DE1044881B

DE1044881B - Schaltungsanordnung zur Quantisierung eines Zeitintervalls

Info

Publication number: DE1044881B
Application number: DES54558A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Max Schlichte
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-07-31
Filing date: 1957-07-31
Publication date: 1958-11-27

Description

Zur Messung eines kurzen Zeitintervalls, beispielsweise des Abstandes zweier Impulse, können die Schwingungen eines Oszillators gezählt werden, die innerhalb der zu messenden Zeit erzeugt werden. Als Zählschwingung dient eine kontinuierliche Sinusschwingung oder auch eine periodische Impulsfolge, die durch einen ersten Impuls — den Startimpuls — ausgelöst und durch einen zweiten Impuls — den Stopimpuls — wieder beendet wird. Zur Zählung der Schwingungen eignet sich besonders ein binärer Zähler, der aus einer Hintereinanderschaltung bistabiler Multivibratoren besteht. Die Frequenz der Zählschwingung (Zählfrequenz) ist durch die Anzahl der Quantisierungsstufen (Zeitquanten) gegeben, in die das zu messende Zeitintervall eingeteilt wird.

Es wurde eine Einrichtung zur Umwandlung phasenmodulierter Impulse in codemodulierte Impulse oder umgekehrt vorgeschlagen, die auf diesem Verfahren beruht. Beim Codieren werden die Schwingungsfolgen eines Oszillators, der nur innerhalb des zu quantisierenden Hubbereichs frei schwingt, einem Zähler zugeführt. Der Oszillator, der eine Sinusschwingung liefert, wird durch einen phasenmodulierten Impuls ausgelöst und durch einen örtlich erzeugten, periodischen Impuls wieder gesperrt (bzw. umgekehrt). Das Zählergebnis, das durch den Zustand der Multivibratoren (z. B. erstes Röhrensystem stromführend oder nicht) in den einzelnen Zählerstufen bestimmt ist, wird durch zeitlich aufeinanderfolgende Codeimpulse ausgedrückt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Einrichtungen zur Quantisierung eines Zeitintervalls und Zählung der Zeitquanten zu vereinfachen.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist durch an sich bekannte bistabile Multivibratorschaltung gekennzeichent, deren erste Röhre zusätzlich über ein Laufzeitglied rückgekoppelt ist, dessen Laufzeit gleich einem Zeitquant ist, und durch Schaltmittel zur Auslösung bzw. Beendigung des fortlaufenden Kippvorgangs am Anfang bzw. Ende des zu quantisierenden Zeitintervalls.

Zur Auslösung des Kipp Vorgangs wird entweder dem Steuergitter der gesperrten Röhre ein positiver Impuls oder dem Steuergitter der geöffneten Röhre ein negativer Impuls zugeführt. Zur Beendigung des Kippvorgangs wird die zusätzliche Rückkopplung der ersten Röhre für die Dauer der Laufzeit des Laufzeitgliedes unterbrochen; hierzu wird ein vorzugsweise elektronischer Schalter verwendet, der durch einen Impuls am Ende des zu quantisierenden Zeitbereichs betätigt wird.

Mit besonderem Vorteil wird die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung als erste Zählerstufe Schaltungsanordnung zur Quantisierung eines Zeitintervalls

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-lng. Max Schlichte, München,
ist als Erfinder genannt worden

eines binären Zählers verwendet. Hierdurch wird ein getrennter Oszillator zur Erzeugung der Zählschwingung überflüssig.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die bekannte Schaltung eines kathoden¹-gekoppelten bistabilen Multivibrators,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zur Quantisierung eines Zeitintervalls gemäß der Erfindung,

Fig. 3 die zeitlichen Vorgänge bei der Quantisierung,

Fig. 4 eine Vereinfachung der Schaltungsanordnung nach Fig. 2.

Der Erfindung liegt die bekannte Schaltung eines kathodengekoppelten, bistabilen Multivibrators zugründe, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die beiden Trioden Vl und V 2 haben einen gemeinsamen Kathodenwiderstand R2, ferner ist die Anode der Röhre Vl mit dem Gitter der Röhre V 2 über einen Spannungsteiler gekoppelt, der aus dem Widerstand 2? 4, dem ein Kondensator C 2 parallel liegt, und dem Widerstand R3 besteht. Das Gitter der Röhre Vl erhält über den Widerstand Rl eine positive Vorspannung -\-Ug, die Anodenspannung -\-A wird den beiden Röhren über die Arbeitswiderstände R5 und R 6 zugeführt. Die Schaltung hat zwei stabile Zustände: Röhre Vl stromlos, Röhre V2 stromführend und Röhre Vl stromführend, Röhre V2 stromlos. Der Zustandswechsel, also das Umkippen vom einen in den anderen stabilen Zustand kann dadurch bewirkt werden, daß dem Gitter der Röhre Vl über Klemme α und den Kondensator Cl abwechselnd positive und negative Auslöseimpulse zugeführt werden. Eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung zeigt Fig. 2, in der für entsprechende Schaltelemente

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dieselben Bezügszeichen wie in Fig. 1 verwendet sind. Die Röhre Vl ist hierbei zusätzlich über ein Laufzeitglied rückgekoppelt, dessen Laufzeit gleich einer Ouantisierungsstufe (Zeitquant) ist. Als Laufzeitglied dient die Spule Ll, die eingangsseitig mit dem Widerstand R7 und ausgangsseitig mit dem Widerstand R8 annähernd reflexion'sfrei abgeschlossen ist. Mit Hilfe des mechanischen oder elektronischen Schalters 6"I kann der Abschlußwiderstand R8 kurzgeschlossen werden.

Zur Erklärung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung sind in Fig. 3 die zeitlichen Vorgänge bei der Quantisierung dargestellt. Im Ruhezustand sei die Röhre Vl gesperrt (JaI=O) und die Röhre V 2 stromführend (JaI). Wird am Beginn des zu quantisierenden Zeitintervalls zur Zeit i₀ dem Gitter der Röhre Vl über Klemme α und den Gleichrichter Gl ein positiver Startimpuls zugeführt, so kippt der Multivibrator in die andere stabile Lage, die Röhre Vl wird also stromführend (/al). Am Widerstand Rl tritt ein negativer Spannungssprung (UT) auf, der um die Laufzeit τ des Laufzeitgliedes verzögert am Widerstand R8 erscheint (t/2). Dadurch fällt die Spannung am Gitter der Röhre Vl auf negative Werte, so daß der Multivibrator wieder in die erste stabile Lage zurückkippt (Zeit ^₁). Durch den Abfall des Anodenstroms JaI entsteht nun an Rl ein positiver Spannungssprung (E/l), der an R8 und am Gitter der Röhre Vl — wiederum um die Laufzeit r des Laufzeitgliedes verzögert — einen weiteren Zu-Standswechsel einleitet (Zeit i₂). Der Multivibrator kippt also fortlaufend von der einen in die andere stabile Lage, wobei die Kippfrequenz durch die Verzögerung des Laufzeitgliedes gegeben ist. Der Vorgang wird beendet, indem am Ende des zu quantisierenden Zeitintervalls der Schalter 51 — z.B. durch einen Stopimpuls gesteuert — geschlossen wird (Zeit i₃). Die Schließungsdauer muß mindestens gleich der Laufzeit τ des Laufzeitgliedes sein; der Multivibrator verharrt dann in der zuletzt eingenommenen Lage.

Wird die Schaltungsanordnung als erste Zählerstufe eines binären Zählers verwendet, so können am Arbeitswiderstand R6 der Röhre VZ über Klemme b weitere Zählerstufen angeschlossen werden. Mit einer derartigen Anordnung kann die Anzahl der Kippperioden (Kippdauer gleich der Laufzeit τ des Laufzeitgliedes) und damit die Anzahl der Quantisierungsstufen (Zeitquanten) gezählt werden, die in den Zeitraum zwischen dem Start- und dem Stopimpuls fallen. An¹ der Endlage des Multivibrators der ersten Zählerstufe ist beispielsweise zu erkennen, ob die Anzahl der gezählten Zeiteinheiten ungerade oder gerade ist.

Nach Beendigung des Zählvorgangs muß der Multivibrator in den Anfangszustand zurückgestellt werden. Dies kann z. B. durch kurzzeitige Verminderung der Vorspannung des Gitters der Röhre Vl geschehen, wobei die Dauer der Spannungsverminderung mindestens gleich der Laufzeit τ des Laufzeitgliedes sein muß.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 kann, wie Fig. 4 zeigt, noch etwas vereinfacht werden, indem das Laufzeitglied durch einen Schwingkreis mit der Spule L 2 und den beiden Kondensatoren C 3 und C 4 ersetzt wird. Der Schwingkreis, der als das erste Glied einer Verzögerungsleitung aufgefaßt werden kann, ist dabei auf die gewünschte Kippfrequenz abgestimmt. Der Laufzeit τ der Verzögerungsleitung entspricht nunmehr ein Phasensprung von 180° der Spannung am Kondensator C 3 gegenüber der Spannung am Kondensator C 4.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Quantisierung eines Zeitintervalls, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte bistabile Multivibratorschaltung, deren erste Röhre zusätzlich über ein Laufzeitglied rückgekoppelt ist, dessen Laufzeit gleich einem Zeitquant ist, und durch Schaltmittel zur Auslösung bzw. Beendigung des fortlaufenden Kippvorgangs am Anfang bzw. Ende des zu quantisierenden' Zeitintervalls.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auslösung des Kippvorgangs dem Steuergitter der gesperrten Röhre ein positiver Impuls zugeführt wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beendigung des Kippvorgangs die zusätzliche Rückkopplung der ersten Röhre mit Hilfe eines vorzugsweise elektronischen Schalters für die Dauer der Laufzeit des Laufzeitgliedes unterbrochen¹ wird.

4. Anwendung der Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche als erste Zählerstufe eines binären Zählers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen