DE1948600C3 - Elektronischer Schalter, bei dem gleichartige Betätigungssignale abwechselnd ein Signal verschiedener Wertigkeit erzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronisehen Schalter mit einem Betätigungseingang und einem Ausgang, bei dem gleichartige Betätigungssignale abwechselnd ein Signal verschiedener Wertigkeit erzeugen.
Bei Schalteinrichtungen der Nachrichtentechnik ist häufig die Aufgabe gestellt, gleichzeitige Impulse, z. B. durch eine Drucktaste angeregte Erdimpulse ihrer Folge nach abwechselnd in gegenläufige Impulse umzuformen. Diese Einrichtung soll einerseits eine sehr schnelle Schaltlolge gewährleisten, und anderer-

?-° seits soll bei einem Ausfall der Stromversorgung der letzte Schaltzustand erhalten bleiben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wurde schon der Vorschlag gemacht, einen elektronischen Speicher vorzusehen und ein zusätzliches magnetisches Speicherelement, das den zuletzt vorgelegenen Schaltzustand des elektronischen Speichers festhält und bei Wiedereintreffen der Versorgungsspannung dem elektronischen Speicher mitteilt. Magnetische Speicherelemente, z. B. Transfluxoren, bei Binärschaltungen allgemein zu verwenden, ist beispielsweise auch durch die französische Patentschrift 1 263 576 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Schaltsystem zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird unter Verwendung eines elektronischen Schalters mit einem Betätigungseingang und einem Ausgang, bei dem gleichartige Betätigungssignale abwechselnd eiu Signal verschiedener Wertigkeit erzeugen, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein speicherndes bistabiles Element vorgesehen ist, an dessen Stell- und Rückstelleingängen je eine Schaltstufe liegt, die einen Vorbereitungseingang und einen Triggereingang hat unr, das Eingangssignal parallel an die beiden Trir,gereingänge angelegt ist, so daß bei vorhandenem Eingangssignal die Schaltstufe in Durchschaltebereitschaft versetzt wird, und daß das Ausgangssignal des speichernden bistabilen Elements in derartigem Sinn an diesen Vorbereitungseingang zurückgeführt ist, daß die Betätigungssignale des elektronischen Schalters abwechselnd die eine und die andere Schaltstufe durchschalten, daß ferner die Signallaufzeit durch das speichernde bistabile Element größer ist als die Dauer der von den Schaltstufen abgegebenen Schaltimpulse. Vorteilhaft besteht das speichernde bistabile EIement aus einem Transfluxor.

Vorteilhaft wird die Schaltstufe als monostabile Kippstufe ausgebildet, die einen Betätigungs- und einen Vorbereitungseingang zur Aktivierung der Schaltstufe hat.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Schaltstufen besteht aus einem auf den Eingang des elektrischen Schalters folgenden Invertierglied, dessen Ausgang über ein Differenzierglied an den einen Eingang eines NOR-Gliedes gelegt ist und der andere Eingang dieses Gliedes unmittelbar bzw. über ein Invertierglied am Ausgang des speichernden bistabilen Elementes liegt.
Es ist vorteilhaft, die monostabile Kippstufe da-

durch zu realisieren, daß jede Schaltstufe aus einem auf den Eingang des elektronischen Schalters folgenden Invertierglied besteht, dessen Ausgang über ein Differenzierglied an den einen Eingang eines NOR-Gliedes gelegt ist, und daß der andere Eingang dieses NOR-Gliedes unmittelbar bzw. über ein Invertierglied am Ausgang des speichernden bistabilen Elementes liegt.

Vorteilhaft wird das Ausgangssignal des elektronichen Schalters vor oder nach dem auf den Ausgang des bistabilen Elements folgenden Invertiergatter entnommen.

Es ist ferner vorteilhaft, daß zwischen dem Ausgang des bistabilen Elements und dem Invertiergatter eine verstärkende Impulsverzögerungs- und Impulsfc/rmungsschaltung (Schmitt-Trigger) liegt.

Zweckmäßig wird die Zeitkonstante der am Eingang der monostabilen Kippstufen liegenden Diffelenzierglieder so klein gewählt, daß beim Eintreffen des vom Ausgang des bistabilen lllements auf die Schalterstufe zurückgeführten Signals das Signal am Differenzierglied abgeklungen ist und andererseits derart, daß beispielsweise durch Kontaktprellen entstandene Fehlimpulse unwirksam sind.

Eine weitere vorteilhafte Vereinfachung der Schaltung besteht darin, daß am Eingang des elektronischen Schalters zunächst nur ein Invertiergatter liegt, an dessen Ausgang über einen entkoppelnden Gleichrichter das /iC-Glied und die zusammenc;eschalteten beiden Eingänge der NOR-Glieder gelegt sind, und daß die Aufladung der Kapazität des Differenziergliedes nur über einen der Widerstände, die Entladung jedoch über beide Widerstände erfolgt.

Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln ein elektronischer Schalter verwirklicht, der nicht nur die eingangs geschilderten Funktionen erfüllt, sondern bei dem obendrein auch bei Stromausfall der zuletzt herrschende Schaltzustand erhalten bleibt. Auch bei Wiedereinschalten der Spannungsquelle ändert sich an diesem Schaltzustand ohne Änderung des Eingangssignals nichts.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von in Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbcispiels der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung, bestehend aus zwei Schaltstufen, beispielsweise monostabilen Kippstufen M 1 und M 2 und einer bistabilen Kippstufe D, ferner aus einer Inversionsstufe /, die die Ausgangsimpulse der bistabilen Kippstufe invertiert. An den Eingang E der Einrichtung gelangen beispielsweise durch eine Drucktaste T Erdimpulse. Diese Impulse sollen am Ausgang A der Schalteinrichtung bei jedem Eingangsimpuls eine Inversion des Ausgangssignals hervorrufen, z. B., beim ersten Impuls soll am Ausgang A Spannung anliegen, beim zweiten Impuls verschwinden usw. Die monostabilen Kippstufen Mi und Ml haben je einen Triggereingang, an den das eigentliche Eingangssignal E angelegt wird, und einen Stelleingang El und £2, deren Zusammenwirken folgende Funktion ergibt. Liegt am Stelleingang El eine Spannung an, so wird die monosiibile Kippstufe durch einen Triggerimpuls in den Ein-Zustand versetzt. Da das Ausgangssignal des bistabilen Schallers B durch I invertiert wird, liegt also vom vorhergehenden Impuls her bei jeder der monostabilen Kippstufen der inverse Zustand des Stcllsignals vor, d. h., durch den folgenden Eingangsimpuls am Eingang E wird jeweils nur eine der monostabilen Kippstufen in den Ein-Schaltzustand versetzt. Dadurch wird wiederum die andere Kippstufe durch den zurückgeführten Stellirnpuls in s die Durchschaltebereitschaft versetzt, so daß ein weiterer Eingangsimpuls an E diese andere Kippstufe durchschalten wird und somit den au leren Schaltzustand der bistabilen Kippstufe B verursacht (Die beiden Schaltzustände sind in der Figur mit »Ein«

ίο »Aus« angedeutet.) Diese Wirkung wird jedoch nur dann erreicht, wenn beim Eintreffen des zurückgeführten Sperrimpulses das Eingangssignal bereits abgeklungen ist. Das im Eingang von derartigen monostabilen Kippstufen vorgesehene Differenzierglied

is muß daher in seiner Zettkonstante so ausgelegt sein, daß beim Wechsel des vom Ausgang der bistabilen Kippstufe zurückgeführten Stellimpulses die andere monostabile Kippstufe ni'-ht mehr kippt, d. h., der Differenzierimpuls, der diese monostabile Kippstufe

ao letztlich steuert, muß bereits genügend abgeklungen sein.

Die bistabile Kippstufe ist, um die Forderungen, die bei der Erfindung gestellt sind, zu erfüllen, als magnetische Einrichtung ausgebildet, beispielsweise in Form eines Transfluxors mit zwei Steuerwicklungen, sowie einer Lese- und einer Treiberwicklung. Am Ausgang der Lesewicklung entsteht bekanntlich ein Wechselstrom, der je nach der Richtung des magnetischen Flusses im Ringkern eine unterschiedliche Amplitude hat. Dieser Wechselstrom wird zweckmäßig zunächst in der Einrichtung V gleichgerichtet, verstärkt, integriert und schließlich einer Schwellwertschaltung zugeführt. Durch die Integration des Signals entsteht die gewünschte Signalverzögerung, und durch die Schwellwertschaltung, die vorzugsweise in Form eines Schmitt-Triggers ausgebildet ist, erfolgt eine Wiederherstellung von binären Signalen, die zur Steuerung des elektronischen Schalters geeignet sind.

Die Schaltstufen können gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführung derart, wie in der Fig. 2 dargestellt, ausgebildet werden Dem Eingang £ einer solchen Schaltstufe, beispielsweise M 1, folgt eine Signalinversionsstufe SJ, z. B. in Form eines NOR-Gliedes. Diesem NOR-Gatter folgt eine Differcnzicrstufe, bestehend aus der Kapazität Γ und dem Widerstand R. Die invertierten und in diesem Differenzierglied zu nadelformigen Impulsen umgewandelten Eingangssignalc werden einem weiteren NOR-Glied NG zugeführt, das zwei Eingänge hat. Der zweite

ja Eingang wird mit dem Stellsignal beaufschlagt. Dieses Glied hat im dargestellten Fall folgende Eigenschaft. Litgt am Stelleingang £1 ein bestimmtes Potential, z.B. ' 5V gegen Erde an und es erscheint am anderen Eingang von RC-GWcu her eine weitere positive Spannung gegen Erde, z. B. mit ebenfalls i 5 V Spitze, so schaltet dieses NOR-Glied durch, und am Eingang £'1 der bistabilen Kippstufe B erscheint ein Schaltsignal. Dieses Schaltsignal bewirkt die bereits bei F i g. 1 erläuterten Vorgänge.

Das Aiisgangssignal kann nun der Einrichtung entweder an der mit A bezeichneten oder der mit A' in F i g. 1 bezeichneten Klemme entnommen werden. Die beiden Signalausgänge haben lediglich entgegengesetzte Phase, hervorgerufen durch die Inversionsstufe I. Diese Inversionsstufc kann ebenfalls in Form eines NOR-Gliedes mit einem Eingang und einem Ausgang gebildet sein.

Sämtliche elektronische Hausteine sind vorteilhaft

als an sich bekannte Transistor-Transistorlogik- oder Dioden-Transistorlogikschaltungen ausgebildet.

Die Zeitkonstante des rtC-Glicdcs zur Differenzierung wird vorteilhaft so bemessen, daß beim Eintreffen des vom Ausgang des bistabilen Elements auf die monostabile Kippstufe zurückgeführten Signals das Signal am Differenzicrglied abgeklungen ist und andererseits derart, daß beispielsweise durch Kontaktprellen beim Loslassen der Taste T entstehende Fehlimpulsc unwirksam bleiben.

Die Schaltung nach der F i g. 2 kann weiter vereinfacht werden, wie in F i g. 3 gezeigt ist. An Stelle von zwei Invertierstufen am Eingang jeder Kippstufe M 1 ist hier nur ein einziges Invertierglied SJl verwendet, dessen Ausgangsspanniing über einen Gleichrichter Gr und einer Kapazität Cl den Eingängen der beiden NOR-Glieder zugeführt wird. Der Gleichrichter Gr bewirkt in dieser Schaltung eine Entkopp-

lung, so daß die Zeitkonstantc der Elemente R 1, Rl und Cl für Laden und Entladen der Kapazität Cl verschieden ausgelegt werden können. Für die Aufladung isi nämlich lediglich der Widerstand R 2 liin- ö sichtlich der Zeitkonstantc maßgeblich, während für die Entladung des Kondensators C 1 die beiden Widerstände R 1 und R 2, wegen der Entkopplung durch den Gleichrichter Cr, in Serie geschaltet sind und somit eine größere Enlladczeit hervorrufen. Dadurch können die oben geschilderten Anforderungen hinsichtlich der Zeitkonstante bezüglich Fehlimpulse und Rückführung der Stellimpulse besser eingehalten werden.

Die Einrichtung kann mit Vorteil bei Schalteinrichtungen für die Verteilung von Richtfunkkanälen verwendet werden, z. B. zur Verwirklichung eines elektronischen Kreuzschienenvertcilers für ein derartiges System.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektronischer Schalter mit einem Betätigungseingang und einem Ausgang, bei dem gleichartige Betätigungssignale abwechselnd ein Signal verschiedener Wertigkeit erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein speicherndes bistabiles Element vorgesehen ist, an dessen Stell- und Rückstelleingängen je eine Schaltstufe liegt, die einen Vorbereitungseingang und einen Triggereingang hat und das Eingangssignal parallel an die beiden Triggereingänge angelegt ist, so daß bei vorhandenem Eingangssignal die Schaltstufe in Durchschaltebereitschaft versetzt wird, und daß das Ausgangssigna! des speichernden bistabilen Elements in derartigem Sinn an diesen Vorbereitungscingang zurückgeführt ist, daß die Betätigungssignale des elektronischen Schalters abwechselnd die eine und die andere Schaltstufe durchschalten, daß ferner die Signallaufzeit durch das speichernde bistabile Element größer ist als die Dauer der von den Schaltstufen abgegebenen Schaltimpulse.

2. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das speichernde bistabile Element ein Transfluxor ist.

3. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstufe als monostabil Kippstufe ausgebildet ist, die einen Betätigungs- und einen Vorbereitungseingang zur Aktivierung der Schaitsiufe hat.

4. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaltstufe aus einem auf den Eingang des elektronischen Schalters folgenden Invertierglied besteht, dessen Ausgang über ein Differenzierglied an den einen Eingang eines NOR-Gliedes gelegt ist, und daß der indere Eingang dieses NOR-Gliedes unmittelbar bzw. über ein Invertierglied am Ausgang des speichernden bistabilen Elementes liegt.

5. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des elektronischen Schalters vor oder nach dem auf den Ausgang des bistabilen Elements folgenden Invertiergattcr entnommen wird.

6. Elektronischer Schalter nach Anspruch 5.. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des bistabilen Elements und dem Invertiergatter eine verstärkende Impulsverzögerungs- und Impulsformungsschaltiing (Schmitt-Trigger) liegt.

7. Elektronischer Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante »les Differenziergliedes derart gewählt ist, daß beim Eintreffen des vom Ausgang des bistabilen Elements auf die Schaltstufe zurückgeführten Signals das Signal am Differenzierglied abgeklungen ist und andererseits derart, daß beispielsweise durch Kontaktprellen entstandene Fehlimpulse unwirksam sind.

8. Elektronischer Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des elektronischen Schalters zunächst nur ein Invertiergatler liegt, an dessen Ausgang über einen entkoppelnden Gleichrichter das /?C-GIied und die zusammcngeschalteten beiden Eingänge der NOR-Glieder gelegt sind, und daß die Aufladung der Kapazität des Differenziergliedes nur ober einen der Widerstände, die Entladung jedoch über beide Widerstände erfolgt.