DE1044882B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung mehrerer Taktpulse verschiedener Phase - Google Patents

Description

Zur Prüfung von Nachrichtenverarbeitungsmaschinen oder in solchen Maschinen verwendbaren Baugruppen, z. B. Magnetkernspeicher-Matrizen, wird ein Taktpuls oft in mehreren Phasen benötigt, wobei es wünschenswert sein kann, daß die Impulse mehrerer aufeinanderfolgender Phasen sich einstellbar überlappen, genau anschließen oder einen definierten zeitlichen Abstand haben. Ein anderes Problem ist folgendes: Verwendet man bei Übertragung von Impulsen als aktive Schaltelemente Transistoren, so tritt bei hohen Impulsfolgefrequenzen eine Verzerrung der Impulse infolge der merkbaren Ansprech- und Abklingverzögerung der Transistoren ein. Bringt man solche verzerrten Impulse, die gegebenenfalls durch entsprechende Schaltung der Transistoren unter Ausnutzung des Ladungsträgerspeichereffektes verlängert werden können, mit einem phasenverschobenen Taktpuls zur Koinzidenz, so können damit die verzerrten Impulse entzerrt werden. Auch in Fällen dieser Art ist ein Taktpuls mit mehreren Phasen und einstellbarer Impulsbreite wünschenswert.

Auf solche und ähnliche Aufgaben bezieht sich die vorliegende Erfindung. Sie hat eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung mindestens zweier Pulse gleicher Impulsfolgefrequenz aber verschiedener Phase mit einstellbarer Impulsbreite zum Gegenstand.

Es ist bereits bekannt, mehrere Pulse gleicher Frequenz aber verschiedener Phase zu erzeugen. Dies kann man z. B. durch in Serie geschaltete, aus rückgekoppelten Elektronenröhrenverstärkern bestehende Impulsgeneratoren erreichen, zwischen die zur Erzeugung der gewünschten Phasenverschiebung Verzögerungsglieder geschaltet sind. Den einzelnen Impulsgeneratoren wird parallel ein Taktpuls zugeführt, dessen Frequenz ein der Anzahl der Impulsgeneratoren entsprechendes Vielfaches der gewünschten Impulsfolgefrequenz ist. Andere bekannte Schaltungsanordnungen, die zur Erzeugung mehrerer P'ulse verschiedener Phase ebenfalls nach dem Frequenzteilerprinzip arbeiten, werden wegen der Unabhängigkeit der einzelnen Phasen von Betriebsspannungsschwankungen, Bauelementetoleranzen oder Bauelementeänderungen und wegen des relativ geringen Aufwandes mit bistabilen Kippschaltungen und Gattern aufgebaut. Diese bekannten Schaltungen sind aber nicht in der Lage, die Impulsbreite der einzelnen Impulse zu variieren.

Die Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei bistabile Kippstufen vorgesehen sind, die mit Pulsen einstellbarer Phase gesteuert werden, deren Frequenz das Doppelte der gewünschten Impulsfolgefrequenz beträgt, und daß diese bistabilen Kippstufen mit zwei Gattern so verbunden sind, daß je ein Eingang jedes Schaltungsanordnung zur Erzeugung
mehrerer Taktpulse verschiedener Phase

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr.-Ing. Karlheinz Goßlau, München,

und Dipl.-Phys. Hans Harloff, München-Laim,

sind als Erfinder genannt worden

Gatters mit je einem der beiden Ausgänge der einen Kippstufe und der andere Eingang jedes Gatters mit dem entsprechenden Ausgang der anderen, zur ersten im Takt phasenverschoben gesteuerten Kippstufe verbunden ist.

In diesen Gattern werden die von den beiden Kippstufen abgegebenen Impulse überlagert. Je nachdem, ob nun die Gatter Mischgatter oder Koinzidenzgatter sind, tritt infolge der Phasenverschiebung der beiden von den Kippstufen abgegebenen Impulsfolgen eine Verlängerung oder eine Verkürzung der einzelnen Impulse ein. Eine Verlängerung der Impulse bedeutet bei solchen Impulsfolgen eine Überlappung der Impulse der beiden auftretenden Phasen, eine Verkürzung dagegen einen gegenseitigen Abstand der Impulse.

