DE1801405C - Elektronische Schaltung zum Erzeugen von periodisch wiederkehrenden Steuerimpulsen für ein digitales Frequenzmeßgerät - Google Patents

Description

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Zeitpunkt r.. Nach einem dritten Sicherheitszeitraum gäbe zugrunde, die bekannte Steuerschaltung zu verbeginnt ein neuer Meßvorgang zum Zeitpunkt t₆ mit einfachen und damit die Herstellungskosten der einem Zählimpuls Z der Dauer t. Steuerschaltung zu senken.

Zur Erzeugung der Zählimpulse Z ist es bekannt, Die Erfindung geht aus von einer elektronischen eine Normalfrequenz/„ mittels einer Zähldekade im 5 Schaltung zum Erzeugen von periodisch wiederkeh-Verhältnis 10:1 herunterzuteilen. Frequenzteiler, die renden Steuerimpulsen (Zählzeit-, Nullstell- und nach diesem Prinzip arbeiten, sind aus dem »Archiv Schiebeimpuls) für ein digitales Frequenz- bzw. Zeitfür technisches Messen«, J 071-9 vom Juli 1964 be- meßgerät, bei dem von einer ersten Frequenz Zählkannt. Die dort verwendeten Zähldekaden bestehen impulse abgeleitet und über eine Torschaltung einem aus vier bistabilen Kippstufen, die nach Art eines io Zähler zugeführt sind sowie von einer zweiten Fre-Dualzählers so hintereinandergeschaltet sind, daß quenz Zählzeitimpulse zur Steuerung der Zählzeit eine Kippstufe beim »Eins-auf-NulU-Übergang der .abgeleitet sind und eine der beiden Frequenzen die zu davorliegenden Stufe gekippt, wird. Damit die Zahl messende und die andere eine bekannte Vergleichsder unterscheidbaren Zustände bei einer solchen frequenz ist, ein Schiebeimpuls das Zählergebnis Zählkette von sechzehn auf zehn reduziert wird, sind 15 nach Ablauf der Zählzeit von dem Zähler in einen /wischen den vier Kippstufen Rückführungen vorge- Speicher überträgt und anschließend ein Nullstellsehen, die die Kette nach dem zehnten Eingangsim- impuls den Zähler wieder auf Null stellt, mit einer .«jJs wieder in die Ausgangsstellung zurückkippen. KippstufenschaJtung zur Unterteilung der zweiten ik>i dem bekannten Frequenzteiler sind Zähldekaden Frequenz und an die Kippstufen geschalteten lo-'. rwendet, bei denen die vier Kippstufen so mitein- 20 gischen Schaltungen, welche durch Verknüpfung der ;i.!cler verbunden sind, daß ihre Ausgänge die Wertig- Ausgangsimpulse der Kippstufen die Schiebe- und !•.ei ten 1, 2, 4, 2 haben. Nullstellimpulse erzeugen, und besteht darin, daß die Die Wertigkeit einer Kippstufe gibt den Zahlen- Eingänge und Ausgänge der letzten vier Kippstufen λ crt an, der dem Ausgang dieser Kippstufe zugeord- dieser Kippstufenschaltung derart miteinander verr..-t ist. Haben die Ausgänge einer Zähldekade die 15 bunden sind, daß sie eine Tcilerdekadc bilden und Wertigkeiten 1, 2, 4, 8, so steht z. B. an den Aus- das Ausgangssignal dieser Teilerdekade als Zählzeitivingen mit den Wertigkeiten 1 und 4 ein Signal an, impuls direkt auf die Torschaltung geschaltet ist und wenn die Ziffer 5 dargestellt werden soll. Zur Dar- daß die logische Verknüpfung der Kippstufen durch -ieilung der Ziffer 7 steht an den Ausgängen mit den die Schaltungen zur Erzeugung der Schiebe- und Wertigkeiten 1, 2 und 4 ein Signal an. 30 Nullstellimpulse so gewählt ist, daß diese Impulse Um die zeitliche Zuordnung der Nullstell- und mit entsprechenden Sicherheitsabständen jeweils an-Nehiebcimpulse zu den Zählzeitimpulsen zu gewähr- schließend an das Zählzeitintervall erzeugt werden. leisten, werden bistabile und monostabile Multivibra- Nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung fnren eingesetzt, die aus der Rückflanke des Zähl- sind die letzien vier Kippstufen der Kippstufenschal-/eitimpulsesZ die weiteren Steuerimpulse ableiten. 35 tung so miteinander verbunden, daß ihre Ausgänge Diese Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß min- die Wertigkeiten 1, 2, 4, 5 haben,
destens vier monostabile Multivibratoren vorgesehen An Hand der Fig. 1 bis 4 ist ein Ausführungswerden müssen, um den Schiebeimpuls und den Null- beispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt
stcllitnpuls aus dem Zählzeitimpuls abzuleiten. Ab- Fig. 1 das Blockschaltbild eines digitalen Fregesehen von dem Aufwand für die Multivibratoren, 40 quenzmcßgerätes, das zum Stand der Technik gebeeinflußt die Umgebungstemperatur die Impuls- hört,

dauer der monostabilen Multivibratoren, weiche für Fig. 2 die zeitliche Zuordnung der Steuerimpulse die zeitliche Aufeinanderfolge der Steuerimpulse an Hand eines Schaltfolgeplanes,
maßgebend ist. Fig. 3 die erfindungsgemäße elektronische Schal-Aus der Zeitschrift »Internationale Elektronische 45 tung zum Erzeugen von periodisch wiederkehrenden Rundschau«, 1968, S. 47 bis 50 und 63 bis 66, rf Steuerimpulsen und

eine elektronische Schaltung zum Erzeugen von F i g. 4 den Schaltfolgeplan der Ausgangsimpulse

periodisch wiederkehrenden Steuerimpulsen für ein der letzten Zähldekade des Frequenzteilers und die

digitales Frequenzmeßgerät bekannt, bei dem ein aus Ausgangsimpulse der Verknüpfungsschaltung,

sechs Teiierdekaden bestehender Frequenzteiler eine 50 F i g. 3 zeigt die erfindungsgemäße elektronische

bekannte Frequenz herunterteilt und ein dem Frc- Schaltung zum Erzeugen von periodisch wiederkeh-

quenzteiler nachgcschaltetcr Zeitbasisgenerator, der renden Steuerimpulsen. Diese Schaltung ist in Fi g. I

aus zwei bistabilen Kippstufen besteht, den Zählzcit- mit dem Bczugszcichen 8 versehen und beinhaltet

impuls erzeugt. Die bekannte Bezugsfrequenz ist den Frequenzteiler 3 und die elektronische Schal-

außerdem einem Programmgeber zugeführt, der aus 55 tung 7 zum Erzeugen des Schiebe- und Nullstellim-

zwei weiteren bistabilen Kippstufen besteht, deren pulses. Der Normalfrequenzgenerator 4 liefert eine

Eingänge und Ausgänge so miteinander verbunden Frequenz von 50 Hz, die der Eingangsklemme h des

sind, daß sie einen 1 : 4-Teiler für die Bezugsfrequenz Frequenzteilers 3, der wegen der Wahl einer niedri-

bilden. Die Ausgangssignale der beiden Kippstufen gen Normalfrequenz /„ nur aus einer Zähldekade be-

werden durch logische Schaltungen zu Nullsteil- und 60 steht, zugeführt wird. Die Zähldekade 3 teilt die Nor-

Schiebeimpulsen sowie weiteren für die Programm- malfrequenz /„ im Verhältnis 10:1. Es entstehen am

steuerung benutzten Impulsen verkniipft. Durch den Ausgang Λ, Zälilimpulse von 100 ms Dauer, die

Zeitbasisgenerator und ein besonderes logisches Ver- durch Pausen gleicher Zeitdauer getrennt sind. Die

kniipfungsglied wird der von den Nomiimpiilsen an- Zähldekade 3 besteht aus vier Kippstufen, deren

gesteuerte Programmgeber so verriegeil, daß während 65 Ausgänge entsprechend ihrer Wertigkeit mit A₁, A.,, der Dauer eines Zählzeitimpulscs kein Schiebe- oder /f,, A. bezeichnet sind.

Nullstellimpuls erzeugt wird. F ig. 4 zeigt einen Schaltfolgeplan, bei dem die Der erlindungsgemäßen Schaltung liegt die Auf- dem Eingang/·.' zugefiihrte .SO-Hz-Normall'requen/,

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die am Ausgang A_v A₂, A₄ und A₆ der Zähldekade 3 Eine weitere gerätetechnische Vereinfachung erabgenommenen Ausgangsimpulse sowie die durch gibt sich durch die Verwendung von integrierten Verknüpfung der Ausgangsimpulse untereinander Schaltkreisen, die mehrere UND- bzw. NICHT-Gatentstandenen Steuerimpulse (Schiebeimpuis und ter enthalten.

Nullstellimpuls) übereinander dargestellt sind. Als 5 Die erfindungsgemäße Schaltung hat den Vorteil, Zählimpuls Z dient die 5-Hz-Frequenz, die am Aus- daß alle zum Erzeugen der Steuerimpulse erfordergang A ₅ der Zähldekade abgenommen wird. liehen Impulse den Ausgängen der vier Kippstufen

Aus der F i g. 4 ergibt sich als logische Bedingung einer einzigen Teilerdekade entnommen werden kön-

für den Schiebeimpuls S = A₁ & Z₂ & Z₅, für den nen. So läßt sich durch die schon für die Verknüp-

Nullstellimpuls ergibt sich die Bedingung N = A₁ Sc io fung erforderlichen Gatter zusätzlich auf einfache

A₂ & Z₅. Der Ausgang A_i wird für die Erzeugung Art sicherstellen, daß Nullstell- und Schiebeimpuls

der Steuerimpulse nicht benötigt. Die Verknüpfung nicht während der Dauer eines Zählzeitimpulses auf-

der Ausgangsimpulse der Zähldekade geht folgender- treten können,

maßen vor sich: Schaltet man vor das Frequenzmeßgerät einen

Dem UND-Gatter 9 werden als Eingangsgrößen 15 Spannungs-Frequenz-Wandler, der eine Meßspandie Impulse der Ausgänge A₁ und A₂ direkt und die nung U_x in eine proportionale Frequenz f_x überführt, Impulse des Ausgangs A₅ über ein NICHT-Galter 10 so kann das Frequenzmeßgerät als digitaler Spanzugeführt. Das UND-Gatter 9 liefert den Nullstell- nungsmesser verwendet werden,
impuls N. Dem UND-Gatter 11 werden die Impulse Die Lehre der Erfindung ist auch anwendbar für des Ausgangs A, direkt, die Impulse des Ausgangs A ₂ 20 Frequenzmeßgeräte, bei denen der Zeitraum gemesüber das NICHT-Gatter 12 und die Impulse des Aus- sen wird, in dem eine vorgegebene Anzahl von aus gangs A₅ über das NICHT-Gatter 10 zugeführt. Das der zu messenden Frequenz abgeleiteten Impulsen in UND-Gatter 11 liefert den Schiebeimpuls. den Zähler eingezählt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

oder statistisch verteilter Ereignisse. Diese Geräte entstehen durch die Kombination von Funktionseirrhei-

1. Elektronische Schaltung zum Erzeugen von ten der elektronischen Zähltechnik. Das Meßprinzip periodisch wiederkehrenden Steuerimpulsen Zähl- beruht darauf, daß während der Zählzeit t Impulse zeit-, Nullstell- und Schiebeimpuls) für ein digi- 5 der zu messenden Frequenz f_x in eine elektronische tales Frequenz-bzw. Zeitmeßgerät, bei dem von Zählkette eingezählt werden. Das Zählergebnis einer ersten Frequenz Zählimpulse abgeleitet und ZE = J_x-1 wird durch einen SchiebeimpulsS aus der über eine Torschaltung einem Zähler zugeführt Zählkette in einen Speicher übertragen, von wo aus sind sowie von einer zweiten Frequenz Zählzeit- es einer Anzeigeeinrichtung zugeführt wird. Zusätzimpulse zur Steuerung der Torschaltung abgelci- io Hch kann das Zählergebnis ZE auch weiterverarbeitet tet sind und eine der beiden Frequenzen die zu werden. Ist die Frequenzf_x während der Zählzeit/ messende und die andere eine bekannte Ver- nicht konstant, dann stellt ZE die mittlere Frequenz gleitfrequenz ist, ein Schiebeimpuls das Zähl- oder bei statistisch verteilten Ereignissen die mittlere ergebnis nach Ablauf der Zähizeit von dem Zäh- Impulszahl je Zeiteinheit dar. Die Spannung der unler in einen Speicher überträgt und anschließend 15 bekannten Frequenz/^, deren Nulldurchgänge die ein Nullstellimpuls den Zähler wieder auf Null Meßinformation liefern, wird in einer Impulsformerstellt, mit einer Kippstufenschaltung zur Teilung stufe so umgeformt, daß die Nulldurchgänge mit derder zweiten Frequenz und an die Kippstufen ge- selben Richtung gleichartige Impulse am Ausgang schalteten logischen Schaltungen, weiche durch der Impulsformerstufe ergeben.

Verknüpfung der Ausgangsimpulse der Kipp- 20 Bei der Messung nach dem oben beschriebenen stufen die Schiebe- und Nullstellimpulse erzeu- Verfahren kann man entweder während einer hegen, dadurch gekennzeichnet, daß die kannten Zählzeit die Anzahl der von der zu messen-Eingänge und Ausgänge der letzten vier Kipp- den Frequenz /_v gelieferten Impulse zählen oder stufen dieser Kippstufenschaltung derart mitein- aber die Zeit messen, die vergeht, bis in die Zählander verbunden sind, daß sie eine Teilerdekade 25 kette eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen der zu (3) bilden und das Ausgangssignal dieser Teiler- messenden Frequenz f_x eingezählt sind. Im allgemeidekade (3) als Zählzeitimpuls (Z) direkt auf die nen wird bei der Messung hoher Frequenzen eine Torschaltung (1) geschaltet ist und daß die lo- festgelegte Zählzeit t verwendet, während man bei gische Verknüpfung der Kippstufen durch die der Messung niedriger Frequenzen eine bestimmte Schaltungen zur Erzeugung der Schiebe- und 30 Anzahl von Impulsen vorgibt und die Zähizeit t mißt. Nullstellimpulse so gewählt ist, daß diese Impulse Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines oben bemit entsprechenden Sicherheitsabständen jeweils schriebenen digitalen Frequenzmeßgerätes, bei dem anschließend an das Zählzeitintervall erzeugt die Zählzeit t aus einer Normalfrequenz /„ abgeleitet werden. ist. Die umgeformten Impulse der Frequenz f_x wer-

2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, 35 den über eine Torschaltung 1 dem Zähler 2 mit den dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge und hintcreinandergeschalteten Zähldekaden 2a, 26 und Ausgänge der letzten vier Kippstufen und der 2c zugeführt. Die Zähizeit/, in der die Torschal-Kippstufenschaltung (3) so miteinander verbun- tung 1 geöffnet ist, wird von dem Untersetzungsverden sind, daß ihre Ausgänge (A₁, A.„ A ₄, /1,) die hältnis eines Frequenzteilers 3 bestimmt, der die Wertigkeiten 1, 2, 4, 5 haben. " ' 40 Zählimpulse Z liefert und auf dessen Eingang E die

3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, Impulse eines Normalfrcquenzgenerators 4, dessen dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (A₁, Frequenz als Verglcichsfrequenz dient, gelangen. A.„ A_x, Ar) folgendermaßen angeschlossen sind: Durch einen Schiebeimpuls S wird das Zählergebnis

1. Die Ausgänge (A₁, A.,) der Kippstufen mit ⁱⁿ _u ^ei,^{nen de}" Zähldckaden 2a, 26 und Ic nachgedcn Wertigkeiten ί und 2 sind mit den Ein- ^{45 s}.^chalt°^tcn .^SP^e!f^{her 5}^ ⁵* ^und ,⁵£ "^ ^fMh _t Ϊ gangen eines ersten UND-Verknüpfungs- £" Anzc.gerohren 6a 66 und 6c «"geführt In glieds(9) verbunden, das den Nullüellim- F,g. 1 wird als Meßergebn.s die Frequenz/ =436Hz niik r/vVlirfVrt angezeigt. Nachdem das Zahlcrgebnis in den Spcipm* \.,v) nuiTi. _chcr5 übertragen worden ist, wird der Zähler 2

2. Der Ausgang (A₃) der Kippstufe mit der _{50 durch cjne|}, Nullstellimpuls Λ/ wieder auf Null zu-Wcrtigkcit 2 .st über cn Negationsglicd (12) _rückf,_cstcllt. Danach ist der Zähler für einen neuen mit einem Hingang eines zweiten UND-Ver- _Mcßvorgang bereit. Eine elektronische Schaltung 7 knupfungsgl.eds (11) verbunden, das den _{lejtet aus dcr Rüc}knanke des Zählimpulscs Z den Schiebeimpuls (.V) liefert. Schicbeimpuls S und den Nullstcllimpuls N ab.

3. Der Ausgang (/I_n) der Kippstufe mit der ₅₅ Fig. 2 zeigt die zeitliche Zuordnung der Steuer-Wertigkeit 5 ist über ein Negationsglied (10) impulse an Hand eines Schaltfolgeplanes. Zu Beginn mit einem Eingang des ersten UND-Ver- eines Meßvorganges stehen die Zähler 2a, 26 und 2c kiiüpfiingsglicds (9) und mit einem Eingang _auf Null. Der Meßvorgang beginnt zu dem Zeitdes /weiten UND-Verkniipfimgsglicds (II) punkt f„ mit einem Zählimpuls Z, dessen Dauer die verbunden. 60 Zähizeit / bestimmt. Die Zählzeit / muß größer al?

4. Der Ausgang (A_r) tier Kippstufe mit der die Periodendauer T der zu messenden Frequenz/, Wertigkeit S liefert den /.iihl/.eitimpuls (/). sein. Nach dem Ablauf des Zählimpulscs beginnt zum

Zeitpunkt /, ein erster Sicherhcitszeitraum. An die-

sen schließt sich zum Zeitpunkt l., der Schiebeim

65 puls .V an, der das Zählergebnis in den Speicher f

I^ilalc MeIl- und /.iililgeriite dienen zur Messung übertrügt. Nach dem Zeitpunkt ι_Λ beginnt ein zwcitei

von lrei|iien/ei), !'requen/verhiilliiisscii, Perioden- Siclicrlicils/dtraum, an den sich im Zeitpunkt /, dci

(lauem uiiil /.eilen sowie zur Zählung periodischer Niillslelliinpuls N anschließt. Dieser dauert bis /.im