DE1537046C - Schaltungsanordnung zur Umsetzung einer Wechselspannung in eine Impulsfolge- - Google Patents

Description

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Das Hauptpatent betrifft eine integrierende Schal- gang gemeinsame Klemme 13 an Masse liegt und die

tungsanordnung, bei der eine als Eingangsgröße zwei komplementäre Ausgänge 14 und 19 aufweist,

dienende amplitudenmodulierte Wechselspannung in Eine Leitung 18 führt von dem mit dem Ausgang 14

einer Impulserzeugerstufe in eine von der Amplitude verbundenen Leitungspunkt 20 auf einen Eingang

der, Wechselspannung frequenzabhängige Impuls- s eines UND-Gatters 22, deren dem Eingang und dem

folge umgesetzt wird, die einem Zähler zugeführt Ausgang gemeinsame Klemme 23 an Masse liegt. Die-

wird, dessen Ausgang gleich der Anzahl der Zähl-. ses UND-Gatter 22 ist Teil eines Exklusiv-ÖDER-

impulse ist, wobei die Impulserzeugerstufe aus Gatters 24, das zwischen der Kippschaltung 12 der

einem Demodulator zur Umwandlung der Wechsel- ersten Stufe und der Kippschaltung 50 der zweiten

spannung in eine Gleichspannung durch periodi-. io Stufe angeordnet ist. Der KomplementnAusgang 19

sches Austasten bestimmter Abschnitte der Wechsel- der Kippstufe 12 ist mit einem Eingang eines zweiten

spannung mittels eines Impulsgenerators und aus UND-Gatters 26 verbunden, das ebenfalls Teil des

einem Wandler besteht, der einen Verstärker mit Gatters 24 ist und an der Klemme 29 geerdet ist.

einer Rückkopplungsschaltung zur Erzeugung einer Ein Steuerkreis 30 wird über die Leitung 31 vom

Sägezahnspannung aufweist, deren Frequenz pro- 15 Ausgangssignal des Spannungs-Frequenz-Wandlers

portional der Größe der Gleichspannung ist und erregt, der sich im Impulsgenerator 6 befindet. Der

deren Polarität der Polarität der Gleichspannung ent- Steuerkreis 30 liefert über seinen Ausgang 32 einen

spricht, und wobei die Sägezahnspannung einerseits Impuls auf einen Verstärker 34, der zwei Ausgänge

einer Differenzierstufe zur Erzeugung der Impulsfolge besitzt und an Masse 35 gelegt ist. Dieser Verstärker

mit gleicher Frequenz und andererseits einer Sperr- 30 34 gibt an seinem Ausgang 42 einen Impuls ab, dessen

schaltung und einer Steuerschaltung zugeführt wird, Polarität entgegengestzt zu der ist, die der Impuls aus

wobei von der Steuerschaltung dem Zähler zur Be- dem Steuerkreis 30 hat, während er an seinem ande-

Stimmung der Zählrichtung der Polarität der Säge- ren Ausgang 38 einen Impuls liefert, dessen Polarität

Zähnspannung entsprechende positive und negative gleich der des Steuerkreis-Impulses ist. Vom Ausgang

Steuerimpulse und von der Sperrschaltung bei einer 25 38 führt eine Leitung an einen zweiten Eingang des

Änderung der Polarität der Zählimpulse dem Zähler UND-Gatters 26, während die Leitung 42 mit einem

ein Sperrimpuls zugeführt wird. zweiten Eingang des UND-Gatters 22 verbunden ist.

