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Anordnung zur Erzeugung von gegeneinander versetzten Impulsfolgen
Zur Ansteuerung von statisch arbeitenden Rechenschaltungen, wie z. B. statischen
Schieberegistern, Ringzäh,lern und Untersetzern, ist es notwendig, lückende Impulse
zu verwenden. Man versteht hierunter Impulsfolgen, deren Impulse zeitlich _so gegeneinander
versetzt sind, daß zwischen den benachbarten Flanken der Impuls-- der beiden Folgen
ein Ab-
stand (eine Lücke) besteht.
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Es ist bereits eine Anordnung für die Erzeugung lückender Impulse
vorgeschlagen worden, bei welcher bistabile Schaltkreise derart durch phasenversetzte
Wechselspannungen gesteuert werden, daß an den Ausgängen der Schaltkreise Rechteckimpulse
entstehen, die um mehr als ihre Zeitdauer gegeneinander versetzt sind. Diese Anordnung
wird durch eine Sinusspannung gesteuert, wodurch die bistabilen Schaltkreise getriggert
werden. Bei dieser Anordnung ist es nun nicht ohne weiteres möglich, die erzeugten
Impulsfolgen von irgendwelchen anderen Signalen aus zu steuern, wie beispielsweise
auf ein Kommando »Ausschalten« od. dgl. Der bei der Anordnung verwendete Generator
für die Erzeugung der Sinusspannung schwingt bei Kommando »Einschalten« erst an
und braucht unter Umständen einige Schwingungen, um stationär zu sein.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. Die Erfindung
bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung von Impulsfolgen, deren Impulse so
gegeneinander versetzt sind, daß zwischen benachbaiten Flanken der versetzten Impulse
ein Abstand besteht. Die, Erfindung ist gekennzeichnet durch mindestens zwei mit
je einer Steuerstufe ein- oder ausschaltbare astabile Kippkreise, bei denen
Eingang und Ausgang über Verzögerungsstufen kreuzweise miteinander gekoppelt sind.
Um ein definiertes Anschwingen der Anordnung zu erreichen, sind die Kippschaltungen
außerdem über logische Schaltungen miteinander verkoppeilt, die durch einen äußeren
Befehl angesteuert werden, und es sind elektronische Anordnungen vorgesehen, die
so ausgebildet und mit der Anordnung verknüpft sind, daß beim Start ein definiertes
Anschwingen erfolgL Die Erfindung wird mit weiteren vorteilhaften Ausbildungen näher
erläutert. In den Figuren tragen gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen.
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In der Fig. 1 sind die gewünschten Impulsfolgen dargestellt,
die mit ei und e., bezeichnet sind. Die Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße
Ausbildung. Die steuerbaren astabilen Multivibratoren sind in der Fig. 2 mit
M" M2 bezeichnet. An den Ausgängen E"
E2 treten die gegeneinander lückenden
Impulse el, e., nach Fig. 1 auf. Beiden Multivibratoren sind Verzögerungsstufen.
Tj, T, vorgeschaltet. Der Ausgang E,
ist dabei mit der St-ife T, und
der Ausgang E" ist mit der Stufe T2 galvanisch verbunden.
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Beide Multivibratoren M" M2 steuern sich über die Verzögerungsstufen
Tj, T, gegenseitig. Hat beispielsweise der Multivibrator kl am Ausgang
E, den Wert L der Impulsfolge el (Fig. 1), so wird dadurch die Verzögerungsstufe
T, so eingestellt, daß der Multivibrator M, gesperrt ist. Die Verzögerungsstufe
T, ist dabei derart ausgebildet, daß das von ihr erzeugte Sperrsignal
s2 für den Multivibrator M2 auch nach dem Verschwinden des Impulses e,
= L am Ausgang E, des Multivibrators M, erhalten bleibt, und
zwar für die Zeit tj, wie in der Fig. 1 dargestellt ist. Nach der Zeit ti
entfällt die Sperrung des Multivibrators M2 durch die Verzögerungsstufe Tj, und
es tritt am Ausgang E, der IMPU#'Se e2 = L auf, der auch an
die Verzögerungsstufe T2 gelangt, die dadurch nunmehr den Multivibrator M, durch
ein Sperrsignal S, sperrt. Dieser wird auch nach Verschwinden des Impulses e.
= L weiter gesperrt, und zwar für die Zeit t." wie in der Fig.
1 angedeutet ist.
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Die Impulszeitentj, c., sind durch die Bemessung der Multivibratoren
vorgegeben. Die Zeit t, vom AussiDtzen des ersten Impulses e, (Fig. 1) bis
zum Einsetzen des ersten Impulses e., ist durch die Verzögerungsstufe T, vorgegeben.
15ie Zeit t2 vom Aussetzen des ersten Impulses e2 bis zum Einsetzen des zweiten
Impulses el ist durch die Verzögerungsstufe T, vorgegeben. Die Anordnung nach der
Fig. 2 erzeugt an ihren AusgängenE" E, periodische Rechteckimpulse
ei,
e., dir- um die Zeiten ti, t., gegeneinander ve-rsetzt sind.
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In der Fig. 3 ist eine mögliche Ausführungsform der astabilen
Multivibratoren dargestellt. Es sind zwei Transistoren 1, 2 verwendet, deren
Emitter geerdet sind, Die Basen sind über hochohmige Widerstände 3, 4 an
den, negativen Pol einer nicht weiter dargestellten Spannungsquelle geschaltet.
Die Kopplung der Transistoren erfolgt über Kondensatoren 5, 6.
Die
Kollektorwiderstände sind mit 7, 8 bezeichnet. Liegen beide Basiswiderstände
3, 4 an Minus, so schwingt der Multivibrator. Dem Multivibrator vorgeschaltet
ist eine Steuerstufe, die aus einem weiteren Transistor 9 besteht. Mit
10 ist der Kollektorwiderstand bezeichnet, der relativ niederohmig zu den
Widerständen 3, 4 ist. Am Eingang s dieser Stufe wirkt das Sperrsignal
s, bzw. s., der Verzögerungsstufen T, bzw. T, der Fig. 2. Ist
das Sperrsignal s = L (positiv), so tritt am Kollektor des Transistors
9 der Wert 0 auf (Absen-kung der Spannung gegen Plus), wodurch der
Multivibrator 1, 2 gesperrt ist. Ist das Sperrsignal s = 0
(negativ), so tritt am Kollektor von 9 der Wert L auf (Spannung geht gegen
Minus), wodurch der Multivibrator 1, 2 schwingt.
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Wie in der Fig. 4 dargestellt, können die Verzögerungsstufen Tj, 7#,
im einfachsten Fall aus einer Kapazität C bestehen, die über eine Diode,
D aufgeladen wird. Die Kapazität C liegt einseitig auf 0 Volt.
Wirkt an der Diode D beispielsweise der Wert L das Impulses e., so wird die
Kapazität C aufgeladen, und es ergibt sich ein Sperrsignal s,
= L für den Multivibratormi. Selbst wenn der Impulse, dann
=O wird, bleibt das Sperrsignals,=L wegen des geladenen, Kondensators für
die Zeit t, (Fig. 1) erhalten. Die Verzögerungsstufen werden durch den bejahten
Impuls ei bzw. e,2 = L der Multivibratoren Ml, M. angesteuert.
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Die Fig. 5 zeigt eine Verzögerungsstufe, die durch die verneinten
Impulse -ei bzw. -e. der Multivibratoren Ml, A#., angesteuert werden. Diese, sind
antivalent zu den Signalen ei, e" und treten an den Ausgängen F"
F,
von beis#iefsweise zweistufigen Schaltverstärkein N auf, wie sie in der Fig.
2 schematisch mit Nl, N, angedeutet sind.
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Durch den Widerstand R eirgibt sich ein bistabiles Verhalten zwischen
den Transistoren 9 und 2.
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In vielen Fällen wird ein definiertes Starten und Stoppen der Anordnung
gefordert. Es sei beispielsweise die Forderung gestellt, daß die Anordnung stets
mit dein ersten Impuls ei (Fig. 1) anschwingt, daß dieser also zuerst am
Ausgang Ei erscheint. Bei der Anordnung nach der Fig. 2 kann im Augenblick
des Startens entweder ei oder aber auch e2 auftreten.
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Die Fig. 6 zeigt eine Anordnung, die von außen steuerbar ist
und bei der zuerst ei auftritt. Sie besteht wieder aus den astabilen Multivibratoren
M" M, und den VeLrzögerungsstufen Tj, T2. Die Anordnung wird durch einen Startbefehl
St, der z. B. eine, Gleichspannung bestimmter Größe sein kann, gesteuert. Den Verzögerungsstufen
TI, 7# sind zwei logische Schaltungen A 13 A , vorgeschaltet,
die aus den Dioden 10, 11 bzw. 12, 13 bestehen und Oder-Stufen darstellen.
Schließlich ist ein statischer Speicher S, vorgesehen. Der Speicher Si ist dem Eingang
12 der logischen Schaltung A., vorgeschaltet. Angesteuert wird eT durch den
Sdrtbefehl St bzw. den an der Verbindung Ei, Eingang 13 auftretenden Impuls.
Der Ausgang Ei ist galvanisch mit dem Eingang 13 der logischen Schaltung
A, gekoppelt, der die Verzögerungsstufe T, nachgeschaltet ist. Der Ausgang
E, ist galvanisch mit dem Eingang 11 der logischen Schaltung
A, gekoppelt. An dem anderen Eingang 10 der logischen SchaltungA,
wirkt der Start- bzw. Stopbefehl St. Der Eingang 12 der logischen Schaltung
A.,
ist mit dem bejahten Ausgang B des Speichers S, verbunden.
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Die Anordnung nach der Fig. 6 hat folgende Wirkungsweise. In
der Ausgangsstellung der Anordnung werden beide Multivibratoren M" M, gesperrt,
d. h. an den Ausgängen EI, E, stehen die, Werte 0 an. Dies
wird erreicht, indem die Eingänge der beiden Verzögerungsstufen T" T, den Wert L
erhalten. Der Start-Stop-Befehl #t muß in diesem Falle = L sein. Dieser Wert
gelangt über die logische SchaltungA, an den Eingang der VerzögerungsstufeT.,. Der
Befehl St=L,gelangt ferner über den einen Eingang des Speichers Si an den Ausgang
B und von dort über die logische Schaltung A, an die Verzögerungsstufe Ti.
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Wird der Start-Stop-Befehl nunmehr = 0, so steht an der Oder-Stufe
A l der Wert 0 an. Der Multivibrator M, wird wegen der Verzögerungsstufe,
T, nach der Zeit t# (Fig. 1) anschwingen. Der Multivibrator M., bleibC demgegenüber
auch bei Auftreten des Start-Stop-Befehles St = 0 gesperrt, da unabhängig
von dessen Wertwechsel (L--> 0) der Speicher SI der Wert L gespeichert hat
und auch behält, der nach wie vor über B und A2 an der Verzögerungsstufe
T, liegt und somit den Multivibrator M#, gesperrt hält. Auch in dem Augenblick,
in dem der Impuls ei = L
am Ausgang EI des Multivibrators
auftritt, wird über die Rückführung 14, Diode 13 der Oder-Stufe wegen
ei = L an der Verzögerungsstufö T, der Multivibrator M, weiter gesperrt (Wert
L). Gleichzeitig wird der Wort L des Impulses ei über die Leitung 15 auf
den einen Eingang des Speichers S, gegeben, dessen Wert L am Ausgang B dadurch
gelöscht wird. Der Ausgang B hat dann den Wert 0. An der Diode
13
der Oder-Stufe A, steht damit der Wert L (ei= L)
und
an der Diode 12 dieser Stufe A., steht der Wert 0
(B
= 0) an. Der Wert L steht so lange an der Diode 13 an,
wie der Impulse,= L ist. Der Multivibrator M., ist also immer noch gesperrt. Wird
der Im-puls j, des Multivibrators M, = 0, so stehen an den
beiden Dioden 12, 13 die Werte 0. Damit verschwindet das Sperrsignal
S2 nach der Zeit t, der Verzögerungsstufe T, für den Multivibrator M., und
an dessen Ausgang E" tritt dann der Impuls e2 = L auf. Dieser tritt
über die Rückführung 16 auch an der Oder-Stufe A, auf, wodurch das
Slr-rrsignal s, für
den Multivibrator M, auftritt und diesen gesperrt hält.
Für den weiteren Betrieb bleibt der Speicher S, gelöscht (B = 0), und an
den Ausgängen EI, E2 treten in wechselnder Folge die lückenden Impulse
e, e. auf. Wird der Start-Stop-Befehl St nach einer beliebigen Zeit wieder
= L, so geht dieser Wert erstens übei die Odor-Stufe A 1 auf
die Verzöge=gsstufe T", deren Sperrsignal si den Multivibrator M, sperrt,
über den Speicher Sl, die Oder-Stufe A, auf die Verzögerungsstufe TJ, deren
Sperrsignal s., den Multivibrator M.,
sperrt. An den Ausgängen
EI, E2 beider Multivib#ratoren steht damit gleichzeitig der Wert
0 an.
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Bei der obigen Anordnung beginnen die miteinander verkoppelten Multivibratoren
M" M., nach Auftreten des äußeren Befehles St = 0 ihre
Schwinaung. Nach der Zeit t., (Fig. 1) steht am Ausgang E
C - 1
der
Impulse, des Multivibrators Mi an. Damit ist das geforderte definierte Anschwingen
der Anordnung erreicht.
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Die gleiche Wirkungsweise wird erreicht, wenn der Speicher
S, weggelassen wird und die Zeitkonstanten der Verzögerungsstufen Tj,
T., verschieden gemacht werden.
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In der Fig 7 ist eine weitere von außen gesteuerte Anordnung
dargestellt, die im Prinzip mit der Anordnung nach der Fig. 6 übereinstimmt.
Als Start-Stop-Befehl wird hier das Signal St und das negierte Signal Sit verwendet.
Ferner sind bei dieser Anordnung als Und-Stufen ausgebildete logische Schaltungen
A 1, A" vorgesehen. Nach dem zur Anordnung nach der
Fig. 6 Gesagten dürfte die Wirkungsweise der Anordnung nach der Fig.
7 ohne weiteres verständlich sein. Es sei hier nur bemerkt, daß die Verkoppelung
der beiden Multivibratoren MI, M., über ihre negierten Ausgänge Ei, F,
erfolgt. Werin der Start-Stop-Befehl St = 0 ist (gt ist dann
= L), sind beide Multivibratoren M,' M, gesperrt, so daß an deren- Ausgang
EI, E# die Impulse ei, e., mit den Werten 0 anstehen.
Wird der Befehl St L und damit Yt = 0, so wird zuerst wieder nur der
Multivibrator M, freigegeben, da der Multivibrator M, durch den vorgeschalteten
Speicher SI vorerst gesperrt bleibt. Auch diese Anerdnung schwingt somit definiert
mit dem Signal ei = L an.
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Um eine definierte Ausschaltung der Anordnung zu erhalten, kann, wie
in Fig. 6 gestrichelt angedeutet, in die Steuerleitung St eine logische Schaltung
eingefügt werden, die im verliegenden Fall als Und-Stufe & ausgebildet
ist. Diese wird durch den äußeren Steuerbefehl St, der nunmehr in der Fig.
6 mit St'
bezeichnet ist, und den am Ausgang F, auftretenden
Impuls -ei angesteuert. Tritt der Stop-Befehl St' = L
in einem Zeitpunkt
auf, in welchem der Impuls ei = L
ist, so wird dieser Impuls ei keineswegs
abgebrochen, was unerwünscht wäre, da zu diesem Zeitpunkt der an der Und-Stufe
& wirkende Impuls -ei = 0 ist. Der Befehl St'
wird also nicht durchgeschaltet. Das erfolgt erst, wenn ei =
L ist. Dann ist der Impuls ei =L
aber auch beendet. Sinngemäß kann auch die
Anordnung nach der Fig. 7 ausgebildet werden.