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Schutzschaltung für Ringzäher Es sind z.B. aus der Sicmens-Ueitszhrift
1966, Seite 609 Zählschaltungen bekannt, die aus bistabilen Kippstufen zusammengesetzt
sind und für Steuerungsaufgaben eingesetzt werden, die sich auf Zählvorgänge zurückführen
lassen.
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Bei synchronen Ringzählern mit einem 1-auswn-Code kann es vorkommen,
daß aufgrund von Störungen das umlaufende Bit gelöscht wird oder weitere Bit umlaufen-,
so daß der Ringzähler außer Betrieb gesetzt wird oder die Gefahr einer Fehlsteuerung
besteht.
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Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung für durch einen Takt steuerbaretingzahler,
die aus derart in Kette geschalteten bistabilen Kippstufen bestehen, daß im Ringzähler
ein Bit von Stufe zu Stufe umläuft. Derartige Schutzschaltungen können insbesondere
bei synchronen Ringzählern in Einrichtungen zur Taktversorgung von Fernwirksystemen
Verwendung.
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finden, an die besonders hohe Anforderungen an die Betriebssicherheit
gestellt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schutzschaltung zu schaffen, mit
deren Hilfe es möglich ist, bei einem synchronen Ringzähler aufgetretene Störungen
des Normalbetriebes auf möglichst einfache Weise festzustellen und zu beseitigene
Gemäß
der Erfindung wird die Schutzschaltung zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet,
daß an die bistabilen Kippstufen eine Auswerteschaltung zur Signalisierung vom Wert
1 abweichender Zahlen von umlaufenden Bits angeschlossen ist, und daß durch die
Auswerteschaltung bei einem festgestellten Wert 0 eine Einrichtung zum Einschreiben
eines Bits in eine der bistabilen Kippstufen und/oder an wenigstens einem Teil der
bistabilen Kippstufen eine Auswerteschaltung angeschlossen ist, mit deren Hilfe
bei Feststellung eines Wertes, der größer als 1 ist, eine Einrichtung der zum Löschen
der über 1 Bit hinausgehenden Bits steuerbar ist. Durch diese Maßnahmen wird in
vorteilhafter Weise mit besonders geringem Aufwand wirksam sichergestellt, daß durch
Störspannurgen keine bleibende Störung der vorgesehenen Arbeitsweise des Ringzählers
verursacht wird, so daß die so geschützten Ringzähler auch in Einrichtungen mit
besonders hohen Anforderungen an die Betriebssicherheit Verwendung finden können.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung läßt sich das Einschreiben
eines fehlenden Bit in den Ring zähler mit besonders geringem Aufwand dadurch vornehmen,
daß gleichartige Ausgänge aller bistabilen Kippstufen an je einen Eingang eines
Nand-Gliedes geführt ist, dessen Ausgang an den Setz-Eingang einer der bistabilen
Kippstufen gelegt ist, und daß das Nand-Gatter während des Weiterschaltens der Kippstufen
gesperftist. Die Sperrung des Nand-Gatters wird dabei zweckmäßigerweise durch Anlegen
des negierten Taktes an einen weiteren Bingang des Nand-Gatters vorgenommen.
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Anstelle des Nand-Gatters kann gegebenenfalls ein an die "O"-Ausgänge
der Kippstufen angeschlossenes Oder-Gatter treten.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Schutzschaltung derart
ausgebildet, daß der Rückstelleingang einer der bistabilen Kippstufen mit einem
derartigen Ausgang der im Ring unmittelbar darauffolgenden bistabilen Kippstufe
verbunden ist, daß bei zugleich'gesetztPn Kippstufen die eine der beiden rückgestellt
wird.
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Soll der Ringzähler gegen ein Umlaufen von zwei oder mehreren an beliebiger
Stelle befindlichen Bit gesichert sein, wird die Schutzschaltung zweckmäßigerweise
derart ausgebildet, -daß eine der bistabilen Kippstufen über ein weiteres Nand-Gatter
rückstellbar ist, an dessen Eingänge eine Zahl von unmittelbar darauffolgenden Kippstufen
mit Ausnahme der in der Kittenschaltung letzten und daher der rücksteiibaren Kippstufe
unmittelbar vorgeschalteten angeschlossen ist. Dabei genügt es, daß das weitere
Nand-Gatter an die Hälfte oder mehr als die Hälfte der bistabilen Kippstufen angeschlossen
ist.
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Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 einen Ringzähler mit einer Schutzschaltung, die ein
Umlaufen eines Bit sicherstellt und das Umlaufen mehrerer benachbarter Bit verhindert,
Fig. 2 einen Ringzähler mit einer Schutzschaltung, die den Zahler gegen zwei oder
mehrere an beliebiger Stelle befindliche Bit sichert.
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Fig. 1 zeigt einen siebenstufigen synchronen Ringzahler; der aus sieben
bistabilen Kippstufen K1 ... K7 besteht, die durch TTt-Flip-Flops gebildet sind.
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Die Kippstufen Ki ... K7 sind dadurch zu einem Ring geschaltet,
daß
jeweils der Ausgang Q der einen mit dem vorbereitenden Setz-Eingang 1) der darauffolgenden
Kippstufe verbunden ist. So ist z.B. der Ausgang Q1 der ersten Kippstufe Kl an den
vorbereitenden Setzeingang D2 der zweiten Kippstufe K2 gelegt. Die .11-lusgänge
Q1 ... Q7 der Kippstufen K1 ... K7 sind an die Steueranschlüsse 1 ... 7 geführt,
an denen das abgegebene Steuersignal nach einem 1-aus-n-Code erscheint.
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Jede Kippstufe K1 ... K7 besitzt einen für Setzen und RUcksetzen wirksamen
differenzierenden bzw. auslösenden Eingang. Diese auslösenden Eingänge sind parallel
geschaltet und werden über die Gatter G4 und G5 durch den Takt T gesteuert.
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Die Kippstufen K1 ... K7 besitzen ferner jeweils einen "O"-Ausgang
bzw. invertierenden Ausgang 4. Die invertierenden Ausgänge 41 ... Q7 sind jeweils
an einen Eingang des TTL-Nand-Gatters G1 geführt, dessen Ausgang an einen zusätzlichen
Setz-Eingang 57 der bistabilen Kippstufe K7 geführt ist, um im Störungsfall die
letzte Kippstufe zu setzen und das ablaufende Programm zu beenden. Ein weiterer
Eingang des Nand-Gatters G1 wird über das Xegationsglied G4 mit dem Takt T beaufschlagt.
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Die Rückstelleingänge §2 ... §7 der Kippstufe K2 ...
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sind gemeinsam an den Ausgang des Negationsgliedei G6 gelegt, dessen
Eingang die Rückstellsignale R zugeführt werden. Der Rückstelleingang §1 der ersten
Kippstufe R1 ist dagegen nicht an das Negationsglied G6, sondern über die Verbindung
8 an den invertierenden Ausgang der zweiten Kippstufe K2 angeschlossen.
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Die erste Kippstufe Kl ist mit ihrem zusätzlichen Setzeineingang §1
an den Ausgang des Negationsgli.des G6 gelegt.
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Bei ordnungsgemäßem Betrieb des Ringzählers liegt immer an einem einzigen
negierten Ausgang 4 eine log 0, welche am Ausgang des Nand-Gatters G1 die log 1
erzwingt und damit keinen Einfluß auf die Kippstufe K7 hat. Wird durch Störspannungen
das im Ringzähler umlaufende Bit gelöscht, so haben alle negierten Ausgänge 4 die
log 1, der Ausgang des Nand-Gatters G1 schaltet'auf die lög O und setzt damit über
den Setz-Eingang §7 die Kippstufe K7 auf die log 1, d.h. das fehlende Bit wird in
eine bestimmte Stufe neu eingespeichert. Damit wird durch den negierten Ausgang
47 das Nand-Gatter G1 wieder gesperrt.
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Da während des Weiterschaltens der Kippstufen Kl ... K7, bedingt durch
deren Laufzeiten, kurzzeitig alle negierten Ausgänge 4 die log 1 führen, wird während
dieser Zeit das Nand-Gatter G1 zwangsweise gesperrt. Dies geschieht auf besonders
einfache Weise durch Anlegen des negierten Taktes T an einen weiteren Eingang des
Nand-Gatters G1.
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Der negierte Ausgang 42 der Kippstufe K2 führt außerdem auf den Rückstelleingang
R1 der kippstufe K1. Dadurch wird erreicht, daß nicht zwei benachbarte Bit durch
den Zähler laufen können. Sollten einmal die Kippstufen K1 und K2 gleichzeitig auf
der log 1 stehen, bewirkt die log 0 vom negierten Ausgang 42 über den Rückstelleingang
E1 das löschen der Kippstufe E1, d.h. eine log 1 in einer bestimmten Stufe setzt
die vorhergehende Stufe auf die log 0.
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Durch die vorgesehene Schutzschaltung wird mit einem besonders geringen
zusätzlichen Schaltungsaufwand eine beträchtliche Erhöhung der Betriebssicherheit
erreicht.
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Insbesondere ist sichergestellt, daß im n-stelligen Zähler immer nur
ein Bit ist..
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Die in Fig. 1 gezeigte Schutzschaltung ist für solche Anwendungsfälle
bestimmt, bei denen für den Fall, daß durch Störungen mehrere nicht benachbarte
Bit in den Ringzähler gelangen, die durch den Ringzähler gesteuerten Binrichtungen
selbst in der Lage sind, die festzustellen bzw. eine Regenerierung herbeizuführen.
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Fig. 2 zeigt eine Schutzschaltung, mit deren Hilfe der Zähler nicht
nur gegen zwei einander benachbart umlaufende Bit, sondern gegen zwei oder mehrere
an beliebiger Stelle befindliche Bit gesichert ist. Der in Fig. 2 gezeigte Ringzähler
stimmt mit dem Ringzähler nach Fig. 1 überein. Die daran angeschlossene Schutzschaltung
unterscheidet sich von der Schutzschaltung nach Fig. 1 dadurch, daß der Rückstelleingang
§1 der Kippstufe K1 nicht über die Verbindung 8 an den invertierenden Ausgang 42
der darauffolgenden Kippstufe X2 gelegt ist, sondern daß der Rückstelleingang E1
von den invertierenden Ausgängen 42 ... 46 der Kippstufen K2 ... K6 aus über dasNand-Gatter
G2 und das diesem nachgeschaltete Negationsglied G3 angesteuert wird.
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1)as Band-Gatter G2 kann dabei Bestandteil des Nand-Gatters G1 sein.
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Andererseits kann an die Stelle des Nand-Gatters G2 ein an die "1n-Ausgänge
Q2 ... Q6 angeschlossenes Oder-Gatter treten, das für den Fall, daß das Nand-Gatter
G1 durch ein an die '§1"-Ausgänge Q1 ... Q7 angeschlossenes Oder-Gatter gebildet
ist, Bestandteil dieses Oder-Gatters sein kann. Ferner können das Oder-Gatter und
das Negationsglied G3 zu einem Nor-Glied zusammengefaßt werden.
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Wenn einer der negierten Ausgänge 42 ... 46 die log O hat, wird die
Kippstufe Kl auf der log 0 festgehalten.
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Die letzte Kippstufe K7, d.h. die Kippstufe, die im Ring vor der am
Rückstelleingang R1 anzusteuernden Kippstufe Kl liegt, ist von dieser Nand- bzw.
Oder-Verknüpfung ausgeschlossen, da durch Schaltkreislaufzeiten sonst beim Takten
ein Übernehmen der log 1 zwischen beiden Kippstufen K7 und Kl verhindert wid. Die
Löschung unerwünschter Bit ist schon sichergestellt, wenn die Hälfte der Xippstufen
des Ringes auf die festzuhaltende Kippstufe einwirken.
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Ein besonders geringer Aufwand ergibt sich dabei dadurch, daß das
weitere Nand-Gatter G2 bei einer geraden Zahl ton Kippstufe an die Hälfte und bei
einer ungeraden Zahl die der Hälfte der Kippstufen folgende ganze Zahl der bistabilen
Kippstufen angeschlossen ist.
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Anstelle wenigstens eines der Nand-Gatter G1 und G2 kann gegebenenfalls
ein an "1"-Ausgänge Q angeschlossenes Oder-Gatter vorgesehen werden.
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Synchrone Ringzähler mit 1-aus-n-Code zur Taktteilung können mit verschiedener
Stufenzahl insbesondere in der Taktversorgung von Fernwirksystemen zur Auswertung
von Fernschreibzeichen benutzt werden. Verlieren derartige Wähler durch Störspanniingen
das umlaufende Bit, so kann dies zur Stillegung der betreffenden Station führen.
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Außerdem kann es bei derartigen Einrichtungen unerwünscht sein, daß
zwei benachbarte Bit zugleich durch den Zähler laufen.
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7 Patentansprüche 2 Figuren