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Schaltungsanordnung zur störungsfreien Abfrage eines elektronischen
Impulszählers Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur störungsfreien Abfrage
eines elektronischen Impulszählers durch einen Leseimpuls bei gleichzeitigem Eintreffen
eines neuen Zählimpulses.
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Die störungsfreie Abfrage eines elektronischen Impulszählers ist nur
dann möglich, wenn während der Lesezeit tL der Inhalt des Zählers nicht verändert
wird, d. h., es dürfen keine überträge von Zählstufe zu Zählstufe erfolgen,
bzw. es darf während der Lesezeit kein Zählimpuls eintreffen. Normalerweise besteht
jedoch zwischen den Leseimpulsen und den Zählimpulsen kein zeitlicher Zusammenhang,
so daß auf Grund dieses Asynchronismus die obenerwähnte Voraussetzung von vornherein
nicht gegeben ist.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1172 307 ist eine Zähl- und
Speichereinrichtung bekannt, bei der der Zählbetrieb während der Dauer des Leseimpulses
kurz unterbrochen wird. Während dieser Zeit wird der Zählerstand aus dem Zählteil
in den Speicherteil übertragen. Danach ist die Zähleinheit wieder für neue Zählimpulse
aufnahmefähig. Die Speichereinheit speichert den vorhergehenden Zählerstand bis
zum nächsten Leseimpuls. Diese Auslegesehrift gibt keinen Hinweis auf die Zwischenspeicherung
eines Impulses, der während der Dauer des Leseimpulses anfällt. Die Anordnung nach
der deutschen Auslegeschrift 1172 307 ermöglicht es zwar, den Zähler abzufragen,
ohne daß ein während des Lesevorganges eintreffender Zählimpuls den übertrag des
Zählerstandes aus der Zähleinheit in die Speichereinheit verfälschen kann. Da jedoch
keine Zwischenspeicherung eines während des Abfragevorganges, eintreffenden Impulses
vorgesehen ist, können Zählimpulse verlorengehen, so daß eine gewisse Ungenauigkeit
in Kauf genommen werden muß.
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Eine Anordnung, bei der dieser Nachteil nicht besteht, ist in der
deutschen Auslegeschrift 1218 510
beschrieben. Während der Dauer des Leseimpulses
ist der Eingang des Zählers gesperrt. Zusätzlich ist jedoch eine Vorrichtung vorgesehen,
mit der ein während des Lesevorganges eintreffender Zählimpuls zwischengespeichert
werden kann, bis der Zählteil wieder zählbereit ist. Diese bekannte Anordnung ist
aufwendig. Sie besteht aus zwei bistabilen Multivibratoren, einem monostabilen Multivibrator
und einem Impulsgatter.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den großen Aufwand an
Bauelementen bei der bekannten Schaltung zu verringern, ohne dabei die Vorteile
der bekannten Schaltungsanordnung aufzugeben.
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Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zur störungsfreien
Abfrage eines elektronischen Impulszählers durch einen Leseimpuls bei gleichzeitigem
Eintreffen eines neuen Zählimpulses und besteht darin, daß ein monostabiler Multivibrator
vorgesehen ist, dessen Eingang mit der Impulsquelle und dessen Ausgang mit dem Eingang
des Impulszählers und mit einem logischen Netzwerk verbunden ist, wobei letzterem
der Leseimpuls zugeführt wird, und das bei gleichzeitigem Eintreffen eines Lese-
und Zählimpulses dem monostabilen Multivibrator ein Signal zuführt, das während
der Dauer des Leseimpulses die Aufrechterhaltung des labilen Schaltzustandes des
monostabilen Multivibrators bewirkt.
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Monostabile Multivibratoren sind an sich bekannt. Insbesondere in
dem Buch »Pulse and Digital Circuits« von Millman-Taub, McGraw-Hill Book Company,
1956, sind in dem Kapitel »Monostable and Astable Multivibrators« der Aufbau
und die Arbeitsweise eines monostabilen Multivibrators ausführlich beschrieben.
Auch die Weise, in der der Eingang eines monostabilen Multivibrators mit der Impulsquelle
verbunden wird, ist an sich bekannt. Sie ist in demselben Kapitel in dem Abschnitt
»Triggering of the Monostable Multi« beschrieben. Für diese Merkmale der Ansprüche
wird kein selbständiger Schutz begehrt.
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Der Ausgang des logischen Netzwerkes ist dabei vorteilhafterweise
über einen Widerstand mit der Basis des im Ruhezustand stromführenden Transistors
des monostabilen Multivibrators verbunden. In einem praktischen Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, die Basis des im Ruhezustand stromführenden Transistors über einen
Spannungsteiler mit der Speisespannung und den Abgriff des Spannungsteilers
mit
dem Kollektor eines Transistors zu verbinden, der Bestandteil des logischen Netzwerkes
ist.
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Im folgenden wird an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt .# F i g. 1 in schematischer Ausführung
einen Impulszähler mit vorgeschaltetem monostabilem Multivibrator, über den die
Zählimpulse auf den Impulszähler gelangen, F i g. 2 a ein Impulsdiagramm
bei nicht gleichzeitigem Eintreffen von Zählimpuls und Leseimpuls, Fig.2b ein Impulsdiagramm
bei gleichzeitigem Eintreffen von Zähl- und Leseimpuls, F i g. 2 c ein Impulsdiagramm,
wenn der Zählimpuls zwar eher als der Leseimpuls eingetroffen, je-
doch noch
nicht abgeklungen ist.
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Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist der Impulszähler IZ
als eine Reihe hintereinandergeschalteter bistabiler Flip-Flops FF, bis FF"
gekennzeichnet. Der Eingang E des Impulszählers IZ ist mit dem Ausgang des
ihm vorgeschalteten monostabilen Multivibrators MM, d. h. mit dem Kollektor
des im Ruhezustand stromführenden Transistors Ti des monostabilen Multivibrators
MM verbunden. Die Ausgänge der einzelnen Flip-Flops des Impulszählers sind mit Eingängen
von Gattern G, bis Q, verbunden, deren zweiten Eingängen der
Leseimpuls LI zugeführt ist. Der ausgelesene Zählerinhalt des Impulszählers kann
dann an den Gatterausgängen A,
bis A, abgenommen werden. Die Zählimpulse ZI
werden über einen Kondensator Ci und einer Diode Db der Basis des im Ruhezustand
stromführenden Transistors T, des monostabilen Multivibrators zugeführt; dabei ist
die Diode so angeordnet, daß der monostabile Multivibrator von der Rückflanke des
positiven Zählimpulses ZI gekippt werden.
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Im folgenden soll nun zunächst die Wirkungsweise der Anordnung betrachtet
werden, wenn beim Eintreffen eines Zählimpulses nicht gleichzeitig ein Leseimpuls
vorliegt. Der monostabile Multivibrator wird dann, nachdem er von der Rückflanke
des Zählimpulses in seinen nichtstabilen Zustand gekippt wurde, nach Abklingen seiner
Eigenzeit T wieder in seinen stabilen Zustand umklappen und mit der dadurch an dem
Kollektor des Transistors Ti entstehenden negativen Rückflanke einen Zählimpuls
an den Impulszähler weitergeben und diesen um eine Einheit weiterschalten. Das bedeutet,
daß. der Impulszähler um die Dauer des Zählimpulses und die Eigenzeit T des monostabilen
Multivibrators verzögert weiterschaltet. Dieser Umstand ist darin begründet, daß
sowohl monostabiler Multivibrator als auch Impulszähler jeweils nur auf die negative
Rückflanke der ihnen zugeführten Impulse reagieren, und ist im übrigen für den eigentlichen
Zählvorgang bedeutungslos.
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Tritt jedoch, solange dieser Vorgang andauert, d. h. bis zu
dem Moment, wo der Impulszähler von der negativen Rückflanke des Multivibratorimpulses
weitergeschaltet wird, zusätzlich ein Leseimpuls auf, so wird das Zurückkippen des
monostabilen Multivibrators MM aus seinem labilen Schaltzustand in den Ruhezustand
verhindert und somit die Weiter-, gabe des Zählimpalses an den Impulszähler blockiert.
Dieser Zustand hält so lange an, bis der Leseimpuls abgeklungen ist; dann erst erfolgt
die Freigabe des Zählimpulses. Bewirkt wird das dadurch, daß der Basisanschluß des
Transitors T, des monostabilen Multivibrators, auf dessen im übrigen hinreichend
bekannten Aufbau und auf dessen Wirkungsweise in diesem Zusammenhang nicht weiter
eingegangen zu werden braucht, über einen aus den beiden Teilwiderständen R, und
R2 bestehenden Spannungsteiler mit der positiven Spannungsquelle + UB verbunden
ist und der Abgriff des Spannungsteilers (Verbindungspunkt der beiden Widerstände,)
mit dem Kollektoranschluß eines weiteren Transistors T3 verbunden ist, dessen Emitter
an Masse liegt. Dieser Transistor T., ist Bestandteil eines logischen Netzwerkes
LN, dessen Ausgang von dem Kollektoranschluß des Transistors T, gebildet
wird. -Je nach dem Schaltzustand des Transistors T, wird der Verbindungspunkt von
R, und R, entweder ebenfalls an Masse oder hoch liegen. Im Ausführungsbeispiel ist
die Basis des Transistors T, über die Reihenschaltung zweier Widerstände
R, und R4 mit der positiven Spannungsquelle + UB und über einen Widerstand
R, mit der negativen Spannungsquelle - UB verbunden. Der Verbindungspunkt
der beiden Widerstände R, und R4 ist mit den zusammengeführten Anoden zweier Dioden
Di und D2 verbunden, die ebenfalls Bestandteile des logischen Netzwerkes
L1V darstellen. Die beiden Kathoden der Dioden D, und D2 bilden die Eingänge
dieses Netzwerkes. Es ist sowohl mit der Leseimpulsquelle als auch mit dem Ausgang
des monostabilen Multivibrator verbunden. Die Basiswiderstände des Transistors T.,
sind so dimensioniert, daß der Transistor T, dann und nur dann leitend wird,
wenn die beiden Dioden Di und D2 gesperrt sind. Das positive Potential am
Verbindungspunkt der beiden Widerstände R, und R4 kann dann nicht mehr über die
Dioden abfließen, so daß das Potential am Basisanschluß des Transistors
T, für ein Leitendwerden dieses Transistors ausreichend angehoben wird. Die
beiden Dioden Di und D, befinden sich also normalerweise im Flußzustand, und erst
wenn das Potential an beiden Eingängen des logischen Netzwerkes LN, d. h.
an den Kathoden der beiden Dioden, so weit angehoben wird, daß sie in den Sperrzustand
geraten, schaltet der Transistor T., durch und legt das Basispotential des
Transistors Tj. der Bestandteil des monostabilen Multivibrators ist, praktisch auf
Masse. Der monostabile Multivibrator bleibt dann in seinem labilen Zustand bis zum
Ab-
klingen des Leseimpulses hängen.
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Die Wirkungsweise der Anordnung bei unterschiedlichem zeitlichem Eintreffen
von Lese- und Zählimpuls geht aus den F i g. 2 a bis 2 c hervor.
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Trifft nach F i g. 2 a der Leseimpuls so viel später als der
Zählimpuls ein, daß die Kollektorspannung des im Ruhezustand leitenden Transistors
T, schon wieder zurückgekippt ist, dann befindet sich immer eine der beiden Dioden
Di und D2 im leitenden Zustand, und die Anordnung arbeitet normal.
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Trifft der Lesehnpuls gleichzeitig oder nur wenig später mit dem Zählimpuls
ein (s. F i g. 2b), dann sperrt die Diode D2 sofort bei Vorliegen
des Leseimpulses und die Diode D, in dem Augenblick, in dem der monostabile
Multivibrator durch die Rückflanke des Zählimpulses in seinen astabilen Zustand
kippt. Dadurch tritt Transistor T, in Tätigkeit und verhindert das Rückkippen
des monostabilen Multivibrators bis zum Abklingen des Leseimpulses.
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Ähnlich verhält sich die Anordnung, wenn der Zählimpuls während der
Dauer des Leseimpulses eintrifft (s. F i g. 2 c), auch hier wird das Zurückkippen
des
monostabilen Multivibrators und das Freigeben des Zählimpulses bis zum Abklingen
des Leseimpulses verhindert.
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Da die Anordnung nach der Erlmdung nur maximal bis zu einem Zählimpuls
festhalten kann, solange der Leseimpuls dauert, ergibt sich die größtmögliche Zählfrequenz
des Systems aus der Gleichung: