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Aus r Flipflops bestehende »1 aus r«-Ringzählkette mit selbsttätiger
Voreinstellung Die Erfindung bezieht sich auf eine aus r Flipflops bestehende »1
aus r«-Ringzählkette mit selbsttätiger Voreinstellung.
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Solche Zählketten sind an sich bekannt. In der deutschen Auslegeschrift
1149 748 beispielsweise ist eine Zählkette beschrieben, die aus vier Transistorflipflops
mit kapazitiver Kopplung zwischen den einzelnen Flipflops aufgebaut ist. Zusätzlich
zu dieser die gewünschte Zählfunktion bereits erfüllenden Ausrüstung ist ein Netzwerk
hochohmiger Widerstände zur Verbesserung der Zählsicherheit vorhanden, das das fehlerhafte
Einschalten eines Flipflops verhindert. Sollten einmal alle Flipflops auf Grund
eines Zählfehlers ausgeschaltet sein, dann schaltet sich ein bestimmtes Flipflop
der Kette selbsttätig ein. Dieses Flipflop ist dort monostabil ausgeführt.
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Durch diese zusätzlichen nur der Zählsicherheit dienenden Maßnahmen
erreicht man zwar, daß auch bei Auftreten eines Zählfehlers die Kette nie völlig
außer Tritt gerät, indem etwa gar kein Flipflop oder mehr als ein Flipflop eingeschaltet
ist und bleibt. Eine Sicherheit gegen Zählfehler an sich ist damit aber nicht gegeben,
vielmehr wird, wenn alle Flipflops ausgeschaltet sind, stets ein bestimmtes Flipflop
eingeschaltet, so daß im allgemeinen ein Sprung im Zählerstand auftritt. Wird auf
Grund einer Fehlfunktion ein weiteres Flipflop zu dem den Zählstand angegebenen
Flipflop eingeschaltet, dann ist es ungewiß, welches der beiden durch das Widerstandsnetzwerk
wieder ausgeschaltet wird. Wird schließlich fälschlicherweise ein weiteres Flipflop
eingeschaltet, während das monostabile Flipflop eingeschaltet ist und den regulären
Zählstand angibt, dann schaltet sich das monostabile Flipflop sofort aus, so daß
sich ein falscher Zählstand einstellt.
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Die bekannte Kette ist also nicht gesichert gegen Sprünge im Zählstand;
da solche Fehler nicht gemeldet werden, lassen sich die Sprünge nicht erfassen.
Hinzu kommt, daß durch die an den Steuereingängen der Flipflops anliegenden Widerstände
des Blockiernetzwerks die Sperrspannung der gesperrten Flipfloptransistoren verringert
wird, so daß Fehlfunktionen leichter auftreten können als in einer Kette ohne Blockiernetzwerk.
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Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden, in dem die auftretenden
Zählfehler zu einer Fehlermeldung führen und somit erfaßt werden können.
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Die Erfindung besteht darin, daß zur Voreinstellung r Widerstände
vorgesehen sind, die einpolig gemeinsam am Eingang einer Schwellenschaltung anliegen
und mit ihrem jeweiligen anderen Anschluß mit den Setzausgängen der r Flipflops
verbunden sind, wobei durch geeignete Wahl der Ansprechschwelle die Schwellschaltung
nur dann einen Fehlermeldeimpuls, der ein bevorzugtes Flipflop der Kette einschaltet,
erzeugt, wenn alle Flipflops gelöscht sind.
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Vorzugsweise besitzt die Schwellenschaltung zwei Schwellen, von denen
die eine unterschritten wird, wenn weniger als ein Flipflop eingeschaltet ist, während
die zweite Schwelle - überschritten wird; wenn mehr als ein Flipflop eingeschaltet
ist, wobei sowohl beim Unterschreiten der ersten als auch beim Unterschreiten der
zweiten .Schwelle ein Fehlermeldeimpuls erzeugt wird, durch den die Kette voreingestellt
wird.
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Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden im folgenden an Hand
der F i g. 1 'bis 4 näher erläutert.
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F i g. 1 enthält eine Ringzählkette gemäß der Erfindung mit einer
Schwellenschaltung, die nur eine Ansprechschwelle aufweist; F i g. 2 zeigt im einzelnen
ein Flipflop der Kette; F i g. 3 zeigt die in F i g. 1 verwendete' Schwellenschaltung,
während F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Schwellenschaltung zeigt,
die eine obere und eine untere Schwelle besitzt.
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In F i g. 1 sind drei Flipflops 1 bis 3 gezeichnet, die zu einem Ring
zusammengefaßt sind. Die Koppelglieder zwischen den Flipflops bestehen aus Richtleitern
und Kondensatoren. Derartige Kopplungen sind bekannt. Die Erfindung ist auch nicht
auf eine bestimmte Art der Kopplung beschränkt. Die bekannte Ringzählkette ist in
der Figur in einem gestrichelten Kästchen 4 zusammengefaßt. Die Zählkette wird von
einer.Impülsquelle 5 gespeist, derart,
daß jeder Impuls der Impulsquelle
eine Fortschaltung des Zählzustandes bewirkt. Hat man einmal über die Leitung
6 das erste Flipflop 1 in einen von den übrigen Flipflops abweichenden
Zustand gebracht, dann bleibt stets ein Flipflop der Kette in diesem Zustand, solange
die Kette fehlerlos arbeitet.
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Diese an sich bekannte Zählkette wird gemäß der Erfindung erweitert.
An den Löschausgängen aller Flipflops sind gleichartige Widerstände 7 bis
9 angeschlossen, die gemeinsam auf den Eingang einer Schwellenschaltung
10 führen. Ist das zugehörige Flipflop gelöscht, dann wird der Schwellenschaltung
10 über diesen Widerstand ein Strom bestimmter Größe zugeleitet. Die Schwellenschaltung
soll so ausgelegt sein, daß sie nur dann einen Ausgangsimpuls abgibt, wenn ihr ein
Strom von der dreifachen Größe eines Einzelstromes zugeleitet wird, . d. h. wenn
alle drei Flipflops gelöscht sind und je einen Stromanteil beisteuern. Dieser Fall
kann nur eintreten, wenn durch mangelhafte Kopplung zwischen den Kettengliedern
oder durch den Ausfall der Versorgungsspannung oder andere Einflüsse der Zählvorgang
beeinflußt wurde. Nur dann reagiert die Schwellenschaltung 10 und liefert über ein
Koppelglied 11, bestehend aus einem Kondensator, einem Widerstand und einem Richtleiter,
auf die Leitung 6 einen Impuls, der das erste Flipflop einschaltet. Derselbe
Impuls kann über einen Ausgang 12 entnommen werden und der Steuerung des
Gesamtgerätes zur Kennzeichnung eines aufgetretenen Zählfehlers zugeleitet werden.
Diese Steuerung. kann dann veranlassen, daß der vorher abgelaufene, durch den Zählfehler
unterbrochene Vorgang nochmals abläuft, falls dies notwendig ist.
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Ein Zählfehler kann jedoch nicht nur, wie bisher angenommen, bewirken,
daß alle Flipflops ausgeschaltet werden, sondern es kann auch der Fall eintreten,
daß nach einem Fehler zwei oder mehrere Flipflops der Kette eingeschaltet sind.
Dies könnte die oben erwähnte bekannte Blockierschaltung verhindern oder berichtigen.
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Gemäß weiterer Erfindung werden die Nachteile, die bei Verwendung
von Widerständen in der Verringerung der Sperrspannung der Flipflops liegen, vermieden,
indem an Stelle der Widerstände Richtleiter verwendet werden. Der Löscheingang jedes
Flipflops ist über je einen Richtleiter mit einem Setzausgang der anderen Flipflops
verbunden. Der Löscheingang des Flipflops 1 beispielsweise ist über einen Richtleiter
13 mit dem Setzausgang des Flipflops 2 und über einen Richtleiter 14 mit
dem Setzausgang des Flipflops 3 verbunden. In den Leitungen zwischen den Richtleitern
und den Setzausgängen liegt noch ein Widerstand, z. B. 15. Auf diese Weise wird
die gleiche Funktion erzielt wie in der bekannten Schaltung, ohne daß im regulären
Zählbetrieb die Sperrspannungen der Flipflops erniedrigt würden, da die Richtleiter
in diesem Fall gesperrt sind.
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Die soweit beschriebene Schaltung vermag also wie die bekannte Schaltung
jeden Zählfehler zu korrigieren. Darüber hinaus erfolgt bei der am häufigsten auftretenden
Fehlerart, wenn nämlich alle Flipflops ausgeschaltet sind, eine Fehleranzeige.
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Zur Vervollständigung der Darstellung wird in der F i g. 2 das in
der Zählkette verwendete Flipflop in einer bekannten Ausführungsform gezeigt. Die
Eingänge des Flipflops sind unmittelbar mit den Basiselektroden zweier kreuzweise
rückgekoppelter Transistoren 16 und 17 verbunden, während die Ausgänge
an den Kollektorelektroden angeschlossen sind. Die beiden Emitterelektroden sind
zusammengefaßt und werden gemeinsam mit allen Emitterelektroden aller anderen Flipflops
einem Emitterwiderstandrl8 zugeführt, der in F i g. 1 zu sehen ist.
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Ähnlich wie die bistabilen Flipflops ist das monostabile Flipflop
aufgebaut, das als Schwellenschaltung 10 dient und in F i g. 3 im einzelnen
dargestellt ist. Es unterscheidet sich nur durch einseitiges Fehlen des Rückkoppelgliedes
und- durch einen eigenen über einen Kondensator abgeblockten Emitterwiderstand
19.
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Das erfindungsgemäße Prinzip, die Zählfehler über eine Schwellenschaltung
festzustellen und anschließend zu korrigieren, kann auch über den in F i g. 1 gezeigten
Fall hinaus erweitert werden, wo nur eine Art Fehler auf diese Weise erkannt wird:
In F i g. 4 ist eine Schaltung gezeigt, in der auch der Zustand als fehlerhaft erkannt
wird, wenn mehr als ein Flipflop der Kette eingeschaltet ist. Dazu besitzt das Schwellenglied,
das die untere Hälfte der Figur einnimmt, zwei Schwellen, von denen die eine unterschritten
wird, wenn kein Flipflop eingeschaltet ist, während die zweite Schwelle überschritten
wird, wenn mehr als ein Flipflop eingeschaltet ist. Sowohl beim Unterschreiten der
ersten als auch beim Überschreiten der zweiten Schwelle wird ein Fehlermeldeimpuls
erzeugt, der die Zählkette in einen definierten Anfangszustand versetzt. In dem
Block 4 ist identisch der ungesicherte Zähler aus F i g. 1 übernommen worden.
Auch die Widerstände 7, 8 und 9, die an den Löschausgängen der Flipflops angeschlossen
sind, sind hier vorhanden und arbeiten gleichartig wie in der Schaltung von F i
g. 1. Die Blockierschaltung mit den Richtleitern und Widerständen, z. B. 13 bis
15, kann hier entfallen, da ihre Funktion durch die Hinzunahme der zweiten Schwelle
überflüssig wird.
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Wenn die Schwellenschaltung einen Ausgangsimpuls erzeugt als Kennzeichnung
eines Fehlers, dann wird durch diesen Impuls jedes Glied der Kette in einen definierten
Zustand gebracht, insbesondere in den Zählanfangszustand, in dem das erste Flipflop
1
eingeschaltet ist und die beiden anderen ausgeschaltet sind. Die Voreinstellung
erfolgt mittels dreier Richtleiter 20 bis 22, die einseitig mit den
entsprechenden Eingängen der Flipflops verbunden sind. Zugleich kann das Ausgangssignal
der Schwellenschaltung zur Fehlermeldung über den Ausgang 12 ausgewertet
werden.
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Im Eingang der Schwellenschaltung liegt ein Verstärkertransistor
23, der den Strom verstärkt, den die drei Widerstände 7 bis
9 liefern. Der Ausgang dieses Verstärkers wirkt gleichartig auf zwei Zweige
eines Komparators, die von Impulsen unterschiedlicher Polarität gespeist werden,
welche ein Taktgenerator 24 liefert. In den beiden Zweigen ist je ein Potentiometer
25 bzw. 26 angeordnet, an dem je eine der beiden Schwellen der Schaltung
eingestellt ist. Überschreitet die Ausgangsspannung des Transistors 23
eine
obere Schwelle, dann wird ein Zweig für die Taktimpulse des Generators 24 durchlässig;
unterschreitet diese Spannung einen zweiten Schwellwert, dann wird ein Taktimpuls
der anderen Polarität auf einen zweiten Ausgang übertragen. Die Ausgangsimpulse
eines der beiden Zweige werden in ihrer Polarität in einem Transistor 27 umgekehrt
und
mit der Ausgangsleitung des anderen Zweiges anschließend zusammengeführt.
Die so entstandene gemeinsame Leitung 28 führt also nur Impulse einer Polarität,
wenn eine der beiden Schwellen unterschritten oder die andere der beiden Schwellen
überschritten wird. Diese Impulse werden in einer Impulsformerstufe auf eine für
die Ansteuerung der Ringzählkette geeignete Form gebracht.
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Diese Formerstufe enthält zwei Transistoren 29 und 30. Der Ausgang
der Impulsformerstufe bildet den Ausgang der gesamten Schwellenschaltung und dient
zur Voreinstellung des Zählers nach jedem aufgetretenen Fehler sowie zur Fehleranzeige
über Anschluß 12.
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Durch diese Schaltung werden also sowohl zusätzlich eingeschaltete
Flipflops als auch das fehlerhafte Erlöschen des den Zählerstand charakterisierenden
Flipflops angezeigt. Nach einem Fehler wird nicht, wie bei der bekannten Schaltung,
irgendein möglicher Zählzustand eingestellt, von dem man nicht weiß, ob er fehlerhaft
oder richtig ist, sondern es wird der definierte Anfangszählzustand wiederhergestellt.
Gleichzeitig wird jeder aufgetretene Fehler zur Anzeige gebracht. Danach werden
nur solche Doppelfehler nicht erkannt, durch die gleichzeitig ein Flipflop eingeschaltet
und ein anderes gelöscht wird. Da dieser Fall jedoch praktisch selten vorkommt,
stellt die erfindungsgemäße Schaltung ein Optimum an Sicherheit gegen unerkannte
Fehler dar.