DE1463592A1

DE1463592A1 - Elektronische UEberwachungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1463592A1
Application number: DE19641463592
Authority: DE
Inventors: Boudreau Thomas Kenneth; Kaszynski Albert Zbigniew
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1963-04-17
Filing date: 1964-04-11
Publication date: 1969-02-20
Also published as: NL6404141A; BE646336A; AT248742B; JPS4113081B1; US3274444A; GB1056031A; FR1396609A; SE328921B

Description

Sperry Rand Corporation Net» York 19, N.Y., U.S.A.

Elektronische Lieber mac hung s vor richtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung zur Ueberuiachung des Spannungspegels von Gleichspannungsquellen, welche ein elektronisches Geraet mit Energie versorgen, sowie zur Ausloesung von Schutzmaesnahmen in dem elektronischen Gerast, wenn der Spannungspegel einen vorbestimmten Grenziuert unterschreitet .

Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere zum Einsatz in Verbindung mit einer elektronischen Rechenanlage, die einen leistungsunabhaengigen Speicher mit beliebigem Zugriff enthaelt, bei welchem die Information tuaehrend des Herauslesens zerstoert wird. Die Beschreibung der erfindungsgemaessen Vorrichtung und ihrer Arbeitsweise erfolgt daher an Hand ihres Einsatzes in Verbindung mit einem elektronischen Geraet der vorgenannten Art. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung lasest sich aber auch in Verbindung mit anderen elektronischen Geraeten vorteilhaft verwenden.

Die Konstruktionsdaten fuer elektronische Geraete enthalten im allgemeinen mindestens zwei Toleranzangaben, und zwar die nachstehend mit "Spannungsquellentoleranz" und "Schaltungsbetriebstoleranz" bezeichneten Toleranzen. Der Begriff "Spannungaquellen4oleranz" bezeichnet einen Prozentwert, um den der fuer die Gleichspannungsquelle festgesetzte Nennwert abweichen darf. Auf diese Weise werden die Grenzwerte fuer den Gleichapannungspegel festgelegt. Der Begriff "Schaltungebetriebetoleranz" bezeichnet dagegen die Grenzwerte, innerhalb derer

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das Geraat im dynamischen Betrieb zuverlaessig arbeitet. Die Spannungsquellentoleranz dient dem Zweck, den Einbau einer Spannungsversorgung zu ermoeglichen, bei welcher der Regelaufwand nicht allzu gross ist» Ist beispielsweise eine Gleichspannungsquellentoleranz von -5 % angegeben, so bedeutet dies, dass eine Gleichspannungsquelle von +15 V nur so meit geregelt werden muss, dass die Spannung zwischen den Grenzwerten +14,25 V und +15,75 V liegt. Bei -15 V uiuerde gleichfalls nur eine, geringe Regelung erforderlich sein, um die Spannung im Bereich von -14,25 U bis -15,75 V zu halten. Das gleiche gilt auch fuer eine Gleichspannungsquelle von -4,5 V, um die Spannung bei einer Toleranz von -5 % im Bereich zwischen -4,27 und -4,75 M zu halten. Die Schaltungsbetriebstoleranz wird im allgemeinen in Prozentwerten ausgedrueckt und bezeichnet den Uert, um den der Nennwert einer Gleichstrom- oder Gleichspannungsquelle abweichen darf. Ist die Betriebstuleranz beispielsweise mit -10 % angegeben, so bedeutet dies, dass ein Geraet, welches mit Gleichspannungen von +15 V, -15 V und -4,5 V betrieben wird, im dynamischen Betrieb auch dann noch zuverlaessig arbeitet, wenn eine oder alle Gleichspannungen um 10 % von ihren Nennwerten abweichen. Die die Gleichspannungsquellentoleranz einschliessende Betriebstoleranz stellt den Pflichtiuert dar, von dem die Lebensdauer des Geraetes abhäengt. Anders ausgedruecktj Legt man das Geraet fuer einen Betrieb innerhalb des von der Betriebstoleranz vorgeschriebenen Bereichs aus, so lasest sich die wahrscheinliche Lebensdauer des Geraetes betraechtlich erhoehen. Natuerlich besteht ein Zusammenhang zwischen der Ansprechempfindlichkeit des Geraetes gegenueber dynamischen Signalen und dem Pegel der dieses Geraet versorgenden Spannungsquellen. Bei einer 'gegebenen Schaltungsanordnung, wie beispielsweise der in Fig. 2 dargestellten Anordnung, werden die sogenannten statischen Betriebseigenschaften der Schaltungsanordnung von den Gleichspannungsquellen +15 V, -15 V und -4,5 V und von den Bauelementen bestimmt. Der hier benutzte Begriff "statisch" soll nicht besagen, dass der statisch· Betriebszustand absolut gleich-

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bleibt, da ja innerhalb des Toleranzbereiche· durchaus Aenderungen in gewissem Umfang auftreten koennsn. Innerhalb dieses Bereiches ist der Betriebszustand bei einer beliebigen» vorgegebenen Spannung jedoch statisch. Auch die dynamischen Betriebseigenschaften sind von den Bauelementen und der der Schaltungsanordnung zugefuehrten Spannung bestimmt; sie beziehen sich jedoch auf die Faehigkelt der Schaltungsanordnung, auf in die Anordnung eingespeiste Signale anzusprechen. So gehoeren beispielsweise zu einem transistorisierten Schaltkreis, wie dem in Fig. 2 gezeigten, neben der vorgeschriebenen Betriebstoleranz von -10 % noch weitere Kenndaten, welche die Grenzwerte fuer die Anstiege- und Abfallzeit sowie die Speicherzeit des Schaltkreises bezeichnen. Diese Daten kennzeichnen die faehigkeit der Schaltung, auf ein Impulasignal vorbestimmter Groesse und Breite dynamisch anzusprechen, d. h., die Schaltung muss auf «in solches Impulssignal vorbestimmter Groesse und Breite ansprechen, solange sich der Nennwert der Gleichspannungsquellen nicht um mehr als 10 % aendert. Eine Schaltung, die diesen Anforderungen nicht entspricht, entepricht daher auch nicht den an ihre Lebensdauer gestellten Anforderungen. Elektronische Geraete mit Schaltungan, bei denen aus Gruenden der Betriebssicherheit ueblicherweise die zuvor angefuehrten Toleranzen zugrunde gelegt werden, arbeiten also auch dann im dynamischen Betrieb noch einwandfrei, wenn die Versorgungaspannungen die fuer sie vorgeschriebenen Toleranzwerte ueber-oder unter» schreiten. Die Erfindung macht sich dieses Merkmal elektronischer Geraete zunutze, indem eine elektronische Überwachungsvorrichtung vorgesehen wird, welche das Ueberechreiten eines vorbestimmten Gleichspannungspegels erfasst und in dem elektronischen Geraet dynamische Schaltmassnahmen zum Schutz dee Geraete· au·- loeet. Di· Versorgung der elektronischen Ueberwachung··* vorrichtung erfolgt dabei von den gleichen Spannungequellen, die ueberwacht werden. Sobald die Spannung auf einen vorbestimmten Pegel abfaellt, werden die Schutt· massnahmen ausgeloest, die auch dann noch das Geraet

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schuetzen, wenn der Spannungspegel bis auf den Wert O abfaellt.

Die arfindungsgemaeese elektronische Vorrichtung zur Ueberu/achung dar Gleichspannungsversorgungen eines elektronischen Geraetes ist so ausgebildet, dass sie die Annaeherung von Spannungspegeln an Grenzwerte, bei deren Ueberschreitung die versorgten Schaltungen nicht mehr einwandfrei arbeiten, erfasst-und Schutzmassnahmen einleitet, wobei einige der gleichen, versorgten Schaltungen benutzt werden, bevor die Versorgungsspannungen Pegel erreichen, bei denen die Schaltungen nicht mehr einwandfrei arbeiten. Die Schutzmassnahmen bleiben auch dann in Kraft, wenn die Versorgungsspannungen ueber diese Grenzwerte hinaus noch weiter abfallen. Die erfindungsgemaessen ßlassnahmen werden dabei mit- Schaltungen realisiert, die von den gleichen, ueberwachten Spannungsquellen versorgt werden.

Gemaees einem bevorzugten Ausfuehrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind fuer die zu ueberwachende Spannungsquelle ein Spannungsteilernetzwerk, ein Schwellwertschalter und ein Ausgangskreis vorgesehen» Das Spannungsteilernetzwerk liegt zumindest teilweise an der zu ueberwachenden Spannungsquelle. Der Schwellwertschalter sowie der Ausgangskreis werden von Spannungsquellen versorgt, die gleichfalls ueberwacht werden. Eine Signaleingangsklemme des Schwellwertschalters ist mit dem Spannungsteilernetzwerk verbunden. Die Triggerschwelle des Schwellwertschalter ist so eingestellt, dass die an der Eingangsklemme liegende Spannung den Schwellwertschalter veranlasst, ein Impulssignal zu erzeugen, sobald die Spannung der ueberwachten Spannungsquelle einen· vorbestimmten Pegel erreicht. Der Ausgangskreis, der sich normalerweise in nichtleitenden Zustand befindet, liegt mit einer Signaleingangsklemme an der Signalausgangeklemme des Schwellwertschalter. Erzeugt der Schwellwertschalter ein Impulssignal, so wird der Ausgangekreie leitend, wodurch ein Ausgangssignal erzeugt wird, um dynamische Schaltungsvorgaenge weiterer Schaltungen zum Schutz

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des elektronischen Ceraetes einzuleiten. Zuieckmaeesigeriueise iuird durch das zuletztgenannte Ausgangssignal eine Signalausgangsleitung geerdet, wodurch bestimmte Operationen im Geraet unwirksam gemacht werden. Die obenbeschriebenen Schaltkreise sind so zusammengeschaltet, dass die Einleitung und Aufrechterhaltung der Schutzmassnahmen unabhaengig davon erfolgt, in welcher Kombination die Versorgungsspannungen abfallen. Werden beispielsweise drei Gleichspannungsquellen ueberiuacht und tritt bei allen drei Spannungaquellen gleichzeitig ein Spannungsabfall in beliebiger Kombination und mit beliebiger Geschwindigkeit auf, so bewirken die Ueberuiachungskreise auch in diesem Fall die Einleitung und Aufrechterhaltung der Schutzmassnahmen. In einem Aniuendungsbeispiel ist die erfindungsgemaesse Ueberuiachungsvorrichtung in einer elektronischen Rechenanlage mit einem leistungsunabhaengigen,fuer destruktives Lesen vorgesehenen Speicher mit beliebigem Zugriff eingebaut, um eine Abfrage des Speichers bei Abfall der Versorgungsspannungen zu unterbinden und eine Verstuemmelung oder Zerstoerung der gespeicherten Information zu verhindern.

Die erfindungsgemaesse Ueberwachungsvorrichtung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigern

Fig. 1 den allgemeinen Aufbau einer elektronischen Rechenanlage mit der erfindungtgemaessen Ueberutachungsvorr ichtung;

Figo 2 ein typisches logisches Element fuer die Rechenanlage gemaess Fig. ij

Fig. 3 die relativen Zeitbeziehungen zwischen dem Abfall der Versorgungsspannungen und der dynamischen Ansprechempfindlichkeit der erfindungegomaessen Schaltungen;

Fig. 4, 5 und 6 Schaltbilder der in dem bevorzugten Ausfuehrungsbeispiel der Erfindung benutzten Schaltungsanordnung und

Fig. 7, eine zu einem weiteren Auefuehrungebeiepiel dir Eifindung, flöh3^9Vf^T$M Schaltung.

UJie zuvor ausgeführt wurde, wird das bevorzugte Ausfuehrungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einer elektronischen Rechenanlage beschrieben, welche einen leistungsunabhaengigen, fuer destruktives Lesen vorgesehenen Speicher mit beliebigem Zugriff enthaelt. Eine solche Rechenanlage ist in allgemeiner Form in Fig. 1 dargestellt. Zum Unterschied zu den Signalleitungen sind die Stromversorgungsleitungen dick gezeichnet. Fig. 1 zeigt einige der wesentlichen Einheiten eines Elektronenrechners sowie die Signalleitungen, durch uielche diese Einheiten untereinander verbunden sind. Die einzelnen Einheiten sind lediglich als Bioecke dargestellt, da die von ihnen ausgefuehrten Operationen nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Kurz gesagt, arbeitet ein solcher Rechner wie folgt: In die Speicherelemente der Speichereinheit werden zunaechst zum Programm gehoerende Befehlsuioerter und Operanden eingespeichert, Anschliessend werden die Befehlswoerter aus dem Speicher in der vom Programm festgesetzten Reihenfolge abgerufen und in das Funktionsregister uebertragen. Die Befehlswoerter werden entschluesselt, und die Resultate der Entschluesselung veranlassen das Steuerwerk zur Erzeugung von Steuersignalen mit einer den Itiaschinenzyklen entsprechenden Geschwindigkeit. Je nachdem, welche Funktion gemaess einem bestimmten Befehlswort ausgefuehrt werden soll, wird vom Steuerwerk ein Speicherabfragezyklus eingeleitet, indem ein Teil der Speicherauswahlschaltkreise wirksam gemacht wird, um an den vom Inhalt des Funktionsregisters bezeichneten Speicheradressen Information in die Speicherelemente ein- oder aus diesen herauszulesen. Das Rechenwerk steht mit der Speichereinheit in Verbindung, so dass zwischen diesen ein Informationsaustauach stattfinden kann und Rechenoperationen von den Signalen des Steuerwerks eingeleitet werden koennen. Die Speichereinheit hat ihre eigene +10 ^-Energieversorgung 10, die ueber einen weiten Bereich regelbar ist. Die Energie wird den Speicherelementen in Form von Stromimpulsdn ueber eine von den Auswahlschaltkreisen ausgewählte.. Torschaltung

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zugefuehrt. U/ie ueblich besteht ein Speicherabfragezyklue aus zwei Operationent dem Herauslesen der gespeicherten Information und dem lUiedereinschreiben dieser Information. Die in allgemeiner Form dargestellten Einheiten der Rechenanlage enthalten jeweils eine Mehrzahl von miteinander verknuepften logischen Elementen, tu ie beispielsweise den in Fig. 2 gezeigten transistorisierten UND-Negator. Diese Schaltung wird von den Gleichspannungsquellen +15 V» -15 V und -4,5 M versorgt. Die Schaltungen sind so ausgebildet, dass sie auf Signale dynamisch ansprechen und Signale mit einer Geschwindigkeit uebertragen, die der Geschwindigkeit entspricht, mit der ein Grundmaechinenzyklus ausgefuehrt wird. Ein solcher Grundmaschinenzyklus kann beispielsweise eine Dauer von einer Mikrosekunde haben. Wie ueblich sind die Gleichspannungsquellen in Uebereinstimmung mit den fuer sie festgelegten Gleichspannungstoleranzen, beispielsweise ts % vom Nennwert, und die logischen Elemente in Uebereinstimmung mit der fuer sie geltenden groesseren Betriebstoleranz, beispielsweise -10 % der Nennspannung, konstruiert. Die Anschlussleitungen der Spannungsversorgungen 4-15 V, -15 V und -4,5 U zu den einzelnen Einheiten der Rechenanlage sind in Fig. 1 mitenthalten, um zu zeigen, dass die logischen Elemente von gemeinsamen Spannungsquellen versorgt werden. FaelJ.t also die Spannung einer der Spannungsquellen unter den von der Spannungsquellentoleranz definierten Grenzwert, beispielsweise unter -1-13,5 V im Falle der +15 U-Spannungsquelle, so befinden sich die logischen Elemente in einem Spannungsgebiet, in dem kein einwandfreier Betrieb mehr gewährleistet ist« Wird in einem solchen Fall dann ein Speicherabfragezyklus eingeleitet, so besteht die Gefahr, dass ein logisches Element der Auewahlschaltkreise entweder ganz oder^ teilweise ausfaellt und damit die Auefuehrung einer falschen Operation in der Speichereinheit veranlasst, wodurch zumindest ein Teil der gespeicherten Information wahrscheinlich zerstoert wird. Bei der Bedienungsperson ist eine solche Moeglichkelt gefuerchtet, da sie au· Grueriden der Genauigkeit eine volletaendige Neueingabe

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der frueher eingespeicherten Information erfordert, was mit Zeitaufwand verbunden ist. Um eine unerwünschte Zerstoerung der Information zu verhindern, sind die Ueberujachungeschaltungen 12, 14 und 16 vorgesehen, die jeweils einer der Cleichspannungequellen +15 V, -15 V und -4,5 V zugeordnet sind. Alle drei Ueberwachungsschaltungen sind jeweils mit einer anderen der drei Stromschienen verbunden und erhalten ausserdem Strom von zwei dieser Stromschienen, naemlich den +15 V- und -15 V-Schienen. Die Ausgaenge der Ueberwachungsechaltungen sind zusammengeschaltet und bilden einen Eingang fuer die Auewahlschaltkreise der Speichereinheit, um eine Speicherabfrage zu unterbinden. Sie bilden ausserdem einen Eingang fuer den Schalter 18, um die 10 V-Spannungsquelle in der Speichereinheit unwirksam zu machen. Ulie noch nachstehend naeher beschrieben wird, arbeiten die Ueberutachungeschaltungen so, dass bei Abfall der Spannung einer der Gleichspannungsquellen . unter einen vorbestimmten Pegel die dabei entstehenden Ausgangesignale die Speichereinheit abschalten und damit weitere Abfragen des Speichers verhindern, wodurch die frueher in die Speicherelemente eingespeicherte Information geschuetzt wird.

F|g. 3 zeigt fuer einen typischen Fall die Beziehun§en zwischen der Abfallzeit der Spannungsquelle und dem dynamischen Ansprechen der Schaltkreise. U/ie Fig. 3a zeigt, befindet sich die Versorgungsspannung zunaechst auf ihrem Nennwert. Bedingt durch eine Stoerung in der Spannungsversorgung oder durch Abschalten der Spannungsquelle oder infolge eines anderen Anlasses faellt der Spannungapegel ab. Dieser Spannungsabfall 20 ist linear dargestellt, obwohl dies nicht unbedingt sein muss und in der Praxis auch nicht der Fall ist· Des weiteren kann damit gerechnet werdan, daas auch Stoerepannungen auftreten, die dem Cleichepannungspegel ueberlagart sind. Diese Stoerspannungen eind aus Gruenden der besseren Uebersicht nicht dargestellt. Ein erstes Paar waagerechter Strichlinien 22 bezeichnet die obere und untere Grenze der Spannungaveraorgungstoleranz von -5 %. Ein zweites Paar waagerechter

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Strichlinien 24 bezeichnet die obere und untere Grenze der Schaltungebetriebetoleranz von -10 Ji. Beim Absinken dea Spannungspegels passiert dieser den Pegel von 95 % in Richtung auf den unteren Grenzwert der Betriebetoleranz, der bei 90 % der Nennspannung liegt. Ufie bereite oben ertaaehnt wurde, muss eine Korrektur- oder Schutzmassnahme eingeleitet werden, noch bevor die Spannung diesen unteren Grenzwert erreicht, um zu gewaehrleiaten, dass die betreffenden Schaltkreise einwandfrei sneprechen, solange sie sich noch im zuverlaessigen Spannungagebiet befinden. In einem typischen Fall wie dem in Fig. 3a gezeigten kann die Gleichspannung innerhalb von etwa 6000 Mikrosekunden vom 95 jC-Pegel auf den " 90 jC-Pegel abfallen. Bei Erreichen eines vorbestimmten Pegels, der mit Triggerschwelle bezeichnet und als Strichlinie 26 dargestellt ist, wird die Korrekturmassnahme eingeleitet. Fig. 3b zeigt in stark vergroeseerter Form das Gebiet von Fig. 3a, in welchem der Spannungspegel die Triggerschwelle ueberquert und weiter zu* unteren Grenzwert der Betriebstoleranz ab» faej.lt. Wie Fig. 3c zeigt, iet das dynamische Ansprachvermoegen der Schaltkreise so ausgebildet, dass diese Schaltkreise in einer im Verhaeltnie zur Abfallgeachwindigkeit der Spannung kurzen Zeit auf Signale zur Einleitung einer Schutzmassnahme ansprechen koennen. Beispielsweise wird in dem Augenblick, da die Spannung auf 91 % ihres Nennwertes, d. h. auf die Triggerachwelle 26, abfaellt, ein Signal erzeugt, durch welches die Abfrage dee Speichere verhindert wird. Etwa weitere 10 Mikrosekunden epaeter wird ein weiteres Signal zum Abschalten der +10 !/-Spannungsversorgung erzeugt. Weitere Schutzmassnahmen einleitende Signale treten in Abstaenden von 10 bis 20 Rlikrosekunden auf. Die in Fig. 3« dargestellten relativen Zeitmasse zeigen also, dass die Schaltungen ao aneprechempfindlich Bind, dass sie in einer Zeitspanne, in der die Spannung nur um einen sehr kleinen Betrag abfaellt, beispielsweise 1/10 Prozent, schnell genug auf Signale ansprechen und Signale erzeugen koennen, um eine Schutzmaesnahme durch« zufuehren, noch bevor die Spannung bis auf den unteren

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Grenzwert der Betriebstoleranz der Schaltung abfaellt. Die angegebenen Zeitwerte, aus denen die Beziehung zwischen der Abfallzeit der Spannung und der Ansprechzeit der Schaltungen ersichtlich ist, sind lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung gedacht. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung befasst sich nicht mit der Regelung des Spannungsabfalls von Gleichspannungsquellen. Sie wird vielmehr in elektronischen Geraeten eingesetzt, in denen solche Spannungsaenderungen konstruktionsbedingt sind«

Fig. 4, 5 und 6 zeigt die Schaltbilder der Ueberwachungsschaltungen 16, 14 bzw. 12. Da die Schaltungen im wesentlichen gleich aufgebaut sind, wird hler nur die Arbeitsweise der Schaltung von ^ig. 6 beschrieben. Die Arbeitsweise der beiden anderen Schaltungen von Fig. 4 und 5 ergibt sich aus dieser Beschreibung. Fig. 6 zeigt die fuer die Ueberu/achung der Gleichspannungsquelle +15 V vorgesehene Schaltung, zu der ein Spannungsteilernetzwerk 28 gehoert, das zwei Festwiderstaende und zwei zwischen den Spannungsversorgungen -15 V und +15 V liegende Zenerdioden enthaelt. Der Widerstand 30 des Spannungsteilernetzwerkes hat einen festen liiert, jedoch einen veränderbaren Abgriff 32. Bei dem von der gestrichelten Linie eingeschlossenen Schwellwertschalter 34 handelt es sich um den bekannten Schmitt-Trigger, zu dem zwei npn-Transistoren 36 und 38 gehoeren. Die Basis des Transistors 36 ist mit dem veraenderbaren Abgriff 32 ueber die Signaleingangsklemme 40 verbunden. Der Schwellwertschalter erhaelt Gleichstrom von der +15 V-Spannungsquelle ueber die Versorgungseingangsklemme 42. Der Kollektor des Transistors 38 ist mit der Signalausgangeklemme 44 verbunden, die ihrerseits ueber die Signaleingangsklemme 50 des Ausgangskreises 48 an einer Elektrode der Zenerdiode 46 des Auegangskreises liegt. Die andere Elektrode der Zenerdiode 46 liegt an der Basis des in Emitter-Basis-Schaltung geschalteten pnp-Transistors 52. Die Basis dieses Transistors ist ausserdera mit der Spannungs- , Versorgung -15 V ueber den Widerstand 54 und die Versorgungseingangsklemme 56 verbundene Der Kollektor

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des Transistors 52 liegt en der Signelausgangeklemm» 52 de· Auegangekreiees. Wie fig· 4, 5 und 6 zeigt, sind die Auegängeklemmen der Auegangskreise an der Klemme 60 (Fig· 7) miteinander verbunden. Die Gleichspannungsversorgung -15 U versorgt die Kollektorkreiee von allen drei Ausgangskreisen ueber den Widerstand 62* Durch die Zueammenschaltung in der zuvor beschriebenen U/eise wird eine ODER-Schaltung gebildet ι so dass die Klemme 60 im wesentlichen NullpotentiaJ. aufweist, wenn einer der Traneistoren in den betreffenden Ausgangekreieen leitet.

Die Schaltungeanordnung arbeitet wie folgtt Der veraenderbare Abgriff 31 ist so eingestellt, dass das vom Spannungateilernetzwerk 2Θ an die Basis dee Transistor· 36 im Schmitt-Trigger angelegte Potential so bemessen ist, daee sich der Transistor 36 im Zustand relativ hoher Leitfaehigkeit und der Transistor 3Θ im Zustand relativ niedriger Leitfaehigkeit befindet, solange die Spannung der ueberwachten Cleichepannungeversorgung +15 V oberhalb eines vorbestimmten Pegel· liegt. Bei vernachlaessigbarem Stromfluse durch den Kollektorkreis des Translators 38 befindet sich die Spannung an der Signalausgangeklemme 44, die auch an der Eingangeklemme 50 dee Ausgangskreises 48 auftritt, auf einem ziemlich hohen positiven Pegel, der sich dem Wert +15 U naehert. Oas an die Zenerdiode 46 gelegte Potential der Spannungsversorgung -15 V, die mit der Versorgungeklemme 56 des Auegangekreiees 48 verbunden ist, reicht au·, die Ionieationespannungsschwelle der Zenerdiode zu ueberachrsiten, eo dass diese Diode stark leitet. Die Kennwerte der Bauelemente einschlieeelich dee Widerstandee 54 und der beim Zenereffekt auftretende im wesentliche konstante Spannungsabfall an der Zenerdiode 46 sind eo bemessen, daee in diesem Zustand eine positive Spannung an der Basis dee pnp-Transistors 52 auftritt, wodurch dieser im nichtleitendem Zustand gehalten wird. Auf diese Weise ergibt sich an der Si* gnalauegangsklemme 52 des Auegangekreiees 48 sowie an der Klemme 60 (Fig. 7) eine leicht negative Spannung.

Faeilt die Spannung der Gleichepannungsversorgung

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+15 V unter einen vorbestimmten Pegel, d. h. unter die Triggerschuielle, so dass sie sich dem unteren Grenzwert der Betriebstoleranz naehert, so veranlasst die am veraenderbaren Abgriff 32 abgenommene und ueber die Klemme 40 an die Basis des Transistors 36 gelegte Signalspahnung die Umschaltung des zuletztgenannten Transistors in den Zustand relativ geringer Leitfaehigkeit. Die fuer den Schmitt-Trigger charakteristische schnelle Umschaltung bewirkt eine schnelle Umschaltung des Transistors 36 in den Zustand relativ geringer Leitf aehiglceit und des Transistors 3B in den Zustand relativ hoher Leitfaehigkeit. Der staerkere Stromfluss durch den Widerstand 64, der durch den groesseren Kollektorstrom im Transistor 38 hervorgerufen uiird, bewirkt einen ausreichenden Spannungsabfall der Spannungsquelle +15 V, so dass das Potential an der Zenerdiode 46 bis auf einen Pegel abfaellt, der unter dem zur Aufrechterhaltung der Leitfaehigkeit erforderlichen UJert liegt. Die an der Basis des Transistors 52 ueber den U/iderstand 54 auftretende negative Spannung der Spannungsquelle -15 V bewirkt die Umschaltung dieses Transistors in den Zustand hoher Leitfaehigkeit, wodurch die Signalausgangsklemme 58 und die Klemme 60 im wesentlichen an Nullpotential liegen. Die selektive Umschaltung der Spannung an der Klemme von leicht negativ auf Null wird dann dazu benutzt, die Auswahlschaltkreise der Speichereinheit des in Fig. 1 dargestellten Rechners zu steuern. Dies geschieht vorzugsweise durch eine Torschaltungsanordnung, in der die Tore bei Anwesenheit einer negativen Spannung an der Klemme 60 oeffnen und die Auswahlkreise der Speichereinheit betriebsbereit halten, u/aehrend sie beim Auftreten einer Nullspannung an der Klemme 60 sperren und damit die Auswahlechaltkreiae unwirksam machen. Die selektive Umschaltung dee Potentials an der Klemme 60 kann in aehnlicher Weise auch dazu benutzt werden, den Betrieb von anderen Schaltungen zu steuern oder als Signal zur Auefuehrung von bestimmten Operationen zu dienen. Blit Ausnahme der Polaritaet der Versorgungsspannungen, der

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Kenndaten der Bauelemente sowie der Transistorentypen arbeiten alle drei Ueberiuachungsschaltungen aehnlich ujie im Zusammenhang mit ^ig. 6 beschrieben wurde, d. h., sie bewirken die selektive Umschaltung der Spannung an der Klemme 60 (Fig. 7) zwischen leicht negativ und Null, wobei im letzteren Fall die Abfrage des Speichers unterbunden wird.

Nachstehend wird nunmehr beschrieben, wie durch die eindeutige Kombination der Schaltungen die eingangs erwaehnten Rlassnahmen realisiert werden. Es soll zunaechst die Überwachungsschaltung fuer die Gleichspannungsquelle +15 U (Fig. 6) betrachtet werden. Diese zu ueberwachen_ de Spannungsquelle liefert bekanntlich auch die Gleichspannung fuer den Schwellwertschalter 34. Sinkt die Spannung dieser Spannungsquelle bis auf die Triggerschwelle ab, so erscheint - wie oben beschrieben wurde -ein Ausgangssignal an der Klemme 58, um die Ausuiahlschaltkreise des Speichers unwirksam zu machen. Nach einer weiteren Zeitspanne unterschreitet die Spannung der Spannungsquelle +15 V infolge des staendigen weiteren Abfalle den unteren Grenzwert der Schaltungsbetriebstoleranz. Da der Schwellwertschalter von der gleichen Spannungsquelle versorgt wird, befindet er sich somit in einem Spannungsgebiet, in welchem ein zuverlaessiger Betrieb nicht mehr geuiaehrleistet ist. Da jedoch die Wirkung des Anstossens des Schwellwertschalters darin bestand, die im Ausgangskreis 48 liegende Zenerdiode 46 im wesentlichen zu sperren, beeinflusst der Schwellwertschalter anschliessend nicht mehr den Betrieb des Ausgangskreises. Die Abschaltung der Speicherabfrageschaltungen wird also auch dann nicht beeintraechtigt, wenn der Schwellwertschalter anschliessend unzuverlaessig und unstabil arbeitet.

Auch die überwachungsschaltung fuer die Spannungsquelle -15 V (Fig. 5) wird von der gleichen zu ueberwachenden Spannungequelle versorgt. Sobald die Triggerschwelle erreicht wird, bewirkt der Schwellwertschalter die Sperrung der iii zugeordneten Ausgangekreis liegenden Zenerdiode. Dedurfen erscheint an der Signaleuegangeklemma des Ausgengakrsises das Spterrsignal. Arbeitet

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der Schwellwertschalter anschliessend unzuverlaessig, 8o wird der Betrieb des Ausgangskreises davon nicht beeinflusst. Bei der Ueberiuachungsschaltung fuer die Gleichspannungsquelle -15 V ist jedoch zu beachten, dass die Kollaktorspannung fuer den Transistor des Ausgangskreise· -15 V ueber den Widerstand 62 betraegt (Fig. 7). Der Abfall der -15 V-Spannung hat keine nachteilige Wirkung auf den Betrieb des Ausgangskreises, da das Absinken der -|5 V-Spannung lediglich bedeutet, dass die +15 V-Spannungsquelle, welche den Steuerstrom fuer die Basis liefert, nur ausreichend Strom fuer die Basis zu liefern braucht, um den Kollektor auf Null zu halten. Der von der Spannungsversorgung +15 V zu liefernde Basissteuerstrom nimmt daher mit dem Abfall der -15 V-Spannung ab. Die Ueberiuachungsschaltung fuer dia -4,5 V-Spannungsversorgung ist in Fi_y. 4 dargestellt. Da diese Schaltung von den Spannungsquellen +15 V und -15 V versorgt wird, entfaellt hier die Gefahr eines durch den Abfall der Versorgunysspannungen hervorgerufenen unzuverlaessigen Betriebes.

Nachstehend wird nunmehr der Fall beschrieben, bei dem zwei der Versorgungsspannungen, beispielsweise die Spannungsquellen +15 V und -15 V, gleichzeitig abfallen. Dabei soll angenommen werden, dass die beiden Spannungen entweder mit unterschiedlicher Geschwindigkeit abfallen uder dass eine Spannung spaeter abfaellt als die andere, so dass eine der beiden Spannungen die Triggerschiuelle vor der anderen Spannung erreicht. Nimmt man an, dass die -15 V-Spannüng die Triggerschwelle zuerst erreicht, so wird von der ihr zugeordneten Ueberiuachungsschaltung das Signal erzeugt, durch welches die Speicherabfrage unterbunden wird. Selbst wenn die +15 V-Spannung zur selben Zeit abfaellt, so reicht sie doch stets aus, genuegend Steuerstrom fuer die Basis des Transistors im Ausgangskreis zu liefern, da ja die -15 V-Kollektorspannungsversorgung abfaellt. Erreicht die +15 V-Spannung die Triggerschwelle zuerst, so wird von der ihr zugeordneten Ueberuiachungaschaltung das die Speicherebfrage unterdrückende Signal erzeugt.

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Selbst wenn zur gleichen Zeit auch die -15 V-Spannung abfaellt, bleibt dieses Sperrsignal im Ausgangskreis erhalten, da sowohl der Kollektor als auch die Basis von der -15 V-Spannungsquelle versorgt u/erden.

Bei der Arbeitsweise der erfindungsgemaessen Ueberwachunysvorrichtung ist ferner interessant, dass auch in der Zeit, in der die Versorgungsspannungspegel auf ihren Nennwert ansteigen, beispielsweise beim Einschalten der Versorgungsspannungen, die gleiche wirksame Kontrolle vorhanden ist. Solange die ueberutachte Versorgungsspannung unter der Triggerschiuelle liegt, bleibt das Sperrsignal erhalten. Der dem Schmitt-Trigger innewohnende Hystereseeffekt gewaehrleistet, dass das Sperrsignal erst dann entfernt mird, tuenn die uebertuachten Spannungen bis ueber die Trigger schwelle angestiegen sind.

Zur Veranschaulichung sind nachstehend die Kennwerte von typischen Bauelementen fuer die Schaltung gemaess Fig. 6 angegeben.

4700 Q 1000 ß 560 Q 5100 Ω 0,01 μί

Obwohl das Sperrsignal, dessen Erzeugung zuvor beschrieben wurde, dazu benutzt wird, die Ausu/ahlschaltkreise des Speichers unwirksam zu machen, hat es sich trotzdem als zweckmaessig erwiesen, auch die im Speicher vorgesehene 10 V-Spannungsversorgung unwirksam zu machen, um auf diese Weise die Erzeugung von falschen Stromimpulsen fuer die Speicherelemente zu verhindern. Zu diesem Zweck ist der in Fig. 7 gezeigte Stromkreis des Schalters 18 vorgesehen. Im normalen Arbeitsbereich liefert das zwischen +15 V und -15 V liegende Spannungsteilernetzwerk eine verhaeltnismaesaig negative Spannung fuer diu Basis des npn-Transistors 66, wodurch dieser sperrt. Am Kollektor tritt eine verhaeltnismaessig stark negative Spannung auf, die ueber die Leitung 68 an die 10 !/-Spannungsversorgung* 10 gelangt, um

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R1 =	15000	Q	R6
R2 =	3900	Q	R7
R3 =	680	ü	R8
R4 =	160	U	R9
R5 =	1200	Q	C1

diese in Betrieb zu halten. Erzeugt eine der Ueberwachungsachaltungen ein Sperreignal, um eine Speicherabfrage zu verhindern, wodurch die Spannung an der Klemme 60 Null wird, so wird die Basis des Traneistors 66 positiv, so dass dieser Transistor leitet. Die Kollektorspannung uiird dabei im wesentlichen 0, wodurch die 10 V-Spannungsquelle der Speichereinheit abgeschaltet wird.

mit der erfindungsyemaeseen Vorrichtung koennen auch andere Korrektur- oder Schutzmassnahmen in einem elektronischen Geraet des zuvor beschriebenen Type bewirkt werden. Da die logischen Elemente sou/ie die anderen Schaltungen der Rechenanlage sich noch eine Zeitlang innerhalb ihrer Betriebstoleranzgrenzen befinden, nachdem die Versorgungsspannungen waehrend des Abfalle die Triggerschwelle erreicht haben, besteht die Rloeglichkeit, waehrund dieser Zeitspanne noch eine Operation aus dem Programm des Rechners auezufuehren. So kann beispielsweise das fuer die Unterdrueckung der Speicherabfrage vorgesehene Sperrsignal verzoegert und eine Steuerfunktion ausgefuehrt werden, durch die ein vorgewaehltes Befehlswort in eine vorbestimmte Speicheradresse eingegeben wird, so dass dieses Wort bei der anschliessenden Wiederaufnahme des Programms aus der vorbestimmten Speicherstelle abgerufen u/erden kann, um den Ablauf des Programme in der richtigen Reihenfolge einzuleiten. Da die erfindungsgemaeese Vorrichtung im Vergleich zur Geschwindigkeit, mit welcher die Versorgungespannungen abfallen, sehr schnell anspricht, las» sen sich somit zahlreiche Korrekturmassnahmen in der Zeitspanne vornehmen, in welcher die Spannung zwischen der Triggerschwelle und dem unteren Grenzwert der Schaltungsbetriebstoleranz weiter abfaellt.

909808/0A60

Claims

Patentanspruch« 1 A6 3592

fflit Gleichstrom arbeitende elektronische überwachungsvorrichtung mit Schaltungen, die innerhalb vorbestimmter Versorgungsspannungepegeltoleranzen zuverlaassig arbeiten, gekennzeichnet durch erste Schaltungen (12, 14, 16), die die Spannungspegel der verschiedenen Spannungeversorgungen etaendig ueberwachen und stets dann ein Signal erzeugen, nenn sich der Pegel einer Spannungsversorgung aendert und dabei einen innerhalb der Toleranzgrenzwerte liegenden vorbestimmten Wert erreicht, und weitere Schaltungen, die auf das Signal ansprechen, um vorbestimmte Operationen innerhalb einer Zeitspanne auszufuehren, die kuerzer ist als die Zeitspanne, in welcher die Versorgungsspannung von dem vorbestimmten UJert bis auf einen der Toleranzgrenzwerte abfaellt bzw. ansteigt.

2» Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schaltungen auf einen Versorgungsspannungsabfall ansprechen?

3. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1

oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schaltungen einen Schwellwertschalter (34, Fig. 6) enthalten, der eine Signaleingangsklemme (40) hat, die mit einem an einer ersten (+15 V) und einer zweiten (-15 V) Gleichspannungsversorgung liegenden Spannungsteiler (R4, R7) verbunden ist, und der ferner eine mit der ersten Gleichspannungsversorgung verbundene Versorgungseingangsklemme (42) und eine Ausgangssignalklemme (44) hat, und dass zu den ersten Schaltungen ausserdem ein Ausgangskreis (48) gehoert, der eine mit der Ausgangssignalklemme des Schwellwertschalter verbundene Eingangssignalklemme (50), eine mit der zweiten Gleichepannungsversorgung (-15 V) verbundene Versorgungseingangsklemme (56) und eine Ausgangssignalklemme (58) enthaelt.

4. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignalklemmen der ersten Schaltungen untereinander verbunden sind (60, Tig. 7).

ORiGiNALfNSPECTEO

5. Elektronisch Vorrichtung nach Anspruch 1-4 mit einem Digitalrechner Mit einer leistungsunabhaengigen Speichereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangesignale die die Speichereinheit steuernden Schaltkreise zur Ausfuehrung vorbestimmter Steueroperationen veranlassen, bevor die Versorgungsspannungen einen fuer sie vorgesehenen Toleranzgrenzuiert erreichen.

ORIGINAL