DE1091154B - Impulsgenerator zur Regenerierung von Impulsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft elektronische Impulsgeneratoren und im besonderen einen elektronischen Bezugsimpulsgenerator zur Abgabe regelmäßiger Impulse abhängig von uneinheitlich breiten an seinen Eingang angelegten Impulsen.

In der Rechenmaschinentechnik werden oft aus periodischen, auf einem Speichermittel, z. B. einem Magnetband, aufgezeichneten magnetischen Signalen elektrische Signale abgeleitet. Ein auf diese Weise erzeugtes elektrisches Signal besitzt Spitzen, die in gleichen Zeitabständen erscheinen. Oft treten jedoch, z. B. infolge Staubteilchen auf der Bandoberfläche, Abweichungen in dem Abstand zwischen Magnetkopf und und Aufzeichnung auf. Dabei ändern sich auch die Amplituden und die Form der Signale beträchtlich und in unregelmäßiger Weise, so daß besondere elektronische Schaltungen zur Ableitung von. brauchbaren Signalen erforderlich sind. Es ist bekannt, wie solche elektrische Signale verstärkt und auf einen bestimmten Pegel und/oder unter einem bestimmten Potential begrenzt werden können, um eine rechteckige Impulsform zu erhalten. Diese rechteckigen Impulse besitzen jedoch verschiedene Breite und Dauer und sind somit in Ziffernrechnern noch nicht verwendbar, da in diesen die Form der Impulse einheitlich sein muß und die Impulse selbst zeitlich in gleichem Abstand erscheinen müssen. Der Impulsgenerator nach der Erfindung soll dazu dienen, solche Rechteckimpulse mit verschiedener Dauer aufzunehmen und abhängig von diesen einheitlich geformte, für Ziffernrechner geeignete Ausgangsimpulse abzugeben.

Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, zur Regenerierung von Impulsen einen Impulsgenerator zu schaffen, der einheitlich breite Impulse abgibt, die von den Mitten der an seinen Eingang gelangenden Impulse stets einen gleichen Abstand haben.

Diese Aufgabe wird durch einen Impulsgenerator gelöst, der erfindungsgemäß gekennzeichnet ist, durch einen Kondensator, der infolge der Ab- bzw. Anwesenheit dem Generator zugeführter Eingangsimpulse periodisch auf- bzw. entladen wird, durch einen Stromteiler, der mit dem Kondensator zusammengeschaltet ist und je nach Länge der Eingangsimpulse die Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators vergrößert, wenn der Eingangsimpuls vor der Entladung des Kondensators auf einen bestimmten Spannungswert endet, und durch eine Ausgangsschaltung, die abhängig von dem Potential des Kondensators nach Entladung auf den genannten bestimmten Wert Ausgangsimpulse jeweils im konstanten Zeitabstand nach dem Erscheinen des Mittelpunktes des entsprechenden Eingangsimpulses unabhängig von der Dauer dieses Eingangsimpulses erzeugt.

Der Beiugsimpulsgenerator der Erfindung besteht

Impulsgenerator zur Regenerierung
von Impulsen

Anmelder:

The National Cash Register Company,
Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. A. Stappert, Rechtsanwalt,
Düsseldorf, Benrather Str. 12-14

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Dezember 1958

somit aus einer Schaltung mit einem anfangs aufgeladenen Kondensator. Infolge der Anstiegsflanke des rechteckigen Eingangsimpulses wird die Ladequelle des Kondensators gesperrt, und der Kondensator beginnt sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu entladen. Wenn sich der Kondensator auf einem bestimmten Wert entladen hat, erzeugt ein Verstärker einen Ausgangsimpuls, der auch die Verbindung der Ladequelle zum Kondensator wiederherstellt, so daß diese den Kondensator auflädt und die Schaltung zur Aufnahme des nächsten Eingangsimpulses bereit ist. Besitzt der Eingangsimpuls die längste von der Schaltung noch zu verarbeitende Dauer, so fällt die Entladung des Kondensators auf den bestimmten Wert mit der Abfallflanke des Eingangsimpulses zusammen. Bei kürzerer Dauer des Eingangsimpulses jedoch hat sich beim Abfallen des Eingangsimpulses der Kondensator noch nicht auf den genannten Wert entladen. Für diesen Fall ist ein Stromteiler vorgesehen, der eine schnellere Entladung des Kondensators bewirkt, sobald die Abfallflanke des Eingangsimpulses erscheint, so daß sich der Kondensator bis zu dein Zeitpunkt, zu dem die Abfallflanke des längsten Eingangsimpulses erscheinen würde, auf den bestimmten Wert entlädt. Der Verstärker erzeugt somit einen Ausgangsimpuls zu demselben Zeitpunkt, wenn die Abfallflanke des längsten Eingangsimpulses erscheint öder auch

wenn ein Impuls von kürzerer Dauer angelegt wird; d, h. daß der Verstärker einen Ausgangsimpuls immer 2,u einem festen Zeitpunkt nach Erscheinen der Mitte des Eingangsimpulses unabhängig von dessert Dauer erzeugt.

009 628/259

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Kurvenform von Rechteckimpulsen verschiedener Dauer,

Fig. 2 die Schaltung des erfindungsgemäßen Bezugsimpulsgenerators,

Fig. 3 eine Darstellung der Aufladung des Kondensators bei Impulsen gemäß der Kurvenform nach Fig. 1 und

Fig. 4 Kurvenformen an verschiedenen Stellen der Schaltungen nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Wellenform 10 mit Impulsen 11 und 12. Die Mitten der Impulse 11 und 12 sind durch Linien 15 und 16 angezeigt und die unterschiedliche Impulsdauer mit zvl bzw. w2 bezeichnet. Der Impuls 11 soll der längste von der Schaltung nach dem errindungsgemäßen Ausführungsbeispiel noch zu verarbeitende Impuls mit der Dauer wl sein, während der Impuls 12 von kürzerer Dauer ist. Der Impuls 11 besitzt eine Anstiegs- und eine Abfallflanke 17 bzw. 18 und der Impuls 12 eine Anstiegs- und eine Abfallflanke 19 und 20. Die Schaltung soll einheitliche Impulse erzeugen, die in gleichen durch den Abstand der Mitten aufeinanderfolgender Eingangsimpulse definierten Zeitintervallen auftreten.

Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Eine Eingangsklemme 30 ist an einen Tasteingang 31 eines üblichen Flip-Flops 32 angeschlossen. Ein Ausgangsleiter 47 des Flip-Flops 32 liegt an der Kathode einer Diode 48, deren Anode über einen Verbindungspunkt 56 mit dem einen Belag eines Kondensators 45 in Verbindung steht. Der andere Belag des Kondensators 45 ist geerdet. Die Eingangsklemme 30 ist auch über die Parallelschaltung eines Widerstandes 90 und eines Kondensators 91 mit der Basis eines npn-Transistors 42 eines Stromteilers 34 verbunden. Widerstände 38 und 39 liegen an einer Klemme 37 mit +20V. Ein Widerstand 40 verbindet die beiden anderen Enden der Widerstände 38 und 39. Der Verbindungspunkt der Widerstände 38 und 40 ist an die Anode einer Diode 41 angeschlossen, deren Kathode am Kollektor des npn-Transistors 42 angelegt ist. Der Emitter des npn-Transistors 42 ist geerdet. Der Verbindungspunkt der Widerstände 39 und 40 ist über einen Leiter 55 mit dem npn-Transistor43 verbunden, dessen Basis an der Anode einer Diode 44 Hegt. Die Kathode der Diode 44 ist geerdet. Der Kollektor des pnp-Transistors 43 ist an den Verbindungspunkt 56 angeschlossen. Der Kondensator 45, der pnp-Transistor 43 und die Diode 44 bilden eine Ladeschaltung 46. Der Verbindungspunkt 56 ist auch an die Anode einer Diode 51 angeschlossen, deren Kathode an der Basis eines pnp-Transistors 57 eines Verstärkers 50 liegt, die auch über einen Widerstand 93 an eine Klemme mit —8 V angelegt ist. Der Emitter des pnp-Transistors 57 ist geerdet, während sein Kollektor mit der Basis eines pnp-Transistors 58 und über einen Widerstand 95 mit der Eingangsklemme 30 verbunden ist. Auch der Emitter des pnp-Transistors 58 ist geerdet. Sein Kollektor liegt über einen Widerstand 96 an einer Klemme von — 50 V, über eine Begrenzungsdiode 97 an einer Klemme mit — 8 V, an dem anderen Tasteingang 53 des Flip-Flops 32 und an der Ausgangsklemme 54.

Die Schaltung nach Fig. 2 ist so dimensioniert, daß die Eingangsklemme 30 normalerweise auf einem Potential von —8 V liegt und das Flip-Flop 32 in dem Zustand ist, in dem ein niedriges Potential von —8 V am Ausgangsleiter 47 liegt. Dieses niedrige Potential lädt den Kondensator 45 auf ein Potential von —8 V auf. Der npn-Transistor 42 ist infolge des niedrigen Potentials an seiner Basis gesperrt, so daß kein Strom von Klemme 37 über die Parallelschaltung des Widerstandes 39 mit den Widerständen 38 und 40 nach Erde S fließt. Die genannten Widerstände bestimmen die Größe des von der Klemme 37 über den Leiter 55 durch den pnp-Transistor 43 fließenden Stromes.

Wenn die Anstiegsflanke eines Rechteckimpulses der Kurve 10 (Fig. 1) an der Eingangsklemme 30 erscheint, so tastet sie das Flip-Flop 32 in den entgegengesetzten Zustand und das Potential am Ausgangsleiter 47 steigt auf 0 V. Dadurch wird die Aufladung des Kondensators 45 unterbrochen. Infolge der gesperrten Dioden 48 und 51 kann sich der Kondensator 45 weder über das Flip-Flop 32 noch über den Verstärker 50 entladen. Die Anstiegsflanke des Eingangsimpulses bringt auch die Basis des npn-Transistors 42 auf positives Potential, so daß dieser den Strom von der Klemme 37 nach Erde durchläßt. Die beiden Enden des Widerstandes 40 besitzen dann dasselbe Potential, so daß kein Strom durch den Widerstand 40 fließt und der Widerstand 39 allein den Stromfluß durch den Leiter 55 bestimmt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden folgende Widerstandswerte verwendet:

Widerstand 39 12 kOhm und Widerstand 38 und 40 je 6k0hm. Somit liegt bei gesperrtem npn-Transistor 42 ein Widerstand von 6k0hm und bei leitendem Transistor 42 ein Widerstand von 12 kOhm zwischen der Klemme 37 und dem Emitter des pnp-Transistors

43. Der Widerstand wird somit verdoppelt, so daß der Strom von der Klemme 37 zum Emitter des pnp-Transistors 43 auf die Hälfte sinkt. Da der Kondensator 45 nicht mehr aufgeladen wird, entlädt er sich über den Kollektor des pnp-Transistors 43 mit konstanter Geschwindigkeit, wobei sich das Potential am Verbindungspunkt 56 linear ändert. Der Transistor 43 fungiert dabei gemäß seinen Eigenschaften als konstante Stromquelle, so daß die Geschwindigkeit, mit der der Kondensator 45 sich entlädt, durch die Größe des durch den Leiter 55 fließenden Stromes bestimmt wird.

Beim Erscheinen der Abfallflanke des an der Eingangsklemme 30 angelegten Eingangsimpulses wird der npn-Transistor 42 wieder gesperrt und der auf Leiter 55 fließende Strom verdoppelt, so daß der Kondensator 45 sich doppelt so schnell entlädt und das Potential am Verbindungspunkt 56 doppelt so schnell verändert.

