DE2317584B2

DE2317584B2 - Vorrichtung zur Umwandlung von numerischen Informationen in eine entsprechende, eine analoge Information darstellende Wechselspannung

Info

Publication number: DE2317584B2
Application number: DE2317584A
Authority: DE
Inventors: Gaston Joseph Versailles Yvelines Drusch (Frankreich)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-10
Filing date: 1973-04-07
Publication date: 1978-10-19
Also published as: US3825925A; DE2317584C3; FR2179507A1; DE2317584A1; FR2179507B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln von numerische Informationen darstellenden Signalen in eine entsprechende, eine analoge Information darstellende Wechselspannung, bestehend aus einer der Anzahl der numerischen Informationen entsprechenden Anzahl von Elementarzellen, die jeweils gebildet sind aus einem Versorgungsspannungsanschluß, aus auf die zugeordnete Bewertung abgestimmten, auf eine gemeinsame Ausgangsaufbauleitung arbeitenden Ausgangstransformatorwicklungen und einer von dem jeweiligen numerischen Zustand beeinflußten und mit den Ausgangstransformatorwicklungen wirkungsmäßig verbundenen Auswahlschaltung.

Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus der DT-PS

10 46 680, der sich eine Schaltungsanordnung zur Verwandlung der in einem mehrstelligen, reflektierten binären Codesystem dargestellten Zahlenwerte in proportionale elektrische Spannungen durch lichtelektrische Abtastung entnehmen läßt. Bei der bekannten Schaltungsanordnung sind unterschiedlich bewertete sekundäre Wicklungen vorgesehen, d. h. Sekundärwicklungen, die jeweils in einem vorgegebenen Verhältnis abgestufte Ausgangsspannungen liefern. Die Sekundärwicklungen arbeiten auf eine gemeinsame Aufbauleitung und erzeugen auf diese Weise ein analoges Signal entsprechend digitalen Eingangsinformationen. Hierzu werden Umschaltkontakte und Relais so betätigt, daß sich die Werte der Teiispannungen in der Aufbauleitung algebraisch addieren; allerdings werden für die nichtanaloge Steuerspannung drei Schaltzustände verwendet, nämlich ein Nullzustand, ein + L-Zustand und ein — L-Zustand. Dementsprechend sind, mit Ausnahme für die höchste Codestelle, immer zwei Sekundärwicklungen einer Zelle zugeordnet, die über Umschaltkontakte je nach Notwendigkeit die eine oder die andere Sekundärwicklung oder keine von beiden in die Aufbauleitung schalten.

Eine ähnliche Schaltung läßt sich der DT-PS 12 84 986 entnehmen; bei dieser bekannten Schaltung wird ebenfalls additiv gearbeitet, wobei die analogen Informationen in Form einer sekundären Wechselspannung gebildet und über Schalter dann die gesamte analoge Ausgangsspannung zusammengesetzt wird.

Bekannt sind schließlich Analogdigitalwandler noch aus der US-PS 30 92 824 sowie der US-PS 34 26 345, wobei mit Halbleiterschaltern, Transistoren in Gegentaktschaltung u.dgl. gearbeitet wird. Die bekannten Vorrichtungen sind in ihrer Konzeption und in ihrem Aufbau relativ kompliziert, sie sind sehr kostspielig und sind in ihrer Genauigkeit im allgemeinen nur als mittelmäßig anzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und mit geringen Kosten herzustellende Vorrichtung zum Umwandeln von numerische Informationen darstellenden Signalen in eine entsprechende, eine analoge Information darstellende Wechselspannung zu schaffen, die erheblichen Genauigkeitsanforderungen genügen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der eingangs genannten Vorrichtung und besteht erfindungsgemäß darin, daß die Primärwicklung des Ausgangstransformators mit einer Mittelanzapfung an die eine Klemme der Versorgungsspannung und die beiden restlichen Anschlüsse der Primärwicklung so über die Auswahlschaltung mit der anderen Klemme der Versorgungsspannung verbunden sind, daß die Phase der in die Ausgangsaufbauleitung geschalteten Sekundärwicklung umschaltbar ist.

Bei der Erfindung ist neben ihrem einfachen Aufbau und der erheblichen Genauigkeit, mit welcher diese zu arbeiten imstande ist, besonders vorteilhaft, daß ausgangsmäßig eine durchaus belastbare Spannung großer Leistung zur Verfügung gestellt wird, die phasensynchron zur Versorgungsspannung ist.

Ein besonderes Anwendungsgebiet findet die vorliegende Vorrichtung bei Anschluß an den Ausgang eines numerischen Rechners, der eine in Binärform vorliegende Zahl liefert; die erfindungsgemäße Umwandlungsvorrichtung wandelt diese Binärzahl des numerischen Rechners in eine proportionale Wechselspannung um.

Jede in ihrer Gesamtheit die erfindungsgemäße Umwandlungsvorrichtung bildende einzelne Elementar

zelle erzeugt also an ihrem Ausgang einen Ausgangsstroni jeweils eines unterschiedlichen Wertes, wobei diese Werte so beschaffen sind, daß die Kombination derselben gleichermaßen unterschiedlich ist untereinander und zu den zusammengesetzten Werten.

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

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

F i g. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Systemschaltung, die die erfindungsgemäße Umwandlungsvorrichtung enthält,

F i g. 2 zeigt genauer den Verlauf der Verbindungsleitungen bei dem Blockschaltbild der F i g. 1,

F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Teilbereiches der in Fig. 2 dargestellten Umwandlungsvorrichtung, nämlich die Schaltung einer Elementarzelle,

F i g. 4 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Umwandlungsvorrichtung der F i g. 2,

F i g. 5 ist ein Schnitt des magnetischen Schaltkreises der Umwandlungsvorrichtung, entsprechend der Darstellung der F i g. 4, die

F i g. 6 und 7 zeigen weitere unterschiedliche Ausführungsbeispiele zum Aufbau einer der Fig.3 entsprechenden Elementarzelle, während die

F i g. 8 in schematischer Weise den Schaltungseinbau der erfindungsgemäßen Umwandlungsvorrichtung in eine diesen anwendende Systemschaltung zeigt.

in F i g. 1 ist in sehr schematischer Darstellung ein die Umwandlungsvorrichtung enthaltendes System gezeigt. Die mit dem Bezugszeichen 10 versehene Umwandlungsvorrichtung empfängt ihre digitalen oder numerischen Informationen von einer Vorrichtung 11 mit numerischem Ausgang, beispielsweise von einem Rechner, und übergibt analoge Informationen einem Analogempfänger 12. Eine Wechselspannungsquelle 13 gestattet die Stromversorgung der Umwandlungsvorrichtung 10 mit geeigneten Spannungen.

F i g. 2 zeigt die Umwandlungsvorrichtung 10, bestehend aus fünf Elementen oder Bits, die die Bewertungen im Verhältnis 2-', 2°, 2¹, 2² und 2³ haben, d.h., die Umwandlungsvorrichtung verfügt über fünf Zellen 14 bis 18, die diesen verschiedenen Bewertungen entsprechen. Die Anzahl der Informationselemente, die die Umwandlungsvorrichtung verarbeiten kann, ist im vorliegenden Fall gleich 5 gewählt worden, es kann aber auch offensichtlich eine viel größere Zahl ins Auge gefaßt werden, ebenso kann das Verhältnis unter den Bits zu dem angezeigten unterschiedlich sein, es genügt, wenn die Bits unterschiedliche Bewertungen haben und so beschaffen sind, daß ihre Kombinationen gleichermaßen untereinander unterschiedlich sind und unterschiedlich zu zusammengesetzten Werten.

Der Signaleingang a jeder der Zellen ist über eine Leitung 19 mit einem Ausgang s des Rechners 11 verbunden, dabei sind die Klemmen b und c zur Stromversorgung mit der Wechselspannungsquelle 13 verbunden. Die Ausgangsklemmen d und e jeder Zelle sind über eine Doppelleitung 20, 21 in Reihe und mit dem Empfänger 12 geschaltet.

Wie weiter vorn schon ausgeführt, entspricht jede Zelle beispielsweise den Bewertungen im Verhältnis 2-', 2", 2«, 2² und 2\ d. h., daß die Zelle an ihrem Eingang a ein über die Leitung 19 vom Rechner stammendes Signal empfängt und an ihren Ausgangsklemmen c/und eeine zu der Quelle 13 synchrone und in Phase liegende Wechselspannung abgibt, die der Bewertung proportio-

nal ist. Wenn im Gegensatz hierzu von dem Rechner am Eingang a einer Zelle ein Signal Null anliegt, dann liefert diese an ihrem Ausgang eine synchrone und der Phase der Quelle 13 entgegengesetzte Wechselspannung, proportional zu der Bewertung. Bei dem im folgenden noch genauer beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt der Proportionalitätskoeffizient gleich 1 und die Ausgangsspannungen der Zellen 14 bis 18 entsprechen 0,5—1 — 2 — 4 — 8 Volt, entweder in Phase oder in Gegenphase, je nachdem, ob der zugeordnete Ausgang des Rechners 11 sich im Zustand 1 oder im Zustand Null befindet.

Die geometrische Summe der Wechselspannungen auf der Leitung 20, 21, deren Spannung von dem

Kl Empfänger 12 aufgenommen wird, ist daher ein Abbili der am Ausgang des Rechners 11 auftretenden digitale: oder numerischen Zahl oder allgemeiner gesagt, ei: Abbild einer an einem beliebigen, einen numerischei oder digitalen Ausgang aufweisenden Vorrichtunj erscheinenden numerischen oder digitalen Größe.

Die weiter unten aufgeführte Tabelle gibt Beispiele ai von Spannungen, die für unterschiedliche, in dei Wandler eintretende Informationen gewonnen werder Üblicherweise wird man sagen, daß diese Spannunj positiv ist, wenn sie mit der Quelle 13 in Phase ist, um man wird sagen, daß sie negativ ist, wenn sie mit de Quelle 13 in Gegenphase ist.

Tabelle

Zelle 18

Zelle 17

Zelle Zelle 15

Zelle 14

Dezimal- Ausgangszahl spannung

auf der Leitung 21, 22

Eingehende Digitalzahl	hende sspannung	0	0	0	0	0	0	-15,5 -14,5
Entsprec Ausgang		OO O 00	-4 0 -4	CN O CS	-1 0 -1	-0,5 1 + 0,5	1	-13,5
		0 -8	0 -4	0 -2	1 + 1	0 -0,5	2	- 0,5
	0 -8	1 + 4	1 + 2	1 + 1	1 + 0,5	15	+ 11,5
	1 + 8	1 + 4	0 -2	1 + 1	1 + 0,5	27	+ 15,5
	1 + 8	1 + 4	1 + 2	1 + 1	1 + 0,5	31

In der Tabelle sind die unterschiedlichen Zellen mit ihren entsprechenden Bewertungen aufgeführt sowie Beispiele für fünf binäre Digitalzahlen, die in die verschiedenen Zellen der Umwandlungsvorrichtung eintreten, dabei sind die entsprechenden erhaltenen Spannungen angegeben sowie die fünf Spannungen, die 4 > man insgesamt als Ergebnis der Wandlung auf der Leitung 20, 21 erhält und die in dem als Zähler ausgebildeten Empfänger 12 gelesen werden. Die der jeweiligen angegebenen binären Digitalzahl entsprechende Dezimalzahl ist ebenfalls angeschrieben. ^ri0

In F i g. 3 ist eine der in F i g. 2 gezeigten Elementarzellen 14 bis 18 genauer dargestellt, man erkennt in F i g. 3 den Steuereingang a, die Klemmen b und c für die Wechselstromversorgung sowie die Ausgangsklemmen c/und e. μ

Die Versorgungsklemmen b und c bilden den Sekundärteil eines Transformators 22, dessen Primärteil über Klemmen 23, 24 mit einer Wechselspannungsquelle verbunden ist. Allerdings können auch die Klemmen b und c in gleicher Weise die Anschlußklemmen eines wi Versorgungsnetzes darstellen. Die Klemme eist mit der Mittelanzapfung M des Primärteils eines Transformators 25 verbunden, dessen Sekundärteil die beiden Anschlußklemmen c/und c des Zellenausgangs umfaßt. Der Wandler weist weiterhin noch mehrere sogenannte M Triacs 7Ί, T2, T3 und 74 auf.

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

Die Triacs Ti bis Γ4 sind jeweils mit ihrer Kathode an die Anschlußklemme b der Wechselspannungsquelle angeschlossen. Die Anoden der Triacs Ti und TA sind mit den beiden Anschlußklemmen 26 und 27 des Transformators 25 jeweils verbunden, während die Anoden der Triacs T2 und T3 über kalibrierte Widerstände R 2 und R 3 mit den beiden Anschlußklemmen 27 und 26 verbunden sind. Die Steuerelektroden der Triacs 7Ί und Γ3 sind mit den jeweiligen Anoden der Triacs T2 und Γ3 über antiparallel geschaltete Diodenbrücken Di, D 2 bzw. D3, DA verbunden, derart, daß diese Elektroden, jeweils ausgehend von den Anschlußklemmen 27 und 26 des Transformators 25, über eine Diodenbrücke und einen Widerstand versorgt werden.

Die Steuerelektrode des Triacs Γ2 ist direkt mit der Steuerklemme a verbunden, während die Steuerelektrode des Triacs Γ3 mit dieser Klemme über einen Inverter oder eine »Nichtw-Schaltung 29 verbunden ist, derart, daß ein an der Steuerklemme a anliegendes Signal die Steuerelektrode des Triacs T2 direkt beaufschlagt, während der Komplementärwcrt dieses Signals die Steuerelekirode des Triacs T3 beaufschlagt.

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

Die Versorgungswechselspannung wird an den Klemmen b und c zugeführt. Der in Phase liegende Triac T 4 bewirkt dann, sofern er leitend ist, das Auftreten einer Wechselspannung an den Klemmen d und e des Sekundärteils des Transformators 25. Diese Spannung hat eine von der an den Klemmen b und c anliegenden Wechselspannung bestimmte Amplitude, weiterhin ist diese Amplitude bestimmt durch das Transformationsverhältnis des Transformators 25.

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

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

Man sieht somit, daß dann, wenn der Triac T4 leitend ist, die Anschlußklemmen b und 27 im wesentlichen die gleiche Polarität haben, d. h., daß zwischen diesen Klemmen die Spannung gleich Null ist, während zwischen den Klemmen 26 und 27 oder 26 und b eine Wechselspannung auftritt, die gleich ist der doppelten Versorgungsspannung zwischen den Klemmen b und c, was die einwandfreie Versorgung der Steuerelektrode des Triacs T4 über den Widerstand R 3 und die Diodenbrücke D 3, D 4 sicherstellt.

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

Das an den Steuereingang a angelegte Steuersignal findet sich einerseits wieder am Hilfstriac T2 und andererseits am Hilfstriac T3 nach Passieren der Inverterschaltung 29.

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

Da aufgrund der Inverterschaltung 29 die Steuerelektrode des Triacs T3 in diesem Moment ebenfalls das Steuersignal Null erhält, leitet dieser Triac T3 (im Gegensatz zum Hilfstriac T2) ebenfalls nicht.

Der durch den Widerstand R 2 fließende Strom läßt zwischen der Klemme 26 des Transformators 25 und der Klemme b eine Spannung erscheinen, aufgrund welcher zwischen der Klemme 26 über den Widerstand A3 und die Diodenbrücke D 3, D 4 und die Steuerelektrode des Triacs T4 ein Strom fließt, so daß dieser Triac T4 leitend wird.

Im Gegensatz dazu bewirkt das Anlegen eines Signals des Niveaus 0 an die Klemme a das Auftrete eines Signals mit dem Niveau 1 an der Steuerelektrode des Triacs T3, der aufgrund dieses Umstandes leitend wird, so daß der Steuerstrom über die Steuerelektrode des Triacs T4 zu Null wird. Der Triac T4 sperrt dann, so daß auch der ihn durchfließende Strom zu Null wird. Aufgrund des Sperrens des Triacs T4 und aufgrund des durch den leitenden Zustand des Triacs T3 möglichen Stromflusses durch den Widerstand A3, erscheint zwischen der Klemme 27 des Transformators 25 und der Klemme b eine Spannung, die zwischen der Klemme 27 und durch den Widerstand R 2 über die Diodenbrücke D1, D 2 zur Steuerelektrode des Triacs Tl einen Strom treibt, der dadurch leitend wird.

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

Auf diese Weise gelangt man zu einer Elementarzelle, die eine Spannung von P Volt in Phase dann liefert, wenn sich das Steuersignal auf dem Niveau 1 befindet und eine Spannung von P Volt in Gegenphase, wenn sich das Steuersignal bzw. der Steuerstrom auf dem Niveau Null befindet, d. h. mit anderen Worten, daß der Ausgang der Elementarzelle in F i g. 3 beim Steuereingang 1 + fund beim Steuereingang 0 — fbeträgt.

Weiter oben ist schon ausgeführt worden, daß die Bewertung P der in F i g. 3 dargestellten Zelle einem Wert von 1 Volt entspricht. Es ist offensichtlich, daß man durch geeignete Wahl des Transformatorverhältnisses 25 und eventuell des Transformators 22 jeden beliebigen Wert erhalten kann. Insbesondere kann man mit Hilfe der fünf in F i g. 2 dargestellten Zellen 14 bis 18, wobei jede dieser Zellen der soeben mit Bezug auf F i g. 3 ausführlich geschilderten Zelle entspricht, erreichen, daß die Ausgangsspannungen an den verschiedenen Zellen den Werten 0,5-1-2-4-8 Volt entsprechen, jeweils mit dem Vorzeichen + oder -, und zwar hier entsprechend dem Ausgang des Rechners 11, mit welchem die Elementarzelle verbunden ist, d. h. je nachdem, ob der Ausgang des Rechners den Wert 1 oder den Wert 0 hat, wie dies schon bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 angegeben worden ist.

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

bo Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 4 sind lediglich drei Elementarzellen dargestellt, die beispielsweise den Elementarzellen 15, 16 und 17 der Fig.2 entsprechen. Jede dieser Zellen weist wie bei der Schaltung der Fig.3 die beiden Schaltkreise mit den Triacs Tl, T2

h5 einerseits und T3, T4 andererseits auf, die ausgehend von der Eingangsklemme a und der Inverterschaltung 29 gesteuert sind.
Die Besonderheit dieser Schaltung liegt hauptsächlich

in dem Aufbau des Ausgangstransformators, der die Rolle des Transformators 25 der F i g. 3 spielt. Der mit dem Bezugszeichen 30 versehene Ausgangstransformator weist eine einzige Sekundärwicklung 31 auf, die mit dem Empfänger 12 verbunden ist, sowie drei Magnetkreise, die jeweils eine Primärwicklung umfassen, deren Anschlußklemmen mit den entsprechenden Triacs der F i g. 3 verbunden sind. Jeder Primärmagnetkreis weist daher jeweils eine Wicklung 32 bzw. 33 oder 34 auf sowie eine Mittelanzapfung M, dabei haben sämtliche Wicklungen die gleiche Anzahl von Windungen. Die Abschnitte der Magnetkreise befinden sich im Verhältnis 1,2 und 4, je nachdem, ob es sich um die Zellen 15,16 und 17 mit den Bewertungen 1,2 und 4 handelt

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

Der Anschluß 36 entspricht dabei der zweiten normalen Anschlußklemme des Sekundärteils des Transformators, während der Anschluß 37 sich etwa in der Mitte der Sekundärwicklung als Anzapfung befindet und der Anschluß 38, ausgehend von der Anschlußklemme 39, etwa ein Viertel der Sekundärwicklung umfaßt; die Anschlüsse 36, 37 und 38 sind dann jeweils mit den Mitteianzapfungen Λ/der Primärwicklungen 32,33 und 34 verbunden in einer Weise, daß die Zelle 17 mit der Bewertung 4 von der gesamten, zwischen den Klemmen 36 und 39 auftretenden Spannung gespeist wird, die Zelle 16 mit der Bewertung 2 wird von der halben Spannung und die Zelle 15 mit der Bewertung 1 wird mit dem vierten Teil immer der gleichen Spannung des Speisetransformators gespeist.

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

Fig.5 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Ausgangstransformators der Anordnung, bei welchem sich die Abschnitte der unterschiedlichen, mit den Bezugszeichen 40, 41 und 42 versehenen magnetischen Kreise im Verhältnis 1, 2, 4 befinden, d. h. im Bewertungsverhältnis der unterschiedlichen Zellen 15, 16 17.

In Fig.6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer schon mit Bezug auf Fig.3 genauer beschriebenen Elementarzelle dargestellt. Sämtliche Schaltungskomponenten und die Arbeitsweise sind identisch mit Ausnahme des Umstandes, daß der Triac Tl durch zwei Thyristoren T5 und TS und der Triac 74 durch zwei Thyristoren T7 und T8 ersetzt worden ist. Die den Triac Tl ersetzende Gruppe von Thyristoren T5 und T6 ist, wie aus F i g. 6 ersichtlich, geschaltet; dabei liegt die Kathode des einen Thyristors an der Anode des anderen und umgekehrt. Die Steuerelektrode jedes Thyristors wird von einer getrennten Sekundärwicklung eines Hilfstransformators 43 versorgt, dessen Primärwicklung parallel zum Triac T2 geschaltet ist. In gleicher Weise ist die Thyristorengruppe T7, T8, die den Triac T4 ersetzt, geschaltet. Die Steuerelektrode jedes Thyristors wird von einem getrennten Sekundärteil des Hilfstransformators 44 versorgt, dessen Primärteil im Nebenschluß zu dem Triac T3 liegt.

In Fig.7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Elementarschaltkreises der Zelle der F i g. 3 dargestellt, bei welchem anstelle der Verwendung der Hilfstriacs

ίο T2 und T3 Transistorschaltungen T2 und T3 verwendet sind. Mit Ausnahme dieser weiter unten noch genauer erläuterten Schaltungen ist der Rest der Schaltung mit dem der F i g. 3 identisch.

Die Schaltung T'2 umfaßt einen Transistor Γ9 vom NPN-Typ und einen Transistor TlO vom PNP-Typ, deren Kollektoren jeweils über Dioden D 5 bzw. D 6 mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt gleichzeitig noch des Widerstandes R2 und der Diodenbrücke D 1, D 2 verbunden sind. Die Emitter der Transistoren T9 und TlO sind direkt an die Klemme b angeschlossen, während die Basis des Transistors T9 über einen Widerstand R 4 mit dem Steueranschluß a und die Basis des Transistors TlO einmal über einen Widerstand R 5 mit einer negativen Hilfsspannungsquelle F von —10 Volt und zum anderen über einen Widerstand R 6 mit dem Ausgang des Inverterschaltkreises 29 verbunden ist.

Der Aufbau der Schaltung 7'3 ist zu dem Aufbau der Schaltung T'2 symmetrisch und umfaßt einen Transi-

jo stör TIl vom NPN-Typ und einen Transistor T12 vom PNP-Typ, deren Kollektoren über Dioden D7 bzw. D8 mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt mit dem Widerstand Λ 3 und der Diodenbrücke D 3, D 4 verbunden sind. Die Emitter der Transistoren TIl und T12 sind direkt an die Klemme b angeschlossen, während die Basis des Transistors TIl über einen Widerstand Rl mit dem Ausgang des Inverterschaltkreises 29 und die Basis des Transistors 12 einmal über einen Widerstand R 8 mit der Spannungsquelle F und andererseits über einen Widerstand Λ 9 mit der Steuerklemme a verbunden ist.

Die Wirkungsweise der in F i g. 7 dargestellten Elementarzelle ist wie folgt: Die Versorgungswechselspannung wird zwischen den Klemmen b und c wie

■is üblich angelegt Der in Phase liegende Triac T4 führt, wenn er leitend ist zum Auftreten einer Wechselspannung an den Klemmen d und e des Sekundärteils des Transformators 25. Diese Spannung hat eine Amplitude, die bestimmt ist von der Versorgungsspannung an den Klemmen b und c sowie von dem Transformationsverhältnis des Transformators 25. Ist im Gegensatz dazu der im Gegentakt liegende Triac Tl leitend, dann gewinnt man an den Klemmen d und e eine Spannung der gleichen Amplitude, jedoch von entgegengesetzter Phase. Dies ist deshalb richtig, weil aufgrund des getroffenen Aufbaus die Klemme emit der Mittelanzapfung M des Primärteils des Transformators 25 verbunden ist. Die Steuerung der Zelle gewinnt man durch Anlegen eines Steuersignals an die Klemme a.

«ι Hat dieses Signal das Niveau 1, dann führt dies zu dem Leitendwerden der Transistoren T9und TlO, gleichzeitig zum Sperren der Transistoren TH und T12.

Tatsächlich versorgt ein an die Klemme a angelegtes positives Signal die Basis des Transistors T9 über den

h5 Widerstand T4, wobei dieses gleiche Signal am Ausgang der Inverterschaltung 29 ein Niveau 0 hervorruft. Die Basis des Transistors TlO ist dann voll mit der negativen Versorgungsspannung F(-10 Volt)

verbunden. Zur gleichen Zeit bestimmt eine positive, an die Klemme a angelegte Spannung ein positives Potential an der Basis des Transistors T12, während die Spannung Null am Ausgang der Inverterschaltung 29 ein negatives Potential an der Basis des Transistors 7"Il -> vorgibt. Aufgrund dieses Umstandes sind die Transistoren 7Ml und 7*12 blockiert und sperren. Die Transistoren 7"9 und 7"10 sind leitend, wodurch die Steuerelektrode des Triacs Π nicht mit Spannung vsrsorgt wird und dieser Triac sperrt. Im Gegensatz ι ο dazu sind die Transistoren TIl und Γ12 gesperrt und die Steuerelektrode des Triacs Γ4 wird über den Widerstand T2 und die leitenden Dioden D3 und D4 von dem Potential gespeist, welches an der Klemme 26 des Transformators 25 verfügbar ist. Das Anlegen eines ι -, Eingangssignals mit dem Wert 0 an die Steuerklemme a bewirkt das Umkippen der gesamten Schaltung, die Wirkungsweise dieser Schaltung ist im übrigen identisch zu der, die schon mit Bezug auf die F i g. 3 erläutert worden ist. >(i

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

Zu diesem Zweck bestimmt man die Transformatoren jeder Elementarzelle in einer Weise, daß die größte, von dem Rechner 11 kommende Binärzahl, d. h. die Summe der verschiedenen Bits genau dem Wert der Spannung UX entspricht, die von der Wechselspannungsversorgungsquelle 13 geliefert wird. Man erhält dann an den Ausgangsklemmen d, e des Wandlers 10 eine in Phase oder in Gegenphase mit der sVechselspannung U1 der Quelle 13 liegende Spannung.

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

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

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

Hierzu 6 Blau Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Umwandeln von numerische Informationen darstellenden Signalen in eine ent- ■> sprechende, eine analoge Information darstellende Wechselspannung, bestehend aus einer der Anzahl der numerischen Informationen entsprechenden Anzahl von Elementarzellen, die jeweils gebildet sind aus einem Versorgungsspannungsaiischluß, aus auf die zugeordnete Bewertung abgestimmten, auf eine gemeinsame Ausgangsaufbauleitung arbeitenden Ausgangstransformatorwicklungen und einer von dem jeweiligen numerischen Zustand beeinflußten und mit den Ausgangstransformatorwicklungen wirkungsmäßig verbundenen Auswahlschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung des Ausgangstransformators (25) mit einer Mittelanzapfung (M) an die eine Klemme (c) der Versorgungsspannung und die beiden restlichen Anschlüsse (26,27) der Primärwicklung so über die Auswahlschaltung mit der anderen Klemme (b) der Versorgungsspannung verbunden ist, daß die Phase der in die Ausgangsaufbauleitung geschalteten Sekundärwicklung umschaltbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung gebildet ist durch Anschlußklemmen (c, b) der Sekundärwicklung eines Eingangstransformators und daß Eingangs- und Ausgangstransformator zueinander und jo in ihrem Transformationsverhältnis auf die Bewertung des umzuwandelnden numerischen Eingangssignals abgestimmt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlschaltung einen i^r> ersten (Ti, 72) und einen zweiten (73, 74) Umschaltkreis umfaßt, die einerseits beide mit der einen Klemme (b) der Versorgungsspannung und andererseits jeweils mit den äußeren Anschlüssen (26, 27) der Primärwicklung des Ausgangstransformators (25) verbunden sind, zur Umschaltung der Phase der der Primärwicklung des Ausgangstransformators zugeführten Versorgungsspannung.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das numerische Eingangssignal « erhaltende Eingangsklemme (a) mit dem einen Umschaltkreis (Ti, T2) direkt und mit dem anderen über eine Phasenumkehrschaltung (29) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- ^r>o zeichnet, daß jeder Umschaltkreis aus zwei gesteuerten Halbleitern (Ti, T2, T3, T4) besteht, die jeweils eine Steuerelektrode aufweisen und daß die Steuerelektroden des einen gesteuerten Halbleiters (Ti) über eine Diodenbrücke (Di, D2) mit dem Ausgang des anderen gesteuerten Halbleiters (T2) verbunden ist, dessen Steuerelektrode das numerische Eingangssignal zugeführt ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Halbleiter Triacs (Ti, to 72; 73, 74) sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden, die eine Klemme (b) der Versorgungsspannung mit den äußeren Anschlüssen (26,27) des Primärteils des Ausgangstransformators (25) verbindenden Haupttriacs (Ti, 74) gebildet sind von einer antiparallel geschalteten Thyristorbrücke (75, 76, 77, 78), deren Steuerelektroden über jeweils eine Sekundärwicklung eines Hilfstransformators (43, 44) mit ihren Kathoden verbunden sind und daß der Primärteil des Hilfstransformators (43, 44) im Nebenschluß jeweils zu dem verbliebenen Triac (T2, 73) zugeschaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung jedes Haupttriacs (Ti, 74) zwei Transistoren (79, 710; 711, 712) zu unterschiedlichen Leitungstyps vorgesehen sind, deren Kollektoren über Dioden (D5, D6; DT, DS) zusammengeführt und deren Emitter an die eine Klemme (b) der Versorgungsspannung angeschlossen sind und daß die Basisanschlüsse der Transistoren (79, 710; 711, 712) mindestens teilweise mit einer Hilfsspannungsquelle (F) verbunden sind und die Steuereingänge für das numerische Eingangssignal bilden (F i g 7).

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsklemmen jeder Zelle (15, 16, 17) mit dem Sekundärteil eines gemeinsamen Versorgungstransformators (35) verbunden sind und mindestens jeweils einen Teilbereich der Sekundärwicklungen umfassen und daß für sämtliche Zellen ein gemeinsamer Ausgangstransformator (30) vorgesehen ist (F i g. 4).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Ausgangstransformator eine einzige Sekundärwicklung (31) und so viele Magnetkreise, wie Elementarzellen (15, 16, 17) vorhanden sind, aufweist, wobei jeder Magnetkreis eine den Primärteil des Ausgangstransformators (30) bildende Wicklung (32, 33, 34) mit Mittelanzapfung (M) umfaßt und die Sekundärwicklung (31) sämtlichen Magnetkreisen gemeinsam ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (40, 41, 42) der Magnetkreise des Ausgangstransformators (30) das Bewertungsverhältnis der unterschiedlichen Elementarzellen (15, 16, 17) aufweisen, mit denen sie verbunden sind.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Anschlußklemme (d) der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators mit einer Eingangsklemme (c) einer Wicklung des Eingangstransformators (22) verbunden ist und die andere Ausgangsklemme (e) mit der anderen Klemme (b) des Eingangstransformators den Ausgang der Gesamtschaltung bildet (Fig. 8).