Der Zähler in dieser integrierenden Schaltungs- Die UND-Gatter 22 und 26 haben Ausgänge 44 anordnung kann ein reversibler, binärer Zähler sein, bzw. 46, die mit den Eingängen eines NICHT-ODER-der eine bestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Stu- 30 Gatters 28 verbunden sind, das ein Teil des Exklusivfen umfaßt, von denen jede einen Ausgang besitzt, an -ODER^Gatters 24 ist und an Masse 47 liegt. Der dem ein binäres Element der resultierenden Zahl auf- Ausgang 48 des NICHT-ODER-Gatters 28 ist mit tritt. Jede Zählerstufe besteht dabei aus einer Hälfte einem Eingang der Kippstufe 50 verbunden, die die einer doppelten Kippstufe und jede Hälfte der ersten zweite Zählerstufe bildet und an Masse 51 liegt. Die doppelten Kippstufe wird von der Hälfte einer dop- 35 Kippstufe 50 besitzt zwei komplementäre Ausgänge pelten ODER-Schaltung angesteuert, wobei die 52 und 54. Vom Verbindungspunkt 55 auf der Aus-ODER-Schaltung mit dem Ausgang eines Steuer- gangsleitung 52 führt eine Leitung 53 zu einem Einkreises verbunden ist. . gang eines zweiten Exklusiv-ODER-Gatters 24 A,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine während der zweite Ausgang 54 der Kippstufe 50 mit

Verbesserung des Schaltverhaltens und des Aufbaues 40 einem zweiten Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters

der integrierenden Schaltungsanordnung nach dem 24A in gleicher Weise wie beim Exklusiv-ODER-

Hauptpatent mit Binärzählern zu erreichen. Gatter 24 verbunden ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ver- Die Ausgänge 38 und 42 des Verstärkers 34 sind bindungselemente zwischen den aufeinanderfolgenden an den Verbindungspunkten 41 und 45 zugleich über Stufen des als Binärzähler ausgebildeten Zählers Ex- 45 Leitungen 39 und 43 mit UND^JGattern verbünden, klusiv-ODER-<Gatter sind. Eine so.ausgebildete in- die Teile des Exklusiv-ODER-Gatters24Λ sind, ganz tegrierende Schaltungsanordnung zeichnet sich da- so wie es im Zusammenhang mit dem Exklusivdurch aus, daß der Zähler in der Lage ist, sowohl ODER-Gatter 24 beschrieben wurde. Das Exklusivauf Vorwärtszählimpulse als auch auf Rückwärts- ODER-Gatter 24 A ist an Masse 47 A gelegt und zählimpulse anzusprechen. 50 einer seiner Ausgänge 4SA führt aus einem NICHT-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der ODER-Gatter, so wie aus dem Gatter 28, auf den

Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher er- Eingang der dritten Zählerstufe 50 Λ. Diese dritte

läutert. . . Zählerstufe enthält die gleichen Elemente wie die

Eine Signalquelle 2 liefert an ihrem Ausgang 4 ein zweite, und ihre Bezugszeichen tragen zusätzlich den moduliertes Wechselstromsignal mit unterdrücktem 55 Buchstaben A.

Träger, wie es häufig bei Flugzeugsteuersystemen oder Die normalen Digitalausgänge 14, 52 und 52.4 der

Servosystemen der Fall ist. Ein Impulsgenerator 6 drei ersten Zählerstufen 12, 50 und 50 Λ sind an-

demoduliert das Eingangssignal und enthält einen dererseits mit einem Digital-Analog-Umsetzer 16 ver-

Spannungs-Frequenz-Wandler, der an seinem Aus- bunden.

gang Impulse mit einer Frequenz liefert, die der Am- 60 Eine Sperrschaltung 56 liegt mit ihrem Eingang 11 plitude des von der Quelle 2 stammenden Signals ent- an einem Leitungspunkt 13 des Ausganges 31 des spricht. Diese Impulse gelangen über die Leitung 8 Spannungs-Frequenz-Wandlers, der sich im Impulsauf einen Binärzähler 10. Dieser enthält eine be- generator 6 befindet. Diese Sperrschaltung 56 überstimmte Anzahl Stufen,-deren jede aus einer Kipp- trägt auf ihre Ausgangsleitung 58 einen Sperrimpuls stufe besteht. Die erste Stufe trägt das Bezugszeichen «5 zu einem Verstärker 60 und von diesem auf dessen 12, die zweite Stufe 50, die dritte Stufe 5OA. Ausgangsleitung 62 zur zweiten Stufe des Binär-

Die Leitung 8 führt zu einem Eingang der ersten Zählers, bestehend aus der Kippstufe 50. Wenn dieser

Kippstufe 12, deren dem Eingang als auch dem Aus- Sperrimpuls eine ausreichende Größe aufweist, wird

die Kippstufe !blockiert und somit ein Ansprechen aller folgenden Zählerstufen verhindert, da die Funktion jeder Kippstufe des Zählers von der der vorhergehenden Stufe abhängt.

Die Schaltung arbeitet folgendermaßen: Es sei angenommen, daß sich die Kippstufen 12 und 50 zunächst in dem Zustand befinden, in dem an ihren Ausgängen 14 und 52 positive Spannungen anstehen, entsprechend der Ziffer »1« im binären System. Gleichfalls sei angenommen, daß der Steuerkreis 30 über die Leitung 32 ein Steuersignal negativer Polarität liefert, wodurch der Zähler 10 vorwärts zählt.

Der Impulsgenerator 6 liefert auf der Leitung 8 einen positiven Impuls, der der Kippstufe 12 zugeführt wird und diese veranlaßt, ihren Zustand zu verändern, so daß an ihrem Ausgang eine Spannung auftritt, die der binären Ziffer »0« entspricht. Die Spannung am Komplementausgang 19 nimmt dabei einen positiven Wert an, entsprechend der Ziffer »1«.

Die Polaritäten der Impulse auf den Leitern 14 und 52 sind ebenso wie die der vom Impulsgenerator 6 und Steuerkreis 30 gelieferten Impulse in der Zeichnung eingetragen.

Die auf der Ausgangsleitung 14 der Kippstufe 12 erscheinende Spannung gegenüber Masse gelangt auf das UND-Gatter 22, und die positive Spannung der Leiter 19 wird dem UND-Gatter 26 zugeführt. Die negative Steuerspannung zum Vorwärtszählen gelangt über die Leitung 32 zum Verstärker 34, auf dessen Ausgangsleitung 42 ein Impuls entgegengesetzter Polarität, d. h. positiv, auftritt, während auf der Ausgangsleitung 38 ein negativer Impuls erscheint. Der positive Impuls wird dem UND-Gatter 22 zugeführt, das sich in der Lage befindet, in 'der der auf Leitung

18 erscheinende Impuls nach Masse geleitet wird. Dieser Impuls tritt auch auf der Ausgangsleitung 44 auf und gelangt zum NICHT-ODER-Gatter 28, das über die Leitung 48 einen Impuls entgegengesetzter Polarität, d. h. positiver, liefert. Es sei bemerkt, daß währenddessen das UND-Gatter 26 den auf seiner Eingangsleitung 19 ankommenden positiven Impuls nicht durchläßt, da auf Leitung 38 ein negativer Impuls ansteht. Infolgedessen beeinflußt das UND-Gatter 26 nicht das NICHT-ODER-Gatter 28.

Der auf der Leitung 48 auftretende positive Impuls gelangt auf die Kippstufe 50 und betätigt diese. Die Spannung auf deren Leitung 52 ändert sich vom Niveau »1« zum Niveau »0«. Die Kippstufen 12 und 50 haben währenddessen beide ihren Zustand verändert, wodurch die Spannung an ihrem Ausgang vom Zustand »1« zum Zustand »0« wechselte, was einem Vorwärtszählvorgang entspricht, z. B. von »3« auf »4«.

Wenn der Steuerkreis einen ,Steuerimpuls mit positivem Niveau zum Rückwärtszählen liefert, gibt der Verstärker 34 an seiner Ausgangsleitung 42 einen negativen und an seiner Ausgangsleitung 38 einen positiven Impuls ab. Das UND-Gatter 26, das den positiven Impuls erhält, befindet sich dann in einem Schaltzustand, in dem es den seinem zweiten Eingang

19 vom Komplementausgang der Kippstufe 12 zugeführten Impuls durchläßt. Die Polarität dieses Impulses wird im NICHT-ODER-Gatter umgekehrt und dann über die Leitung 48 als negativer Impuls der Kippstufe 50 zugeführt. Während dieser Zeit ist das UND-Gatter 22 durch den auf der Leitung 42 ankommenden negativen Impuls gesperrt. Normal- und Komplementausgang 52 und 54 der Kippstufe sind mit dem Exklusiv-ODER-Gatter 24,4 verbunden, das die dritte Zählerstufe SOA steuert wie das Exklusiv-ODER-Gatter 24 die zweite Stufe 50.

Wenn die Sperrschaltung 56 einen Impuls liefert, der auf die zweite Zählerstufe gelangt, d. h. zur Kippstufe 50, spricht diese nicht mehr auf Impulse an, die vom NICHT-ODER-Gatter 28 kommen. Alle folgenden Zählerstufen sind ebenfalls durch diesen Sperrimpuls gesperrt, da diese von der zweiten Stufe abhängig sind.

Die erfindungsgemäße Schaltung läßt sich gut in Mikrotechnik ausführen und bietet besonders in Flugsteuergeräten und anderen Geräten Vorteile, bei denen kleine Abmessungen, geringe Gewichte und hohe Zuverlässigkeit gefordert werden müssen.

Auch erfordert die erfindungsgemäße Schaltung nur geringen Aufwand für Wartung und Auswechseln.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Integrierende Schaltungsanordnung, bei der eine als Eingangsgröße dienende amplitudenmodulierte Wechselspannung in einer Impulserzeugerstufe in eine von der Amplitude der Wechselspannung frequenzabhängige Impulsfolge umgesetzt wird, die einem Zahler zugeführt wird, dessen Ausgang gleich der Anzahl der Zähl-

3P impulse ist, wobei die Impulserzeugerstufe aus einem Demodulator zur Umwandlung der Wechselspannung in eine Gleichspannung durch periodisches Austasten (bestimmter Abschnitte der Wechselspannung mittels eines Impulsgenerators und aus einem Wandler besteht, der einen Verstärker mit einer Rückkopplungsschaltung zur Erzeugung einer Sägezahnspannung aufweist, deren Frequenz proportional der Größe der Gleichspannung ist und deren Polarität der Polarität der Gleichspannung entspricht, und wobei die Sägezahnspannung einerseits einer Differenzierstufe zur Erzeugung der Impulsfolge mit gleicher Frequenz und andererseits einer Sperrschaltung und einer Steuerschaltung zugeführt wird, wobei von der Steuerschaltung dem Zähler zur Bestimmung der Zählrichtung der Polarität der Sägezahnspannung entsprechende positive und negative Steuerimpulse und von der Sperrschaltung bei einer Änderung der Polarität der Zählimpulse dem Zähler ein Sperrimpuls zugeführt wird, nach Patentanmeldung P 15 12 144.5-31, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler ein Binärzähler ist und die Verbindungselemente zwischen den aufeinanderfolgenden Stufen des Binärzählers Exklusiv-ODER-Gatter (24, 24 A) sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Exklusiv-ODER-Gatter (24, 24 A) zwei UND-Gatter (22,

26) und ein NICHT-ODER-Gatter (28) enthält, und daß die Ausgänge (44, 46) der genannten UND-Gatter (22, 26) mit den Eingängen des genannten NICHT-ODER-Gatters (28) und dessen Ausgang (48) mit der folgenden Stufe (50) des Zählers verbunden sind..

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 mit einem Verstärker mit zwei Ausgängen zur Abgabe von Signalen entgegengesetzter Polaritäi,

wobei ein Ausgang ein Signal der gleichen Polarität wie das vom Verstärker empfangene Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (42, 38) des Verstärkers (34) jeweils mit den ersten Eingängen der UND-Gatter (22, 26) verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalausgang (14, 18) und der Komplementausgang (19) einer bestimmten Zählerstufe (12) je mit den zweiten Eingängen der UND-Gatter (22, 26) des folgenden Exklusiv-ODER-Gatters verbunden sind.

5. Schaltungsanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Eingang des Verstärkers (34) ein Steuerkreis (30) verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Eingang der die zweite Stufe des Zählers bildenden Kippstufe (50) eine Sperrschaltung (56) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen