DE1083317B

DE1083317B - Delay element for the shifting of pulses synchronized by a clock pulse

Info

Publication number: DE1083317B
Application number: DES50626A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Heinz Juergens
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-09-28
Filing date: 1956-09-28
Publication date: 1960-06-15

Description

DEUTSCHESGERMAN

Ein wesentlicher Baustein in ,allen digital arbeitenden Nachrichtenverarbe'itungsmaischinen, z. B. Rechenmaschinen, ist das Laufzeitglied. Ein Laufzeitglied dient bekanntlich dazu, einen Impuls oder auch eine Impulsgruppe um eine oder mehrere durch einen Taktpuls bestimmte Zeiteinheiten zu verschieben. Da bei digital arbeitenden Geräten mit Rücksicht auf die Eigenschaften von Gattern usw. die eine Information wiedergebenden Impulse genau synchron zu den Impulsen des Taktpul'ses liegen müssen, wird bei einem Laufzeitglied, mit dem die Impulse genau um einen oder mehrere Impulsabstände verschoben werden sollen, am Ende des Laufzeitgliedes ein Koinzidenzgatter vorgesehen, das Koinzidenz zwischen dem verschobenen Impuls und dem jeweils entsprechenden Taktimpuls herstellt. Der, Ausgangsimpuls des Laufzeitgliedes wird hierbei also zu den Impulsen des Taktpulses synchronisiert. Ein Laufzeitglied, das diesen Bedingungen genügt, wird im allgemeinen als taktgesteuertes Laufzeitglied bezeichnet.An essential component in everyone who works digitally Message processing machines, e.g. B. calculating machines, is the term element. As is known, a delay element is used to generate a pulse or a Pulse group to shift one or more time units determined by a clock pulse. Included digitally working devices with regard to the properties of gates etc. the one piece of information reproducing pulses must be exactly synchronous to the pulses of the clock pulse, is with a Time element with which the pulses are shifted exactly by one or more pulse intervals should a coincidence gate provided at the end of the term element, the coincidence between the shifted Pulse and the respective corresponding clock pulse. The output pulse of the delay element is thus synchronized to the pulses of the clock pulse. A term element that this Sufficient conditions is generally referred to as a clock-controlled delay element.

Damit der Ausgangsimpuls sicher mit einem Impuls des Taktpulses zur Koinzidenz gebracht werden kann, wobei darauf geachtet werden muß, daß am Ausgang des Koinzidenzgatters ein Impuls mit ganz bestimmter Breite auftritt, ist es notwendig, den zu verzögernden Impuls merklich zu verbreitern, so daß er den koinzidierenden Taktimpuls mit Sicherheit überdeckt. Bei einer Dimensionierung ist hierbei ,außerdem darauf zu achten, daß zeitliche Toleranzen auftreten können, die durch Frequenzschwankungen, Alterung der Bauelemente oder auch Temperaturschwankungen bedingt sein können.So that the output pulse can safely be brought to coincidence with a pulse of the clock pulse, Care must be taken that at the output of the coincidence gate a pulse with a very specific Width occurs, it is necessary to widen the pulse to be delayed noticeably so that it becomes the coincident Clock pulse covered with security. When dimensioning, it is also important here ensure that temporal tolerances can occur due to frequency fluctuations and aging of the components or temperature fluctuations can be caused.

Von einem Laufzeitglied wird außerdem verlangt, daß Störspitzen, die im Regelfalle von einer ungenügenden Aussperrung an Sperrgattern herrühren, mögliehst unterdrückt werden.It is also required of a delay element that interference peaks, which are usually caused by an inadequate Lockouts originate from barriers and should be suppressed as far as possible.

Gegenstand der Erfindung ist ein taktgesteuertes Laufzeitglied, wobei die erfindungsgemäß zu lösende Aufgabenstellung auf die Verzögerung und Verbreiterung des Impulses selbst gerichtet ist. Über den Aufbau des am Ausgang des Laufzeitgliedes anzubringenden Koinzidenzgatters wird im Rahmen der Erfindung nichts ausgesagt, d. h., das Koinzidenzgatter kann in bekannter Weise aufgebaut werden.The invention relates to a clock-controlled delay element, the invention to be solved Task is aimed at delaying and broadening the impulse itself. On the The structure of the coincidence gate to be attached to the output of the delay element is included in the Invention nothing said, d. That is, the coincidence gate can be constructed in a known manner.

Es ist bekannt, zur Verschiebung von Impulsen diese Impulse zunächst einem Verzögerungsglied zuzuführen, das z. B. durch Differenzierung und nachfolgende Integrierung — z. B. mit Hilfe einer übersteuerten Diode —den Impuls so weit verschiebt, daß durch ein zwischengeschaltetes Venstärkerglied ein nachgeschaltetes Koinzidenzgatter in entsprechendem Maße ausgesteuert werden kann. Es ist weiterhin bekannt, als Verzögerungsglied einen Tiefpaß zu verwenden. It is known to first feed these pulses to a delay element in order to shift pulses, the Z. B. by differentiation and subsequent integration - z. B. with the help of an overdriven Diode - shifts the pulse so far that an intermediate amplifier element downstream coincidence gate can be controlled to a corresponding extent. It is also known to use a low-pass filter as a delay element.

Laufzeitglied zur durch einen TaktpulsTime element for by a clock pulse

synchronisierten Verschiebungsynchronized shift

von Impulsenof impulses

Anmelder:
Siemens Sd Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens Sd Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Phys. Heinz Jürgens, Mündien-Laim,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Phys. Heinz Jürgens, Mündien-Laim,
has been named as the inventor

Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß als Verzögerungsglied ein an sich bekannter, vorzugsweise mehrstufiger Tiefpaß vorgesehen und der Arbeitspunkt des Verstärkergliedes so gewählt ist, daß Überschwingamplituden und die durch Störspitzen bedingten Restamplituden abgeschnitten werden. Die Verwendung eines Tiefpasses in Verbindung mit einem derart betriebenen Verstärkenglied bringt folgende, für ein Laufzeitglied wesentliche Vorteile mit sich: Der Tiefpaß unterdrückt zunächst die Störspitzen weitgehend, da diese ausschließlich höhere Frequenzen enthalten als die eigentliche Taktfrequenz, also als die zu verzögernden Impulse. Zusammen mit dem entsprechend dimensionierten Verstärkerglied, für das in vorteilhafter Weise ein Transistor verwendet wird, ist es dann — wie an Hand der Ausführungsbeispiele noch erläutert wind — möglich, am Eingang des nachgeschalteten Koinzidenzgatters eine dreieckförmige Stromfunktion zu erhalten, deren mittlere Breite annähernd der Impulsbreite entspricht, und die um die gewünschte Zeit, z. B. eine Taktzeit, verzögert ist. Dabei werden durch die besondere Wähl des Arbeitspunktes des Verstärkergliedes die Uberschwingamplituden des Tiefpasses und die durch Störspitzen bedingten Restamplituden abgeschnitten, was z. B. bei Transistoren je nach der Art der Schaltung des verwendeten Transistors entweder im Sättigungs- oder im Sperrgebiet des Transistors geschehen kann.In contrast, the invention consists in that a delay element known per se, preferably, is used as the delay element multi-stage low-pass filter provided and the operating point of the amplifier element is chosen so that overshoot amplitudes and the residual amplitudes caused by glitches are cut off. The usage of a low-pass filter in connection with an amplifying element operated in this way brings the following, There are significant advantages for a delay element: The low-pass filter initially suppresses the interference peaks largely because these only contain higher frequencies than the actual clock frequency, i.e. as the impulses to be delayed. Together with the appropriately dimensioned amplifier element for the in If a transistor is advantageously used, it is then - as on the basis of the exemplary embodiments still explained wind - possible, at the entrance of the downstream coincidence gate a triangular shape To obtain current function, the mean width of which corresponds approximately to the pulse width, and which around the desired time, e.g. B. a cycle time is delayed. The overshoot amplitudes are thereby determined by the special selection of the operating point of the amplifier element the low pass and the residual amplitudes caused by glitches are cut off, which z. B. at Transistors depending on the type of circuit of the transistor used either in saturation or can happen in the blocking area of the transistor.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist ein Schaltungsbeispiel des Laufzeitgliedes nach der Erfindung dargestellt. Erfindungsgemäß besteht dieses Laufzeitgilied zunächst aus einem zweistufigen Tiefpaß TP als eigentliches Verzögerungselement, einem Transistor Tr als Verstärkerglied und einem Koinzidenzgatter K. Die Impulse des Taktpulses werden über die Klemme T In Fig. 1 of the drawing, a circuit example of the delay element according to the invention is shown. According to the invention, this transit time element consists initially of a two-stage low-pass filter TP as the actual delay element, a transistor Tr as an amplifier element and a coincidence gate K. The pulses of the clock pulse are transmitted via the terminal T.

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zugeführt, während die Information, also die zu verzögernden Impulse, an der Klemme / anliegt. 'supplied while the information, i.e. the one to be delayed Impulse applied to the / terminal. '

An Hand der Diagramme nach der Fig. 2 wird die Wirkungsweise des Laufzeitgliedes kurz erläutert. In der Zeile α sind die Impulse des Taktpulses zeitlich aufgetragen. Diese Impulse liegen, wie erwähnt, an der Klemme T (Fig. 1) an. Solange der zweite, von dem Transistor Tr aus zu steuernde Eingang des Koinzidenzgatters K stromlos bleibt, können die Impulse des Taktpulses das Koinzidenzgatter K nicht passieren.The mode of operation of the delay element is briefly explained with the aid of the diagrams according to FIG. In line α , the pulses of the clock pulse are plotted against time. As mentioned, these pulses are applied to terminal T (FIG. 1). As long as the second input of the coincidence gate K , which is to be controlled by the transistor Tr, remains de-energized, the pulses of the clock pulse cannot pass the coincidence gate K.

In der Zeile b sind beispielsweise Störspitzen, wie sie am Eingang/ des Laufzeitgliedes auftreten können, aufgezeichnet. Diese Störspitzen werden, wie aus der Zeile c zu ersehen ist, durch den Tiefpaß so verflacht, daß sie den nachgeschalteten Transistor Tr nicht mehr wesentlich aussteuern können.In line b , for example, interference peaks such as can occur at the input / delay element are recorded. As can be seen from line c, these interference peaks are flattened by the low-pass filter in such a way that they can no longer significantly control the downstream transistor Tr.

Tritt hingegen am Eingang / ein Impuls, wie er in Zeile d der Fig. 2 aufgezeichnet ist, auf, so entsteht mit einer gewissen Laufzeit am Ausgang (Punkt e) eine Spannungsfunktion, wie sie auch in Zeile e dargestellt ist. Der Arbeitspunkt des Transistors ist so gewählt, daß diese Spannung verstärkt wird, und zwar in einem Maße, wie es beispielsweise in Zeile / angedeutet ist. In der Zeile / ist außerdem gestrichelt der nächstfolgende Impuls des Taktpulses eingezeichnet. Da an den beiden Eingängen des Koinzidenzgatters K sowohl diese Impulse als auch die vom Transistor abgeleitete Ausgangsspannung anliegen, wird auf Grund der Koinzidenzbildung auch am Ausgang des Transistors K ein Impuls auftreten, der zu dem Eingangsimpuls genau um eine Taktimpulsbreite verschoben ist.If, on the other hand, a pulse occurs at the input / as it is recorded in line d of FIG. 2, a voltage function, as also shown in line e , arises at the output (point e) with a certain transit time. The operating point of the transistor is chosen so that this voltage is amplified, to the extent that it is indicated, for example, in line /. The next pulse of the clock pulse is also shown in dashed lines in line /. Da and abut at the two inputs of the coincidence gate K both these pulses derived from the transistor output voltage of the coincidence formation will also be a pulse occurring at the output of the transistor K on the basis of which is shifted to the input pulse by exactly one clock pulse width.

Wie die Zeile / in Fig. 2 noch erkennen läßt, wird die vom Transistor Tr abgeleitete Spannung mit ihrem Nullpunkt so verschoben, daß die Überschwingamplituden am Koinzidenzgatter K keinerlei Wirkung mehr hervorrufen können. Auf Grund dieser Einstellung wird auch erreicht, daß geringfügige Aussteuerungen des Transistors, die durch die Zuführung von Störspitzen hervorgerufen sein können, keine Wirkung haben.As the line / in Fig. 2 can still be seen, the voltage derived from the transistor Tr is shifted with its zero point so that the overshoot amplitudes at the coincidence gate K can no longer cause any effect. As a result of this setting, it is also achieved that slight modulations of the transistor, which may be caused by the supply of interference peaks, have no effect.

Die Erfindung wurde an Hand eines mit einem Transistor verbundenen Tiefpasses erläutert. Selbstverständlich kann als Verstärkerelement in entsprechender Weise auch eine Röhre verwendet werden. Wesentlich ist lediglich die Verwendung eines Tiefpasses in Verbindung mit einem Verstärkerelement, wobei bemerkt sei, daß man im Regelfalle mit weniger Tiefpaßvollgliedern auskommt, also normalerweise zur Erzeugung von Laufzeiten in der Übertragungstechnik üblich sind. Dies liegt daran, daß im vorgegebenen Fall keine Anforderungen an die Formtreue des verzögerten Impulses gestellt werden und infolgedessen die Grenzfrequenz der Tiefpaßglieder nur wenig über der Taktfrequenz liegen muß. Da der Aufwand für ein Laufzeitglied dem Produkt aus Laufzeit mal Frequenzband proportional ist, so genügen im vorliegenden Fall nur wenige Glieder.The invention was explained using a low-pass filter connected to a transistor. Of course A tube can also be used as an amplifier element in a corresponding manner. The only essential thing is the use of a low-pass filter in conjunction with an amplifier element, It should be noted that, as a rule, fewer low-pass full members can be used, i.e. normally for Generation of runtimes in transmission technology are common. This is because in the given case no requirements are placed on the dimensional accuracy of the delayed pulse and consequently the Cutoff frequency of the low-pass elements must be only slightly above the clock frequency. Since the effort for a The transit time element is proportional to the product of the transit time times the frequency band, then suffice in the present case Fall only a few limbs.

Claims

Patent claims:

1. Delay element for the shifting of pulses with synchronized by a clock pulse Using a delay element, one that occurs at the output of the delay element Tension, possibly with further delay, reinforcing reinforcement element and of a downstream coincidence gate, one input of which is used for synchronization Clock pulse and at its other input the voltage to be picked up by the amplifier element applied, characterized in that as a delay element a preferably multi-stage low-pass filter, known per se, is provided and the operating point of the amplifier is selected such that Overshoot amplitudes and the residual amplitudes caused by interference peaks are cut off.

2. delay element according to claim 1, characterized in that that the low-pass filter is preferably operated in a basic circuit as an amplifier element Transistor is connected downstream.

Considered publications:

German Patent No. 895 310;

"Waveforms," 1949, McGraw Hill Book Comp. N. Y., Figures 22, 13, 22, 16;

»Impulse technology, series of lectures by the Auss. Inst, d. T. U., Berlin-Charlottenburg «, 1956, p. 212.

1 sheet of drawings