DE1178111B - Schaltungsanordnung zur Bildung einer Impuls-folge mit der Differenzfrequenz zweier Impuls-folgen mit vorgegebenen Impulsfolgefrequenzen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al-36/02

Nummer: 1178 111

Aktenzeichen: W 30747 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 23. September 1961

Auslegetag: 17. September 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, welche eine Ausgangssignalfolge an einem von zwei Ausgängen abgibt, wobei diese Ausgangssignalfolge die Differenzfrequenz zweier Impulsfolgefrequenzen auf zwei Eingangssignalleitungen ist.

Es sind Einrichtungen zur fortlaufenden Differenzzählung von Impulsserien bekannt. Diese Einrichtungen enthalten elektronische Zähler, und zwar Mehrdekadenzähler, deren Zählergebnis laufend angezeigt wird. Der Aufwand an Bauelementen zur Lösung der gestellten Zählaufgabe ist beträchtlich.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zu Grunde, daß zur Bildung einer Impulsfolge mit der Differenzfrequenz zweier Impulsfolgen mit vorgegebenen Impulsfolgefrequenzen die Verwendung von Zähleinrichtungen mit einer Kapazität von mehreren Dekaden entbehrlich ist.

Die Erfindung besteht in der Anwendung an sich bekannter statischer kontaktloser Steuerorgane (NOR-Gatter), wobei je zwei, in jede der beiden Ubertragungswege für die miteinander zu vergleichenden Impulsfolgen hintereinandergeschaltete Steuerorgane zur doppelten Signalumkehr der über getrennte Eingänge zu entsprechenden Ausgängen übertragbaren Signalfolgen sowie ein von den beiden Signalfolgen steuerbarer bistabiler Kippschalter vorgesehen sind, welcher zur Sperrung des einen der beiden oder beider Übertragungswege in Abhängigkeit von der Signalfolge an den beiden Eingängen ausgangsseitig je mit einem weiteren Eingang der beiden Ausgangssteuerorgane verbunden ist. Diese Sperrmöglichkeit gewährleistet, daß im Ruhezustand der Schaltung (bei dem kein Signal an den beiden Eingängen angelegt ist) oder bei abwechselnder Signalfolge an den beiden Eingängen beide Übertragungswege gesperrt sind, und daß bei einer Signalfolge ausschließlich über einen der beiden Eingänge der entsprechende Übertragungsweg lediglich für das zweite und jedes folgende Signal der Signalfolge geöffnet ist, während das erste Signal der Impulsfolge unterdrückt ist.

Die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Erfindungsgedankens ist so aufgebaut, daß jeder der beiden Eingänge über je eine Umkehrstufe (NOR-Gatter) mit einem von zwei Eingängen je einer weiteren Umkehrstufe verbunden ist, deren Ausgänge an Ausgangsklemmen geführt sind und deren zweite Eingänge an die Ausgänge eines bistabilen Kippschalters angeschlossen sind, dessen erster Eingang mit der einen Eingangsklemme und dessen zweiter Eingang mit der anderen Eingangsklemme der Schaltungsanordnung über je ein i?C-Glied mit Schaltungsanordnung zur Bildung einer Impulsfolge mit der Differenzfreq^enz zweier Impulsfolgen mit vorgegebenen Impulsfolgefrequenzen

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,

East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

ίο Vertreter:

Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

James Dobbie, Williamsville, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. Oktober 1960 (63 844)

in seiner Größe stromrichtungsabhängigem Widerstand verbunden ist.

Der bistabile Kippschalter kann dabei aus zwei Umkehrstufen aufgebaut sein, deren Ausgänge wechselseitig auf die Eingänge rückgekoppelt sind.

Die ÄC-Glieder sind dabei so bemessen, geschaltet und den Eingängen des Kippschalters zugeordnet, daß eine Umsteuerung des Schalters in einen seiner beiden stabilen Schaltzustände ausschließlich beim Verschwinden des Eingangssignals (bei L/0-Übergängen der Eingangssignale) und nur dann erfolgt, wenn das durch dieses Signal angesteuerte Gatter (Umkehrstufe) des Schalters zum Zeitpunkt des Ansteuerns ausgangsseitig O-Signal führt.

Auf weitere Merkmale der Erfindung wird an Hand der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung hingewiesen. In den Zeichnungsunterlagen ist eine beispielsweise Ausführungsform veranschaulicht, wobei

F i g. 1 das Schaltbild einer transistorisierten Umkehrstufe mit Odereingängen, also ein NOR-Gatter, und

F i g. 2 das Symbol der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 veranschaulicht, während

F i g. 3 eine Schaltung zeigt, bei der die Lehren der Erfindung angewendet sind.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist ein p-n-p-Transistor 20 in Verbindung mit Widerständen dargestellt. Eine solche sogenannte Umkehrstufe mit

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Odereingängen (NOR-Gatter) gibt ein Ausgangssignal nur dann ab, wenn keiner der Eingänge 10, 12, 14 durch ein Signal belegt ist. Wenn aber einer dieser Eingänge durch ein Signal belegt ist, dann verschwindet das Signal am Ausgang 26. Bei dem Transistor 20 ist der Emitter mit 21, der Kollektor mit 22 und die Basis mit 23 bezeichnet. Der Emitter 21 ist geerdet und die Basis 23 ist mit einer Mehrzahl von Eingangsklemmen 10, 12, 14 über entsprechende Entkopplüngswiderstände 11, 13 und 15 verbunden. Überdies ist die Basis 23 auch noch über den Widerstand 24 an den positiven Pol einer Vorspannungsquelle B angeschlossen. Der Kollektor 22 ist über einen Strombegrenzungswiderstand 25 mit dem negativen Pol dieser Quelle verbunden, deren Mitte geerdet ist. Außerdem ist der Kollektor 22 an die Ausgangsklemme 26 geführt.

Die positive Vorspannung an der Basis des Transistors hält den Transistor gesperrt. Wenn kein Eingangssignal an den Klemmen 10, 12 bzw. 14 liegt, ist bzw. bleibt der Transistor gesperrt, und am Ausgang 26 erscheint ein sogenanntes L-Signal. Diese Signalspannung entspricht etwa der Spannung am negativen Pol der Speisespannungsquelle B. Wird aber ein negativer Impuls (L-Signal) genügender Stärke auf einen der Eingänge 10, 12, 14 gegeben, so wird der Transistor 20 durchlässig, was zur Folge hat, daß sich am Ausgang 26 das L-Signal in ein sogenanntes 0-SignaI umkehrt, da in diesem Fall die Ausgangsklemme 26 im wesentlichen auf Erdpotential liegt. Die angegebene Schaltung erfüllt also die Bedingung einer Umkehrstufe, d. h., liegt L-Signal an einem oder mehreren der Eingänge 10, 12, 14, so führt der Ausgang 26 0-Signal. Ist dagegen kein Signal an den Eingangsklemmen 10, 12,14, d. h. sind die Eingänge potentialfrei oder führen diese Eingänge 0-Signal, dann liegt L-Signal am Ausgang 26. An Stelle von p-n-p-Transistoren ist es selbstverständlich auch möglich, n-p-n-Transistören zu verwenden, wenn die Polarität der Vorspannungsquelle und der Eingangssignale umgekehrt wird.

In der F i g. 2 ist das entsprechende Symbol einer Umkehrstufe mit Odereingängen veranschaulicht. Im Hinblick auf die Einfachheit und Klarheit dieser symbolischen Darstellung ist es möglich, dieses Symbol bei der Verknüpfung solcher Gatter mit anderen Bauelementen der gleichen oder ähnlichen Art anzuwenden.

Die F i g. 3 zeigt die Schaltungsanordnung zur Bildung der Differenzfrequenz gemäß der Erfindung. Zwei Impulsfolgen der links neben der Figur veranschaulichten Art — also O-L-0-Signalfolgen — werden den Eingängen 1 und 2 getrennt zugeführt. Die Ausgangssignale dieser Schaltungsanordnung werden entweder bei Q oder bei P abgenommen. Ist die Impulsfolgefrequenz /1 der Signale am Eingang 1 größer als die Impulsfolgefrequenz /2 der Signale am Eingang 2, dann ist die Differenzimpulsfolgefrequenz/1-/2 am Ausgang Q entnehmbar. Ist die Impulsfolgefrequenz/2 dagegen größer als dielmpulsfolgefrequenz /1, dann erscheint die Differenzimpulsfolgefrequenz /2-/1 am Ausgang P. Sind die beiden Impulsfolgefrequenzen/1 und /2 an den Eingängen 1 und 2 jedoch gleich (/1 = /2), dann erscheint an den Ausgängen Q und P jeweils ein 0-Signal. Eine solche Anordnung zur Bestimmung der Differenzfrequenz von Impulsfolgefrequenzen ist in der kontaktlosen Steuertechnik vielfältig verwendbar, ζ. B. bei der Geschwindigkeits- und Stellungsregelung der Motoren von Werkzeugmaschinen.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung gemäß F i g. 3 enthält die Eingänge 1 und 2 sowie einen bistabilen Schalter (Flip-Flop-Kreis) FF. Dieser Schalter besteht aus zwei Umkehrstufen N1 und N 2 mit Odereingängen der in F i g. 1 veranschaulichten Art, wobei der Ausgang 5 der Umkehrstufe N1 mit dem Eingang 7 der Umkehrstufe Nl verbunden ist. ίο Andererseits ist der Ausgang 8 der Umkehrstufe N2 mit dem Eingang 4 der Umkehrstufe Nl verbunden. Die Ausgänge der Stufen Nl und N 2 sind also wechselseitig auf die Eingänge rückgekoppelt.

Der Kondensator C1 verbindet die eine Eingangsklemme 2 mit dem Eingang 3 des Gatters Nl, während der Kondensator C 2 die andere Eingangsklemme 1 mit dem Eingang 6 des Gatters N 2 verbindet. Eine Diode D 2 ist zwischen den Eingarigö des Gatters N 2 und Erde G geschaltet, während die DiodeDl zwischen den Eingang3 des GattersNl und Erde G gelegt ist.

Eine Umkehrstufe jV3 mit einem einzigen Eingang ist an die Eingangsklemme 1 angeschlossen, und der Ausgang der UmkehrstufeN3 belegt den Eingang33 einer Umkehrstufe NS. Die Umkehrstufe N4, die ebenfalls nur einen Eingang hat, ist eingangsseitig mit der Eingangsleitung 2 und ausgangsseitig mit dem Eingang 44 der Umkehrstufe N 6 verbunden. Der Eingang 34 der Umkehrstufe N 5 liegt am Ausgang 5 der Umkehrstufe Nl, während der Ausgang 35 der UmkehrstufeN5 an die Ausgangsklemmen geführt ist. Der Eingang 43 der Umkehrstufe N6 ist an den Ausgang 8 der Umkehrstufe N2 angeschlossen, während der Ausgang 45 der Umkehrstufe N6 mit der Ausgangsklemme P verbunden ist.

Liegt eine Signalfolge weder an den Eingängen 1 und 2, so möge in diesem Ruhezustand der Ausgang 5 der Umkehrstufe iVl L-Signal führen. Dieses Ausgangssignal belegt den Eingang 7 der Umkehrstufe N 2, so daß der Ausgang 8 der Umkehrstufe N 2 O-Signal führt. In diesem Falle führen auch die Eingänge 3 und 4 der Umkehrstufe iVl O-Signal, so daß das L-Signal am Ausgang dieser Stufe erhalten bleibt. Da die Umkehrstufen N 3 und N 4 eingangsseitig O-Signal führen, herrscht an den Ausgängen von N 3 und N 4 L-Signal. Das bedeutet, daß die Eingänge 33 und 44 der Umkehrstufen N 5 bzw. N 6 durch L-Signal belegt sind, was zur Folge hat, daß an deren Ausgängen 35 und 45 bzw. Q und P .■jo O-Signal vorherrscht. Wird ein erstes L-Signal (also ein Signal negativer Polarität) an die Eingangsklemme 1 angelegt, so erscheint dieses L-Signal am Eingang der Umkehrstufe N3. Ihr Ausgang führt O-Signal, das auch an dem Eingang 33 der Umkehrstufe N 5 anliegt. Die negative Anstiegsflanke (O/L-Signalwechsel) des an die Klemme 1 angelegten rechteckigen Eingangssignals gelangt auch über den Kondensator C 2, wird aber über die entsprechend gepolte Diode D 2 nach Erde C abgeleitet. Das am Eingang 1 liegende L-Signal kommt also an dem Eingang 6 der Umkehrstufe N2 nicht zur Wirkung. Folgt aber die positive Rückflanke (L/O-Signalwechsel) des gleichen Signals, so fließt durch den Kondensator C 2 ein positiver Strom, der die Diode D 2 C5 in Sperrichtung beaufschlagt und demzufolge nicht nach Erde abgeleitet wird. Dieser positive Spannungsanteil überwindet die negative Spannung an Klemme 7 der Umkehrstufe N2 und belegt den Ein-

gang 6 der Umkehrstufe JV 2, dessen Ausgang nunmehr L-Signal führt. Dieses L-Signal gelangt auch an den Eingang 4 des Gatters JVl, so daß dessen Ausgang S jetzt O-Signal führt. Im Hinblick darauf, daß der Eingangsimpuls an der Klemme 1 bzw. am Eingang der Umkehrstufe JV 3 verschwindet, bevor der Flip-Flop FF umgesteuert wird, und der Eingang 33 der Umkehrstufe JV 5 somit schon wieder L-Signal vom Ausgang der Umkehrstufe JV 3 erhält, bevor der Ausgangs des GattersJVl O-Signal führt, ergibt sich am Ausgang Q nach wie vor O-Signal. Gelangt aber ein weiterer nachfolgender Impuls (L-Signal) auf die Klemme 1, so verschwindet das L-Signal am Eingang 33 des Gatters JV5. Es liegt jetzt also O-Signal sowohl am Eingang 33 als auch am Eingang 34, und L-Signal erscheint am Ausgang Q. Dieser zweite und jeder weitere Eingangsimpuls kann aber den Zustand des Flip-Flops FF nicht ändern. Ein zweiter und jeder weitere Eingangsimpuls an Klemme 1 würde also jeweils als L-Signal an der Ausgangsklemme Q erscheinen, es sei denn, es würde in der Zwischenzeit ein Impuls (L-Signal) auf die Eingangsklemme 2 gelangen.

Eingangsimpulse ausschließlich auf Klemme 2 würden entsprechend dem Vorstehenden ebenso weiter verarbeitet werden, wie Eingangsimpulse auf die Eingangsklemme 1. Beim ersten L-Signal auf Klemme 2 würde der Zustand des Flip-Flops FF geändert werden, aber an der Ausgangsklemme P erscheint O-Signal, wenn nicht ein weiterer Impuls auf Klemme 2 hinterher folgt.

Erscheint also ein Impuls am Eingang 1 und der nächste Impuls ebenfalls an der Eingangsklemme 1, ohne daß ein Eingangsimpuls in der Zwischenzeit bei der Eingangsklemme 2 ankommt, so verursacht der zweite und jeder weitere Impuls jeweils L-Signal am Ausgang Q. Entsprechend ergeben die ersten zwei aufeinanderfolgenden Impulse am Eingang 2 ohne Zwischenimpuls am Eingang 1 nur ein einziges L-Signal am Ausgang P. Kommen die Impulse aber abwechselnd auf Eingang 1 und Eingang 2, dann ergibt sich jeweils O-Signal an den Ausgängen Q bzw. P. Gelangen dagegen z. B. drei Impulse auf den Eingang 1 und danach nur ein einziger Impuls auf den Eingang 2, dann wird somit einer von den drei auf den Eingang 1 gegebenen Impulsen unterdrückt, und es erscheinen auf der Ausgangsseite Q zwei Ausgangsimpulse als Differenz der bei 1 und 2 einlaufenden Eingangssignale, während der Ausgang P O-Signal führt.

frequenzen, gekennzeichnet durch die Anwendung an sich bekannter statischer kontaktloser Steuerorgane (NOR-Gatter JV), wobei je zwei, in jede der beiden Übertragungswege (1-Q; 2-P) für die miteinander zu vergleichenden Impulsfolgen hintereinandergeschaltete Steuerorgane (JV₃, JV₅; JV₄, JV₆) zur doppelten Signalumkehr der über getrennte Eingänge (1, 2) zu entsprechenden Ausgängen (Q, P) übertragbaren Signalfolgen sowie ein von den beiden Signalfolgen steuerbarer bistabiler Kippschalter (FF) vorgesehen sind, welcher zur Sperrung des einen der beiden oder beider Übertragungswege in Abhängigkeit von der Signalfolge an den beiden Eingängen (1, 2) ausgangsseitig je mit einem weiteren Eingang der beiden Ausgangssteuerorgane (JV₅, JV₆) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Eingänge (1, 2) über je eine Umkehrstufe (JV 3 bzw. JV 4) mit einem von zwei Eingängen (33 bzw. 44) je einer weiteren Umkehrstufe (JV 5 bzw. JV6) verbunden ist, deren Ausgänge (35 bzw. 45) an Ausgangsklemmen (Q bzw. P) geführt sind und deren zweite Eingänge (34 bzw. 43) an die Ausgänge (5 bzw. 8) des bistabilen Kippschalters (FF) angeschlossen sind, dessen erster Eingang (3) mit der einen Eingangsklemme (2) und dessen zweiter Eingang (6) mit der anderen Eingangsklemme (1) über je ein i?C-Glied (ClDl bzw. C2D2) mit in seiner Größe stromrichtungsabhängigem Widerstand (Dioden D1 bzw. D 2) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bistabile Kippschalter (FF) aus zwei Umkehrstufen (JVl, JV2) aufgebaut ist, deren Ausgänge (5 bzw. 8) wechselseitig auf die Eingänge (7 bzw. 4) zurückgekoppelt sind.

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die RC-Glieder (ClDl, C2D2) so bemessen, geschaltet und den Eingängen (3, 6) des Kippschalters (FF) zugeordnet sind, daß eine Umsteuerung des Schalters in einen seiner beiden stabilen Schaltzustände ausschließlich beim Verschwinden (L/O-Übergang) der Eingangssignale und nur dann erfolgt, wenn das durch dieses Signal angesteuerte Gatter (JVl bzw. JV 2) des Schalters zum Zeitpunkt des Ansteuern ausgangsseitig O-Signal führt.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Bildung einer In Betracht gezogene Druckschriften:

Impulsfolge mit der Differenzfrequenz zweier »Elektronische Rundschau«, 1960, Nr. 6, S. 240

Impulsfolgen mit vorgegebenen Impulsfolge- 55 bis 245.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 687/270 9.64

ι Bundesdruckerei Berlin