DE2111636A1

DE2111636A1 - Triggerimpulsgenerator

Info

Publication number: DE2111636A1
Application number: DE19712111636
Authority: DE
Inventors: St Aubyn Reynolds Antho Edward; Gadd Edward George; Conrad John Harold
Original assignee: Solartron Electronic Group Ltd
Current assignee: Gemalto Terminals Ltd
Priority date: 1970-03-12
Filing date: 1971-03-11
Publication date: 1971-09-23
Also published as: FR2084436A5; US3676707A; GB1342363A

Description

Pcrfenianwälie

Dipl-Ing. Wolfgang ßeichel

6 Frankfurt a. M. 1
Parksiraß© 13

6617

THE SOLARTRON ELECTRONIC GROUP LIMITED Farnborough, England

Triggerimpulsgenerator

Die Erfindung bezieht sich auf einen Triggerimpulsgenerator, der nur dann Triggerimpulse liefert, wenn ausgewählte Zyklen oder Perioden eines periodischen Signals auftreten, das im folgenden Triggersignal genannt wird, und wenn das Triggersignal in diesen ausgewählten Perioden eine Triggeramplitude erreicht.

Den Impulsgenerator kann man auch, in an sich bekannter Weise,mit einem aperiodischen oder einmalig auftretenden Triggersignal verwenden. Dieser Unterschied betrifft jedoch die Verwendung und nicht den Aufbau der Schaltung. Der Einfachheit halber wird im folgenden nur noch von einem periodischen Triggersignal gesprochen: Ein Triggerimpulsgenerator dient vor allem dazu, die Horizontalablenks.chaltung eines Oszilloskops zu triggern. Die Erzeugung von Triggerimpulsen in dazwischenliegenden oder ineinandergreifenden Perioden oder Zyklen wird durch ein Sperrsignal vorgegebener Dauer verhindert. Die Abfallflanke dieses Signals kann man auch die Anstiegsflanke eines Bereitsignals nennen, dasden Generator vorbereitet, so daß er ein Triggerimpuls erzeugen kann, wenn das Triggersignal das nächste Mal die Triggeramplitude erreicht.

../2 109839/1220

Die Ausdrücke "abfallend" und "ansteigend" werden lediglich zur logischen Unterscheidung benutzt, bedeuten jedoch nicht irgendeine besondere Signalpolarität. V/enn man von dem Triggersignal jedesmal beim Erreichen der Triggeramplitude Impulse ableitet, die Vortriggerimpulse genannt werden, kann man es einrichten, daß aus einem Vortriggerimpuls nur dann ein Triggerimpuls entsteht, wenn das Bereitsignal bereits aufgetreten ist. Danach wird das Sperrsignal wieder hergestellt. Diese Verfahrensweise ist an sich bekannt. Sie hat die Wirkung, daß nur bei jedem η-ten Vortriggerimpuls ein Triggerimpuls er- | zeugt wird, wobei η eine gerade Zahl ist, die von der Dauer oder länge des Sperrsignals abhängt.

Die Anstiegsflanke des Bereit^signals ist jedoch keine steile, genau zwischen zwei Vortriggerimpulsen auftretende Planke. Bei praktischen Schaltungsanordnungen stellt diese Planke im Vergleich zu der Frequenz der Vortriggerimpulse eine langsam ansteigende oder rampenförmige Planke dar, die darüber hinaus bezüglich dem Auftreten des η-ten Vortriggerimpulses gewissen zeitlichen Schwankungen unterworfen ist. Der Generator spricht daher bei der Erzeugung des Triggerimpulses auf das Bereitsignal und den n-ten . Vortriggerimpuls gemeinsam an. Unabhängig von dem tatsächlichen Schaltungsaufbau tritt daher die Erscheinung auf, als ob die Vortriggerimpulse der langsam ansteigenden Bereitsignalflanke überlagert seien. Aus diesem Grunde wird ein Triggerimpuls erzeugt, wenn die zusammengesetzten Signale die Triggeramplitude erreichen. Da der n-te Vortriggerimpuls notwendigerweise eine endliche Dauer oder Länge hat, tritt er an verschiedenen Stellen der rampenförmigen Planke des Bereitsignals auf. Der Zeitpunkt, zu dem das zusammengesetzte Signal die Triggeramplitude erreicht,

109839/1220

ist daher nicht zitterfiei. Das entsprechende gilt für den daraus abgeleiteten Triggerimpuls. Die Breite der Zitterbewegungen liegt in der Größenordnung der Impulsbreite der Vortriggerimpulse. Diese Zittererscheinungen führen auf dem Oszilloskop zu einer nicht stabilen Anzeige. Falls die Zittererscheinungen hinreichend groß sind, kann es sogar zu einer Änderung der ganzen Zahl η kommen. Um die mit den Zittererscheinungen verbundenen Probleme zu überwinden, wurde es bereits vorgeschlagen, mit der Sperrschaltung eine erste Triggerschaltung vorzubereiten, die bei ihrer Triggerung eine zweite Triggerschaltung vorbereitet. Die beiden Schaltungen haben verschiedene Triggeramplituden, so daß zwischen den Schaltzeitpunkten der beiden Schaltungen eine Verzögerung auftritt. Obwohl bei der Synchronisation der ersten Schaltung Zitterbewegungen auftreten, werden bei der zweiten Schaltung Zittererscheinungen nahezu vollkommen vermieden, wenn die Verzögerung passend gewählt ist. Die Länge der Verzögerung ist jedoch eine Punktion der Differenz zwischen den Triggeramplituden sowie der Frequenz und dem zeitlichen Verlauf des Triggersignals. Da die letzten Daten veränderlich sind, ist es notwendig, Maßnahmen zum Einstellen von beiden Triggeramplituden vorzusehen, um von jedem Triggersignal vernünftige Ergebnisse zu erzielen. Die damit verbundenen Einstellungen sind jedoch mühsam. Ferner ist es öfters notwendig, Nacheinstellungen vorzunehmen. Die Verwendung eines derartigen Oszilloskops ist daher beschwerlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ohne großen Aufwand einen zitterfreien Triggerimpulsgenerator zu schaffen.

109839/1220

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine auf das Triggersignal ansprechende Vortriggerschaltung Impulspaare mit jeweils einem ersten und einem zweiten Vortriggerimpuls erzeugt, daß das zeitliche Auftreten von beiden Impulsen von dem Durchgang des Triggersignals durch denselben Amplituden- oder Schwellwert bestimmt ist und daß-die Vortriggerimpulse die bistabile Schaltung umschalten und die Ausgangsschaltung veranlassen, den Triggerimpuls zu liefern.

Obwohl das Umschalten des bistabilen Schalters von dem ersten in den zweiten Zustand zeitlich nicht zitterfrei erfolgt, wird die zeitliche Auslösung des Triggerimpulses nur durch das zeitliche Auftreten des zweiten Vortriggerimpulses bestimmt, bei dessen Auftreten die bistabile Schaltung infolge der vorgegebenen Verzögerung einen stationären Wert angenommen hat. Auf diese Weise wird ein genaues und schnelles Schalten des Triggerimpulsgenerators erreicht.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung spricht die Vortriggerschaltung auf das Triggersignal an und erzeugt daraufhin einen ersten Vortriggerimpuls, dem nach einer vorgegebenen Verzögerung ein zweiter Vortriggerimpuls folgt. Dieser Vorgang findet jedesmal statt, wenn das Triggersignal den vorgegebenen Amplituden- oder Schwellwert erreicht.

Bei einer besonderen Ausführungsform dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung setzt der zweite Vortriggerimpuls die bistabile Schaltung in ihren ersten Zustand zurück. Die Ausgangsschaltung spricht auf dieses Rücksetzen an und liefert den Triggerimpuls.

109 8 39/1220

5¹-

Die bistabile Schaltung muß in der Lage sein, zwischen dem ersten und dem zweiten Vortriggerimpuls zu unterscheiden. Um dies zu erreichen, haben die beiden Impulse vorzugsweise entgegengesetzte Polarität. Zur Erzeugung der beiden Vortriggerimpulse kann man beispielsweise den ersten Vortriggerimpuls in herkömmlicher Weise ableiten und ihn einer kurzgeschlossenen Verzögerungsleitung zuführen, die ihn dann mit entgegengesetzter Polarität reflektiert. Die Verzögerung zwischen dem zweiten und dem ersten Impuls.entspricht dann einem vorgegebenen Wert, der gleich der zweifachen Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung ist. Bei der bistabilen Schaltung kann es sich um eine Tunneldiode handeln. Das schnelle Schaltverhalten dieser Dioden ist bekannt. Wenn man Vortriggerioipulse entgegengesetzter Polarität benutzt, kann die gesamte Anordnung derart ausgelegt werden, daß der erste Impuls die Diode sperrt und der zweite Impuls die Diode durchschaltet oder umgekehrt, während die Sperrschaltung während der Dauer des Sperrsignals im ersten Pail einen Haltestrom in der Diode aufrechterhält oder im zweiten Pail die Diode gesperrt hält.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung spricht die Vortriggerschaltung auf das Triggersignal an, um erste und zweite Vortriggerimpulse zu erzeugen, wenn das Triggersignal in der einen bzw. in der anderen Richtung durch den Schwell- oder Amplitudenwert läuft.

Um dies zu erreichen, kann man das Triggersignal beispielsweise in einem Rechteckumformer umformen und die Vortriggersignale durch Differenzieren des rechteckförmigen Verlaufs des umgeformten Triggersignals gewinnen.

109839/1220

Bei_wden Ausführungsbeispielen der Erfindung ist gemeinsam, daß die ersten und zweiten Triggerimpulse im Hinblick auf den Durchgang des Triggersignals durch denselben Schwellwert synchronisiert sind. Dies kommt dadurch zustande, daß beim ersten Ausführungsbeispiel zwischen dem ersten und dem zweiten Vortriggerimpuls eine vorgegebene Zeitverzögerung besteht, und im zweiten Fall, daß der erste Yortriggerimpuls erzeugt wird, wenn das Triggersignal in der einen Richtung durch den Schwellwert läuft, und der zweite Vortriggerimpuls erzeugt wird, wenn das Triggersignal in der anderen Richtung durch den Schwellwert läuft. Dies hat den Vorteil, daß der Betrieb des erfindungsgemäßen Triggerimpulserzeugers von Änderungen im zeitlichen Verlauf oder in der Frequenz des Triggersignals nahezu unabhängig ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt ein teilweise in Blockform dargestelltes Schaltbild einer nach der Erfindung aufgebauten Schaltungsanordnung.

Die Fig. 2 zeigt ein teilweise in Blockform dargestelltes Schaltbild einer weiteren nach der Erfindung aufgebauten Schaltungsanordnung.

Bei der Schaltungsanordnung .nach der Fig. 1 wird das Triggersignal, bei dem es sich in den meisten Fällen um ein auf einem Oszilloskop darzustellendes Signal handelt, der Eingangsklemme 10 eines Amplitudendetektors 12 zugeführt, der eine Tunneldiode 14 nur während desjenigen Absohnitts einer Periode mit Strom speist, in dem das

../7 109839/1220

Triggersignal eine vorgegebene Amplitude überschreitet, die in bekannter Weise einstellbar ist. Die Tunneldiode wird normalerweise durch Widerstände 16 und 18 im Sperrzustand gehalten, leitet jedoch während des obengenannten Abschnitts einer Periode Strom, um einen verhältnismäßig langen, positiven Impuls zu erzeugen. Dieser Impuls wird durch den Widerstand 18 und eine Spule 20 differenziert, um einen verhältnismäßig steilen, positiven und negativen Impuls zu erzeugen. Diese Impulsewerden einem Transistor 22 zugeführt, der normalerweise durch einen weiteren Transistor 24 in nicht leitendem Zustand gehalten wird. Die negativen Impulse treiben den Transistor 22 noch ■ weiter in den Sperrzustand und werden daher unterdrückt. Die positiven Impulse bringen.den Transistor in den leitenden Zustand, so daß an einem Nutzwiderstand 26 negative Impulse auftreten. Diese Impulse sind die Vortriggerimpulse und werden einem Transistor 28 zugeführt, der mit einer normalerweise leitenden Tunneldiode 30 in Reihe geschaltet ist. Ferner werden die ersten Vortriggerimpulse einer Verzögerungsleitung 32 mit einer Verzögerung von 10 Nanosekunden zugeführt, die kurzgeschlossen ist, so daß sie positive Impulse liefert, die bezüglich der ersten Vortriggerimpulse um 2Ό Nanosekunden verzögert sind und die die zweiten Triggerimpulse bilden.

Die ersten Triggerimpulse vermindern den durch den Transistor 28 fließenden Strom und versuchen daher, die Tunneldiode 30 in den nicht leitenden Zustand zu schalten. Die Tunneldiode bleibt jedoch normalerweise leitend, und zwar infolge des von einer monostabilen Sperrstufe 34 gezogenen Stroms. Am Ende der Sperrperiode wird der durch die monostabile Stufe 34 fließende Strom unterbrochen, so daß der nächste der ersten Vortriggerimpulse die Diode

../8 109839/1220

sperrt. Infolge des verhältnismäßig langsamen, rampenförmigen Rücksetzens der monostabilen Stufe treten in dem beschriebenen Vorgang Zittererscheinungen auf. Im Gegensatz dazu wird die Diode 30 durch den folgenden zweiten Vortriggerimpuls abrupt in den leitenden Zustand geschaltet. Dieser Vorgang erfolgt daher verhältnismäßig zitterfrei in Bezug auf die Zeit- oder Taktgabe durch die Vortriggerimpulse.

Die auf diese Weise in den leitenden Zustand geschaltete Tunneldiode 30 liefert an einem Widerstand 36 und einer V Spule 38 einen negativ gerichteten Impuls. Dabei differenzieren der Widerstand 36 und die Spule 38 den Impuls, um einen Triggeximpuls zu erzeugen. Dieser Impuls wird von einem Transistor 40 verstärkt und zum Setzen einer bistabilen Stufe 42 verwendet, die den horizontalablenkenden Rampen- oder Sägezahngenerator des Oszilloskops in Gang setzt und die am Ende des rampen- oder sägezahnförmigen Verlaufs zurückgesetzt wird. Ferner wird beim Setzen der bistabilen Stufe 42 auch die monostabile Stufe 34 gesetzt, um die Tunneldiode 30 in dem leitenden Zustand zu halten und die nächste Sperrperiode festzulegen.

} Bei der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung wird das einer Eingangsklemme 50 zugeführte Triggersignal von einem Rechteckumfprmer 52 umgeformt, so daß ein rechteckförmig verlaufendes Triggersignal entsteht, das zwei Differenzierschaltungen 54 und 56 zugeführt wird. Diese beiden Schaltungen erzeugen an den Anstiegs- und Abfallflanken des reckteckförmigen Signals positive und negative Impulse. Die an die Differenzierschaltung 54 angeschlossene Schaltung ist jedoch derart ausgelegt, .' daß lediglich negative Impulse entstehen, die die ersten

../9 109839/1220

Tortriggerimpulse bilden. Eine an die Differenzierschaltung 56 angeschlossene Schaltung ist hingegen derart ausgelegt, daß lediglich positive Impulse erzeugt werden, die die zweiten Vortriggerimpulse bilden. Die ersten und zweiten Vortriggerimpulse werden erzeugt, wenn das Triggersignal in der positiven und negativen Richtung durch die Nullinie geht. Die zweiten Impulse sind bezüglich der ersten Impulse um eine halbe Periode des Triggersignals verzögert. Das Ausgangssignal der Differnzierschaltung 54 wird einer bistabilen Stufe 58 zugeführt, die in an sich bekannter Weise aus zwei über Kreuz geschalteten NAND-Gliedern aufgebaut ist. Der eine Widerstand der Differenzierschaltung 54 ist an den Kollektor eines Transistors 60 angeschlossen, dessen Basis das Sperrsignal über eine Klemme 62 zugeführt wird. Das Sperrsignal hält den Transistor 60 leitend, so daß die negativen ersten Vortriggersignale nicht in der Lage sind, die bistabile Stufe 58 zu setzen. Am Ende des Sperrsignais wird der Transistor 60 nicht leitend. Der nächste erste Vortriggerimpuls ist daher in der Lage, die bistabile Stufe 58 zu setzen. Das Ausgangssignal der bistabilen Stufe 58 öffnet über ein NICHT-Glied 64 ein Tor 66, bei dem es sich um einen Transistor handelt, dessen Emitter mit der Differenzierschaltung 56 verbunden ist. Das NICHT-Glied 64 kann durch die gestrichelt eingezeichnete Verbindung 65 ersetzt werden. Der Transistor 66 ist gesperrt, solange die bistabile Stufe 58 zurückgesetzt ist. Wenn die bistabilde Kippstufe 58 gesetzt ist, kann der nächste zweite Vortriggerimpuls durch den Transistor 66 zu einer Aufgangsklemme 68 gelangen. Dieser hindurchgelassene Impuls bildet den Triggerimpuls. Diesen Impuls kann man in der gleichen Weise verwenden, wie es im Zusammenhang mit der Schaltung nach der Pig. 1 beschrieben

../10

109839/1220

Man kann damit insbesondere eine monostabile Sperrstufe (in Pig. 2 nicht gezeigt) triggern, die das Sperrsignal wieder herstellt und die bistabilde Kippstufe 58 über eine Leitung 70 zurücksetzt.

• ./11

109833/1220

Claims

6617 Patentansprüche

1. Triggerinipulsgenerator mit einer Sperrschaltung, die "bei der Abgabe eines Triggerimpalses stets ein Sperrsignal vorgegebener Dauer erzeugt, mit einer bistabilen Schaltung, die sehr schnell von ihrem ersten in ihren zweiten Zustand schaltet, wenn nach Beendigung des Sperrsignals ein Triggersignal zum ersten Mal einen Schwellwert erreicht, und mit einer Ausgangsschaltung, die auf das Umschalten der bistabilen Schaltung in ihren zweiten Zustand anspricht und daraufhin in Abhängigkeit von dem Triggersignal den Triggerimpuls liefert, d a d u. i^j @ b gekennzeichnet, daß eine auf das triggersignal ansprechende Vortriggerschaltung Impulspaare Mt Jeweils einem ersten und einem zweiten Yortriggerimpuls erzeugt_s daß das zeitliche Auftreten der beiden Vortriggerimpulse von dem Durchgang des Triggersignals durch denselben Schwellwert abhängt und daß die Yortriggerimpulse die bistabile Schaltung umschalten und die Ausgangsschaltung veranlassen, den Triggerimpuls abzugeben.

2. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vortriggerschaltung auf das Triggersignal anspricht und jedesmal, wenn das Triggersignal den Schwellwert erreicht, den ersten Yortriggerimpuls erzeugt, dem nach einer vorgegebenen

der zweite Yortriggerimpuls "folgt (Fig.1)

../12

109839/1220

3. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der erste und der zweite Vortriggerimpuls von entgegengesetzter Polarität sind, daß der erste und zweite Vortriggerimpuls die "bistabile Schaltung (28, 30) in ihren zweiten Zustand bzw. zurück in ihren ersten Zustand schalten und daß die Ausgangsschaltung (40, 42) den Triggerimpuls liefert, wenn die bistabile Schaltung in ihren ersten Zustand zurückschaltet.

4. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 3, dadurch

►gekennzeichnet, daß die bistabile Schaltung eine Tunneldiode (30) enthält, die von dem Sperrsignal im leitenden Zustand gehalten wird, jedoch bei Beendigung des Sperrsignals durch den nächsten ersten Vortriggerimpuls gesperrt wird und anschließend durch den folgenden zweiten Vortriggerimpuls in den leitenden Zustand zurückgeschaltet wird.

5. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g~e kennzeichnet , daß die zweiten Vortriggerimpulse durch· Reflexion der ersten Vortriggerimpulse in einer Verzögerungsleitung (32) erzeugt werden.

6. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriggerschaltung auf das Triggersignal anspricht und den ersten Vortriggerimpuls erzeugt, wenn das Triggersignal den Schwellwert in der einen Richtung durchläuft, und den zweiten Vortriggerimpuls erzeugt, ,wenn das Triggersignal den Schwellwert in der anderen Richtung durchläuft.(Pig. 2).

../13

109839/1220

7. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Reckteckumformer (52) dem Triggersignal einen rechteckförmigen Verlauf gibt und daß Differenziereinrichtungen (54, 56) aus dem umgeformten Triggersignal die Vortriggerimpulse erzeugen.

8. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung ein Tor (66) ist, das durchgeschaltet ist, wenn sich die "bistabile Schaltung (58) in ihrem zweiten Zustand befindet, und das im durchgeschalteten Zustand einen zweiten Vortriggerimpuls durchläßt, der den Triggerimpuls bildet.

Re/Li/Ho

109839/1220