DE2811725C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zum Anzeigen des Pegels eines Analogsignales veränderlicher Amplitude entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Um beispielsweise den Aufzeichnungspegel eines Bandgerätes einzustellen oder die Aussteuerung eines Lautsprechers zu überwachen, ist aus der Praxis eine Schaltungsanordnung zum Anzeigen des Pegels eines Analogsignales veränderlicher Amplitude bekannt, bei der der maximale Wert der Spitzen eines Audiosignals analog festgeklemmt wird. Diese bekannte Schaltung enthält zur Festklemmung des Spitzenwertes einen Kondensator großer Kapazität, um eine lange Entladezeit zu erzielen. Um andererseits eine kurze Ladezeit zu erreichen, ist ein Treiber mit niedriger Ausgangsimpedanz erforderlich.

Der Aufbau dieser bekannten Schaltungsanordnung ist verhältnismäßig kompliziert und eignet sich nicht zur Herstellung in IC-Technik.

Durch die DE-AS 12 16 927 ist ferner ein Analog- Digital-Wandler mit logarithmischer Codierung bekannt, bei dem eine Bezugsspannung in einer Vergleichsschaltung mit der zu codierenden Analogspannung verglichen wird und die Vergleichsschaltung ein Ausgangssignal abgibt, wenn eine bestimmte Beziehung zwischen den beiden Spannungen besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 in ihrem Aufbau so zu vereinfachen, daß sie sich zur Herstellung in IC-Technik eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 3 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Pegelanzeigeeinrichtung

Fig. 2A bis 2K zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung in Fig. 1 den Verlauf von Signalen, die auf der Ausgangsseite der jeweiligen Blöcke in Fig. 1 erhalten werden, und

Fig. 3 eine einfache graphische Darstellung, aus der der Anzeigezustand der Anzeigeeinrichtung in Fig. 1 hervorgeht.

Bei dem in Fig. 1 in Form eines Blockschaltbildes gezeigten Beispiel der Erfindung wird ein Analogsignal, z. B. ein Audiosignal, einem Eingang 1 und dann über einen logarithmischen Verstärker 2 einem Hüllkurvengleichrichter 3 zugeführt. Das Ausgangssignal des Gleichrichters 3 wird einem Kondensator 4 zugeführt, der den Spitzenwert des Ausgangssignals in zum Beispiel etwa 2 Sekunden klemmt und einem Spitzenwertverstärker 5 zuführt. Der Klemmkondensator 4 dient dazu, schnelle Änderungskomponenten des Spitzenwertes zu beseitigen. Ein Bezugs- bzw. Taktimpulsoszillator 6 erzeugt einen Taktimpuls P _A , wie in Fig. 2A gezeigt. Dieser Taktimpuls P _A wird einem 1/8-Frequenzteiler 7 zugeführt.

Zum Zwecke der Erläuterung wird eine Zeit bzw. Periode von acht Taktimpulsen als Einheitszeit oder Einheitsperiode für die Spitzenwertanzeige angenommen (die im folgenden als Einheitszeit oder Einheitsperiode bezeichnet wird). Acht Taktimpulse P _A in der Einheitszeit I werden als P _1a . . . P _8a , acht Taktimpulse P _A in der Einheitszeit II werden als P _1b . . . P _8b , und acht Taktimpulse P _A in der Einheitszeit III werden als P _1c . . . P _8c bezeichnet. Acht Taktimpulse bilden dabei die Einheitszeit bzw. Einheitsperiode, und ein Analogeingangssignal wird bei jeder Einheitszeit in einen Impuls umgewandelt und das Analogsignal wird mit der Echtzeit nur in der Einheitsperiode angezeigt.

Der 1/8-Frequenzteiler 7 erzeugt an seinem einen Ausgang 7 a einen Impuls P _B , der an den Anstiegsflanken der Impulse P _1a , P _1b und P _1c ansteigt, wie Fig. 2A zeigt. Der Impuls P _B des 1/8-Frequenzteilers 7 wird einem Sägezahngenerator 8 zugeführt, der dann ein Sägezahnsignal P _C erzeugt, das an den Anstiegsflanken der Taktimpulse P _1a , P _1b und P _1c ansteigt und danach mit einer bestimmten Neigung abfällt, wie Fig. 2C zeigt. Dieses Sägezahnsignal P _C des Sägezahngenerators 8 wird dem inversen Eingang eines Komparators 9 zugeführt. Der 1/8-Frequenzteiler 7 erzeugt an seinem anderen Ausgang 7 b Abtastimpulse P _{S 1}, P _{S 2} und P _{S 3}, die Abfallflanken der Taktimpulse P _8a , P _8b und P _8c ansteigen, wie Fig. 2D zeigt.

Der Komparator 9 erhält an seinem nicht invertierenden Eingang ein Ausgangssignal P _D des Spitzenwertverstärkers 5. Der Pegel des Ausgangssignals P _D des Spitzenwertverstärkers 5 ist in Fig. 2C durch die gestrichelte Linie gezeigt. Wenn der Pegel des Ausgangssignales P _D des Spitzenwertgleichrichters 5 größer als der Pegel des Sägezahnsignals P _C in Fig. 2C ist, erzeugt der Komparator 9 ein Ausgangssignal P _E, das während dieser Zeit 1 ist, wie Fig. 2E zeigt. Das Ausgangssignal P _E des Komparators 9 und die Taktimpulse P _A des Taktimpulsgenerators 6 werden beide einem UND-Glied 10 zugeführt, so daß das UND-Glied 10 den Taktimpuls P _A während der Periode durchläßt, in der das Ausgangssignal P _E des Komparators 9 "1" ist. Im Falle der Zeitperiode I durchlaufen die Taktimpulse P _3a , . . . P _8a des Taktimpulses P _A das UND-Glied 10, wie Fig. 2F zeigt, als Ausgangssignal P _F des UND-Gliedes 10. Man kann daher sagen, daß das Analogeingangssignal seriell in Impulse umgewandelt wird, deren Anzahl dem Pegel des Analogeingangssignals entspricht. In gleicher Weise durchlaufen im Falle der Einheitszeitperiode II die Taktimpulse P _5b , . . . P _8b des Taktimpulses P _A das UND- Glied 10 und im Falle der Einheitszeitperiode III die Taktimpulse P _7c und P _8c und das UND-Glied 10, wie Fig. 2F zeigt.

Die Taktimpulse P _F, die das UND-Glied 10 durchlaufen haben, werden über ein ODER-Glied 11 einem Schieberegister 10 zugeführt, das zum Beispiel aus acht Flip- Flops gebildet ist. Dieses Schieberegister 12 erhält die Taktimpulse P _A des Taktimpulsgenerators 6, so daß die Taktimpulse P _3a , . . . P _8a durch die Taktimpulse P _1a , . . . P _8a in der Einheitszeitperiode I zum Schieberegister 12 verschoben werden. Der Inhalt des Schieberegisters 12 wird dann parallel einem Sperr- bzw. Haltekreis 13 durch den Abtastimpuls P _{S 1} zugeführt, der dem vom 1/8- Frequenzteiler 7 zugeführt wird.

Der Inhalt des Sperrkreises 13 wird über einen Treiberkreis 14 auf einer Anzeigevorrichtung 15 angezeigt. Die Anzeigevorrichtung 15 ist aus acht Anzeigeelementen S₁ . . . S₈ wie Leuchtdioden, Lichtquarzen oder dergleichen entsprechend den acht Registern des Schieberegisters 12 gebildet.

Diese Anzeigeelemente S₁ bis S₈ sind zum Beispiel so angeordnet, daß sie dicht beieinander liegen, wie Fig. 3 zeigt, und beleuchtet werden, wenn das Sperrausgangssignal 1 ist.

Während der Einheitszeitperiode I werden sechs Impulse dem Schieberegister 12 zugeführt und dann verriegelt, so daß alle Elemente S₁ bis S₆ in der Einheitszeitperiode beleuchtet werden, während in der Periode II vier Elemente S₁ bis S₄ beleuchtet werden. Die Pegelanzeige entspricht daher dem minimalen Analogwert oder wird bei diesem Beispiel mit dem Element S₁ am linken Ende als Bezugsnormal wie ein Balkendiagramm. Dies bedeutet, daß der Pegel des Anzeigesignals als Balkendiagramm angezeigt wird. Zum Beispiel wird die Pegelanzeige des Audiosignals in der Periode II wie in Fig. 3, in der die schraffierten Teile die Elemente darstellen, die beleuchtet sind. Das Element S₆ dient dabei jedoch als eines für die Anzeige des Spitzenwertes, wie später beschrieben wird.

Es wird nun die Anzeige der maximalen Größe des Spitzenwertes eines Audiosignals erläutert. Wenn der Impuls P _F , der ein Eingangssignal des Schieberegisters 12 ist, eine Impulsfolge ist, wie sie Fig. 2F zeigt, ist das Serienausgangssignal P _H des Schieberegisters 12 nicht eine Impulsfolge, sondern ein Binärsignal, das dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Impulses entspricht (vgl. Fig. 2G), und die Zeitbeziehung dazwischen ist in Fig. 2F und 2G gezeigt.

Das Serienausgangssignal P _H des Schieberegisters 12 wird auf einen Detektorkreis 20 gegeben, um die maximale Größe der Spitzenwerte des Impulssignals P _F bzw. des Audioeingangssignals zu ermitteln. Der Detektorkreis 20 hat ein D-Flip-Flop 16, dem an seinem Eingang D das Serienausgangssignal P _H zugeführt wird. Wenn der Taktimpuls P _A in Fig. 2A des Taktimpulsgenerators 6 dem Flip-Flop 16 als Taktimpuls zugeführt wird, arbeitet das Flip-Flop 16 mit einer um ein Bit des Serienausgangssignals P _H verzögerten Zeit und erzeugt dann ein Ausgangssignal P _I, das Fig. 2H zeigt. Das Ausgangssignal P _I des Flip-Flops 16 und der Taktimpuls P _A des Taktimpulsgenerators 6 werden beide auf ein UND-Glied 17 gegeben. Das Flip-Flop 16 und das UND-Glied 17 bilden eine Art logischen Differenzierkreis. Ein torgesteuertes Ausgangssignal P _J (Fig. 2I) des UND-Gliedes 17 wird einem RS-Flip-Flop 18 als Setzimpuls zugeführt. Als Rückstellimpuls für das Flip-Flop 18 wird der zuvor erwähnte Abtastimpuls P _{S 2} verwendet. Wenn daher das Setzen und Rückstellen des RS- Flip-Flops 18 an den Abfallflanken der zugeführten Impulse getriggert werden, erzeugt das Flip-Flop 18 an seinem Ausgang ein Ausgangssignal P _K, das Fig. 2J zeigt. Das Ausgangssignal P _K des Flip-Flops 18 und das Ausgangssignal P _I des Flip-Flops 16 werden beide einem UND-Glied 19 zugeführt, das dann ein Impulssignal P _L erzeugt, das Fig. 2K zeigt, wenn der Rückstellimpuls 1 ist. Dieses Impulssignal P _L des UND-Gliedes 19 stellt die maximale Größe der zu ermittelnden Spitzenwerte dar.

Obwohl die folgenden Impulse des UND-Gliedes 17 dem Flip-Flop 18 zugeführt werden, erhält es den Rückstellimpuls nicht, so daß das Ausgangssignal am Ausgang des Flip-Flops 18 Null ist. Das Ausgangssignal des UND- Gliedes 19 wird daher Null. Das Flip-Flop 18 und das UND-Glied 19 erzeugen daher nur den ersten Impuls, sperren jedoch den Durchgang der folgenden Impulse, so daß eine Art Sperrkreis gebildet wird.

Der Impuls P _L, der den Spitzenwert darstellt, wird dem ODER-Glied 11 zugeführt und dann darin zum Impulssignal P _F des UND-Gliedes 10 addiert.

Es wird nun die Beziehung zwischen dem Spitzenwertimpuls P _L und der Pegelanzeige anhand der Fig. 2F beschrieben. Wenn in der Periode I der Eingangspegel in sechs Impulse und in der Periode II der Eingangspegel in vier Impulse umgewandelt wird, ist der Spitzenwertimpuls P _L , der in der Periode II zugeführt wird, der dritte Impuls vom ersten aus in der Periode II (unterbrochene Linie in Fig. 2F), der dem Spitzenwert im Pegel der vorherigen Periode I entspricht. Wenn der Inhalt in der Periode II dem Schieberegister 12 zugeführt wird, entspricht der Spitzenwertimpuls P _L dem sechsten Bit von der Eingangsseite her. Wenn daher der Inhalt in der Periode II angezeigt wird, geschieht dies wie in Fig. 3. Dies bedeutet, daß der Spitzenwert in der Periode I und der Eingangspegel in der Periode II gleichzeitig an Element S₆ entsprechend dem Pegel angezeigt werden. Im Falle der Periode III wird das Serienausgangssignal P _H einschließlich des Spitzenwertimpulses P _L als Inhalt in der Periode II erhalten, so daß in der Periode III der Spitzenwertimpuls P _L wiederum ähnlich der Periode II erhalten und angezeigt wird. Wenn jedoch der Pegel in der Periode III größer als der zum Beispiel der Periode I ist, da die Impulsfolge in dem Impulssignal P _F vor dem Impuls P _L , d. h. vom ersten Bit an, vorhanden ist, zeigt zu dieser Zeit der erste Impuls der Impulsfolge den Spitzenwert des Pegels in der Periode II und den maximalen Wert vor der Periode III an.

Schließlich werden der gerade angezeigte Pegel und die maximale Größe der Spitzenwerte des Audiosignals vor dem Pegel angezeigt. Nachdem die maximale Größe angezeigt wurde, wird sie durch ein Audiosignal danach ersetzt. Bei diesem Aufbau wird bei jedem Abtastimpuls der Inhalt des Schieberegisters 12 zum Sperrkreis 13 verschoben und der Anzeigeinhalt wird geändert. Der der maximalen Größe der Spitzenwerte entsprechende Impuls wird jedoch als Serieneingangssignal des Schieberegisters 12 rückgeführt und die Impulse danach werden von dem RS-Flip-Flop gesperrt, so daß nur die maximale Größe der Spitzenwerte so lange gehalten werden, wie die Schaltung in Betrieb ist, und der festgehaltene Inhalt wird nur erneuert, wenn die maximale Größe zunimmt.

Da der Spitzenwert digital geklemmt wird, was durch das Schieberegister usw. durchgeführt wird, kann die Spitzenwertklemmung erreicht werden, ohne daß dabei ein Kondensator großer Kapazität verwendet wird, so daß der Schaltungsaufbau einfach ist, die Spitzenwertklemmung jedoch genau durchgeführt werden kann.

Bei dem obigen Beispiel können die Spitzenwertklemmung und die Echtanzeige des Spitzenwertes durch Verwendung nur des Klemmkondensators durchgeführt werden, zur Zeiteinheit, wenn der Spitzenwert maximal wird, mit der Klemmlage der maximalen Größe des Spitzenwertes übereinstimmt.

Die Zeitkonstante des Spitzenwertverstärkers an der Abfallflanke kann durch Änderung des Kapazitätswertes des Klemmkondensators 4 beliebig geändert werden, so daß die Erholzeit im Fall der Echtzeitanzeige des Spitzenwertes unabhängig von der Maximalgrößenanzeige der Spitzenwerte beliebig geändert wird.

Die Schaltung kann auch leicht in IC-Technik selbst im Falle eines komplementären MOS-IC-Kreises hergestellt werden, und die Anzahl der Anzeigeelemente kann durch Reihenschaltung der Spitzenwertklemmkreise, von denen jeder in IC-Technik hergestellt ist, erhöht werden.

Bei dem zuvor beschriebenen Beispiel ist der Hauptteil aus dem Schieberegister und dem Sperr- bzw. Haltekreis gebildet, er kann jedoch auch aus der Kombination eines Speichers mit direktem Zugriff, eines Multiplexers und eines Sperr- bzw. Haltekreises gebildet werden.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zum Anzeigen des Pegels eines Analogsignales veränderlicher Amplitude, enthaltend

• a) einen Taktimpulsgenerator (6) zum Erzeugen von Taktimpulsen (P _A),
• b) einen Frequenzteiler (7) zum Teilen der Frequenz der Taktimpulse (P _A),
• c) eine integrierende Schaltung (8) zum Integrieren des Ausgangssignales (P _B) des Frequenzteilers (7),
• d) einen Komparator (9) zum Vergleichen des Ausgangssignales (P _C) der integrierenden Schaltung (8) mit dem Analogsignal (P _D),
• e) ein mit den Taktimpulsen (P _A) und dem Ausgangssignal (P _E ) des Komparators (9) gespeistes UND-Glied (10) zum Erzeugen einer Impulsfolge (P _F ) während eines sich wiederholenden Zeitintervalles vorgegebener Periode, wobei die Anzahl der Impulse dieser Impulsfolge (P _F) dem Pegel des Analogsignales (P _D) entspricht,
• f) sowie ein zum Speichern dieser Impulsfolge (P _F) dienendes Schieberegister (12), dessen Ausgangssignal (P _H) der gespeicherten Impulsfolge entspricht,

gekennzeichnet durch folgende weitere Schaltungsteile:

• g) eine mit dem Schieberegister (12) und dem Taktimpulsgenerator (6) verbundene Detektorschaltung (20) zum Erzeugen eines Impulses (P _L), dessen Lage dem Spitzenwert des Analogsignales während eines vorhergehenden Zeitintervalles entspricht,
• h) eine Sendung (11), die den in der Dektektorschaltung (20) erzeugten Impuls (P _L) mit der vom UND-Glied (10) erzeugten Impulsfolge (P _F) kombiniert und das Kombinationssignal dem Schieberegister (12) zuführt,
• i) sowie eine mit dem Schieberegister (12) über eine Treiberschaltung (14) verbundene Anzeigevorrichtung (15) zum Anzeigen des in einem Zeitintervall (z. B. II) auftretenden Spitzenwertes des Analogsignales entsprechend dem Ausgangssignal (P _H) des Schieberegisters (12) und zum gleichzeitigen Anzeigen des im vorhergehenden Zeitintervall (z- B. I) aufgetretenen Spitzenwertes des Analogsignales.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (20) Schaltungselemente enthält, die das Ausgangssignal des Schieberegisters (12) differenzieren und einen Impuls nur beim ersten, während eines der sich wiederholenden Zeitintervalle auftretenden differenzierten Ausgangssignal erzeugen, dagegen folgende Impulse während dieses Zeitintervalles sperren.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (20) ein mit dem seriellen Ausgangssignal des Schieberegisters (12) und mit den Taktimpulsen gespeistes erstes Flip-Flop (16) sowie ein erstes logisches Tor (17) enthält, das ein Ausgangssignal entsprechend dem logischen Produkt der Taktimpulse und des Ausgangssignales des ersten Flip-Flop (16) liefert.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (20) ein mit dem Ausgangssignal des ersten logischen Tores (17) und mit dem Impuls am Ende jedes Zeitintervalles gespeistes zweites Flip-Flop (18) sowie ein zweites logisches Tor (19) enthält, das mit dem Ausgangssignal des zweiten Flip-Flop (18) und mit dem Ausgangssignal des ersten Flip-Flop (16) gespeist wird und einen Impuls erzeugt, dessen Lage dem Spitzenwert entspricht.