DE2266021C3 - Schutzschalter für Ringzähler - Google Patents

Description

Eine derartige Schutzschaltung ist z. B. aus der DE-AS 11 83 946 bereits bekannt. Bei der vorbekannten Schutzschaltung ist eine »1 aus n<-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 ein Strom von der η-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 soli, 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 Fehlerfeststelleinrichtung bekannt (DE-AS 12 15 206), deren ordnungsgemäße Funktion mittels einer Prüfeinrichtung prüfbar ist Dabei ist eine Und-Schaltung mit mehreren, jeweils mit einem »O«-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 Fehlerfalle sind dabei nicht vorgesehen.

Weiterhin ist bei der Schaltungsanordnung eine Schwellwertschaltung vorgesehen, die einen Alarm veranlaßt, sobald sich bei einem l-aus-n-Zähler mehr Zählstufen als zulässig im Arbeitszustand befinden. Die Schwellwertschaltung besitzt mehrere Einsänge, 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 der 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 Verteilerausgang 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 mehrere Bit im Ringzähler umlaufen. Hierzu sind je im Ringso zähler enthaltendem 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 η-stufige Ringzähler (DE-AS 12 47 396) wird das Umlaufen einer »1« dadurch sichergestellt, daß eine Und-Schaltung mit N— 1-Eingängen, die mit den 0-Ausgängen von N—l bistabilen Stufen verbunden sind, mit ihrem Ausgang mit dem 1-Eingang der freien Stufe verbunden ist. Bei dieser Korrekturschaltung wird mit Hilfe der Und-Schaltung 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-n-Betrieb sichergestellt wird. Bei besonders großen Anforderungen an die Betriebssicherheit kann es jedoch erwünscht sein, die Eiiminierung einer überzähligen »1« vor Beendigung des Umlaufes vorzunehmen.

Ferner ist aus der DE-AS 11 95 352 ein elektrische? Verteiler in Feim 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 Oberführt ist Mit Hilfe dieser Rückstellanordung 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 en eicht 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 vorgesehenen Arbeitsweise de? 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 s'ch ein besonders einfach realisierbarer Schutz gegen ein fälschliches Umlaufen zweier benachbarter Bit im Ringzähler.

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 Ausgang an den Setz-Eingr.ng 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 »1 «-Ausgänge der Kippstufen angeschlossenes Oder-Gatter vorgesehen sein.

Die Erfindung wird an Hand des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert Die Figur zeigt einen Ringzähler mit einer Schutzschaltung, die ein Umlaufen eines Bit sicherstellt und das Umlaufen mehrerer benachbarter Bit verhindert

Die Figur zeigt einen siebenstufigen synchronen Ringzähler, der aus sieben bistabilen Kippstufen Ki... K 7 besteht, die durch TTL-Flip-Flops gebildet sind.

Die Kippstufen Ki ... Kl sind dadurch zu einem Ring geschaltet daß jeweils der Ausgang Q der eir»n mit dem vorbereitenden Setz-Eingang D der darauffolgenden Kippstufe verbunden ist. So ist z. B. der Ausgang Q1 der ersten Kippstufe K1 an den vorbereitenden Setzeingang D 2 der zweiten Kippstufe K 2 gelegt. Die »1 «-Ausgänge Q1 ... Q7 der Kippstufen Ki ... K 7 sind an die Steueranschlüsse 1 ... 7 geführt, an denen das angegebene Steuersignal nach einem 1-aus-n-Code erscheint

Jede Kippstufe Ki ... K7 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 Kippstufen Ki ... Kl besitzen ferner jeweils einen »O«-Ausgang bzw. invertierenden Ausgang Q. Die invertierenden Ausgänge Ql ... Q7 sind jeweils an einen Eingang des TTL-Nand-Gatters G i geführt dessen Ausgang an einen zusätzlichen Setz-Eingang 5 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 G i wird über das Negationsglied G 4 mit dem Takt !"beaufschlagt

Die Rückstelleingänge R2... R 7 der Kippstufen K2 ...Kl sind gemeinsam an den Ausgang des Negationgsgliedes G 6 gelegt, dessen Eingang die Rückstellsignale R zugeführt werden. Der Rückstelleingang R 1 der ersten Kippstufe K1 ist dagegen nicht an das Negationsglied G 6, sondern über die Verbindung 8 an den invertierenden Ausgang Q 2 der zweiten Kippstufe K 2 angeschlossen.

Die erste Kippstufe K i ist mit ihrem zusätzlichen Setzeingang 51 an den Ausgang des Negationsgliedes G 6 gelegt.

Bei ordnungsgemäßem Betrieb des Ringzählers liegt immer an einem einzigen negierten Ausgang Q eine log 0, welche am Ausgang des Nand-Gatters G 1 die log 1 erzwingt und damit keinen Einfluß auf die Kippstufe K 7 hat Wird durch Störspannungen das im Ringzähler umlaufende Bit gelöscht so haben alle negierten Ausgänge 0 die log 1, der Ausgang des Nand-Gatters G1 schaltet auf die log 0 und setzt damit über den Setz-Eingang 57 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 Q 7 das Nand-Gatter G1 wieder gesperrt.

Da während des Weiterschaltens der Kippstufen K1 ... K 7, bedingt durch deren Laufzeiten, kurzzeitig alle negierten Ausgänge Q 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 Tan einen weiteren Eingang des Nand-Gatters G1.

Der negierte Ausgang Q 2 der Kippstufe K 2 führt außerdem auf den Rückstelleingang R i der Kippstufe K1. Dadurch wird erreicht, daß nicht zwei benachbarte Bit durch den Zähler laufen können. Sollten einmal die Kippstufen K1 und K 2 gleichzeitig auf die log 1 stehen, bewirkt die log 0 vom negierten Ausgang Q 2über den Rückstelleingang R 1 das Löschen der Kippstufe K 1, d. h. eine log 1 in einer bestimmten Stufe setzt die vorhergehende Stufe auf die log 0.

Durch die vorgesehene Schutzschaltung wird mit einem besonders geringen zusätzlichen Schaltungsaufwand eine beträchtliche Erhöhung der Betriebssicherheit erreicht Insbesondere ist sichergestellt, daß im nstelligen Zähler immer nur ein Bit ist.

Die in der Figur 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 Einrichtungen selbst in der Lage sind, dies festzustellen bzw. eine Regenerierung herbeizuführen.

An Stelle des NAND-Gatters GI kann gegebenenfalls ein an »!«-Ausgänge Q angeschlossenes Oder-Gat-

ter vorgesehen werden.

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 Störspannungen das umlaufende Bit, so kann dies zur Stillegung der betreffenden Station führen. Außerdem kann es bei derartigen Einrichtungen unerwünscht sein, daß zwei benachbarte Bit zugleich durch den Zähler laufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

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 Kippstufe?! eine Auswerteschaltung angeschlossen isc, 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 der Ringzähler mit Hilfe von Rückstellsignalen derart steuerbar ist, daß eine der Stufen gesetzt und alle anderen rückgestellt werden, und daß der Rückstelleingang der mittels der Rückstellsignale setzbaren bistabilen Kippstufe (K 1) mit einem derartigen Ausgang (02) der im Ring unmittelbar darauffolgenden bistabilen Kippstufe (K 2) verbunden ist, daß bei zugleich gesetzten Kippstufen (Kl, K2) die eine der beiden rückgestellt wird.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die »O«-Ausgänge aller bistabilen Kippstufen an je einen Eingang eines NAND-Gliedes (G 1) geführt ist, dessen Ausgang an den Setz-Eingang (57) einer der bistabilen Kippstufen (K 7) gelegt ist, und daß das NAND-Gatter (G 1) während des Weiterschaltens der Kippstufen (Kl ... K7) durch Anlegen des negierten Taktes (Takteingang T) an einen weiteren Eingang des NAND-Gatters gesperrt ist

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle wenigstens eines der NAND-Gatter (Gl, G 2) ein an »!«-Ausgänge der Kippstufen (K 1 ... K 7) angeschlossenes Oder-Gatter vorgesehen ist.