DE1079363B - Einrichtung zur zeitlichen Trennung zweier koinzidenter Impulse - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Iti digitalen Steuer- und Regelanlagen wird meist ein vor- und rückwärts arbeitendes Zählwerk verwendet, um die Steuerkommandos mit den tatsächlich ausgeführten Funktionen zu vergleichen. Ein solches Zählwerk arbeitet im allgemeinen nicht richtig, wenn die Additions- und Subtraktionsimpulse ganz oder teilweise koinzident sind. Wenn derartige Impulse zusammenfallen können, muß daher eine Einrichtung zur zeitlichen Trennung dieser Impulse vorgesehen werden, so daß sie nacheinander an das Zählwerk ge- ίο langen.

Auf Grund der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine solche Einrichtung zur Impulstrennung unter Verwendung kontaktloser logischer Elemente aufzubauen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß jedem Impulseingang eine bistabile Kippschaltung als Speicher und ein von dem gespeicherten Signal besetztes UND-Gatter mit zwei Eingängen zugeordnet ist und daß die zweiten Eingänge abwechselnd von der Ausgangsspannung eines Oszillators besetzt werden, dessen Frequenz höher ist als die maximale Folgefrequenz an einem Impulseingang.

Nähere Einzelheiten der Erfindung seien im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild eines Transistoroszillators in Verbindung mit einem Differenzierglied,

Fig. 2 das Schaltbild eines mit Transistoren aufgebauten Speichers, Fig. 3 das Schaltbild eines UND-Gatters,

Fig. 4 das Schaltbild eines Impulsgebers,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Trenneinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 6 und 7 Diagramme der Impulsspannungen in der Einrichtung nach Fig. 5.

In Fig. 1 ist ein Oszillator dargestellt, der eine rechteckförmige Ausgangsspannung erzeugt und bereits an anderer Stelle vorgeschlagen wurde. Das RC- Netzwerk am Ausgang wirkt als Differenzierglied.

Der Oszillator nach Fig. 1 enthält einen sättigbaren ' Magnetkern 100, auf dem vier Wicklungen 101, 102, 103 und 104 angeordnet sind. Die beiden Wicklungen 102 und 103 sind über zwei steuerbare Halbleiter 110,

111 mit je drei Elektroden an eine Spannungsquelle

112 angeschlossen. Als steuerbare Halbleiter können insbesondere Schaltransistoren dienen. Ferner sind auf dem Magnetkern 100 zwei Ausgangswicklungen 105 und 106 angeordnet, deren gemeinsamer Pol 117 geerdet ist. Die beiden anderen Pole sind über RC-Glieder 115, 116 an die Eingänge von zwei UND-Gattern angeschlossen.

Der Speicher nach Fig. 2 ist als bistabile Transistorkippschaltung ausgebildet. Eine solche bistabile Einrichtung zur zeitlichen Trennung
zweier koinzidenter Impulse

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. P.. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str, 50

Beanspruchte ^Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. Juni 1957

Kan Chen, Wilkinsburg, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Kippschaltung kippt von der einen in die andere Ruhelage, wenn ihrem Eingang ein Impuls zugeführt wird. In einer der beiden Ruhelagen entsteht das gewünschte Ausgangssignal, das den Eingangsimpuls speichert.

Die Kippschaltung nach Fig. 2 besteht aus zwei Schalttransistoren 120 und 121, deren Emitter-Kollektor-Kreise mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden sind. Die nicht näher dargestellte Gleichspannungsquelle ist an die Klemmen 131, 132 angeschlossen. Eine Vorspannungsquelle, die an den Klemmen 133 und 134 liegt, ist mit den Basiselektroden der Transistoren verbunden. Das Ausgangssignal des Transistors 121 ist an die Basiselektrode des Transistors 120 geführt. Wenn der Transistor 121 durchlässig ist, wird die Vorspannung an die Basiselektrode des Transistors 120 überwunden und der Transistor 120 gesperrt. Das Ausgangs signal des Transistors 120 an der Klemme 126 ist zugleich das Ausgangssignal des Speichers und wird an das zugehörige UND-Gatter geführt. Ein Teil dieses Ausgangssignals gelangt an die Basiselektrode des Transistors 121. Wenn daher der Transistor 120 durchlässig ist, bleibt der Transistor 121 gesperrt. Positive Eingangssignale an den Klemmen 124 und 125 bewirkten die Speicher- bzw. die Löschfunktion der Kippschaltung.

In Fig. 3 ist eine Möglichkeit für die Ausbildung des UND-Gatters dargestellt. Ein UND-Gatter gibt dann ein Ausgangssignal ab; wenn sämtliche Eingänge besetzt sind.

90» 769/142

Das UND-Gatter nach Fig. 3 enthält einen Transistor 140, an dessen Basiselektrode zwei Eingänge 141 und 142 angeschlossen sind. An den Klemmen 143 und

144 wird die Speisespannung angeschlossen. Zur Erzeugung einer Vorspannung für den Transistor dient ein nicht näher bezeichnetes Widerstandsnetzwerk. Pas Ausgangssignal des UND-Gatters an der Klemme

145 kann dem zugeordneten Impulsgeber zugeführt werden.

Ein solcher Impulsgeber ist in Fig. 4 dargestellt. Es handelt sich um eine monostabile Transistorkippschaltung, die nur eine Ruhelage aufweist. Nach Eintreffen eines Eingangssignals kippt der Impulsgeber in die Arbeitslage und bleibt dort für eine einstellbare Zeit, nach deren Ablauf er in die Ruhelage zurückkippt. Er gibt demnach je Eingangsimpuls einen Ausgangsimpuls ab, dessen Größe und Dauer durch entsprechende Einstellung der Elemente der Kippschaltung bestimmt werden kann.

Der Impulsgeber nach Fig. 4 enthält zwei Transistoren 150, 151, die aus einer an die Klemmen 161 und 162 angeschlossenen Gleichspannungsquelle gespeist werden. Ferner ist an die Klemmen 163 und 164 eine Vorspannungsquelle angeschlossen. An die Klemme 154 wird der Eingangsimpuls geführt, während an der Klemme 156 der Ausgangsimpuls abgenommen werden kann.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten einzelnen Stufen, deren Schaltung und Wirkungsweise nicht Gegenstand der Erfindung sind, stehen hier auch für gleichartige Stufen anderer Bauart, beispielsweise auf der Grundlage magnetischer Verstärker oder Elektronenröhrenschaltungen. Wenn die Kontaktlosigkeit nicht im Vordergrund steht, so kann die Erfindung auch auf Relaisgrundlage verwirklicht werden. Zu beachten ist jedoch dabei, daß die Form der von den einzelnen Stufen gelieferten und verarbeiteten Impulse wesentlich ist und daher die richtige Zusammenarbeit der Stufen sichergestellt werden muß.

In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Einrichtung nach der Erfindung dargestellt, die aus den einzelnen Stufen nach Fig. 1 bis 4 bestehen kann. Am Eingang 20 werden Additionsimpulse und am Eingang 60 Subtraktionsimpulse zugeführt. Die Ausgangsimpulse an den Klemmen 51 und 91 werden an das Zählwerk weitergeleitet.

Die Eingangsklemme 20 ist mit dem Impulseingang 31 eines Speichers 30 verbunden. Der Ausgang dieses Speichers ist an einen der beiden Eingänge 41 des UND-Gatters 40 angeschlossen. Auf das UND-Gatter folgt ein Impulsgeber 50, dessen Ausgangssignal an der Klemme 51 erscheint. Von der Klemme 51 ist eine Rückführung an den Löscheingang 32 des Speichers vorgesehen.

Der Subtraktionseingang 60 ist in analoger Weise an den Impulseingang 71 des Speichers 70 angeschlossen. Mit dem Ausgang dieses Speichers ist ein Eingang 81 des UND-Gatters 80 verbunden, auf das ein Impulsgeber 90 mit der Ausgangsklemme 91 folgt. Das Ausgangssignal des Impulsgebers ist wieder an den Löscheingang des Speichers 70 zurückgeführt.

Die Ausgangsspannung des Oszillators 10 wird über das Differenzierglied 11 an eine Klemme 12 geführt, die mit den übrigen Eingängen 42, 82 der UND-Gatter 40 und 80 verbunden ist.

Die Einrichtung nach der Erfindung wirkt so, daß koinzident an den Eingängen 20 und 60 eintreffende Impulse mit einem bestimmten zeitlichen Abstand an den Ausgängen 51 und 91 erscheinen. Die beiden Speicher 30 und 70 stellen unabhängige Gedächtnisschaltungen für die Additions- und Subtraktionsimpulse dar. Sie werden von diesen Impulsen in die aktive Ruhelage gebracht und bleiben dort so lange, bis an den Ausgängen 51, 91 die zeitlich getrennten Impulse entstehen und den Löscheingängen 32,72 zugeführt werden. Die zeitliche Trennung erfolgt mit Hilfe des Oszillators 10 und der beiden UND-Gatter 40 und 80, die auf entgegengesetzte Phasen des Oszillators derart ansprechen, daß sie das Ausgangssignal der

ίο Speicher nur zu verschiedenen Zeiten verarbeiten. Eines der beiden UND-Gatter wird von der einen Phase des Oszillators besetzt, etwa den ersten 180°, und spricht nur auf diese Phase an. Das andere UND-Gatter spricht nur auf die zweite Phase, also die zweiten 180°, an. Die Frequenz des Oszillators muß höher sein als die maximale Impulsfolgefrequenz der Additions- bzw. Subtraktionsimpulse, um zu gewährleisten, daß die an den Eingängen 20 und 60 eintreffenden Impulse sämtlich verwertet werden.

ao Zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß an den Eingängen 20 und 60 etwa zur gleichen Zeit je ein Additions- und Subtraktionsimpuls eintrifft. Beide Impulse bringen zunächst die ihnen zugeordneten Speicher 30,70 in die aktive Ruhelage, so daß diese ein Ausgangssignal abgeben. Dadurch werden die Eingänge 41 und 81 der UND-Gatter 40, 80 besetzt.

