-
Digitale Schaltung zum Erkennen von Impulsen bestimmter Dauer Zusatz
zum Patent ..... (Patentanmeldung P 20 34 547.5) Das Hauptpatent ..... (Patentanmeldung
P 20 34 547.5) bezieht sich auf eine digitale Schaltung zum Erkennen von etwa rechtreckförmigen
Impulsen einer bestimmten, eine positive und eine negative Toleranz aufweisenden
Dauer in einer Impulsfolge mit Impulsen verschiedener Dauer.
-
Eine digitale Schaltung, mit der unter Verwendung möglichst weniger
und einfacher digitaler Baueinheiten Impulse einer bestimmten Dauer innerhalb einer
zulässigen Toleranz erkannt werden können, ist nach dem Hauptpatent gekennzeichnet
durch eine Reihenschaltung aus einer ersten und zweiten monostabilen Kippschaltung
sowie einer bistabilen Kippschaltung mit einem an den Ausgang der zweiten monostabilen
Kippschaltung angeschlossenen vorbereitenden Eingang, einem mit dem Eingang der
ersten monostabilen Kippschaltung verbundenen auslösenden Eingang, einem an den
Ausgang der zweiten monostabilen Kippschaltung angeschlossenen Rückstelleingang
und einem Ausgang, wobei die erste monostabile Kippschaltung eine Dauer des durch
den Beginn eines jeden Impulses ausgelösten quasistabilen Zustandes gleich der kürzesten
Dauer der zu erkennenden Impulse hat, die zweite monostabile Kippschaltung eine
Dauer des am Ende des quasistabilen Zustandes der ersten monostabilen Kippschaltung
selbsttätig
ausgelösten quasistabilen Zustandes gleich der Summe der Absolutwerte der positiven
und negativen Toleranz hat und wobei die bistabile Kippschaltung immer dann von
einem ersten in einen zweiten stabilen Zustand kippt, einen Impuls an ihrem Ausgang
abgibt und am Ende des quasistabilen Zustandes der zweiten monostabilen Kippschaltung
in den ersten stabilen Zustand zurückkippt, wenn das Ende des zu erkennenden Impulses
in den quasi= stabilen Zustand der zweiten monostabilen Kippschaltung fällt.
-
Es hat sich herausgestellt, daß in der Digitaltechnik neben eine digitalen
Schaltung, die Impulse einer bestimmten Dauer in einer Impulsfolge mit Impulsen
verschiedener Dauer erkennt, auch eine Einrichtung von Nutzen wäre, mit der aus
der genannten Impulsfolge Impulse mit verschiedenen diskreten Impulsdauern erkannt
bzw.
-
aussortiert werden können.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer Impuls
folge aus Impulsen mit n verschiedenen diskreten Impulsdauern n digitale Schaltungen
vorgesehen sind, die auf je eine der Impulsdauern eingestellt sind, wobei die Impulsfolge
allen digitalen Schaltungen gleichzeitig zugeführt wird und jeweils diejenige digitale
Schaltung, die einen Impuls der ihr zugeordneten Impulsdauer erkennt, einen Ausgangsimpuls
abgibt.
-
Die erfindungsgemäße digitale Schaltung läßt sich beispiels-aise im
Selbstwähl-Fernsprechverkehr, insbesondere im Selbstwähl-Sprechfunkverkehr, einsetzen,
in welchem die Rufnummern nach einem binären Impulscode-Verfahren mittels zwei Wechselspannungen
vers chiedene r
schiedener Frequenz übertragen werden. Um die beiden
Wechselspannungen empfangsseitig voneinander unterscheiden zu können, ist eine vorteilhafte
Ausführungsform der digitalen Schaltung gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch
die Anwendung für den Selbstwähl-Fernsprechverkehr, insbesondere den Selbstwähl-Sprechfunkverkehr,
bei dem die Rufnummern nach einem binären Impulscode-Verfahren übertragen werden
und der Binärwert jeder Binärstelle des Impulscodes durch jeweils eine von zwei
Wechselspannungen verschiedener Frequenz gekennzeichnet wird, wobei ein Schwellwertschalter
die nach einer Seite gerichteten Halbwellen der Wechselspannungen in rechteckförmige
Impulse umformt, deren Dauer gleich der halben Periodendauer jeweils einer der beiden
Wechselspannungen ist, und wobei der Ausgang des Schwellvertschalters mit den Eingängen
zweier digitaler Schaltungen verbunden ist, die auf die halbe Periodendauer je einer
der Wechselspannungen eingestellt sind.
-
Das Prinzip sowie nähere Einzelheiten der Erfindung werden an hand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeichnung
bedeuten: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Erkennen von Impulsen
zweier verschiedener Impulsdauern in einer Impulsfolge, die aus zwei Wechselspannungen
verschiedener Frequenz abgeleitet wird, Fig. 1 a ein Impulsschema einer nach dem
Impulscode-Verfahren codierten Ziffer und Fig. 2
Fig. 2 eine Reihe
von Diagrammen, die den zeitlichen Verlauf von Spannungen an verschiedenen, durch
je einen Buchstaben gekennzeichneten Punkten des Blockschaltbildes gemäß Fig. 1
zeigen.
-
Im Selbstwähl-Sprechfunkverkehr werden die Rufnummern nach einem binären
Impulscode-Verfahren übertragen. Der Ziffer Eins einer Rufnummer entspricht zum
Beispiel ein Codesignal (vgl. Fig. 1 a) mit 16 Binärstellen von je 10 ms Dauer.
Jede Binärstelle wird je nach ihrem Binärwert, d. h. je nachdem, ob sie unbelegt
oder belegt ist, durch einen Tonfrequenzimpuls 11, I2, I3... einer Frequenz f oder
f2 gekennzeichnet. Die Frequenz f1 beträgt z. B. 2070 Hz und die Frequenz f2 z.
B. 1950 Hz.
-
Mit einer Einrichtung gemäß dem Blockschaltbild in Fig. 1 sollen die
an ihrem Eingang eintreffenden Tonfrequenzimpulse 11, I2, 1 sortiert werden, d.
h. an-einem ersten von zwei Ausgängen der Einrichtung soll immer dann ein Signal
erscheinen, wenn ein Tonfrequenzsignal der Frequenz fl vorliegt, und der zweite
Ausgang soll immer dann ein Signal abgeben, wenn ein Tonfrequenzimpuls der Frequenz
f2 eintrifft.
-
In dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 schließt sich an einen Eingang
1 ein Verstärker 2 an, auf den ein Schwellwertschalter 3, z. B. ein Schmitt-Trigger,
folgt. Ein Ausgang 4 des Schwellwertschalters 3 ist mit einem dynamischen Eingang
5 einer bistabilen Kippschaltung 6 verbunden, deren Ausgang 7 an je einen Eingang
8, 9 je einer digitalen Schaltung 10, 11 gemäß dem Hauptpatent führt. Je ein Ausgang
12, 13
12, 13 der digitalen Schaltungen 10, 11 ist mit je einer
Integrationsschaltung 14, 15 verbunden, und je ein Ausgang 16, 17 der Integrationsstufen
bildet einen ersten und zweiten Ausgang der Einrichtung.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Entsprechend
dem Impulscode-Verfahren trifft am Eingang 1 ein Codesignal (vgl. Fig. 1 a) bzw.
eine Impulsfolge aus Tonfrequenzimpulsen der Frequenzen f1 und f2 ein. In dem-Diagramm
A gemäß Fig. 2 sind zwei aufeinanderfolgende Tonfrequenzimpulse I1 und 12 verschiedener
Frequenz Als, f2 bzw. Periodendauer T1, T2 gezeigt. Die Tonfrequenzimpulse werden
in dem Verstärker 2 verstärkt. Falls die Amplitude der am Eingang 1 liegenden Tonfrequenzimpulse
ausreichend groß ist, kann auf den Verstärker 2 verzeichtet werden. Aus diesem Grunde
ist das Verstärkersymbol in Fig. 1 gestrichelt angedeutet. Die gegebenenfalls verstärkten
Tonfrequenzimpulse gelangen an den Eingang des Schwellwertschalters 3, der jede,
z. B. positive, Halbwelle der Tonfrequenzspannung gemäß Diagramm A in Fig. 2 in
einen rechteckförmigen Impuls i1 bzw. i2 umformt, dessen Dauer gleich der halben
Periodendauer T bzw. T2 ist; vgl. Diagramme A und B in Fig. 2. Nach dem vorliegenden
Ausfhrungsbeispiel werden die vom Schwellwertschalter 3 abgegebenen rechteckförmigen
Impulse il, i2 dem dynamischen Eingang 5 der bistabilen Kippschaltung 6 zugeführt.
Der dynamische Eingang 5 hat die Eigenschaft, nur auf eine abfallende Flanke des
ihm zugeführten Signals, also der Impulse i1, i2, zu reagieren.
-
Ordnet man dem Anfang des Tonfrequenzimpulses Ii die Zeit tl zu, so
so
tritt die erste abfallende Flanke zum Zeitpunkt t2, d. h. nach der halben Periodendauer
T1, auf. Durch die erste abfallende Flanke des Impulses i1 kippt die bistabile Kippschaltung
6 von ihrer Ausgangslage, in der an ihrem Ausgang 7 z. B. der Spannungswert Null
vorhanden ist, in ihre zweite stabile Lage, in welcher der Ausgang 7 einen, z. B.
positiven, Spannungswert hat; vgl.
-
Diagramm C in Fig. 2. Der positive Spannungswert bleibt solange bestehen,
bis zu einem Zeitpunkt t3 (vgl. Diagramm A) der folgende rechteckförmige Impuls
i1 eine abfallende Flanke aufweist, durch die die bistabile Kippschaltung 6 in ihre
Ausgangslage zurückkippt. Da der zeitliche Abstand zwischen t2 und t3 der Periodendauer
T1 entspricht, liefert die bistabile Kippschaltung. 6 einen Rechteckimpuls i3, dessen
Dauer ebenfalls gleich der Periodendauer T1 ist. In analoger Weise entsteht ein
weiterer Rechteckimpuls i3 in der Zeit zwischen t4 und t5. Die bistabile Kippschaltung
6 halbiert somit die Zahl der Impulse gemäß dem Diagramm B in Fig. 2. Das gleiche
gilt für die rechteckförmigen Impulse i2 im Diagramm B, aus denen Rechteckimpulse
i4 mit je einer Dauer gleich der Periodendauer T2 abgeleitet werden.
-
Die Rechteckimpulse i3, i4, deren Dauer der Periodendauer T1 bzw.
-
T2 der Tonfrequenzimpulse 11 und 12 entsprechen, werden zwecks Sortierung
den Eingängen 8, 9 der digitalen Schaltungen 10, 11 zugeführt. Gibt beispielsweise
zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 die bistabile Kippstufe 6 einen Impuls i3 von
der Dauer T1 ab, so spricht die digitale Schaltung 11 an, weil sie auf Impulse eingestellt
eingestellt
ist, die eine Dauer D - T1 + AT1 haben. Mit hT ist eine positive und negative Toleranz
der Periodendauer T1 gemeint.
-
Am Ausgang 13 der gemäß dem Hauptpatent aufgebauten digitalen Schaltung
11 erscheint zum Zeitpunkt t3, d. h. am Ende des ersten Impulses i3 im Diagramm
C gemäß Fig. -2, ein kurzer Impuls i5, vgl. Diagramm F in Fig. 2, der das Vorliegen
eines Tonfrequenzimpulses II mit der Frequenz f1 anzeigt. Zu den Zeitpunkten t5
und t6, d. h. am Ende des zweiten und dritten Rechteckimpulses i3 im Diagramm C
gemäß Fig. 2, tritt am Ausgang 13 je ein weiterer kurzer Impuls i5 auf. Solange
die digitale Schaltung 11 an ihrem Ausgang 13 Impulse i5 abgibt, sind diese ein
Kriterium dafür, daß ein oder mehrere Tonfrequenz impulse 11 am Eingang 1 der Einrichtung
vorhanden sind.
-
Mit der an den Ausgang 13 der digitalen Schaltung 11 sich anschließenden
Integrationsschaltung 15 kann die Impulsfolge aus den kurzen Impulsen i5 (vgl. Diagramm
F) in ein annähernd konstantes Gleichstromsignal UG umgeformt werden (vgl. Diagramm
G).
-
Als Integrationsschaltung eignet sich vorzugsweise eine nachtriggerbare
monostabile Kippstufe, die durch jeden kurzen Impuls i5 erneut getriggert wird.
Die Standzeit der Integrationsstufe 15 muß mindestens so groß sein, daß die Zeit
zwischen zwei aufeinanderfolgenden kurzen Impulsen i5, also z. B. die Zeit von t3
bis t5 (Diagramm A), überbrückt wird. Dieser Zeitraum entspricht der Dauer 2 (T1
+ AT1).
-
Analog zu der digitalen Schaltung 11 ist die digitale Schaltung 10
auf Impulse i4 eingestellt, die eine Dauer D w T + AT2 haben. Am Ausgang 12
Ausgang
12 der zuletzt genannten digitalen Schaltung 10 tritt somit am Ende des ersten Rechteckimpulses
i4, d. h. zum Zeitpunkt t7, ein kurzer Impuls i6 auf, der das Vorliegen einer Wechselspannung
der Frequenz f1 bzw. eines Tonfrequenzimpulses 12 am Eingang 1 der Einrichtung gemäß
Fig. 1 anzeigt. Zu einem Zeitpunkt t8, der mit dem Ende des zweiten Impulses i4
übereinstimmt, gibt der Ausgang 12 einen weiteren kurzen Impuls i6 ab. Aus den Impulsen
i6 kann auch in diesem Fall ein annähernd konstantes Gleichstromsignal UG2 (vgl.
Diagramm E) mittels der Integrationsschaltung 14 gewonnen werden. Die Integrationsschaltung
14 muß eine Standzeit haben, die den Zeitraum zwischen t7 und t8, d. h. eine Dauer
von mindestens 2 (T2 + tT2), überbrückt.
-
Die Größe der Toleranzen AT1 und AT2 muß so festgelegt werden, daß
die Differenz zwischen der größten Dauer T1 + AT1 der Rechteckimpulse i3 und der
kleinsten Dauer T2 - AT2 der Rechteckimpulse i4 immer noch so groß ist, daß eine
Unterscheidung beider Impulsdauern ohne Schwierigkeiten möglich ist. Als Integrationsschaltungen
14, 15 wird zweckmäßigerweise je eine monostabile Kippstufe verwendet, die durch
je einen der Impulse i5 nachgetriggert wird und unter der Typenbezeichnung SN 74
122 N als integrierte Schaltung bekannt ist.
-
Wie bereits weiter oben ausgeführt, bewirkt die bistabile Kippschaltung
6 eine Frequenzteilung, auf die jedoch verzichtet werden kann, wenn die beiden zu
unterscheidenden Frequenzen fl und f2 weit genug auseinanderliegen. Nur wenn dies
nicht der Fall ist, wie
wie in dem vorliegenden Beispiel, in welchem
die Frequenz f1 - 2070 Hz und die Frequenz f2 1 1950 Hz beträgt, muß diese Kippstufe
vorgesehen sein, weil sonst an den Schwellwertschalter 3 zu hohe Anforderungen an
den symmetrischen Aufbau gestellt werden müssen.
-
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern kann sich mit gleichem Vorteil auch zum Erkennen von hochfrequenten
Impulsen bestimmter Dauer eignen.