DE3136813C2

DE3136813C2 - Kalibrierschaltung

Info

Publication number: DE3136813C2
Application number: DE3136813A
Authority: DE
Inventors: Rikichi Kamagaya Chiba Murooka
Original assignee: Sony Tektronix Corp
Current assignee: Tektronix Japan Ltd
Priority date: 1980-09-16
Filing date: 1981-09-16
Publication date: 1985-09-26
Also published as: GB2084823A; CA1167925A; DE3136813A1; US4364027A; JPS5753145A; FR2490351B1; GB2084823B; FR2490351A1; JPS612336B2

Abstract

Die Kalibrierschaltung (21; Fig. 5) ist in erster Linie für Analog/Digital-Wandler oder sogenannte Transientenrecorder bestimmt, die sowohl analoge Baugruppen, beispielsweise für die Aufbereitung von Analogsignalen, als auch digitale Baugruppen zur Signal-Zwischenverarbeitung enthalten. Die eingebaute Kalibrierschaltung kalibriert den Verstärkungsgrad und den DC-Pegel des Gesamtsystems, so daß die Genauigkeit im wesentlichen durch die Genauigkeit bzw. Auflösung des digitalen Teils des Geräts bestimmt ist. Damit lassen sich relativ große Fehler bei der stufenweisen Verarbeitung des Analogsignals vermeiden. Die Amplituden- oder Verstärkungsgrad-Kalibrierung erfolgt immer über den Gesamtbereich der Analog/Digital-Umsetzung.

Description

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bezugspegel (V₁) dem Mittenpegel derjenigen Analogsignale entspricht, die der A/D-Wandler (12) verarbeiten kann, daß der zweite Bezugspegel (+ V₂) dem obersten verarbeitbaren Signalpegel und der dritte Bezugspegel (— V3) dem untersten verarbeitbaren Pegel entspricht

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die analoge Eingangsschaltung eine Dämpfungsschaltung (4) mit mindestens zwei wählbaren Dämpfungsfaktoren aufweist, und daß der erste, der zweite und der dritte Bezugspegel vom Bezugssignalgenerator (20, 21) entsprechend dem jeweils gewählten Dämpfungsfaktor eingestellt werden.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (14) einen Mikroprozessor (15) aufweist, der das digitalisierte Ausgangssignal vom A/D-Wandler (12), der dem ersten Bezugssignalpegel entspricht, mit einem vorgegebenen Wert vergleicht, um den Gleich-Spannungspegel des Eingangssignals der analogen Eingangsschaltung zu steuern, und der die Differenz zwischen den digitalisierten Ausgangssignalen vom A/D-Wandler berechnet, die auf das zweite und das dritte Bezugssignal hin abgegeben werden, und der eo die berechnete Differenz mit einem vorgegebenen Wert vergleicht, um die Amplitude des Eingangssignals an die analoge Eingangsschaltung zu steuern.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bezugspegel (Vi) dem Nullpegel entspricht, und der Bezugssignalgenerator einen Rechteckssignalgenerator (21) aufweist, der abwechselnd positive und negative Spannungen erzeugt, die dem zweiten Bezugssignalpcgcl (+ V₁) bzw. dem dritten Bezugssignalpegel (— Vi) entsprechen.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugssignalgenereior (20,21) dann betätigt wird, wenn die Kalibrierfunktion der Schaltung gewählt ist.

7. Kalibrierschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Traasientenrecorder verwendet ist, mit

— einem Verstärker (7) zum Verstärken eines analogen Eingangssignales, mit steuerbarer Verstärkung und steuerbarem Gleichspannungspegel,

— einem A/D-Wandler (12) zum Digitalisieren des Ausgangssignals des Verstärkers,

— einem Speicher (13) zum Speichern des digitalen Ausgangssignales vom A/D-Wandler,

— einem Bezugssignalgenerator (20, 21) zum Erzeugen von drei unterschiedlichen Bezugspegeln (Vi, — V₂, — V3), die wahlweise an den Eingang des Verstärkers gegeben werden, und

— einer Steuerschaltung (14), die die digitalen Ausgangssignale vom A/D-Wandler erhält, und dann, wenn die Bezugspegel an den Verstärker angelegt werden, den Gleichspannungspegel auf den mittleren Wert der digitalen Ausgangssignale hin steuert, und den Verstärkungsfaktor entsprechend der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des digitalen Ausgangssignals steuert

Die Erfindung betrifft eine Kalibrierschaltung. Kalibrierschaltungen, die dazu dienen, die Gleichspannungsdrift einer elektronischen Schaltung automatisch auszugleichen, sind z. B. aus der US-PS 34 40 533 oder der US-PS 34 54 878 bekannt Das Kalibrieren erfolgt entweder mit Hilfe eines ein Potentiometer verstellenden Motors oder mit Hilfe einer Vielzahl von Spannungsabgriffen, wobei eine Bedienperson, abhängig von einem Meßergebnis, jeweils auf einen Abgriff einstellt Diese Schaltungen dienen zum Kalibrieren analoger Schaltungen.

Es erscheint wünschenswert, auch A/D-Wandler kalibrieren zu können. Derartige Wandler werden vor allem in Sichtgeräten zur Signalüberwachung benötigt welche Geräte auch als Transientenrecorder bezeichnet werden.

Meßgeräte zur Erfassung des Verlaufs oder der Wellenform von elektrischen Signalen wie Oszillographen oder dergleichen lassen sich auch bei hohem technischen Aufwand nur bis zu einer gewissen Güteklasse herstellen; über den gesamten Meßbereich muß in der Regel ein Fehler im Bereich von einigen Prozent berücksichtigt werden. Die Genauigkeit für bestimmte Meßzwecke ist in erster Linie durch die zulässige Toleranz bestimmt und natürlich auch durch den in erster Linie von Kostengrenzen bestimmten technischen Aufwand bei der Qualität der Bauelemente bzw. Neuere als Transientenrecorder bekannte Signalbeobachtungsgeräte mit A/D-Wandlern enthalten eine Baugruppe zur Speicherung eines Analogsignals, das nach einer Digitalisierung auf einen Bildschirm gegeben wird, um beispielsweise nur einen speziellen Teil oder den gesamten

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Wcllenzug des gespeicherten Signals beobachten zu entweder von »1« oder von »2« wählen läßt An der können. Die Verarbeitung des digitalisierten Analogst- zweiten Verstärkerstufe 6 läßt sich wahlweise ein Vergnals erfolgt mit Hilfe eines Rechners. Dabei kann das Stärkungsfaktor von ebenfalls entweder »1« oder von Analogsignal mit einem Fehler von ±0.4 bis ±0,5% in »5« einstdien. Die dritte Verstärierstufe 7 ist schalem entsprechendes Digitalsignal umgesetzt werden, 5 tungstechnisch so verwirklicht, daß sich der DC-Pegel wenn ein A/D-Wandler mit einer Auflösung von 7 bis (Gleichspannungskomponente im Ausgangssignal) und 10 Bit verwendet wird. der Verstärkungsgrad in einem gewünschten Wertebe-Signalbeobachtungsgeräte dieser Bauart sind im all- reich verändern läßt Die Dämpfungsstufe 4 und der gemeinen mit Signaldämpfungsgliedern und Verstär- Verstärker 8 bilden gemeinsam den Eingangskreis 9.
kerstufen f&' einen sehr weiten Spannungsbereich des 10 Das Ausgangssignal der dritten Verstärkerstufe 7 geeingangsseitigen Analogsignals ausgerüstet Weisen die langt auf eine Abtast- und Halteschaltung 10 (im folgenin der Eingangsstufe enthaltenen Signaldämpfungsglie- den»S & H-Schaltung«;S & H = Sample & Hold), welder und Verstärker alie etwa gleiche Genauigkeit wie ehe das verstärkte Signal unter Steuerung durch ein von bei: einem herkömmlichen Oszillographen guter Quali- einem Taktsignalgenerator 11 geliefertes Taktsignal tatät auf, so wird die Gesamtgenauigkeit des A/D-Wand- 15 stet Die getasteten Datenwerte gelangen dann auf den lers vergleichsweise schlecht, d.h. der rechnerische eigentlichen A/D- Wandler 12, welcher das Analogsignal Meßfehler kann einige Prozent betragen, selbst wenn beispielsweise in ein 10-Bit-Digitalsignal umsetzt, das die Digitalbaugruppen sehr hohe Genauigkeit besitzen. anschließend in einen Speicher 13 übernommen wird.
Mit anderen Worten: Die Gesamtgenauigkeit ist weit Obgleich in F i g. 1 nicht gezeigt wird das Ausgangssischlechter als nur ein Bruchteil von 1%, was, wie er- 20 gnal des Speichers 13 zunächst über einen Digital/Anawähnt mit dem A/D-Wandler selbst gut zu erreichen ist log-Umsetzer (D/A-Wandler) wiederum in ein Analog-Andererseits sind Dämpfungselemente und Verstärker signal umgewandelt bevor es einem Oszillographen zur hoher Präzision schaltungstechnisch sehr kompliziert Sichtwiedergabe zugeführt wird. Außerdem ist eine und übermäßig teuer. Überwachungsschaltung 14 vorhanden, die :n bekannter Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kali- 25 Weise einen Zentralprozessor 15 (CPU), einen Festspeibrierschaltung anzugeben, mit der ein A/D-Wandler au- eher 16 (ROM) und einen wahlfreien Speicher 17 (RAM) tomatisch kalibrierbar ist enthalten kann. Diese Überwachungsschaltung 14 läßt Die Erfindung ist durch die Merkmale des Hauptan- sich von einem Tastenfeld 18 aus steuern. In der Einspruchs gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind gangsschaltung 9 ist außerdem ein in der Regel als elek-Gegenstand der Unteransprüche. 30 tronischer Schalter verwirklichter Umschalter 19 vorge-Die erfindungsgemäSe Kaübrierschaltung zeichnet sehen, durch welchen sich der Sigaalübertragungsweg sich dadurch aus, daß ein Kalibriersignal dem Analogteil vor dem Eingang zur ersten Stufe unterbrechen läßt Bei zugeführt wird, daß das analoge Signal in üblicher Wei- der dargestellten Ausführungsform wird der Signaleinse digitalisiert wird, und daß erst der digitalisierte Wert gang der ersten Verstärkerstufe 5 bei Auftrennung des mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird, der 35 Signalwegs über einen Widerstand 20 an Masse gelegt, beim Anlegen der Kalibrierschaltung vorhanden sein Von der Überwachungsschaltung 14 aus läßt sich die müßte. Wird eine Abweichung festgestellt verändert Vorstufe 2 entweder auf AC- oder DC-Kopplung umeine Steuerschaltung den Gleichspannungspegel und schalten. Von der Schaltung 14 aus wird außerdem ein die Amplitude des Eingangssignales, bis der erwartete Kalibriersignalgenerator 21, der Umschalter 3 und die Wert erhalten wird. 40 Dämpfungsstufe 4 bedient. Die von dort stammenden Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren Befehlssignale gelangen außerdem zur EI N/AUS-Umveranschaulicht Es zeigt schaltung auf den Schalter 19 sowie auf einen ersten, P; F i g. 1 das Blockschaltbild einer Kalibrierschaltung einen zweiten und einen Dritten D/A-Wandler 22, 23 f für einen A/D-Wandler; bzw. 24, um die DC-Pegel der einzelnen Stufen des Veri' F i g. 2 und 3 Flußdiagramme zur Erläuterung der Ar- 45 stärkers 8 einzustellen und um außerdem den Verstär-[ beitsweise der Schaltung nach F i g. 1; kungsfaktor der dritten Verstärkerstufe 7 über das Aus-F i g. 4 den Verlauf eines vom Kalibriersignalgenera- gangssignal des dritten D/A-Wandlers 24 vorzugeben, r tor der Schaltung nach F i g. 1 gelieferten Signals; Über den ersten D/A-Wandler 22 wird die Vertikalposi-F i g. 5 ein Detailschaltbild eines Kalibriersignalgene- tion auf dem Sichtanzeigeschirm durch Wahl am Taf rators und 50 stenfeld 18 und über die Steuerschaltung 14 vorgege-F i g. 6 und 7 alternative Ausführungsformen eines in ben. Der Verstärkungsfaktor der ersten und zweiten F i g. 1 mit Bezugshinweis 7 angegebenen Verstärkers. Verstärkerstufe 5 bzw. 6 läßt sich über die Steuerschal-/, Zunächst wird das Blockschaltbild einer erfindungs- tung 14 ebenfalls umschalten oder ggfs. auch stufenlos \ gemäßen Kalibrierschaltung unter Bezug auf die F i g. 1 einstellen. Zusätzlich liefert die Steuerschaltung 14 ein ί beschrieben: 55 Steuersignal an den Taktsignalgenerator 11, um dessen Ein zu beobachtendes Analogsignal wird der Ein- Abgabefrequenz festzulegen; diese Schaltung stellt au-, gangsklemme 1 eines Umschalterkreises 3 über eine ßerdem das Steuersignal für den Speicher 13 izur Verfü- Ί Vorstufe 2 zugeführt, um entweder eine Wechselspan- gung. Wenngleich in F i g. 1 nicht gezeigt, ist es für den ί nungs- oder eine Gleichspannungs-Kopplung des züge- Fachmann einleuchtend, daß das Taktsignal gegebenenführten Signals wahlweise zu ermöglichen. Der Aus- eo falls mit unterschiedlicher Unterteilung verschiedenen gang der Vorstufe 2 speist einen Verstärker 8, der eine Schaltungsgruppen zugeführt wird,
erste, eine zweite und eine dritte Verstärkerstufe 5, 6 Die Arbeitsweise der Schaltung von F i g. 1 wird und 7 aufweist, die in Kaskade an den Ausgang einer nachfolgend beschrieben, beginnend mit der DC-Pegel-Dämpferstufe 4 angeschlossen sind. Die Verstärkerstu- korrekturfunktion für den Verstärker 8, wobei auf das fen 5 bis 7 sind als gleichspannungsgekoppelte Verstär- 65 Flußdiagramm der F i g. 2 Bezug genommen wird:
ker aufgebaut, wobei die beiden ersteren als Gegentakt- Der Kalibrierbefehl vom Tastenfeld 18 wird durch die verstärker verwirklicht sind. Die erste Verstärkerstufe Steuerschaltung 14 aufgenommen, welche den Schalter 5 ist umschaltbar, so daß sich ein Verstärkungsfaktor 19 auf den Widerstand 20 umlegt, so daß der Signalein-

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gang des Verstärkers 8 zur DC-Pegelkorrektur auf Speicherbereich 16 der Steuerschaltung 14 gespeichert

Massepotential bezogen wird. Der Potentialpegel von Die Steuerschaltung 14 gibt sodann ein Befehl zum Le- Masse entspricht bei dieser speziellen Ausführungsform sen des dritten Bezugspegels — V₃ des Kalibriersignals S . _:

einem ersten Bezugspegel. Ersichtlicherweise kann je- ab. Dieser dritte Bezugspegel — Vj wird wiederum geta- ;

doch auch ein gewünschter Gleichspannungspegel als 5 stet und als entsprechendes Digitalsignal im Speicher 13 :j ,

erster Bezugspegel vorgesehen sein. Sodann liefert die und außerdem im Speicher 16 der Steuerschaltung 14 :

Steuerschaltung 14 ein Digitalsignal an den ersten D/A- festgehalten. Wandler 22, wodurch die Offset-Spannung der ersten Im weiteren Verlauf erfolgt die Umrechnung inner- i_t Verstärkerstufe oder anders ausgedrückt die Signalpo- halb der Steuerschaltung 14, um die Differenz zwischen j>

sition auf der Vertikalachse auf Null gesetzt wird. Das 10 den Bezugspegeln + V₂ und — V₃ zu ermitteln. Das Er- |

unter dieser Betriebsbedingung vom Verstärker 8 gelie- gebnis wird mit einem zuvor im ROM 16 gespeicherten $;'

ferte DC-Signal wird durch die S & Η-Schaltung unter Bezugswert verglichen. Liegt keine Obereinstimmung It

Steuerung durch das Taktsignal vom Taktsignalgenera- vor, so wird die Einstellung des dritten D/A-Wandlers £·

tor U getastet Die so erhaltenen »Signalproben« wer- 24 modifiziert und die zuvor beschriebene Punktionsab- vi

den in der nachfolgenden A/D-Stufe 12 in ein dem DC- 15 laufe werden wiederholt, bis eine Obereinstimmung ff

Signa! entsprechendes Digitaisigna! umgesetzt. vorliegt Die Bezugspege! + Vj und — V₃ werden also in K

Für das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 12 wird Abstimmung auf die Einstellung des Dämpfungsglieds 4 sodann ein erster Bezugswert angenommen (z. B. und der Verstärkerstufen 5 und 6 justiert, und zwar so, -ι 1 000 000 000, wenn ein 10-Bit-A/D-Wandler verwendet daß sie im wesentlichen dem Maximum- und dem Miniwird), sobald der Eingang des Verstärkers 8 auf den 20 mumpegel des Umwandlungsbereichs des A/D-Wand- _; ersten Bezugspegel geschaltet ist (z. B. Masse beim ge- lers 12 entsprechen.

wählten Beispiel). Dieser Setz- oder Einstellwert kann In bezug auf die Verstärkungssteuerung hält der erste '

im ROM 16 der Steuerschaltung 14 gespeichert werden. A/D-Wandler 22 die Vertikalposition des Verstärkers 8 ■

Das vom A/D-Wandler 12 abgeleitete Digitalsignal auf Null, während über den zweiten D/A-Wandler 23

wird in den Speicher 13 übernommen und zeitweilig 25 die erwähnte DC-Pegelkorrektur erfolgt

zum Vergleich mit dem ersten im ROM 16 gespeicher- Durch den Kalibrierbefehl vom Tastenfeld 18 werden ,

ten Bezugspegel auch in der Steuerschaltung 14 gespei- also der DC-Pegel und der Verstärkungsgrad der Ein- <

chert Das von der Steuerschaltung 14 auf den zweiten gangsschaltung 9 automatisch auf einen gewünschten

D/A-Wandler 23 gelangende Digitalsignal wird verän- Wert eingestellt und es erfolgt gleichzeitig eine Fehler-

dert, wenn keine Übereinstimmung mit dem ersten Be- 30 korrektur in allen Schaltungsabschnitten zwischen den

zugswert im ROM 16 vorliegt Dieser soweit beschrie- jeweiligen Eingängen, die mit dem ersten, zweiten, bzw. j>

bene Betriebsablauf wird solange wiederholt bis das dritten Bezugspegel Vu + V₂, — V₃ beaufschlagt werden ■/

Ausgangssignal des A/D-Wandlers 12 mit dem erwähn- und dem Ausgang des A/D-Wandlers 12. Die Fehlerkor- _:

ten ersten Bezugswert übereinstimmt Das vom A/D- rektur des gesamten Systems ist also vollständig. In an- ;

Wandler 12 gelieferte Digitalsignal wird also automa- 35 deren Worten: Durch die erfindungsgemäße Kalibrier- ; ,

tisch unter Bezug auf den ersten Bezugswert überwacht schaltung werden Dämpfungsfehler im Dämpfungsglied

In anderen Worten: An der Ausgangsklemme des A/D- 4, Offset- und Verstärkungsfehler im Verstärker 8 auf- Wandlers 12 erscheint das dem ersten Bezugspegel ent- grund von Langzeit-Drift- und Temperaturänderungen

sprechende Digitalsignal, wenn der erste Bezugspegel bei den Verstärkerelementen sowie Umwandlungsfeh-

am Eingang des Verstärkers 8 liegt Auf diese Weise 40 ler des A/D-Wandlers 12 beseitigt

erfolgt eine automatische DC-Pegelkalibrierung. Eine noch wirksamere Korrektur wird durch alternie-

Unter Bezug auf das Flußdiagramm der Fig.3 wird rende Wiederholung der beschriebenen DC-Pegelkor-

nachfolgend die Kalibrierung des Verstärkungsgrads rektur bzw. Verstärkungsgradkalibrierung erreicht Mit

für den Verstärker 8 beschrieben: der Erfindung werden also Fehler, wie sie bei Sichtgerä-

Nach abgeschlossener DC-Pegelkalibrierung wird 45 ten für Analogsignale insbesondere bei Meßoszillogra-

der Schalterkreis 3 in die durch in bezug auf das Steuer- phen auftreten, die mit A/D-Wandlern bestückt sind,

signal von der Steuerschaltung 14 in ausgezogener LJ- beseitigt bzw. für das Gesamtsystem soweit reduziert

nienführung angegebene Position geschaltet und gleich- wie es der Quantisierungsfehler des A/D-Wandlers 12

zeitig wird der Umschalter 19 auf Verbindung zum zuläßt Da A/D-Wandler der hier benötigten Qualität in

Dämpfungsglied 4 umgeschaltet und der Kalibriersi- 50 letzter Zeit relativ preiswert geworden sind, kann die

gnalgenerator 21 wird erregt, so daß ein Kalibriersignal Erfindung auch mit Vorteil für herkömmliche Oszillo-

S beispielsweise in Form eines Rechtecksignals erzeugt graphen ohne A/D-Wandler verwendet werden, wenn

wird. Wie der Signalverlauf der F i g. 4 erkennen läßt als Gerätezusatz ein solcher preiswerter A/D-Wandler

zeigt das Kalibriersignal S einen zweiten Bezugspegel nachgeröstet wird. Auf diese Weise läßt sich die Genau-

+ V₂, der über dem ersten Bezugspegel V\ (z. B. Masse- 55 igkeit von Oszillographen älterer Bauart ganz erheblich ο

potential) liegt; das Signal 5 besitzt außerdem einen verbessern.

dritten Bezugspegel — V₃, der unter dem ersten Bezugs- Die F i g. 5 zeigt das Detailschaltbild des Kalibriersi-

pegel Vi liegt gnalgenerators 21 aus F i g. 1. f "

Das Kalibriersignal S gelangt über den Umschalter 3 Ein Konstantspannungsgenerator 25 umfaßt ein Kon- ;.

auf das Dämpfungsglied 4 und außerdem auf den Ein- 60 stantspannungselement 26, beispielsweise eine Zener- ■];,

gang des Verstärkers 8. Das Signal S wird dann wieder- Diode oder dergleichen, die über einen Widerstand 26 ig

um in der Tastschaltung 10 getastet und gelangt sodann an eine positive Spannungsquelle bzw. andererseits an ; ν

auf den A/D-Wandler 12, dessen Digitalausgang mit Masse angeschlossen ist Ein Heizelement 28 hält die :;;

dem Speicher 13 verbunden ist Zunächst wird der zwei- Temperatur der Zener-Diode 27 durch Zuführung eines £

te Bezugspegel + V₂ durch ein entsprechendes Befehls- 65 in Abhängigkeit von einem nicht gezeigten Temperatur- ||

signal von der Steuerschaltung 14 gelesen. Sodann wird sensor gesteuerten Strom konstant so daß über der |'

der zweite Bezugspegel + V₂ getastet und als entspre- Zener-Diode 27 eine konstante Spannung aufrechter- f[|

chendes Digitalsignal im Speicher 13 und außerdem im halten wird Der Verbindungspunkt zwischen dem Wi- ||

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derstand 26 und der Zener-Diode 27 ist mit dem Aus- gnal von der Steuerschaltung 14 umschaltet, um ein Kagang eines Operationsverstärkers 32 über einen Wider- libriersignal S geeigneter Amplitude am Ausgang 43 stand 29, ein Potentiometer 30 und einen Widerstand 31 nach Verstärkung durch die Verstärkerstufen 41 und 42 verbunden, und zwar so, daß der Minus-Eingang des zur Verfügung zu stellen. Zur Korrektur des Verstär-Operationsverstärkers 32 an den Abgriff des Potentio- 5 kungsgrads der Verstärkerstufe 7 in F i g. 1 werden der meters 30 und der Plus-Eingang an den Umschaltkon- Multiplexer 39 und der Umschalter 47 durch den Befehl takt 33Ceines Schalters 30 angeschlossen ist Der Schal- von der Steuerschaltung entsprechen der Einstellung ter 33 kann ein CMOS-Schalterelement sein, welches des Dämpfungsglieds 4 und der Verstärkerstufen 5 und durch das erwähnte Taktsignal mit vorgebbarer Fre- 6 gesteuert, wodurch die Spannungen + V₂ und — V₃ des quenz (beispielsweise 1 kHz) vom Taktsignalgenerator 10 Kalibriersignals S an der Ausgangsklemme 43 umgell aus betätigt wird, das über einen Eingang 34 züge- schaltet bzw. eingestellt werden, führt wird. Der feststehende Kontakt 33a ist mit dem Die F i g. 6 zeigt das Detailschaltbild für eine möglierwähnten Verbindungspunkt zwischen dem Wider- ehe Ausführungsform der Verstärkerstufe 7 in Fig. 1. stand 26 und der Zener-Diode 37 verbunden, während Das Gegentakt-Ausgangssignal der Vorverstärkerstufe der andere feststehende Kontakt 33ö über einen Wider- 15 6 gelangt auf die Eingangskleniinen 53a bzw. 53&. Dieses stand 36 an Masse liegt Signal wird sodann durch einen Differenzverstärker 56,

Das Ausgangssignal des Verstärkers 32 gelangt auf bestehend aus Transistoren 54a, 546,55a, 556 verstärkt,

eine Spannungs-Umschalterstufe 37, die im wesentli- Ein Feldeffekttransistor 57 liegt in Reihe zwischen den

chen aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Wi- Emittern der Transistoren 54a und 54b. Das Analogsi-

derständen 38 und einem an die Verbindungspunkte 20 gnal vom dritten D/A-Wandler 54 (vgl. obige Beschrei-

zwischen den einzelnen Widerständen 38 angeschalte- bung der F i g. 1) gelangt auf das Gate des FET 57, des-

ten Multiplexer 39 besteht Die Umschaltzustände des sen Drain-Source-Impedanz entsprechend der anliegen-

Multiplexers 39 werden durch ein von der Steuerschal- den Gatespannung steuerbar ist. Damit läßt sich der

tung 14 über einen weiteren Multiplexer 40 geliefertes Verstärkungsgrad des Differenzverstärkers 56 durch

Digitalsignal festgelegt 25 Änderung der Impedanz des FET 57 steuern. Das Ausgangssignal der Spannungs-Umschaltstufe 37 Der Ausgang des Transistors 55a wird über einen

gelangt auf den + Eingang eines Operationsverstärkers Transistor 58a, eine Diode 59a, einen Transistor 60a,

41, dessen Ausgang durch einen Spannungsverstärker einen Widerstand 616 und einen Widerstand 69 auf eine

42 verstärkt wird und zu einem Kalibriersignal mit den Spannungsquelle + B bezogen. In ähnlicher Weise ist gewünschten Bezugspegeln + V₂ und — V3 am Ausgang 30 der Ausgang des Transistors 55b über einen Widerstand

43 führt Der Spannungsverstärker 42 umfaßt als we- 5Sb, eine Diode 59b, einen Transistor 606, einen Widersentliche Elemente Transistoren 44a, 446, 45a und 456 stand 616 und den Widerstand 69 mit dem Pluspol + B mit zugeordneten Schaltkreiskomponenten, deren ge- der gleichen Spannungsquelie verbunden. Ein Verbingenseitige Verschaltung für den Fachmann ohne weite- dungspunkt Pführt zum Ausgangsanschluß 62.

res ersichtlich aus F i g. 5 entnehmbar ist 35 Die Schaltung enthält weiterhin eine erste und eine Die Ausgangsklemme 43 ist über einen Widerstand 46 zweite Verriegelungs- oder Klemmschaltung 63a bzw. mit der feststehenden Klemme 47a eines Schalters 47 636. Die erste Klemmschaltung 63a umfaßt einen Tranverbunden und außerdem über die Reihenschaltung ei- sistor 64a, eine Diode 65a zur Einstellung des Basispones Widerstands 48, eines Potentiometers 49 und eines t.entials des Transistors 64, eine Diode 66a und einen mit Widerstands 50 an Masse gelegt Der verschiebbare 40 dem Ausgang des Transistors 64a verbundenen WiderKontakt des Potentiometers 49 ist mit der anderen fest- stand (in diesem Fall der Emitter dieses Transistors). Die stehenden Klemme 476 des Umschalters 47 verbunden, zweite Klemmschaltung 63 ist im wesentlichen gleich dessen bewegbarer Kontakt 47Can den Minus-Eingang aufgebaut wie die erste Klemmschaltung 63a mit dem des Verstärkers 41 angeschlossen ist Das Ausgangssi- Unterschied, daß umgekehrte Polaritätsverhältnisse gnal des Multiplexers 40 speist die Basis eines Transi- 45 vorliegen. Aus diesem Grund sind die entsprechenden stors 51, dessen Kollektor mit einer den Umschalter 47 Bauelemente mit dem gleichen Bezugshinweis angegeerregenden Relaiswicklung 52 verbunden ist Der Um- ben, wobei zur Unterscheidung im einen Fall der Buchschalter 47 ist also im gewählten Beispiel durch einen stäbe »a« und im anderen Fall der Buchstabe »6« er-Relaiskontakt verwirklicht Ebenso kann ein voller elek- gänzt ist Die Ausgangsenden der Dioden 66a bzw. 666 tronischer Umschalter vorgesehen sein. Dieser zuletzt so sind mit dem erwähnten Knotenpunkt /"verbunden, beschriebene Schalikreistei! bildet eine Rückkopp- Der Ausgangsstrom des zweiter. D/A-Wsndlers 23 lungsschaltung zur Änderung des Verstärkungsfaktors speist über einen Transistor 67 den Knotenpunkt P. der Verstärker 41 und 42, je nach Schaltposition des Die Schaltung nach F i g. 6 dient zur Änderung des Umschalters 47. Verstärkungsgrads des Differenzverstärkers 56 durch Die Schaltung nach F ig. 5 liefert aufgrund der Zener- 55 Änderung des Analogausgangssignals des D/A- Wand-Diode 27 eine stabile Gleichspannung, die Ober den Um- lers 24 entsprechend einem Anweisungssignal von der schalter 33 auf den Verstärker 32 gelangt Eine entspre- Steuerschaltung 14. Der DC-Pegel der Verstärkerstufe chende Auswahl der Widerstände 29 bis 31 und 35 er- 7 im Knotenpunkt P wird durch Oberlagerung des DC-möglicht es, den Verstärker 32 als invertierenden oder Ausgangsstroms (Steuerstrom) vom zweiten D/A-nicht-invertierenden Verstärker mit Verstärkungsgrad 60 Wandler 23 in Obereinstimmung mit dem Signal von der »1« zu betreiben, an dessen Ausgang ein Rechtecksignal Steuerschaltung 14 gesteuert

auftritt Die Maximum- und Minimum-Spannungswerte F i g. 7 zeigt den Aufbau einer anderen möglichen des Rechtecksignals bleiben stets sehr genau beibehal- Ausführungsform der dritten Verstärkerstufe 7. Die Einten. Das Potentiometer 30 dient zur Korrektur irgend- gänge 70a und 706 sind mit den Ausgängen der zweiten welcher Fehler in den zugeordneten Widerständen. es Verstärkerstufe 6 verbunden. Das am Eingangsklem-Das sehr konstante Ausgangssignal des Verstärkers menpaar 70a, 706 liegende Signal gelangt auf die Basen 32 gelangt auf den Spannungs-Umschalterkreis 37, der eines als Differenzverstärker 71 geschalteten Transidie anliegende Spannung entsprechend einem Befehlssi- storpaars 72a, 726. Die Ausgänge der Transistoren 72a,

72b speisen die Emitter von als Differenzverstärker 74 und 76 geschalteten Transistoren 75a, 75b und 77a, 77b. Der Differenzverstärker 71 enthält eine Konstantstromquelle 73.

Ein Gegentaktausgangssignal von dem durch die Steuerschaltung 14 gesteuerten D/A-Wandler 24 wird als Parallelsignal den Differenzverstärkern 74 und 76 zugeführt, deren Ausgangssignale in Gegenphase abgegeben werden. Bei Veränderung des Ausgangssignals des dritten D/A-Wandlers 24 läßt sich der Verstärkungsgrad der Differenzverstärker 74, 76 steuern und der Verstärkungsgrad des durch die Transistoren 72a, 72b verstärkten Signals wird über die Verstärkerstufen 74 und 76 gesteuert Diese Schaltung bildet also die Verstärkungsgrad-Steuerstufe für die dritte Verstärker- is stufe 7.

Das Gegentakt-Ausgangssignal dieser soweit beschriebenen Schaltung beaufschlagt außerdem die Basen eines als Differenzverstärker 78 geschalteten Transistorpaars 79a, 79b. Dieser Schaltungsteil enthält wei- terhin eine Konstantstromquelle 80 und eine mit einem der Transistoren 79a, 79b verbundene Ausgangsklemme 81; im gewählten Beispiel den Ausgang des Transistors 79b. Das Gegentakt-Ausgangssignal des zweiten D/A-Wandlers 23 beaufschlagt die Emitter der Transistoren 79a, 79b. Das Signal von der Verstärkungsgrad-Steuerschaltung wird also durch die Transistoren 79a, 79b verstärkt, jedoch gleichzeitig hinsichtlich seines DC-Ausgangsstrompegels oder Vorspannungspegels entsprechend dem Steuersignal von der Steuerschaltung 14 mo- difiziert, da das DC-Ausgangssignal vom D/A-Wandler 23 auf die Emitter des Transistorspaars 79a, 79b gelangt, wodurch der DC-Pegel am Kollektor bzw. insbesondere an der Ausgangsklemme 81 des Transistors 796 veränderbar ist Dieser spezielle Schaltungsteil bildet also den DC-Pegelkorrekturkreis der Gesamtanordnung.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Kalibrierschaltung, gekennzeichnet durch

— eine analoge Eingangsschaltung (4,8) mit einer Schaltung (7) zum Steuern des Gleichspannungspegels und der Amplitude eines Eingangssignals, das Ober die Eingangsschaltung an einen A/D-Wandler weitergegeben wird,

— einen Bezugssignalgenerator (20,21), der einen ersten Bezugspegel (V\\ einen zweiten Bezugspegel (+V₂) und einen dritten Bezugspegel (— V₃) erzeugt, die an die analoge Eingangsschaltung gegeben werden, wobei der erste Bezugspegel in der Mitte zwischen dem zweiten und dem dritten Bezugspegel liegt, und

— eine Steuerschaltung (14), die die Schaltung (7) zum Steuern des Gleichspannungspegels und der Amplitude des Eingangssignales so ansteuert, daß der Gleichspannungspegel des Ausgangssignals der analogen Eingangsschaltung einen solchen Wert annimmt, daß er nach dem Umwandeln in ein digitales Signal durch den A/D-Wandler (12) einem vorgegebenen Wert entspricht, wenn der erste Bezugspegel an die Eingangsschaltung gelegt wird, und daß die Amplitude des Ausgangssignales nach dem Digitalisieren dann einer vorgegebenen Differenz entspricht, wenn der zweite und der dritte Bezugspegel (+ V₂ und — V3) an die analoge Eingangsschaltung gelegt werden.