Der Rechteckoszillator 10 erzeugt eine Ausgangsspannung, die über eine Halbwelle positiv und über die andere Halbwelle negativ ist. Die erste Halbwelle, die positive Spannung aufweist, besetzt den zweiten Eingang 42 des UND-Gatters 40, so daß ein Signal an den Impulsgeber 50 gegeben wird. Der Impulsgeber 50 erzeugt an seinem Ausgang einen Impuls richtiger Form und Größe zur Betätigung des Zählwerkes. Dieser Ausgangsimpuls wird an den Speicher 30 zurückgeführt und löscht sein Ausgangssignal.

In der ersten Halbwelle wird jedoch das Gatter 80 gesperrt gehalten. Erst in der nächsten Halbwelle hat der Ausgang des Oszillators die richtige Phase, um den Eingang 82 des UND-Gatters 80 zu besetzen, so daß erst dann ein Signal an den Impulsgeber 90 weitergegeben wird. Das Subtraktionssignal an der Klemme 91, das dem Zählwerk zugeführt wird, sorgt zugleich für die Löschung des Speichers 70.

Die Kurvenform der den Eingängen 42 und 82 zugeführten Spannung muß bei nicht sehr kurzer Dauer der Zählwerkimpulse derart sein, daß nur jeweils für einen Teil der Halbperiode von Null verschiedene Werte vorliegen. Bei einem Rechteckoszillator nach Fig. 1 kann dies durch ein Differenzierglied 11 erreicht werden, wie es gleichfalls in Fig. 1 dargestellt ist. Der Grund hierfür ist folgender: Würde man die Rechteckwellen unmittelbar den UND-Gattern zuführen, so würde ein Diagramm den Stufenspannungen nach Fig. 6 entstehen. Wenn ein Additionsimpuls vom Speicher 30 dem UND-Gatter 40 in der Nähe des Endes der positiven Halbwelle der Rechteckspannung zugeführt wird und außerdem ein Subtraktionsimpuls aus dem Speicher 70 das UND-Gatter 80 in der Nähe des Anfanges der negativen Halbwelle erreicht, können die beiden UND-Gatter 40 und 80 so arbeiten, daß die relativ langen Ausgangsimpulse der beiden Impulsgeber 50 und 90 teilweise zusammenfallen und eine fehlerhafte Funktion des Zählwerkes hervorrufen.

Dies kann durch eine Differenzierung der Ausgangsspannung des Oszillators 10 vermieden werden, so daß sich ein Diagramm der Stufenspannungen nach Fig. 7 ergibt. Die Gesamtdauer der Ausgangsimpulse

der Impulsgeber 50 und 90 kann in jedem Fall kleiner als eine Halbperiode der Oszillatorspannung gehalten werden, so daß ein Überlappen der Additions- und Subtraktionsimpulse nicht mehr auftritt.

Im praktischen Betrieb kann es vorteilhaft sein, sämtliche Stufen der Einrichtung nach der Erfindung in ein Gehäuse zusammenzufassen und mit einer gemeinsamen Stromversorgung zu versehen. Wie bereits erwähnt, ist die spezielle Ausbildung der einzelnen Stufen für die Erfindung unwesentlich und kann erforderlichenfalls so gewählt werden, daß sich mit den Bestandteilen der übrigen Steueranlage einheitliche Bauelemente ergeben.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur zeitlichen Trennung zweier koinzidenter Impulse, insbesondere Additions- und Subtraktionsimpulse für die Betätigung von vor- und rückwärts arbeitenden binären Zählwerken in digitalen Steuer- und Regelanlagen, dadurch ge- ao kennzeichnet, daß jedem Impulseingang (20, 60) eine bistabile Kippschaltung als Speicher (30, 70) und ein vom gespeicherten Signal besetztes UND-Gatter (40, 80) mit zwei Eingängen zugeordnet ist, und daß die zweiten Eingänge (42, 82) abwechselnd von der Ausgangsspannung eines Oszillators (10) besetzt werden, dessen Frequenz höher ist als die maximale Folgefrequenz an einem Impulseingang.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator jeweils nur für einen Teil der Halbperiode eine wirksame Ausgangsspannung abgibt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Rechteckoszillator mit nachgeschaltetem Differenzierglied (11).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche Ibis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Löschsignal für den Speicher, der Ausgangsimpuls dient, der an den Löscheingang (32, 73) der Kippschaltung rückgeführt ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an jedes UND-Gatter ein Impulsgeber (50, 90) angeschlossen ist, der die Form und Dauer des Ausgangsimpulses bestimmt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche Ibis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalt- und Verstärkerelemente in den einzelnen Stufen Transistoren dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 309 769/142 3.60