DD211437A1 - Schaltungsanordnung zur erfassung der zeitlichen folge von impulsen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erfassung der zeitlichen Folge von Impulsen in der Digitaltechnik, insbesondere fuer PLL- und Synchronisationsschaltungen sowie z. Erfassg. der Bewegungsrichtung b. inkrementaler Messung mittels Zweischrankenabtastung. D. erfindungsgemaesse Loesung sieht vor, d. eine Verriegelungsschaltung, bestehend a. zwei RC-Triggern u. einem Gatter d. Schaltfolge d.Impulse je Zyklus speichert, sow. durch d. Anordnung zweier Gatterfunktionen diese Verriegelungsschaltg. zu einem Phasendektor oder mittels vier Gatterfunktionen und zwei RC-Zeitgliedern zu einem Richtungsdiskriminator wird.

Description

Schaltungsanordnung zur Erfassung der zeitlichen Folge von Impulsen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erfassung der Phasenlage zweier Impulsfolgen in der Digitaltechnik, insbesondere für PIiL- und Synchronisationsschaltungen sowie zur Erfassung der Bewegungsrichtung bei inkrementaler Messung mittels Zweischrankenabtastung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Schaltungen zur Erfassung der zeitlichen Folge von Impulsen werden unterschieden in Phasendetektoren und Richtungs diskriminator en und sind jeweils integriert oder mittels Standardschaltkreisen aufgebaut. Phasendetektoren werden vorzugsweise als Gatterkonfigurationen wegen deren Unabhängigkeit von der Wiederholfrequenz und Unempfindlichkeit gegenüber den Harmonischen der Widerholfrequenz ausgeführt. In den US-Patenten 3 530 242, 3 487 166 und 3 936 604 wurden Phasendetektoren und Gatterkonfigurationen gefunden, die einen sehr hohen Aufwand an logischen Gattern aufweisen, so daß die laufzeitabhängige maximale Arbeitsfrequenz erheblich herabgemindert wird.

-UOl 1982*045346

Bin integrierter Phasendetektor wird von A. W. Moore im IBEB-Spectrum 1973, April, S. 61-67 beschrieben (Phaselocked loops formator - speed control), bei dem jedoch die angegebene Gatterkonfiguration störungsbehaftete Ausgangssignale erzeugt, wodurch die logische Weiterverarbeitung der Ausgangssignale zusätzlichen Aufwand bedingt.

Andere bekannte Eichtungsdiskriminatoren, wie beispielsweise von Winterberg, V/. in Elektronik, München, 1978, Heft 5, S. 95 beschrieben (Richtungsdiskriminator zur Inkrementalmessung durch Doppelspaltabnähme), haben neben einem hohen Schaltungsaufwand, die durch Verwendung monostabiler Kippstuf en*-, bedingten Sachteile wie Störanfälligkeit und Signalausgabe bei Spannungszuschaltung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Erzeugung richtungsabhängiger Inkremente für die bei Längen- und Winkelmessungen angewandte Zweischrankenabtastung und/oder die Erfassung der Phasendifferenz zweier Impulsfolgen mit minimalem Aufwand.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierbare oder aus Standard-Schaltkreisen zusammensetzbare Schaltungsanordnung bei beliebiger IS-Technologie anzuwenden, mit deren Hilfe die Phasendifferenz zweier Impulse derart erfaßt wird, daß jeweils ein Ausgang das dem positiven und ein zweiter Ausgang dem dem negativen Phasen- oder Zeitunterschied entsprechende Ausgangssignale ohne Störspitzen bereitstellt, wobei die Dauer der Ausgangssignale entweder gleich dem Phasenunterschied oder durch eine wählbare RC-Beschaltung auf einen definierten Wert festgelegt ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei an sich bekannte RS-Trigger mit vorrangigen Rücksetzeingängen mit einer Gatterfünktion zur Bildung des Rückaetzsignals zu einer Verriegelungsschaltung gekoppelt werden, wobei von zwei Eingangssignalen das zuerst aktiven Pegel führende Signal den ihm zugeordneten RS-Trigger setzt und bei passivem Pegel beider Signale ein Rücksetzen erfolgt.

Zur Realisierung des Phasendetektors ist die Yerriegelungsschaltung um zwei Gatterfunktionen ergänzt, die in bekannter Weise die Ausgänge der RS-Trigger zur Bildung eines Phasensignals verknüpfen, wobei ein Gatterausgang das der positiven Phasendifferenz und der zweite Gatterausgang das der negativen Phasendifferenz entsprechende Signal erzeugt, ohne daß die Ausgänge laufzeitbedingte Störspitzen ausgeben.

Zum Aufbau des Richtungsdiskriminators ist die VerriegelungS' schaltung um vier Gatterfuhktionen und zwei RC-Z-eitglieder erweitert, wobei ein Gatterausgang das Signal für die positive Signalfolge und ein zweiter Gatterausgang das Signal für die negative Signalfolge ausgibt, dabei wird die länge der Ausgangssignale durch die RC-Zextglieder festgelegt. Die Art der Gatterkopplung verhindert· zusammen mit dem Tiefpaßverhalten der RC-Glieder Ausgangssignale bei Spannungszuschaltung.

Die Erfassung der Eingangssignalfolge durch den Richtungsdiskriminator in drei aufeinanderfolgenden Sehaltzustanden läßt die Verarbeitung von Eingangssignalen zu, deren aktiver Pegel von Schaltkontakten gebildet wird. Die Ausführung der Schaltungsanordnung als Gatterkonfiguration ermöglicht einen integrierten oder mittels Standard-IS realisierten Aufbau in beliebiger IS-Technologie, wobei unter Berücksichtigung der jeweils aktiven Signalpegel UAlID- und !OR-Gatter nach den De-Morgan-Gleichungen ohne Änderung der Gesamtfunktion gegeneinander getauscht werden können.

Die in der Schaltungsanordnimg getroffene Gatterkopplung sichert Ausgangssignale ohne Störspitzen, die für PLL-Anwendungen ebenso wie zur logischen Verarbeitung, insbesondere zur Zähleransteuerung, geeignet sind.

Ausführungsbeispiel

An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung in ihren Funktionen näher beschrieben werden. Die Punktion der Schaltungsanordnung zur Erfassung der zeitlichen Folge von Impulsen als Phasendetektor wird anhand von Fig. 1 und 2 dargestellt, wobei der Schaltungsaufbau in CMOS—Technik angenommen wird. Die Verriegelungsschaltung besteht aus den RS-Triggern 1 und 3 sowie aus dem Gatter 2 und die der Phasendifferenz entsprechenden Ausgangssignale u und d werden von den Gattern 4 nnd 5 ausgegeben.

Im Ausgangszustand führen die Eingänge e 1 und e 2 als passiven Signalpegel H. Wegen Gatter 2 sind die Triggerausgänge q 1 = q 2 auf H und S 1 = S 2 auf L, wodurch sich die Ausgangssignale u und d mit einem L-Pegel ergeben. Entsteht zuerst E 1 = L, so gibt Gatter 2 beide BS-Trigger 1 und 3 zum Setzen frei., wodurch RS-Trigger 1 auf q 1 = L und S 1 = H schaltet und damit Trigger 3 in dessen Ausgangslage hält. Mit Gatter 4 wird das Ausgangssignal u = H *als Maß für den positiven Phasenunterschied zwischen den H/L-Flanken der Eingangssignale gebildet, während Signal d auf L verbleibt. Bei folgendem e 2 = L entsteht durch legation S 2 = H und die Ausgabe des Phasensignals durch Gatter 4 wird mit u = L beendet. Wird anschließend e 1 = H, bleibt der Schaltzustand unverändert. Erst mit e 1 = e 2 = H bewirkt Gatter 2 durch Rücksetzen von Trigger 1 den Ausgangszustand.

Bei umgekehrter Signalfolge von e 1 und e 2 wird entsprechend der Sehaltungssymmetrie Trigger 3 geschaltet, Signal d erscheint mit Η-Pegel für den negativen Phasenunterschied.

Die Punktion der Schaltung zur Erfassung der zeitlichen Polge von Impulsen als Richtungsdiskriminator wird anhand von Pig. 3 und Pig. 4 bei Annahme des Aufbaues in TTL-Technik erläutert.

Die Schaltungsanordnung enthält die Verriegelungsschaltung aus den RS-Triggern 1 und 3 sowie aus dem Gatter 2 bestehend, die Yerknüpfungsschaltung aus den Hegatoren 6, 7, 10 und 11 und Gattern 8, 9, 16 und 17 sowie die Zeitglieder 12 und 13 mit den Schwellwert-Triggern 14 und 15.

Die Eingangssignale e 1 und e 2 sind ebenso wie die Richtungssignale ν und r mit L-Pegel aktiv und der Ausgangszustand wird mit e 1 = e 2 = H und ν = r = H eingenommen. Der erste Schaltzustand mit e 1 = L und e 2 = H bewirkt q 1 = L, das Gatter 16 sperrt. Der Pegelwechsel von e 1 durch Kontaktprellen verändert das Ausgangssignal g 1 von Gatter nicht. Mit e 1 = e " = L wird der zweite Schaltzustand erreicht, das verprellte Umschalter von e 2 bleibt wirkungslos, weil die Gatter 16 und 17 gesperrt bleiben. Im folgenden dritten Schaltzustand sind e 1 = H und e " = L, Gatter 8 bildet das Signal g 1 = L, wodurch das Triggersignal t 1 nach der durch das RC-Glied 12 bewirkten Verzögerung mit Η-Pegel erscheint. Im folgenden Ausgangszustand mit e 1 = e 2 = H wird Trigger 1 zurückgesetzt, und Gatter,16 gibt das richtungsabhängige Ausgangssignal ν = L ab, bis durch Entladung im Zeitglied 12 das Triggersignal t 1 = L wird.

Bei umgekehrter Polge der Singangssignale entsteht das entsprechende Richtungssignal ν = L am Ausgang des Gatters 17, während Gatter 16 unverändert ν = H beibehält« Wird die Versorgungsspannung bei beliebigen aber unverän-" derten EingangsSignalen zugeschaltet, kann wegen der erforderlichen Schaltfolge in keinem der beiden Zeitglieder 12 und 13 ein Ladevorgang stattfinden.

Claims (4)

1. Erfindungsansprüche

   1. Schaltungsanordnung zur Erfassung der zeitlichen Folge von Impulsen, gekennzeichnet dadurch, daß eine Yerriegelungsschaltung, bestehend aus zwei RC-Triggern (1; 3) und einem Gatter (2) die Schaltfolge der Impulse je Zyklus speichert, sowie durch die Anordnung zweier Gatterfunktionen diese Yerriegelungsschaltung zu einem Phasendetektor oder mittels vier Gatterfunktionen und zwei RC-Zeitgliedern (12; 13) zu einem Richtungsdiskriminator wird.
2. 2. Schaltungsanordnung zur Erfassung der zeitlichen Folge von Impulsen als Phasendetektor nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Yerriegelungsschaltung um zwei Gatterfunktionen ergänzt ist, die in bekannter Weise die Ausgänge der RS-Trigger zur Bildung eines Phasensignals verknüpfen, wobei ein Gatterausgang das einer positiven Phasendifferenz und der zweite Gatterausgang das einer negativen Phasendifferenz entsprechende Signal abgibt.
3. 3. Schaltungsanordnung zur Erfassung der zeitlichen Folge von Impulsen als Phasendetektor nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausgangssignale frei von Störspitzen sind, sowie die gesamte Schaltungsanordnung in integrierter Technik bei beliebiger Schaltkreistechnologie ausgeführt ist.
4. 4. Schaltungsanordnung zur Erfassung der zeitlichen Folge von Impulsen ala Richtungsdiskriminator nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Yerriegelungsschaltung vier Gatterfunktionen und zwei RC-Zeitglieder angeordnet sind, wobei ein Gatterausgang das Signal für

   die positive Signalfolge und ein zweiter Gatterausgang das Signal für die negative Signalfolge ausgibt, dabei ist die Länge der Ausgangssignale durch die RC-Zeitglieder festgelegt·

   Schaltungsanordnung zur Erfassung der zeitlichen Folge von Impulsen als Riehtungsdiskriminator nach den Punkten 1 und 4» gekennzeichnet dadurch, daß außer den beiden zeitbestimmenden RC-Gliedern die Schaltungsanordnung in integrierter Technik bei beliebiger Schaltkreistechnologie ausgeführt ist.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen