DE2015129A1

DE2015129A1 - Patentwesen, Ost-Berlin WPI39039 Steuerbarer Taktgenerator für digitale informationsverarbeitende Systeme

Info

Publication number: DE2015129A1
Application number: DE19702015129
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Berlin Wiechert
Original assignee: Institut für Elektro-Anlagen, Berlin
Priority date: 1969-04-07
Filing date: 1970-03-28
Publication date: 1970-10-15

Description

Steuerbarer Taktgenerator für digitale informtionsverarbeitende Systeme Für die Realisierung von ProzeJ3steuerungen sind ungetaktete digitale Schaltungen ohne Taktgenerator bekannt.
Diese Schaltungen reagieren bei Änderung der Eingangssignale mit entsprechend vorgeschriebenen Belegungen der Ausgangssignale des Systems. Weiterhin sind Anordnungen bekannt, die getaktete digitale Schaltungen mit einem Taktgenerator für den Aufbau von Prozeßsteuerungen verwenden. Diese Schaltungen tasten mit Hilfe des Taktgenerators in äquidistanten Zeitabständen die Eingangssignale unabhängig von deren Signaländerungen ab.
Zur Realisierung von Schaltungen für die Prozeßsteuerung ohne Taktgenerator werden vorwiegend asynchrone ungetaktete Folgeschlatungen verwendet. Diese Schaltungen zeigen bei Einsatz von diskreten Bauelementen zwar einen minimalen Aufwand an Bauelernenten, sie können aber infolge schwer übersehbarer Laufzeitdifferenzen in den einzelnen Signalzweigen falsche Reaktionen an ihren Ausgängen zeigen. Weiterhin können diese Schaltungen wegen ihrer Struktur beim Einsatz von integrlerten Großschaltungen und der Anwendung von rationellen Prüfmethoden keinem System unterworfen werden. Bei Anwendung von synchron getakteten digitalen Schaltungen für Prozeßsteuerungen ergibt sich der Nachteil, daß Störungen eingeblendet werden können, weil das von der änderung der Eingangssignale unabhängige Abfragen derselben mit einer kleineren Zeitkonstante als der einer möglichen Aufeinanderfolge von Eingangssignalämderungen erfolgen muß.
Zweck der Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen und durch Einsatz eines steuerbaren Taktgenerators einiieitliciie Schaltungestrukturen für alle Prozeßsteuerungen zu schaffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Realisierung von digitalen Schaltungen für Prozeßsteuerungen die Vorteile der Zeitselektion von getakteten Systemen mit dem asynchronen Verhalten der Eingangssignaländerungen des technischen Prozesses zu kombinieren, Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurcll gelöst, daß ein ODER-Gatter, dessen Eingängen Auslöseimpulse fUr die Taktzyklen zugeftilirt werden, mit einer monostabilen Kippschaltung verbunden ist, die an ihrem einen Ausgang einen Taktimpuls bestimmter zeitlicher Länge abgibt. Zusätzlich werden von den beiden inversen Ausgängen monostabile Kippschaltungen angesteuert, die ebenfalls Taktimpulse aogeben. Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Speicherung der Ausläs@mp@lae während der Taktzyklen in der Weise vorgenommn, daß über ein UND-Gatter, dem der Ausgang des ODER-Gatters und das Ausgangssignal einer abfallverzöger ten Schaltung zugefilrt ist, die von der ersten monostabilen Kippscjialtung angesteuert wird, der Speichereingang eines Speichers gesetzt wird. Der Speicher wird über einen Negator, der ebenfalle vom Ausgangssignal der abfallverzögerten Schaltung gesteuert wird, gelöscht. Das dabei auftretende Ausgangssignal des Speichers erzeugt über eine weitere monostabile Kippschal-tung einen äquivalenten Auslöseimpuls, der auch dem ODER-Gatter zugeführt ist. Dei ODER-Gatter können an weiteren Eingängen zusätzliche, von Eingangssignaländerungen unabhängige Auslbseimpulse zugeordnet werden. Der Speicher mit der nachgeschalteten monostabilen Kippschaltung kann durch eine monostabile Kippschaltung mit einer Verzögerungszeit, die größer als der Taktzyklus ist, ersetzt werden.
Die Eingangssignale der zugehörigen digitalen Prozeßsteuerung werden auch monostabilen Kippschaltungen des ertindungsgellläßen Taktgenerators zugeführt, die sowohl durchOL- als auch LO-Eingangssignalwechsel in die instabilen Lagen kippen. Die dabei auftretenden Ausgangsimpulse werden über ein ODER-Gatter verknüpft, das an einem Ausgang einen Auslöseimpuls abgibt. Der Auslöseimpuls kann erfindungsgerlläß auch dadurch erzeugt werden, daß die einzelnen Eingangs signale gruppenweise über Kondensatoren und antivalent gepolte Diodenpaare gegensinnigen Wicklungen eines Impulstransformators zugeführt werden und daß an dessen Ausgang Impulse auftreten, die mit anderen Ausgängen von Impulstransformatoren über ein ODER-Gatter verknüpft, einen Verstärker ansteuern, der an seinen Ausgang oder nach nochmaliger Signalformung durch eine weitere monostabile Kippschaltung den Auslöse impuls erzeugt.
Durch die Einführung eines steuerbaren Taktgenerators für digitale Systelne können bisher ungetaktet betriebene Steuerungen auf asynchron getaktete Systeme ohne zusätzliche Gefahr einer Fehlfunktion durch Laufzeit effekte und Störeinkopplungen zurückgeführt werden. Der für diese Arbeitsweise notwendige MehrauSwand an Bauelementen, bezogen auf die diskrete Bauelementetechnik, bietet dagegen bei Einsatz von rationell herstellbaren integrierten Großschaltungen erhebliche Vorteile. Durch die neue System konzeption können einheitliche Schaltungsstrukturen eingeführt werden, die durch integrierte Einheitsschaltungen auf- und abrüstbar sind. Diese Eigenschaften der Steuerungssysteme haben Vorteile für die Fertigung, Ökonomie und Wartung dieser Systeme.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In den zugehöflgen Zeichnungen zeigen Fig. 1: Steuerbarer Taktgenerator mit Signaländerungsspeicherung, Fig, 2: Taktschema, Fig. 3: Signaländerungserkennung (elektronische Variante), Fig. 4: Signaländerungserkennung (elektromagnetische Variante), Nach Fig. 1 wird beim Auftreten eines Auslöseimpulses E1 über ein ODER-Gatter 1 die monostabile Kippschaltung 2 in ihre instabile Lage gekippt. Mn Ausgang dieser erscheint ein Taktimpuls T12, dessen beiden Planken zur Steuerung der Informationseingangs- bzw. Informationsverarbeitungs schaltungsgruppen dienen, Bei Zweiflankensteuerung dieser Schaltungsgruppen werden die Taktimpulse T1 bzw. T2 den monostabilen Kippsc]ialtungen 8 bzw. 9 entnommen Tritt während des Taktzyklusses wiederum ein Impuls E1, d.h.
eine Eingangssignaländerung auf, so wird dieser, da die Kippschaltung 2 blockiert ist, über ein UND-Gatter 3, das durch eine abfallverzögerte Schaltung @ vorbereitet wurde, in einem Speicher 4 gespeichert. Bei Beendigung des Taktzyklusses T12 wird der Speicher 4 über die Schaltung 6 und einen Negator 7 gelöscht. Der infolge vorhergehender Speicherung eines Impulses E1 bei der Löschung auftretende OL-Signalsprung am Ausgang des Speichers bewirkt, daß eine weitere monostabile Kippschaltung 5 einen Impuls E3 abgibt, welcher wiederum einen Taktimpuls T12 durch die Funktion der monostabilen Kippschaltung 2 erzeugt Am Eingang E2 des ODER-Gatters 1 können für Prüf- oder sonstige Zwecke Auslöseimpulse eingekoppelt werden. Der Speicher 4 und die rionostabile Schaltung 5 können, wenn E3 als dynamischer Eingang ausgelegt wird, durch eine weitere monostabile Kippschaltung ersetzt werden.
Das entsprechende Takt schema der Schaltung nach Fig. 1 wird in Fig, 2 gezeigt.
Es bedeuten dabei E1: Die Ausläseimpulse, die aus den Eingangssignaländerungen abgeleitet werden, wobei der zweite in den Taktzyklus fällt und deshalb gespeichert werden muß.
T1: T2: Taktimpulse für die Zweiflankensteuerung der anzusteuernden Schaltungsgruppen.
T12: Taktimpuls, der den Taktzyklus bestimmt, wobei schaltungsbedingte Verzögerungen angedeutet sind.
A 6: Ausgangsimpuls der abschaltverzögerten Schaltung, N3: Äquivalenter Auslöseimpuls, durch Rückkippen des Speichers 4 erzeugt.
In Fig. 3 wird die Erzeugung des Auslöseimpulses E1 aus den Eingangssignaländerungen der Signale S1 ... Sn einer Prozeßsteuerung dargestellt. Die monostabilen Kippschaltungen 10, denen jeweils ein Eingangssignal zugeführt ist, kippen sowohl bei OL- als auch LO-Signaländerungen an deren Eingängen in ihre instabile Lage, Am Ausgang eines ODER-Gatters 11 wird entweder direkt oder nach entsprechender Signalformung durch eine monostabile Kippschaltung 12 der Auslöseimpuls E1 entnommen.
In Fig. 4 ist die Erzeugung des Auslöseimpulses E1 für die Realisierung diser Funktionsgruppe mit vorzugsweise diskreten Bauelementen beschrieben. Die Eingangssignale S einer digitalen Steuerung werden gruppenweise über Kondensatoren 13 und Dioden 14 einem Impulstransformator 15 zugeführt. An dessen Ausgang können unabhängig voll OL- bzw.
LO-Signalwechsel der Signale S Impulse gleichartiger Poiaritat entnommen werden. Diese werden über ein ODER-Gatter 16 einer Verstärker 17 zugeführt, der eine monostabile Kippschaltung 18 ansteuert und arn Ausgang den Auslöseimpuls Ei erzeugt.

Claims

Patentansprüche

1. Steuerbarer Taktgenerator für digitale informationsverarbeitende Systeme, der vorzugsweise in Prozeßsteuerungen eingesetzt wird, dadurch rekennzeichnet, daß hinter einem ODER-Gatter mit drei Eingängen, von denen zwei Eingängen die Auslöseimpulse (E1; E2) zugeführt sind, eine monostabile Kippschaltung (2), die einen Talctimpuls (T12) auslöst-, sowie hinter dieser monostabile Kippschaltungen (8; 9) zur Entnahme der Taktimpulse (T1; T2) angeordnet sind und daß der Ausgang des ODER-Gatters (1) zugleich mit dem Ausgang einer abfallverzögerten Schaltung (6), deren Eingang mit dem Ausgang der monostabilen Schaltung (2) verbunden ist, auf ein UND-Gatter geführt wird, das den Speichereingang (S) eines Speichers (4) steuert, während über einen Negator (7), der ebenfalls vom Ausgang der abfallverzögerten Schaltung (6) angesteuert wird, der Löscheingang (R) des Speichers (4) gespeist wird, hinter dem eine weitere monostabile Kippschaltung (5) angeordnet ist, deren Ausgang mit dem Eingang (E3) des ODER-Gatters (1) verbunden ist.

2, Steuerbarer Taktgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Eingangssignale (S1 ... Sn) der digitalen Prozeßsteuerung monostabilen Kippschaltungen (10) zugeSQlrt sind, die sowohl durch OL- als auch LO-Signalwechsel in die instabilen Lagen gekippt werden, und daß -die- auftretenden Ausgangsimpulse der raonostabilen Kippschaltungen (10) über ein ODER-Gatter (11) verknüpft an dessen Ausgang einen Auslöseimpuis (E1) abgeben.

3. Steuerbarer Taktgenerator nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Eingangssignale (S11 ... Spm) der digitalen Prozeßsteuerung gruppenweise über Kondensatoren (13) und jeweils antivalent gepolte Diodenpaare (14) gegensinnigen Wicklungen eines Impulstransformators (15) zugeführt sind und daß am Ausgang dieses Impulstransformators (15) Impulse auftreten, die mit anderen Ausgängen von Impulstransformatoren (15) über ein ODER-Gatter (16) verknüpft einen Verstärker (17) ansteuern, der an seinem Ausgang oder nach noclinialiger Signalformung durch eine weitere monostabile Kippschaltung (18) den Auslöseimpuls (Ei) erzeugt,

4. Steuerbarer Taktgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche von den Eingangssignal änderungen unabhängige Auslöseimpulseingänge (E2) ara ODER-Gatter (1) angeordnet sind,

5. Steuerbarer Taktgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (4) und die monostabile Kippschaltung (5) durch eine monostabile Kippschaltung mit Impulsausgang ersetzt ißt.