DE2100518C3 - Verfahren und Vorrichtung zur graphischen Darstellung elektrischer Analogsignale - Google Patents

Description

a) der Kathodenstrahl nur in einer gleichbleibenden Richtung abgelenkt wird;

b) vor dem Schirm der Kathodenstrahlröhre (8) ein bandförmiger strahlungsempfindlicher Aufzeichnungsträger (13) in einer zur Abienkrichtung senkrechten Richtung mit gleichförmiger Geschwindigkeit vorbeibewegt wird; und

c) in jeder Strahlablenkperiode (BB'; CC usw.) der vom Kathodenstrahl geschriebene Strich (26,27 usw.) sich von dem in der vorangehenden Ablenkperiode abgetasteten Signalwert (a¹, b' usw.) bis zu dem in der gerade laufenden Ablenkperiode abgetasteten Signalwert (b, c usw.) erstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während jeder Ablenkperiode (AA', BB',CC usw.) das Analogsignal (25) mit einem Sägezahnsignal verglichen und bei übereinstimmung ein die Helltastung des Kathodenstrahls steuerndes Signal erzeugt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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d) die Kathodenstrahlröhre (8) mit einer den Strahl nur in einer Richtung ablenkenden Ablenkvorrichtung (10) versehen ist;

e) vor ihrem Schirm ein bandförmiger strahlungsempfindlicher Aufzeichnungsträger (13) in einer zur Ablenkrichtung senkrechten Richtung mit gleichförmiger Geschwindigkeit verschiebbar angeordnet ist; und

f) ein Vergleicher (3a) mit einem ersten Signaleingang an den Ausgang eines Sägezahngenerators (11) und mit einem zweiten Eingang an eine das Analogsignal führende Eingangsklemme (\a) angeschlossen und das Ausgangssignal des Vergleichers einer die Helltastung des Kathodenstrahls steuernden Logikschaltung (5a, 6) zugeführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Vergleichers (3a) der eine Eingang eines Exklusiv-ODER-Gatters (5a^ unmittelbar und der andere Eingang über eine Verzögerungsleitung (Aa) angeschlossen ist, deren Verzögerungszeit der Periodendauer des Sägezahnsignals entspricht (F i g. 1).

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Vergleichers (3a) bo über eine Steuerschaltung (40, 41, 42) zwei einem Exklusiv-ODER-Galter (5a) vorgeschaltete monostabile Kippstufen (43, 44) angeschlossen sind, deren Verzögerungszeit der Periodendauer des Sägezahnsignals entspricht (F i g. 6). bb

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Vergleicherausgang einerseits je ein Eingang zweier UND-Gatter (41, 42) und andererseits der Steuereingang eines bei jedem Vergleicherausgangsimpuls umschaltenden Flip-Flops (40) angeschlossen ist;

daß von den beiden gegenphasigen Ausgängen (Q, Q) des Flip-Flops der eine (Q) an einen zweiten Eingang des einen UND-Gatters (41) und der andere (Q) an einen zweiten Eingang des anderen UND-Gatters (42) angeschlossen ist; daß der Ausgang jedes UND-Gatters jeweils mit einer der beiden monostabilen Kippstufen (43, 44) in Verbindung steht; und

daß die Ausgänge der beiden monostabilen Kippstufen (43, 44) an den Eingängen des Exklusiv-ODER-Gatters (5a) liegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Speicherung des im Zeitpunkt der Übereinstimmung von Sägezahn- und Analogsignal vorhandenen Eingangssignals dienender Speicher (60,61) über einen Umschalter (65) einerseits an die Analogsignalleitung und andererseits an einen zweiten Vergleicher (50) anschließbar ist, welcher in der folgenden Ablenkperiode das gespeicherte Analogsignal mit dem Sägezahnsignal vergleicht, und daß die Ausgänge des Vergleichers (3a) und des zweiten Vergleichers (50) an die Eingänge des Exklusiv-ODER-Gatters (5a,J geführt sind (F i g. 7).

8. Vomchtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Speicher (62, 63) mit zugeordnetem zweitem Umschalter (67) und drittem Vergleicher (51) vorgesehen sowie eine vom Sägezahngenerator (11) gesteuerte Kippschaltung (52) vorhanden ist, welche die beiden Speicher (60, 61; 62, 63) abwechselnd in aufeinanderfolgenden Ablenkperioden einschaltet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Vergleichers (3a) ferner ein Impulsgeber (90, 91) angeschlossen und dessen Ausgang an den einen Eingang eines ODER-Gatters (92) geführt ist, welches der Tastschaltung (7) für den Kathodenstrahl vorgeschaltet und mit seinem anderen Eingang an den die Dauer der Helltastung bestimmenden Teil (5a) der Logikschaltung (5a, 6) angeschlossen ist (F i g. 10).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber als /?C-Differenzierglied (90,91) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10 zur Aufzeichnung mehrerer Analogsignale, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Analogsignal ein Vergleicher (3a-3c·; mit nachgeschaltetem Exklusiv-ODER-Gatter (5a—5c) zugeordnet ist und die Ausgänge aller Exklusiv-ODER-Gatter an die Eingänge eines der Helltastschaltung (7) vorgeschalteten ODER-Gatters (6) angeschlossen sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1, wie es aus der NO-PS 17 989 bekannt ist. Dort findet eine Kathodenstrahlröhre mit einem in 7wei zueinander senkrechten Richtungen auslenkbaren Strahl Verwendung. Die Dauer der einzelnen Videoimpulse und damit die Strichlänge der aufgezeichneten Spuren ist dem Absolutwert des zeitlichen Differentialquotienten der darzustellenden Kurve proportional. Über die Gewin-

!lung eines solchen Tastsignals und dessen Weiterverarbeitung finden sich in der NO-PS 1 17 989 keine Hinweise.

Bei plötzlichen Änderungen der Kurvensteilheit, beispielsweise beim Auftreten einer Impulsflanke, entsteht bei dem bekannten Verfahren ein Differenzierimpuls hoher Amplitude, welcher dazu führen könnte, daß die Strichlänge über den eigentlichen Wert des Analogsignals hinaus überschwingt Um dies zu vermeiden, wird beim bekannten Verfahren die in Impulsdauer nach oben hin begrenzt Liegt andererseits ein Analogsignal vor, dessen Amplitude praktisch konstant bleibt so hat der Differentialquotient den Wert NuIL Um auch diese Kurventeile punktweise darzustellen, wird die Impulsdauer nach unten hin auf einen η Mindestwert begrenzt Ober- und Untergrenze der Impulsdauer und damit der Strichlänge lassen sich von Fall zu Fall einstellen. Weiterhin ist aus »F'inkschau« 1955, Seiten 68/70, die Verwendung einer Fernsehbildröhre als Oszillographenröhre für Meßzwecke bekannt. Zur Darstellung eines periodischen Analogsignals auf dem Bildschirm wird der in zwei zueinander senkrechten Richtungen auslenkbare Kathodenstrahl während jeder Zeilenablenkperiode in Zeilenrichtung für eine dem jeweiligen Augenblickswert des Analogsignals entsprechende Dauer hellgesteuert. Man erhält somit ein stehendes Bild beispielsweise einer Sinusschwingung, dessen Zeitachse senkrecht zur Zeilenrichtung verläuft und bei dem die unter der Signalkurve befindliche Fläche hell- oder dunkelgesteuert ist. in

Um aus dieser Flächendarstellung des Meßsignals eine Liniendarstellung zu gewinnen, wird in »Funkschau« vorgeschlagen, die den Kathodenstrahl hellsteuernden Rechteckimpulse von signalabhängiger Dauer zu differenzieren. Außerdem soll durch Einführung einer nicht näher erläuterten Speicheranordnung der durch Differenzieren gewonnene Lichtpunkt etwas auseinander gezogen werden, so daß die Hellsteuerung der folgenden Zeile dort beginnt, wo die Hellsteuerung der vorhergehenden Zeile ausgehört hat. Das Oszillogramm setzt sich dann aus Zeilenstücken verschiedener Länge zusammen.

Mit diesem Verfahren lassen sich nur periodische Signale als stehender Kurvenzug wiedergeben. Andere Signale verschwinden nach dem Abklingen der Nach- ^ leuchtdauer des Bildschirms, so daß ein Vergleich mit zeitlich vorangehenden Signalen nicht möglich ist. Zur fortlaufenden und bleibenden Aufzeichnung beliebiger Analogsignale ist das Verfahren ebensowenig geeignet wie das in NO-PS 1 17 989 beschriebene.

Es sind zwar auch Lichtstrahloszillographen bekannt, bei denen ein vom Signalstrom durchflossener Schwinger einen den Lichtstrahl quer zur Vorschubrichtung eines strahlungsempfindlichen Aufzeichnungsträgers auslenkenden Spiegel trägt. Die mechanische Trägheit und erforderliche Dämpfung des Schwingers stehen jedoch der Aufzeichung hochfrequenter Signale und der formgetreuen Wiedergabe impulsförmiger Signale entgegen.

Vom eingangs genannten Stand der Technik ausge- t>o hend soll mit der Erfindung eine fortlaufende Aufzeichnung beliebiger Analogsignale ermöglicht und dabei ohne zusätzliche einstellbare Begrenzeranordnungen eine möglichst genaue Nachbildung des darzustellenden Analogsignals gewährleistet werden. Diese Aufgabe b5 wird gelöst durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren. Hierbei wird nicht der Differentialquotient der Signalkurve im Abtastpunkt gebildet, sondern die Strichlänge unmittelbar aus »dem Sigr.alwert zweier aufeinanderfolgender Ablenkperioden gewonnen. Es erfolgt also eine unmittelbare stufenförmige Annäherung der Aufzeichnungskurve an das Eingangsanalogsignal, so daß ein Überschwingen im Bereich besonders großer Steilheitsänderungen ohne zusätzliche Begrenzermaßnahmen ausgeschlossen ist Im Bereich von Steilheitssprüngen und Vorzeichenänderungen der Steilheit ist die Strichlänge der Kurvenneigung somit nicht proportional.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus Anspruch 2. Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den nachfolgenden Ansprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen wiedergegebener Ausführungsbeispiele erläutert Darin zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.2 den zeitlichen Verlauf eines Aanlogsignals. welches mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung graphisch dargestellt werden soll,

F i g. 3 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus dem Analogsignal zur Erläuterung der einzelnen Aufzeichnungsschritte,

Fig.4 die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte graphische Darstellung des Analogsignals gemäß F i g. 2,

F i g. 5 eine entsprechende Darstellung bei punktförmiger Aufzeichnung des Aanlogsignals,

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer ersten abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 7 die schematische Darstellung einer zweiten abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 8 das elektrische Schaltbild einer wichtigen Baugruppe des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1,

Fig.9 das elektrische Schaltbild einer anderen wichtigen Baugruppe des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 und

Fig. 10 in schematischer Darstellung eine dritte abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in F i g. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit drei Eingangskanäle versehen, von denen jeder jeweils eine Eingangsklemme la, \b, ic, einen Pufferverstärker 2a, 2b, 2c, einen Spannungsvergleicher 3a, 3b, 3c, eine Verzögerungsleitung 4a, 4b, 4c und ein exclusives Oder-Gatter 5a, 5b, 5c aufweist, die in der obengenannten Reihenfolge hintereinander geschaltet sind. Die Ausgänge der Oder-Gatter sind zu einem übergeordneten Oder-Gatter 6 geführt, dessen Ausgang wiederum an einen Tastverstärker 7 angeschlossen ist. Dieser Verstärker steuert über einen Austastkondensator 9 das Anodenloch oder irgend eine andere zur Strahlungsintensität geeignete Elektrode einer Kathodenstrahlröhre 8, welche mit einer Faseroptik versehen ist. Eine in horizontaler Richtung wirksame Ablenkspule 10 umgibt die Röhre 8 in der üblichen Weise. Diese Spule wird durch einen Sägezahngenerator 11 angesteuert, der gleichzeitig noch mit den drei zu den Eingangskanälen gehörenden Vergleichern 3a, 3b und 3c verbunden ist. In den Schirm der Röhre 8 ist ein faseroptischer Streifen eingelassen. Der Halter für den photoempfindlichen in F i g. 1 abgebrochen dargestellten Aufzeichnungsträger 13 ist mit einem Elektromotor

14 versehen, der während des Betriebes den Aufzeichnungsträger 13 in Richtung des Pfeiles in Fig. 1 von einer Vorratsspule nach unten abspult, so daß der Aufzeichnungsträger über den Schirm der Röhre läuft.

Der Sägezahngenerator 11 gibt zwei zueinander synchrone Signale ab. Das erste ist ein zur Ablenkung des Elektronenstrahles geeignetes sägezahnförmiges Signal, das auf die Ablenkspule 10 gegeben wird und zur Folge hat, daß der Elektronenstrahl periodisch ausgelenkt und wieder in seine Anfangslage zurückgebracht κι wird. Das zweite Signal ist ebenfalls sägezahnförmig und wobei der Signalwert zwischen einem vorgegebenem Minimalwert und einem vorgegebenen Maximalwert synchron mit der Auslenkung des Elektronenstrahles sich ändert. Das zweite Sägezahnsignal wird zu den π drei Vergleichern 3a, Sb, 3c geführt, wo es mit den drei Eingangssignalen verglichen wird. Die Röhre 8 ist derart aufgebaut, daß beim Auslenken des Elektronenstrahles über den Schirm der Strahl sich entlang dem inneren Rand des Streifens 12 bewegt und in Verbindung mit dem Phosphor der Röhre nachfolgend das Innere der Enden der einzelnen optischen Faserelemente beleuchtet. Jede Auslenkung des Elektronenstrahles hat daher eine auf dem Aufzeichnungsträger 13 abgebildete Linie zur Folge, die über ein in Eingriff mit dem Streifen 12 befindliches, quer zur Längsrichtung des Aufzeichnungsträgers 13 verlaufendes Teil des Aufzeichnungsträgers aufgetragen wird. Wegen der Abwärtsbewegung des Aufzeichnungsträgers 13 während der Aufzeichnung der Linie verlaufen jo alle Linien etwas schräg gegenüber dem Streifen 12, wobei die Schräge der Linien und der Abstand der Linien zueinander von der Frequenz des sägezahnförmigen Signals und der Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers abhängen. Zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gerätes soll angenommen werden, daß das in F i g. 2 dargestellte sinusförmige Signal auf die Eingangsklemme Xa gegeben wird.

Weiterhin ist vorausgesetzt, daß an den Eingangsklemmen 16 und Ic ebenfalls Eingangssignale anliegen. Zur besseren Verstärdlichkeit soli die Wirkung dieser anderen Signale aber vorerst außer acht gelassen werden.

Das auf die Eingangsklemme la gelangende Signal wird in geeigneter We:ise durch den Pufferverstärker 2a verstärkt und dann al;; Spannungssignal auf den oberen Eingang des Vergleichers 3a gegeben. Dieser Vergleicher vergleicht ständig die Spannung dieses Signals mit der Augenblicksspanriung des von dem Sägezahngenerator 11 abgegebenen sägezahnförmigen Signals, das wie weiter oben schor beschrieben, am unteren Eingang des Vergleichers 3a anliegt. Dieser Vorgang ist in F i g. 3 erläutert, der die Abhängigkeit zwischen dem Eingangssignal, dem SägezaJinsignal, der Auslenkung des Kathodenstrahles durch das zweite Sägezahnsignal und die durch den Elektronenstrahl aufgezeichnete Linie zeigt

In Fig.3 erkenrt man eine Reihe von dünn ausgezogenen Linien A—A', B-B' usw, die die nacheinander über dem Aufzeichnungsträger 13 verlaufenden Linien darstellen, wobei diese Linien über der Zeit unter der Bedingung aufgetragen sind, daß die Zeit in F i g. 3 nach rechts zunimmt Die dünnen gestrichelt gezeichneten zwischen den ausgezogenen Linien befindlichen Linien stellen den Verlauf des zu seinem Ausgangspunkt zurückkehrenden Elektronenstrahls dar. In F i g, 3 ist der Abstand zwischen den Linien zur besseren Anschaulichkeit übertrieben groß dargestellt, derartige Abstände würden sich nur ergeben, wenn der Aufzeichnungsträger mit ungewöhnlich hoher Geschwindigkeit an der Röhre vorbeigezogen würde.

Die Linien A — A', B-B' usw. können gleichzeitig noch den Spannungswerten der dem Vergleicher 3a zugeführten Sägezahnspannung zugeordnet werden, da diese Sägezahnspannung synchron mit der sägezahnförmigen Auslenkspannung der Elektronenstrahlröhre verläuft. Die dick ausgezeichnete Kurve 25 gibt den am Eingang des Vergleichers wirksamen Spannungswert der Eingangsspannung in Abhängigkeit von der Zeit an.

Verfolgt man nun die Vorgänge während einer Auslenkung, beispielsweise der Linie A — A', so ergibt sich, daß die Spannung des Sägezahnsignals entlang der Linie A-A'von einem niedrigsten Wert an steigt, bis sie schließlich im Punkt a den Wert der Eingangsspannung erreicht. Dieser Wert der Sägezahnspannung im Punkt a soll im folgenden als Augenblickswert der Eingangsspannung in bezug auf die Linie A-A' der Sägezahnspannung bezeichnet werden. Analog hierzu bezeichnet der Punkt b den Augenblickswert des Eingangssignals für die Linie B—B', der Punkt h den Augenblickswert der Eingangsspannung in bezug auf die Linie H— Wusw.

Während jedes Anstieges des Sägezahnsignals stellt der Vergleicher die oben schon geschilderte Gleichheit zwischen dem Eingangssignal und dem ansteigenden Sägezahnsignal fest, woraufhin der Vergleicher ein Ausgangssignal abgibt. Dieses Ausgangssignal wird genauer gesagt jedesmal dann abgegeben, wenn das Säugezahnsignal den gerade gültigen Augenblickswert des Ausgangssignals um einen geringen Betrag überschreitet. So wird beispielsweise von dem Vergleicher während des Anstiegs A—A' ein Signal abgegeben, wenn der ansteigende Spannungswert im Punkt a die Eingangsspannung 25 überschreitet. Der Vergleicher gibt so lange ein Ausgangssignal ab, bis das Sägezahnsignal den Wert des Eingangssignals wieder unterschreitet, was während der nachfolgenden Abstiegsflanke (z. B. gestrichelte Linie A'— finder Fall ist.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß während jedes Anstieges des Sägezahnsignals der Vergleicher von der Stelle der Gleichheit der beiden Signale an ein Ausgangssignal abgibt, das solange anhält, bis der Spannungswert des Sägezahnsignals den Spannungswert der Eingangsspannung wieder unterschreitet.

Während jedes Anstieges durchläuft die ansteigende Spannung einen Punkt, der die Augenblicksspannung während des unmittelbar vorangegangenen Anstieges kennzeichnet Dieser Punkt wird als »vorhergehender Augenblickswert« bezeichnet Für den Anstieg B—B' bildet diesen Wert der Punkt a' während für den Anstieg C-C der Punkt b' den vorangegangenen Augenblickswert repräsentiert In entsprechender Weise stellen die Punkte C— /'jeweils die vorhergegangenen Augenblickswerte dar.

Es wurde bereits erwähnt daß während des Anstieges A-A' der Vergleicher ein Signal abgibt, sobald nach dem Überschreiten des Punktes a die Spannung des Sägezahnsignals den Augenblickswert der Eingangsspannung 25 überschritten hat Dieses Ausgangssignal gelangt an den Eingang der Verzögerungsschaltung 4a, die eine der Periodendauer des Sägezahnes entsprechende Verzögerung des Ausgangssignals bewirkt Nimmt man an, daß es sich während des Betriebes um die erste Anstiegsflanke des Sägezahnsignals handelt, so ergibt sich daraus, daß während der ersten Periode des

Sägezahnsignals noch kein Ausgangssignal von der Verzögerungsschaltung abgegeben wird.

Das Vergleichersignal wird außer zu der Verzögerungssichaltung auch noch zu einem exclusivem Oder-Gatter 5a übertragen, das nur durchgeschaltet ist, wenn an einem seiner beiden Eingänge ein Signal anliegt, während bei an seinen beiden Eingängen anliegenden Signalen das Gatter 5a gesperrt bleibt.

Wenn während des nachfolgenden Anstieges B—B' der Sägezahnspannung diese die durch den Punkt a' gekennzeichnete Spannung erreicht (vorhergehender Augenblickswert), beginnt die Verzögerungsschaltung 4a durch ihr Ausgangssignal auf den oberen Eingang des Gatters 5a einzuwirken, wobei, wie oben schon erläutert, dieses Ausgangssigna! durch das während des ersten Anstieges A—A' nach dem Oberschreiten des Punktes a von dem Vergleicher 3a abgegebene Signal bedingt ist

Da nun die Bedingung für das Durchschalten des Gatters 5a erfüllt ist, da nur ein Signal an einem der beiden Eingänge liegt, liegt am Ausgang des Gatters 5a nunmehr das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 4a, das über eine Verbindungsleitung zu einem der Eingänge des übergeordneten Oder-Gatters 6 geführt wird.

Da:s Odergatter 6 ist dann durchgeschaltet, wenn an einem seiner Eingänge ein Eingangssignal anliegt. Demgemäß schaltet das Ausgangssignal des Gatters 5a das Gatter 6 durch, woraufhin es zu dem Tastverstärker 7 gelangt, der die Kathodenstrahlröhre 8 so lange hell tastet, wie ein Signal an seinem Eingang liegt. Daraus folgt, daß während des Anstieges B-B' vom Punkt a' an der Kathodenstrahl auf dem Aufzeichnungsträger eine in F i g. 3 dargestellte Spur 26 aufzeichnet.

Das entlang der Linie B—B' weiter ansteigende Sägezahnsignal erreicht den Punkt b, der den Augenblickswert der Eingangsspannung kennzeichnet. Nach dem die Sägezahnspannung diesen so gekennzeichneten Spannungswert überschritten hat, gibt der Vergleicher 3a eine Ausgangsspannung ab, die zu der Verzögerungsschaltung 4a gelangt und von dieser erst während des folgenden Anstieges C— C auf das Gatter 5a geführt wird. Das Ausgangssignal des Vergleichers 3a gelangt weiterhin noch zu dem unteren Eingang des Gatters 5a, wodurch da nunmehr zwei Eingangssignale an den Eingängen liegen, das Gatter abgeschaltet wird, woraufhin wiederum das Gatter 6 und der Verstärker 7 abschalten. Dies führt dazu, daß vom Beginn des Ausgangssignals des Vergleichers 3a an die Kathodenstrahlröhre dunkel getastet wird, wodurch, wie auch aus F i g. 3 ersichtlich, die Spur 26 auf den Aufzeichnungsträger 13 in Höhe des Punktes b endet

Analog hierzu wird während des Anstieges C— C'auf dem Aufzeichnungsträger 13 zwischen den Punkten b' und c eine Spur 27 von der Kathodenstrahlröhre 8 geschrieben. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch während des Anstieges D—D' und E—E' mit der Aufzeichnung der Spuren 28 und 29, indem wie schon beschrieben, das verzögerte Signal des vorhergehenden Augenblickswertes die Gatter 5a, 6 durchgeschaltet und damit die Röhre 8 hell tastet und das unverzögerte, den Augenblickswert des Eingangssignals kennzeichnende Ausgangssignal des Vergleichers 3a die Röhre wieder dunkel tastet es

Wenn im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Gegebenheiten die Eingangsspannung nicht mehr steigt, sondern fällt, treten ähnliche Vorgänge auf. Betrachtet man beispielsweise den Anstieg G-C in Fig. 3, so erkennt man, daß nun, wie durch den Punkt C gekennzeichnet, zuerst die Gleichheit zwischen Eingangssignal und Sägezahnspannung gegeben ist, die ein das Gatter 5a nunmehr einschaltendes Ausgangssignal des Vergleichers Za zur Folge hat. Wegen des durchgeschalteten Gatters 5a wird auch das Gatter 6 durchgeschaltet, woraufhin der Kathodenstrahl der Röhre 8 auf den Aufzeichnungsträger eine in Fig. 3 ersichtliche Spur 30 aufzutragen beginnt. Diese Spur bricht erst ab, wenn auch die Verzögerungsschaltung 4a ein Signal abgibt, was von dem Punkt /' an der Fall ist. Das von dem Punkt /' an auftretende Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 4a liegt gemeinsam mit dem Ausgangssignal des Vergleichers 3a an dem Gatter 5a. wodurch dieses sperrt und damit die Helltastung der Röhre 8 beendet.

Analog zur Aufzeichnung der Spur 30 werden die nachfolgenden Spuren 31, 32 und 33, während der nächsten Anstiegsflanken des Sägezahnsignals auf den Aufzeichnungsträger 13 aufgetragen.

Zusammenfassend ergibt sich, daß unter Annahme vereinfachender Bedingungen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Röhre 8 während jeder Anstiegsflanke nur so lange hell getastet und damit eine Spur auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird, wie der Spannungswert des sägezahnförmigen Signlas zwischen dem augenblicklichen Spannungswert und dem während der vorangegangenen Flanke gültigen Spannungswert der Eingangsspannung liegt. Dabei ist es für die Helltastung gleichgültig, ob zuerst der AugenbUckswert oder der vorhergehende Augenblickswert das Gatter 5a öffnet bzw. schließt. Daraus ergibt sich, daß während jeder Anstiegsflanke des sägezahnförmigen Signals der Kathodenstrahl der Röhre auf dem Aufzeichnungsträger eine sich zwischen zwei Punkten erstreckende Spur aufzeichnet, wobei die Lage der Punkte dem während der augenblicklichen Anstiegsflanke und der davor liegenden Anstiegsflanke gültigen Spannung des Eingangssignals entspricht. Die derartige Aufzeichnung ist dadurch möglich, daß über eine Periode der Zeitpunkt der Gleichheit der Spannung von Eingangssignal und Sägezahnsignal gespeichert wird und ein diesen Zeitpunkt kennzeichnenden Signal nach genau einer Periode des Sägezahnes zur Durchschaltung bzw. Sperrung der erläuterten Gatter zur Verfügung steht

Fig.4 zeigt wie die nebeneinander liegenden und nacheinander aufgezeichneten Spuren die Form einer »Kurve« ergeben, die für das Eingangssignal kennzeichnend ist Dabei ist eine auf dem Aufzeichnungsträger dargestellte Kurve nach Fig. 4 typisch für die Darstellung des Verlaufes einer Eingangsspannung nach Fig. 2.

Fig.5 zeigt die punktförmige Aufzeichnung der Eingangsspannung nach F i g. 2, wie sie von bekannten Vorrichtungen durchgeführt wird. Vergleicht man die beiden Aufzeichnungen nach F i g. 4 und 5 miteinander, so zeigt sich die erheblich größere Klarheit und Lesbarkeit der erfindungsgemäßen Darstellungsart im •Vergleich zu der punktförmigen Wiedergabe.

Der Vorteil der mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreichbaren Darstellungsform des Eingangssignals erweist sich dann als besonders deutlich, wenn mehrere weit geschwungene, sich überlappende Kurven unregelmäßiger Wellenform dargestellt werden. In diesen Fällen erhält man bei einer Darstellungsart nach Fig.5 eine Vielzahl zusammenhanglos nebeneinander stehender Punkte, die sich nur schwer

zueinander in Beziehung setzen lassen, während bei einer Darstellung nach Fig.4 der Verlauf jeder einzelnen Kurve sich sehr leicht verfolgen läßt. Hinzu kommt, daß die Zugehörigkeit der einzelnen Spuren zu einer Kurve einfach zu erkennen ist, da der Anfangspunkt und der Endpunkt zweier nebeneinander liegender zur gleichen Kurve gehöriger Spuren in Abhängigkeit von einer bestimmten Bezugslinie auf gleicher Höhe liegen.

Obwohl in F i g. 4 um die erfindungsgemäße Vorrichtung besser erläutern zu können die nacheinander folgenden Spuren seitlich gegeneinander versetzt gezeichnet wurden, können mit Hilfe dieser Vorrichtung die einzelnen Spuren auch so gezeichnet werden, daß sie sich berühren oder auch überlappen, Der erwünschte Abstand zwischen den einzelnen Spuren läßt sich durch die Wahl einer geeigneten Frequenz des Sägezahnsignals und der Breite der von der Röhre aufgezeichneten Spur einstellen. Die Spurenbreite richtet sich nach dem Durchmesser des aufzeichnenden Strahles, der sich in gleicher Weise ändern läßt, wie der Fleckdurchmesser bei einem Kathodenstrahloszillographen.

Sollte es erwünscht sein, Kennmarkierungen auf dem Aufzeichnungsträger anzubringen, wie dies beispielsweise bei Lichtstrahloszillographen üblich ist, so kann das in einfacher Weise dadurch geschehen, daß die Röhre in geeigneten Abständen während einer ganzen ansteigenden oder abfallenden Flanke hell getastet wird. In ähnlicher Weise können die Amplitudenwerte charakterisierenden Markierungen entsprechend dem bei Oszillographen angewendeten Verfahren dadurch auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht werden, daß die Röhre in geeigneten Abständen hell getastet wird. Die Lage der wiedergegebenen Kurve auf dem Aufzeichnungsträger kann durch Beaufschlagen des Vergleichers mit einer geeigneten Vorspannung verändert werden.

Die obige Beschreibung bezieht sich nur auf die Wirkungsweise eines einzelnen Kanals. Die Arbeitsweise der übrigen Kanäle ist im wesentlichen die gleiche, wenn auch an die anderen Eingänge gleichzeitig Eingangssignale gelegt werden. Nimmt man beispielsweise an, daß an allen drei Eingangskanälen Eingangssignale anliegen, so bleibt das Gatter 6 so lange offen, und damit die Röhre 8 hell getastet, wie ein zu einem der drei Gatter 5a, 56, 5c gehörendes Ausgangssignal an einem der Eingänge des Gatters 6 anliegt Während einer Anstiegsflanke durchläuft die Signalspannung nacheinander sowohl die einzelnen Punkte, die die Augenblickswerte und die vorhergehenden Augenblickswcrie der drei Eir.gar.gssign.ale kennzeichnen, so daß der Kathodenstrahl während jeder Anstiegsflanke, die zwei zueinander gehörenden Punkte miteinander verbindende Spuren aufzeichnet, die den drei Eingangssignalen zugeordnet sind.

F i g. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Eingangskanäle der erfmdungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform ist, wie bei den einzelnen Kanälen in F i g. 1 ein (in F i g. 6 nicht dargestellter) Verstärker la, ein Vergleieher 3a und ein Gatter 5a vorgesehen. In Abweichung zu der Ausführungsform nach F i g. 1 wurde die Verzögerungsschaltung 4a durch ein Flip-Flop 40, zwei UND-Gatter 41 und 42 sowie zwei monostabile, verzögerende Kippstufen 43 und 44 ersetzt Jeder dieser beiden Kippstufen hat die gleiche Frequenz wie das Sägezahnsignal und gibt daher ein Ausgangssignal ab, das gegenüber dem ansteuernden Eingangssignal um eine Periode des Sägezahnsignals verzögert ist.

Das Ausgangssignal des Vergleichers 3a wird dem Steuereingang des Flip-Flops 40, dem einen Eingang des Gatters 41 und dem einen Eingang des Gatters 42 zugeführt. Der (^-Ausgang des Flip-Flops 40 ist zu dem anderen Eingang des Gatters 41 geführt, während der (?-Ausgang dieses Flip-Flops an den anderen Eingang des Gatters 42 angeschlossen ist.

Der Ausgang des Gatters 41 ist zu dem Triggereingang des Multivibrators 43 geführt dessen Q-Ausgang an einem der beiden Eingänge des Gatters 5a liegt. Der Ausgang des Gatters 42 ist an den Triggereingang des Multivibrators 44 angeschlossen, dessen (^-Ausgang an dem anderen Eingang des Gatters 5a liegt.

Durch die Schaltung der beiden Multivibratoren 43 und 44 ergibt sich, daß der Multivibrator 43 so lange kein Ausgangssignal abgibt, wie er nicht ein Triggersignal von dem Gatter 41 erhält. In diesem Fall gibt die monostabile Kippstufe 43 für die Dauer einer Periode des Sägezahnsignals an den einen Eingang des Gatters 5a ein Signal ab. Im Gegensatz hierzu liegt, ausgehend von der monostabilen Kippstufe 44, gewöhnlich ein Signal an dem anderen Eingang des Gatters 5a. Dieses Signal wird für die Dauer einer Periode des Sägezahnsignals abgeschaltet, wenn die Kippstufe 44 von dem Gatter 42 angesteuert wird. Auf diese Weise gibt in dem Fall ihrer Auslösung die monostabile Kippstufe 43 für die Dauer einer Periode ein Ausgangssignal ab, während im Fall ihrer Triggerung die monostabile Kippstufe 44 ihr Ausgangssignal für die Dauer einer Periode abschaltet.

Ebenso wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 gibt der Vergleicher 3a während jeder Anstiegsflanke des Sägezahnsignals ein Ausgangssignai ab, wenn die Spannung des Sägezahnsignals den Wert der Eingangsspannung überschreitet. Mit Bezug auf F i g. 3 bedeutet dies, daß vom Punkt a an ein Signal am Ausgang des Vergleichers 3a liegt.

Das Ausgangssignal des Vergleichers (weiter unten vielfach Vergleichersignal genannt) gelangt zu dem Eingang des Flip-Flop 40 und zu den oberen Eingängen der Gatter 41 und 42. Es soll angenommen werden, daß dieses Signal, das Flip-Flop 40 in einen Zustand bringt, indem es an seinem Ausgang Q ein Ausgangssignal abgibt. Dieses Ausgangssignal in Verbindung mit dem direkt vom Vergleicher zugeführten Signal schaltet das Gatter 41 durch. Während dieser Zeit tritt naturgemäß kein Signal an dem (^-Ausgang des Flip-Flops 40 auf, wodurch das Gatter 42 abgeschaltet bleibt und kein Signal auf den Eingang des Multivibrators 44 gelangen kann. Es wird angenommen, daß die Kippstufe 44 sich zu diesem Zeitpunkt in ihrem Normalzustand befindet indem sie ein Signal auf den unteren Eingang des Gatters 5a abgibt Das bedeutet daß zu der Zeit in der der Vergleicher 3a ein Signal abzugeben beginnt, das Gatter 5a durchgeschaltet ist

Durch die Umschaltung des Gatters 4t beim Erreichen des Punktes a gelangt ein Signal zu dem Eingang der monostabilen Kippstufe 43, die daraufhin für die Dauer einer Periode ein Ausgangssignal abgibt Dieses Signal schaltet das Gatter 5a ab, da gleichzeitig auch noch das Ausgangssignal der anderen monostabiien Kippstufe auf dessen Eingänge einwirkt Die Folge davon ist daß das Gatter abgeschaltet wird sobald die Sägezahnspannung größer oder gleich der Eingangsspannung ist

Wenn die folgende Anstiegsflanke B-B' des Sägezahnsignals spannungsmäßig nach genau einer

Periode den den vorhergehenden Augenblickswert kennzeichnenden Punkt a'erreicht, ist die Umschaltzeit der Kippstufe 43 abgelaufen, und sie schaltet ihr Ausgangssignal ab. Die andere monostabile Kippstufe 44 dargegen wirkt mittels ihres Ausgangssignals immer noch auf das Gatter ein, da bisher kein Triggersignal diese Kippstufe in ihren instabilen Zustand gebracht hat. in der sie kein Ausgangssignal abgibt. Aus diesem Grunde wird von dem Punkt a' an das Gatter 5a durchgeschaltet und somit die Kathodenstrahlröhre hell ι ο getastet, was bedeutet, daß der Kathodenstrahl damit beginnt auf dem Aufzeichnungsträger eine in F i g. 3 dargestellte Spur 26 aufzuzeichnen.

Mit wachsender Spannung des Sägezahnsignals erreicht die Anstiegsflanke B-B'den Punkt b, der die Gleichheit des Sägezahnsignals mit dem Eingangssignal kennzeichnet. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Vergleicher wiederum ein Ausgangssignal abzugeben, welches das Flip-Flop 40 derart umschaltet, daß nun an seinem Ausgang ^ anstatt an dem Ausgang Q ein Ausgangssignal ansteht. Dieses Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe in Verbindung mit dem direkt auf das Gatter 42 einwirkenden Ausgangssignal des Vergleichers schaltet das Gatter 42 durch, das daraufhin mit seinem Ausgang auf die monostabile Kippstufe 44 einwirkt. Diese Stufe wird nunmehr getriggert, woraufhin das Signal am Ausgang dieser Stufe für die Dauer einer Periode verschwindet, wie weiter oben schon erläutert wurde.

Die Umschaltung der Kippstufe 44 bewirkt, daß nunmehr kein Signal an den Eingängen des Gatters 5a liegt, da ja auch das Ausgangssignal der anderen Kippstufe 43 bereits bei Erreichen des Punktes a' abgeschaltet wurde. Die Folge davon ist, daß vom Punkt b an die Kathodenstrahlröhre wieder dunkel getastet wird und die Aufzeichnung der Spur 26 beendet ist.

Während der nachfolgenden Anstiegsflanke C-C wird der Punkt b' genau nach der Dauer einer Periode von dem Punkt b an erreicht, woraufhin der ausgangssignallose Zustand der monostabilen Kippstufe 44 abläuft und diese Kippstufe das Gatter 5a durchschaltet. Als Folge davon wird die Röhre 8 wieder hell getastet und auf dem Aufzeichnungsträger wird mit der Aufzeichnung einer Spur 27 begonnen.

Als nächstes erreicht die Spannung des Sägezahnsignals bei dem Punkt c den Wert der Eingangsspannung, woraufhin das nunmehr abgegebene Ausgangssignal des Vergieichers die bistabile Kippstufe 40 umschaltet, die daraufhin das Gatter 41 durchschaltet. Das bedeutet, daß das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 43 wirksam wird, welches da es nunmehr zusammen mit dem Ausgangssignal der Kippstufe 44 auf das Gatter 5a wirkt, das Gatter sperrt und die Kathodenstrahlröhre dunkel tastet Als Folge davon ist die Spur 27 im Punkt c beendet

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß während jeder zweiten Anstiegsflanke, wie z. B. während der Anstiegsflanken A—A', C-C und E-E', die Kathodenstrahlröhre 8 durch das Auslaufen der ausgangssignallosen Periode der monostabilen Kippstufe 44 hell getastet und durch den Beginn des Signalzustandes der monostabilen Kippstufe 43 wieder dunkel getastet wird. Auch in den dazwischen liegenden Anstiegsflanken wie beispielsweise B—B' und D—D' wird die Kathodenstrahlröhre durch das Auslaufen der Signalperiode der monostabilen Kippstufe 43 hell getastet und durch den Beginn des signallosen Zustandes der monostabilen Kippstufe wieder dunkel getastet

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei sinkender Eingangsspannung entspricht der bereits weiter oben beschriebenen Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1. Betrachtet man z. B. die Anstiegsflanke G-G', so schaltet, sobald das Sägezahnsignal den Punkt g erreicht, die bistabile Kippstufe 40 in einen Zustand um, bei dem das Ausgangssignal am Ausgang Q liegt, wodurch das Gatter 41 durchgeschaltet und der instabile Zustand der monostabilen Kippstufe 43 eingeschaltet wird, bei dem diese Kippstufe für den Zeitraum einer Periode ein Ausgangssignal abgibt, welches das Gatter 5a öffnet und die Kathodenstrahlröhre 8 hell tastet.

Hierdurch wird mit der Aufzeichnung der Spur 30 begonnen, die im Punkt ^beginnt.

Die Anstiegsfianke G—G' erreicht danach den den vorhergehenden Augenblickswert kennzeichnenden Punkt /' bei dem der instabile Zustand der monostabilen Kippstufe 44 bei dem diese kein Ausgangssignal abgibt, gerade endet. Das hieraus resultierende Ausgangssignal dieser Kippstufe schaltet in Verbindung mit dem Ausgangssignal der Kippstufe 43 das Gatter 5a ab und tastet die Kathodenstrahlröhre 8 wiederum dunkel, wodurch die Aufzeichnung der Spur 30 im Punkt /' beendet wird.

Während der folgenden Anstiegsflanke H— f/'wird bei dem die Gleichheit der Eingangsspannung mit der Sägezahnspannung anzeigenden Punkt Λ die bistabile Kippstufe 40 in einen Zustand_umgeschaltet, bei dem die Ausgangsspannung an den (J-Ausgang anliegt, worauf hin das Gatter 42 durchgeschaltet und die monostabile Kippstufe 44 wiederum in einen instabilen Zustand versetzt wird, indem sie kein Ausgangssignal abgibt. Durch die Beendigung dieses Ausgangssignals schaltet das Gatter 5d wiederum durch und wegen der hierdurch bedingten Helltastung der Röhre 8 wird mit der Aufzeichnung der Spur 31 auf dem Aufzeichnungsträger 13 begonnen. Gelangt schließlich die Sägezahnspannung zu dem Punkt g', so ist der instabile Zustand der Kippstufe 43 abgelaufen, so daß am Gatter 5a kein Signal mehr anliegt und die Kathodenstrahlröhre 8 vom Punkt g\ an dunkel getastet wird. Auf diese Weise wird die Aufzeichnung der Spur 31 im Punkt ^-'unterbrochen, die sich deshalb nur von Punkt h nach Punkt ^-'erstreckt

Diese Wirkungsweise der in F i g. 6 erläuterten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach F ig. 1 läßt sich dahingehend zusammenfassen, bei jeder zweiten Anstgiegsflanke z. B. G-G'und /—/'die Röhre 8 durch die Umschaltung der Kippstufe 43 in ihren instabilen Zustand hell getastet und durch den Ablauf des instabilen Zustandes der Kippstufe 44 wieder dunkel getastet wird, wobei, wie weiter oben schon erläutert, die monostabile Kippstufe 43 während ihres instabilen Zustandes ein Signal und die monostabile Kippstufe 44 während dieses Zustandes kein Signal abgibt. Während der dazwischen liegenden Anstiegsflanken, wie z. B. H—H'und J-J', wird die Kathodenstrahlröhre durch den Beginn des instabilen Zustandes der monostabilen Kippstufe 44 hell getastet und durch die Beendigung des instabilen Zustandes der monostabilen Kippstufe 43 wieder dunkel getastet.

Aus dem Vergleich der Wirkungsweise der Ausführungsform nach F i g. 1 und F i g. 6 zeigt sich, daß sich an der Darstellung des Eingangssignals auf dem Aufzeichnungsträger 13 nichts ändert Die Kathodenstrahlröhre 13 wird nur so lange hell getastet, wie das Sägezahnsignal mit seinei Spannung zwischen dem Augenblickswert und dem vorhergehenden Augenblickswert der

Eingangsspannung liegt Ebenso wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 wird in der Ausführungsform nach Fig.6 die Röhre hell getastet, sobald der Augenblickswert oder der vorhergehende Augerblickswert von der Sägezahnspannung als erster Punkt erreicht wird. Die Dunkeltastung geschieht sobald der zweite der beiden Punkte erreicht ist Daher liegt jede der einzelnen Spuren 26, 27 usw. zwischen zwei Punkten, deren Lage dem Augenblickswert und dem vorhergehenden Augenblickswert der Eingangsspannung entspricht Die Möglichkeit zu dieser Darstellungsweise ist dadurch gegeben, daß entsprechend der Ausführungsform nach F i g. 1 die Vorrichtung nach Fig.6 in der Lage ist, den Augenblickswert der Eingangsspannung für eine Periode des Sägezahnsi- is gnals zu speichern. Dieser Speichervorgang geschieht durch die abwechselnde Betätigung der monostabilen Kippstufen 43 und 44.

jeder der drei in Fig. 1 gezeigten Eingangskanäle oder auch alle drei zusammen können derart abgeändert werden, daß der augenblickliche Spannungswert und nicht der Zeitpunkt der Gleichheit von augenblicklichem Spannungswert (Augenblickswert) und Sägezahnspannung gespeichert wird. Fig.7 zeigt eine Ausführungsform eines dementsprechend abgeänderten Eingangskanals. Der Eingangskanal ist weiderum mit einem Pufferverstärker (nicht dargestellt), einem Vergleicher 3a und einem Gatter 5a versehen und besitzt darüber hinaus noch einen ersten Spannungsvergleicher 50 und einen zweiten Spannungsvergleicher 51, die zum Vergleichen der vorhergehenden Augenblicksspannung dienen, ein Steuer-Flip-Flop 52, UND-Gatter 53-58, ein ODER-Gatter 59, Kondensatoren 60—63, einen Schalter 65 sowie einen Schalter 67 steuernde bistabile Kippstufen 64 und 66. Die Vergleicher 50 und 51 können den gleichen Aufbau wie der Vergleicher 3a haben.

Das Eingangssignal wird wiederum dem Vergleicher 3a zugeführt und gelangt darüber hinaus noch zu den Schaltern 65 und 67. Das Sägezahnsignal wird nicht nur zu dem Vergleicher 3a geleitet, sondern auch zu dem Steuereingang der bistabilen Kippstufe 52, zu einem der Eingänge jeder der beiden Gatter 53 und 54 sowie jeweils zu einem der Eingänge der Vergleicher 50 und 51. Der andere Eingang des Vergleichers 50 ist an den Schalter 65 angeschlossen, während der andere Eingang des Vergleichers 51 am Schalter 67 liegt.

Der Q-Ausgang der bistabilen Kippstufe 52 ist zu dem anderen Eingang des Gatters 53 und jeweils zu einem der Eingänge der Gatter 56 und 57 geführt. Der ^•Ausgang liegt an dem anderen Eingang des Gatters 54, und an einem der Eingänge der Gatter 55 und 58. Der Ausgang des Vergleichers 3a ist jeweils zu den anderen Eingängen der Gatter 55 und 56 sowie zu dem einen Eingang des Gatters 5a geführt. Der Ausgang des Vergleichers 50 ist an den anderen Eingang des Gatters 57 angeschlossen, während der Ausgang des Vergleichers 51 zu dem anderen Eingang des Gatters 58 geführt ist.

Der Ausgang des Gatters 55 liegt an dem S':elleingang der bistabilen Kippstufe 54, während der Rückstelleingang dieser Kippstufe zu dem Ausgang des G atters 53 geführt ist. Analog hierzu ist der Ausgang des Gatters 56 zu dem Stelleingang der bistabilen Kippstufe 66 geführt, während der Rückstelleingang dieser Kippstufe mit dem Ausgang des Gatters 54 verbunden ist. Die Ausgänge der Gatter 57 und 58 sind mit den beiden Eingängen des ODER-Gatters 59 verbunden, während der Ausgang dieses Gatters an dem anderen Eingang des Gatters 5a liegt Die Kondensatoren 60 und 61 sind derart an den Schalter 65 angeschlossen, daß der Kondensator 60 mit dem Eingang über eine Eingangsleitung verbunden ist, wenn der Schalter die in Fig.7 gezeichnete Lage einnimmt, in der die beiden Schaltarme nach oben weisen. In der in Fig.7 nicht dargestellten Lage des Schalters 65 liegt der Kondensator 60 an der zum Eingang des Vergleichers 3a führenden Eingangsleitung und der Kondensator 61 am Eingang des Vergleichers 50.

Analog hierzu sind die Kondensatoren 62 und 63 derart an den Schalter 67 angeschlossen, daß der Kondensator 62 mit dem Eingang des Vergleichers 51 und der Kondensator 63 mit der Eingangsleitung verbunden ist, wenn der Schalter eine in F i g. 7 nicht dargestellte Lage einnimmt, in der die beiden Schaltarme nach oben weisen. Befindet sich der Schalter aber in dem in Fig.7 dargestellten Zustand, so ist der Kondensator 62 mit der Eingaugsleitung und der Kondensator 63 mit dem Eingang des Vergleichers 51 verbunden.

Der Ausgang des Gatters 5a ist bei der in Fig.7 dargestellten Äu?führungsform nicht direk tmit dem übergeordneten ODER-Gatter (siehe Fig. 1), sondern mit den beiden Eingängen eines NAND-Gatters 68 verbunden, dessen Ausgang zu dem übergeordneten ODER-Gatter geführt ist. Das Gatter 68 dient zur Signalumkehr.

Wie weiter oben bereits erwähnt, werden die Schalter 65 und 67 durch die bistabile Kippstufe 64 bzw. 66 gesteuert, genauer gesagt, verriegelt. Es soll angenommen werden, daß das dem Stell-Eingang der Kippstufe 64 zugeführte Eingangssignal den Schalter 65 in die in Fig.7 dargestellte Aufwärtslage bringt, während ein auf den Rückstelleingang dieser Kippstufe gegebenes Signal diesen Schalter in die* Abwärtslage bringt. Dementsprechend wird davon ausgegangen, daß ein dem Stelleingang der bistabilen Kippstufe 66 zugeführtes Signal den Schalter 67 in seinen in F i g. 7 dargestellten Abwärtszustand bringt, während ein am Rückstelleingang dieser Kippstufe wirksames Signal den Aufwärtszustand dieses Schalters bewirkt.

Obwohl die beiden Schalter 65 und 67 in F i g. 7 mit mechanischen Kontakten versehen sind, können sie auch durch Halbleiterschalter, beispielsweise durch mit Feldeffekttransistoren versehene Schalter gebildet sein. Die Masseverbindung der unteren Elektroden der Kondensatoren 60 bis 63 soll gleichzeitig anzeigen, daß diese Elektroden an die gemeinsame Verbindung der Eingänge der Vergleicher 3a, 50 und 51 angeschlossen sind.

Der Vergleicher 3a wirkt ebenso wie bei den besprochenen Ausführungsformen als Augenblickswertvergleicher, während die beiden Vergleicher 50 und 51 abwechselnd einen Eingangswert mit dem eine Periode davor liegenden Augenblickswert vergleichen. Auf diese Weise gibt der Vergleicher 3a ein Asugangssignal ab, wenn das Sägezahnsignal den Augenblickswert des Eingangssignah überschreitet. Während jeder zweiten Anstiegsflanke, beispeilsweise A—A', C-C usw., gibt die bistabile Kippstufe 52 an ihrem Q-Ausgang ein Signal ab, welches den Vergleicher 50 während dieses Anstiegs aktiviert. Während jeder dazwischen liegenden Anstiegsflanke, wie beispielsweise B—B', D—D' usw., gibt diese bistabile Kippstufe an ihrem Q-Ausgang ein Ausgangssignal ab. welches während dieser Periode den Vergleicher 51 aktiviert.

Betrachtet man die Vorgänge während eines

Anstieges, so erkennt man, daß der Vergleicher 50 das ■ Sägezahr.signal mit der Spannung des Augenblickswertes des Eingangssignals vergleicht die während der vorhergehenden Periode in einer der Kondensatoren 60 oder 61 gespeichert wurde. Sobald das Sägezahnsignal den gespeicherten Spannungswert erreicht gibt der Vergleicher 50 ein Ausgangssignal ab. Der Vergleicher 3a gibt während dieser Periode ebenfalls ein Ausgangssignal ab. Das zuerst auftretende Ausgangssignal dieser beiden Vergleicher tastet über die Gatter 5a und 68 die Kathodenstrahlröhre hell, während das später abgegebene Ausgangssignal die Röhre wieder dunkel tastet Während dieser Periode ist der Vergleicher 51 wirkungslos, während einer der Kondensatoren 62 und 63 den Spannungswert speichert der dem von dem Vergleicher 3a festgestellten Augenblickswert dieser Periode entspricht

Während der darauffolgenden Periode vergleicht der Vergleicher 51 das Sägezahnsignal mit dem in einen der beiden Kondensatoren 62 oder 63 gespeicherten Spannungssignal, welches nunmehr die Spannung des vorhergehenden Augenblickswertes bildet Sobald die Spannung des Sägezahnsignals den im Kondensator gespeicherten vorhergehenden Augenblickswert erreicht gibt der Vcrgleicher 51 ein Ausgangssignal ab. Der Vergleicher 3a gibt ebenfalls während der betreffenden Periode ein Ausgangssignal ab. Das erste dieser beiden Ausgangssignale tastet die Kathodenstrahlröhre hell, während das letztere dieser beiden Signale die Röhre wieder dunkel tastet

Während dieser Periode ist der Vergleicher 50 wirkungslos, während einer der beiden Kondensatoren 60 und 61 den Spannungswert speichert, bei dem Gleichheit zwischen Eingangsspannung und Sägezahnspannung besteht (Augenblickswert), wobei dieser Wert dann in der folgenden Periode dem Vergleicher 60 zugeführt wird.

Die bistabile Kippstufe 64 wird während des obenbeschriebenen Wirkungsablaufes von dem Gatter 55 während jeder Periode geschaltet, in der der Vergleicher 50 wirkungslos ist. Diese Umschaltung geschieht, sobald der Vergleicher 3a den Augenblickswert des Eingangssignals festgestellt hat. In gleicher Weise wird die bistabile Kippstufe von dem Gatter 56 während jeder Periode geschaltet, in der der Vergleicher 51 wirkungslos ist und während dieser Periode zu einem Zeitpunkt, bei dem der Augenblickswert durch den Vergleicher 3a festgestellt wird. Jeder der beiden bistabilen Kippstufen 64 und 66 wird am Ende der Periode zurückgestellt, in der der zugeordnete Vergleicher 50 bzw. 51 aktiviert ist.

Daraus resultiert, daß die Kathodenstrahlröhre nur so lange hell getastet und dementsprechend eine Spur aufgezeichnet wird, wie der Spannungswert des Sägezahnsignals zwischen dem Augenblickswert und dem vorhergehenden Augenblickswert liegt. Es werden daher wiederum Spuren 26, 27 usw. aufgezeichnet, wie sie im Zusammenhang mit einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in F i g. 3 dargestellt wurden. Diese Darstellungsart wird durch die einzelnen Komponenten des Eingangskanals dadurch ermöglicht, daß während jeder Anstiegsflanke durch einen der Kondensatoren 60 bis 63 der vorhergehende Spannungswert gespeichert und die Röhre hell bzw. dunkel getastet wird, sobald das Sägezahnsignal diesen gespeicherten Wert erreicht.

In F i g. 8 ist ein zur Hell-Dunkel-Tastung geeigneter Verstärker 7 dargestellt, wie er in Fi g. 1 in Zusammen-

hang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt ist Der Verstärker nach F i g. 8 ist mit einem Transistor 75, Widerständen 76 und 77 und einer Gleichspannungsquelle 78 versehen. Der eine Eingang des Verstärkers ist zu der Basis des Transistors geführt, während der andere Eingang am Emitter dieses Transistors und an einem der beiden Ausgangsleitungen liegt Die andere Ausgangsleitung ist zu dem Kollektor des Transistors 75 geführt. Der Widerstand 76 verbindet die Transistorbasis mit der positiven Klemme der Gleichstromquelle 78, während der Widerstand 77 den Kollektor zu diese,· Klemme der Gleichspannungsquelle führt Die negative Klemme ist mit dem Emitter des Transistors verbunden.

Wie weiter oben bereits erläutert dient der in F i g. 8 im einzelnen dargestellte Verstärker 7 zur Hell-Dunkel-Tastung der Kathodenstrahlröhre 8, wobei die Röhre immer dann hell getastet wird, wenn ein Eingangssignal am Verstärker anliegt Liegt kein Eingangssignal am Verstärker an, so ist der Transistor 75 gesperrt, und die dem Ausgang nachgeschaltete Kathode der Röhre ist infolgedessen abgeschaltet Liegt aber ein Signal am Eingang des Verstärkers an, so schaltet der Transistor 75 durch, woraufhin die Kathode der Röhre genügend negatives Potential erhält, um die Röhre hell zu tasten, wodurch eine Spur auf dem Aufzeichnungsträger 13 geschrieben wird.

Fig.9 zeigt eine mehr ins einzelne gehende Darstellung des Sägezahngenerators 11. Dieser Generator ist mit zwei nach ihrer Ansteuerung jeweils nur einen Impuls abgebenden Impulsgeneratoren 79 und 80, einem Transistor 81, Widerständen 82 und 83, einer Diode 84, einem Kondensator 85, einer Gleichstromquelle 86 und einem Sägezahnsignalverstärker 87 versehen. Der Impulsgenerator 79 ist so ausgelegt, daß seine Impulspenode gleich der Anstiegszeit der Sägezahnsignale ist, während die Periode des Impulsgenerators 80 der zeitlichen Dauer der Rückflanke des Sägezahnsignals entspricht. Die Summe der Perioden der beiden Impulsgeneratoren 79 und 80 ist somit gleich der Periode eines Sägezahnsignals und damit eines Abtastvorganges der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Der Q>-Ausgang des Impulsgenerators 79 ist an den Triggereingang_des Impulsgenerators 80 angeschlossen, während der (^-Ausgang des Impulsgenerators 80 mit dem Triggereingang des Impulsgenerators 79 verbunden ist. Der Q-Ausgang des Generators 79 ist über einen Widerstand 82 zu der Basis des Transistors 81 geführt, dessen Emitter ebenso wie die beiden Generatoren 79 und 80 mit Masse verbunden ist.

Der Kollektor des Transistors 81 ist über die Ablenkspule 10 der Röhre und den Widerstand 83 an die positive Klemme der Gleichstromquelle 86 angeschlossen, deren negative Klemme an Masse liegt. Der Emitter des Transistors 81 ist über eine Parallelschaltung aus der Diode 84 und dem Kondensator 85 zu dem Kollektor des Transistors geführt. Die beiden Eingänge des Verstärkers 87 sind über den Widerstand 83 miteinander verbunden, während der Ausgang des Verstärkers zu den Vergleichern in den einzelnen Kanälen geführt ist.

Wie weiter oben bereits erläutert, gibt der Sägezahngenerator 11 ein sägezahnförmiges Signal ab, welches zu der Ablenkspule 10 und zu den drei Vergleichern geführt wird. Das Ausgangssignal des Generators 11 wird auf die folgende Weise dargestellt.

Die mitein?nder verbundenen Impulsgeneratoren 79 und 80 geben über den Widerstand 82 ein Impulssignal ab, dessen der Anstiegsflanke zugeordneter Teil einen

hohen und dessen der Abstiegsflanke zugeordneter Teil einen niedrigen Spannungswert hat Diese von den Impulsgeneratoren abgegebene Spannung steuert die Basis des Transistors 81, der im Zusammenwirken mit der Diode 84 und dem Kondensator 85 den zur Ablenkung des Kathodenstrahles notwendigen Strom über die Ablenkspule 10 und den Widerstand 83 abgibt Die Wirkung dieser Schaltung entspricht der zur Ablenkung des Kathodenstrahls in Fernsehempfängern verwendeten Schaltungen.

Der über die Ablenkspule 10 und den Widerstand 83 fließende Strom und die somit an dem Widerstand 83 abfallende Spannung sind aus der Auslenkung des Kathodenstrahies proportional. Die an dem Widerstand 83 abfallende Spannung wird durch den Verstärker 87 verstärkt und bildet das Sägezahnsignal an den Eingängen der einzelnen Vergleicher.

Wie weiter oben bereits erläutert, gelangt während jeder Anstiegsflanke ein das Überschreiten des Augenblickswertes kennzeichnendes Ausgangssignal des Vergleichers und ein das Überschreiten des vorhergehenden Augenblickswertes kennzeichnendes Signal zu dem Gatter. Das von diesen beiden Signalen zuerst am Gatter ankommende Signal dient zur Durchschaltung des Gatters und zur Helltastung der Röhre, während das nachfolgende Signal das Gatter abschaltet und die Röhre wieder dunkel tastet. Ändert sich der Wert des Eingangssignals zwischen zwei nacheinander folgenden Anstiegsflanken, so wird durch die schon weiter oben erläuterte Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung von dem Kathodenstrahl auf den Aufzeichnungsträger eine Spur geschrieben, deren Endpunkte dem Augenblickswert und dem vorhergehenden Augenblickswert entsprechen.

Ändert sich der Wert des Eingangssignals zwischen zwei Anstiegsflanken nicht, so werden die den Augenblickswert und den vorhergehenden Augenblickswert kennzeichnenden Signale zur gleichen Zeit abgegeben. Ein solcher Fall ist beispielsweise gegeben, wenn das Eingangssignal 0 ist oder einen konstanten endlichen Wert besitzt. Durch die gleichzeitige Ankunft der beiden Signale wird eine Helltastung der Kathodenstrahlröhre verhindert, wodurch in diesem Falle keine Spur auf den Aufzeichnungsträger aufgetragen wird. Ist also über eine Anzahl von Perioden des Sägezahnsignals der Wert der Eingangsspannung konstant, so wird während dieser Zeit keine Spur auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht, obgleich das Eingangssignal einen endlichen Wert hat. Das Fehlen einer Spur bei konstantem Eingangssignal ist in manchen Fällen unerwünscht.

Die einzelnen oder alle Kanäle lassen sich aber nun derart abändern, daß der Kathodenstrahl auch bei sich nicht änderndem Eingangssignal eine Spur auf den Aufzeichnungsträger aufzeichnet. Eine derartige Spur oder Teilspur wird gewöhnlich als statische Spur bezeichnet. Eine Möglichkeit zu einer Abwandlung des Eingangskanals, die das Aufzeichnen einer statischen Spur erlaubt, ist in F i g. 10 dargestellt.

In der abgewandelten Ausführungsform ist der Eingangskanal nach F i g. 1 durch einen Kondensator 90, einen Widerstand 91 und ein ODER-Gatter 92 ergänzt.

Der Ausgang des Gatters 5a ist zu einem der Eingänge des Gatters 92 geführt, dessen Ausgang wiederum an dem übergeordneten ODER-Gattei liegt Der Kondensator 90 verbindet den Ausgang des Vergleichers 3a mit dem anderen Eingang des Gatters 92 Der andere Eingang des Gatters 92 wird durch einen Widerstand 91 mit Masse verbunden. Daraus folgt, daß beim Auftreten eines Vsrgleichersignals (Ausgangssignal des Vergleichers) über den Widerstdand 9i ein Spannungsimpuls erscheint, der an den anderen Eingang des Gatters 92 gelangt Dementsprechend wird durch das Ausgangssignal des Gatters 5a oder durch das Spannungssignal am Widerstand 91 ein Signal am Ausgang der Schaltung nach F i g. 10 abgegeben.

Solange der Wert des Eingangssignals zwischen den nacheinander folgenden Anstiegsflanken variiert, so ist die Wirkungsweise des Eingangskanals nach F i g. 10 die gleiche, wie bei dem Eingangskanal nach Fig. 1. Das bedeutet, daß das Gatter 5a während jeder Anstiegsflanke durchgeschaltet ist in der der Wert des Sägezahnsignals zwischen dem Augenblickswert und dem vorhergehenden Augenblickswert liegt, wodurch wiederum das Gatter 92 durchgeschaltet und während dieses Zeitraums die Röhre hell getastet wird. Durch das Vergleicherausgangssignal während jeder Anstiegsflanke erscheint wegen der differenzierenden Wirkung des Kondensators 90 an dem Widerstdand 9t ein Impuls. Für den gerade angenommenen Zustand, daß sich das Eingangssignal zwischen den nacheinander erfolgenden Anstiegsflanken ändert, kann dieser Impuls ganz allgemein vernachlässigt werden, da er gewöhnlich schon abgeklungen ist, bevor das Ausgangssignal am Ausgang des Gatters 5a verschwunden ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Impuls nur eine sehr kurze Dauer hat, der in der Größenordnung einer Spurbreite liegt und daß die verschiedenen logischen Schaltungen, wie z.B. das Gatter 5a, eine gewisse zeitliche Verzögerung bewirken.

Weiter oben wurde schon festgestellt, daß während der Anstiegsflanken, bei denen kein Spannungsunterschied zwischen dem Augenblickswert und dem vorhergehenden Augenblickswert vorhanden ist, von dem Gatter 5a kein zur Durchschaltung des Gatters 92 geeignetes Signal abgegeben wird. Bei diesen Anstiegsflanken wir das Gatter 92 durch den am Widerstand 91 auf Grund des Ausgangssignals des Vergleichers 3a abfallenden Spannungsimpuls durchgeschaltet, woraufhin für die Dauer des Impulses ein zur Helltastung der Röhre geeignetes Signal erzeugt wird. Dementsprechend wird auf den Aufzeichnungsträger eine den Augenblickswert der Eingangsspannung verkörperte Markierung aufgezeichnet. Durch geeignete Wahl der Zeitkonstanten des den Kondensator 90 und den Widerstand 91 aufweisenden Schaltkreises kann die Markierung die erwünschte Länge erhalten, die beispielsweise gleich der Breite der bei sich änderndem Eingangssignal aufgezeichneten Spur sein kann. Die Markierungen werden nacheinander so lange auf den Aufzeichnungsträger aufgetragen, wie das Eingangssignal konstant bleibt und bilden die statische Linie, die für konstante Eingangssignale kennzeichnend ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur graphischen Darstellung elektrischer Analogsignale durch den Strahl einer Kathodenstrahlröhre, wobei das Analogsignal punktweise abgetastet und in jeder Abtastperiode auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre ein sich rechtwinklig zur Zeitachse erstreckender Strich geschrieben wird, dessen Länge etwa der Steilheit des Analogsignals im jeweiligen Abtastpunkt proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß