DE1413959C - Gegen innere Fehler geschützte digital-binäre Steuerung - Google Patents

Description

■ Die Erfindung bezieht sich auf eine gegen innere Fehler geschützte digital-binäre Steuerung mit mindestens einem logischen Element mit einer Halbleiteranordnung, bei der die Halbleiteranordnung mit einer Wechselspannung bzw. mit einer impulsförmigen Spannung beaufschlagt wird, derart, daß dem Wert »L« des digital-binären Steuersignals eine Impulsfolge zugeordnet ist und dem logischen EIement ein für dieses Steuersignal durchlässiges Koppelglied nachgeschaltet ist, an das entweder ein weiteres logisches Element oder ein Stellglied angeschlossen ist, nach Patent 1125 069.

Dem Hauptpatent liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen Weg aufzuzeigen, wie sich eine digitalbinäre Steuerung, die aus mindestens einem logischen Element mit einer Halbleiteranordnung besteht, gegen innere Fehler schützen läßt. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt dadurch, daß die Halbleiteranordnung mit einer Wechselspannung bzw. mit einer impulsförmigen Spannung beaufschlagt wird, derart, daß dem Wert »L« des digital-binären Steuersignals eine Impulsfolge zugeordnet ist und daß dem logischen Element ein für dieses Steuersignal durchlässiges Koppelglied nachgeschaltet ist, an das entweder ein weiteres logisches Element oder ein Stellglied angeschlossen ist.

Durch die Steuerung nach dem Hauptpatent wird erreicht, daß die Funktionsglieder, die logischen Elemente, kein Ausgangstaktsignal mehr abgeben, wenn ein Defekt in der Steuerung auftritt. Durch die Koppelglieder wird dabei gewährleistet, daß die logischen Elemente gleichspannungsmäßig getrennt sind. Damit wird verhindert, daß durch Gleichspannungssignale, die vom jeweils vorhergehenden Glied auf Grund eines Defektes abgegeben werden, Fehlschaltungen entstehen können.

Bei den logischen Elementen ist eine kapazitive Kopplung der Elemente am wirtschaftlichsten. Die Koppelkondensatoren sind bei den verwendeten kleinen Spannungen als sehr sichere Elemente anzusehen. Trotzdem muß mit einem Durchschlag gerechnet werden, und es darf dadurch kein gefährlicher Zustand, d. h. kein Ausgangssignal, hervorgerufen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Entstehen eines gefährlichen Zustandes bei einem Kondensatordurchschlag zu verhindern.

Diese Aufgabe wird bei einer digital-binären Steuerung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Halbleiteranordnung des logischen Elementes beim Fehlen des Steuersignals leitet.

Eine solche Maßnahme, allerdings in anderem Zusammenhang, ist bereits bekannt (z. B. deutsche Auslcgeschrift 1 097 539 oder 1 116784).

Bei der Verwendung eines Transistors als Halbleiteranordnung bedeutet die erfindungsgemäße Maßnahme, daß der Transistor im Ruhezustand, d. h. beim Fehlen der Eingangssignale, geöffnet ist (Schalter geschlossen). Der Kollektor hat damit Emitterpotential, das Bezugspotential M. Schlägt bei einer derartigen Schaltungsanordnung der am Kollektor angeschlossene Koppelkondensator für die nächste Stufe durch, so erhält diese Stufe kein Eingangssignal, d. h., sie kann nicht ausgesteuert werden. Ein gefährlicher Zustand wird nicht ausgelöst.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

In der Zeichnung sind zwei kapazitiv gekoppelte Stufen einer Steuerung nach dem Hauptpatent, ein ODER-Element und ein nachgeschaltetes, über einen Kondensator C₄ angekoppeltes UND-Element dargestellt. Das ODER-Element enthält als Halbleiterschaltanordnung einen Transistor Ts₁,- der durch die Spannungsteilerschaltung R₀, R₁ so vorgespannt ist, daß er im Ruhezustand leitet. Das ODER-Element hat beispielsweise drei Eingänge c, d, e, auf die als Eingangsspannung positive Impulse gegeben werden. Diese Impulse gelängen über Koppelkondensatoren C₁ bis C₁ an das Diodengatter (passives ODER) D_s bis D₁₀. Zur Herstellung des gewünschten Gleichstrommittelwertes sind Dioden D₁ bis D., vorgesehen. R₂ ist ein Schutzwiderstand, R_:i der Arbeitswiderstand des Transistors Ts₁. Die Dioden D_H bis D₁₀ sind so gepolt, daß sie für die positiven Impulse in Durchlaßrichtung betrieben werden.

Wie man erkennt, entstehen am Ausgang des Transistors Ts₁ Impulse, wenn der Eingang c oder der Eingang d oder der Eingang e oder alle Eingänge positive Impulse als Eingangssignal haben. Die Ausgangsimpulse sind dabei um 180° phasenverschoben, da der Transistor Tj₁ durch den positiven Impuls gesperrt wird und für die Dauer dieses Impulses am Ausgang des Transistors einen negativen Impuls abgibt.

Dem ODER-Element ist über den Koppelkondensator C₄ ein fehlergeschütztes UND-Element mit zwei Eingängen a, b nachgeschaltet. Die Transistoren Ts₂ und Ts₃ des UND-Gatters sind im Ruhezustand ebenfalls leitend. Dieser Zustand wird durch die Widerstands-Spannungsteilerschaltung R₆, R₇ bzw. R₁₀, R₁., erreicht. Dem Eingang« des UND-Elementes werden als Eingangssignal die Ausgangsimpulse des ODER-Elementes zugeführt. Aus diesen Impulsen, die hinter dem Kondensator C₄ durch die Diode D₅ wieder auf ihre ursprüngliche Amplitude gebracht werden, wird durch Gleichrichtung mittels der Diode D₄ und Glättung mittels des Kondensators C₇ die Kollektorspannung für den Transistor Ts₂ gewonnen. A₅ ist dabei der Arbeitswiderstand. Der Eingang b des UND-Elementes wird ebenfalls mit positiven Impulsen gespeist, die über den Kondensator C₅ angekoppelt sowie durch die Diode D₆ angehoben die Basis des Transistors Tj₂ aussteuern. Der Transistor Tj₂ ist über den Koppelkondensator C₆ bzw. den Widerstand A₉ mit der Basis des Transistors Tj₃ verbunden. R_u ist der Arbeitswiderstand des Transistors Tj₃. Die Diode D₇ dient wieder zur Potentialverschiebung. Am Ausgang A des Transistors Tj₃ können nur dann Impulse entstehen, wenn am Eingang α und am Eingang b Impulse liegen. Bei einem Defekt innerhalb des UND-Gatters kann kein Ausgangssignal auftreten.

Im Ruhezustand sind alle Transistoren leitend. Der Kollektor des Transistors Tj₁ hat damit M-Potential. Die gesamte negative Kollektorspannung liegt am Arbeitswiderstand /?.,. Würde der Kondensator C₁ durchschlagen (bei Taubheit würden eo ipso keine Impulse mehr übertragen), so. Hegt der Schaltungspunkt hinter dem Kondensator ebenfalls auf M-Potential, d. h., der Kollektor des Transistors Tj₂ hat keine Spannung und kann beim Anliegen der positiven Impulse am Eingang b nicht durchgesteuert werden. Es wird damit kein Ausgangssignal, d. h. kein gefährlicher Zustand erzeugt.

Die in der Zeichnung dargestellte Hintereinanderschaltung des ODER-Elementes mit dem UND-

Element, die gekoppelte logische Elemente im Sinne des Hauptpatentes sind und deren Transistoren im · Ruhezustand gemäß der Erfindung betrieben werden, ist ein wesentlicher Bestandteil zum Aufbau des Speichers nach dem älteren Patent 1 424 427. Die Schaltung nach der Zeichnung wird zu einem Speicher im Sinne dieser Anmeldung, indem man den Ausgang A des Transistors Ts₃ mit einem Eingang, z. B. dem Eingang c des ODER-Elementes, verbindet (Selbsthaltung). Das beispielsweise am Eingange/ eingegebene Signal dient als Speichersignal. Wird das Signal des Eingangs e gleichgerichtet, so kann der Speicher mit den Impulsen dieses Einganges gelöscht werden. Läßt man die Elemente C₃, D₃ weg, so kann der Speicher über den Eingang e auch mit einem Gleichspannungssignal gelöscht werden. Die Löschung kann auch durch kurzzeitige Unterbrechung des Taktsignals am Eingang b des UND-Elementes erfolgen. Zu diesem Zweck wird das Taktsignal vorzugsweise über ein ODER-Gatter geschaltet, auf dessen anderen Eingang ein Gleichspannungslöschsignal oder Takt- ') signal, aus dem die Gleichspannung gewonnen wird, gegeben wird.

Das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich damit auch bei einem logischen Element durchführen, das Speichereigenschaften hat und aus zwei gekoppelten logischen Elementen· aufgebaut ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche:
   1. Gegen innere Fehler geschützte digital-binäre Steuerung mit mindestens einem logischen Element mit einer Halbleiteranordnung, bei der die Halbleiteranordnung mit einer Wechselspannung bzw. mit einer impulsförmigen Spannung beaufschlagt wird, derart, daß dem Wert »L« des digital-binären Steuersignals eine Impulsfolge zugeordnet ist und dem logischen Element ein für dieses Steuersignal ,durchlässiges Koppelglied nachgeschaltet ist, an das entweder ein weiteres logisches Element oder ein Stellglied angeschlossen ist, nach Patent 1125 069, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnung (Ts₁; Ts₂) des logischen Elementes beim Fehlen des Steuersignals leitet.
2. 2. Steuerung nach- Anspruch 1 mit einem pnp-Transistor als Halbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (Tj₁; Ts.,), mittels einer Widerstandsspannungsteilerschaltung (R₀, R₁; R₆, R₁) so vorgespannt ist, daß er beim Fehlen des Steuersignals geöffnet ist und daß Eingangssignale zur Aussteuerung des Transistors positiv sind.
3. 3. Steuerung nach Anspruch 2, bei der ein Dioden-Gatter vor die Basis des Transistors geschaltet ist und jeder Diode ein Eingang zugeordnet ist (ODER-Gatter), dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (D₈, D₉ D₁₀) so gepolt sind, daß sie durch die positiven Eingangssignale in Durchlaßrichtung betrieben werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen