DE2317584A1 - Vorrichtung zur umwandlung von numerischen informationen in analoge informationen - Google Patents

Description

OR-ING. DIRL.-ING. M. SC. DIPL.-PHVS. DR. DIRL.-PHVS. HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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5. April 1973

Gaston Joseph DRUSCH
38, Avenue Douglas Haig 78 VERSAILLES, Yvelines Prankreich

Vorrichtung zur Umwandlung von numerischen Informationen

in analoge Informationen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln von numerischen, vorzugsweise digitalen, einen Ausdruck darstellenden Informationen in analoge Informationen in Form einer Wechselspannung, insbesondere Digital—Analogwandler. Ein besonderes Anwendungsgebiet findet die vorliegende Erfindung bei Anschluß an den Ausgang eines numerischen Rechners, wo man eine Zahl in einer Binärform erhält; der erfindungsgemSRe Wandler erlaubt es, diese BinSrform in eine proportionale Wechselspannung umzuwandeln.

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Auf diesem Gebiet der Technik und zur Durchführung einer solchen Transformation sind schon zahlreiche Vorrichtungen bekannt. Allerdings sind die bekannten Vorrichtungen und Geräte in ihrer Konzeption und ihrem Aufbau relativ kompliziert, sie sind sehr kostspielig, während ihre Genauigkeit im allgemeinen nur als mittelmäßig angesehen werden kann.

Der vorliegenden Erfindur-r liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bekannter Vorrichtungen zu vermeiden und einen besonders einfachen, genauen und preiswerten Digital-Analogwandler zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der eingangs genannten Vorrichtung und besteht erfindungsgemäß darin, daß eine der Anzahl der numerischen Informationen entsprechende Anzahl von Elementarzellen vorgesehen sind, die jeweils eine einer gegebenen Bewertung entsprechende, numerische Information erhalten und daraufhin eine analoge, der numerischen Bewertung proportionale Ausgangswechselspannung liefern,derart, daß die Kombination dieser Spannungen zwisehen ihnen und den zusammengesetzten Werten unterschiedlich ist und daß die Ausgänge der Zellen in Reihe auf eine gemeinsame Leitung geschaltet sind, so daß auf dieser Leitung eine den numerischen

abAusdruck bildende analoge Wechselspannung erscheint.

Jede, in ihrer Gesamtheit den erfindungsgemäßen Analog-Digital-Wandler bildenden Zellen erzeugt also an ihrem Ausgang einen Ausgangsstrom jeweils eines unterschiedlichen Werts, wobei diese Werte so beschaffen sind, daß die Kombination derselben gleichermaßen unterschiedlich ist untereinander und zu den zusammengesetzten Werten.

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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der ünteranSprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Systemschaltung, die den erfindungsgemäßen Digital-Analogwandler enthält,

Fig. 2 zeigt genauer die Verbindungsleitungen bei dem Blockschaltbild der Fig. 1,

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Teilbereichs des in Fig. 2 dargestellten Wandlers, nämlich die Schaltung einer Elementarzelle,

Fig. 4 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wandlers der Fig. 2,

Fig. 5 ist ein Schnitt des magnetischen Schaltkreises des Wandlers entsprechend der Darstellung der Fig. 4, die

Fig. 6

und 7 zeigen weitere unterschiedliche Ausführungsbeispiele zum Aufbau einer der Fig. 3 entsprechenden Elementarzelle, während die

Fig. 8 in schematischer Weise den Schaltungseinbau des erfindungsgemäßen Wandlers in eine diesen anwendende Systemschaltung zeigt.

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In Fig. 1 ist in sehr schematischer Darstellung eine von dem erfindungsgemäßen Digital-Analogwandler Gebrauch machende Anordnung dargestellt. Der mit dem Bezugszeichen 10 versehene Wandler empfängt seine digitalen oder numerischen Informationen von einer Vorrichtung 11 mit numerischem Ausgang, beispielsweise von einem Rechner und übergibt analoge Informationen einem Analogempfänger 12. Eine WechselSpannungsquelle 13 gestattet die Stromversorgung des Wandlers 10 mit geeigneten Spannungen.

Fig. 2 zeigt den Wandler 10 in der Form eines Digital-Analogwandlers mit fünf Elementen oder Bits, die die Bewertungen im Verhältnis 2"¹, 2°, 2¹, 2² und 2³ haben, d.h. daß der Wandler fünf Zellen 14 - 18 auf v/eist, die diesen verschiedenen Bewertungen entsprechen. Die Anzahl der Informationselemente, die dieser Wandler behandeln kann, ist im vorliegenden Fall gleich 5 gewählt worden, es kann aber auch offensichtlich eine viel größere Zahl ins Auge gefaßt v?erden, ebenso kann das Verhältnis unter den Bits zu dem angezeigten unterschiedlich sein, es genügt, wenn die Bits unterschiedliche Bewertungen haben und so beschaffen sind, daß ihre Kombinationen gleichermaßen untereinander unterschiedlich sind und unterschiedlich zu zusammengesetzten Werten.

Der Signal-teingang a jeder der Zellen ist über eine Leitung mit einem Ausgang s des Rechners 11 verbunden, dabei sind die Klemmen b und c zur Stromversorgung mit der Wechselspannungsquelle 13 verbunden. Die Ausgangsklemmen d und e jeder Zelle sind über eine Doppelleitung 20, 21 in Reihe und mit dem Empfänger 12 geschaltet.

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Wie weiter vorn schon ausgeführt, entspricht jede Zelle beispielsweise den Bewertungen im Verhältnis 2~ , 2 , 2 , 2 und 2 , d.h. daß gemäß einem Merkmal der Erfindung die/an ihrem Eingang a ein Ober die Leitung 19 vom Rechner stammendes Signal empfängt an Ähren Ausgangsklemmen d und e eine zu der Quelle 13 synchrone und in Phase liegende Wechselspannung abgibt, die der Bewertung proportional ist. Wenn im Gegensatz hierzu von dem Rechner am Eingang a einer Zelle ein Signal Null anliegt, dann liefert diese an ihrem Ausgang eine synchrone und der Phase der Quelle 13 entgegengesetzte Wechselspannung, proportional zu der Bewertung. Bei dem im folgenden noch genauer beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt der Proportionalitätskoeffizient gleich 1 und die Ausgangsspannungen der Zellen 14 - 18 entsprechen: 0,5-1-2-4-8 volt, entweder in Phase oder in Gegenphase, je nachdem ob der zugeordnete Ausgang des Rechners 11 sich im Zustand 1 oder im Zustand Null befindet.

Die geometrische Summe der Wechselspannungen auf der Leitung 20, 21, deren Spannung von dem Empfänger 12 aufgenommen wird, ist daher ein Abbild der am Ausgang des Rechners 11 auftretenden digital oder numerischen Zahl oder allgemeiner gesagt, ein Abbild einer an einem beliebigen einen numerischen oder digitalen Ausgang aufveisenden Vorrichtung erscheinenden numerischen oder digitalen Größe.

Die weiter unten aufgeführte Tabelle gibt Beispiele an von Spannungen, die für unterschiedliche, in den Wandler eintretende Informationen gewonnen werden, üblicherweise wird man sagen, daß diese Spannung positiv ist, wenn sie mit der Quelle 13 in Phase ist und man wird sagen, daß sie negativ ist, wenn sie mit der Quelle 13 in Gegenphase ist.

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Tabelle

■	Zelle 18	Zelle 17	Zelle 16	Zelle 15	Zelle 14	r-f & (C N t-f ta ε •Η N Oi G	0	Ausgangs spannung auf der" Leituncr 21, 22
			/27
	/8/	Zi/	0	UJ	/0,5/	1	-15,5
		0	-2	0		2	-14,5
Eingehende Digitalzahl	0	-4	0 -2	-1	O	15	-13,5
Entsprechen de Ausgangs spannung	-8	0 -4	0 -2	0 -1	-0,5	27	- O,5
I	0 -8	0 -4	1 +2	1 +1	1 +0,5	31	+11,5
	0 -8	1 +4	O -2	1 +1	0 -0,5	+15,5
	0 -8	1 +4	1 +2	1 +1	1 +0,5
	1 +8	1 +4	1 +1	1 +0,5
1 +8	1 +0,5

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In der Tabelle sind die unterschiedlichen Zellen mit ihren entsprechenden Bewertungen aufgeführt, sowie Beispiele für fünf binäre Digitalzahlen, die in die verschiedenen Zellen des Wandlers eintreten, dabei sind die entsprechenden erhaltenen Spannungen angegeben sowie die fünf Spannungen, die man insgesamt als Ergebnis der Wandlung auf der Leitung 20, 21 erhält und die in dem als Zähler ausgebildeten Empfänger 12 gelesen v/erden. Die der jeweiligen angegebenen binären Digitalzahl entsprechende Dezimalzahl ist ebenfalls angeschrieben .

In Fig.3 ist eine der in Fig. 2 gezeigten ElementarzeIlen 14 - 18 genauer dargestellt, man erkennt in Fig. 3 den Steuereingang a, die Klemmen b und c für die Wechselstromversorgung sowie die Ausgangsklemmen d und e.

Die Versorgungsklemmen b und c bilden den Sekundärteil eines Transformators 22, dessen Primärteil über Klemmen 23, 24 mit einer Wechselspannungsquelle verbunden ist. Allerdings können auch die Klemmen b und c in gleicher Weise die Anschlußklemmen eines Versorgungsnetzes darstellen. Die Klemme b ist mit der Mittelanzapfung M des PrimMrteils eines Transformators 25 ver bunden, dessen Sekundärteil die beiden Anschlußklemmen d und e des Zellenausgangs umfaßt. Der Wandler weist weiterhin noch mehrere sogenannte Triacs ¹Jl, T2, T3 und T4 auf.

Diese Triacs sind in beiden Richtungen leitende Thyristoren, die eine Steuerelektrode aufweisen, die die Auslösung eines Stromdurchganges in der einen Richtung oder der anderen er laubt, dabei bleibt der Triac dann leitend,bis der ihn durchfließende Strom zu Null wird.

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Die Triacs τΐ - T4 sind jeweils mit ihrer Kathode an die Anschlußklemme c der WechselSpannungsquelle angeschlossen. Die Anoden der Triacs Tl und T4 sind mit den beiden Anschlußklemmen 26 und 27 des Transformators 25 jeweils verbunden, während die Anoden der Triacs T2 und T3 über kalibrierte Widerstände r2 und r3 mit den beiden Anschlußklemmen 27 und 26 verbunden sind. Die Steuerelektroden der Triacs Tl und T3 sind mit den jeweiligen Anoden der Triacs T2 und T3 über antiparallel geschaltete Diodenbrücken Dl, D2 bzw.D3, D4 verbunden, derart, daß diese Elektroden jeweils ausgehend von den Anschlußklemmen 27 und 26 des Transformators 25 über eine Diodenbrücke und einen Widerstand versorgt werden.

Die Steuerelektrode des Triacs T2 ist direkt mit der Steuerklemme a verbunden, während die Steuerelektrode des Triacs T3 mit dieser Klemme über einen Inverter oder eine "Nicht"-Schaltung 2 9 verbunden ist, derart, daß ein an der Steuerklemme a anliegendes Signal die Steuerelektrode des Triacs T2 direkt beaufschlagt, während der Komplementärwert dieses Signals die Steuerelektrode des Triacs T3 beaufschlagt.

Die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Elementarzelle ist wie folgt:

Die Versorgungswechselspannung wird an den Klemmen b und c zugeführt. Der in Phase liegende Triac ^T^ bewirkt dann, sofern er leitend ist, das Auftreten einer Wechselspannung an den Klemmen d und e des Sekundärteils des Transformators 25. Diese Spannung hat eine von der an den Klemmen b unc anliegenden Wechselspannung bestimmte Amplitude, weiterhin ist diese Amplitude bestimmt durch das Transformationsverhältnis des Transformators 25.

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Will man beispielsweise für eine Zelle mit der binären Wertung P von 1 Volt, d.h. für die Zelle 15 der Fig. 2 eine Wechselspannung von 1 Volt Wirkspannung zwischen den Ausgangsklemmen d und e haben, dann bestimmt man dafür das Verhältnis der Transformatoren 22 und 25 in einer Weise, daß man eine solche Spannung an den Klemmen d und e abgebildet erhält. Da den Klemmen b und c sämtlicher Zellen der Fig. 2 eine konstante Versorgungsspannung, die beim Ausführungsbeispiel gleich 110 volt ist, zugeführt wird, ist lediglich noch das Transformationsverhältnis des Transformators 25 zu bestimmen.

Ist der Triac Tl für die Gegenphase leitend, dann erhält man an den Klemmen d und e eine Spannung der gleichen Amplitude, jedoch mit entgegengesetzter Phase. Dies ist deshalb richtig, weil die Klemme c an die Mittelanzapfung M des Primärteils des Transformators 25 angeschlossen ist.

Man sieht somit, daß dann, wenn der Triac T.4 leitend ist, die Anschlußklemmen b und 27 im wesentlichen die gleiche Polarität haben, d.h. daß zwischen diesen Klemmen die Spannung gleich Null ist, während zwischen den Klemmen 26 und 27 bzw. 26 und b eine Wechselspannung auftritt, die gleich ist der doppelten Versorgungsspannung zwischen den Klemmen b und c, was die einwandfreie Versorgung der Steuerelektrode des Triacs T.4 über den Widerstand R 3 und die Diodenbrücke R3, D;4 sicherstellt.

Die Steuerung der in Fig. 3 gezeigten Zelle gewinnt man durch Anlegen eines Steuersignals an die Klemme a. Dabei gilt folgende Übereinkunft: an die Klemme a wird ein Signal mit dem Niveau 0 (Binärzustand 0) angelegt, wenn der entsprechende Ausgang s des Rechners 11 im Zustand 0 ist, im Gegensatz dazu wird ein Steuersignal des Niveaus 1 (Binärzustand l) angelegt, wenn

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der entsprechende Ausgang des Rechners 11 sich im Zustand 1 befindet.

Das an den Steuereingang a angelegte Steuersignal findet sich einerseits wieder am Hilf striae τ:2 und andererseits am Hilfs~ triac T3 nach Passieren der Inverterschaltung 29.

Das Anlegen eines Signals mit dem Zustand 1 an die Klemme a bewirkt das Leitendwerden des Triacs T2. Aufgrund dieses Umstands erhält die Steuerelektrode des Triacs Tl die Spannung Null und der Triac T.l bleibt gesperrt.

Da aufgrund der Inverterschaltung 29 die Steuerelektrode des Triacs T.3 in diesem Momemt ebenfalls das Steuersignal Null erhält, leitet dieser Triac T.3 (im Gegensatz zum Hilf striae T.2) ebenfalls nicht.

Der durch den Widerstand R2 fließende Strom läßt zwischen der Klemme 26 des Transformators 25 und der Klemme b eine Spannung erscheinen, aufgrund welcher zwischen der Klemme 26 über den Widerstand R3 und die Diodenbrücke 03, D.4 und die Steuerelektrode des Triacs T.4 ein Strom fließt, so daß dieser Triac T.4 leitend wird.

Im Gegensatz dazu bewirkt das Anlegen eines Signals des Niveaus 0 an die Klemme a das Auftreten eines Signals mit dem Niveau 1 an der Steuerelektrode des Triacs T.3 , der aufgrund dieses Umstands leitend wird, so daß der Steuerstrom über die Steuerelektrode des Triacs T4 zu Null wird. Der Triac T.4 sperrt dann, so daß auch der ihn durchfließende Strom zu Null wird. Aufgrund des Sperrens des Triacs τ4 und aufgrund des durch den leitenden Zustand des Triacs T.3 möglichen Stromflusses

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durch den Widerstand R3, erscheint zwischen der Klemme 27 des Transformators 25 und der Klemme b eine Spannung, die zwischen der Klemme 27 und durch den Widerstand f*2 über die Diodenbrücke Dl, D2 zur Steuerelektrode des Triacs Tl einen Strom treibt, der dadurch leitend wird.

Zusammengefaßt ergibt sich also folgendes Schaltverhalten; der Triac T4 leitet, wenn das Steuersignal an der Klemme a das Niveau 1 hat und der Triac ^Tl leitet, wenn das Steuersignal an der Klemme a das Niveau Null hat, wobei der übergang des leitenden Zustandes von dem einen zum anderen Triac dann erfolgt, wenn der sie durchfließende Strom selbst zu Null wird, wobei aufgrund der Schaltung selbstverständlich eine Verriegelung insoweit sichergestellt ist, wie ersichtlich, daß die beiden Triacs auf keinen Fall zur gleichen Zeit leitend sein können.

Auf diese Weise gelangt man zu einer Elementarzelle,die eine Spannung von P ^volt in Phase dann liefert, wenn sich das Steuersignal auf dem Niveau 1 befindet und eine Spannung von P volt in Gegenphase, wenn sich das Steuersignal bzw. der Steuerstrom auf dem Niveau Null befindet, d.h. mit anderen Worten, daß der Ausgang der Elementarzelle in Fig. 3 beim Steuereingang "I +P und beim Steuereingang O -P beträgt.

Weiter oben ist schon ausgeführt worden, daß die Bewertung P der in Fig. 3 dargestellten Zelle einem Wert von 1 ^olt entspricht. Es ist offensichtlich, daß man durch geeignete Wahl des Transformatorverhältnisses 25 und evtl. des Transformators 22 jeden beliebigen Wert erhalten kann. Insbesondere kann man mit Hilfe der fünf in Fig. 2 dargestellten Zellen 14 - 18, wobei jede dieser Zellen der soeben mit Bezug auf Fig. 3 ausführlich geschilderten Zelle entspricht, erreichen, daß die Ausgangs-

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spannungen an den verschiedenen Zellen den Werten 0,5-1 - 2 - 4 - 8 \plt entsprechen, jeweils mit dem Vorzeichen + oder -, und zwar hier entsprechend dem Ausgang des Rechners 11, mit welchem die Elementarzelle verbunden ist, d.h. je nachdem, ob der Ausgang des Rechners den Wert 1 oder den Wert hat, wie dies schon bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 angegeben worden ist.

Bezieht man sich nunmehr zur gleichen Zeit auf die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 und 3, dann scheint es so, daß man so viele Versorgungstransformatoren 22 sowie Ausgangstransformatoren 25 haben muß, wie in dem Schema der Fig. 2 Elementarzellen angegeben sind, ein solches Ausführungsbeispiel würde im Grunde auf eine umfangreiche und schwere, auch kostspielige Konstruktion hinauslaufen, wohirtgecren das im folgende beschriebene Ausführungsbeisniel der Fig. 4 einen kompakteren und einfacheren Aufbau ermöglicht.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 sind lediglich drei Elementarzellen dargestellt, die beispielsweise den Elementarzellen 15, 16 und 17 der Fig. 2 entsprechen. Jede dieser Zellen weist wie bei der Schaltung der Fig. 3 die beiden Schaltkreise mit den Triacs Tl, T2 einerseits und T3, T.4 andererseits auf, die ausgehend von der Eingangsklemme a und der Inverterschaltung 29 gesteuert sind.

Die Besonderheit dieser Schaltung liegt hauptsächlich in dem Aufbau des Ausgangstransformators, der die Rolle des Transformators 25 der Fig. 3 spielt. Der mit dem Bezugszeichen 30 versehene Ausgangstransformator v/eist eine einzige Sekundärwicklung 31 auf, die mit dem Empfänger 12 verbunden ist, sowie drei Magnetkreise, die jeweils eine Primärwicklung umfassen,

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deren Anschlußklemmen mit den entsprechenden Triacs der Fig.3 verbunden sind. Jeder Primärmagnetkreis weist daher jeweils eine Wicklung 32 bzw. 33 oder 34 auf, sowie eine Mittelanzapfung M, dabei haben sämtliche Wicklungen die gleiche Anzahl von Windungen. Die Abschnitte der Magnetkreise befinden sich im Verhältnis 1, 2 und 4, je nachdem, ob es sich um die Zellen 15, 16 und 17 mit dem Bewertungen 1, 2 und 4 handelt.

Der an die Quelle 13 angeschlossene Versorgungstransformator erfüllt hier die gleiche Aufgabe wie der Transformator 22 der Fig. 3 und ist mit dem Bezugszeichen 35 versehen. Er weist eine einzige Primärwicklung und eine Sekundärwicklung auf, die mehrere Anschlüsse 36, 37 und 38 umfaßt, wobei die Anschlußklemme 39 der Sekundärwicklung mit sämtlichen Anoden der Triacs,wie auch schon in Fig. 3 gezeigt, verbunden ist.

Der Anschluß 36 entspricht dabei der zweiten normalen Anschlußklemme des Sekundärteils des Transformators, während der Anschluß 37 sich etwa in der Mitte der Sekundärwicklung als Anzapfung befindet, und der Anschluß 38 ausgeh"^ervon der Anschlußklemme 39 etwa ein Viertel der Sekundärwicklung umfaßt; die Anschlüsse 36, 37 und 38 sind dann jeweils mit den Mitte!anzapfungen M der Primärwicklungen 32, 33 und 34 verbunden in einer Weise, daß die Zelle 17 mit der Bewertung von der gesamten zwischen den Klemmen 36 und 39 auftretenden Spannung gespeist wird, die Zelle 16 mit der Bewertung 2 wird von der halben Spannung und die Zelle 15 mit der Bewertung 1 wird mit dem vierten Teil immer der gleichen Spannung des Speisetransformators gespeist.

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Auf diese Weise gelingt es, zu einem Aufbau zu gelangen, der eine beliebige Anzahl von Zellen unterschiedlicher Bewertung aufweist, wobei eine einzige Ausgangssekundärwicklung und verschiedene Primärwicklungen verwendet werden, die jeweils die gleiche Anzahl von Windungen auf v/eisen, jedoch auf unterschiedliche Weise gespeist werden, es gelingt dadurch,die magnetischen Schaltkreise des Wandlers in entscheidendem Maße zu reduzieren und zu vereinfachen.

Fig. 5 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Ausgangstransformators der Anordnung, bei welchem sich die Abschnitte der unterschiedlichen, mit den Bezugszeichen 4O, 41 und 42 versehenen magnetischen Kreise im Verhältnis 1,2, 4 befinden, d.h. im Bewertungsverhältnis der unterschiedlichen Zellen 15, 16 und 17.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer schon mit Bezug auf Fig. 3 genauer beschriebenen Elementarzelle dargestellt. Sämtliche Schaltungskomponenten und die Arbeltsweise sind identisch mit Ausnahme des Umstandes, daß der Triac Tl durch zwei Thyristoren T:5 und T.6 und der Triac T4 durch zwei Thyristoren £7 und T8 ersetzt worden ist. Die den Triac Tl ersetzende Gruppe von Thyristoren τ.5 und i>.6 sind gegenüberliegend geschaltet, jedoch so wie aus der Zeichnung ersichtlich, d. h. die Kathode des einen Thristors liegt an der Anode des anderen und die Kathode des anderen an der Anode des einen. Die Steuerelektrode jedes Thyristors wird von einer getrennten Sekundärwicklung eines Hilfstransformators 43 versorgt, dessen Primärwicklung parallel zum Triac T-2 geschaltet ist. In gleicher Weise ist die Thyristorengruppe τ7, τ8, die den Triac T4 ersetzt, geschaltet. Die Steuerelektrode jedes Thyristors wird von

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einem getrennten Sekundärteil des Hilfstransformators 44 versorgt-, dessen irimärteil im Nebenschluß zu dem Triac T.3 liegt.

In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Elementarschaltkreises der Zelle der Fig. 3 dargestellt, bei welchem anstelle der Verwendung der Hilfstriacs T.2 und T.3 Transistorschaltungen T;2 und T.3 verwendet sind. Mit Ausnahme dieser weiter unten noch genauer erläuterten Schaltungen ist der Rest der Schaltung mit dem der Fig. 3 identisch.

Die Schaltung T¹2 umfaßt einen Transistor τ 9 vom NPN-Typ und einen Transistor TlO vom PNP-Typ, deren Kollektoren jeweils über Dioden D5 bzw. D6 mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt gleichzeitig noch des Widerstandes R2 und der Diodenbrücke Di, D"2 verbunden sind. Die Emitter der Transistoren Tg und Tlo sind direkt an die Klemme b angeschlossen, während die Basis des Transistors T.9 über einen Widerstand R4 mit dem Steue ran Schluß a und die Basis des Transistors i>lO einmal über einen Widerstand R 5 mit einer negativen Hilfsspannungsquelle F von -10 Volt und zum anderen über einen Widerstand R6 mit dem Ausgang des Inverterschaltkreises 29 verbunden ist.

Der Aufbau der Schaltung τ»3 ist zu dem Aufbau der Schaltung T¹2 symmetrisch und umfaßt einen Transistor jll vom NPN-Typ und einen Transistor T12 vom PNP-Typ, deren Kollektoren über DiodenD7 bzw. D8 mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt mit dem Widerstand $3 und der Diodenbrücke d3, d4 verbunden sind. Die Emitter der Transistoren «pll und τ-12 sind direkt an die Klemme b angeschlossen, während die Basis des Transistors TIl über einen Widerstand R7 mit dem Ausgang des

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Inverterschaltkreises 29 und die Basis des Transistors 12 einmal über einen Widerstand R*8 mit der Spannungsguelle F und andererseits über einen Widerstand R 9 mit der Steuerklemme a verbunden ist.

Die Wirkungsweise der in Fig. 7 dargestellten Elementarzelle ist wie folgt: die Versorgungswechselspannung wird zwischen den Klemmen b und c wie üblich angelegt. Der in Phase liegende Triac T4 führt, wenn er leitend ist, zum Auftreten einer Wechselspannung an den Klemmen d und e des Sekundärteils des Transformators 25. Diese Spannung hat eine Amplitude, die bestimmt ist von der Versorgungsspannung an den Klemmen b und c sowie von dem Transformationsverhältnis des Transformators Ist im Gegensatz dazu der im Ge ,Jitakt liegende Triac Tl

an
leitend, dann gewinnt man den Klemmen d und e eine Spannung der gleichen Amplitude, jedoch von entgegengesetzter Phase. Dies ist deshalb richtig, v/eil aufgrund des getroffenen Aufbaus die Klemme c mit der Mittelanzapfung M des Primärteils des Transformators 25 verbunden ist. Die Steuerung der Zelle gewinnt man durch Anlegen eines Steuersignals an die Klemme a. Hat dieses Signal das Niveau 1, dann führt dies zu dem Leitendwerden der Transistoren T9 und TlO, gleichzeitig zum Sperren der Transistoren TIl und T12.

Tatsächlich versorgt ein an die Klemme a angelegtes positives Signal die Basis des Transistors T.9 über den Widerst-and T4, wobei dieses gleiche Signal am Ausgang der Inverterschaltung 29 ein Niveau 0 hervorruft. Die Basis des Transistors TlO ist dann voll mit der negativen Versorgungsspannung F (-10 Volt) verbunden. Zur gleichen Zeit bestimmt eine positive, an die Klemme a angelegte Spannung ein positives Potential an der Basis des Transistors '£12, während die Spannung Null am

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Ausgang der Inverterschaltung 29 ein negatives Potential an der Basis des Transistors TlI vorgibt. Aufgrund dieses Umstände s sind die Transistoren TlI und τ12 blockiert und
sperren. Die Transistoren τ9 und ^10 sind leitend, wodurch die Steuerelektrode des Trlacs Tl nicht mit Spannung versorgt wird und dieser Triac sperrt. Im Gegensatz dazu sind die Transistoren TIl und T.12 gesperrt und die Steuerelektrode des Triacs T4 wird über den Widerstand T2 und die leitenden Dioden D3 und D4 von dem Potential gespeist, welches an der Klemme 26 des Transformators 25 verfügbar ist. Das Anlegen eines Eingangssignals mit dem Wert 0 an die Steuerklemme a
bewirkt das Umkippen der gesamten Schaltung,die Wirkungsweise dieser Schaltung ist im übrigen identisch zu der, die schon mit Bezug auf die Fig. 3 erläutert worden ist.

In Fig. 8 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Digital-Analogwandlers 10 nach der Erfindung dargestellt. Bei
diesem Ausfihrungsbeispiel versucht man, am Eingang des Analogempfängers 12 eine Spannung zu erhalten, die sich zwischen
0 und einer anwachsenden Spannung ändert, in der Weise, daß die Spannung 0 der Binärzahl 0 entspricht, die von dem Rechner 11 kommt und daß die anwachsenden Spannungen ausgehend von
⁰ den anwachsenden Binärzahlen entsprechen.

Zu diesem Zweck bestimmt man die Transformatoren jeder Elementarzelle in einer Weise, daß die größte, von dem Rechner 11 kommende Binärzahl, d.h. die Summe der verschiedenen Bits genau dem Wert der Spannung Ul entspricht, die von der
Wechselspannungsversorgungsquelle 13 geliefert wird. Man erhält dann an den Ausgangsklemmen d, e des Wandlers 10 eine

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in Phase oder in Gegenphase mit der Wechselspannung Ul der Quelle 13 liegende Spannung«

Dann verbindet man die Ausgangsklemne d n±t der Eingangsklemme c, wie Fig. 8 zeigt. Man gewinnt auf diese Weise zwischen der Ausgangsklemme e und der Eingangsklemme b die geometrische Summe der Versorgungsspannung, die von der Wechsel Spannungsquelle 13 geliefert wird und der Ausgangsspannung des Wandlers 10. Diese Spannung wird direkt an die Klemmen g und h des Empfängers angelegt und man erhält dort eine zwischen 0 und 2 Ul sich ändernde Spannung, und zwar proportional zu der am binären Steuerausgang des Rechners 11 dargestellten Zahl,

Auf diese Weise kann man jede Art von Spannungskombinationen zwischen der Quelle 13 und dem Wandlerausgang 10 realisieren, um am Eingang des Empfängers 12 eine We'ch sei spannung zu erhalten, die sich unter dem Einfluß der numerischen Ausgangssteuerung des Rechners 11 zwischen willkürlich ausgewählten Grenzen ändert.

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist und insbesondere bei der Art der verwendeten Schaltungselemente auch Variationen und Modifikationen möglich sind, ohne daß der erfindungsgemäße Rahmen verlassen wird.

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Claims (1)

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   Neue Patentansprüche;

   Vorrichtung zum Umwandeln von numerischen, vorzugsweise digitalen, einen Ausdruck darstellenden Informationen in analoge Informationen in Form einer Wechselspannung, insbesondere Digital —Analogwandler, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Anzahl der numerischen Informationen entsprechende Anzahl von Elementarzellen (14, 15, 16, 17, 18) vorgesehen sind, die jeweils eine einer gegebenen Bewertung entsprechende numerische Information erhalten und daraufhin eine analoge, der numerischen Bewertung proportionale Ausgangswechselspannung liefern, derart, daß die Kombination dieser Spannungen zwischen ihnen und den zusammengesetzten Werten unterschiedlich ist, und daß die Ausgänge (d, e) der Zellen in Reihe auf eine gemeinsame Leitung (21, 20) geschaltet sind, so daß auf dieser Leitung eine den numerischen Ausdruck abbildende analoge VJechsel spannung erscheint.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die numerischen Informationen in zwei Zuständen befinden, daß jede Elementarzelle (14, 15, 16, 17, 18) zwei Versorgungsklemmen (b, c) und einen Ausgangstransformator (25) mit einem Sekundärteil mit zwei Klemmen (d, e) und einer Primärwicklung aufweist, daß die Primärwicklung des Ausgangs-.

   transformators (25) eine mit einer der Versorgungsklemmen

   die (p) verbundene Mittelanzapfung (M) aufweist, daß andere Versorgung sklemme (b) an eine Umkehrschaltung (τΐ _f Τ4) gelegt ist, die die Spannung dieser Versorgungsklemme (b) an die

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   eine (27) oder die andere (26) der Anschlußklemmen des Primärteils des Ausgangstransformators (25) legt, dessen Transformationsverhältnis der Bewertung einer darzustellenden numerischen Information entspricht.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrschaltung gebildet ist aus zwei gesteuerten und über eine Phasenumkehrschaltung (29) verbundenen Halbleitersystemen, daß jedes der beiden gesteuerten Halbleiter systemen aus zwei gesteuerten Halbleitern (Tl, T2; T3, T4) besteht, die einerseits angeschlossen sind an die nicht mit der Mittelanzapfung (M) verbundene Versorgungsklemrne

   (b) und die andererseits jeweils mit beiden Anschlußklemmen (27, 2 6) des Primärteilr· des Ausgangstransformators (25) verbunden sind, wobei jeder Halbleiter (Tl, T2; T3, Τ4) eine Steuerelektrode aufweist und die Steuerelektrode des einen gesteuerten Halbleiters (Tl) über eine Diodenbrücke (Dl, D2) mit dem Ausgang des anderen gesteuerten Halbleiters (^2) verbunden ist, während die Steuerelektrode dieses anderen Halbleiters (T2) für das eine der Systeme direkt und für das andere der Systeme über eine Phasenumkehrschaltung (29) mit der numerischen Informations quelle (s, 11) verbunden ist.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter Triacs (Tl, T2; T3, T4) sind.

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Haupttriacs (Tl, T4), die jeweils die Versorgungsklemme (b) mit der einen (27) oder der anderen Klemme (26) des Primärteils des Ausgangstransformators

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   (25) Verbinden, ersetzt sind durch eine antiparallelgeschaltete Thyristorenbrücke (T5, T6; T.7, T8) , wobei die Steuerelektroden jedes Thyristors über jeweils eine Sekundärwicklung eines Hilfstransformators (43, 44) mit seiner Kathode verbunden ist und der Primärteil des Hilfstransformators (43, 44) im Nebenschluß jeweils zu dem verbleibenden Triac (T2, T3) geschaltet ist.

   Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung jedes Haupttriacs (tI# T4) jedes Halbleitersystems zwei Transistoren

   vorgesehen sind (T9, TlO; TlI, Tl2) unterschiedlichen Typs4 deren den Ausgang dieser Teilschaltung bildende Kollektoren über Dioden (D5, D6; D7, D8) verbunden sind und deren Emitter an die nicht mit der Mittelanzapfung (M) des Ausgangstransformators (25) angeschlossene Versorgungsklemme (B) angeschlossen sind, wobei die Basisanschlüsse der Transistoren (T9, TlO; TIl, T12) mindestens teilweise an eine HilfsSpannungsquelle (F) angeschlossen sind und die Steuereingänge für diese Teilschaltungen bilden.

   7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsklemmen (36, 39; 37, 39; 38, 39) jeder Zelle (15, 16, 17) mit dem Sekundärteil eines Versorgungstransformators (35) verbunden sind und dabei jeweils mindestens einenTeilbereich der Sekundärwicklungen umfassen, daß für die Gesamtheit der Zellen lediglich ein Ausgangstransformator (31) vorgesehen ist, derart, daß die eine numerische Information gegebener Bewertung empfangende Zelle (15, 16, 17) für

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   eine gegebene Versorgungsspannung am Primärteil des Versorgungstransformators (35) oder des jeweiligen Teilbereichs dem Sekundärteil (31) des Ausgangstransformators ■ (30) eine analoge Wechselspannung gleicher Bewertung liefert.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß für sämtliche Elementarzellen ein einziger Ausgangstransformator (30) vorgesehen ist mit einer einzigen Sekundärwicklung (31) und mit so vielen Magnetkreisen, wie Elementarzellen vorgesehen sind, wobei jeder Magnetkreis eine den Primärteil des Ausgangstransformators

   (30) bildende Wicklung (32, 33, 34) mit Mittelanzapfung (M) aufweist, und daß die Sekundärwicklung (31) sämtlichen Magnetkreisen gemeinsam ist.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsklemmen (36, 37, 38, 39) der unterschiedlichen Elementarzellen (15, 16, 17) in Reihe auf einer Wicklung angeordnet sind, derart, daß eine einzige, den Sekundärteil des Versorgungstransformators (35) bildende und mehrere Anzapfungen (36, 37, 38) aufweisende Wicklung vorgesehen ist, an welche jeweils eine zugeordnete Elementarzelle (15, 16, 17) angeschlossen ist.

   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennnzeichnet, daß die Abschnitte (40, 41, 42) der magnetischen Schaltkreise des Ausgangstransformators (30) das Bewertungsverhältnis der unterschiedlichen Elementarzellen aufweisen,mit denen sie verbunden sind.

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   11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, wobei am Ausgang eine dem Einfluß einer numerischen Steuerung unterworfene veränderliche und in Phase mit der Speisespannung befindliche Spannung auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Klemme (d) der Wicklung des Ausgangstransformators der Wandlereinheit (10) mit einer Klemme (c) einer Wicklung des Versorgungstransformators verbunden ist, während die andere Ausgangsklemme (e) und die andere Klemme (b) der Eingangsversorgungsspannung den Ausgang der Gesamtschaltung bilden.

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