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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Impulssignalausgabevorrichtung, die ein Verfahren durchführt, das eine detektierte physikalische Größe durch eine Berechnungsschaltung wie zum Beispiel einen Mikroprozessor verarbeitet und das Ergebnis als Impulse nach außen ausgibt.
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Hintergrund
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Ein Sensor, der verschiedene Arten von physikalischen Größen wie zum Beispiel Temperatur, Druck oder eine Durchflussmenge detektiert, wird in einem Fahrzeug, einem Verbrauchergerät und industrieller Ausstattung zum Steuern und Gewährleisten von Sicherheit verwendet. Ein solcher Sensor ist durch eine Einheit zum Detektieren der physikalischen Größe, die eine physikalische Größe aus einem elektrischen Signal gewinnt, eine Verarbeitungseinheit des elektrischen Signals, die das elektrische Signal bis zu einer gewünschten Amplitude verstärkt, eine Ausgangssignalveränderungseinheit, die die detektierte physikalische Größe nach außen ausgibt, und ähnliches konfiguriert. Das Ausgangssignal ist die Eingabe für eine Vorrichtung, die ein Signal der Sensoren liest und eine bestimmte Art der Steuerung oder der Anzeige und ähnliches durchführt. Da eine solche Vorrichtung ihren Betrieb oder ihre Anzeige auf der Grundlage der Informationen von dem Sensor ändert, sollte das Ausgangssignal des Sensors nicht bewirken, dass Informationen der physikalischen Größe bei der Signalübertragung schlechter werden, oder sollte nicht elektromagnetische Störsignale, die durch die Übertragung des Signals verursacht werden, verstärken und ähnliches, um eine hohe Zuverlässigkeit zu erhalten.
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Inzwischen gab es kürzlich den Fall, bei dem eine Berechnungsschaltung in einem Teil oder der gesamten Verarbeitungseinheit des elektrischen Signals oder der Ausgangssignalmodulationseinheit verwendet wird. In diesem Fall ist es begründet, dass eine Modulationstechnik an einem Impulssignal, die einfach durch die Berechnungsschaltung gehandhabt werden kann, für das Ausgangssignal des Sensors verwendet wird. Obwohl die Modulation an einem Impulssignal Frequenzmodulation, PWM-Modulation, PCM-Modulation und ähnliches umfasst, verwendet jede von diesen binäre Logik oder die Zeit zwischen den Impulsen.
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Da ein solches Signal keinen Medianpegel hat, ist die Übertragung der Informationen sehr genau, aber die elektrischen Störsignale nehmen wahrscheinlich wegen einer steilen Änderung eines Signalpegels zu. Deshalb wird eine Durchsatzratensteuertechnik, bei der die Logikübergangsgeschwindigkeit des Impulssignals geeignet geglättet wird, verwendet.
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Zum Beispiel ist eine Technik für eine solche Steuerung in PTL 1 offenbart.
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PTL 1 offenbart ein Schaltungsbeispiel, in dem die Logikübergangsgeschwindigkeit eines digitalen Signals geglättet wird, und ein ursprünglicher digitaler Wert die Eingabe für einen an/aus-Generator 9 ist und bewirkt, dass ein Transistor Q1 und auch ein Transistor Q3 durch ein AN-Signal eingeschaltet werden. Vorwiderstände R1 und R2 sind mit einer Schaltung verbunden, die durch den Transistor Q3 geschaltet wird, und ein Kondensator C ist mit einem Verbindungspunkt der Vorwiderstände R1 und R2 verbunden. Deshalb ist ein Potential an einem Entnahmepunkt a des Ausgangssignals ununterbrochen und nimmt auf der Grundlage der Zeitkonstanten des Widerstands R1 und des Kondensators C allmählich zu. Auf diese Weise wird die Anpassung der Logikübergangsgeschwindigkeit mit den Zeitkonstanten eines Widerstands und einer Kapazität verbreitet durchgeführt. Wenn mehrere Kondensatoren und Widerstände durch Verwenden einer solchen Schaltung vorbereitet sind und das Schalten durch einen Auswahlschalter (wie zum Beispiel einen Transistor) durchgeführt wird, kann die Durchsatzratensteuerung beliebig durchgeführt werden.
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Ferner offenbart PTL 2 eine Technik zum Einstellen der Logikübergangsgeschwindigkeit mit nur einem Transistor ohne Verwendung einer passiven Komponente wie zum Beispiel eines Widerstands oder eines Kondensators.
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PTL 2 offenbart, dass eine Ausgangssteuerschaltung 3, die die Transistoren 11 und 12 einer Ausgabeeinheit antreibt, eine Funktion zum Steuern des elektrischen Stroms zum Ansteuern der Transistoren 11 und 12 hat. Insbesondere sind, wie in 2 dargestellt ist, Transistorengruppen MN1 bis MNn, die unterschiedliche Ansteuerungsfähigkeiten des elektrischen Stroms haben, vorgesehen, die entsprechenden Transistorgruppen haben unabhängige Signale TA1 bis TAn zum Ansteuern der Transistorengruppen MN1 bis MNn und verwenden selektiv die Signale TA1 bis TAn, um eine gewünschte Logikübergangsgeschwindigkeit des OUT-Anschlusses der 1 bereitzustellen. Da jede der Transistorgruppen unterschiedliche Ansteuerungsfähigkeiten des elektrischen Stroms hat, können ununterbrochene und glatte Ansteuerungssignale abhängig von der Auswahl der Transistorengruppen erhalten werden, wodurch sie als Durchsatzratensteuerung wirken.
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Entgegenhaltungsliste
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Patentliteratur
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- PTL 1: JP-A-59-061489
- PTL 2: JP-A-2006-325256
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Wie oben beschrieben worden ist, gibt es ein Problem dadurch, dass das Schalten der Transistorgruppen mit unterschiedlichen Ansteuerungsfähigkeiten des elektrischen Stroms durch Umfassen von Widerständen und eines Kondensators und das Bereitstellen einer Schaltung, die die Widerstände und den Kondensator schaltet, zusätzliche Komponenten benötigt, als in einem Fall, bei dem das Schalten nicht durchgeführt wird. Dieses vergrößert den Komponentenbefestigungsbereich und erhöht ferner den Preis einer Vorrichtung. Deshalb ist es schwierig, dies für ein kleines und preiswertes Produkt anzuwenden.
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Zusätzlich wird im Allgemeinen dann, wenn mehrere Transistorgruppen mit unterschiedlichen Ansteuerungsfähigkeiten des elektrischen Stroms bereitgestellt sind, ein Verfahren des Integrierens der Transistoren in eine integrierte Schaltung, die nicht sehr durch die Zunahme der Anzahl der verwendeten Transistoren beeinflusst wird, verwendet. Jedoch muss in diesem Fall im Vorhinein in einem Schritt des Entwickelns der integrierten Schaltung eine Durchsatzratensteuerschaltung vorbereitet werden. Deshalb ist es schwierig, dies auf eine bestehende Schaltung, die zurzeit verwendet wird, besonders einen Ausgangsanschluss eines Mehrzweckmikrocomputers und ähnliches anzuwenden. Das heißt, es ist schwierig, die Durchsatzratensteuerung zu ermöglichen und die abgestrahlten Störsignale eines Ausgangsimpulssignals zu verringern, sogar dann, wenn eine Signalausgangsschaltung nicht einfach geändert werden kann, ähnlich wie bei einem Mehrzweckmikrocomputer.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die abgestrahlten Störsignale eines Ausgangsimpulssignals zu verringern.
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Lösung des Problems
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Um die Probleme, die oben beschrieben worden sind, zu lösen, umfasst eine Impulssignalausgabevorrichtung gemäß der Erfindung Mittel zum Detektieren einer physikalischen Größe und Modulationsmittel zum Durchführen einer Impulsmodulation an Ausgangsinformationen, die von dem Detektionsmittel der physikalischen Größe erhalten werden, und gibt ein Impulssignal, das in dem Modulationsmittel erzeugt wird, nach außen, umfasst das Modulationsmittel eine Berechnungsschaltung, die einen Pull-Up-Widerstand besitzt, der mit einer Stromversorgung im Inneren verbunden ist; einen Mehrzweck-Eingangs-/Ausgangs-Anschluss, der mit der Berechnungsschaltung verbunden ist, Eingangs-/Ausgangsauswahlmittel zum Auswählen, ob der Mehrzweck-Eingangs-/Ausgangsanschluss als ein Eingangsanschluss oder als ein Ausgangsanschluss verwendet wird; Pull-Up-Widerstandverbindungsmittel zum Verbinden oder Trennen des Pull-Up-Widerstands und des Mehrzweck-Eingangs-/Ausgangsanschlusses und eine Pull-Up-Widerstandverbindungssteuerschaltung, die die Steuerung so durchführt, dass das Pull-up-Widerstandsverbindungsmittel betrieben wird, wenn der Mehrzweck-Eingangs-/Ausgangsanschluss als der Eingangsanschluss ausgewählt ist, der Mehrzweck-Eingangs-/Ausgangsanschluss durch das Eingangs-/Ausgangsauswahlmittel als der Eingangsanschluss ausgewählt ist, wenn ein Anstieg eines Ausgangssignalpegels des Impulssignals beginnt, der Pull-Up-Widerstand und der Mehrzweck-Eingangs-/Ausgangsanschluss durch das Pull-Up-Widerstandverbindungsmittel verbunden werden, wenn der Mehrzweck-Eingangs-/Ausgangsanschluss als der Eingangsschluss ausgewählt ist, und der Mehrzweck-Eingangs-/Ausgangsanschluss durch das Eingangs-/Ausgangsauswahlmittel auf den Ausgangsanschluss geschaltet wird, nachdem eine bestimmte Zeitdauer vergangen ist.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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Gemäß der Erfindung können abgestrahlte Störsignale eines Ausgangsimpulssignals verringert werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Messvorrichtung einer physikalischen Größe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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2 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer externen Ausgangsschaltung gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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3 ist ein Diagramm, das eine innere Struktur einer Modulationsschaltung gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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4 ist ein Diagramm, das eine Schaltungsstruktur darstellt, in der die Modulationsschaltung und die Ausgangsschaltung gemäß der Ausführungsform der Erfindung kombiniert werden.
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5 ist ein Diagramm, das einen aktuellen Weg zur Zeit des Signalpegelanstiegs gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt (aktiver Bereich).
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6 ist ein Diagramm, das den aktuellen Weg zur Zeit des Signalpegelanstiegs gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt (Auffangbereich).
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7 ist ein Diagramm, das den aktuellen Weg zur Zeit des Signalpegelanstiegs gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt (Sättigungsbereich).
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8 ist ein Diagramm, das den aktuellen Weg zur Zeit des Signalpegelanstiegs gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt (Ladungsbereich).
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9 ist ein Diagramm, das Spannungen und Signalformen des elektrischen Stroms jeder Komponente gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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10 ist ein Diagramm, das Impulssignalerzeugungsmittel gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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11 ist ein Diagramm, das eine Operation der Modulationsschaltung gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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12 ist ein Ablaufplan, der die Operation der Modulationsschaltung gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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13 ist ein Diagramm, das eine Operation der Modulationsschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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14 ist ein Ablaufplan, der die Operation der Modulationsschaltung gemäß der weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Hierbei werden die vorliegenden Ausführungsformen, bei denen ein Ausgangssignal ein detektiertes Signal einer Vorrichtung zum Detektieren der physikalischen Größe ist, beschrieben, aber ein Vorteil der Erfindung ist der gleiche, egal welche die detektierte physikalischen Größe ist.
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Ausführungsform 1
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Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist mit Bezug auf die 1 bis 12 beschrieben.
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Ein System, das eine elektronische Steuervorrichtung und eine Vorrichtung zum Detektieren einer physikalischen Größe einschließlich verschiedener Arten von Sensoren verwendet, wird für natürliche Phänomene oder eine Wetterbedingung oder in Maschinen oder einem Fahrzeug verbreitet verwendet.
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Wie in 1 dargestellt, sind ein Sensor 101 und eine elektronische Steuervorrichtung 105 elektrisch verbunden. Informationen, die von dem Mittel 102 zum Detektieren der physikalischen Größe, das eine physikalische Größe detektiert, erhalten werden, werden einer Impulsmodulation durch das Modulationsmittel 103 zugeführt und durch eine Ausgangsschaltung 104 an die elektronische Steuervorrichtung 105 übertragen. Die elektronische Steuervorrichtung 105 umfasst eine Signaleingangsschaltung 106, um ein elektrisches Störsignal und ähnliches zu entfernen. Die Ausgangsschaltung 104 und die elektronische Steuervorrichtung 105 sind durch das Verwenden eines elektrischen Kabels wie zum Beispiel eines Kabelstrangs verbunden, und die Ausgangsschaltung 104 umfasst eine Signalformglättungsschaltung, wie sie unterhalb beschrieben ist, um abgestrahlte Störsignale von dem Kabel zu verringern.
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2 stellt einen Schaltungsteil von dem Modulationsmittel 103, das in den Sensor 101 eingebettet ist, bis zu der Signaleingangsschaltung 106, die in die elektronische Steuervorrichtung 105 eingebettet ist, dar. Die Ausgangsschaltung 104 verwendet im Allgemeinen ein sogenanntes Verfahren mit einem offenem Kollektor, bei dem ein Emitter eines Transistors 203 geerdet ist und ein Kollektor mit einem Ausgang eines Impulssignals verbunden ist. In der elektronischen Steuervorrichtung 105 ist der Ausgang des Impulssignals durch einen Pull-Up-Widerstand 209 mit einer Stromversorgung 208 verbunden. Ferner ist ein Basisanschluss des Transistors 203 mit dem Modulationsmittel 103 über einen Widerstand 217 verbunden, und die Steuerung wird so durchgeführt, das der Transistor verbunden ist, wenn ein Signal von dem Modulationsmittel 103 eine positive Logik hat, und getrennt ist, wenn ein Signal von dem Modulationsmittel 103 eine negative Logik hat. Inzwischen geht das Impulssignal durch eine Filterschaltung, die durch einen Widerstand 215 und einen Kondensator 216 konfiguriert ist, um schließlich ein Impulssignal 210 zu werden, und für verschiedene Arten der Steuerung in der elektronischen Steuervorrichtung 105 verwendet wird. Wenn der Transistor 203 verbunden ist, ist das Impulssignal geerdet, so dass das Impulssignal umschaltet, um eine negative Logik zu haben. Andererseits schaltet dann, wenn der Transistor 203 getrennt ist, das Impulssignal um, um an dem Pull-Up-Widerstand 209 eine positive Logik zu haben. Das Impulssignal 210 kann durch Wiederholen dieser Operation ununterbrochen erhalten werden. An diesem Punkt wird die Basisspannungssignalform des Transistors 203 mit dem Bezugszeichen 202 bezeichnet. Bezugszeichen 210 der 2 bezeichnet eine Impulssignalform, die in der elektronischen Steuervorrichtung verwendet wird. Aus dem Grund, der unterhalb beschrieben ist, ist sogar dann, wenn die Basissignalform 202 steile führende und nachfolgende Signalformen hat, die nachfolgende Flanke des Impulssignals 210 steil, wie es durch das Bezugszeichen 214 angezeigt ist, und die führende Flanke ist glatt, wie es durch das Bezugszeichen 213 angezeigt ist.
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3 stellt eine Schaltungskonfiguration dar, wenn eine Berechnungsschaltung in dem Modulationsmittel 103 verwendet wird. Eine Modulationsschaltung für ein Impulssignals besitzt verschiedene Arten von Verfahren und der gleiche Vorteil kann sogar durch ein weiteres Verfahren erhalten werden, bei dem die Berechnungsschaltung nicht verwendet wird.
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Ein Anschluss 313 ist ein Mehrzweck-Eingangs-/Ausgangsanschluss der Berechnungsschaltung und kann durch einen Dreizustandspuffer 309 und einen Eingangs-/Ausgangsschaltflipflop 308 entweder als der Eingangsanschluss oder als der Ausgangsanschluss verwendet werden. Ferner kann dann, wenn der Anschluss 313 als der Eingangsanschluss geschaltet ist, eine Pull-Up-Funktion, in die die Berechnungsschaltung eingebettet ist, durch ein Gate 310, einen Full-Up-FET 311 und einen Pull-Up-Steuerflipflop 306 verwendet werden. Jeder Flipflop ist mit einem internen Datenbus der Berechnungsschaltung verbunden und jeder Anschluss 302, 303 und 304 mit Schreibfreigabe bestimmt durch Erzeugen einer Flanke einen Wert eines Datenbus 301 und für den Ausgangsanschluss Funktionsschalten und logische Bestimmung. Wenn zum Beispiel der Anschluss 313 auf den Ausgangsanschluss geschaltet ist, schaltet der Datenbus 301 um, um eine negative Logik zu haben, eine Flanke wird an dem schaltbaren Eingangs-/Ausgangsanschluss 304 erzeugt, ein Q-Balken-Anschluss des Flipflops 308 schaltet, um eine positive Logik zu haben, der Dreizustandspuffer 309 wird ein Puffermodus, und ein logischer Zustand an einem Q-Anschluss eines Anschlussausgabeflipflops 307 wird an den Anschluss 313 übertragen. Zur gleichen Zeit schaltet ein Eingang des Pull-Up-Steuergates 310 an einer Seite um, um in negativer Logik zu sein, und der Pull-Up-FET 311 wird zwangsläufig getrennt. Wenn der Anschluss 313 hingegen auf den Eingangsanschluss geschaltet ist, schaltet der Datenbus 301 um, um eine positive Logik zu haben, eine Flanke wird an dem schaltbaren Eingangs-/Ausgangsanschluss 304 erzeugt, der Q-Balken-Anschluss des Flipflops 308 schaltet um, um eine negative Logik zu haben, der Dreizustandspuffer 309 schaltet um in einen hochimpedanten Zustand und der Anschluss 313 und ein Q-Anschluss des Anschlussausgabeflipflops 307 sind getrennt. Dementsprechend kann ein Anschlusseingang 305 einen logischen Pegel eines Anschlusses lesen. Zur gleichen Zeit schaltet ein Eingang des Pull-Up-Steuergates 310 an einer Seite um, um in positiver Logik zu sein, und Verbindung oder Trennung des Pull-Up-FET 311 können an dem Pull-Up-Steuerflipflop 306 gesteuert werden. Eine Berechnungsschaltung mit einer solchen Schaltung kann einen Eingang oder einen Ausgang des Anschlusses 313 durch Software schalten. Ferner kann dann, wenn der Anschluss 313 auf den Eingang geschaltet ist, die eingebettete Pull-Up-Funktion frei ausgewählt werden.
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Hierbei dient der Pull-Up-FET 311 als ein schwacher Pull-Up und hat einen Widerstandswert, der größer als ein üblicher Halbleiterschalter, wie mit dem Bezugszeichen 314 in der gleichen Weise angegeben, ist.
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4 stellt ganz die Schaltung der 2 und den Pull-Up-Teil der 3 dar und stellt gesammelt einen elektrischen Verbindungszustand von einem Signalausgangsteil des Sensors 101 bis zu der Signaleingangsschaltung 106 der elektronischen Steuervorrichtung 105 dar.
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10 stellt ein Beispiel dar, in dem die Tastverhältnismodulation (PWM-Modulation) eines Impulssignals, das in dem Modulationsmittel 103 unter Verwendung eines Mikrocomputers verarbeitet wird, durch eine Software und einen Mehrzweckzähler durchgeführt wird. Bei der PWM-Modulation werden sowohl eine führende Flanke als auch eine nachfolgende Flanke des Impulssignals verwendet und auch die Zeit zwischen den Flanken ist wichtig. Dementsprechend bewirkt dann, wenn die führenden und die nachfolgenden Flanken des Signals nicht äußerst steil und stabil ausgelegt sind, das Impulssignal 210 einen Modulationsfehler, wenn das Signal durch die elektronische Steuervorrichtung 105 empfangen wird. Nachdem ein Bezugstaktsignal 1001 durch einen Vorteiler 1002 in die verlangten Frequenzen geteilt wurde, ist das Impulssignal Eingabe für einen Zähler 1003, um eine Hochzähloperation durchzuführen. Da die maximale Zählanzahl des Zählers begrenzt ist, tritt dann, wenn die Zählanzahl ein Maximum erreicht, ein Überlauf auf, und eine Unterbrechungsanforderung 1004 an die Berechnungsschaltung wird erzeugt. Dementsprechend können dann, wenn das Hochzählen durch das Schreiben eines Werts, der durch Subtrahieren der Zeit, bis ein nächster Unterbrechungsprozess durchgeführt wird, von einem Wert, bei dem der Überlauf auftritt, erhalten wird, durchgeführt wird, Mittel zum Erzeugen einer Unterbrechungsanforderung von dem Zähler 1003 nach einer bestimmten Zeitdauer konfiguriert werden. Bezugszeichen 1006 stellt schematisch einen Wert, der in dem Zähler 1003 gezählt wird, dar, und der Unterbrechungsprozess JOB1 (1007) oder JOB2 (1008), die unten beschrieben sind, werden immer dann durchgeführt, wenn der Zähler 1003 den maximalen Wert erreicht, der bewirkt, das ein Überlauf auftritt. In diesen Prozessen wird, um eine Operation des Impulssignals 210 und die Zeit für das Durchführen einer nächsten Unterbrechungsanweisung zu steuern, durch fortlaufendes Schreiben der Anzahlen auf den Zähler 1003 ein bestimmtes Modulationssignal erzeugt. Dieses Verfahren führt einen Spannungspegelanstieg des Impulssignals 210 durch einen Softwareprozess durch. Ein Beispiel des Verwendens einer Überlaufunterbrechung eines Zählers ist oberhalb beschrieben, aber der gleiche Vorteil der Erfindung kann erhalten werden, wenn die Unterbrechung durch Verwenden einer Vergleichsübereinstimmung oder eine weitere Art der Zeitsteuermittel verwendet wird.
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Weil die Spannungssignalformen der führenden und der nachfolgenden Flanken steiler sind, sind Genauigkeit und Stabilität der PWM-Modulation als ein Signal verbessert, aber zur gleichen Zeit wird eine Änderung in einem elektrischen Strom steil, um die elektrischen Störsignale zu verstärken. Ferner werden, da die PWM-Modulation ein Impulssignal ist, höhere harmonische Wellen in einem breiten Frequenzbereich erzeugt. Eine Gegenmaßnahme für die Erzeugung ist notwendig. Deshalb wird eine Durchgangssteuerschaltung, wie in PTLs 1 und 2 offenbart ist, verwendet.
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Jedoch, preiswerte und kleine Ausrüstung, in die eine Durchgangssteuerschaltung nicht eingebettet werden kann, wie zum Beispiel ein Sensor zum Detektieren einer physikalischen Größe, da die Gegenmaßnahme, die im Allgemeinen durchgeführt wird, nur die Kapazität eines Kondensators 204 in 2 vergrößert, um nur eine führende Flanke eines Impulssignals zu glätten, wie durch das Bezugszeichen 213 angegeben ist. In diesem Fall trägt, da die elektrischen Ladungen des Kondensators 204 zur Zeit der führenden Flanke unmittelbar zu dem Transistor 203 in der Richtung der Erdung fließen, die Kapazitätszunahme des Kondensators 204 nicht zur Störungsminderung zur Zeit der führenden Flanke der Signalform bei. Deshalb muss, um einem verlangten Verhalten der abgestrahlten Störsignale zu entsprechen, eine Kapazität des Kondensators 204 vergrößert werden. Bei der PWM-Modulation, die oberhalb beschrieben ist, bewirkt jedoch das Glätten der Signalform durch Vergrößern der Kapazität des Kondensators 204, dass die Genauigkeit des modulierten Signals verschlechtert wird. Auf diese Weise haben die Genauigkeit der Impulssignalmodulation und die Abnahme der abgestrahlten Störsignale bei der PWM-Modulation eine widerstreitende Beziehung.
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Mittel zum Verbessern der widerstreitenden Beziehung werden mit Bezug auf 9 beschrieben. 9A stellt eine Signalform der führenden Flanke des Impulssignals 210 und die Signalform der Basisspannung 202 des Transistors 203 mit der Zeit, die später als 2 ist, wenn die Erfindung nicht angewendet wird, dar. Ferner gibt das Bezugszeichen 901 schematisch einen Wert eines elektrischen Stroms an, der durch den Stromweg 211 in 2 fließt. Wenn der Mehrzweck-Eingangs-/Ausgangsanschluss 313 der Berechnungsschaltung 313, die in 3 dargestellt ist, umschaltet, um eine positive Logik wie der Ausgangsanschluss zu haben, steigt die Basisspannung des Transistors 203 und der Transistor 203 wird ein EIN-Zustand. Mit anderen Worten, der Transistor wird durch Zuführen eines ausreichenden elektrischen Stroms zu der Basis des Transistors in einem Sättigungsbereich betrieben. An diesem Punkt ist die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter klein und der Kollektoranschluss ist fast geerdet. Deshalb verringert sich das Impulssignal 210 fast bis auf die Massespannung, um die führende Flanke 214 des Impulssignals zu erzeugen. Die Signalform 901 stellt einen elektrischen Strom dar, der zu dieser Zeit durch den Stromweg 211 fließt. Wenn der Transistor 203 eingeschaltet wird, werden zur gleichen Zeit bestimmte elektrische Ladungen in dem Kondensator der 2 ausgelöst. Deshalb kann eine steile führende Flanke des Impulssignals 210 erhalten werden. Jedoch wird als Reaktion, wie durch das Bezugszeichen 901 angezeigt ist, ein hoher Spitzenwert des elektrischen Stroms erzeugt. Ferner fließt, da ein elektrischer Strom, der als Reaktion auf den Spannungsunterschied zwischen einem ungeerdeten Anschluss des Kondensators und der Stromversorgung 208 in der Signaleingangsschaltung 106 erzeugt wird, durch den Stromweg 212 der 2 fließt, ein steiler elektrischer Strom durch einen langen Leiter (Kabelstrang), der die elektronische Steuervorrichtung 105 und den Sensor 101 verbindet. Deshalb werden große abgestrahlte Störsignale erzeugt.
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9B ist ein Diagramm, das jede Signalform auf die gleiche Weise wie oben, wenn die Erfindung angewendet wird, darstellt. In dem Beispiel ist der Mehrzweck-Eingangs-/Ausgangsanschluss der Berechnungsschaltung gesetzt, der Eingangseinschluss zu sein, kurz bevor der Transistor 203 eingeschaltet wird. Wenn der Anschluss gesetzt ist, der Eingangsanschluss zu sein, wird, da der Pull-Up-Widerstand, der in der Berechnungsschaltung eingebettet ist, verfügbar wird, wie in 3 dargestellt ist, die Basis des Transistors 203 über den Pull-Up-Widerstand gesteuert, wobei der Pull-Up-FET 311 so verbunden ist, dass die Basisspannung 202 mit einer dazwischenliegenden Spannung betrieben werden kann, dass heißt, der Transistor 203 kann in einem aktiven Bereich, nicht dem Sättigungsbereich, betrieben werden. Zu dieser Zeit wird die Basisspannung 202 des Transistors eine Basisspannung, die kleiner ist, als wenn der Anschluss 313 der Berechnungsschaltung als der Ausgangsanschluss betrieben wird. Da eine Spannung eines Transistors zwischen einem Kollektor und einem Emitter in dem aktiven Bereich vergrößert ist, ist es im Wesentlichen gleichwertig zum Entladen der elektrischen Ladungen des Kondensators 204 über den Widerstand, und die Spannung des Impulssignals 210 wird allmählich verringert. Deshalb wird ein elektrischer Strom abhängig von dem Spannungsunterschied von der Stromversorgung 208 in der Signaleingangsschaltung 106, das heißt, der maximale Wert des elektrischen Stroms, der durch den Kabelstrang fließt, kleiner als in 9A. Da die Zeitdauer, in der der Transistor 203 in dem aktiven Bereich betrieben wird, beliebig durch die Software der Berechnungsschaltung angepasst werden kann, kann die Berechnungsschaltung steuern, wie lange der Transistor 203 in dem aktiven Bereich betrieben wird. Ferner kann in diesem Zustand der dazwischenliegende Zustand, wie durch das Bezugszeichen 907 angezeigt ist, mit dem Pull-Up-FET getrennt, für einige Zeit beibehalten werden. Inzwischen wird, in diesem Zustand, wie er ist, nach einer bestimmten Zeitdauer seit dem ersten Start des Betriebs des Transistors in dem aktiven Bereich, da die Spannungssignalform der führenden Flanke des Impulssignals 210 unnötig glatt ist, durch Ändern des Anschlusses 313 zu dem Ausgangsanschluss eine entstörte Signalform der führenden Flanke gebildet. Dies ist so, weil die verlangte Genauigkeit der Signalmodulation zur der Zeit der Modulation eines PWM-Signals in der elektronischen Steuervorrichtung 105 notwendig ist, um erhalten zu werden. Zu dieser Zeit wird auch ein steiles Maximum des elektrischen Strom durch Entladen des Kondensators 204 erzeugt, aber da die Spannung des Impulssignals 210 schon zu einem gewissen Grad verringert ist, sind der Wert des elektrischen Stroms und die abgestrahlten Störsignale kleiner als in dem Fall der 9A.
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Der vorher genannte spezielle Schaltungsbetrieb wird mit Bezug auf die 5 bis 8 beschrieben.
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5 hat die gleiche grundlegende Konfiguration wie das Schaltungsdiagramm der 4, aber eine gleichwertige Schaltung ist zu einem Teil dargestellt. In 5 wird der Anschluss 313 gesetzt, der Eingangsanschluss zu sein, und der Pull-Up-FET 311 ist verbunden. 6 stellt einen Zustand dar, in dem der Anschluss 313 beibehalten wird, der Eingangseinschluss zu sein, so wie er es ist, und der Pull-Up-FET getrennt ist. 7 stellt einen Zustand dar, in der Anschluss 313 gesetzt ist, der Ausgangsanschluss zu sein, und eine positive Logik ausgibt, und der Transistor 203 verbunden ist. 8 stellt einen Zustand dar, in dem der Anschluss 313 gesetzt ist, der Ausgangsanschluss zu sein, und eine negative Logik ausgibt, und der Transistor 203 getrennt ist.
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Wie in 5 dargestellt ist, wird dann, wenn eine Operation der führenden Flanke auf dem Impulssignal 201, das durch den Pull-Up-Widerstand 209 in der elektronischen Steuervorrichtung 105 hochgezogen wird, durchgeführt wird, der Anschluss 313 zunächst gesetzt, der Eingangsanschluss zu sein, und der Pull-Up-FET 311 ist verbunden. Dann fließt über den Vorwiderstand 217, der mit der Basis des Transistors 203 und dem Widerstand des Pull-Up-Transistors 311 verbunden ist, ein Basisstrom. Hinsichtlich des elektrischen Stroms ist, da der Pull-Up-FET 311 ein schwacher Pull-Up ist, wie oberhalb beschrieben ist, der Basisstrom begrenzt, und der Transistor 203 arbeitet in dem aktiven Bereich. Da der Transistor 203 durch den Betrieb in dem aktiven Bereich als ein Widerstand betrachtet wird, wie durch das Bezugszeichen 501 angegeben ist, werden elektrische Ladungen allmählich in den Kondensator 204 entladen, und der Gleichstrom 212 des Pull-Up-Widerstands 209 in der elektronischen Steuervorrichtung ist begrenzt. Als eine Folge startet die führende Flanke des Impulssignals 210 allmählich.
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6 stellt einen Zustand dar, in dem der Pull-Up-FET 311 getrennt ist und der Transistor 203 von dem Zustand der 5 getrennt ist. Deshalb wird der Spannungspegel des Impulssignals 210 beibehalten oder nimmt auf kurze Sicht allmählich ab. Der gleiche Zustand kann erhalten werden, wenn der Anschluss 313 gesetzt ist, der Ausgangsanschluss zu sein, aber dieser Zustand benötigt nicht die Operation des Schaltens des Anschlusses 313 auf den Ausgangsanschluss, so dass das Schalten zu diesem Zustand schnell durchgeführt werden kann.
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In 7 wird der Anschluss 313 zu dem Ausgangsanschluss geändert und gibt eine positive Logik aus, und der Transistor 203 wird in dem Sättigungsbereich betrieben. Da die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter in dem Sättigungsbereich klein ist, wird der Transistor 203 schematisch als ein Schalter, wie durch das Bezugszeichen 701 angegeben ist, dargestellt. Der elektrische Strom 211 von dem Kondensator 204 und dem Pull-Up-Widerstand 209 fließt steil zu dem Transistor 203. Deshalb wird, obwohl die Spannungssignalform der führenden Flanke des Impulssignals 210 steil wird, die Signalform der führenden Flanke eine ungestörte Flanke bei der PWM-Modulation werden, und die Genauigkeit des Impulssignals kann gehindert werden, verschlechtert zu werden. Wenn die Erfindung nicht angewendet wird, ist der Vorgang der führenden Flanke des Impulssignals 210 zunächst in dem Zustand der 1 und erzeugt große abgestrahlte Störsignale.
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8 stellt einen Vorgang zur Zeit der führenden Flanke des Impulssignals 210 dar. 8 stellt einen Zustand dar, in dem, nachdem die Spannung des Impulssignals 210 verringert wurde, das heißt, nachdem der Zustand der 7 für eine bestimmte Zeitdauer beibehalten wurde, das Impulssignal 210 wieder auf einen hohen Potentialpegel gebracht wird. Da der Transistor 203 getrennt ist, wie durch das Bezugszeichen 801 angegeben ist, wird der Kondensator 204 von dem Pull-Up-Widerstand 209 der elektronischen Steuervorrichtung so geladen, dass das Potential des Impulssignals 210 allmählich zunimmt. Der Grad der Zunahme wird durch eine Zeitkonstante bestimmt, die durch die Konstanten des Pull-Up-Widerstands 909, eines Vorwiderstands 205 und des Kondensator 204 erhalten wird. Obwohl die Abnahme der abgestrahlten Störsignale zur Zeit einer führenden Flanke des Signals im Allgemeinen eine Kapazität des Kondensators 204 erhöht, erhöht dies auch den elektrischen Strom, der durch den Transistor 203 fließt, zur gleichen Zeit zur Zeit der führenden Flanke, um eine Zunahme der abgestrahlten Störsignale zur Zeit der führenden Flanke zu bewirken. Ferner wird auch die Genauigkeit des Impulssignals 210 bei der PWM-Modulation verschlechtert.
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Auf dies Weise werden die Zustände der 5, 6 und 7 schnell und nacheinander bei einer Anfangsstufe der Operation der führenden Flanke des Impulssignals 210 geschaltet, so dass die Signalform der führenden Flanke geglättet wird und die abgestrahlten Störgeräusche zur Zeit der führenden Flanke des Impulssignals 210 verringert werden. Dementsprechend werden den Charakteristiken der Störsignalanforderungen der Ausrüstung entsprochen, ohne von der Zunahme der Kapazität des Kondensators 204 abzuhängen, und ferner kann die Genauigkeit des Signals der PWM-Modulation verbessert werden.
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11 stellt die Operation der Schaltung durch zeitliches Darstellen der Spannungssignalform des Impulssignals, der Eingangs- oder Ausgangsrichtung des Anschlusses und des Verbindungszustand des Pull-Ups dar. Ferner wird das Impulssignal 210 dann, wenn die Erfindung nicht angewendet wird, mit einer gestrichelten Linie angegeben. Das Bezugszeichen 1103 gibt die Verbindungszustände des Pull-Up-FETs 311 an. Das Bezugszeichen 1304 gibt den Eingangs- und den Ausgangszustand des Anschlusses 313 an. Wenn es Zeit ist, eine Operation der führenden Flanke des Impulssignals 210 durchzuführen, wird der Anschluss 313 auf den Eingangsanschluss geschaltet, und der Pull-Up-FET 311 wird zur gleichen Zeit oder gleich nach dem Schalten des Anschlusses verbunden. Der Pull-Up-FET 311 wird getrennt, nachdem er für eine bestimmte Zeitdauer verbunden war, und der Anschluss 313 wird nach einer weiteren bestimmten Zeitdauer auf den Ausgangsanschluss geschaltet, um eine positive Logik auszugeben. Wenn das Schalten auf diese Weise durchgeführt wird, wird die Signalform mit der führenden Flanke des Impulssignals 210 geglättet, um abgestrahlte Störsignale zu verringern, und der Anschluss 313 wird auf dem Weg auf den Ausgangsanschluss geschaltet, so dass eine störungsfreie Flanke in der Nähe eines logischen Schwellenwerts der elektronischen Steuervorrichtung 105 erzeugt werden kann. Wenn diese Operation durchgeführt wird, wird die führende Flanke verzögert, wie durch das Bezugszeichen 1101 angegeben ist, aber die Zeit korreliert mit einer Reihe der Betriebszeiten, so dass die Zeit durch das Durchführen von vorherigen Korrekturen mit dem Modulationsmittel 103 versetzt werden kann.
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12 stellt einen Ablaufplan dar, wann die Operation durch die Berechnungsschaltung durchgeführt wird. JOB2 ist eine Zählerunterberechung zur Zeit der führenden Flanke des Impulses, und nur ein Teil des Ablaufplans, der sich auf den Vorgang des Impulssignals 210 in dem Prozess, der durch den JOB2 (1008) durchgeführt wird, ist herausgezogen. Wenn die JOB2-Unterbrechung erzeugt wird, wird zunächst der Pull-Up des Anschlusses 313 in Prozess 1201 verbunden. Danach wird der Anschluss 313 der Eingangsanschluss, so dass der Transistor 203 in dem aktiven Bereich betrieben wird. Um diesen Zustand für eine gewisse Zeitdauer beizubehalten, wird ein Zeitbetriebsbereitschaftsprozess in Prozess 1203 durchgeführt. Danach wird der Pull-Up des Terminals 313 getrennt und der Transistor 203 wird getrennt, um einen Zeitbetriebsbereitschaftsprozess in Prozess 1205 wieder durchzuführen. Als nächstes wird in Prozess 1206 der Ausgang des Anschlusses 313 gesetzt, eine positive Logik zu sein, und dann wird in Prozess 1207 der Anschluss 313 zu dem Ausgangsanschluss geändert. Obwohl 12 die Ausführungsform der Erfindung darstellt, in der die Berechnungsschaltung verwendet wird, kann der gleiche Vorteil durch Ausführen der Erfindung mit einer logischen Schaltung wie zum Beispiel einem Gate-Array erhalten werden.
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Ferner kann dann, wenn die Prozesse in der Operation der führenden Flanke des Impulssignals in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden, die Signalform der führenden Flanke geglättet werden. Deshalb kann der gleiche Vorteil, wie oberhalb beschrieben ist, erhalten werden.
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Wie oberhalb beschrieben ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung sogar in einem Fall, in dem eine Signalausgangsschaltung nicht einfach geändert werden kann, wie zum Beispiel ein Ausgang eines Mehrzweckmikrocomputers, die Durchsatzratensteuerung durchgeführt werden, so dass die abgestrahlten Störsignale eines Ausgangsimpulssignals verringert werden können. Ferner kann, da die Durchsatzratensteuerung ohne eine äußere Komponente durchgeführt werden kann und der Grad einfach eingestellt werden kann, das Impulssignalausgabemittel bei einem niedrigen Preis konfiguriert werden.
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Ausführungsform 2
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Anschließend wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 13 und 14 beschrieben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verbindung und die Trennung des Pull-Up-FETs 311 zweimal während einer Dauer durchgeführt, in der der Anschluss 313 gesetzt ist, der Eingangsanschluss zu sein, so dass die Signalformoperation des Impulssignals 240 ungehinderter durchgeführt wird.
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In 13 gibt das Bezugszeichen 1307 einen ersten Betriebsbereich des Transistors 203 an, und das Bezugszeichen 1308 gibt einen zweiten Betriebsbereich an, in dem die Signalform durch zweimaliges Durchführen der Verbindung und der Trennung in zwei Stufen geglättet wird. Dementsprechend können, da ein elektrischer Strom, der durch den Kondensator 204 fließt, oder ein steiler elektrischer Strom, der durch den Kabelstrang fließt, verteilt wird, die abgestrahlten Störsignale weiter verringert werden.
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Eine Beschreibung wird mit Bezug auf einen speziellen Ablaufplan, der in 14 dargestellt ist, gegeben. Die Prozesse 1401 bis 1405 sind der gleiche Teil in dem Ablaufplan gemäß der ersten Ausführungsform, die in 12 dargestellt ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Anzahl der Signalformoperationen durch das Hinzufügen eines Satzes der Verbindung und Trennung der Pull-Up-FETS 311 in den Prozessen 1406 bis 1409 erhöht. Zum Beispiel kann, obwohl die Operation zweimal durchgeführt wird, der gleiche Vorteil durch dreifaches oder häufigeres Durchführen der Verbindung und Trennung erhalten werden, wobei die Anzahl der Operationen abhängig von den Situationen geändert wird, und Ändern und Schalten der Pull-Up-Dauer, einer Bereitschaftszeit und ähnlichem entsprechend.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Sensor
- 102
- Mittel zum Detektieren einer physikalischen Größe
- 103
- Modulationsmittel
- 105
- elektronische Steuervorrichtung
- 203
- Transistor
- 204
- Kondensator
- 210
- Impulssignal
- 311
- Pull-Up-FET
- 1001
- Bezugstaktsignal
- 1003
- Zähler
- 1007
- Unterbrechungsprozess (JOB1) zur Zeit der führenden Flanke
- 1008
- Unterbrechungsprozess (JOB2) zur Zeit der nachfolgenden Flanke
