DE2247540C3

DE2247540C3 - Schutzschaltung für Ringzähler

Info

Publication number: DE2247540C3
Application number: DE19722247540
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 8021 Hohenschäftlarn Herkert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-09-28
Filing date: 1972-09-28
Publication date: 1986-03-27
Also published as: DE2247540A1; DE2247540B2

Description

Es sind z. B. aus der Siemens-Zeitschrift 1966, S. 609, Zählschaltungen bekannt, die aus bistabilen Kippstufen zusammengesetzt sind und für Steuerungsaufgaben eingesetzt werden, die sich auf Zählvorgänge zurückführen lassen.

Bei synchronen Ringzählern mit einem 1-aus-n-Code kann es vorkommen, daß auf Grund 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.

Die Erfindung bezieht sich auf eine wie im Oberbegriff des Patentanspruches ' angegebene Schutzschaltung für durch einen Takt steuerbare Ringzähler.

Eine derartige Schutzschaltung ist z. B. aus der DE-AS 946 bereits bekannt. Bei der vorbekannten Schutzschaltung ist eine »1 aus r«-Ringzählkette mit einer selbsttätigen Voreinstellung versehen. Dabei sind an den Löschausgängen aller Flip-Flops gleichartige Widerstände angeschlossen, die gemeinsam auf den Eingang einer Schwellenschaltung führen. Ist das zugehörige Flip-Flop gelöscht dann wird der Schwellenschaltung über diesen Widerstand ein Strom bestimmter Größe zugeleitet Die Schwellenschaltung ist so ausgelegt daß sie nur dann einen Ausgangsimpuls abgibt wenn ihr Strom von der u-fachen Größe eines Einzelstromes zugeleitet wird, d. h. wenn alle n-Flip-Flops gelöscht sind und je einen Stromanteil beisteuern, dabei ist ein Stromdiskriminator erforderlich, der Stromwerte erkennen können muß, die sich relativ um so weniger voneinander unterscheiden, je größer die Zahl der Flip-Flops in der Ringzählkette ist Weiterhin ist ein aus einer Vielzahl von Richtleitern zusammengesetztes Netzwerk vorgesehen, mit dessen Hilfe verhindert oder berichtigt werden soll, daß nach einem Fehler zwei oder mehrere Flip-Flops der Kette geschaltet sind. Dabei ist der Löscheingang jedes Flip-Flops über je einen Richtleiter mit einem Setzausgang der anderen Flip-Flops verbunden, so daß insbesondere bei einer größeren Zahl von Flip-Flops eine Vielzahl von Dioden erforderlich ist

Ferner ist bereits eine Schaltungsanordnung für eine einen elektronischen Zähler überwachende Fehlerfest stelleinrichtung bekannt (DE-AS 1215 206), deren ord nungsgemäße Funktion mittels einer Prüfeinrichtung prüfbar ist Dabei ist e;ae Und-Schaltung mit mehreren, jeweils mit einem »0«-Ausgang der Zählstufen verbundenen Eingängen vorgesehen, die anspricht wenn alle

Zählstufen den Ruhezustand einnehmen.

Mit Hilfe dieser Schaltungsanordnung kann festgestellt werden, ob ein in einem elektronischen Zähler umlaufendes Bit verlorengegangen ist Maßnahmen zur selbsttätigen Einschreibung eines neuen Bit im Fehler falle sind dabei nicht vorgesehen.

Weiterhin ist bei der Schaltungsanordnung eine Schwellwertschaltung vorgesehen, die einen Alarm veranlaßt sobald sich bei einem 1 -aus-n-Zähler mehr Zählstufen als zulässig im Arbeitezustacj befinden. Die Schwellwertschaltung besitzt mehrere Eingänge, die jeweils mit den »!«-Ausgängen der Zählstufen verbunden sind und einem Sondereingang, an den eine Prüfeinrichtung angeschlossen ist, über die der Sondereingang synchron mit irgendeiner Zählstufe erregt werden kann.

Die Schwellwertschaltung soll nicht auf vorübergehende Zustandsänderungen ansprechen, die dann auftreten, wenn aer Zähler von einem ersten in einen zweiten Zustand gebracht wird. Eine Lösung hierfür ist jedoch nicht angegeben.

Aus der DE-PS 12 21 680 ist bereits ein durch Taktimpulse fortschaltbarer elektronischer Verteiler in Form eines Schieberegisters bekannt, bei dem alle Stufen mit Ausnahme der letzten Stufe je einen Eingang eines Koinzidenzgatters dann aussteuern, wenn sie sich in der zweiten Lage befinden. Der in diesem Fall beim Auftreten des nächsten Taktimpulses auftretende Ausgangsimpuls des Koinzidenzgatters schaltet die erste Stufe in die erste Lage um. Auf diese Weise werden Fehlauswertungen vermieden, so daß immer nur an einem Vertei- lerausgang ein Taktimpuls auftritt.

Es ist ferner bereits eine Prüf- und Fehlerkorrekturschaltung für Ringzähler bekannt (IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 10, Nr. 10, März 1968, S. 1565 bis 1566), die eine Korrektur vornimmt, falls kein oder meh rere Bit im Ringzähler umlaufen. Hierzu sind je im Ring zähler enthallendem Flip-Flop zwei Und-Gatter sowie eine dem Ringzähler vorgeschaltete, aus einem zusätzlichen Flip-Flop und mehreren Und-Gliedern bestehende

steuerschaltung, die über ein Oder-Glied an den Ringzähler angeschlossen ist, erforderlich.

Bei einer weiterhin bekannten Prüf- und Korrekturschaltung für binäre geradzahlige n-stufige Ringzähler DE-AS 1247 396) wird das Umlaufen einer »1« daiurch sichergestellt, daß eine Und-Schaltung mit N — 1- Eingängen, die mit den 0-Ausgängen von N — \ bistabilen Stufen verbunden sind, mit ihrem Ausgang mit dem 1-Eingang der freien Stufe verbunden ist Bei dieser Korrekturschaltung wird mit Hilfe der Und-SchaltuDg sichergestellt, daß sich mindestens eine »1« beim Beginn der Zählimpulse im Zähler befindet

Weiterhin wird bei der genannten Prüf- und Korrekturschaltung das Auftreten einer »1« bei einer bestimmten Kippstufe überwacht und es werden beim Auftreten dieser bestimmten »1« alle übrigen ungeradzahligen Stufen gelöscht in Verbindung mit einer besonderen Rückstellung aller geradzahligen Stufen wird erreicht daß nach jedem Umlauf der l-aus-/i-Betrieb sichergestellt wird. Bei besonders großen Anforderungen an die Betriebssicherheit kann es jedoch erwünscht sein, die Eliminierung einer überzähligen »1« vor Beendigung des Umlaufes vorzunehmen.

Ferner ist aus der DE-AS 11 95352 ein elektrischer Verteiler in Form einer im Ring geschalteten Zählkette bekannt bei dem eine Rückstellanordnung vorgesehen ist die sämtliche Stufen der Zählkette bis auf eine dann in den Zustand »Null« überführt wenn die ausgenommene Stufe in den Arbeitszustand überführt ist Mit Hilfe dieser Rückstellanordnung werden bei jedem Umlauf einmal etwa infolge von Störungen oder beim Einschalten des Gerätes in unerwünschter Weise zusätzlich in den Ringzähler eingespeiste Zustände »Eins« gelöscht Die Beseitigung von Fehlern wird dadurch erreicht daß ein zweiter Ausgang einer ersten Kippstufe mit den Rücksetzeingängen der folgenden Kippstufen verbunden ist

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 und mit hoher Betriebssicherheit festzustellen und zu beseitigen. Insbesondere soll mit geringem Aufwand wirksam sichergestellt werden, daß durch Störspannungen keine bleibende Störung der vorgesehenem Arbeitsweise des Ringzählers verursacht wird, so daß die so geschützten Ringzähler auch in Einrichtungen mit besonders hohen Anforderungen an die Betriebssicherheit Verwendung finden können.

Gemäß der Erfindung wird die Schutzschaltung zur Lösung dieser Aufgabe in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise ausgebildet

Hierdurch ergibt sich ein besonders einfach realisierbarer Schutz gegen ein fälschliches Umlaufen von zwei oder mehreren an beliebiger Stelle befindlichen Bit im Ringzähler.

Dabei genügt es, daß das weitere NAND-Gatter an wenigstens die Hälfte, insbesondere bei einer geraden Zahl an die Hälfte und bei einer ungeraden Zahl die der Hälfte folgende ganze Zahl der bistabilen Kippstufe angeschlossen ist

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung läßt sich das Einschreiben eines fehlenden Bit in den Ringzähler dadurch vornehmen, daß die »O«-Ausgänge aller bistabilen Kippstufen an je einen Eingang eines NAND-Gliedes geführt ist, dessen Aus&mg an den Setz-Eingang einer der bistabilen Kippstufen gelegt ist, und daß das NAND-Gatter während des Weiterschaltens der Kippstufen durch Anlegen des negierten Taktes an einen weiteren Eingang des NAND-Gatters gesperrt ist

An Stelle wenigstens eines der NAND-Gatter kann gegebenenfalls ein an die »I «-Ausgänge der Kippstufen angeschlossenes Oder-Gatter vorgesehen sein.

Die Erfindung wird an Hand des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert

Die Figur zeigt einen Ringzähler mit einer Schutzschaltung, die den Zähler gegen zwei bis mehrere an beliebiger Stelle befindliche Bit sichert

Die Figur zeigt einen siebenstufigen synchronen Ringzähler, der aus sieben bistabilen Kippstufen KI...K7 besteht, die durch TTL-Flip-Flops gebildet sind. Die Kippstufen K1... K 7 sind dadurch zu einem Ring geschaltet daß jeweils der Ausgang Q der einen mit dem vorbereiteten Setz-Eingang D der darauffolgenden Kippstufe verbunden ist So ist z. B. der Ausgang Q1 der ersten Kippstufe Ki an den vorbereiteten Setzeingang DI der zweiten Kippstufe KI gelegt Die »1 «-Ausgänge Q1...Q7 der Kippv^fen K1H...K7 sind an die Steueranschlüsse ί... 7 geführt, an denen das angegebene Steuersignal nach einem 1-aus-n-Code erscheint

Jede Kippstufe K1... K 7 besitzt einen für Setzen und Rücksetzen wirksamen differenzierenden bzw. auslösenden Eingang. Diese auslösenden Eingänge sind parallel geschaltet und werden über die Gatter G 4 und G 5 durch den Takt Tgesteuert
Die KippstufenKI...K7besitzenfeaier jeweilseinen »0«-Ausgang bzw. invertierenden Ausgang Q. Die invertierenden Ausgänge Q1... Q 7 sind jeweils an einen Eingang des TTL-NAND-Gatters G1 geführt, dessen Ausgang an einer, zusätzlichen Setz-Eingang §7 der bistabilen Kippstufe K 7 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 Negationsglied G 4 mit dem Takt Tbeaufschlagt

Die Rückstelleingänge R1...R7 der Kippstufen KI... K7 sind gemeinsam an den Ausgang des Negationsgliedes G 6 gelegt dessen Eingang die Rückstellsignale R zugeführt werden. Der Rückstelleingang R1 der ersten Kippstufe K1 ist dagegen nicht an das Negationsglied G 6 angeschlossen, sondern er wird von den

invertierenden Ausgängen Qi...Q6 der Kippstufen KI...K6 aus über das NAND-Gatter GI und das diesem nachgeschaltete Negationsglied G 3 angesteuert.
Das NAND-Gatter GI kann dabei Bestandteil des NAND-Gatters G1 sein.

Andererseits kann an die Stelle des NAND-Gatters G2 ein an die »1«-Ausgänge QI... QH angeschlossenes Oder-Gatter treten, das für den Fall, daß das NAND-Gatter Gl durch ein an die »1«-Ausgänge Q1... Q 7 angeschlossenes Oder-Gatter gebildet ist, Bestandteil dieses Oder-Gatters sein kann. Ferner können das Oder-Gatter und das Negationsglied G 3 zu einem Nor-Glied zusammengefaßt werden.
Wenn einer der negierten Ausgänge Qi...Q6 die log 0 hat, wird die Kippstufe K1 auf der log 0 festgehalten. Die letzte Kippstufe K7,d.h. die Kippstufe, die im Ring vor der am Rückstelleingang R1 anzusteuernden Kippstufe K1 liegt, ist von dieser NAND- bzw. Oder-Verknüpfung ausge-chlossen, da durch Schaltkreislauf-

zeiten sonst beim Takten ein Übernehmen der log 1 zwischen beiden Kippstufen K 7 und K1 verhindert wird. Die Löschung unerwünschter Bit ist schon sichergestellt, wenn die Hälfte der Kippstufen des Ringes auf

die festzuhaltende Kippstufe einwirken. Ein besonders geringer Aufwand ergibt sich dabei dadurch, daß das weitere NAND-Gatter G 2 bei einer geraden Zahl von Kippstufen an die Hälfte und bei einer ungeraden Zahl die der Hälfte der Kippstufen folgende Zahl der bistabi- s len Kippstufen angeschlossen ist

An Stelle wenigstens eines der NAND-Gatter G 1 und G 2 kann gegebenenfalls ein an »1 «-Ausgänge Q angeschlossenes Oder-Gatter vorgesehen werden.

Die erste Kippstufe K1 ist mit ihrem zusätzlichen Setzeingang S1 an den Ausgang des Negationsgliedes G 6 gelegt

Bei ordnungsgemäßem Betrieb des Ringzählers liegt immer an einem einzigen negierten Ausgang Q eine log 0, weiche am Ausgang des NAND-Gatters G1 des is log 1 erzwingt und damit keinen Einfluß auf die Kipp stufe K 7 hat Wird durch Störspannungen das im Ring zähler umlautende Bit gelöscht, so haben alle negierten Ausgänge ν die i°g i. der Ausgang des NAND-Gatter»

G1 schaltet auf die log 0 und setzt damit über den Setz-Eingang S 7 die Kippstufe Kl auf die log 1, d. h. das fehlende Bit wird in eine bestimmte Stufe neu eingespeichert Damit wird durch den negierten Ausgang Q 7 das NAND-Gatter G 1 wieder gesperrt

Da während des Weiterschaltens der Kippstufen K 1... K 7, bedingt durch deren Laufzeiten, kurzzeitig alle negierten Ausgänge Q die log 1 führen, wird während dieser Zeit das NAND-Gatter Gi zwangsweise gesperrt. Dies geschieht auf besonders einfache Weise durch Anlegen des negierten Taktes T an einen weiteren Eingang des NAND-Gatters C1.

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. Ver- J5 lieren derartige Wähler durch Störspannungen das um· !s'üfends Bit, so kann dies zur Stillegung der betreffenden Station führen. Außerdem kann es bei derartigen Einrichtungen unerwünscht sein, da3 zwei benachbarte Bit zugleich durch den Zähler laufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schutzschaltung für durch einen Takt steuerbare Ringzähler, die aus derart in Kette geschalteten bistabilen Kippstufen bestehen, daß im Ringzähler ein Bit von Stufe zu Stufe umläuft, wobei an die bistabilen Kippstufen eine Auswerteschaltung zur Signalisierung vom Wert 1 abweichender Zahlen von umlaufenden Bits angeschlossen ist und durch die Auswerteschaltung bei einem festgestellten Wert 0 eine Einrichtung zum Einschreiben eines Bit in eine der bistabilen Kippstufen veranlaßt wird und/ oder wobei an wenigstens einen 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 Bit steuerbar ist, d a -durch gekennzeichnet, daß eine der bistabilen Kippstufe^ (K\...KT) über ein Nand-Gatter (G 2) pjcksteähar ist, an dessen Eingänge eine Zahl von unmittelbar darauf folgenden Kippstufen, mit Ausnahme der in der Kettenschaltung letzten und daher der rückstellbaren Kippstufe (K 1) unmittelbarvorgeschalteten, angeschlossen ist

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das weitere NAND-Gatter (G 2) an wenigstens die Hälfte, insbesondere bei einer geraden Zahl an die Hälfte und bei einer ungeraden Zahl die der Hälfte folgende ganze Zahl der bistabilen Kippstufen (K 1... K T) angeschlossen ist

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet fiaß die »O«-Ausgänge aller bistabilen Kippstufen an je einen Eingang eines NAND-Gliedes (G 1) geführt ist usssen Ausgang an den Setz-Eingang (ST) einer der bistabilen Kippstufen (K T) gelegt ist und daß das NAND-Gatter (G 1) während des Weiterschaltens der Kippstufen (K 1... K 7) durch Anlegen des negierten Taktes (Takteingang T) an einen weiteren Eingang des NAND-Gatters gesperrt ist.

4. Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle wenigstens eines der NAND-Gatter (G 1, G 2) ein an »1«-Ausgänge der Kippstufen (K\ ...KT) angeschlossenes Oder-Gatter vorgesehen ist.