DE4132999A1 - Photokoppler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Photokoppler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere auf einen solchen Photokoppler, dessen Ausgangssignal verzögert ausgegeben werden kann, weil in seinem Eingangs­ signal aufgrund von Rauschen erzeugte Spitzen vorhanden sind. Ein derartiger Photokoppler kann beispielsweise in Programmsteuereinrichtungen oder an­ deren Einrichtungen zum Einsatz kommen.

Ein herkömmlicher Photokoppler der genannten Art enthält bereits eine Aus­ gangsverzögerungsschaltung zur Verzögerung des von ihm abgegebenen Aus­ gangssignals, bis das ihm zugeführte Eingangssignal stabil ist, um auf diese Weise Zitter- oder Prelleffekte zu vermeiden, wie sie etwa beim Schließen von Relaiskontakten oder anderen Einrichtungen auftreten können. Entsprechend der Fig. 9 ist ein Lichtempfangsabschnitt vorhanden, der zur Verzögerung des Ausgangssignals dient. Dieser Lichtempfangsabschnitt enthält ein Lichtemp­ fangselement (Photodiode) 1, einen Verstärker 2, Komparatoren 3 und 4 sowie einen Kondensator 5. Mit dem Bezugszeichen 6 ist eine Konstantstromschal­ tung bezeichnet, während ein Transistor das Bezugszeichen 7 trägt. Ein Rück­ kopplungswiderstand ist mit dem Bezugszeichen 8 versehen. Es handelt sich hier um einen negativen Rückkopplungswiderstand. Sämtliche Teile des Lich­ tempfangsabschnitts mit Ausnahme des Kondensators 5 sind in einem Festkör­ per (monolithisch) integriert.

Im allgemeinen ergibt sich die Verzögerungszeit td₂ für die Ausgangsverzöge­ rung durch folgenden Ausdruck:

td₂ = C × Vref₂/i (1)

Hierin sind C die Kapazität des Kondensators 5, Vref₂ eine Referenzspannung für den Komparator 4 und i ein von der Konstantstromschaltung 6 ausgegebe­ ner Strom. Vorzugsweise wird eine längere Verzögerungszeit td₂ gewünscht, um auf diese Weise schädliche Effekte im Eingangssignal auszublenden, bei­ spielsweise ein Signalzittern und dergleichen. Um die Verzögerungszeit td₂ zu verlängern, kann vorteilhaft der Strom i verkleinert werden, wie anhand der Gleichung (1) zu erkennen ist. Im Hinblick auf ein genaues Betriebsverhalten und unter Berücksichtigung der Verringerung der Dispersion in der integrier­ ten Schaltung sollte der Strom jedoch nicht kleiner als mehrere µA sein.

Um beispielsweise eine Verzögerungszeit td₂ von 1 ms zu erhalten, und zwar bei einer Referenzspannung für den Komparator 4 von Vref₂= 2 V und einem Strom i=1 µA, muß die Kapazität C des Kondensators 5 bei 500 pF liegen. Es ist un­ möglich, eine so große Kapazität für eine integrierte Schaltung vorzusehen, da sie in der Schaltung eine zu große Fläche beanspruchen würde. Aus diesem Grund wird der Kondensator 5 der integrierten Schaltung von außen hinzuge­ fügt. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß sich der Photokoppler nicht mehr kompakt und mit geringem Gewicht herstellen läßt, wie es insbesondere für den Einsatz in Programmsteuereinrichtungen oder anderen Einrichtungen erforderlich ist.

Die Fig. 12 und 13 zeigen ein konkretes Beispiel eines Photokopplers innerhalb eines einzigen Gehäuses. Der Photokoppler 40 (Herstellungscode PC902: her­ gestellt von Sharp Corp.) wird eingangsseitig mit einer Wechselspannung be­ aufschlagt (Photokoppler mit AC-Eingang) und eignet sich für den Einsatz in Programmsteuerungen. Sein Lichterzeugungsabschnitt und sein Lichtemp­ fangsabschnitt sind gemeinsam in dem genannten Gehäuse untergebracht. Zwei parallele lichtemittierende Dioden haben umgekehrte Polarität zueinan­ der und liegen zwischen Anschlüssen n₁ und n₂, um den Lichterzeugungsab­ schnitt zu bilden. Sie empfangen einen AC-Eingang über die Anschlüsse n₁ und n₂ (Spannung V_IN). Ein Anschluß n₈ des Lichtempfangsabschnitts wird auf ei­ ne konstante Spannung hochgezogen, während ein Anschluß n₅ mit Erde ver­ bunden ist. Ein Ausgang des Photokopplers 40 wird zwischen einem Anschluß n₅ und einem Anschluß n₇ abgenommen. Ferner ist ein externer Kondensator C_EX zwischen den Anschlüssen n₅ und n₆ vorhanden, um den Ausgang des Lichtempfangsabschnitts zu verzögern. Mit dem Bezugszeichen 40a ist ein Spannungsregulator bezeichnet.

Im Gegensatz zum herkömmlichen Photokoppler wird nach der Erfindung ein Schaltungsaufbau für einen kompakten und leichten Photokoppler zur Verfü­ gung gestellt, mit dem sich eine größere Verzögerungszeit einstellen läßt, ohne daß ein Kondensator von außen hinzugefügt werden muß. Empfängt gemäß Fig. 10 ein Lichtempfangselement 10 zu empfangendes Licht, so steigt die Aus­ gangsspannung eines Verstärkers 11 an. Übersteigt diese Ausgangsspannung eine Referenzspannung, die durch eine Referenzspannungsschaltung 14 er­ zeugt wird, so gibt der Komparator 12 ein Signal I aus, das auf hohem logischem Pegel "High" liegt.

Andererseits befindet sich in einer Ausgangsverzögerungsschaltung 13 eine EXKLUSIV-ODER-Schaltung 31 innerhalb einer EXKLUSIV-LOGIK-Schaltung 30, wobei ein Eingang der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 31 das Ausgangssignal vom Komparator 12 empfängt, während ihr anderer Eingang ein Ausgangs­ signal einer D-Typ Flip-Flop-Schaltung 21 (D-FF) empfängt, die ebenfalls mit dem Ausgang des Komparators 12 verbunden ist. Wird das Signal I empfangen, so gibt die D-FF-Schaltung 21 ein Signal VI aus, und zwar unter Zuhilfenahme eines Signals V als Taktsignal, das von einem Frequenzteiler 20 erzeugt wird. Das Signal VI wird dabei mit vorbestimmter Verzögerungszeit gegenüber dem Eingangssignal ausgegeben. Dieses Signal VI wird zur nächsten Stufe übertra­ gen, und zwar über eine Ausgangspufferschaltung 22.

Eine NICHT-Schaltung 32 erzeugt ein Signal II durch Invertierung des Aus­ gangs der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 31. Dieses Signal II bildet ein Setzsignal für eine RS-Typ Flip-Flop-Schaltung 17 (RS-FF), die aktiv wird, wenn sie ein Signal auf dem Pegel "Low" empfängt. Ein UND-Gatter 19 bildet ferner eine UND -Verknüpfung zwischen einem Signal III von der RS-FF-Schaltung 17 und einem Ausgangssignal von einem Oszillator 18. Der Frequenzteiler 20 unterteilt frequenzmäßig das Signal IV (Frequenzunterteilung), das die UND-Verknüp­ fung darstellt, um das Signal V zu bilden. Eine Rücksetzschaltung 33 erzeugt ein Rücksetzsignal in Übereinstimmung mit dem Signal V und liefert dieses Rücksetzsignal zurück zur RS-FF-Schaltung 17.

Die Fig. 11(a) bis 11(h) zeigen Zeitablaufdiagramme für einzelne Signale I bis VI in der Ausgangsverzögerungsschaltung 13 nach Fig. 10. Steigt gemäß Fig. 11(a) das Signal I vom Pegel "Low" auf den Pegel "High", so steigt auch das Ausgangs­ signal der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 31 vom Pegel "Low" auf den Pegel "High", da der Ausgang der D-FF-Schaltung 21 auf dem Pegel "Low" liegt. Ge­ mäß Fig. 11(b) erzeugt daher die NICHT-Schaltung 32 das Signal II, das vom Pe­ gel "High" auf den Pegel "Low" fällt.

Wie oben beschrieben, ist die RS-FF-Schaltung 17 aktiv beim "Low"-Pegel. Das bedeutet, daß das Signal III gemäß Fig. 11(c) vom Pegel "Low" auf den Pegel "High" ansteigt. Somit öffnet das UND-Gatter 19, so daß der Ausgang des Oszil­ lators 18, der das Signal IV bildet, zum Frequenzteiler 20 geliefert werden kann, wie in Fig. 11(d) zu erkennen ist. Der Frequenzteiler 20 erzeugt das Signal V, dessen Frequenz herabgesetzt ist, wie beispielsweise der Fig. 11(e) entnommen werden kann.

Dieses Signal V wird als Taktsignal verwendet, und zwar für die D-FF-Schal­ tung 21, die das Signal VI abgibt, das vom Pegel "Low" auf den Pegel "High" an­ steigt, wenn das Signal V vom Pegel "High" auf den Pegel "Low" fällt. Im Ver­ gleich zum Signal I ist somit das Signal VI um einen halben Zyklus des Signals V verzögert, das durch den Frequenzteiler 20 erzeugt wird.

Ohne Hinzufügen eines Kondensators von außen kann daher die Ausgangsver­ zögerungsschaltung 13 so weitergebildet werden, daß eine größere Verzöge­ rungszeit des Ausgangssignals gegenüber dem Eingangssignal erhalten wird.

Demzufolge lassen sich Lichtempfangselemente 10, Verstärker 11, Komparator 12 und Ausgangsverzögerungsschaltung 13 in einen Festkörper bzw. monoli­ thisch integrieren und bilden einen Lichtempfangsabschnitt, der zu einem kompakten und im Gewicht leichten Photokoppler führt.

Fällt jedoch bei der obigen Ausgangsverzögerungsschaltung 13 das Signal V vom hohen Pegel "High" auf den niedrigen Pegel "Low", wenn das Signal I infolge von Rauscherscheinungen auf den niedrigen Pegel "Low" gezogen wird, wie die Fig. 11(g) zeigt, so bleibt das Signal VI auf dem niedrigen Pegel "Low", was in Fig. (h) dargestellt ist. Rauscherscheinungen führen somit zu Störungen im Signal VI und somit zu einem unstabilen Betriebsverhalten des Photokopplers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Photokoppler der eingangs ge­ nannten Art so weiterzubilden, daß sein Ausgangssignal nicht mehr durch Rau­ scherscheinungen im Eingangssignal beeinflußt wird. Genauer gesagt geht die Erfindung aus von einem Photokoppler mit einem Lichterzeugungsabschnitt zur Umwandlung eines Eingangssignals in Licht und mit einem Lichtempfangs­ abschnitt zur Umwandlung des Lichts vom Lichterzeugungsabschnitt in ein Signal (elektrisches Signal), wobei dieses Signal nach einer gewissen Verzöge­ rungszeit ausgegeben werden soll, in der sich wenigstens das Eingangssignal stabilisiert hat. Mit der Erfindung soll dabei folgendes erreicht werden:

• 1) Es soll ein Schaltungsaufbau zur Verfügung gestellt werden, der es er­ laubt, den Lichtempfangsabschnitt vollständig in einen Festkörper (bzw. mo­ nolithisch) zu integrieren.
• 2) Die Größe des Bausteins (Chip), der den Lichtempfangsabschnitt inte­ griert enthält, soll miniaturisiert werden.
• 3) Es soll möglich sein, eine gewünschte Antirausch-Charakteristik einer Ausgangsverzögerungsschaltung innerhalb des Lichtempfangsabschnitts ein­ stellen zu können.
• 4) Es soll ein stabiler Betrieb der Ausgangsverzögerungsschaltung auch bei Auftreten von Rauscherscheinungen gewährleistet sein.

Die Lösung der gestellten Aufgaben ist im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Photokoppler nach der vorliegenden Erfindung zeichnet sich aus durch we­ nigstens folgende Merkmale:

• a) eine Lichtempfangseinrichtung zum Empfangen von Licht vom Lichter­ zeugungsabschnitt (wobei die Lichtempfangseinrichtung z. B. eine Photodiode sein kann);
• b) eine Konvertereinrichtung, die ihren Ausgang von "Low" auf "High" um­ schaltet, wenn die Lichtempfangseinrichtung Licht empfängt (die Konverter­ einrichtung kann z. B. einen Verstärker zum Verstärken des Ausgangs der Pho­ todiode und einen Komparator zum Vergleichen des Ausgangs des Verstärkers mit einer Referenzspannung aufweisen);
• c) einen Oszillator zur Erzeugung eines Taktsignals;
• d) einen Aufwärts-/Abwärtszähler zum Zählen des Taktsignals von Null bis zu einer voreingestellten Zahl, wobei der Betriebszustand des Aufwärts-/Ab­ wärtszählers zwischen einem Heraufzähl-Betrieb und einem Herabzähl-Be­ trieb in Übereinstimmung mit dem Ausgang der Konvertereinrichtung umge­ schaltet werden kann;
• e) einen Decodierer, der seinen Ausgang von "Low" auf "High" umschaltet, wenn ein Zählwert des Aufwärts-/Abwärtszählers eine voreingestellte Zahl er­ reicht, nachdem der Aufwärts-/Abwärtszähler heraufzuzählen begonnen hat, und zwar in Antwort auf eine erste Pegeländerung des Ausgangs der Konverter­ einrichtung von "Low" auf "High"; der seinen Ausgang auf "High" beibehält, bis die voreingestellte Zahl auf Null heruntergezählt ist, nachdem der Aufwärts-/Ab­ wärtszähler herunterzuzählen begonnen hat, und zwar in Antwort auf eine zweite Pegeländerung des Ausgangs der Konvertereinrichtung von "High" auf "Low"; und der seinen Ausgang von "High" auf "Low" umschaltet wenn der Zähl­ wert den Wert Null erreicht, wobei dieser Ausgang den Ausgang des Photokop­ plers bildet (der Decodierer kann z. B. eine HAND-Schaltung und eine ODER-Schal­ tung enthalten, wobei jede dieser Schaltungen die jeweiligen Ausgänge ei­ ner Mehrzahl von Flip-Flops empfängt, die zum Aufwärts-/Abwärtszähler gehö­ ren;
• i) eine Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung zur Lieferung des Taktsignals zum Aufwärts-/Abwärtszähler von der ersten Pegeländerung bis zum Erreichen des vollen Zählwerts des Aufwärts-/Abwärtszählers sowie zur erneuten Liefe­ rung des Taktsignals zum Aufwärts-/Abwärtszähler von der zweiten Pegelände­ rung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der volle Zählwert des Aufwärts-/Abwärts­ zählers auf Null heruntergezählt ist (z. B. kann eine Logikschaltung eine EX­ KLUSIV-ODER-Schaltung zur Bildung einer EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung zwischen dem Ausgang des Komparators und dem Ausgang des Aufwärts-/Ab­ wärtszählers enthalten).

Im vorliegenden Fall sind die Lichtempfangseinrichtung, die Konvertereinrich­ tung, der Oszillator, der Aufwärts-/Abwärtszähler, der Decodierer und die Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung in einem Festkörper (monolithisch) inte­ griert.

Nimmt in der obigen Anordnung der Ausgang der Konvertereinrichtung den ho­ hen logischen Pegel "High" ein, so bleibt zunächst der Ausgang des Decodierers weiterhin auf "Low", wird also verzögert, bis der Aufwärts-/Abwärtszähler die voreingestellte Zahl von Taktsignalen hochgezählt hat, die durch die Takt­ signalzufuhr-Steuerschaltung geliefert werden.

Nimmt andererseits der Ausgang der Konvertereinrichtung den niedrigen logi­ schen Pegel "Low" ein, so bleibt der Ausgang des Decodierers zunächst weiter­ hin auf dem hohen logischen Pegel "High", wird also verzögert, bis der Auf­ wärts-/Abwärtszähler die Taktsignale wieder auf den Wert "0" heruntergezählt hat, die von der Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung geliefert werden.

Tritt Rauschen mit niedrigem logischem Pegel "Low" auf, wenn der Ausgang der Konvertereinrichtung den hohen logischen Pegel "High" annimmt, so wird der Betrieb des Aufwärts-/Abwärtszählers auf die Herabzähl-Betriebsart umge­ schaltet. Da jedoch der Ausgang der Decodiereinrichtung auf dem niedrigen lo­ gischen Pegel "Low" gehalten wird, bis der Aufwärts-/Abwärtszähler die vorein­ gestellte Zahl durch Hochzählen erreicht hat, wird das Ausgangssignal des Photokopplers nicht durch das auftretende Rauschen gestört. Tritt dagegen Rauschen mit hohem logischem Pegel "High" auf, wenn der Ausgang der Konver­ tereinrichtung auf niedrigem logischem Pegel "Low" liegt, so wird der Betrieb des Aufwärts-/Abwärtszählers auf die Hochzählbetriebsart umgeschaltet. Da jedoch der Ausgang der Decodiereinrichtung auf hohem logischem Pegel "High" gehalten wird, bis der volle Zählwert des Aufwärts-/Abwärtszählers auf "0" her­ untergezählt worden ist, stört auch hier das Rauschen nicht das Ausgangs­ signal des Photokopplers.

Der Photokoppler nach der Erfindung weist somit ein verbessertes Antirausch­ verhalten auf.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann eine Integrator­ schaltung vorhanden sein, um den Ausgang der Konvertereinrichtung integrie­ ren zu können. In diesem Fall wird der Betrieb des Aufwärts-/Abwärtszählers in Übereinstimmung mit dem Ausgang der Integratorschaltung umgeschaltet. Auf diese Weise läßt sich auch ein Rauschen, das mit dem Taktsignal synchroni­ siert ist, eliminieren. Dies führt zu einer noch besseren Antirausch-Charakteri­ stik des Photokopplers.

Ferner kann der Photokoppler eine Teilereinrichtung zur Unterteilung bzw. Frequenzteilung des Taktsignals enthalten, um ein erstes Sub-Taktsignal und ein zweites Sub-Taktsignal zu erzeugen, die untereinander phasenverschoben sind. Beim ersten Sub-Taktsignal sind wenigstens entweder die fallende Puls­ flanke oder die ansteigende Pulsflanke mit dem Pulsplateau des zweiten Sub-Takt­ signals synchronisiert. Empfängt dann der Aufwärts-/Abwärtszähler den Ausgang der Konvertereinrichtung synchron mit einer Pulskante bzw. Puls­ flanke des ersten Sub-Taktsignals unter Zählung des zweiten Sub-Taktsignals, so läßt sich der Betrieb des Aufwärts-/Abwärtszählers noch weiter stabilisie­ ren.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm eines Lichtempfangsabschnitts eines Photo­ kopplers nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung von Signalen für jeden Ausgang des Lichtempfangsabschnitts nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm eines Oszillators,

Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm eines anderen Lichtempfangsabschnitts ei­ nes Photokopplers nach der Erfindung,

Fig. 5 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung von Signalen für jeden Ausgang des Lichtempfangsabschnitts nach Fig. 4,

Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm einer integrierten Schaltung im Lichtemp­ fangsabschnitt nach Fig. 4,

Fig. 7 ein Schaltungsdiagramm eines noch anderen Lichtempfangsab­ schnitts eines Photokopplers nach der Erfindung,

Fig. 8 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung von Signalen für jeden Ausgang des Lichtempfangsabschnitts nach Fig. 7,

Fig. 9 ein Schaltungsdiagramm eines Lichtempfangsabschnitts eines kon­ ventionellen Photokopplers,

Fig. 10 ein Schaltungsdiagramm eines modifizierten Lichtempfangsab­ schnitts des konventionellen Photokopplers,

Fig. 11 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung von Signalen für jeden Ausgang des Lichtempfangsabschnitts nach Fig. 10,

Fig. 12 eine Draufsicht auf einen konventionellen Photokoppler, der in einem einzigen Gehäuse untergebracht ist, und

Fig. 13 ein Schaltungsdiagramm des Aufbaus des Photokopplers nach Fig. 12.

Ein Lichterzeugungsabschnitt und ein Lichtempfangsabschnitt eines Photo­ kopplers nach der vorliegenden Erfindung sind in einem einzigen Gehäuse un­ tergebracht. Der Lichterzeugungsabschnitt dient zur Umwandlung eines Ein­ gangssignals in Licht, während der Lichtempfangsabschnitt dieses umgewan­ delte Licht empfängt. Der Lichtempfangsabschnitt wandelt dann das empfan­ gene Licht in ein elektrisches Signal um, wobei er das elektrische Signal erst dann freigibt, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, in der das Eingangs­ signal seinen stabilen Zustand annehmen kann. Das elektrische Ausgangs­ signal wird also vom Lichtempfangsabschnitt verzögert ausgegeben.

Da es Aufgabe der Erfindung ist, den Lichtempfangsabschnitt einerseits mög­ lichst kompakt und andererseits möglichst leichtgewichtig herzustellen, geht die nachfolgende Beschreibung nicht mehr auf den Lichterzeugungsabschnitt ein.

Erstes Ausführungsbeispiel

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 wird nachfolgend ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt eine Schaltungskonfiguration eines Lichtempfangsabschnitts eines Photokopplers nach der Erfindung. In diesem Lichtempfangsabschnitt sind eine Photodiode 50, eine lichtgeschützte bzw. lichtdichte Photodiode 51, Verstärker 52 und 53, ein Komparator 54 und eine Ausgangsverzögerungs­ schaltung 55 monolithisch integriert angeordnet.

Eine Kathode der Photodiode 50 ist mit einem invertierenden Eingangsan­ schluß des Verstärkers 52 verbunden, während eine Anode der Photodiode 50 mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers 52 verbun­ den ist. Die Kathode der lichtgeschützten Photodiode 51 ist mit einem invertie­ renden Eingangsanschluß des Verstärkers 53 verbunden, während eine Anode der lichtgeschützten Photodiode 51 mit einem nichtinvertierenden Eingangs­ anschluß des Verstärkers 53 verbunden ist. Die lichtgeschützte Photodiode 51 dient dazu, eine Referenzspannung für den Ausgang der Photodiode 50 zu er­ zeugen, wobei ein lichtundurchlässiges Material, beispielsweise ein Metall, zur Lichtabschirmung innerhalb der lichtgeschützten Photodiode 51 verwendet wird. Ein Ausgang des Verstärkers 52 ist auf seinen eigenen invertierten Ein­ gangsanschluß über einen Rückkopplungswiderstand 56 zurückgekoppelt, wobei der genannte Ausgang des Verstärkers 52 auch mit einem nichtinvertie­ renden Eingangsanschluß eines Komparators 54 verbunden ist. Ein Ausgang des Verstärkers 53 ist einerseits über einen Rückkopplungswiderstand 57 auf seinen eigenen invertierenden Eingangsanschluß zurückgekoppelt und ande­ rerseits mit einem invertierenden Eingangsanschluß des Komparators 54 ver­ bunden. Ein Ausgang des Komparators 54 ist mit einem Dateneingangsan­ schluß (nachfolgend als D-Anschluß bezeichnet) einer Flip-Flop-Schaltung 60 vom D-Typ (D-FF) verbunden, die sich in der Ausgangsverzögerungsschaltung 55 befindet.

Die Ausgangsverzögerungsschaltung 55 enthält ganz allgemein die D-FF-Schal­ tung 60, einen Oszillator 58, einen Aufwärts-/Abwärtszähler 59, eine De­ codierschaltung 61, eine Taktsignal-Zufuhrsteuerschaltung 90 und ein UND-Gat­ ter 67. Die Taktsignal-Zufuhrsteuerschaltung 90 enthält darüber hinaus D-FF-Schaltungen 65 und 66, eine Diskriminatorschaltung 62, eine EXKLU­ SIV-LOGIK-Schaltung 63 und eine Flip-Flop-Schaltung 64 vom RS-Typ (RS-FF).

Ein Taktsignal-Eingangsanschluß CK (nachfolgend als CK-Anschluß bezeich­ net) der D-FF-Schaltung 60 ist mit einem Ausgang des Oszillators 58 verbun­ den, während ein Ausgangsanschluß (nachfolgend als Q-Anschluß bezeich­ net) der D-FF-Schaltung 60 mit einem U/D-Anschluß (Aufwärtszähl-/Abwärts­ zähl-Anschluß) des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 und darüber hinaus mit ei­ nem der Eingangsanschlüsse einer EXKLUSIV-ODER-Schaltung 79 der EX­ KLUSIV-LOGIK-Schaltung 63 verbunden ist. Der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 wird im Betrieb zwischen einer Aufwärtszähl-Betriebsart und einer Abwärts­ zähl-Betriebsart umgeschaltet, und zwar abhängig von einem Ausgang der D-FF-Schaltung 60, welcher zum U/D-Anschluß geliefert wird. Sobald eine fallen­ de Flanke eines Taktpulssignals empfangen wird, das vom Oszillator 58 abgege­ ben wird, ändern sich der Pegel des Q-Anschlusses der D-FF-Schaltung 60, der Pegel des U/D-Anschlusses desAufwärts-/Abwärtszählers 59 und der eine der Eingangsanschlüsse der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 79 von "Low" auf "High" oder von "High" auf "Low", abhängig vom Ausgang des Komparators 54. Mit Hilfe der D-FF-Schaltung 60 ist es somit möglich, den Ausgang des Komparators 54 durch das Taktpulssignal zu synchronisieren, das zum Aufwärts-/Abwärtszäh­ ler 59 geliefert wird.

Der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 enthält z. B. einen 3-Bit-Binärzähler, dessen Q-Anschlüsse jeweils mit entsprechenden Eingangsanschlüssen einer HAND-Schal­ tung 69 der Decodierschaltung 61 und ferner mit jeweils entsprechenden Eingangsanschlüssen einer ODER-Schaltung 70 der Decodierschaltung 61 verbunden sind. Jeder der Rücksetzanschlüsse R (nachfolgend als R-Anschlüs­ se bezeichnet) des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 ist mit einem Ausgang einer Anfangsrücksetzschaltung 68 verbunden, während jeder der CK-Anschlüsse mit einem gemeinsamen Ausgangsanschluß des UND-Gatters 67 verbunden ist.

Die Decodierschaltung 61 dient dazu, den Ausgang der Ausgangsverzögerungs­ schaltung 55 auf "Low" zu halten, solange ein Zählwert des Aufwärts-/Abwärts­ zählers 59 noch keine vorbestimmte Zahl erreicht hat (z. B. 2²+2¹+2⁰=7), und dazu, den Ausgang der Ausgangsverzögerungsschaltung 55 auf "High" zu schalten, und zwar nur dann, wenn der gezählte Wert des Aufwärts-/Abwärts­ zählers 59 die vorbestimmte Zahl (Zählwert) erreicht hat. Zu diesem Zweck ent­ hält die Decodierschaltung 61 HAND-Schaltungen 71 und 72, die in Brücken­ schaltung miteinander verbunden sind, und zwar zusätzlich zu der HAND-Schal­ tung 69 und der ODER-Schaltung 70. Genauer gesagt ist ein Ausgang der HAND-Schaltung 69 mit einem der Eingangsanschlüsse der HAND-Schaltung 71 verbunden, während ein Ausgang der ODER-Schaltung 70 mit einem der Eingangsanschlüsse der HAND-Schaltung 72 verbunden ist. Der Ausgang der HAND-Schaltung 71 ist mit dem anderen Eingangsanschluß der HAND-Schal­ tung 72 verbunden, während ein Ausgang der HAND-Schaltung 72 mit dem an­ deren Eingangsanschluß der HAND-Schaltung 71 verbunden ist. Darüber hin­ aus ist der Ausgang der HAND-Schaltung 71 als Ausgangsanschluß des Lich­ tempfangsabschnitts vorgesehen, wobei dieser Ausgang der HAND-Schaltung 71 ferner mit dem anderen Eingangsanschluß des EXKLUSIV-ODER-Schaltung 79 verbunden ist.

Die Diskriminatorschaltung 62 enthält eine EXKLUSIV-ODER-Schaltung 73, UND-Schaltungen 74 und 75, NICHT-Schaltungen 76, 77, 83 sowie eine ODER-Schaltung 78, um Pegelschwankungen des Ausgangs der Decodierschaltung 61 diskriminieren zu können. Wird der Ausgang der Decodierschaltung 61 von "Low" auf "High" oder von "High" auf "Low" umgeschaltet, so gibt die Diskrimi­ natorschaltung 62 ein Detektorsignal aus. Zu diesem Zweck ist einer der Ein­ gangsanschlüsse der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 73 mit einem Q-Anschluß der D-FF-Schaltung 66 verbunden, während der andere Eingangsanschluß der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 73 mit einem Q-Anschluß der D-FF-Schaltung 65 verbunden ist. Einer der Eingangsanschlüsse der UND-Schaltung 74 ist mit dem Ausgang der HAND-Schaltung 71 verbunden, während der andere Ein­ gangsanschluß der UND-Schaltung 74 über die NICHT-Schaltung 83 mit dem Ausgang der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 73 verbunden ist. Einer der Ein­ gangsanschlüsse der UND-Schaltung 75 ist mit dem Ausgang der HAND-Schal­ tung 71 über eine NICHT-Schaltung 76 verbunden, während der andere Ein­ gangsanschluß der UND-Schaltung 75 über die NICHT-Schaltung 77 mit dem Ausgang der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 73 verbunden ist. Sodann ist ein Ausgang der UND-Schaltung 74 mit einem der Eingangsanschlüsse der ODER- Schaltung 78 verbunden, während ein Ausgang der UND-Schaltung 75 mit dem anderen Eingangsanschluß der ODER-Schaltung 78 verbunden ist.

Ein D-Anschluß der D-FF-Schaltung 66 ist mit dem Ausgang der HAND-Schal­ tung 71 verbunden, während ein D-Anschluß der D-FF-Schaltung 65 mit dem Q-Anschluß der D-FF-Schaltung 66 verbunden ist. Jeder der CK-Anschlüsse der D-FF-Schaltungen 65 und 66 ist mit dem Ausgang des Oszillators 58 ver­ bunden. Daher wird der Ausgangspegel des Q-Anschlusses der D-FF-Schal­ tung 66 auf denselben Pegel geschaltet wie der Eingangspegel des D-Anschlus­ ses, und zwar bei fallender Flanke des Taktpulssignals vom Oszillator 58, wäh­ rend der Ausgang des Q-Anschlusses der D-FF-Schaltung 65 eine weitere Ver­ zögerung um einen Takt aufweist und denselben Pegel einnimmt wie der Ein­ gangspegel am D-Anschluß, der derselbe ist wie der Pegel am Q-Anschluß der D-FF-Schaltung 66. Bei Verwendung dieser D-FF-Schaltungen 65 und 66 gibt die Diskriminatorschaltung 62 als Detektorsignal ein Pulssignal ab, das eine Pulsbreite aufweist, die in Übereinstimmung mit einem Takt steht bzw. diesem entspricht.

Die RS-FF-Schaltung 64 enthält HAND-Schaltungen 81 und 82, die in Brücken­ schaltung miteinander verbunden sind. Fällt daher ein vom Ausgang der EX­ KLUSIV-ODER-Schaltung 79 abgegebenes und über die NICHT-Schaltung 80 geführtes und invertiertes Signal vom "High" auf "Low", so wird der Ausgang der RS-FF-Schaltung 64 gesetzt. Dagegen wird der Ausgang der RS-FF-Schaltung 64 zurückgesetzt, wenn ein Ausgang der Diskriminatorschaltung 62, also das von der ODER-Schaltung 78 abgegebene Detektorsignal, von "High" auf "Low" fällt.

Das UND-Gatter 67 dient dazu, den Ausgang des Oszillators 58 zum Aufwärts-/Ab­ wärtszähler 59 zu übertragen, wenn der Ausgang der RS-FF-Schaltung 64 auf "High" liegt, also auf hohem logischem Pegel.

Wie in Fig. 3 dargestellt, kann der Oszillator 58 ein herkömmlicher RC-Oszilla­ tor sein, der NPN-Transistoren Tr1 bis Tr9, PNP-Transistoren Tr10 bis Tr20, ei­ nen Kondensator C1 und Widerstände r1 bis r9 aufweist. Die Frequenz ist bei­ spielsweise auf 100 kHz eingestellt mit einem Zyklus von 10 µs.

Im nachfolgenden wird der Betrieb der Ausgangsverzögerungsschaltung 55 un­ ter Bezugnahme auf das in Fig. 2 gezeigte Zeitdiagramm näher erläutert. In den Fig. 1 und 2 stellen die Bezugszeichen B1 bis B10 jeweils Ausgangssignale dar, und zwar vom Komparator 54, Oszillator 58, der HAND-Schaltung 69, der ODER-Schaltung 70, der Decodierschaltung 61, der EXKLUSIV-LOGIK-Schal­ tung 63, der Diskriminatorschaltung 62, der RS-FF-Schaltung 64, des UND-Gatters 67 und der D-FF-Schaltung 60.

In Übereinstimmung mit Fig. 2(a) gibt es sechs Zustände t1 bis t6 in Überein­ stimmung mit den Pegeländerungen des Ausgangs B1 des Komparators 54. Im folgenden sei angenommen, daß der Ausgangszustand eines jeden Bits des Auf­ wärts-/Abwärtszählers 59 durch folgenden Ausdruck gegeben sei: (c, b, a). Die Ausgänge des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 zur Einschaltung der Stromver­ sorgung sind dann: (0, 0, 0).

Sobald die Photodiode 50 Licht empfängt und der Ausgang des Verstärkers 52 den Ausgang des Verstärkers 53 überschreitet, nimmt der Ausgang B1 des Komparators 54 den Pegel "High" ein, wie in Fig. 2(a) gezeigt ist. Derjenige Zeit­ abschnitt, der dann beginnt, wenn der Ausgang B1 den Pegel "High" annimmt, und der endet, wenn Rauschinterferenzen auftreten, wird als t1 bezeichnet. Nimmt der Ausgang B10 der D-FF-Schaltung 60 den Pegel "High" ein, so wird der Ausgang B5 der Decodierschaltung 61 noch auf dem Pegel "Low" gehalten, und zwar in Übereinstimmung mit dem Ausgang des Aufwärts-/Abwärtszählers 59, wie in Fig. 2(e) zu erkennen ist. Der Ausgang der EXKLUSIV-ODER-Schal­ tung 79 wird dann "High", während der Ausgang B6 der EXKLUSIV-LOGIK-Schal­ tung 63 "Low" wird, wie in Fig. 2(i) zu erkennen ist.

Da die RS-FF-Schaltung 64 gesetzt wird, während einerseits der Ausgang B6 "Low" und andererseits der Ausgang B7 der Diskriminatorschaltung 62 "High" ist (der Ausgang B7 geht auf "Low" für einen Takt, nach Pegeländerung des Aus­ gangs B5, wie nachfolgend beschrieben wird), geht der Ausgang B8 der RS-FF-Schal­ tung 64 auf "High", und zwar entsprechend Fig. 2(h). Zu dieser Zeit öffnet das UND-Tor 67, so daß das Taktpulssignal zum Aufwärts-/Abwärtszähler 59 geliefert wird, was in Fig. 2(i) dargestellt ist.

Der U/D-Anschluß des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 wird auf "High" gehalten, und zwar in Übereinstimmung mit dem Pegel "High" des Ausgangs B1. Die Aus­ gänge des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 werden somit in nachfolgender Se­ quenz erneuert: (0, 0, 0)→(0, 0, 1)→(0, 1, 0). Wie in Fig. 2(b) zu erkennen ist, zählt somit der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 das Taktpulssignal hoch, und zwar während der Zeitspanne t1.

Wird zu diesem Zeitpunkt der Ausgang B1 durch Rauschen N1 gestört, wie in Fig. 2(a) angegeben, so wird einer der Eingänge der EXKLUSIV-ODER-Schal­ tung 79 auf "Low" gezogen, und zwar aufgrund der Rauschstörung. Da jedoch der andere Eingang der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 79 weiterhin auf "Low" liegt, da der Ausgang B5 auf "Low" verbleibt, nimmt auch der Ausgang des EX­ KLUSIV-ODER-Schaltung 79 den Pegel "Low" ein. Demzufolge geht gemäß Fig. 2(i) der Ausgang B6 der EXKLUSIV-LOGIK-Schaltung 63 auf den Pegel "High", um somit auf das Rauschen N1 anzusprechen. Andererseits wird der Ausgang B8 der RS-FF-Schaltung 64 auf "High" gehalten, da der Ausgang B7 der Diskri­ minatorschaltung 62 auf dem Pegel "High" verbleibt. Da das UND-Gatter 67 of­ fengehalten wird, unabhängig vom Rauschen N1, wird jedoch weiterhin das Taktpulssignal zum Aufwärts-/Abwärtszähler 59 geliefert.

Stört jedoch das Rauschen N1 das Ausgangssignal B1, so wird der U/D-An­ schluß auf "Low" gezogen, und zwar in Antwort auf das Rauschen. Entspre­ chend der Fig. 2(b) zählt daher der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 das Taktpuls­ signal herunter, und zwar während der Zeitspanne t2. Verschwindet das Rau­ schen N1, wird der U/D-Anschluß wieder auf den Pegel "High" gelegt, wie in Fig. 2(b) zu erkennen ist, so daß dann der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 das Takt­ pulssignal wieder hochzählt, und zwar während der Zeitspanne t3.

Bei Empfang der Ausgänge (1, 1, 1) des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 wird so­ dann der Ausgang B3 der HAND-Schaltung 69 auf "Low" gezogen, wie die Fig. 2(c) zeigt, während der Ausgang B4 der ODER-Schaltung 70 auf den Pegel "High" gelegt wird, entsprechend Fig. 2(d). Der Ausgang B5 der Decodierschal­ tung 61 geht somit ebenfalls auf den Pegel "High", was die Fig. 2(e) zeigt.

Die Ausgangsverzögerungsschaltung 55 liefert auf diese Weise den Ausgang B5 mit einer ansteigenden Flanke, verzögert um die Verzögerungszeit 1 (siehe Fig. 2(e)), ohne beeinflußt zu sein von der Rauschstörung am Ausgang B1 des Kom­ parators 54. Im vorliegenden Fall entspricht die Verzögerungszeit 1 derjenigen Zeit, die benötigt wird, um die Ausgänge des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 von (0, 0, 0) auf (1, 1, 1) zu ändern.

Nimmt der Ausgang B5 den Pegel "High" an, so geht der Ausgang B6 der EXKLU­ SIV-LOGIK-Schaltung 63 auf den Pegel "High", wie die Fig. 2(i) zeigt. Gemäß Fig. 2(g) gibt dann die Diskriminatorschaltung 62 ein Detektorsignal R1 ab, welches auf den Pegel "Low" gesetzt ist, und zwar für einen Zyklus des Taktpulssignals. Im nachfolgenden wird der Betrieb der Diskriminatorschaltung 62 zur Erzeu­ gung des Detektorsignals R1 näher beschrieben. Da der Ausgang B5 auf "Low" liegt, bevor die Ausgänge des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 den Zustand (1, 1, 1) erreichen, sind sowohl der Ausgang der D-FF-Schaltung 65 als auch der Aus­ gang der D-FF-Schaltung 66 auf dem Pegel "Low". Dies führt zu einem Zustand "Low" am Ausgang der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 73. Daher nimmt der Aus­ gang der UND-Schaltung 75 den Pegel "High" ein, während der Ausgang der ODER-Schaltung 78 ebenfalls den Pegel "High" annimmt. Ist daher, wie die Fig. 2(e) und 2(g) zeigen, der Ausgang B5 "Low", so wird der Ausgang B7 der Diskri­ minatorschaltung 62 immer auf dem Pegel "High" gehalten.

Wird andererseits der Ausgang B5 auf den Pegel "High" umgeschaltet, so nimmt der Ausgang der D-FF-Schaltung 66 ebenfalls den Pegel "High" ein, was dazu führt, daß der Ausgang der D-FF-Schaltung 65 auf "Low" gehalten wird, und zwar für einen Takt, da sie eine Verzögerung um einen Takt gegenüber dem Aus­ gang der D-FF-Schaltung 66 aufweist. Da der Ausgang der EXKLUSIV-ODER-Schal­ tung 73 dann den Pegel "High" annimmt, werden somit beide UND-Schal­ tungen 74 und 75 auf den niedrigen Pegel "Low" gelegt, was dazu führt, daß der Ausgang der ODER-Schaltung 78 ebenfalls auf den Pegel "Low" fällt. Da jedoch der Ausgang der D-FF-Schaltung 65 auf den Pegel "High" geschaltet wird, und zwar bei Empfang des nächsten Taktpulssignals, wird der Ausgang der EXKLU- SIV-ODER-Schaltung 73 auf den Pegel "Low" umgeschaltet. Im Ergebnis bedeu­ tet dies, daß der Ausgang der ODER-Schaltung 78 zurück auf den hohen Pegel "High" gelegt wird, da der Ausgang der UND-Schaltung 74 den hohen Pegel "High" annimmt.

Da die Diskriminatorschaltung 62 dazu dient, das Detektorsignal R1 abzuge­ ben, das für einen Zyklus des Taktpulssignals auf den Pegel "Low" geht, wird so­ mit der Ausgang B8 der RS-FF-Schaltung 64 auf den Pegel "Low" zurückgesetzt, wie in Fig. 2(h) gezeigt ist. Im Ergebnis wird das UND-Gatter 67 geschlossen, wobei gemäß Fig. 2(i) der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 den Zustand (1, 1, 1) bei­ behält, da das Taktpulssignal jetzt nicht mehr länger zum Aufwärts-/Abwärts­ zähler 59 übertragen wird.

Wird das vom Lichterzeugungsabschnitt erzeugte und auf den Lichtempfangs­ abschnitt auftreffende Licht unterbrochen, so fällt der Ausgang des Verstär­ kers 52 ab. Das hat zur Folge, daß der Ausgang B1 des Komparators 54 auf den niedrigen Pegel "Low" gesetzt wird. Dieser Zustand tritt während der Zeitspan­ ne t4 in Fig. 2(a) auf. Im Anschluß daran wird der Ausgang der EXKLUSIV- ODER-Schaltung 79 der EXKLUSIV-LOGIK-Schaltung 63 auf den Pegel "High" umgeschaltet, so daß der Ausgang B6 der NICHT-Schaltung 80 den Pegel "Low" annimmt, was in Fig. 2(i) gezeigt ist. Dadurch wird die RS-FF-Schaltung 64 auf den Pegel "High" zurückgesetzt, entsprechend Fig. 2(h). Im Ergebnis ist jetzt das UND-Gatter 67 geöffnet, wie die Fig. 2(i) zeigt, so daß das Taktpulssignal wieder zum Aufwärts-/Abwärtszähler 59 geliefert werden kann.

Zu dieser Zeit wird der U/D-Anschluß des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 auf dem Pegel "Low" gehalten, weil der Ausgang B1 auf dem niedrigen Pegel "Low" liegt. Somit werden die Ausgänge des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 gemäß fol­ gender Sequenz erneuert: (1, 1, 1)→(1, 1, 0)→(1, 0, 1). Das bedeutet, daß ge­ mäß Fig. 2(b) der Aufwärts/Abwärtszähler 59 das Taktpulssignal während der Zeitspanne t4 herunterzählt.

Wird jetzt der Ausgang B1 durch Rauschen N2 gestört, wie in Fig. 2(a) zu erken­ nen ist, so wird einer der Eingänge der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 79 auf "High" gezogen, und zwar aufgrund der Rauschstörung. Da jedoch der andere Eingang der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 79 weiterhin auf hohem Pegel "High" gehalten wird, und zwar mit dem Ausgang B5, der nach wie vor auf "High" ver­ bleibt, nimmt der Ausgang der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 79 den niedrigen Pegel "Low" an. Demzufolge wird gemäß Fig. 2(i) der Ausgang B6 der EXKLUSIV- LOGIK-Schaltung 63 auf den hohen Pegel "High" gezogen, und zwar in Antwort auf das Rauschen N2, wobei der Ausgang B8 der RS-FF-Schaltung 64 auf dem Pegel "High" verbleibt, da der Ausgang B7 der Diskriminatorschaltung 62 auf dem hohen Pegel "High" gehalten wird. Demzufolge wird das Taktpulssignal weiterhin zum Aufwärts-/Abwärtszähler 59 geliefert, da das UND-Gatter 67 weiterhin offen bleibt, und zwar unabhängig vom Rauschen N2.

Wird der Ausgang B1 durch Rauschen N2 gestört, so wird der U/D-Anschluß des Aufwärts-/Abwärtszählers auf den Pegel "High" gezogen, und zwar in Ant­ wort auf das Rauschen N2. Gemäß Fig. 2(b) zählt daher der Aufwärts-/Abwärts­ zähler 59 das Taktpulssignal während der Zeitspanne t5 hoch. Verschwindet das Rauschen N2, so wird der U/D-Anschluß wiederum auf den Pegel "Low" ge­ zogen, so daß jetzt der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 das Taktpulssignal wäh­ rend der Zeitspanne t6 herabzählt, was in Fig. 2(b) zu erkennen ist.

Erreichen die Ausgänge des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 den Zustand (0, 0, 0), so nimmt der Ausgang B3 der HAND-Schaltung 69 den hohen Pegel "High" an, entsprechend Fig. 2(c), während der Ausgang B4 der ODER-Schaltung 70 den Pegel "Low" annimmt, entsprechend Fig. 2(d). Der Ausgang B5 der Deco­ dierschaltung 61 geht daher zurück auf "Low", was in Fig. 2(e) gezeigt ist.

Nach alledem erlaubt die Ausgangsverzögerungsschaltung 55 den Abfall des Ausgangs B5 erst nach einer Verzögerungszeit 2 (siehe Fig. 2(e), und zwar bezo­ gen auf einen Abfall des Ausgangs B1 des Komparators 54, so daß der Ausgang B5 nicht durch Rauschstörungen beeinflußt wird, die im Ausgang B1 auftreten.

Die Verzögerungszeit 2 entspricht im vorliegenden Fall derjenigen Zeitspanne, in der sich die Ausgänge des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 vom Zustand (1, 1, 1) auf den Zustand (0, 0, 0) ändern können.

Nimmt der Ausgang B5 den niedrigen Pegel "Low" ein, so gibt die Diskriminator­ schaltung 62 gemäß Fig. 2(g) ein Detektorsignal R2 ab, welches auf den Pegel "Low" gesetzt ist, und zwar für einen Zyklus des Taktpulssignals. Hierdurch wird es möglich, den Ausgang B8 der RS-FF-Schaltung 64 auf den Pegel "Low" zurückzusetzen, wie in Fig. 2(h) angegeben. Im Ergebnis wird das UND-Gatter 67 geschlossen, so daß der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 seinen Zustand (0, 0, 0) beibehält, da jetzt das Taktpulssignal nicht länger zum Aufwärts-/Abwärts­ zähler 59 übertragen wird, wie die Fig. 2(i) erkennen läßt.

Wie oben beschrieben, kann der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 seinen Zählwert herunterzählen, wenn Rauschstörungen auftreten und der Ausgang des Kom­ parators 54 auf hohem Pegel "High" liegt. Treten andererseits Rauschstörungen auf, wenn der Ausgang des Komparators auf niedrigem Pegel "Low" liegt, so kann der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 seinen Zählwert heraufzählen. Mit der vorliegenden Schaltungsanordnung lassen sich Störungen im Ausgang der Ausgangsverzögerungsschaltung 55 infolge von Rauscherscheinungen verhin­ dern, was zu einer besseren Antirausch-Charakteristik führt, da die Verzöge­ rungszeiten 1 oder 2 in abhängig der Zeit verlängert sind, die einer Pulsbreite des Rauschens im Ausgang des Komparators 54 entspricht, wobei die Verzöge­ rungszeit auch die Zeit umfaßt, die für den Aufwärts-/Abwärtszähler 59 erfor­ derlich ist, um die vorbestimmte Zahl herauf- oder herabzählen zu können.

Zweites Ausführungsbeispiel

Bei der Ausgangsverzögerungsschaltung 55 gemäß dem ersten Ausführungs­ beispiel kann der seltene Fall auftreten, daß dann eine Störung erhalten wird, wenn ein den Ausgang B1 störendes Rauschen mit hohem Pegel mit der anstei­ genden Flanke des Taktpulssignals synchronisiert ist, das vom Oszillator 58 kommt, wie die Fig. 5(a) und 5(b) erkennen lassen. Der Grund liegt darin, daß der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 das Taktpulssignal in Antwort auf den Pegel am U/D-Anschluß zählt, nachdem das ihm zugeführte Taktpulssignal ange­ stiegen ist. Ist der hohe Pegel des Rauschens mit einem Anstieg des Taktpuls­ signals synchronisiert, so wird der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 gezwungen, das Taktpulssignal heraufzuzählen, und zwar unabhängig vom niedrigen Pegel des Rauschens, wie die Fig. 5(c) zeigt. Nachdem in einem solchen Fall der Auf­ wärts-/Abwärtszähler 59 seinen vollen Zählwert erreicht hat, nimmt der Aus­ gang B3 der HAND-Schaltung 69 den niedrigen Pegel "Low" ein, wobei zu diesem Zeitpunkt der Ausgang der ODER-Schaltung 70 den hohen Pegel "High" auf­ weist, wie die Fig. 5(c) und 5(d) erkennen lassen, was zu einer solchen Störung führen kann, daß der Ausgang B5 der Decodierschaltung 61 einen Anstieg auf­ weisen kann, wie in Fig. 5(e) zu erkennen ist. Da der Ausgang B1 bei Verschwin­ den des Rauschens wieder den Pegel "Low" annimmt, fällt der Ausgang B5 der Decodierschaltung 61 ebenfalls auf den Pegel "Low" in Antwort auf die Herab­ zähloperation des Aufwärts-/Abwärtszählers 59. Dieser Vorgang wurde bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Zur Lösung des obigen Problems wird ein Aufbau eines Lichtempfangsab­ schnitts vorgeschlagen, der eine Ausgangsverzögerungsschaltung 55 mit ver­ besserter Antirausch-Charakteristik aufweist. Hierzu wird auf die Fig. 4 Bezug genommen. Gleiche Elemente wie in Fig. 1 sind dabei mit den gleichen Bezugs­ zeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben.

Der Lichtempfangsabschnitt des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthält eine integrierte Schaltung 91, die zwischen dem Ausgang des Komparators 54 und dem Eingang der D-FF-Schaltung 60 liegt. Die integrierte Schaltung 91 enthält eine CR-Integrationsschaltung mit einem Widerstand 92 und einem Kondensator 93 sowie einen Komparator 94. Genauer gesagt ist ein Ausgang des Komparators 54 mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Komparators 94 verbunden, und zwar über den Widerstand 92. Ein Ende des Kondensators 93 ist mit einer Leitungsverbindung zwischen dem Widerstand 92 und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Komparators 94 ver­ bunden, während das andere Ende des Kondensators 93 geerdet ist. Eine Refe­ renzspannung wird zu einem invertierenden Eingangsanschluß des Kompara­ tors 54 geliefert. Ein Ausgang des Komparators 94 ist mit einem D-Anschluß der D-FF-Schaltung 60 verbunden.

Im vorliegenden Fall ist eine Zeitkonstante der CR-Integrationsschaltung so eingestellt, daß sie größer ist als ein Oszillationszyklus des Oszillators 58.

Bei der oben beschriebenen Anordnung läßt sich der Oszillationszyklus des Os­ zillators 58 leicht auf mehrere µs einstellen. Beispielsweise sei angenommen, daß der Wert des Widerstands 92 bei 250 kΩ liegt und daß der Kondensator 93 eine Kapazität von 20 pF aufweist, um den Oszillationszyklus auf 5 µs einzu­ stellen. Die Zeitkonstante der CR-Integrationsschaltung ist dann gleich 5 µs. Selbst wenn zu dieser Zeit ein Rauschzyklus exakt dem Oszillationszyklus ent­ spricht und deren Phasen miteinander koinzidieren, kann das Rauschen mit Hilfe der CR-Integrationsschaltung eliminiert werden. Darüber hinaus ist es einfach, den Widerstand 92 und den Kondensator 93 jeweils zu integrieren, wenn sie die oben erwähnten Werte aufweisen.

Beim obigen Ausführungsbeispiel läßt sich der größte Teil des Lichtempfangs­ abschnitts monolithisch integrieren, wobei ferner eine verbesserte Antirausch- Charakteristik der Ausgangsverzögerungsschaltung 55 erhalten wird.

Die oben erwähnte integrierte Schaltung 91 kann durch einen herkömmlichen Miller-Integrator gemäß Fig. 6 ersetzt werden. Da der Kondensator C31 durch einen Konstantstrom aufgeladen wird, der den gleichen Wert wie ein Strom auf­ weist, der vom Komparator 54 kommt, läßt sich die Genauigkeit des Ausgangs des Komparators 94 verbessern. Im vorliegenden Fall sei angenommen, daß ein Strom in einen Verbindungsbereich zwischen dem nichtinvertierenden An­ schluß des Komparators 94 und dem Kondensator C31 hineinfließt, wobei die­ ser Strom mit I31 bezeichnet ist. Darüber hinaus fließt ein Strom vom genann­ ten Verbindungsbereich als Emitterstrom, der mit I32 bezeichnet ist. Sei ange­ nommen, daß die Beziehung I31 = 2×I32 zwischen den Strömen I31 und I32 gilt, daß die Kapazität des Kondensators C31 durch den Ausdruck C31 reprä­ sentiert ist und daß eine Referenzspannung V_ref zu einem invertierenden Ein­ gangsanschluß des Komparators 94 geliefert wird, so ergibt sich die Zeitkon­ stante τ zum Aufladen/Entladen des Kondensators C31 zu:

τ = C31 × V_ref/I32.

Darüber hinaus wird zur einfacheren Erläuterung ein 3-Bit-Binärzähler für den Aufwärts-/Abwärtszähler 59 im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verwendet. Allerdings läßt sich die Ausgangsverzögerungszeit in gewünschter Weise dadurch verlängern, daß die Anzahl der Bits N wahlweise erhöht werden kann. Weist ein Oszillatorzyklus des Oszillators 58 den Wert T1 auf und wird wenigstens die Ausgangsverzögerungszeit T2 benötigt, so läßt sich die Anzahl der Bits in Übereinstimmung mit folgender Relation ausdrücken:

T2=2^N×T1.

Sind beispielsweise T1=10 µs und N=7, so ergibt sich gemäß obigem Ausdruck für T2 der Wert T2=2⁷×10 µs=1,28 ms. Der Ausgang des Photokopplers kann daher um wenigstens 1,28 µs gegenüber seinem Eingang verzögert werden, und zwar durch Verwendung eines 7-Bit-Binärzählers für den Aufwärts-/Abwärts­ zähler 59.

Drittes Ausführungsbeispiel

Die Ausgangsverzögerungsschaltung 55 nach dem ersten Ausführungsbeispiel weist eine vergleichsweise komplizierte Schaltungskonfiguration auf, da die RS-FF-Schaltung 64 innerhalb der Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung 90 zum Einsatz kommt. Tritt darüber hinaus Strahlungsrauschen oder anderes Rau­ schen im Ausgang der RS-FF-Schaltung auf, die durch die HAND-Schaltungen 71 und 72 innerhalb des Decodierers 61 gebildet wird, so ergeben sich auch Störungen in der Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung 90, da die RS-FF-Schal­ tung 64 aufgrund ihres Betriebsverhaltens diese Störungen weiterleitet.

Im nachfolgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 ein drittes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es handelt sich hier eben­ falls um eine integrierte Ausgangsverzögerungsschaltung 55, deren Herstel­ lungskosten sich dadurch reduzieren lassen, daß die Chipgröße noch weiter miniaturisiert wird. Darüber hinaus weist die gesamte Ausgangsverzögerungs­ schaltung 55 nach diesem Ausführungsbeispiel ein noch stabileres Betriebs­ verhalten auf. Gleiche Elemente wie beim ersten und zweiten Ausführungsbei­ spiel sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Sie werden daher nicht nochmals beschrieben.

Die Fig. 7 zeigt einen Schaltungsaufbau des Lichtempfangsabschnitts eines Photokopplers nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Im Lichtemp­ fangsabschnitt befinden sich wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel die Photodiode 50, die lichtgeschützte Photodiode 51, die Verstärker 52 und 53, der Komparator 54 und die Ausgangsverzögerungsschaltung 55. Sämtliche ge­ nannten Elemente sind in einem Festkörper (monolithisch) integriert.

Innerhalb der Ausgangsverzögerungsschaltung 55 ist ein D-Anschluß der D-FF-Schaltung 60 mit einem Ausgang des Komparators 54 verbunden. Ein Q-An­ schluß der D-FF-Schaltung 60 ist mit einem U/D-Anschluß des Aufwärts-/Ab­ wärtszählers 59 und weiter mit einem der Eingangsanschlüsse einer EXKLU­ SIV-ODER-Schaltung 102 verbunden. Bei Empfang der fallenden Flanke eines ersten unterteilten Taktsignals F5, das zu einem CK-Anschluß der D-FF-Schal­ tung 60 geliefert wird, werden daher der Pegel des Q-Anschlusses der D-FF-Schaltung 60, der Pegel des U/D-Anschlusses des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 und der eine der genannten Eingangsanschlüsse der EXKLUSIV-ODER-Schal­ tung 102 vom Pegel "Low" auf den Pegel "High" oder vom Pegel "High" auf den Pegel "Low" gezogen, abhängig vom Ausgang des Komparators 54. Demzu­ folge ist es mit Hilfe der D-FF-Schaltung 60 möglich, den Ausgang des Kompara­ tors 54 mit einem zweiten unterteilten Taktsignal F13 zu synchronisieren, das zum Aufwärts-/Abwärtszähler 59 geliefert wird. Sowohl das erste unterteilte Taktsignal F5 als auch das zweite unterteilte Taktsignal F13 werden, wie später noch beschrieben wird, vom Taktpulssignal F2 abgeleitet, das durch den Oszil­ lator 58 erzeugt wird.

Die Q-Anschlüsse des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 sind jeweils mit zugehöri­ gen Eingangsanschlüssen einer HAND-Schaltung 69 in der Decodierschaltung 100 verbunden und darüber hinaus mit jeweiligen Eingangsanschlüssen einer ODER-Schaltung 70 innerhalb der Decodierschaltung 100. Ferner sind alle R-Anschlüsse des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 untereinander und mit einem Ausgang einer Anfangsrücksetzschaltung 68 verbunden. Die Anfangsrücksetz­ schaltung 68 liefert die Bits "0" zu jedem Ausgang des Aufwärts-/Abwärtszäh­ lers 59, wenn die Stromversorgungsquelle eingeschaltet wird.

Die Decodierschaltung 100 detektiert denjenigen Zustand, in welchem alle Bits des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 entweder "0" oder "1" sind. Ein Ausgang der HAND-Schaltung 69 ist mit einem D-Anschluß einer D-FF-Schaltung 105 ver­ bunden, während ein Ausgang der ODER-Schaltung 70 mit einem D -Anschluß der D-FF-Schaltung 106 verbunden ist. Das erste unterteilte Taktsignal F5 wird zu entsprechenden CK-Anschlüssen der D-FF-Schaltungen 105 und 106 übertragen. Die D-FF-Schaltungen 105 und 106 gestatten es somit, die jeweili­ gen Ausgänge der HAND-Schaltung 69 und der ODER-Schaltung 70 mit dem zwei­ ten unterteilten Taktsignal F13 zu synchronisieren, das zum Aufwärts-/Ab­ wärtszähler 59 geliefert wird.

Ein Q-Anschluß der D-FF-Schaltung 105 ist einerseits mit einem Setzanschluß einer RS-FF-Schaltung 101 der nächsten Stufe und andererseits mit einem der Eingangsanschlüsse der UND-Schaltung 103 verbunden. Darüber hinaus ist ein Q-Anschluß der D-FF-Schaltung 106 einerseits mit einem Rücksetzan­ schluß der RS-FF-Schaltung 101 und andererseits mit dem anderen der Ein­ gangsanschlüsse der UND-Schaltung 103 verbunden. Ein Ausgang F9 der RS-FF-Schaltung 101, der als Ausgang der Ausgangsverzögerungsschaltung 55 dient, ist mit dem anderen Eingangsanschluß der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 102 verbunden.

Ein Ausgang der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 102 ist mit einem der Eingangs­ anschlüsse einer ODER-Schaltung 104 verbunden, während ein Ausgang der UND-Schaltung 103 mit dem anderen Eingangsanschluß der ODER-Schaltung 104 verbunden ist. Ein Ausgang der ODER-Schaltung 104 ist mit einem der Eingangsanschlüsse eines HAND-Gatters 112 verbunden. Das Öffnen und Schließen des HAND-Gatters 112 läßt sich somit durch den Ausgang der ODER-Schaltung 104 steuern. Ein Ausgang des HAND-Gatters 112 gibt das zweite un­ terteilte Taktsignal F13 aus, wobei dieser Ausgang mit jedem der CK-Anschlüs­ se des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 verbunden ist.

Als nächstes wird der Schaltungsaufbau zur Erzeugung des ersten unterteilten Taktsignals F5 und des zweiten unterteilten Taktsignals F13 näher beschrie­ ben. Der Ausgang des Oszillators 58 ist mit einem CK-Anschluß einer D-FF-Schaltung 110a verbunden, die sich innerhalb eines Frequenzteilers 110 der nächsten Stufe befindet. Er enthält zwei D-FF-Schaltungen. Ein Q-Anschluß der D-FF-Schaltung 110a ist einerseits mit einem CK-Anschluß der anderen D-FF-Schaltung 110b innerhalb des Frequenzteilers 110 und andererseits mit ei­ nem der Eingangsanschlüsse einer HAND-Schaltung 111 verbunden. Ein Q-Anschluß der D-FF-Schaltung 110b ist dagegen einerseits mit dem anderen Eingangsanschluß der HAND-Schaltung 111 und andererseits mit dem ande­ ren Eingangsanschluß des HAND-Gatters 112 verbunden, und zwar über eine NICHT-Schaltung 113. Die jeweils invertierten Ausgänge Q der D-FF-Schaltun­ gen 110a und 110b sind auf die jeweils eigenen D-Anschlüsse dieser D-FF-Schaltungen 110a und 110b zurückgeführt.

Ein Ausgang der HAND-Schaltung 111, über den das erste unterteilte Takt­ signal F5 erhalten wird, ist mit den CK-Anschlüssen der jeweiligen D-FF-Schal­ tungen 60, 105 und 106 verbunden.

Im nachfolgenden wird unter Bezugnahme auf das in Fig. 8 gezeigte Zeitdia­ gramm die Betriebsweise der Ausgangsverzögerungsschaltung 55 nach Fig. 7 näher beschrieben. Gemäß Fig. 8(a) sind drei Zeitperioden vorhanden, nämlich die Perioden t11 bis t13, wobei diese Zeitperioden in Übereinstimmung mit den Pegeländerungen des Ausgangs F1 stehen, der vom Komparator 54 abgegeben wird. Im folgenden sei angenommen, daß der Ausgangszustand jedes Bits im Auf­ wärts-/Abwärtszähler 59 durch folgenden Ausdruck gegeben ist: (c₁, b₁, a₁). Die Ausgänge des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 bei Einschalten der Ver­ sorgungsspannung Vcc stellen sich dann wie folgt dar: (0, 0, 0).

Im nachfolgenden wird erläutert, warum die Phase des ersten unterteilten Takt­ signals F5, das zu den D-FF-Schaltungen 60, 105 und 106 geliefert wird, und die Phase des zweiten unterteilten Taktsignals F13, das zum Aufwärts-/Ab­ wärtszähler 59 geliefert wird, so eingestellt sind, daß sie sich voneinander un­ terscheiden.

Wie die Fig. 8(b) und 8(c) zeigen, untersetzt die D-FF-Schaltung 110a die Fre­ quenz des Taktpulssignals F2, das vom Oszillator 58 erzeugt wird, und zwar um 1/2, so daß auf diese Weise ein Signal F3 erhalten wird. Die Fig. 8(d) läßt dar­ über hinaus erkennen, daß die D-FF-Schaltung 110b die Frequenz des Signals F3 nochmals um 1/2 untersetzt, um auf diese Weise ein Signal F4 zu erzeugen. Entsprechend der Fig. 8(e) wird das erste unterteilte Taktsignal F5 also aus den Signalen F3 und F4 innerhalb der HAND-Schaltung 111 gebildet. Dieses erste unterteilte Taktsignal F5 weist denselben Zyklus wie das Signal F4 auf, wie die Fig. 8(d) und 8(e) erkennen lassen, jedoch sind beide Signale F4 und F5 im Zy­ klus um 1/4 gegeneinander verschoben, und zwar bezogen auf ihre fallenden Flanken. Ist darüber hinaus das HAND-Gatter 112 geöffnet, so wird das Signal F4 zum Aufwärts-/Abwärtszähler 59 als zweites unterteiltes Taktsignal F13 ge­ liefert.

Im Ergebnis bedeutet dies, daß eine Pegeländerung des Ausgangs F6 der D-FF-Schaltung 60, der mit dem Abfall des ersten unterteilten Taktsignals F5 syn­ chronisiert ist, nicht mit einer Pulskante des zweiten unterteilten Taktsignals F13, sondern mit einem Mittelpunkt p einer Pulsspitze des Taktsignals F13 syn­ chronisiert ist, wie anhand eines Vergleichs der Fig. 8(e), 8(i) und 8(n) zu erken­ nen ist. Hierdurch wird es möglich, eine Umschaltung zwischen dem Aufwärts­ zählbetrieb und dem Abwärtszählbetrieb des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 vorzunehmen, und zwar während der stabilisierten Periode des Aufwärts-/Ab­ wärtszählers 59. Erfolgt die Umschaltung zwischen diesen Betriebszuständen des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 synchron mit einem Anstieg des zweiten un­ terteilten Taktsignals F13, so könnten diese Betriebszustände des Aufwärts-/Ab­ wärtszählers 59 unstabil werden, da es schwierig zu bestimmen ist, ob der momentane Betrieb sich auf das Heraufzählen oder auf das Herabzählen be­ zieht. Mit der oben beschriebenen Anordnung läßt sich dieser Nachteil beseiti­ gen.

Nachdem die Photodiode 50 Licht empfangen hat und der Ausgang des Verstär­ kers 52 den Ausgang des Verstärkers 53 überschreitet, nimmt der Ausgang F1 des Komparators 54 den hohen Pegel "High" ein, wie die Fig. 8(a) zeigt. Zu die­ sem Zeitpunkt beginnt eine Zeitperiode t11 zu laufen, die dann endet, wenn der Ausgang G1 durch Rauschen Ni gestört wird. Nimmt der Ausgang F6 der D-FF-Schaltung 60 den hohen Pegel "High" in Synchronisation mit einem Abfall des ersten unterteilten Taktsignals F5 ein, wie die Fig. 8(i) zeigt, so wird der Aus­ gang F9 der RS-FF-Schaltung 101 weiterhin auf dem niedrigen Pegel "Low" ge­ halten, und zwar in Übereinstimmung mit dem Ausgang des Aufwärts-/Ab­ wärtszählers 59, wie die Fig. 8(j) erkennen läßt. Dementsprechend nimmt der Ausgang F10 der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 102 den hohen Pegel "High" ge­ mäß Fig. 8(k) ein, während ein Ausgang F12 der ODER-Schaltung 104 ebenfalls den hohen Pegel "High" einnimmt, wie die Fig. 8(m) erkennen läßt. Da jetzt das HAND-Gatter 112 öffnet, kann das vom Signal F4 abgeleitete zweite dividierte Taktsignal F13 zum Aufwärts-/Abwärtszähler 59 geliefert werden, das in Fig. 8(n) gezeigt ist.

Der Aufwärts-/Abwärtszähler 59, dessen U/D-Anschluß auf hohem Pegel "High" liegt, weil der Ausgang F1 auf "High" liegt, beginnt nunmehr mit der Hochzählung des zweiten unterteilten Taktsignals F13. Sodann wird in Über­ einstimmung mit den Fig. 8(g) und 8(n) ein Ausgangszustand für jedes Bit (c₁, b₁, a₁) synchron mit einem Anstieg des zweiten unterteilten Taktsignals F13 bestimmt.

Der Ausgang der HAND-Schaltung 69 nimmt den hohen Pegel "High" ein, wenn wenigstens eines dieser Bits auf logisch "0" liegt, während der Ausgang der ODER-Schaltung 70 den hohen Pegel "High" annimmt, wenn wenigstens eines dieser Bits auf logisch "1" liegt. Befinden sich alle Bits auf logisch "1", ist also der Vollzählzustand erreicht, so wird der Ausgang der HAND-Schaltung 69 auf "Low" gezogen, während der Ausgang der ODER-Schaltung 70 den hohen Pegel "High" annimmt. Die RS-FF-Schaltung 101 hält somit den Ausgang F9 auf "Low", bis alle Bits den Wert logisch "1" zeigen, und schaltet den Ausgang F9 auf "High", nachdem alle Bits den Wert logisch "1" erreicht haben.

Wird gemäß Fig. 8(a) der Ausgang F1 während einer Zeitspanne t12 durch Rau­ schen Ni gestört, das daran erkannt werden kann, daß es einen niedrigen Pegel "Low" aufweist, so werden beide Ausgänge F6 und F9 auf "Low" gelegt, wie die Fig. 8(i) und 8(j) zeigen. Hierdurch wird der Ausgang F10 der EXKLUSIV-ODER-Schal­ tung 102 auf "Low" gezogen, wie in Fig. 8(k) dargestellt ist. Da die Ausgän­ ge der HAND-Schaltung 69 und der ODER-Schaltung 70 auf dem hohen Pegel "High" gehalten werden, wie oben beschrieben, können selbst in diesem Fall die Ausgänge F7 und F8 der jeweiligen D-FF-Schaltungen 105 und 106 auf hohem Pegel "High" gehalten werden, ungeachtet der durch das Rauschen Ni hervorge­ rufenen Störung, wie die Fig. 8(h) und 8(i) erkennen lassen. Entsprechend den Fig. 8(l) und 8(m) lassen sich somit die jeweiligen Ausgänge F11 und F12 der UND-Schaltung 103 und der ODER-Schaltung 104 auf hohem Pegel "High" hal­ ten, und zwar unabhängig vom Rauschen Ni, wodurch es möglich ist, das HAND-Gatter 112 offenzuhalten. Die Zufuhr des zweiten unterteilten Takt­ signals F13 zum Aufwärts-/Abwärtszähler 59 wird daher nicht gestoppt, wie die Fig. 8(n) erkennen läßt.

Da andererseits der U/D-Anschluß des Aufwärts-/Abwärtszählers 59 infolge des Rauschens Ni auf den Pegel "Low" gezogen wird, zählt der Aufwärts-/Ab­ wärtszähler 59 das zweite unterteilte Taktsignal F13 herunter, wie die Fig. 8(g) zeigt. Da jedoch der Ausgang F9 der RS-FF-Schaltung 101 auf niedrigem Pegel "Low" gehalten wird, wie oben beschrieben, bis alle Bits des Aufwärts-/Ab­ wärtszählers 59 den logischen Wert "1" aufweisen, läßt sich die Störung des Ausgangs F9 durch das Rauschen Ni wirksam verhindern.

Wenn das Rauschen Ni in der Zeitperiode t13 wieder verschwunden ist und der Ausgang F1 wieder seinen hohen Pegel "High" eingenommen hat, wie die Fig. 8(a) zeigt, wird der Ausgang F6 auf "High" umgeschaltet, und zwar dann, wenn das erste unterteilte Taktsignal F5 abfällt und der mittlere Punkt p einer Puls­ spitze des zweiten unterteilten Taktsignals F13 erreicht ist, wie zuvor beschrie­ ben. Der Aufwärts-/Abwärtszähler 59, dessen U/D-Anschluß auf hohen Pegel "High" umgeschaltet worden ist, beginnt dann wieder mit dem Hochzählen des zweiten unterteilten Taktsignals F13, das ihm zugeführt wird.

Nimmt der Ausgangszustand eines jeden Bits (c₁, b₁, a₁) des Aufwärts-/Ab­ wärtszählers 59 den Zustand (1, 1, 1) ein, so geht der Ausgang der HAND-Schal­ tung 69 auf "Low", während der Ausgang der ODER-Schaltung 70 auf den hohen Pegel "High" geht, wie bereits zuvor erwähnt. Entsprechend Fig. 8(l) wird somit der Ausgang F11 der UND-Schaltung 103 auf "Low" gezogen, und zwar syn­ chron mit dem Abfall des ersten unterteilten Taktsignals F5. Andererseits wird gemäß Fig. 8(j) der Ausgang F9 der RS-FF-Schaltung 101 auf den hohen Pegel "High" gezogen, und zwar synchron mit dem Abfall des ersten unterteilten Takt­ signals F5. Im Ergebnis werden beide Eingänge der EXKLUSIV-ODER-Schal­ tung 102 auf hohen Pegel "High" gezogen, was zur Folge hat, daß der Ausgang F10 der EXKLUSIV-ODER-Schaltung 102 auf "Low" gelegt wird, wie die Fig. 8(k) erkennen läßt.

Da beide Ausgänge F10 und F11 auf niedrigen Pegel "Low" gehen, und zwar in Synchronisation mit dem Abfall des ersten unterteilten Taktsignals F5, wird der Ausgang F12 der ODER-Schaltung 104 ebenfalls auf "Low" gezogen, wie die Fig. 8(m) zeigt. Dabei wird dann das HAND-Gatter 112 geschlossen. Das bedeu­ tet, daß der Ausgangszustand eines jeden Bits (c₁, b₁, a₁) des Aufwärts-/Ab­ wärtszählers 59 auf dem Wert (1, 1, 1) beibehalten wird. Es sei darauf hingewie­ sen, daß das Öffnen und Schließen des HAND-Gatters 112, also die Lieferung des zweiten unterteilten Taktsignals F13 zum Aufwärts-/Abwärtszähler 59, synchron mit einem Abfall des ersten unterteilten Taktsignals F5 gesteuert werden kann, und zwar dadurch, daß das erste unterteilte Taktsignal F5 zu den D-FF-Schaltungen 60, 105 und 106 übertragen wird.

Bei der Ausgangsverzögerungsschaltung 55 nach dem vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel ist es möglich, eine noch längere Verzögerungszeit als bei den Ausgangsverzögerungsschaltungen 55 nach dem ersten und zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel zu erhalten, da der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 in Übereinstim­ mung mit dem zweiten unterteilten Taktsignal F13 betrieben wird, welches durch Frequenzuntersetzung bzw. Frequenzteilung des Taktpulssignals F2 auf 1/4 erhalten wird. Ferner erfolgt die Umschaltung des Betriebs des Aufwärts-/ Abwärtszählers 59 während eines stabilen Zustands des Aufwärts-/Abwärts­ zählers 59. Da innerhalb der Ausgangsverzögerungsschaltung 55 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel keine RS-FF-Schaltung enthalten ist, wie sie innerhalb der Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung 90 der Ausgangsverzöge­ rungsschaltungen 55 nach dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ver­ wendet wird, läßt sich auch der Nachteil eliminieren, daß durch Strahlungs­ rauschen, welches den Ausgang der RS-FF-Schaltung 101 stört, das Öffnen und Schließen des HAND-Gatters 112 beeinflußt werden kann. Es ergibt sich somit ein stabilerer Betrieb der Ausgangsverzögerungsschaltung 55.

Durch Vereinfachung der Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung lassen sich dar­ über hinaus Größe und Kosten des Chips, in welchem die Ausgangsverzöge­ rungsschaltung 55 integriert ist, weiter minimieren.

Ein Lichtempfangsabschnitt eines Photokopplers nach der Erfindung enthält ein Lichtempfangselement 50, eine Konverterschaltung 52 bis 54, einen Oszil­ lator 58, einen Aufwärts-/Abwärtszähler 59, einen Decodierer 61 und eine Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung 90, wobei alle diese Elemente in einem Festkörper integriert sind. Fällt Licht vom Lichterzeugungsabschnitt auf den Lichtempfangsabschnitt, so wird der Ausgang der Konverterschaltung 52 bis 54 auf "High" gezogen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Ausgang des Decodierers 61 so lange verzögert, bis der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 eine voreingestellte Anzahl von Taktsignalen hochgezählt hat, die von der Taktsignalzufuhr-Steu­ erschaltung 90 geliefert werden. Nimmt dagegen der Ausgang der Konverter­ schaltung 52 bis 54 einen niedrigen Pegel "Low" ein, so wird der Ausgang des Decodierers 61 so lange verzögert, bis der Aufwärts-/Abwärtszähler 59 die von der Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung 90 gelieferten Taktsignale auf "0" her­ untergezählt hat. Treten im Eingangssignal des Photokopplers Störungen auf, die z. B. durch Rauschen erzeugt werden, so lassen sich diese Störungen aus­ blenden, da der Ausgang des Decodierers 61 so lange verzögert wird, bis der Zählwert des Zählers 59 die voreingestellte Zahl oder den Wert "0" erreicht hat, und zwar unabhängig von der Umschaltung der Zählrichtung des Zählers 59. Der Photokoppler nach der Erfindung weist daher eine verbesserte Antirausch- Charakteristik auf.

Claims (16)

1. Photokoppler mit einem Lichterzeugungsabschnitt zur Umwandlung ei­ nes Eingangssignals in Licht und einem Lichtempfangsabschnitt zur Umwand­ lung des vom Lichterzeugungsabschnitt kommenden Lichts in ein Signal sowie zur Ausgabe dieses Signals, nachdem es so lange verzögert worden ist, bis we­ nigstens das Eingangssignal stabil geworden ist, gekennzeichnet durch:

• - eine Lichtempfangseinrichtung (50) zum Empfangen von Licht vom Lichter­ zeugungsabschnitts,
• - eine Konvertereinrichtung (52 bis 54), die ihren Ausgang von "Low" auf "High" umschaltet, wenn die Lichtempfangseinrichtung (50) Licht empfängt,
• - einen Oszillator (58) zur Erzeugung eines Taktsignals,
• - einen Aufwärts-/Abwärtszähler (59) zum Zählen des Taktsignals von Null bis zu einer voreingestellten Zahl, dessen Betriebszustand zwischen einem Her­ raufzählbetrieb und einem Herabzählbetrieb in Übereinstimmung mit dem Ausgang der Konvertereinrichtung (52 bis 54) umgeschaltet werden kann,
• - einen Decodierer (61), der seinen Ausgang von "Low" auf "High" umschaltet, wenn ein Zählwert des Aufwärts-/Abwärtszählers (59) eine voreingestellte Zahl erreicht, nachdem der Aufwärts-/Abwärtszähler (59) heraufzuzählen be­ gonnen hat in Antwort auf eine erste Pegeländerung des Ausgangs der Kon­ vertereinrichtung (52 bis 54) von "Low" auf "High"; der seinen Ausgang auf "High" hält, bis die voreingestellte Zahl auf "0" heruntergezählt ist, nachdem der Aufwärts-/Abwärtszähler (59) herunterzuzählen begonnen hat in Ant­ wort auf eine zweite Pegeländerung des Ausgangs der Konvertereinrichtung (52 bis 54) von "High" auf "Low"; und der seinen Ausgang von "High" auf "Low" umschaltet, wenn der Zählwert den Wert Null erreicht; wobei dieser Ausgang den Ausgang des Photokopplers bildet, und
• - eine Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung (90) zur Lieferung des Taktsignals zum Aufwärts-/Abwärtszähler (59) von der ersten Pegeländerung bis zum Er­ reichen des vollen Zählwerts des Aufwärts-/Abwärtszählers (59) sowie zur erneuten Lieferung des Taktsignals zum Aufwärts-/Abwärtszähler (59) von der zweiten Pegeländerung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der volle Zählwert des Aufwärts-/Abwärtszählers (59) auf Null heruntergezählt ist, wobei
• - die Lichtempfangseinrichtung (50), die Konvertereinrichtung (52 bis 54), der Oszillator (58), der Aufwärts-/Abwärtszähler (59), der Decodierer (61) und die Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung (90) in einem Festkörper inte­ griert sind.

2. Photokoppler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

• - eine Teilereinrichtung (110) zur Frequenzunterteilung des Taktsignals zwecks Erzeugung eines ersten Sub-Taktsignals und eines zweiten Sub-Takt­ signals, die untereinander eine Phasendifferenz aufweisen, wobei we­ nigstens entweder eine fallende Pulsflanke oder eine ansteigende Pulsflanke des ersten Sub-Taktsignals mit einem Pulsplateau des zweiten Sub-Takt­ signals synchronisiert ist, und
• - eine erste Synchronisiereinrichtung zum Synchronisieren des Ausgangs der Konvertereinrichtung (52 bis 54) mit dem ersten Sub-Taktsignal, wobei der Aufwärts-/Abwärtszähler (59) das zweite Sub-Taktsignal im Bereich von Null bis zur voreingestellten Zahl zählt und seinen Betriebszustand zwischen dem Heraufzählbetrieb und dem Herabzählbetrieb in Übereinstimmung mit ei­ nem Ausgang der ersten Synchronisiereinrichtung umschaltet.

3. Photokoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Aufwärts-/Abwärtszähler (59) eine Mehrzahl von Flip-Flop-Schaltungen enthält, die jeweils ein Binärsignal in Übereinstimmung mit einem Bit eines Zählwerts des Aufwärts/Abwärtszählers (59) abgeben, und
• - der Decodierer (61) eine HAND-Schaltung (69) zum Empfang des Ausgangs je­ der der Flip-Flop-Schaltungen; eine erste ODER-Schaltung (70) zum Emp­ fang des Ausgangs jeder der Flip-Flop-Schaltungen; eine zweite Synchroni­ siereinrichtung zum Synchronisieren des Ausgangs der HAND-Schaltung (69) mit dem ersten Sub-Taktsignal; eine dritte Synchronisiereinrichtung zum Synchronisieren des Ausgangs der ersten ODER-Schaltung (70) mit dem ersten Sub-Taktsignal; und eine erste RS-Typ Flip-Flop-Schaltung aufweist, die durch einen Ausgang der zweiten Synchronisiereinrichtung gesetzt und durch einen Ausgang der dritten Synchronisiereinrichtung zurückgesetzt wird, wobei der Ausgang der ersten RS-Typ Flip-Flop-Schaltung den Ausgang des Photokopplers bildet.

4. Photokoppler nach Anspruch 1, gekennzeichnet, durch eine Anfangs­ rücksetzschaltung (68) zum Rücksetzen des Aufwärts-/Abwärtszählers (59) bei Einschalten der Spannungsversorgung des Photokopplers.

5. Photokoppler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die erste Synchronisiereinrichtung eine erste D-Typ Flip-Flop-Schaltung (60) ist, deren Dateneingangsanschluß mit dem Ausgang der Konvertereinrichtung (54) ver­ bunden ist.

6. Photokoppler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung (90) folgendes enthält:

• - eine EXKLUSIV-ODER-Schaltung (102) zur Durchführung einer EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung zwischen einem Ausgang der ersten D-Typ Flip-Flop-Schal­ tung (60) und einem Ausgang des ersten RS-Typ Flip-Flops (101);
• - eine UND-Schaltung (103) zur Durchführung einer UND-Verknüpfung zwi­ schen einem Ausgang der zweiten Synchronisiereinrichtung und einem Aus­ gang der dritten Synchronisiereinrichtung;
• - eine zweite ODER-Schaltung (104) zur Durchführung einer ODER-Verknüp­ fung zwischen einem Ausgang der EXKLUSIV-ODER-Schaltung (102) und ei­ nem Ausgang der UND-Schaltung (103), wobei das zweite Sub-Taktsignal zum Aufwärts-/Abwärtszähler (59) lieferbar ist, wenn der Ausgang der zwei­ ten ODER-Schaltung (104) auf logisch hohem Pegel "High" liegt.

7. Photokoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auf­ wärts-/Abwärtszähler (59) eine Mehrzahl von Flip-Flop-Schaltungen aufweist, die jeweils ein Binärsignal in Übereinstimmung mit einem Bit eines Zählwerts des Aufwärts-/Abwärtszählers (59) abgeben, und daß die Decodiereinrichtung (61) eine HAND-Schaltung (69) zum Empfang des Ausgangs jeder der Flip-Flop-Schal­ tungen, eine ODER-Schaltung (70) zum Empfang des Ausgangs jeder der Flip-Flop-Schaltungen und eine erste RS-Typ Flip-Flop-Schaltung (71, 72) auf­ weist, die durch den Ausgang der HAND-Schaltung (69) gesetzt und durch den Ausgang der ODER-Schaltung (70) zurückgesetzt wird, wobei ein Ausgang der ersten RS-Typ Flip-Flop-Schaltung den Ausgang des Photokopplers bildet.

8. Photokoppler nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine erste D-Typ Flip-Flop-Schaltung (60) zum Empfang des Taktsignals, welche einen Daten­ eingangsanschluß aufweist, der mit einem Ausgang der Konvertereinrichtung (54) verbunden ist, derart, daß der Aufwärts-/Abwärtszähler (59) seinen Zähl­ betriebszustand zwischen der Heraufzähl-Betriebsart und der Herabzähl-Be­ triebsart in Antwort auf ein Ausgangssignal der ersten D-Typ Flip-Flop-Schal­ tung (60) umschalten kann.

9. Photokoppler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktsignalzufuhr-Steuerschaltung folgendes enthält:

• - eine EXKLUSIV-LOGIK-Schaltung (63) zum Invertieren einer EXKLUSIV- ODER-Verknüpfung zwischen einem Ausgang der ersten D-Typ Flip-Flop-Schal­ tung (60) und einem Ausgang des ersten RS-Typ Flip-Flops (71, 72);
• - eine Detektorsignal-Generatorschaltung (62) zur Erzeugung eines Detektor­ signals durch Detektieren der Umschaltung eines Ausgangs des ersten RS-Typ Flip-Flops (71, 72) zwischen "High" und "Low"; und
• - eine zweite RS-Typ Flip-Flop-Schaltung (64), die bei Empfang eines Ausgangs von der ersten EXKLUSIV-ODER-Schaltung gesetzt und bei Empfang des De­ tektorsignals zurückgesetzt wird, wobei das Taktsignal dann zum Aufwärts-/Ab­ wärtszähler (59) geliefert wird, wenn der Ausgang der zweiten RS-Typ Flip-Flop-Schaltung (64) auf hohem logischem Pegel "High" liegt.

10. Photokoppler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die De­ tektorsignal-Generatorschaltung (62) eine Halteeinrichtung aufweist, um ei­ nen Ausgang der ersten RS-Typ Flip-Flop-Schaltung (71, 72) über einen Zyklus des Taktsignals zu halten, wenn der Ausgang der ersten RS-Typ Flip-Flop-Schal­ tung zwischen "High" und "Low" umgeschaltet wird.

11. Photokoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine In­ tegratorschaltung (91) zum Integrieren eines Ausgangs der Konvertereinrich­ tung (54) vorhanden ist, und daß der Aufwärts-/Abwärtszähler (59) seinen Zählbetriebszustand zwischen der Hochzähl-Betriebsart und der Herabzähl-Be­ triebsart in Antwort auf ein Ausgangssignal der Integratorschaltung (91) umschaltet.

12. Photokoppler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitkonstante der Integratorschaltung (91) auf einen Wert eingestellt ist, der länger ist als ein Zyklus des Taktsignals.

13. Photokoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfangseinrichtung eine erste Photodiode (50) ist, und daß die Konver­ tereinrichtung folgendes enthält:

• - einen ersten Verstärker (52), dessen nichtinvertierender Eingangsanschluß und dessen invertierender Eingangsanschluß über eine erste Photodiode (50) miteinander verbunden sind,
• - einen zweiten Verstärker (53), dessen nichtinvertierender Eingangsan­ schluß und dessen invertierender Eingangsanschluß über eine zweite Photo­ diode miteinander verbunden sind, die gegenüber dem Licht abgeschirmt ist, und
• - einen Komparator (54), dessen nichtinvertierender Eingangsanschluß mit ei­ nem Ausgang des ersten Verstärkers (52) und dessen invertierender Ein­ gangsanschluß mit einem Ausgang des zweiten Verstärkers verbunden ist.

14. Photokoppler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die De­ tektorsignal-Generatorschaltung folgendes enthält:

• - eine zweite D-Typ Flip-Flop-Schaltung (66), deren Dateneingangsanschluß mit einem Ausgang der ersten RS-Typ Flip-Flop-Schaltung (71, 72) verbun­ den ist, und deren Taktsignal-Eingangsanschluß das Taktsignal empfängt;
• - eine dritte D-Typ Flip-Flop-Schaltung (65), deren Dateneingangsanschluß mit einem Ausgang der zweiten D-Typ Flip-Flop-Schaltung (66) verbunden ist, und deren Taktsignal-Eingangsanschluß das Taktsignal empfängt, und
• - eine EXKLUSIV-ODER-Schaltung (73) zum Empfang sowohl des Ausgangs der zweiten als auch des Ausgangs der dritten D-Typ Flip-Flop-Schaltung (66, 65), wobei die Detektorsignal-Generatorschaltung ein Pulssignal erzeugt, dessen Pulsbreite gleich einem Zyklus des Taktsignals ist, und zwar in Übereinstimmung mit dem Ausgang der EXKLUSIV-ODER-Schaltung (73), wenn der Ausgang der ersten RS-Typ Flip-Flop-Schaltung (73), "High" und "Low" umgeschaltet wird.

15. Photokoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als elektrische Einrichtung mit einem Lichterzeugungsabschnitt und einem Lichtempfangsabschnitt ausgebildet ist, die in einem einzigen Gehäuse bzw. Chip untergebracht sind.

16. Photokoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er sich zum Einsatz in Programmsteuerungen bzw. Programmsteuereinrichtungen eignet.