche zwischen der Linie für das Bezugspotential und dem Ausgangssignal des elektronischen Schalters 44, auf den das nicht-umgekehrte modulierte X-Signal gegeben wird, kann dargestellt werden als

A< — Xt + ΛVο **■ λ 1 P

Ψ wo der erste Ausdruck einen GIeiehspannungsteil darstellt,

der dem Wert von X in einem Intervall proportional ist und der zweite Ausdruck einen Wechselspannungswert von X darstellt, wie er durch die Impulsdauer des Ausgangssignals vom Spannungskomparator 12 moduliert wird.

In ähnlicher Weise kann der Ausgang des elektronischen Schalters 46 geschrieben werden als

(χ ,

Durch zeitliche -!Mittelwertbildung der gesamten Fläche a des Eingangssignals am Punkt 36

A . _Ai +-A₂■■-

kann gezeigt werden, daß der Ausgang des Integrators

E ^E

o - Ymax
ist.

Die Figur 3 enthält auch Modifikationen, um sowohl im Eingang als auch im Ausgang des Integrators einschließlich des Rechenverstärkers 38 Frequenz- und Belastungsfehler zu kompensieren.

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Diese Modifikationen schließen eine aus einer Induktivität zwischen dem Ausgang des Rechenverstärkers 38 und dem Ausgangspunkt 42 und einem Kondensator 58 vom Ausgangspunkt zur Quelle für das Bezugspotential bestehende Filterschaltung 54 ein. Ebenso enthält die Filterschaltung einen Gleichspannungsrückkopplungswiderstand 60, der vom Ausgangspunkt 42 zum Eingangspunkt 36 verbunden ist. Die Filterschaltung 54 glättet weiter die Ausgangsspannung von der Integratorschaltung. Der Widerstand 60 seinerseits beseitigt jegliche Belastungseffekte durch die an dem Ausgangspunkt 42 angeschlossene nachfolgende Schaltung auf die Filterschaltung 54. Schließlich wurde empirisch herausgefunden, daß der Maßstabfaktor Vg/Y max, der durch den Widerstand 52 gegeben wird, so gewählt werden kann, daß er die frequenzabhängigen Schwankungen im Betrieb der vorhergehenden Schaltungsbauteile der Figur 3, beispielsweise die Schalter 44 und 46 und den Komparator 12, beträchtlich verringern kann»

Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsforra und einer Modifikation; dieser Form beschrieben wurde, ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß sie nicht auf diese Ausgestaltungen beschränkt ist, Beispielsweise könnten die Umkehrsehaltung 51 und der Widerstand 52 leicht aus der Schaltung nach Figur 3 entfernt werden, wenn man nur einen Betrieb in zwei Quadranten wünscht. Alternativ sind verschiedene Konfigurationen für den Generator 10, den Komparator 12, die Relaisspule 14 und die Kontaktanordnung oder die elektronischen Schalter 44 und 46 möglich.

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Claims

Ansprüche

1. Impulsbreitenmultiplikator für ein erstes und ein zweites Signal, g e k e η η ζ e i c h η e t durch. einen Generator zur Erzeugung einer periodischen Folge von Drei-. ecksimpulsen eine Komparatorvorrichtung zum Vergleich der Dreiecksimpulse und des ersten Signals wobei diese Kompara torvorrichtung (12) ihren Ausgangszustand ändert, wenn der Irapulswer*t und der Signalwert gleich sind, eine Vorrichtung (IS) zur Umkehrung des zweiten elektrischen SIgnais (X), eine Schaltung (38, 4O) zur zeitlichen Mittelwertbildung und eine Vorrichtung (18) (14) zur Umschaltung des Eingangs (36) der Schaltung (38, 40) zur Mittelwertbildung zwischen dem nicht-umgekehrten (X) (22) und dem umgekehrten "(-X-) (24) zweiten elektrischen Signal ausgelöst durch Veränderungea im Aüsgangszustand der Komparatorvorrichtung (12), wobei diese Schaltung (38, 40) zur zeitlichen Mittelwertbildung an ihrem Ausgang (42) das gewünschte Produkt der ersten beiden elektrischen Signale (X, Y) liefert.

2. Multiplikator nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (18) eine Relaisspule (14) im Ausgang der Kompara torvorrichtung (12) und eine Kontaktanordnung (18) aufweist, welche das nicht-umgekehrte (X) und das umgekehrte (-X) zweite elektrische Signal mit dem Eingang (36) der Schaltung C38, 40) für die zeitliche Mittelwertbildung verbindet.

3. Multiplikator nach Anspruch 2, dadurch g e -kennzeichne t , daß er eine Bezugspotentlal— quelle enthält, und die Kontaktanordnung (18) einen ersten und zweiten beweglichen Kontakt (28, 3O) umfaßt, die an

_t den Eingang {38) der Schaltung (38, 40) für. die-'zeitliche Mittelwertbildung gekoppelt sind und einen ersten und zweiten Huliekontakt (2O, 22) enthält, die zum abwechselnden

. - 15 Eingriff mit dem ersten beweglichen Kontakt (28) einge-

richtet sind und mit der Bezugsspaainungsguelle und dem nicht-umgekehrten . (X) zweiten elektrischen Signal verbunden sind und einen dritten und vierten Ruhekontakt (24, die zum Eingriff mit dem zweiten beweglichen Kontakt (JO) eingerichtet sind und mit dem !Umgekehrten (-X) zweiten elektrischen Signal bzw. der Bezügsspannungsquelie verbunden sind.

4* Multiplikator nach Anspruch 1, da d u r c h g e It e η η ζ e i c h η e t , daß die Schaltvorrichtung umfaßt: einen ersten elektronischen Schalter (44), der ein drittes, das nicht-umgekehrte zweite elektrische Signal (X) wiedergebende Signal an den Eingang (36) der Schaltung (38j 40) zur zeitlichen Mittelwertbildung koppelt, einen zweiten elektronischen Schalter (46), der ein viertes dem umgekehrten zweiten elektrischen Signal entsprechendes Signal (-X) an den Eingang (36) der Schaltung zur zeitlichen Mittelwertbildung lcoppfilt, wobei die ersten und zweiten elektronischen Schalter (44, 4®) so beschaffen sind^ daß sie abwechselnd durch äie jfaiädexi'·^- amrn ÜJisgangszustandes der Komparatorvorriehtung (12) in der beschriebenen Weise steuerbar sind.

5. Multiplikator'nach Anspruch 4, d a d u r c h ge kennzeichnet , daß er eine Vorrichtung (51) zur Umkehrung des ersten elektrischen Signals (Y), einen ersten Widerstand (52) zur Kopplung des umgekehrten ersten elektrischen Signals an den Eingang (36) der Schaltung (38, 40) zur zeitlichen Mittelwertbildung besitzt und daß die Schaltvorrichtung weiterhin einen zweiten und dritten Widerstand (48, 5O) enthält, der zwischen den ersten bzw. den zweiten elektronischen Schalter (44, 46) und den Eingang (36) der Schaltung zur zeitlichen Mittelwertbildung eingefügt ist, wobei diese zweiten und dritten Widerstände (48, 50) ein vorgegebenes Widerstandsverhältnis zueinander aufweisen, so daß der Multiplikator in vier Quadranten genau arbeitet. .

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6. Multiplikator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a -durch; -g~e .kennzeichnet, daß die Schaltung zur zeitlichen Mittelwertbildung einen Integrator (38, 40) umfaßt, der einen Reche η verstärker (38) und einen RUckkopplungskondensator (40) des Verstärkers enthält.

7. Multiplikator nach Anspruch 6, d a d .u r c h gekennzeichnet,' daß er eine Filterschaltung (56, 58) zwischen dem Ausgang des Rechenverstärkers (38) und dem Ausgang (42) der Schaltung zur zeitlichen Mittelwertbildung besitzt und einen Rückkopplungswiderstand (60) aufweist, der von dem Multiplikatorausgang (42) zum Eingang (36) der Schaltung zur zeitlichen Mittelwertbildung geschaltet ist.

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