DE1209594B - Impulsgenerator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HO3k

Deutsche Kl.: 21 al-36/02

Nummer: 1209 594

Aktenzeichen: S 88781 VIII a/21 al

Anmeldetag: 18. Dezember 1963

Auslegetag: 27. Januar 1966

Die Erfindung betrifft einen Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen mit genau bestimmter Amplitude, Dauer und Form, insbesondere zur Steuerung des Ingangsetzens oder Stillsetzens von digitalen Systemen, wobei der Impulsgenerator von nicht prallfreien Impulsen ausgelöst wird, mit einem Steuerteil, der zwei gegenseitig versetzte Folgen von Impulsen mit definierter Dauer und Folgeperiode abgibt, und mit einem aus logischen Elementarschaltungen bestehenden logischen Teil.

Es ist im allgemeinen erforderlich, daß elektronische Geräte der digitalen Technik, die nach dem Prinzip »Alles oder Nichts« arbeiten, mit Hilfe von Impulsen in Betrieb gesetzt werden müssen, die sowohl hinsichtlich ihrer Amplitude als auch ihrer Form außerordentlich genau definiert sind. Insbesondere wegen der letzten Bedingungen sind Steuerimpulse ausgeschlossen, die nicht prallfrei sind, weil dann die Gefahr besteht, daß der Betrieb oder das Stillsetzen der digitalen Systeme in schlecht definierter Weise ausgelöst wird, so daß Störungen hervorgerufen werden können.

Dieses Problem tritt insbesondere dann deutlich hervor, wenn die Steuerung der digitalen Schaltung auf Grund eines äußeren Signals erfolgen soll, das von einem Schaltkontakt eines Relais, eines Druckknopfschalters oder anderen Geräten ähnlicher Art geliefert wird. Das Öffnen und/oder das Schließen von elektrischen Kontakten ist nämlich stets von Störungen begleitet, die beispielsweise in Form von Prellungen oder Funken auftreten und während einer nicht vernachlässigbaren Zeitdauer bestehen, die in bestimmten Fällen sehr beträchtlich sein kann oder zumindest so beträchtlich, daß die Steuerung einer digital arbeitenden elektronischen Anordnung damit nicht mehr möglich ist. Es wäre nämlich unter diesen Bedingungen dann praktisch unmöglich, das Ingangsetzen einer derartigen Anordnung, das nur bei einem einzigen, genau definierten Signal erfolgen darf, in sicherer Weise auszulösen.

Es sind bereits Lösungen zur Unterdrückung oder zumindest zur Verringerung dieser Unsicherheit vorgeschlagen worden, doch beruhen diese im allgemeinen auf dem Ausfütern von Störungen. Die brauchbaren Verfahren dieser Art v/eisen gewisse Nachteile auf. die insbesondere darauf zurückzuführen sind, daß die das Nutzsignal begleitenden Störungen in der Mehrzahl der Fälle eine sehr unterschiedliche Amplitude haben und daß ihr Spektrum oft sehr nahe bei denjenigen des Nutzsignals liegt; in diesem Fall ist das Filtern praktisch unwirksam.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Impulsgenerator

Anmelder:

Societe Nouvelle d'Electronique et de la
Radio-Industrie, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Jacques Jacquet, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 19. Dezember 1962 (919108)

Impulsgenerators, der bei Zuführung eines nicht prallfreien Impulses einen Impuls mit genau bestimmter Amplitude, Dauer und Form abgibt.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der logische Teil eine bistabile Kippschaltung enthält, deren Einstelleingang an den Ausgang einer ersten Und-Schaltung angeschlossen ist, die an zwei Eingängen die nicht prallfreien Impulse und die erste Impulsfolge des Steuerteils empfängt, daß der direkte Ausgang der bistabilen Kippschaltung mit einem Eingang einer zweiten Und-Schaltung verbunden ist, die an ihrem zweiten Eingang die zweite Impulsfolge des Steuerteils empfängt und deren Ausgang einen Ausgang des Impulsgenerators bildet, und daß der logische Teil eine Anordnung zur Rückstellung der bistabilen Kippschaltung in den Ruhezustand enthält.

Die Wirkung des erfindungsgemäßen Impulsgenerators beruht darauf, daß die erste Und-Schaltung aus dem zugeführten nicht prallfreien Impuls den Teil ausblendet, der in Koinzidenz mit einem Impuls der ersten Impulsfolge des Steuerteils ist. Dieser ausgeblendete Impulsteil bringt die bistabile Kippschaltung in den Arbeitszustand, deren Ausgangssignal die zweite Und-Schaltung öffnet, so daß diese bei dem nächstfolgenden Impuls der zweiten Impuls-

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reihe einen Ausgangsimpuls abgibt, der nach Dauer und Form diesem Impuls entspricht. Dieser Vorgang kann sich nach jeder Rückstellung der ersten bistabilen Kippschaltung wiederholen, so daß man für jeden zugeführten nicht prallfreien Impuls einen Ausgangsimpuls mit genau bestimmter Amplitude, Dauer und Form erhält, der zeitlich mit einem Impuls der zweiten Impulsfolge zusammenfällt.

Der erfindungsgemäße Impulsgenerator erfordert einen sehr geringen Aufwand, da zur Erzielung der zuvor geschilderten Wirkung nur wenige logische Elementarschaltungen erforderlich sind. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß er mit geringem Mehraufwand zur Durchführung weiterer Funktionen erweitert werden kann.

Die Rückstellung der bistabilen Kippschaltung in den Ruhezustand erfolgt vorzugsweise dadurch, daß an den Ausgang der zweiten Und-Schaltung der Einstelleingang einer zweiten bistabilen Kippschaltung angeschlossen ist, daß der direkte Ausgang mit einem Eingang einer dritten Und-Schaltung verbunden ist, die an ihrem zweiten Eingang die erste Impulsfolge des Steuerteils empfängt, und daß der Ausgang der dritten Und-Schaltung mit dem Rückstelleingang der ersten bistabilen Kippschaltung verbunden ist.

Wenn eine zweite Folge von nicht prallfreien Impulsen zur Verfügung steht, beispielsweise die Ausgangssignale der Ruheseite eines Umschaltkontakts, dessen Arbeitsseite die erste Folge von nicht prallfreien Impulsen liefert, wird gemäß einer Weiter- bildung der Erfindung diese zweite Folge von nicht prallfreien Impulsen dem Rückstelleingang der zweiten bistabilen Kippschaltung zugeführt, und daß der komplementäre Ausgang der zweiten bistabilen Kippschaltung mit einem weiteren Eingang d^r ersten Und-Schaltung verbunden ist.

Zur Erzeugung einer beliebigen Anzahl weiterer Impulse mit unterschiedlicher Dauer und/oder zeitlicher Lage auf Grund der zugeführten nicht prallfreien Impulse enthält der Impulsgenerator Vorzugs- weise weitere Und-Schaltungen, deren Eingänge in unterschiedlichen Kombinationen mit den direkten und komplementären Ausgängen der bistabilen Kippschaltungen und mit Ausgängen des Steuerteils verbunden sind und deren Ausgänge weitere Ausgänge des Impulsgenerators darstellen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beispielshalber erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 die Formen der mit Prellungen behafteten Steuersignale,

Fi g. 2 die logische Anordnung nach der Erfindung und

Fig. 3 Diagramme zum Verständnis der Wirkungsweise der Anordnung von F i g. 2.

Wie bereits erläutert wurde, können Signale, die insbesondere zur Auslösung von digitalen logischen Systemen bestimmt sind, nicht in dem Zustand verwendet werden, in dem sie auftreten, ohne daß die Gefahr einer schwerwiegenden Störung des Betriebs dieser Systeme besteht.

Der nach der Erfindung ausgeführte Generator ermöglicht mit Hilfe einer minimalen Anzahl von logischen Elementarschaltungen die Bildung von einem oder von mehreren geeichten Impulsen beim Erscheinen eines nicht prallfreien Eingangsimpulses.

F i g. 1 zeigt das Aussehen von zwei derartigen Signalen, mit denen ein digitales logisches System ausgelöst werden soll. Die Kurve la zeigt das Signal T, das beispielsweise einem Arbeitskontakt eines elektromagnetischen Relais entspricht, und die Kurve Ib ein Signal R, das einem Ruhekontakt des gleichen Relais entspricht. Das erste dieser Signale kann zum Auslösen des digitalen Systems dienen, doch darf während der ganzen Dauer dieses Signals nur eine einzige Auslösung erfolgen. Das zweite Signal, das sich an das erste Signal anschließt, kann als Kriterium für das Ende des ersten Signals dienen; erst wenn das zweite Signal beendet ist, darf eine erneute Auslösung durch ein erstes Signal erfolgen. Die beiden Signale dürfen sich zeitlich nicht überdecken, damit das System richtig arbeitet. Es läßt sich ein kleinstes Zeitintervall I₁ und/oder I₂ definieren, das die beiden Signale T und R voneinander trennt.

Es ist zu erkennen, daß die Ausbildungzeit des Signals T verhältnismäßig lang sein kann, was darauf beruht, daß das Schließen des Kontaktes von Funken, Prellungen od. dgl. begleitet ist. Es besteht daher eine nicht vernachlässigbare Übergangsperiode, während der das Signal nicht sehr gut definiert ist und nicht ohne weiteres zum Auslösen eines digitalen elektronischen Systems verwendet werden kann. Ein solches System muß nämlich durch einen nach Amplitude und nach Dauer genau definierten Impuls ausgelöst werden. Das Signal R entsteht natürlich unter ähnlichen Bedingungen, wie die Kurve Ib zeigt.

Der nach der Erfindung ausgeführte Impulsgenerator ist in Fig. 2 dargestellt. Er besteht aus einem logischen Teil 10 und einem Steuerteil 11.

Der logische Teil enthält die logischen Elementarschaltungen, in erster Linie Und-Schaltungen E₁, E₂ und E₃, und zwei Schaltungen A₁ und B₁ mit zwei stabilen Zuständen, die in der dargestellten Weise geschaltet sind. Der Steuerventil 11 enthält einen Taktgeber, der an zwei oder mehr Ausgängen gestaffelte Impulse P₁, P₂ usw. der Dauer d und der Periode D abgibt.

Der Betrieb des Generators wird unter Bezugnahme auf die Kurven von F i g. 3 beschrieben.

Der mit Prellungen behaftete Eingangsimpuls erscheint bei V an der Klemme T, wenn es sich um das Signal der Kurve la handelt, und an der Klemme R, wenn es sich um das Signal der Kurve 1 b handelt.

Zur leichteren Beschreibung des Verfahrens der Erzeugung des Steuerimpulses bzw. der Impulse, die von dem erfindungsgemäßen Generator gebildet werden, werden die Bezeichnungen der Booleschen Algebra verwendet.

Die Schaltung^ steuert die erste Kippschaltung A₁. Sie wird nur dann geöffnet, wenn die folgenden Signale gleichzeitig vorhanden sind: Ein Taktimpuls P₁ (Kurve 3 α), das äußere Signal, beispielsweise das Signal T (Kurve la), ein Signal, das anzeigt, daß die erste Kippschaltung A₁ im Ruhezustand ist, und ein Signal, das anzeigt, daß die zweite Kippschaltung B₁ gleichfalls im Ruhezustand ist. Wenn A und B die Ausgangssignale der bistabilen Schaltungen A₁ und B₁ sind, entspricht die Schaltung E₁ der Gleichung

Wenn die Kippschaltungen A₁ und S₁ im Ruhezustand, d. h. in der Stellung »0« sind, gilt A = 0, B = 0, also auch Z=I und "B=I.

Wenn diese Bedingungen in einem Zeitpunkt f₀ erfüllt sind, der in den Diagrammen von F i g. 3 als

Ursprungspunkt gewählt ist, ist die Und-Schaltung E₁ geöffnet, so daß die Kippschaltung A₁ in den Zustand »1« geht.

Erfindungsgemäß schneidet das SIgHaIP₁ (Kurve 3 α) aus dem Signal T (Kurve 3 c) einen Signalabschnitt aus, dessen Amplitude stets ausreichend ist (Kurve 3 d), daß das Umkippen der Schaltung A₁ möglich ist (Kurve 3 e). Es ist zu bemerken, daß der aus dem äußeren Signal T entnommene Signalabschnitt der Kurve 3 d immer noch einen kleinen schlecht definierten Abschnitt enthalten kann, so daß das Signal zur Auslösung einer digitalen elektronischen Anordnung nicht verwendet werden kann. Das Signal A₁ (Kurve 3 e) wird der Und-Schaltung E₂ zugeführt, die außerdem einen Taktimpuls P₂ empfängt. Die Gleichung dieser Schaltung E₉ lautet: E_a — A ■ P₉. Am Ausgang dieser Und-Schaltung E₂ erhält man einen Impuls (Kurve 3/), der sich aus der Koinzidenz des Taktimpulses P₃ (Kurve 3 V) und des Impulses A (Kurve 3 e) ergibt. Dies ist der erste Impuls, der nach dem äußeren Rohsignal T erscheint und zeitlich sowohl der Dauer als auch der Amplitude nach genau definiert ist. Dieser Impuls eignet sich vollkommen zur Steuerung eines digitalen elektronischen Systems; er erscheint am Ausgang S₁. Dieser von der Schaltung E₂ abgegebene Impuls S₁ wird einer zweiten bistabilen Schaltung B₁ zugeführt, die dadurch aus dem Zustand »0« in den Zustand »1« gebracht wird (Kurve 3 g). Das Ausgangssignal dieser bistabilen Schaltung wird der Und-Schaltung E_s zugeführt, die außerdem einen Taktimpuls P₁ empfängt, so daß das Ausgangssignal dieser Schaltung durch die Formel E₃ = B ■ P₁ angegeben werden kann (Kurve 3 h). Dieses sich aus der Koinzidenz zwischen dem Taktimpuls P₁ und dem Impuls B ergebende Signal wird der bistabilen Schaltung A₁ zugeführt, damit diese in die Stellung »0« zurückgebracht wird (Kurve 3 e). Die bistabile Schaltung B₁ wird in die Stellung »0« zurückgebracht, wenn auf Grund der Betätigung des Schalters das Signal R (Kurve 1 b) dem Eingang V zugeführt wird. Es ist zu erkennen, daß die Anordnung zur Erzeugung der Impulse gesperrt bleibt, solange der Umschalter in der Stellung T bleibt. Dadurch wird verhindert, daß weitere Impulse S₁ erzeugt werden, wenn die Dauer des Signals T größer als der Abstand zwischen zwei Impulsen P₁ ist. In diesem Fall würde nämlich die Kippschaltung A₁ durch die Koinzidenz zwischen dem Signal T und dem nächsten Impuls P₁ wieder in den Arbeitszustand gebracht werden, so daß beim folgenden Impuls P₂ ein weiterer Impuls S₁ abgegeben würde. Dies wird durch das von der Kippschaltung JS₁ an die Und-Schaltung E₁ angelegte Sperrsignal verhindert, das erst verschwindet, wenn die Kippschaltung B₁ durch ein Signali? wieder in den Ruhezustand zurückgestellt wird. Erst dann ist der Generator bereit, bei Zuführung des nächsten Signals T einen weiteren Impuls S₁ abzugeben.

Das dem Generator zugeordnete digitale elektronische System kann eine bestimmte Zahl von Steuerimpulsen benötigen, die gegeneinander um vorgegebene Werte phasenverschoben sind. Mit dem beschriebenen Generator kann für jedes zugeführte Signal T eine Reihe von solchen geeichten Impulsen durch das Zusammenwirken der bereits beschriebenen logischen Elementarsclialtungen und der vom Taktgeber 11 abgegebenen Steuerimpulse erhalten werden. Die dadurch erzeugten Signale erscheinen an den Ausgängen S₂ bis S₅ und entsprechen den nachstehenden logischen Gleichungen:

5₂ = ^4-ß(Kurve3/),

53 = P₃ Ά (Kurve 3 m),

5₄ = P₄ -A (Kurve 3 η),

55 = T₂-A ·Έ (Kurve 3o).

Der vorstehend beschriebene logische Impulsgenerator ermöglicht somit die Bildung von einem oder von mehreren geeichten Impulsen, die gegenseitig um gegebene Werte phasenverschoben sind, auf Grund eines elektronischen Signals von beliebiger Form.

Es ist offensichtlich, daß die beschriebene Anordnung hinsichtlich der Zahl der verwendeten logischen Elementarschaltungen oder der Zahl der Ausgangssignale abgeändert werden kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen mit genau bestimmter Amplitude, Dauer und Form, insbesondere zur Steuerung des Ingangsetzens oder Stillsetzens von digitalen Systemen, wobei der Impulsgenerator von nicht prallfreien Impulsen ausgelöst wird, mit einem Steuerteil, der zwei gegenseitig versetzte Folgen von Impulsen mit definierter Dauer und Folgeperiode abgibt, und mit einem aus logischen Elementarschaltungen bestehenden logischen Teil, dadurch gekennzeichnet, daß der logische Teil (10) eine bistabile Kippschaltung (/I₁) enthält, deren Einstelleingang an den Ausgang einer ersten Und-Schaltung (E₁) angeschlossen ist, die an zwei Eingängen die nicht prallfreien Impulse (T) und die erste Impulsfolge (P₁) des Steuerteils (11) empfängt, daß der direkte Ausgang (A) der bistabilen Kippschaltung (^₁) mit einem Eingang einer zweiten Und-Schaltung (E₂) verbunden ist, die an ihrem zweiten Eingang die zweite Impulsfolge (P₂) des Steuerteils (11) empfängt, und deren Ausgang einen Ausgang des Impulsgenerators bildet, und daß der logische Teil (10) eine Anordnung (B₁, B₃) zur Rückstellung der bistabilen Kippschaltung (^₁) in den Ruhezustand enthält.

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der zweiten Und-Schaltung (E₂) der Einstelleingang einer zweiten bistabilen Kippschaltung (B₁) angeschlossen ist, daß der direkte Ausgang (B) mit einem Eingang einer dritten Und-Schaltung (E₃) verbunden ist, die an ihrem zweiten Eingang die erste Impulsfolge (P₁) des Steuerteils (11) empfängt, und daß der Ausgang der dritten Und-Schaltung (E₃) mit dem Rückstelleingang der ersten bistabilen Kippschaltung (A₁) verbunden ist.

3. Impulsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Folge von nicht prallfreien Impulsen (R) dem Rückstelleingang der zweiten bistabilen Kippschaltung (B₁) zugeführt wird und daß der komplementäre Ausgang (B) der zweiten bistabilen Kippschaltung (B₁) mit einem weiteren Eingang der ersten Und-Schaltung (E₁) verbunden ist.

4. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der komplementäre Ausgang (Z) der ersten bistabilen Kippschaltung (^t₁) mit einem weiteren Eingang der ersten Und-Schaltung (E₁) verbunden ist.

5. Impulsgenerator nach einem der der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch weitere Und-Schaltungen (E₄, E₅, E₆, E₇), deren Eingänge in unterschiedlichen Kombinationen mit den direkten und komplementären Ausgängen der bistabilen Kippschaltungen (A₁, S₁) und mit Ausgängen (P₂, P₃, P₄) des Steuerteils (11) verbunden sind und deren Ausgänge weitere Ausgänge des Impulsgenerators darstellen.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen