DE1762411A1 - Synchronisationsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Analog-Synchronisation, insbesondere zur Steuerung der Oszilloskopabtastung.

Bei den bisiner üblichen Synchronisations schaltungen werden die Taktimpulse auf ein UND-Glied gegeben, das über eine monostabile Kippschaltung leitend gemacht wird, welche sich wiederum durch den vorausgehenden Abtastzyklus von selbst einschaltet. Die Taktimpulse haben eine Breite von ca« 5 nsec. und eine Anstiegszeit, die ebenfalls im nsec-Bereich liegt. Die Weiterleitung der Taktimpulse erfolgt über das zuvor erwähnte UND-Glied, wenn dieses durch da· Ausgangs signal der mono stabilen Kippschaltung dazu in die Lage versetzt wird* Nach den bisher üblichen Technologien beträgt die Impuls anstiege zeit

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mindestens 5 nsec. Infolgedessen arbeitet das UND-Glied nicht mit reinen Logik-Signalen; es spricht in einem Bereich zwischen einem niedrigen und einem hohen Pegel in einem unerheblich kurzen Zeitraum an.

Infolgedessen werden die Ausgangsimpulse des Systems in Bezug auf die einlaufenden Taktgeberimpulse entsprechend der relativen Phasenlage zwischen den Taktimpulsen und den von der monostabilen Kippschaltung kommenden ^ Einschaltimpulsen mehr oder weniger verschoben. Das Ausmaß einer solchen

Phasenverschiebung kann einen Maximalwert erreichen, der gleich der Taktimpulsbreite zuzüglich der Anstiegszeit des Einschaltimpulses ist; das führt zu Werten zwischen 5 und 15 nsec.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Taktimpulsverschiebung in automatischen Analog-Taktgebern aufzuheben.

Desweiteren soll die Erfindung den Start eines weiteren Taktimpulses unmittelbar am Ende eines Abtastvorganges ohne Erholungszeit ermöglichen und die Einstellung der Trennzeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastoperationen dee Oszilloskopes gestatten, ohne daß die Synchronisation zwischen diesen Abtastoperationen gestört wird. Dadurch wird ein zuverlässiger und wirksamer Betrieb zum Abtasten eines Oszilloskopes gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Funktions-

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gruppen in einer elektrischen Schaltung mit folgenden Merkmalen gelöst: Das analoge Eingangssignal liegt an einer Trigger schaltung, deren Ausgang zum Signaleingang einer Verriegelungsschaltung und einer Verzögerungsleitung führt. Die Ausgänge der Verzögerungsleitung und der Verriegelungsschaltung bilden die beiden Eingänger zu einer Schwellwertschaltung, deren Ausgang mit dem Synchronisationseingang der Abtastschaltung verbunden ist. Zwischen dem Ausgang und dem Rückstelleingang der Verriegelungs schaltung *

liegt eine Multivibrator schaltung, deren Ausgang zu einer Multivibrator schaltung und einer Verzögerungsleitung führt; die Ausgänge der Multivibratorschaltung und der Verzögerungsleitung bilden die beiden Eingänge eines ODER-Gliedes, dessen Ausgang zum Rücketelleingang der Verriegelungs schaltung führt. Die Schaltdauer der Multivibrator schaltungen und die Laufzeit der Verzögerungsleitung sind so gewählt, daß das die Rückstellung der Verriegelungs schaltung steuernde ODER-Glied erst am Ende eines Abtastganges gesperrt wird. Die Einschaltdauer der Multivibrator schaltung und die Laufzeit der Verzögerungsleitung sind zusammengenommen größer als die Laufzeit der Verzögerungsleitung.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen zu entnehmen.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung, # Fig. 2 den Schaltplan einer besonderen Ausführungsform der Erfindung und Fig. 3 ein Impulsdiagramm für die Schaltung nach Fig. 2

Gleiche Funktionseinheiten sind in Fig. 1 und Fig. 2 mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet. Die im Text erwähnten Kurven A bis R beziehen sich auf Fig.

Fig. 1 zeigt das schematische Blockschaltbild einer automatischen Analog-Taktgeberanlage. Das Eingangssignal liegt an einer Trigger schaltung 1, deren Ausgang einerseits über den Signaleingang A der Verzögerungsleitung 3, andererseits über die Verriegelungs schaltung 2 auf die Schwellwertschaltung 4 geführt wird. Das Ausgangs signal dieser Schwellwertschaltung 4 steuert die Abtastschaltung 5 des Oszilloskops. Das Aus gangs signal der Verriegelungs schaltung schaltet die Schwellenwertschaltung 4 ein und steuert die monostabile Kippschaltung 6 an, deren Aus gangs signal einerseits auf die monostabile Kippschaltung und andererseits auf die Verzögerungsleitung 8 gegeben wird. Die Ausgangssignale der mono stabil en Kippschaltung 2 und der Verzögerungsleitung 8 schalten

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das Oder-Glied 9 ein, dessen Ausgangs signal auf den Rückstelleingang R der Verriegelungs schaltung 2 geführt wird. Ein von der Trigger schaltung 1 am Signaleingang A der Verriegelungs schaltung 2 einlaufender Impuls bedingt einen hohen Spannungspegel am Ausgang der Verriegelungs schaltung 2. Das Oder-Glied 9 ist mit dem Rückstelleingang R der Verriegelungs schaltung 2 verbunden; was bedeutet, daß jeder vom. Oder-Glied 9 kommende Impuls zu einem niedrigen Spannungspegel am Ausgang der Verriegelungs schaltung 2 führt, und daß dieser Pegel solange niedrig bleibt, wie das Oder-Glied 9 leitend ist und kein Taktimpuls am Signaleingang A der Verriegelungs schaltung 2 anliegt.

Wenn ein Taktimpuls an der Trigger schaltung 1 eintrifft, wird er geformt und auf den Signaleingang A der Verzögerungsleitung 2 gegeben. Unter der Voraussetzung, daß das Oder-Glied 9 kein Signal abgibt, wird dadurch ein hoher Spannungspegel am Ausgang der Verriegelungs schaltung 2 erzeugt. Dies bewirkt eine Aktivierung der Schwellenwertschaltung 4. Des weiteren wird der Taktimpuls zeitverzögert über die Verzögerungsleitung 3 ebenfalls auf die Schwellwertschal- "

tung 4 übertragen. Der auf diese Weise erzeugte Ausgangsimpuls der Schaltung 4 steuert die Abtastschaltung 5 für die Zeit eines Abtastganges.

Durch den hohen Spannungspegel am Ausgang der Verriegelunge schaltung 2 spricht die Kippschaltung 1 an, die, wenn sie in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt, ihrerseits die monostabile Kippschaltung 2 einschaltet. Das Oder-Glied 9 wird durch den hohen Spannungepegel der monostabilen Kippschaltung 7 und durch

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den hohen Spannungsspiegel des durch die Verzögerungsleitung 8 zeitlich verzögerten Impulses eingeschaltet. Da der Ausgang des Oder-Gliedes 9 mit dem Rückstelleingang R der Verriegelungs schaltung 2 verbunden ist, fällt durch ein Ausgangssignal des Oder-Gliedes 9 der Spannungspegel am Ausgang der Verriegelungsschaltung 2 wieder auf den niedrigen Level zurück und sperrt damit die Schwellwertschaltung 4, wodurch weitere Taktimpulse den laufenden Abtastgang nicht mehr beeinflussen können. Diese Sperrung dauert solange an, wie das Oder-Glied 9 leitend ist. Die Schaltdauer der mono stabilen Kippschaltungen 6 und 7 wird unter Berücksichtigung der von der Verzögerungsleitung 8 bedingten Zeitverzögerung so gewählt, daß das Oder-Glied 9 während eines ganzen Abtastganges leitend bleibt und erst am Ende desselben gesperrt wird, wodurch ein weiterer Impuls den nächsten folgenden Zyklus nach oben genanntem Prinzip steuern kann.

Das Ausgangssignal der Verriegelungsschaltung 2 muß solange erhalten bleiben, wie der über die Verzögerungsleitung 3 laufende Impuls die Schwellwertschaltung 4 nicht erreicht hat, d.h. die Einschaltdauer der mono stabilen Kippschaltung 6 und die durch die Verzögerungeleitung 8 bedingte Zeitverzögerung müssen höher sein als die durch die Verzögerungeleitung 3 bedingte Zeitverzögerung, so daß das Oder-Glied 9 vor der effektiven Steuerung des Abtastzyklus nicht eingeschaltet werden kann.

Der Rückstelleingang R der Verriegelungs schaltung 2 kann natürlich auch ohne

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monostabile Kippschaltung angesteuert werden. Die Komplexität der beiden monostabilen Kippschaltungen 6 und 7 soll jedoch den Anlauf eines weiteren Impulses unmittelbar nach dem ersten ohne zusätzliche Erholungszeit ermöglichen. Die mono stabile Kippschaltung 6 kann sofort wieder angestoßen werden, wenn das Aus gangs signal der Verr iegelungs schaltung 2 einen hohen Spannungspegel aufweist, da sie zu diesem Zeitpunkt bereits wieder in ihre Ausgangsstellung für eine Zeit zurückgekehrt ist, die der Einschaltzeit der monostabilen Kippschaltung 7 entspracht. d

In den Fig. 2 und 3 ist eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Höhe der Bezugs spannung ist in Fig. 3 vor jedem Signalverlauf durch einen Pfeil gekennzeichnet. Das durch die Kurve A gekennzeichnete Eingangs-Analogsignal gelangt zu der im wesentlichen aus der Tunneldiode TDl bestehenden Trigger schaltung 1 (Fig. 2). Diese Trigger schaltung bewirkt eine Versteilerung der Impulsflanken auf eine Zeit unterhalb einer nsec. Der steile Flankenabfall tritt genau in dem Moment auf, wo das Eingangs-Analogsignal über einem vorgegebenen Spannungswert liegt.

Das durch die Kurve B dargestellte Ausgangs signal der Trigger schaltung 1 wird daher fast ausschließlich vom analogen Eingangssignal bestimmt. Die Inversionsschaltung 10, die im wesentlichen aus dem Koaxialinverter 11 besteht, kehrt die Ausgangs spannung der T rigger schaltung 1 um und bewirkt außerdem noch eine Differenzierung des Signale. Somit wird immer dann, wenn die Tunneldiode

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TDl eingeschaltet wird, ein kurzer, durch die Kurve C dargestellter Stromimpuls erzeugt.

Die monostabilen Kippschaltungen 6 und 7 und das Oder-Glied 9 sind allgemein bekannt. Diese drei Schaltungen und die Verzögerungsleitung 8 haben die Aufgabe, einen Impuls mit geeichter Breite (im vorliegenden Beispiel negativ) zu erzeugen, der durch die Spannung +C regulierbar ist. Diese Spannung +C speist ψ die monostabilen Kippschaltungen immer dann, wenn ein negativer Impuls auf

den Eingang der monostabilen Kippschaltung 6 gelangt, die im wesentlichen aus den Transistoren T2 und T3 besteht. Die monostabile Kippschaltung 7 besteht aus den Transistoren T4 und T5 und das Oder-Glied 9 aus den Transistoren T6 und T7.

Wenn ein negativer Impuls, wie er in der Kurve J dargestellt ist, am Eingang der monostabilen Kippschaltung 6 ankommt, sperrt er den Transistor T3 und das t Ausgangssignal dieser Kippschaltung wird entsprechend der Darstellung gemäß

Kurve K positiv. Die Größe'dieses Signals kann über die Spannungsquelle +C reguliert werden. Nach dem Impulsabfaii sperrtder Transistor T5, wodurch ein positives Ausgangs signal, dargestellt in Kurve L, erzeugt wird. Andererseits läuft das Signal auch auf die Verzögerungsleitung 8, die es gemäß der Darstel lung in Kurve M um eine bestimmte Zeit LR 2 verzögert. Dae Au β gang β signal des Oder-Gliedes 9 ist positiv, wenn kein Eingangssignal vorliegt, es nimmt einen Wert von ungefähr 0 Volt an, wenn das Ausgangssignal der Verzögerungelei-

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tung 8 oder das der monostabilen Kippschaltung 7 einen hohen Spannungspegel hat (Kurve N). Die Verriegelungsschaltung 2 besteht im wesentlichen aus dem Transistor Tl, zwei Tunneldioden TD2 und TD4, sowie den Dioden Dl, D2 und D3 und der Induktionsspule H. Wenn das System nicht arbeitet, ist das Oder-Glied 9 nicht leitend und die Diode TD2 im unteren Dauerzustand (d. h. in dem Dauerzustand, der den Spannungen unterhalb der Spitzenspannung entspricht) und der Transistor Tl ist nicht leitend.

Die Spannungsquelle +A ist so eingestellt, daß die Diode TD2 in der Nähe des Spitzenstromes polarisiert ist. Wenn der von der Inversions schaltung 10 kommende Stromimpuls an die Tunneldiode TD2 gelangt, geht diese in ihren oberen Dauerzustand (d.h. in den Dauerzustand, der den Spannungen oberhalb der Talspannung entspricht) über. Die Diode D2 wird nicht-leitend und der Transistor Tl geht in den Sättigungsbereich. Die Diode D3 wird nichtleitend und die Tunneldiode TD4, die bisher im unteren stabilen Zustand war, nimmt dann ihren oberen stabilen Zustand ein, wodurch die Polarisation der Tunneldiode TD3 in die Nähe des Spitzenstromes gelangt. Wenn der von der Tunneldiode TDl ausgehende Impuls über die Verzögerungsleitung 3 an der Tunneldiode TD3 eintrifft, wird diese jetzt polarisiert und sendet einen negativen Impuls zur Steuerung eines Abtastganges auf den Ausgang S.

Das System geht folgendermaßen in den Ausgangszustand zurück: Wenn der Transistor Tl leitend wird, sendet sein mit dem Eingang der monostabilen Kipp-

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schaltung 6 verbundener Kollektor über die Induktionsspule H ein verzögertes Signal auf die mono stabile Kippschaltung 6. Dieses Signal wird durch die Kurve J dargestellt. Das Signal läuft über die mono stabilen Kippschaltungen 6 und 7, die Verzögerungsleitung 8 und das Oder-Glied 9 auf den Rückstelleingang der Verriegelungsschaltung 2, die das durch die Kurve N dargestellte Signal empfängt und die Tunneldiode TD2 geht dann wieder in den unteren stabilen Zustand und sperrt somit den Transistor Tl. Beide Tunneldioden TD4 und TD3 kehren ebenfalls wieder in den unteren stabilen Zustand zurück und die von der Triggerschaltung 1 über die Verzögerungsleitung 3 geleiteten Impulse können jetzt die Tunnel diode TD3 nicht mehr in den oberen stabilen Zustand bringen. Dadurch kann der Ausgang F keinen Impuls mehr empfangen. Ein neuer Abtastzyklus läuft an, wenn die Tunneldiode TD2 wieder ihren oberen stabilen Zustand einnimmt, d.h.,wenn das Oder-Glied 9 kein Signal abgibt und ein von der Inversions schaltung 10 kommender Impuls erscheint.

Die Kurve D zeigt das über der Tunneldiode TD2 er Beugte Signal. Dieses Signal beginnt, sobald ein positiver Impuls von der Inversions schaltung 10 (Kurve C) geliefert wird und endet, wenn ein negatives Signal am Ausgang des Oder-Gliedes 9 (Kurve N) auftritt.

Die Kurve E zeigt den Kollektor spannungs verlauf des Traneistors Tl. Diese Spannung zeigt während der Seit, in. der das über die Tunneldiode TD2 (Kurve D) erzeugte Signal einen hohen Pegel einnimmt, einen niedrigen Wert. Im entgegen-

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BAD ORIGINAL

gesetzten Fall hat das Kollektor signal einen hohen Spannungspegel. Durch den niedrigen Wert des Spannungspegels wird das auf die monostabil^ Kippschaltung 6 gelangende Signal (Kurve J) bestimmt, das duch die Induktionsspule H etwas zeitverzögert ist.

Die Kurve F zeigt das an der Tunneldiode TD4 erscheinende Signal. Dieses Signal zeigt einen unteren Spannungspegel, wenn der Transistor Tl leitend ist ^ (Kurve E).

Die Kurve G stellt das am Ausgang der Verzögerungsleitung 3 erscheinende Sig-

am nal dar, das um die Zeit LRl zeitverzögert ist in Bezug auf das/Ausgang der T rigger schaltung 1 erscheinende Signal (Kurve D). Die an der Tunneldiode TD3 erscheinende Spannung wird durch die Kurve P dargestellt. Sie nimmt einen unteren Wert an, wenn die von der Verzögerungsleitung 3 (Kurve G) sowie die von der Tunneldiode TD4 (Kurve F) kommenden Signale ebenfalls einen niedrigen g

Spannungspegel aufweisen.

Die Kurve R zeigt die am Ausgang S erscheinenden Signale. Wenn das von der Tunneldiode TD3 (Kurve P) kommende Signal einen negativen Anstieg aufweist, ist der Ausgangsimpuls negativ, im anderen Falle positiv.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Anordnung zur Analog-Synchronisation, insbesondere zur Steuerung einer Oszilloskopabtastung, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Funkti ons gruppen in einer elektrischen Schaltung mit folgenden Merkmalen: Das analoge Eingangssignal liegt an einer Triggerschaltung (1), deren Ausgang zum Signaleingang (A) einer Verriegelungsschaltung (2) und einer Verzögerungsleitung (3) führt.

Die Ausgänge der Verzögerungsleitung (3) und der Verriegelungsschaltung (2) bilden die beiden Eingänge zu einer Schwellwertschaltung (4), deren Ausgang mit dem Synchronisationseingang der Abtastschaltung(5) verbunden ist.

Zwischen dem Ausgang und dem Rückstelleingang (R) der Verriegelungsschaltung (2) liegt eine Multivibrator schaltung (6), deren Ausgang zu einer Multivibrator schaltung (7) und einer Verzögerungsleitung (8) führt; die Ausgänge der Multivibrator schaltung (7) und der Verzögerungsleitung (8) bilden die beiden Eingänge eines ODER-Gliedes (9), dessen Ausgang zum Rückstelleingang (R) der Verriegelungsschaltung (2) führt.

Die Schaltdauer der Multivibrator schaltungen (6, 7) und die Laufzeit der Verzögerungsleitung (8) sind so gewählt, daß das die Rückstellung der Verriegelungsschaltung (2) steuernde ODER-Glied (9) erst am Ende eines Abtastganges gesperrt wird.
Die Einschaltdauer der Multivibratorschaltung (6) und die Laufzeit der

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Verzögerungsleitung (8) sind zusammengenommen größer als die Laufzeit der Verzögerungsleitung (3).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die monostabilen Kippschaltungen (6) und (7) und die Verzögerungsleitung (8) über das ODER-Glied (9) zu erzeugende Impuls in seiner Größe durch eine Gleichspannung (+C) einstellbar ist. J

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Signaleingang (A) der Verriegelungsschaltung (2) ein Inversionsglied (10) mit Differenziereigenschaften vorgeschaltet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schwellwertschaltung (4) und/oder der Trigger schaltung (1) und/oder der Verriegelungs schaltung (2) zur Erzeugung steiler Impulsflanken Tunneldioden vor- g gesehen sind.

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