DE2116406A1 - Impulsschaltung - Google Patents

Description

DR. HANS KARL HACH ⁶^⁵⁰ mosbach, den

WALDSTADT · HIRSCHSTR. 4-

PATENTANWALT

Z ! IbAUb Telefon 3131 (Vorwahl O6261)

Bezirkssparkasse Mosbach 5OOO Postscheck Stuttgart ΙΟββΟβ

31. März 1971

meine Akte : P 15 943 Docket ί Υ09-7ο~ο21

International Business Machines Corporation, Armonk,lo5o4,N.Y./USA

Impulsschal tung

Die Erfindung betrifft eine Impulssohaltung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung dioeer Art auszugestalten, die in der Lage ist, mit einfachen Mitteln eine Impulsfolge mit schnell wecheelnder Impulsdauer in eine Impulsfolge umzuwandeln, bei der der Impuledauerneohsel langsamer erfolgt. Solche ümwandlungsproblemo treten insbesondere bei der Weiterverarbeitung der mit elektronischen Schreibstiften gewonnenen Lesesignale auf, aber auch bei anderen Anwendungsfällen.

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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch eine raonostabile Kippschaltung, deren instabile Kippzeit durch eine an einest Steuereingang eingespeiste Steuer3pannung verstellbar ist ; eine UND-Schaltung, von deren Eingangsanschlüssen der eine an den Impulseingangsansohluss und der andere an den Ausgasgsanschluss der Kippschaltung angeschlossen ist, und zwar einer von beiden unter Zwischenschaltung eines Inverters j und einen Integrator, der eingangssei tig an den Ausgangaansößluss der UND-Schaltung und ausgangssei tig an den Steuereingang der Kippschaltung angeschlossen ist.

In der ÜSB-Sshaltung wird je nach dar Anordnung des Integrators eine positive oder negative Abweichung der Zeitdauer eines Siftgaagsimpulses gegenüber einem Atisgangsirapuls in einen, Fe&Leriiapuls umgewandelt, der zu dar Steuerspannung integriert idrd und die Kippschaltung auf <Siö Impulsdauer des

mehr ©der weniger soh&eTL nachstellt.

Man kann die Schaltung nach der Erfindung leicht dahingehend ausbauen, dass dieser Nächste!!Vorgang sov/öh! bei positiven als such, bei negativen Impulsbreiten-Abweichungen, erfolgt. Eine etetaentspreehende Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei UND-Schaltungen jeweils mit ihrem einen Bingangaassehluss an den Impulsaingangsansohluss und dem anderen, an den. Auagangsanschluss der Kippschaltung angeschlossen sind, und zwar der eine an der einen UND-Schaltung ^id der andere an. der aaderon UND-Schaltung unter Zwischenschaltung je eines Inverters und dadurch, dass der Integrator einen positiv integrierenden Eingangsanschluss und einen negativ integrierenden Blßgangsansohluss aufweist, von denen einer an den Auegangsder einen UND-Schaltung und der andere an ämi Aus-

gangsaRBciilusa der anderen UND-Schaltung angeschlossen ist, bei einer derartigen Polung, dass dl© an Ausgang des Integrators

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entstehende Steuerepannung die Kippeelt der Kippschaltung der Impulsdauer eines am Xapulseingangsanschluss eingespeisten Iiapuleee annähert.

Die Impuleeoheltung nach der Erfindung zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus, auf der anderen Seite kann sie,aber in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden und insbesondere durch einfache Zusatzschaltelemente für noch weitere Betriebsarten eingerichtet werden, so dass man eine auf sehr ■ viele verschiedene Betriebsarten umschaltbare einfach auf ge* baute Schaltung erhält, wie dies im einzelnen weiter unten anhand der Zeichnung noch näher erläutert wird· Insbesondere kann aan alt einer Schaltung nach der Erfindung gerade diejenigen Betriebsarten verwirklichen, die bei der Auswertung der ernennten Schroibstif t-Abtastsignale von Bedeutung sind, weshalb die Impuls θ ohaltung nach der Erfindung bevorzugt in Verbindung mit elektronischen Schreibstiften anwendbar ist.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung aeigt Figur 1 im Blockschaltbild eine AuBwertschaltung

für die impulsförmigen Abtastsignale eines elektronischen Schreibstiftes, mit einer Impulssohaltung nach der Erfindung,

Figur 2 Spannungsdiagraame zur Erläuterung der Funktion der Sohaltung aus Figur 1, Figur 3 die Impul β schaltung nach der Erfindung

aus Figur 1 im Detail und

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Figur 4 ein 3Jspulediagramm zur Erläuterung

einer beetiigmten Betriebsweise der Impulsschaltung nach Figur 3.

Der in Figur 1 dargestellte Analog-Digital-Umsetzer dient dazu, ein unbekanntes Analogsignal V_x in ein Digital signal durch Integration und Zählung umzuwandeln» Die Analogspannung V_ ge-

Λ.

langt Über den Schalter Io an einen Integrator 8, dessen Ausgangssig&al ein Dreieckimpuls gemäse Zeile a aus Figur 2 ist. Die unbekannte Analogspannung wird zu diesem Zweck in dem Integrator über ©in© bestimmte Zeitspanne 2! integriert· Nach Ablauf dieser Zeitspanne beginnt der Integrator ein Bezugssignal ^Vre£* ^^{ae 0}^ ^der Iieitung 12 eingespeist wird, abwärts zu integrieren, bis der Wert Null erreicht ist.

Bei Betrieb eines elektronischen Schreibstiftes gelangen Störgeräusch© durch den !Pastverstärker im Anschluss an den kapazitiv angekoppelten elektronischen Schreibstift in daa System. Durch diese Störgeräusche wird ein Verwackeln in dem Bandbereich hervorgerufen, in dem die Digitalisierung stattfindet. Diese Geräuechbeeinflussungen sind durch die gestrichelte Linie entlang der abwärts gerichteten Huckflanke des Dreieckimpulses in Figur 2a angedeutet.

In dem Moment, wo die Bezugsspannung zum Zeitpunkt T eingespeist nirdy beginnt ein Zähler 14 zu zählen, und zwar gesteuert durch einen Taktgeber 26 bis zum Zeitpunkt t, in dem die Auegangsspanaung des Integrators die Süll-Linie wieder erreicht. Der Zähler 14 läuft während der Impulsdauer des Ausgangsimpulses (Figur 2b) eines Vergleichers 16, der eine nachgeschaltete MB-Schaltung steuert, deren anderer Eingang an einer

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Taktsteuerung 2o liegt» Der Impuls der zur Taktsteuerung am Anschluss 2o eingespeist wird, ist In Figur So aufgetragen, während der Impuls am Ausgang der UND-Schaltung IS In Figur 2d aufgezeichnet ist. Sie Unregelmässigkeiten an der Eüokflanke des Dreieckiapulses gemäss figur 2a fuhren zu Hhregelmäasigkeiten an. der BUokflanke des Tergleioherimpulses (Figur 2b) und damit auoh zu TJnregelmässigkeiten an der KUekflanke des Impulses gemäss figur 2d, wie dies durch gestrichelte Linien in Figur 2 angedeutet ist. Aus diesem Grunde ißt die Impulsschaltung 22 vorgesehen, die dazu dient, &en öeräuseheinfluss an der Rlickflanke zu eliminieren» Das Ausgangssignsl dor Impulsschaltung 22 gelangt Über die TOD-Schaltung 24» die von den am Anschluss 26 eingespeisten Taktimpulsen gesteuert wird, an den Zähler 14· Kurz nachdem der Zähler 14 abgeschaltet ist, fällt die Taktsteuerung auf Hull zurück und der Zähler 14. wird über die Leitung 28 auf Hull zurückgeschaltet.

Die Impuls schaltung 22 aus Figur 1 1st im einzelnen in Figur 3 dargestellt« Der auf der Bingangsleitung 4o ©iiügospeiet© Impuls gelangt in eine epannungsgesteuerte monostabil© Kippschaltung 42. Die Vorderflanke des eingespeisten Impulses tastet die Kippschaltung 42 in ihren unstabilen Schaltzustand, so dass der daraus resultierende Auegangeiopula der Kippschaltung 42 ungefähr zur gleichen Zeit mit dem auf der Leitung 4o eingespeisten Impuls beginnt. He Zeitdauer, die die moneetabile Kippschaltung 42 in ihrem instabilen Zustand beharrt, hängt von der Steuerspannung ab, die auf der Leitung 44 eingespeist wird. Abhängig von der Amplitude dieser Steuerspannung 44 ist mithin die Dauer des Ausgangeimpulseo der monostabilen Kippschaltung 42, der von der Leitung 46 zwei Fehlerleitungen 48 und 52 beeinflusst. Der Ausgangsimpuls auf der Leitung 46 wird in dem Inverter. 52 invertiert und gelangt an den einen Bingangeanschluss der UND-Schaltung 53» an deren anderen Bingangeanschluas das auf der

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Sei tang 4ο eingespeist® Eingangssignal liegt» Iß der-55 wirä das in d@m Invertsr 54 invertiert© Eingangssignal" des? SLngangaleitung 4o mit dem Signal auf dea? Ssitang 46 geisMe-t.» Als Ansgaagasigaal© der UBD-Sehaltungsn 55 und 55 entatehsn

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man dagegen die Impulsschaltung nach Figur 3 in einem Bxtrerazeitprüfbotrieb arbeiten läset, dann liegt auf einer der Steuerleitungen 6o oder 62 kein Einechaltimpule vor, eo dass eine der UND-Schaltungen 53 oder 55 abgesperrt ist· Der Integrator 56 spricht dann nur auf die Fehlereignale der einen Fehlerleitung an. Die Folge iet, dass die monostabile Kippschaltung durch die Steuerepannung nur in einer Sichtung verstellt wird, und zwar in Richtung einer Verlängerung der Sauer des instabilen Schalt-; zustandest wenn die UND-Schaltung 53 noch in Betrieb ist und in Richtung auf Verkürzung, wenn die UND-Schaltung 55 allein in Betrieb ist. Auf diese Weise ist es auglich, die minimale Zeitdauer oder die maximale Zeitdauer des an der Leitung 4o eingespeisten Impulses festzustellen und als Kippzeit in der monostabilen Kippschaltung 42 su speichern.

Bio Schaltung nach Figur 3 kann auch in einem Yersohiebebetrieb betrieben werden· Zu diesem Zweck ist ein verstellbarer Widerstand 72 Vorgesehen, der an die Fehlerleitung 48 angeschlossen ist. Bei Filterbetrieb ist der Sohalter 74» wie dargestellt, an Massenpotential angeschlossen, so dass dieser Nebenzweig mit dem Wideretand 72 bei ExtremzeitprUfbetrieb und bei Filterbetrieb keinen Einfluss hat·· Wenn jedoch bei Verschiebebetrieb die Koordinaten an der graphischen Schreibtafel tibertragen werden sollen, dann wird der Sohalter 74 umgeschaltet, und zwar an eine entweder positive oder negative Spannung V gelegt, durch die eine bestimmte Drift an den Integrator 56 gelangt. Die Folge dieser Drift 1st es, dass iamer ein unterschied zwischen dem Eingangssignal auf der Leitung 4o und dem Ausgangssignal auf der Leitung 4$ besteht. Durch diesen unterschied in 4er Impulsbreite, wird die angestrebte Verschiebung des Koordinatensystems hervorgerufen. «Ted· Impulsbreite steht für eine X-oder Y-Koordinate und wird um einen bestimmten Betrag entsprechend der erwähnten XkIft verändert, wodurch sich die betreffenden Koordinatenpunkte auf der Schreibtafel verschieben.

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Dia KippseäräLtRuig 42 ist so eingerichtet, dass die Impulsdauer des Außgnßgsiispiises "on der Amplitude der Steuerepannung auf άβ? Ssi^iiiig A4 ©«itSjsgt. Bii^eli Einstellung d©r Beziehung zwischen des? Xipll bereit© i©s_Äs®göagiis^uls©e dsa? Kippschaltung 42 sur Ste'asr&pam&tzag iss? Ii©itung 44 kann raaa äi© bandbreite¹¹ der Schaltung voist9ll@a· W®afi. siis Bsispiel die Steuerspannung mit einem

1 adeltet % wena also der Äusgan,gsisipuls mit des Säagaegeämpule üfesreiaatiasat. dann arbeitet die la ©ia®^ eisten Bsndbrelto. Mes© 'verstärkuag um den ezv^Lefet e^ii₉ latea man die £©itkonstante des Inteeia@t©llt ©äer üihlt, dass die Kndesrung der Steuerepanaung auf ds>y Sei tang 44 a&fgruad ©in©s vorfeeetiaraten Impul sby@it®n»Fslil©??a ©iae Vesfiadesuiig der Impulsbreite dee AuegangelnnndLeee äejp' Ki^e@?ialttms 4?' hcnrorruft_t die genauso gross ist WLe tee Wmtß.®To Μά%@τ dl®s@a Bedißgiang©» arbeitet di© Schaltung im Snpvflsfolge'bd'^Le'b· !filter fliesen ISastUnden liefert die Schaltung @1ü Ijmnl&mmg&pj&Bi.gn&li dee genau dom Irapuleeingangssignal entspxlolit, auegenoengfi «in© Yensögerung um einen ImpulesykluB.

Dm die Seh&ltm^ auf ©iii©n'Teratärkungsgrad kleiner als l^weinzuift©ll8ii₃ wiTä äie Zeitkonstante dee Integrators vergrößert, so daee sioh ^Ie ^Bandbreite* der Schaltung verkleinert. Die entsprechende Betriebeart wird alo¹Bo trieb mit nicht überlappender Position*bezeichß©t. Wenn die Bedienungepereon den Schreibstift Über der Oberfläche der Schreibtafel hält, dann Ist es wOnsehenstrert, die'Bandbreite* zu verbreitern· Auf diese Weise ist es nämlich möglich, Fehler, die sich in der zeitlichen Lage der Rilckflanke der Eingangeimpulse auf der Leitung 4o ausdrucken, und die hervorgerufen wurden, ehe der Schreibstift in Kontakt mit der Schreibtafel gebracht wird, zu eliminieren·

Sobald der Schreibstift tatsächlich mit der Schreibtafel in Kontakt gebracht wird, wird dann die'Bandbreite'der Impulsschaltung 22 heruntergeschaltet, indem die Zeitkonetante des

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Integrators 56 vergrößert wird« Dies hat zur Folge, dass nun die "Verstärkung kleiner ale l'iet. Die Schaltung versucht nun, im Impulsfolge!»trieb zu arbeiten·

figur 4 zeigt in Zeile a eine Impulsfolge wie sie an dom Eingangsanschluss 4o genäse Figur 3 beispielsweise vorliegen kann und in Zeile b die daraus resultierende Ausgangsimpulsfolge auf der Leitung 46. Der dritte Impuls des Eingangssignals ist in Zeile 4a wesentlich kürzer als die vorauf gehenden. Hier findet also ein starker Frequensweohsel statt· Wenn die Schaltung nach !Figur 3 · im Filterbetrieb arbeitet, dann versucht sie diesen schnellen Freqjienzweohsel auszuplätten und zu verlangsamen. Der dritte Signalimpuls in Zelle 4b folgt demzufolge hinsichtlich seiner Impulsbreite dem zweiten Impuls, während der vierte etwas kurzer ist und so fort, so dass sich die Impulsfolge gemäss Figur 4b langsam über mehrere Impulsperioden der kurzen Impulsbreite der letzten vier Impulse aus Figur 4a nähert. Die Impulsbreite variiert in Figur 4a sehr schnell, dagegon in Figur 4b sehr langsam. Das 1st die wesentliche Wirkung der Schal,tung 22, wenn diese im Filterbetrieb arbeitet·

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Claims (1)

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   meine Akte : P 15 Docket : Y09-7o-o21

   gekennzeichnet cteoh eine monostabile Klppsehaltimg (42), deren inst&Mle Kippzelt durch eine an, einem iteua^eingang (44) eingespeiste Steuerspannung verstellbar ist ; ein© UID-Sehsltung (53), von deren MngangeansehlUssen der eine an den Impulseingangsansciiluse (4o) mid der andere an den Äusgangsansohluss (46) der Kippsehaltung (42) angeschlossen 1st, und zwar einer von beiden unter Zwischenschaltung eines Inverters (52) ; und einen Integrator (56), der eingangssei tig an den Ausgangs^ anschluss der MB-Schaltung (53) und- aus gangs sei tig an den Steuereingang (44) der Kippschaltung (42) angeschlossen ist·

   Impulsachaltung nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dass zwei UWD-Sohaltungen (53 und 55) jeweils mit ihrem einen llngangsanschluss an den Irapuleelngangsanschluss (4o) W&& üQm. anderen an den Ausgangsansohluss (46) der

   (42) aageaehlossea &tn&₉ unä away der eine

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   an der «Loan ÜVB-Sohaltung (53) und der andere an der anderen ÜHD-Sohaltung (55) unter Zwischenschaltung je eines Inverters (52, 54) und dadurch, dass der Integrator (56) einen positiv integrierenden Elngangsanschluae und einen negativ integrierenden EingangsanschXues aufweist, von denen einer an den Ausgangeanschluss der einen THtD-Schaltung (55) und der andere an den Ausgangsansonluee der anderen XJHB^Sohaltung (55) angeschlossen 1st» bei einer derartigen Polung, dass die am Ausgang des Integrators (56) entstehende Steuerspannung die Kipp reit der Kippaohaltung (42) der Impulsdauer eines am Itapuleelngangeansohluss (4o) eingespeisten Impulseβ annähert.

   3« Impulesohaltang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass ein« HHD-Schaltung (53t 55 ) mittel β eines dritten Bingangsanschlueses (6o, 62) wahl weise nbschaltbar sind.

   4· Iapulssohaltung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen verstellbaren Driftspannungsgenerator (72, 74), der an einen Elngangsansohluss (48) des Integrators (56) ansehliesebar ⁴St.

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