DE1762471A1 - Impulsgenerator - Google Patents

Description

GRUNDIG E.M.V.
ELEKTRO-MECHANISCHE VERSUCHSANSTALT

Inn, Max Grundig Fürth/Bayern, Kurgartenstraße 37

TPA/Ru/Wi/804 20. Juni 1968

Impulsgenerator

Die Erfindung betrifft einen Impulsgenerator für die Verwendung in der Digitaltechnik, der im wesentlichen aus einer kristallstabilisierten Schaltung besteht.

In der Digitaltechnik werden Impulsquellen bzw. -generatoren z. B. zum Steuern des zeitlichen Ablaufes in Rechenanlagen aller Art benötigt. Für diese Zwecke werden Insbesondere Generatoren verwende t, die sog. RechteckimpuLhc mit möglichst steilen Impulsflanken liefern.

Für die Erzeugung derartiger Impulse bzw. Lnipu Ls fο 1 .gen kommen in erster Linie MuIt!vibratoren mit ihren verschiedenen Scha L-tungsarten und Sperrschwinger in Betracht. AlIo diese bekannten Inipulserzeugerschaltungen sind jedoch für wich al. Lein nicht in der Lage, genau vorgeschriebene Zoitintetν a I te einzuhalten, da sie Relaxationsschwinger sind. Andererseits ;-f >i!ht bei harmonischen Schwingungen die Einhaltung dor Ί·ί tintfi-vnl Ip um vieles genauer als bei Relaxationsschwingungen· iiie;e Genauigkeit der Frequenz kann noch durch sog. i jl . jiieir/.* t ab i I isierung mittels Quarz-Kristallen, die in Verbindung mit den harmonischen Oszillatoren verwendet werden, erhöht worden. Ein solcher frequenzstab!lisiertor harmonischer Oh/lI hitor wird nun in den meisten Fallen dazu verwendet, mit meiner harmonischen Sinusschwingung am Ausgang einen Kippschwinger (Multivibrator, Sperrschwinger) zu stabilisieren, um auf diese Weise einon Generator zur Erzeugung frequoiizstabi1 er Impulse bzw. Impulsfolgen, vorzugsweise von Rochteck-linpulsen

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oder -Impulsfolgen, zu erhalten.

Alle diese bekannten Genera torschaltungoii sind aufwendig, Insbesondere infolge des erforderlichen zusätzlichen Schaltaufwands (kristallstabilisierte Oszillatoren und dgl. mehr), der einmal zur Erreichung einer genauen Zeitschaltung des Kippvorganges und zum anderen zur Anpassung z. B. der Quarzstabilisierungsschaltung an die MuItivibratorschaLtung erforderlich ist. Für die praktische Verwirklichung solcher bekannter Impulsgeneratorschaltungen in der Digitaltechnik, insbesondere bei Organisationsmaschinen, wie Buchungs- und Fakturiermaschinen oder dgl., kommt aber noch ein anderer Nachteil dazu. Quarz ist zwar infolge seiner, durch sein Kris ta11-Gefüge bedingten, besonderen piezoelektrischen Eigenschaften ein Mittel, das eine besonders genaue Frequenzstabilisierung erlaubt. Es kann aber nur als piezop lc?ktri~ sches Einkristall verwendet werden, und zudem ist dessen piezoelektrisches Verhalten richtungsabhängig. Außerdem hat die Erfahrung gezeigt, daß die Anpassung an die Multivibrntorschaltung sehr sorgfältig und mit erheblichem Schaltungsauf wand erfolgen muß, wenn der beabsichtigte Zweck tatsächlich erreicht werden soll. Alle diese Faktoren macht'η Quarz in jedem Falle zu .einem sehr teuren und empfindl. iohfii Mit toi zur Frequenzstabilisierung, wobei Quarz allerdings innerhalb eines sehr großen Temperaturbereiches verwendbar i .-s r und die Temperaturkoeffizient en seiner piezoelektrischen Ki,-;enscha £'-ten extrem klein sind.

Es liegt daher auf der Hand, daß nach Mitteln gesucht werden muß, die eine Verminderung des schaltungstochniacheu Aufwandes ermöglichen und möglichst billig zur Verfügung stehen. Dies ist besonders dann "von größter Wichtigkeit, wenn es sich um die Verwendung in Einrichtungen handelt, bß-i denen Aufwand für die Stabilisierung mittel« Quarz einen nicht zu

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vernachlässigenden Einfluß auf die Fertigungskosten des Endproduktes ausübt. Dies ist aber insbesondere bei den genannten Organisationsmaschinen der Fall, bei denen die Digitaltechnik und die Technik integrierter Bauelemente mehr oder weniger umfangreich Verwendung findet, und bei denen die Anforderungen bezüglich Preis und Funktion im Gegensatz zu aufwendigen, ultragenauen und ultrazuverlässigen elektronischen Großrechenanlagen innerhalb vorgegebener oberer Grenzen optimal erfüllt werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile bekannter Impulsgeneratorschaltungen zu vermeiden und eine einfache Schaltung zur Erzeugung insbesondere von Rechteck-Impulsen oder -Impulsfolgen zu schaffen, die einfach und preiswert im Aufbau ist und insbesondere allen Anforderungen gerecht wird, die in Organisationsmaschinen mit mehr oder weniger umfangreicher Anwendung von Digitaltechnik und integrierten Halbleiterbauelementen auftreten.

Demgemäß geht die Erfindung einmal von der neueren Erkenntnis aus, daß mehr oder weniger aufwendig herzustellende Quarz-Einkristalle ersetzt werden können durch ferroelektrische Materialien, die piezoelektrische Eigenschaften aufweisen und die auch im polykristallinen Zustand zur Frequenzstabilisierung verwendet werden können. Es handelt sich bei diesen Materialien um die sog. piezoelektrische Keramik, deren besonderer Vorteil die bedeutend einfachere und damit billigere Herstellung ist und die in beinahe beliebigen Formen hergestellt und damit dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßt werden kann, ohne daß dabei wie bei Ein-Kristallen orientiert geschnitten werden muß. Außerdem können bei der piezoelektrischen Keramik durch geringfügige Änderung der chemischen Zusammensetzung auch die stofflichen Eigenschaften in verhältnismäßig weiten Grenzen einge-

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stellt werden.

Zum anderen macht sich die Erfindung gleichzeitig die Erkenntnis zunutze, daß es gerade bei der Fertigung von Organisationsmaschinen mit Verwendung von Digitaltechnik und von integrierten Halbleiterbauelementen von größtem Vorteil ist, wenn zur Erzeugung der benötigten Impulse bzw. Impulsfolgen (insbesondere von Rechteck-Impulsen) ein universell verwendbares integriertes Bauelement verwendet wird.

Demgemäß wird bei einem Impulsgenerator zur Verwendung in der Digitaltechnik, bestehend im wesentlichen aus einer kristallstabilisierten Schaltung,erfindungsgemäß ein vorzugsweise monolithisch integriertes Halbleiterschaltglied, insbesondere ein NAND-Baustein,als symmetrisch getasteter Schwellwert-Schal· ter verwendet, wobei die Frequenz der Impulsfolge am Ausgang des Halbleiterschaltgliedes durch einen piezoelektrischen Keramik-Schwinger stabilisiert wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird am Eingang des Halbleiterschaltgliedes mittels eines Außenwiderstandes eine in der Nähe der Schwellspannung liegende Spannung eingestellt.

Besonders vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung, zur Erzeugung von Rechteck-Impulsen die Rückkoppelungsbedingungen dadurch zu erfüllen, daß am Ausgang des Halbleiterschaltgliedes ein zweipoliger Keramik-Schwinger verwendet wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Rekombinierung der gegebenenfalls auftretenden Dachschräge des bzw. der Rechteck-Impulse ein zweiter Schalter (Gatter) verwendet, der vorteilhafterweise ebenfalls als monolithisch integriertes Halbleiterechaltglied ausgebildet ist.

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Die Vorteile, die sich aus dem erfindungsgemäßen Zusammenarbeiten eines als symmetrisch- getasteter Schwellwertschalter arbeitenden Halbleiterachaltgliedes (vorzugsweise monolithisch integriert) mit einem freqnenzstabilisierenden piezoelektrischen Keramik-Schwinger ergeben, können erfindungsgemaß besonders bei Verwendung des Impulsgenerators gemäß der Erfindung in Organisationsmaschinen (Buchungs-, Faktueriermaschinen und dgl.) genutzt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der schematisch, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Impulsgenerators darstellenden Zeichnung beschrieben. Mit 1 ist ein monolithisch integriertes, als symmetrisch getasteter Schwellwert-Schalter arbeitendes NAND-Gatter bezeichnet; 2 ist ein zweipoliger piezoelektrischer Keramik-Schwinger und 3 ist ein Außenwiderstand.

Am Eingang des NAND-Gatters 1 wird mittels des Äußenwiderstandes 3 eine Spannung eingestellt, die in der Nähe der Scliwellwertspannung des Schalters 1 liegt.

Eine kleine, von links an den Schalter 1 gelangende Störung "-Jird in demselben verstärkt und gleichzeitig in der Phase um ISO gedreht.

Sas so am Ausgang des Schalters 1 auftretende Signal wird dem Siiigang des zweipoligen Keramik-Sehwingere 2 zugeführt, woifei-th dieser zu Schwingungen konstanter Frequenz angeregt wird, >ti3 an seinem Ausgang als Sinusschwingung abgenommen wird und tSi an iPhaae innerhalb de» Keramik-Schwingers ebenfalls um 180 wurde.

an Ausgang de» zweipoligen piezoelektrischen Keramik-2 auftretend« Sinussignal wird auf den Eingang des

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NAND-Gatters 1 geschaltet; damit sind die Rückkoppelungsbedingungen erfüllt und am Ausgang des Schalters 1 erhält man einen Rechteck-Impuls, der gegebenenfalls eine Dachschräge aufweist, die aber duch ein weiteres Gatter rekombiniert werden kann»

Durch die erfinderische Ausbildung des Impulsgenerators wird eine allen Anforderungen (insbesondere bei Organisationsmaschinen) gerechtwerdende Frequenz- und Temperaturstabilität erreicht, wobei der hierzu erforderliche Aufwand gegenüber bekannten-Impulsgeneratoren genz erheblich geringer ist, so daß auch alle Anforderungen bezüglich Einfachheit der Herstellung, des Einbaues, des Ersatzes fehlerhafter Bauelemente und des Preises optimal erfüllt sind.

Patentansprüche

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Claims (5)

20. 6. 1968 Patentansprüche

1. Impulsgenerator für die Verwendung in der Digitaltechnik, bestehend im wesentlichen aus einer kristallstabilisierten Schaltung, gekennzeichnet durch ein Halbleiterschaltglied (i) z. B. ein monolithisch integriertes Halbleiterschaltglied, vorzugsweise einem NAND-Baustein, als symmetrisch getastetem Schwellwert-Schalter und Stabilisierung der Frequenz der Impulsfolge am Ausgang durch einen piezoelektrischen Keramik-Schwinger (2).

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze i c h η e t , daß mittels eines Außenwiderstandes (3) am Eingang des Halbleiterschaltgliedes (1) eine in der Nähe der Schwellspannung liegende Spannung eingestellt wird.

3· Impulsgenerator nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e kenn ζ eic hn e t , daß zur Erfüllung der Rückkoppelbedingungen zur Erzeugung von Rechteckimpulsen am Ausgang des Halbleiterschaltgliedes (1) ein zweipoliger Keramik-Schwinger (2) verwendet wird.

k. Impulsgenerator nach Ansprüchen 1 bis 3« dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t,daß zur Rekombinierung der gegebenenfalls auftretenden Dachschräge des Rechteckimpulses ein zweites, vorzugsweise als monolithisch integriertes Halbleiterschaltglied ausgebildetes Gatter (Schalter) verwendet wird.

5. Impulsgenerator nach Ansprüchen 1 bis h, gekennzeichnet durch seine Verwendung in Organisationsmaschinen, z. B. Buchungs- oder Fakturiermaschinen.

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