DE2141555A1 - Schaltungsanordnung zur Anzeige der Zeitintervalle zwischen Start und Stoppsignalen - Google Patents

Description

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Hewlett-Packard Comp. " ° °

1501 Page Mill Road

Palo Alto

California 94304

Case 594

18. Aug. 1971

SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR ANZEIGE DER ZEITINTERVALLE ZWISCHEN START- UND STOPPSIGNALEN

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Anzeige des Zeitintervalles zwischen Start- und Stoppsignalen mit einer Quelle für periodische Taktimpulse, einer Kontrollschaltung, die einen richtigen Ausgangspegel nach Maßgabe eines Startsignales erzeugt und zu einem falschen Ausgangspegel zurückkehrt nach Maßgabe eines Stoppsignales, und einem Gatter, welches Taktimpulse während der Periode des wahren Pegelwertes von der Kontrollschaltung hindurchläßt.

Es ist bekannt, zur Messung des Zeitintervalles zwischen zwei Signalen eine Quelle periodischer Taktimpulse vorzusehen, die mit einem Gatter verbunden ist, welches üblicherweise "clock gate" bzw. im folgenden (Taktgeber) Gatter genannt wird. Ein erstes Signal wird dazu verwendet, um dieses Gatter aufzutasten und dadurch Taktimpulse bekannter Frequenz hindurchzulassen. Ein zweites Signal wird dazu verwendet, das Gatter zu sperren und dadurch

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den Durchgang von Taktimpulsen durch dieses zu verhindern. Der Ausgang des Gatters ist typischerweise mit dem Eingang einer Impulsformer-Schaltung verbunden, die ausgangsseitig einen einzelnen Impuls für jeden vollständigen Eingangsimpuls abgibt. Das Ausgangssignal der Impulsformer-Schaltung wird gezählt, und das Zeitintervall zwischen den ersten und den zweiten Signalen ist proportional der Anzahl der gezählten Impulse. Das kürzeste Zeitintervall, welches mit dieser Meßtechnik aufgelöst werden kann, wird durch die Periode der Taktimpulse von der Taktgeberquelle bestimmt .

Ein Nachteil der bekannten Messung von Zeitintervallen besteht darin, daß das Taktgebergatter während eines periodischen Taktimpulses aufgetastet und/oder gesperrt werden kann und der Ausgang des Taktgebergatters ein Bruchteil eines vollständigen Taktimpulses sein kann. Die Anzahl der von den Impulsformer-Schaltungen abgegebenen Impulse entsprechen! einem Bruchteil eines Taktimpulses kann statistisch nicht bestimmt werden und kann null, ein oder zwei Impulse sein. Wenn die Anzahl der gemittelten Zeitintervalle gesteigert wird, wird die Anzahl der durch die Impulsformerschaltungen nach Maßgabe der Bruchteile von Taktimpulsen gebildeten Impulse eine bedeutsame Fehlerquelle in der Messung.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schaltungsanordnung zur Anzeige des durchschnittlichen Zeitintervalles zwischen Start- und Stoppsignalen zu schaffen, welche insbesondere die genannten Nachteile bekannter Schaltungen vermeidet.

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Gattung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Durchschnittsbildner mit dem Ausgang des Taktgebergatters verbunden ist und die Anzahl der Stoppsignale zählt, um solche Taktimpulse durchzulassen, die am Ausgang des Gatters

N
zwischen dem ersten und dem 10 -ten Stoppsignal auftreten, wobei N ganzzahlig ist, und eine Anzeige des Durchschnittszeitintervalles zwischen den wiederkehrenden Start- und Stoppsignalen bildet. Erfindungsgemäß wird die Anzahl der Taktgeberimpulse, welche zwischen ein Taktgebergatter wäh-

N
rend 10 Zeitintervallen gelangen, summiert und dargestellt.

Dabei ist N ganzzahlig und kann durch einen Schalter eingestellt werden. Die Anzeige enthält einen Dezimalpunkt, der entsprechend der gewählten Anzahl N eingestellt wird.

Das Öffnen und Schließen des Taktgebergatters wird mit periodischen Taktgeberimpulsen synchronisiert, so daß nur vollständige Taktgeberimpulse durch das Taktgebergatter hindurchgelangen können und dadurch bedeutende Fehler vermie-

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den werden, welche durch Bruchteile von Taktimpulsen erzeugt würden/ die durch das Taktgebergatter gelangen.

Typischerweise ist das Öffnen und Schließen des Taktgebergatters mit den periodischen Taktimpulsen nicht synchronisiert und dadurch kann ein Fehler von plus oder minus einer Taktperiode in die Messung eingeführt werden. Dieser Fehler kann erfindungsgemäß wesentlich herabgesetzt und das Auflösungsvermögen der Messung beträchtlich verbessert werden, wenn kürzere Zeitintervalle als eine Taktperiode gemessen werden können, indem der Durchschnittswert einer Anzahl von Zeitintervall-Messungen genommen wird.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen erläutert; es stellen

Fig. 1 die Schaltungsanordnung zur Bildung des Durchschnittswertes ;

Fig. 2a-g Kurvenformen, welche durch die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 erzeugt werden können.

In Fig. 1 ist die Schaltung zur Bildung des Durchschnittswertes von Intervallen dargestellt. Eine Startkontroll-Schaltung 23 weist einen Starteingang 11 auf , der mit dem Setzeingang einer Setz/Rückstellkippstufe 19

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verbunden ist. Der Ausgang Q der Kippstufe 19 ist mit dem Eingang "D" einer herkömmlichen D-Kippstufe 21 verbunden. Ein Taktgeber 25 ist mit dem Takteingang 17 der Startkontrollvorrichtung 23 verbunden, um Taktimpulse gemäß Fig. 2a an den Takteingang der Kippstufe 21 abzugeben. Ein am Starteingang 11 auftretendes Signal gemäß Fig. 2b bewirkt ein Setzsignal für die Kippstufe 19. Die Kippstufe 19 erhält ein Setzsignal_f bevor die Vorderflanke eines Taktimpulses am Takteingang der Kippstufe 21 bewirkt/ daß der Ausgang Q der Kippstufe 21 bei der hinteren Flanke des Taktimpulses auf einen wahren Pegelwert schaltet. Der Ausgang Q der Kippstufe 21 bildet den Ausgang 13 einer Startkontrollvorrichtung 23 und die Fig. 2a, 2b und 2d stellen dieses Umschalten des Ausgangssignales bei der hinteren Flanke eines dem Eingang 17 der Startkontroll-Vorrichtung 23 zugeführten Taktimpulses auf einen wahren Pegelwert nach Maßgabe eines Signales am Eingang 11 der Startkontroll-Vorrichtung 23 dar.

Eine Stoppkontroll-Vorrichtung 45 hat einen Stoppeingang 31, der mit der Setzseite der Setz/Rückstellkippstufe 37 verbunden ist. Der Ausgang Q der Kippstufe 37 ist mit dem Eingang "D" der D-Kippstufe 39 verbunden. Eine Taktvorrichtung 25 ist mit dem Taktgebereingang 43 einer Stoppkontroll-Vorrichtung 45 verbunden, um Taktgeberimpulse an den Taktgebereingang der Kippstufe 39 gemäß Fig- 2a abzugeben. Ein am Stopp-

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eingang 31 auftretendes Signal gemäß Fig. 2c wirkt als Setzsignal für die Kippstufe 37. Die Kippstufe 37 erhält das Setzsignal vor der Vorderflanke eines Taktimpulses der am Taktgebereingang der Kippstufe 37 auftritt und am Ausgang Q der Kippstufe 39 einen falschen Pegelwert und am Ausgang Q der Kippstufe 39 einen wahren Pegelwert bei der hinteren Flanke des Taktimpulses gemäß Fig. 2a, 2c, 2e und 2f bewirkt. Das Ausgangssignal Q der Kippstufe 39 bildet den Ausgang 33 der Stoppkontroll-Vorrichtung 45 und der Ausgang Q der Kippstufe 39 bildet den Ausgang 35 der Stoppkontroll-Schaltung 45.

Bei jedem Zeitintervall, dessen Startsignal die Kippstufe 19 einstellt, bevor die Vorderflanke eines Taktimpulses am Takteingang 17 auftritt und dessen Stoppsigncl die Kippstufe 37 einstellt, nachdem die Vorderflanke des gleichen Taktimpulses am Takteingang 43 auftritt, stellen die Ausgangssignale 13 und 33 der Startvorrichtung 23 bzw. der Stoppvorrichtung 45 ähnliche wahre Pegelwerte 110 gleichzeitig mit der hinteren Flanke des Taktimpulses gemäß Fig. 2d und 2e dar. Diese Ausgangssignale verbleiben in diesem Signalzustand, bis ein Stoppsignal die Kippstufe 37 einstellt, bevor die Vorderflanke eines Taktsignales am Takteingang 43 auftritt. Das Beispiel der Fig. 2 zeigt, daß ein derartiges Stoppsignal kurz nach der Vorderflanke eines Taktsignales auftritt. Bei der hinteren Flanke 103

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des nächsten Taktsignales schaltet der Ausgang 33 auf einen falschen Pegelwert und der Ausgang 35 schaltet auf einen richtigen Pegelwert um, wie in Fig» 2e und 2f dargestellt ist.

Bei jedem Zeitintervall, dessen Stärt-und Stoppsignale die Kippstufen 19 und 37 einstellen, bevor die Vorderflanke eines Taktsignales an ihren Täkteingängen auftritt, sind die Ausgangssignale 13 und 33 ungleich den Pegelwerten 107, wie in Fig. 2d und 2e dargestellt ist.

Der Ausgang 35 ist mit den Rückstelleingängen 15 und 41 der Start- und Stoppkontrollvorrichtung 23 und 45 verbunden und wird dazu verwendet, um die Start- und Stoppkontroll Vorrichtung bei der hinteren Flanke 105 des Taktimpulses zurückzustellen, die auftritt, nachdem der Ausgang 33 auf einen falschen Pegelwert umgeschaltet hat, wie in Fig. 2d, 2e und 2f dargestellt ist» Die Taktgeber-Gattervorrichtung 29 weist einen Takteingang C auf, der mit der Taktvorrichtung 25 verbunden ist. Die Eingänge A und B sind mit Ausgängen 13 und 33 der Start™ und Stoppkontroll-Vorrichtung bzw. 45 verbunden. Die Taktgeber-Gattervorrichtung 29 wird durch einen wahren Pegelwert von der Startkontroll-Vorrichtung 23 durchgeschaltet. Die Startkontroll-Vorrichtung 23 stellt sicher, daß der wahre Pegelwert niemals während eines Taktimpulses auftritt. Der Ausgangszustand des Ausganges 33

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der Stoppkontroll-Vorrichtung 45 befindet sich auf einem wahren Pegelwert gemäß Fig. 2e und daher können am Takteingang C auftretende Taktimpulse durch die Taktgeber-Gattervorrichtung hindurchgelangen, wenn ein wahrer Pegelausgangswert am Eingang A der Taktgeber-Gattervorrichtung auftritt. Die Taktgeber-Gattervorrichtung 29 wird bei einem falschen Pegelwert am Eingang B vom Ausgang 33 der Stoppkontroll-Vorrichtung 45 gesperrt. Die Stoppkontroll-Vorrichtung 45 stellt sicher, daß der falsche Pegelausgang nur auftritt, nachdem eine Anzahl von vollständigen Taktgeber-Impulsen durch die Taktgeber-Gattervorrichtung gemäß Fig. 2g gelangt ist.

Der Ausgang 35 der Stoppkontroll-Vorrichtung 45 ist mit dem Eingang 51 der den Durchschnitt bildenden Vorrichtung 63 verbunden. Ein Eingang 51 ist mit dem Eingang einer herkömmlichen Schaltung 55 zur dekadischen Teilung verbunden, die auf die Anzahl der Zeitintervalle anspricht, welche aufgetreten ist, und an die binäre Kippstufe 57 ein Ausgangssignal abgibt. Der Ausgang Q der Kippstufe 57 ist mit dem UND-Gatter 59 der Schaltung 63 zur Durchschnittsbildung verbunden, um das Gatter 59 während 10 Zeitintervallen zu betätigen, wobei N eine ganze Zahl ist, die manuell in herkömmlicher Weise gewählt werden kann. Der Ausgang 27 der Taktgeber-Gattervorrichtung 29 ist mit dem Eingang 53 der den Durchschnitt bildenden Schaltung 63 verbunden, die mit

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einem Eingang des UND-Gatters 59 verbunden ist. Der Ausgang dieses Gatters bildet den Ausgang 61 der den Durchschnitt bildenden Einrichtung 63, die mit der Abbildungsvorrichtung 65 verbunden ist.

Die Abbildungsvorrichtung 65 ist eine herkömmliche Dekadenzäh Ivor richtung, welche die Anzahl der durch das Gatter

N
59 während 10 Zeitintervallen gelangenden Taktimpulse summiert und darstellt. Diese Anzeigevorrichtung weist eine Dezimalpunkt-Anzeige auf, welche ursprünglich nach Maßgabe der gewählten Zahl N eingestellt wird. Durch Erhöhung von N um 1 wird der Dezimalpunkt um eine Stelle nach links verschoben.

Eine Abnahme um 1 bewirkt, daß der Dezimalpunkt um eine Stelle nach rechts verschoben wird. Auf diese Weise wird die erforderliche Mittelwertbildung durchgeführt.

Um die Messung des durchschnittlichen Zeitintervalles durchzuführen, braucht die Wiederholungsgeschwindigkeit der wiederkehrenden Start- und Stoppsignale nicht genau ein Vielfaches oder ein ganzzahliger Bruchteil der Taktgeschwindigkeit der Taktvorrichtung 25 zu sein. Dieses Erfordernis stellt sicher, daß die wiederkehrenden Start- und Stoppsignale nicht zu dem gleichen Zeitpunkt zwischen Taktimpulsen auftreten und dadurch kann eine sehr genaue

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statistische Durchschnittsbildung erreicht werden.

Die Erfindung betrifft also eine Schaltung zur Messung des durchschnittlichen Zeitintervalles zwischen wiederkehrenden elektrischen Signalen. Lediglich vollständige Taktimpulse gelangen durch das Taktgebergatter, und die Messung ist daher unabhängig von Fehlern, welche andernfalls durch die herkömmliche Messung von Zeitintervallen auftreten würden.

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Claims (1)

1. ιη 2U1555

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   USA
   Case 594

   18. Aug. 1971 Patentansprüche

   Schaltungsanordnung zur Anzeige des Zeitintervalles zwischen Start- und Stoppsignalen mit einer Quelle für periodische Taktimpulse, einer Kontaktschaltung, die einen richtigen Ausgangspegel nach Maßgabe eines Startsignales erzeugt und nach Maßgabe eines zugeführten Stoppsignales zu einem falschen Ausgangspegel zurückkehrt, und einem Gatter, welches Taktimpulse während der Periode des wahren Pegelwertes von der Kontrollschaltung hindurchläßt, dadurch gekennzeichnet , daß ein Durchschnittsbildner mit dem Ausgang des Gatters verbunden ist und die Anzahl der Stoppsignaie zählt, um solche Taktimpulse hindurchzulassen, die am Ausgang des Gatters zwischen dem ersten und dem 10 -ten Stoppsignal auftreten, wobei N ganzzahlig ist, und eine Anzeige des Durchschnitts-Zeitintervalles zwischen wiederkehrenden Start- und Stoppsignalen bildet.

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   „2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit einem Anzeigezähler mit Dezimalpunkt-Anzeige, der den Taktimpuls des Durchschnittsbildners anzeigt, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl N der auszumittelnden Zeitintervalle nach Maßgabe der Stellung der Dezimalpunkt-Anzeige in der Anzeige des Zählers eingestellt werden kann.

   3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchschnittsbildner ein Gatter und eine Zählvorrichtung aufweist, welche Signale zählt, die das Auftreten eines Taktgeberintervalles bei jedem Stoppsignal darstellen und das Gatter auftasten, so daß dieses Impulse von dem Taktgebergatter bei einem ersten Takt-Zeitintervall hindurchläßt und das Gatter bei dem

   N
   Auftreten von 10 Taktzeitintervallen sperrt.

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontrollschaltung periodische

   • Taktimpulse aufnimmt und den wahren Pegelausgangswert erzeugt, wenn gleichseitig die hintere Flanke eines Taktimpulses am Takteingang gemäß einem Startsignal auftritt, das vor dem Auftreten eines Taktimpulses abgegeben wurde, wenn kein Stoppsignal vor dem Auftreten des Taktsignales abgegeben worden ist, und der falsche Ausgangspegel bei der hinteren Flanke eines Taktimpulses erzeugt ist.

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   das nach dem Stoppsignal auftritt und durch das Taktgatter nur ganze Taktimpulse durchschaltet.

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