Der Verstärker 50 ist so dimensioniert, daß bei der negativen Aufladung des Kondensators 45 durch das Flip-Flop 32 auf —8 V der pnp-Transistor 57 über den Widerstand 95 leitet und somit das Potential an der Basis des pnp-Transistors 58 so weit anhebt, daß dieser gesperrt ist. Wenn das Potential am Verbindungspunkt 56 0 V erreicht, wird der pnp-Transistor 57 gesperrt und damit der Transistor 58 leitend. Dieser erzeugt einen Impuls an der Ausgangsklemme 54 und tastet gleichzeitig das Flip-Flop 32 in seinen ursprünglichen Zustand zurück, so daß das Potential auf dem Leiter 47 auf —8 V sinkt und der Kondensator wieder aufgeladen wird. Dabei fällt auch das Potential an dem Verbindungspunkt 56 wieder unter 0 V, so daß der Transistor 58 gesperrt wird. Als Ergebnis des Eingangsimpulses ergibt sich dabei an der Ausgangsklemme 54 ein Impuls mit scharfer Spitze. Die Schaltung ist zur Aufnahme des nächsten Eingangsimpulses an der Eingangsklemme 30 bereit.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 2 soll noch an Hand der Fig. 3 und 4 verdeutlicht werden.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung, in der die Mittellinien,

ζ. B. 15 und 16 der Rechteckimpulse nach Fig. 1 der Einfachheit halber mit der senkrechten X-Achse zusammenfallen und über der horizontalen Achse die Zeit aufgetragen ist. Zur Zeit t_t erscheint die Anstiegsflanke 17 des Impulses 11 nach Fig. 1 an der Eingangs- klemme 30 der Schaltung nach Fig. 2 und bewirkt, daß der auf —8 V aufgeladene Kondensator 45 sich linear auf 0 V hin entlädt. Die Kondensatorentladung ist graphisch in Fig. 3 durch die Steigung der Linie 63 dargestellt. Die Zeitpunkte t_t und i₄ sind von der der Mittellinie entsprechenden X-Achse gleichweit entfernt; die Abfallflanke des Impulses 11 tritt somit genau zum Zeitpunkt i₄ auf, was durch die Linie 65 angezeigt sei. Da die erfindungsgemäße Schaltung zur Verarbeitung eines Impulses mit der maximalen Dauer des Impulses 11 dimensioniert wurde, wirkt der Stromteiler 34 infolge eines solchen Impulses mit stets kurzgeschlossenem Transistor 42, so daß der Strom durch den Leiter 55 durch den Widerstand 39 festgelegt wird.

An Hand von Fig. 3 kann auch die Wirkung von Impulsen kürzerer Dauer verdeutlicht werden. So sei angenommen, daß die Anstiegsflanke 19 des Impulses 12 nach Fig. 1 zum Zeitpunkt i₂ an die Eingangsklemme 30 der Fig. 2 angelegt wird und die lineare Entladung des Kondensators 45 auf vorher beschriebene Weise bewirkt. Diese Entladung ist graphisch in Fig. 3 durch die Steigung der Linie 67 dargestellt, die gleich der der Linie 63 ist. Die Zeitpunkte i₂ und i₃ sind von der der Mittellinie 16 entsprechenden X-Achse gleich weit entfernt, so daß die Abfallflanke 20 des Impulses 12 zum Zeitpunkt t_s auf das Potential von — 8 V abfällt. Da bei einem Potential von —8 V an Eingangsklemme 30 durch den Leiter 55 ein doppelt so großer Strom fließt, als wenn das Potential von 0 V an der Eingangsklemme 30 liegt, so beginnt der Kondensator 45 sich zum Zeitpunkt £₃ doppelt so schnell zu entladen. Diese neue Entladung des Kondensators 45 ist in Fig. 3 durch die Steigung der Linie 69 dargestellt, die doppelt so groß ist wie die der Linie 67. Aus der Geometrie der Fig. 3 ergibt sich, daß die Linie 69 die Linie 63 zum Zeitpunkt i₄ schneidet, der durch Linie 65 angezeigt ist. Somit wird der Kondensator 45 unabhängig von der Dauer des Impulses, die kleiner oder gleich ml ist, bis zu dem Zeitpunkt i₄ auf 0 V entladen. Dies gilt auch dann, wenn der Kondensator 45 nicht linear, wie gezeigt, sondern exponentiell entladen wird.

Fig. 4 zeigt die Beziehungen, die zwischen der Kurvenform 10 und den Kurvenformen 81, 82, 83 und 84 bestehen. Die Kurvenform 81 stellt den durch den Leiter 55 fließenden Strom dar, Kurvenform 82 das Potential am Verbindungspunkt 56. Die Steigungen der Linien 63, 67 und 69 der Kurvenform 82 sind die in Fig. 3 dargestellten Steigungen. Die Kurvenform 83 zeigt den Verlauf der Spannung am Ausgangsleiter 47 des Flip-Flop 32, und die Kurvenform 84 gibt die an der Ausgangsklemme 54 erscheinenden Spannungsimpulse wieder. Die Fig. 4 zeigt, daß die Ausgangsimpulse 87 der Wellenform 84 mit scharfen Spitzen

immer nach derselben Zeitspanne-^- nach der Mitte

der entsprechenden Eingangsimpulse auftreten, die ihre Erzeugung steuern.

Wenn die Mitten der rechteckigen Eingangsimpulse der Kurvenform 10 gleich weit voneinander entfernt sind, wie es der Fall ist, wenn die Kurvenform 10 von einer Taktspur abgeleitet wurde, dann besitzen auch die spitzen Ausgangsimpulse 87 unabhängig von der Dauer der verschiedenen Eingangsimpulse der Fig. 10 gleichen Abstand. Falls die Mitten der Rechteckimpulse der Fig. 10 nicht gleich weit voneinander entfernt sind, wie es bei anderen Anwendungen des erlindungsgemäßen Generators zur regelmäßigen Abgabe von Aufzeichnungen abgeleiteter Taktimpulse möglicherweise der Fall ist, so kann die Zeitspanne zwischen zwei spitzen Ausgangsimpulsen 87 gemessen werden, um die Zeitspanne zwischen den Mitten zweier entsprechender Eingangsimpulse der Kurvenform 10 unabhängig von deren Dauer festzustellen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Impulsgenerator zur Regenerierung von Impulsen, gekennzeichnet durch einen Kondensator (45), der infolge der Ab- bzw. Anwesenheit dem Generator zugeführter Eingangsimpulse (11, 12) periodisch auf- bzw. entladen wird, durch einen Stromteiler (34), der mit dem Kondensator (45) zusammengeschaltet ist und je nach Länge der Eingangsimpulse (11,12) die Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators vergrößert, wenn der Eingangsimpuls vor der Entladung des Kondensators auf einen bestimmten Spannungswert endet, und durch eine Ausgangsschaltung (50), die abhängig von dem Potential des Kondensators bei Entladung auf den bestimmten Wert Ausgangsimpulse (87) erzeugt, die jeweils in konstantem

Zeitabstand (—5—) nach dem Erscheinen der Mitte

des entsprechenden Eingangsimpulses unabhängig von der Dauer dieses Eingangsimpulses liegen.

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromteiler (34) von der Anstiegsflanke (17, 19) jedes Eingangsimpulses (11,12) gesperrt wird, so daß ein die Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators (45) bestimmender Strom mit einem ersten Wert am Ausgang des Stromteilers (55) fließt, und daß der Stromteiler (34) von der Abfallflanke jedes Eingangsimpulses (11,12) geöffnet wird, so daß ein Strom von doppelter Größe fließt und damit die Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators verdoppelt wird.

3. Impulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine von den Eingangsimpulsen gesteuerte Flip-Flop-Schaltung (32) vorgesehen ist, deren Ausgang (47) an die den Kondensator (45) enthaltende Schaltung (46) angeschlossen ist, und daß sich die Flip-Flop-Schaltung normalerweise in einem solchen Schaltzustand befindet, daß der Kondensator (45) aufgeladen wird, und die infolge des Potentials der Anstiegsflanke (17,19) jedes an deren einen Eingang (31) angelegten Eingangsimpulses (11,12) in den entgegengesetzten Schaltzustand getastet wird, wodurch die Ladung des Kondensators (45) beendet und die Entladung eingeleitet wird, und daß die Ausgangsschaltung (50) an den anderen Eingang (53) der Flip-Flop-Schaltung (32) angeschlossen ist, so daß die von der Schaltung erzeugten Ausgangsimpulse (54) die Flip-Flop-Schaltung in den ersten Zustand zurückschalten und die erneute Aufladung des Kondensators vor der Ankunft des nächsten Eingangsimpulses bewirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 628/259 10.