Da oft die mit dieser Anordnung erzeugbaren zwei Pulse nicht ausreichen, sondern mehr P'ulse benötigt werden, deren Phasen verschoben sind und deren Impulsbreite einstellbar ist, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zur Verteilung der an den Ausgängen der Gatter auftretenden Impulse ein Impulsverteiler nachgeschaltet, der gleichzeitig einen Frequenzteiler darstellt. Eine Eigenschaft von Kettenschaltungen bistabiler Kippstufen ist es, daß jede Stufe eine Impulsfolge abgibt, deren Impulsfolgefrequenz halb so groß ist wie die der vorhergehenden Stufe. Von dieser Eigenschaft wird hier insofern Gebrauch gemacht, als den Eingangskippstufen weitere bistabile Kippstufen in Form von Kettenschaltungen nachgeschaltet sind, die zusammen mit Koinzidenzgattern einen Frequenzteiler und Impulsverteiler derart bilden, daß ein Eingang jedes Koinzidenzgatters mit dem Ausgang eines der beiden von den Eingangs-

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kippstufen ausgesteuerten Gatter verbunden ist, die anderen Eingänge der Gatter aber an je einem Ausgang je einer der nachgeschalteten bistabilen Kippstufen der Kettenschaltung liegen. Es wird dadurch erreicht, daß an dem Ausgang eines dieser Koinzidenzgatter immer nur jeder zweite der von dem zugehörigen Gatter der vorhergehenden Stufe abgegebenen Impulse auftritt. Die von einem Gatter infolge seiner Steuerung mit der halben Impulsfolgefrequenz durch den einen Ausgang der dazugehörigen Kippstufe gerade unterdrückten Impulse gehen nicht verloren, sondern passieren ein einen anderen Taktpulsausgang darstellendes Gatter, welches von dem entsprechenden anderen Ausgang der gleichen Kippstufe entgegengesetzt gesteuert wird.

An Hand der Fig. 1 bis 3 werden der Aufbau und die Wirkungsweise eines Taktpulsgenerators gemäß der Erfindung beschrieben. Fig. 1 stellt eine Ausführungsform einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung dar. Der gestrichelt gezeichnete Teil soll nur eine Möglichkeit andeuten, wie die Pulse zur Steuerung der beiden aus bistabilen Kippstufen bestehenden Kettenschaltungen erzeugt werden können. Die Schaltungsanordnung besteht in der hier dargestellten Ausführungsform aus zwei Kettenschaltungen mit den Kippstufen K1 und if 3 sowie if 2 und if 4, den Mischgattern Gl und G2 und den Koinzidenzgattern G3, G4, G5 und G6. An den Punkten^ und B liegen zwei phasenverschobene Pulse gleicher Frequenz. An den Ausgangsklemmen Tl, T2, T3 und T 4 können vier Taktpulse mit einer gewünschten Überlappung abgenommen werden. An der Klemme F liegt eine Wechselspannung, deren Frequenz 4fach so groß ist wie die gewünschte Impulsfolgefrequenz der an den Ausgangsklemmen Tl bis T 4 abzunehmenden phasenverschobenen Taktpulse. L stellt ein Laufzeitglied zur Einstellung der Phasenverschiebung der Steuerpulse dar. Il und /2 sind zwei Impulsformerglieder, die die für die beiden Kettenschaltungen benötigten Steuerimpulse erzeugen. Da eine Phasenverschiebung an Wechselspannungen leichter zu realisieren ist als an Pulsen, erfolgt eine solche vor den Impulsformergliedern.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird an Hand eines Impulsplanes (Fig. 2), erläutert. Die zeitliche Folge der Potentiale an den Punkten^, B₁ 1 bis 10 und Tl bis T4 ist so übereinander dargestellt, daß daraus die Entstehung der Ausgangspulse durch zeitliche Addition bzw. Multiplikation der Ausgangspotentiale der Kippstufe zu erkennen ist. An den Punkten A und B liegen die beiden phasenverschobenen Steuerpulse für die Steuerung der ersten Kippstufen der beiden Kettenschaltungen. Entsprechend ist in Fig. 2 in den Zeilen A und B der zeitliche Verlauf der Potentiale (bzw. die Impulsfolge) an den Punkten A und B dargestellt. Die Phasenverschiebung ist mit p bezeichnet. Die zu den Punkten 1 und 2 gehörenden Darstellungen des zeitlichen Verlaufs der Ausgangspotentiale der Kippstufe Kl sind unter den Zeilen^ und£? gezeichnet. Das gleiche gilt für 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10. Die Zeilen 3 und 4 stellen den zeitlichen Verlauf der Ausgangspotentiale der Kippstufe if 2 dar. Die Impulsfolgefrequenzen an den Punkten 7 und 8 sowie an den Punkten 9 und 10 sind, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, halb so groß wie an den Punkten 1 bis 6. Die Zeilen 5 und 6 stellen die an den Ausgängen 5 und 6 der Gatter G1 und G 2 auftretenden Impulsfolgen dar. Die Verlängerung der einzelnen Impulse um die Zeit p ist zu erkennen. Die Zeilen 7 und 8 stellen den zeitlichen Verlauf der beiden verschiedenen Ausgangspotentiale der Kippstufe K 3 und entsprechend die Zeilen 9 und 10 den zeitlichen Verlauf der Ausgangspotentiale der Kippstufe if 4 dar.

Die Impulsfolge an der Ausgangsklemme T1 entsteht nun z. -B-. folgendermaßen: Die beiden Kippstufen if I und if 2 werden durch die beiden Steuerimpulse an den Punkten.^ undB gesteuert, deren Frequenz gleich, deren Phase aber um die Zeit p verschoben ist. Ein Ausgang der Kippstufe if I, nämlich 1, ist mit einem Eingang des Gatters G1 verbunden. Der entsprechende Ausgang der Kippstufe if 2, nämlich 3, ist mit dem zweiten Eingang des Gatters Gl verbunden. Das Gatter Gl ist ebenso wie das Gatter G 2 ein Mischgatter. Wie aus dem Impulsplan (Fig. 2), zu entnehmen ist, entstehen am Ausgang 5 des Gatters Gl durch zeitliche Addition der beiden an den Punkten 1 und 3 auftretenden Impulse, die um die Zeit ρ gegeneinander phasenverschoben sind, Impulse, die um die Zeit p verlängert sind. Analoges gilt für die Entstehung der verlängerten Impulse am Ausgang 6 des Gatters G 2. Der zweite Ausgang der Kippstufe if 1, nämlich 2, ist mit dem einen Eingang des Gatters G 2 und der zweite Ausgang der Kippstufe if 2, nämlich 4, ist mit dem anderen Eingang des Gatters G 2 verbunden. Die Gatteranordnung G 3 bis G 6 stellt zusammen mit den beiden Kippstufen if 3 und if 4 einen Impulsverteiler und zugleich einen Frequenzteiler dar. Infolge der Eigenschaft der Gatter, die Koinzidenzgatter sind, kann z. B. dann und nur dann an der Ausgangsklemme Tl ein Impuls auftreten, wenn das Gatter G 3 gleichzeitig sowohl vom Ausgang 5 des Gatters G1 als auch von dem entsprechenden Ausgang der Kippstufe if 3, näm-Hch 8, einen Impuls erhält. Da nun die Impulsfolgefrequenz an den Ausgängen 7 und 8 der Kippstufe /f 3 halb so groß ist wie die Impulsfolgefrequenz am Ausgang 5 des Gatters GI₁ so kann infolge der Koinzidenz nur jeder zweite von Gatter Gl abgegebene Impuls an der Ausgangsklemme T1 erscheinen. Die zeitlich dazwischenliegenden, durch das Gatter G 3 unterdrückten Impulse erscheinen aber an der Ausgangsklemme T 3, da das Gatter G 5 ebenso wie Gatter G 3 vom Ausgang des Gatters Gl gesteuert wird, aber die Impulse auf seinen zweiten Eingang vom Ausgang 7 der Kippstufe if 3 erhält. Da aber die beiden Ausgänge einer Kippstufe in bezug auf ihre Ausgangspotentiale wechselseitig arbeiten (s. Fig. 2), so wird z. B. G 5 immer dann ausgesteuert, wenn G 3 gesperrt ist.

Wie aus dem Impulsplan zu erkennen ist, sind alle an den Ausgangsklemmen T1 bis T 4 auftretenden Impulse um die gleiche Zeit p verlängert. Sind aber z.B. die Gatter Gl und G2 nicht, wie in dem dargestellten Beispiel, als Mischgatter, sondern als Koinzidenzgatter geschaltet, so werden infolge der Eigenschaft der Gatter die Impulse um die Zeit p verkürzt. Im allgemeinen sind die Impulse nicht so rechteckig, wie es der Einfachheit halber in Fig. 2 dargestellt ist. Sie besitzen im Gegenteil eine gewisse Anstiegs- und Abfallzeit. Soll nun die Impulsfolge der verschiedenen Phasen so sein, daß die Impulsdächer lückenlos aufeinander folgen, so muß, wie in Fig. 3 dargestellt, die Phasenverschiebung p so gewählt werden, daß p = Anstiegszeit + Abfallzeit der Impulse ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von mindestens zwei Pulsen gleicher Impulsfolge-

frequenz, aber verschiedener Phase mit einstellbarer Impulsbreite, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bistabile Kippstufen vorgesehen sind, die mit Pulsen einstellbarer Phase gesteuert werden, deren Frequenz das doppelte der gewünschten Impulsfolgefrequenz beträgt, und daß diese bistabilen Kippstufen mit zwei Gattern so verbunden sind, daß je ein Eingang jedes Gatters mit je einem der beiden Ausgänge der einen Kippstufe und der andere Eingang jedes Gatters mit dem entsprechenden Ausgang der anderen, zur ersten im Takt phasenverschoben gesteuerten Kippstufe verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gatter, um eine definierte Überlappung der Impulse von in der Phase aufeinanderfolgenden Pulsen zu erreichen, als Mischgatter geschaltet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gatter, um einen definierten zeitlichen Abstand der Impulse von in der Phase aufeinanderfolgenden Pulsen zu erreichen, als Koinzidenzgatter geschaltet sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Ausgängen der

von den beiden bistabilen Kippstufen gesteuerten Gatter ein Impulsverteiler nachgeschaltet ist, der die Ausgangsimpulse der Gatter auf mehrere Leitungen verteilt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von 2" (n = 1, 2, 3, .. .) Pulsen gleicher Impulsfolgefrequenz, aber verschiedener Phase mit einstellbarer Impulsbreite die beiden Eingangskippstufen mit Pulsen phasenverschoben gesteuert werden, deren Frequenz das 2"-fache der gewünschten Impulsfolgefrequenz beträgt, und daß diesen Eingangsstufen weitere bistabile Kippstufen in Form von Kettenschaltungen nachgeschaltet sind, die zusammen mit Koinzidenzgattern einen Frequenzteiler und Impulsverteiler derart bilden, daß ein Eingang jedes Koinzidenzgatters mit dem Ausgang eines der beiden von den Eingangskippstufen ausgesteuerten Gatter verbunden ist, die anderen Eingänge der Gatter aber an je einem Ausgang je einer der nachgeschalteten bistabilen Kippstufen der Kettenschaltung liegen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 015 850.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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