Solche Regelkreise werden beispielsweise als Schaltungen zur automatischen Verstärkungsanpassung, sogenannten AGCs (auto- matic gain control), von digitalen Signalen benutzt. Bei ei- ner automatischen Verstärkungsanpassung wird aus einem Ein- gangssignal ein im zeitlichen Mittel konstantes Ausgangssig- nal erzeugt, dessen Pegel in der Regel einstellbar und unab- hangig vom Pegel des Eingangssignals ist.

In Empfangsschaltungen für Hochfrequenzsignale wird die AGC eingesetzt, um unabhängig von der Feldstarke des empfangenen Signals der Eingangsstufe ein Zwischensignal für die weitere Signalverarbeitung bereitzustellen, dessen Pegel im zeitli- chen Mittel konstant ist. Bei der Dimensionierung der Signal- verarbeitungseinheiten kann dann dieser Pegel zugrundegelegt werden.

In Figur 1 ist ein bekannter Regelkreis fur digitale Signale dargestellt. Die Energie eines Ausgangssignals OUT soll im Mittel einen konstanten Wert aufweisen, welcher über einen Referenzwert REF eingestellt werden kann. Energiereiche Ein- gangssignale müssen somit in der Amplitude abgesenkt, ener- giearme Eingangssignale in der Amplitude angehoben werden.

Das Ausgangssignal OUT wird zunächst in einem Signalwandler 1 so angepaßt, daß es mit dem Referenzwert REF verglichen wer- den kann. Ist Das Ausgangssignal OUT beispielsweise ein e- lektrischer Strom, so wird dem Signalwandler eine zu dem Strom proportionale Spannung abgeleitet, die dann mit einer

Referenzspannung verglichen wird. Der Signalwandler 1 kann das Ausgangssignal OUT auch so anpassen, daß das Regelverhal- ten des Regelkreises möglichst günstig ist. Dazu eignen sich Signalverarbeitungsfunktionen wie beispielsweise Betragsbil- dung, die Quadrierung oder die Berechnung des Klirrfaktors.

Bei Wahl einer der aufgeführten Signalverarbeitungsfunktionen ist sichergestellt, daß auch bei negativem Ausgangssignal OUT nur positive Werte für den Vergleich herangezogen werden.

Der Vergleich selbst besteht aus einer Differenzbildung mit einem Differenzglied 2, bei dem das angepaßte Ausgangssignal OUT vom Referenzwert REF subtrahiert wird. Das Differenzglied 2 liefert eine Differenz AIN. Die Differenz AIN wird einem Integriererglied 3 zugeführt, das aus ihr einen Integrator- wert IW ermittelt. Das Integriererglied 3 addiert die Diffe- renz AIN auf. Bei positiver Differenz AIN wird der Integra- torwert IW erhöht, bei negativer Differenz AIN erniedrigt.

In einem Multiplikationsglied 4 wird das Eingangssignal IN mit dem Integratorwert IW multipliziert. Das Ergebnis dieser Multiplikation ist das Ausgangssignal OUT.

Die Schaltung nach Figur 1 kann mathematisch beschrieben wer- den mit AIN = REF-IN * IW.

Im eingeschwungenen Zustand, also wenn der Regelkreis in ei- nen stationären Zusand eingeschwungen ist, ist AIN = 0. Dar- aus ergibt sich AIN = REF-IN * IW = 0, oder umgeformt IW = REF/IN.

Daraus erhält man schließlich den gewünschten Ausgangswert OUT zu OUT = IN * IW = IN * REF/IN = REF.

Nachteil dieser Schaltung ist die lange Einschwingzeit, die erforderlich ist, wenn die Energie des Eingangssignals IN

stark von dem Referenzwert REF abweicht. Bei einer großen Ab- weichung werden mehrere Hundert Zyklen benötigt, um den Refe- renzwert REF genau einzustellen. Bei zeitkritischen Regelauf- gaben ist diese lange Einschwingzeit nicht vertretbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Regelkreis zur Umwandlung eines Eingangssignals durch Multiplikation mit einem Integratorwert in ein Ausgangssignal, das im Mittel ei- nen konstanten Referenzwert aufweist, anzugeben, der durch eine einfache Zusatzbeschaltung ein verbessertes Regelverhal- ten aufweist. Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Regelkreis mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Gelöst wird diese Aufgabe auch mit einem Regelkreis mit den Merkmalen des Pa- tentanspruchs 4.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Regelverhalten des be- kannten Regelkreises mit einer nur geringen Zusatzbeschaltung erheblich verbessert werden kann. Die einzelnen Komponenten des bekannten Regelkreises kbnnen weiterhin verwendet werden.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Multiplikationseinheiten und das Divisionsglied mit einfachen Schieberegistern (barrel shifter) realisiert werden können, wenn sich der konstante Faktor bzw. der Referenzwert als Potenz von 2 darstellen läßt.

Vorteilhafte Aus-und Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispielen näher erläu- tert. Entsprechende Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen : Figur 1 einen bekannten Regelkreis, Figur 2 einen erfindungsgemäßen Regelkreis mit zusätzlicher Rückkopplung und

Figur 3 einen erfindungsgemäßen Regelkreis mit Zähler.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist ein Differenzglied 2 ausgangsseitig mit einem ersten Multiplika- tionsglied 5 verbunden. Das Differenzglied 2 weist Eingänge auf für einen Referenzwert REF und ein Ausgangssignal OUT.

Das Ausgangssignal OUT kann, bevor es dem Differenzglied 2 zugeführt wird, durch einen Signalwandler 1 an den Referenz- wert REF bezüglich der physikalischen Einheit angepaßt wer- den. Das Differenzglied 2 bildet aus dem Referenzsignal REF und dem Ausgangssignal OUT die Differenz und leitet diese an das erste Multiplikationsglied 5 weiter. Dieses multipliziert die Differenz AIN mit einem Gewichtungsfaktor GF. Das Ergeb- nis wird an ein Integriererglied 3 weitergeleitet. Das In- tegriererglied 3 integriert die mit dem Gewichtungsfaktor GF gewichtete Differenz AIN auf. Das Ergebnis dieser Integrati- on gibt das Integriererglied 3 als Integratorwert IW an ein zweites Multiplikationsglied 4 weiter. Im zweiten Multiplika- tionsglied 4 wird ein Eingangssignal IN mit dem Integrator- wert IW multipliziert. Das Ergebnis dieser Multiplikation des zweites Multiplikationsgliedes 4 stellt das Ausgangssignal OUT dar.

Der Gewichtungsfaktor GF wird aus dem Integratorwert IW abge- leitet und über das erste Multiplikationsglied 5 auf das In- tegriererglied 3 rückgekoppelt. Ein günstiges Regelverhalten ergibt sich, wenn als Gewichtungsfaktor GF nicht unmittelbar der Integratorwert IW herangezogen wird. Günstiger ist es, den Integratorwert IW durch den Referenzwert REF zu dividie- ren und damit die Differenz AIN zu gewichten. Der Gewich- tungsfaktor GF ist in diesem Fall der Quotient aus dem In- tegratorwert IW und dem Referenzwert REF. Zur Durchführung dieser Division IW/REF ist ein Divisionsglied 6 vorgesehen.

Ein erster Eingang des Divisionsgliedes 6 ist mit einem Aus- gang des Integrierergliedes 3 verbunden, um dem Divisions- glied 6 den Integratorwert IW zuzufuhren. Ein zweiter Eingang des Divisionsgliedes 6 ist mit einem Eingang des Differenz-

gliedes 2 verbunden. Über den zweiten Eingang wird dem Divi- sionsglied 6 der Referenzwert REF zugeführt. Zusätzlich kann eine Multiplikationseinheit 7 zwischen dem ersten Multiplika- tionsglied 5 und dem Integriererglied 3 vorgesehen sein.

Von dem Referenzwert REF wird das Ausgangssignal OUT subtra- hiert und mit dem Gewichtungsfaktor GF, der sich aus IW/REF berechnet, gewichtet. Die gewichtete Differenz wird in der Multiplikationseinheit 7 mit einem konstanten Faktor K mul- tipliziert. Durch geeignete Wahl des konstanten Faktors K kann das Regelverhalten weiter verbessert werden. Es ist da- bei vorteilhaft, wenn der konstante Faktor K in der Ein- schwingphase des Regelkreises einen anderen Wert aufweist als im eingeschwungenen Zustand. Bei kleinem K (z. B. K = 0,1) braucht das Integriererglied 3 langer, bis die Differenz AIN aufintegriert ist. Bei stark verrauschtem Eingangssignal IN ist eine längere Integrationszeit vorteilhaft. Im idealen Fall, bei dem das Eingangssignal kein Rauschen aufweist, kann K=1 gewählt werden, um eine schnelle Ausregelung zu errei- chen.

Das Divisionsglied 6 und die Multiplikationseinheit 7 lassen sich besonders einfach mit Schieberegistern realisieren. Vor- aussetzung beim Divisionsglied dafür ist, daß sich der Refe- renzwert REF, bei der Multiplikationseinheit daß sich der konstante Faktor K als Potenz von 2 darstellen läßt. Die Mul- tiplikation einer binären Zahl um 2 entspricht einer Ver- schiebung der binären Zahl um eine Stelle nach links. Analog dazu entspricht der Division einer binären Zahl durch 2 dem Verschieben der binären Zahl um eine Stelle nach rechts.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist das Differenzglied 2 wiederum ausgangsseitig mit dem Integrie- rerglied 3 verbunden. Das Differenzglied 2 subtrahiert von dem Referenzwert REF das eventuell in dem Signalwandler 1 an- gepaßte Ausgangssignal OUT und gibt die Differenz AIN an das Integriererglied 3 weiter. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Integriererglied 3 nur Werte zwischen einer unteren

und einer oberen Schwelle annehmen. Liegt der Integratorwert bereits bei der oberen Schwelle, so erfolgt das weitere Auf- integrieren bei der unteren Schwelle. Liegt der Integrator- wert IW bei der unteren Schwelle, so wird bei einer weiteren Unterschreitung bei der oberen Schwelle weiter zurückgezåhlt.

Das Integriererglied 3 weist also einen Überlauf und einen Unterlauf auf. Es gibt neben dem Integratorwert IW an einem Übertragausgang UA ein Zählsignal aus, das jede Oberschrei- tung einer der Schwellen an einen Zähler 8 weiterleitet. Die- ser inkrementiert seinen Zählerstand im Falle des Überlaufs und dekrementiert den Zählerstand im Falle des Unterlaufs.

Der Zähler 8 ist ausgangsseitig mit einem Eingangsmultiplika- tionsglied 9 verbunden. Das Eingangsmultiplikationsglied 9 multipliziert das Eingangssignal IN, mit dem Zählerstand der die Anzahl der Überschreitungen der unteren und oberen Schwelle darstellt. Das Ergebnis dieser Multiplikation wird dem zweiten Multiplikationsglied 4 zugeführt, das es mit dem Integratorwert IW multipliziert, um das Ausgangssignal OUT zu erhalten.

Mit dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 wird erreicht, daß das Eingangssignal IN mit einem Skalierungsfaktor skaliert wird. Der Skalierungsfaktor ist 2n, wobei n dem Zählerstand des Zählers 8 entspricht. Bei großen Abweichungen des Ein- gangssignals IN vom Referenzwert REF wird durch die Skalie- rung das Eingangssignal in die Größenordnung des Referenzwer- tes gebracht. Damit ist sichergestellt, daß das Verhältnis von Integratorwert zu Referenzwert nahe bei 1 liegt.

Eine weitere Verbesserung des Regelverhaltens wird erzielt, wenn zwischen dem Integriererglied 3 und dem Differenzglied 2 ein Zwischenmultiplikationsglied 10 vorgesehen wird. Durch dies wird die Differenz AIN mit dem Faktor K gewichtet.