DE2042697A1 - Taktgeber zum Betatigen eines als Stellwerk in stufenweisen Pilotreglern von Tragerfrequenzsystemen eingesetzten, reversiblen Binarzahlers aus integrier ten Flip Flops - Google Patents

Description

• Taktgeber zum Betätigen eines als Stellwerk in shfenweisen Pilotreglern von Trägerfrequenzsystemen eingesetzten, reversiblen Binärzählers aus integrierten Flip-Flops Die Erfindung betrifft einen Taktgeber zum Betätigen eines als Stellwerk in stufenweisen Pilotreglern von Trägerfrequenzsystemen eingesetzten, reversiblen Binärzählers aus integrierten Flip-Flops.
• Es sind Anordnungen zur stufenweisen Pegelregelung von Trägerfrequenzsystemen bekannt, bei denen eine Pilotspannung von einem Pegeldiskriminator ausgewertet wird, der beim Vorhandensein einer Pegelabweichung vom Sollwert die Zähirtohtung eines als Stellwerk dienenden reversiblen Binärzählers bestimmt und einen Taktgeber zum Betätigen des Binärzählers aktiviert (Deutsche Bundespatentchrift 1 118 831).
• Solche reversible Binärzähler bestehen aus einer Anzahl Flip-Flops, die miteinander über steuerbare elektronische Tore verbunden sind.
• Es ist nun aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Raumeinsparung vorteilhaft, den Zähler aus handelsüblichen, integrierten J-K-Master-Slave Flip-Flops aufzubauen.
• Ein solcher J-K-Master-Slave Flip-Flop hat einen Takteingang T und zwei Bedienungseingänge J und K, über die durch Anlegen von Potentialen, die logischen 0- oder i-Zuständen entsprechen, seine Wirkungsweise beim Anlegen eines Taktimpulses vorgeschrieben wird. Zum Betätigen des Flip-Flops werden beide Flanken des Taktimpulses benötigt, wobei die Wirkung ab einer gewissen Impulshöhe der Anfangsfianke des Taktimpulses einsetzt. Es ist nicht statthaft, die Zustände der J- und K-Eingänge zu ändern, während ein Taktimpuls auftritt, sonst reagiert das Flip-Flop falsch.
• Für den Einsatz in Pilotreglern eignen sich Synchronzähler, bei denen jedes Flip-Flop den Taktimpuls gleichzeitig vom Taktgeber zugeführt bekommt. In diesem Fall dürfen sich die Zustände der J- und K-Eingänge aller Flip-Flops des Zählers während der Dauer eines Taktimpuls nicht ändern, sonst können sprunghafte Änderungen des Zählers auftreten. Da die Zählrichtung und Zählbereitschaft solcher Zähler über die J- und K-Eingänge gesteuert wird, ist die Gefahr sprunghafter Änderungen am Anfang und Ende eines Zählvorganges besonders gross.
• Es ist eine Anordnung obengenannter Art bekannt (Deutsche Bundespatentschrift 1 135 525), bei der der Taktgeber mit dem Pegoldiskriminator so gekoppelt ist, dass der Taktgeber erst durch das Ansprechen des Diskriminators freigegeben wird und nach einer vorgegebenen, kleinen Verzögerungszeit nach dem Einstellen der Fortschalterrichtung des Zählers ein erster Taktimpuls auftritt und den Zähler sofort um einen Schritt in der Sollrichtung verändert, während die weiteren Taktimpulse entsprechend der Taktfrequenz folgen, bis der Diskriminator wieder in seine Ruhelage gelangt ist. Hierbei ist gewährleistet, dass keine sprunghafte Änderung des Zählers am Anfang eines Regelvorganges auftritt. Am Ende eines Regelvorgangs wird gleichzeitig vom Diskriminator der Taktgeber festgehalten und der Zustand der J-K-Eingänge geändert; das Festhalten des Taktgebers kann sich wie ein Taktimpuls auswirken und eine sprunghafte Änderung des Zählers bewirken.
• Um die Nachteile der bekannten Anordnung zu vermeiden, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dem eigentlichen Taktgeber eine Anordnung nachzuschalten, die aus dem Urtakt des Taktgebers einen abgeleiteten Takt durch Differenzieren der Endflanke des Urtaktes gewinnt und die Ausgangs fl anke des abgeleiteten Taktes mittels Integration verzögert.
• Ein Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung zeigt die Figur.
• PD ist der Pegeldiskriminator, TG der Taktgeber und Z der Zähler.
• Der Taktgeber wird von Pegeldiskriminator über dessen Ausgang AT derart gesteuert, dass er beim Sollwert des Pegels an seinem Ausgang A negatives Potential aufweist und bei einer Pegelabweichung vom Sollwert relativ kurze positive Impulse abgibt. Der Zähler erhält vom Pegeldiskriminator über dessen weitere zwei Ausgänge AJ und AK an seinen J- und K-Eingängen entsprechende Steuerpotentiale.
• Die Anordnung zur Ableitung des Taktes besteht aus einem Transistor Ts in Emitter-Schaltung mit einem Kollektorwiderstand R 1 und einem Basisvorwiderstand R 2, dessen Basis über einen Differenzierkondensator C 2 mit dem Ausgang A des Taktgebers TG verbunden ist und dessen kollektor mit dem Takteingang T des Zählers und ausserdem über einen Integrierkondensator C 1 mit dem Emitter verbunden ist.
• Die Betriebsspannung der Anordnung ist UB.
• Die Wirkungsweise der gesamten Anordnung ist folgende: Beim Sollwert des Pegels fliesst über den Baaisvorwiderstand R 2 Basisstrom in den Transistor TS, er ist leitend und hält den Takt eingang T des Zählers auf negativem Potential.
• Beim Auftreten einer Pegelabweichung vom Sollwert wird die Regelrichtung des Zählers über seine Eingänge J und K sofort entsprechend eingestellt. Am Ausgang A des Taktgebers entsteht der erste positive Impuls, während dessen Dauer der Differenzier-Kondensator C 2 so aufgeladen wird, dass sein linker Belag positiv und sein rechter Belag negativ ist. Am Ende des ersten Impulses, während seiner negativen Flanke, wird der linke Kondensatorbelag auf das Minuspotential der Betriebsspannung gebracht, die Kondensatorspannung wirkt sperrend auf den Transistor, bis der Kondensator über den Basisvorwiderstand umgeladen ist; durch diesen differenzierten Impuls wird der Transistor kurzzeitig gesperrt und liefert einen kurzen positiven Taktimpuls zum Zähler. Obwohl der Transistor eofort gesperrt wird, kann seine Kollektorspannung nur verzögert ansteigen, weil erst der Intrier-Sondensator C 1 über den Kollektorwiderstand aufgeladen werden muss.
• Beim Anstehen der Pegelabweichung treten im Rhylhnus der Taktfrequenz weitere Impulse auf, die den Zähler in der gewünschten Richtung verstellen.
• Beim Erreichen des Sollwert es wird vom Pegeldiskriminator der Taktgeber sofort festgehalten und der Zähler an seinen J-K-Eingängen auf Stillstand umgesteuert. War nun der Ausgang des Takt gebers auf Minuspotential, so bleibt er in dieser Lage stehen, und cs entsteht kein abgeleiteter Taktimpuls. War aber der Ausgang des Taktgebers auf Pluspotential, d.h. wurde der Taktgeber während eines positiven Taktimpulses in seine Ruhelage gebracht, so entsteht ein letzter, unnötiger, abgeleiteter Taktimpuls. Da aber seine Anstiegsflanke verzögert ist, erreicht er eine wirksame Höhe, nachdem schon der Zähler über die J-K-Eingänge gesperrt ist, und er bleibt unwirksam.
• Man erkennt, dass beim Anfang eines Regelvorgangs zwischen dem Umsteuern der J-g-Eingänge und dem Auftreten eines ersten abgeleiteten Taktimpulses eine Zeit vergeht, die der Dauer eines positiven Impulses des eigentlichen Taktgebers TG gleich ist.
• Um diese Zeit relativ klein zu halten, wird das Tastverhältnis des Taktgebers stark unsymmetrisch gemacht derart, dass kurze positive und lange negative Impulse entstehen. Beim Ende eines Regelvorganges vergeht zwischen den Umsteuern der J-K-Eingänge und dem Auftreten eines abgeleiteten Taktimpulses die Integrationszeit der Integrierschaltung R 1 C 1. In beiden Fällen können sprunghafte Änderungen des Zählerzustandes nicht auftreten.

Claims (3)

1. Patentansprüche

   Taktgeber zum Betätigen eines als Stellwerk in stufenweisen Pilotreglern von Trägerfrequenzsystemen eingesetzten, reversiblen Binärzählers aus integrierten Flip-Flops, dessen Zählrichtung über J- und K-Eingänge der FlipFlops durch Anlegen von 0- oder 1-Potentialen gesteuert wird und der im Synchronbetrieb durch gleichzeitiges Anlegen der Taktimpulse an alle Flip-Flops zum Weiterzählen veranlasst wird, wobei der Pilotregler einen von der Pilotspannung gesteuerten Pegeldiskriminator besitzt, der beim Auftreten einer Pegelabweichung den Taktgeber freigibt und die Fortschalterichtung des Zählers bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass dem eigentlichen Taktgeber eine Anordnung nachgeschaltet ist, die aus dem Urtakt des Taktgebers einen abgeleiteten Takt durch Differenzieren der Endflanke des Urtaktes gewinnt und die Anfangsflanke des abgeleiteten Taktes mittels Integration verzögert.
2. 2. Taktgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Ableitung des Taktes aus einem transistor (Ts) in Emitter-Schaltung besteht, dessen Basis über einen Differentler-Kondensator (C 2) mit dem Ausgang (A) des eigentlichen Taktgebers (TG) und über einen Basisvorwiderstand (R 2) mit dem Pluspol der Betriebsspannung (UB) verbunden ist, und dessen Kollektor über einen Kollektorwiderstand ( r 1) mit dem Pluspol der Betriobsspannung über einen Integrier-Kondensator (C i) mit dem Emitter und direkt mit dem Takteingang (T) des Zählers (Z) verbusvden ist.
3. 3. Taktgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eigentliche Taktgeber (TG) ein stark unsymmetrisches Tastverhältnis mit kurzen positiven und langen negativen Impulsen besitzt.