DE2317228C3 - Schaltungsanordnung zur Abgabe von Binärimpulsen - Google Patents

Description

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Im Gegensatz zu analog arbeitenden Schaltungen,, bei denen Prüfsignale in einfacher Weise an ausgewählten Schaltungsknoten eingeführt werden können, ergeben sich in der Regel bei digitalen Schaltungen Prüfbedingungen, welche die Eingabe von Prüfsignalen an ausgewählten Schaltungsknoten verhindern. Beispielsweise kann beim Prüfen einer hintereinander geschalteten Reihe von Logikgliedern der zu prüfende Eingang eines Logikgliedes mit dem Ausgang eines vorhergehenden Logikgliedes verbunden sein, das beim Betrieb in dem logischen Zustand »0« das Prüfeingangssignal »festklemmen« und die wirksame Eingabe eines Prüfimpulses durch herkömmliche Schaltungsmittel an diesem Schaltungsknoten verhindern kann. Die übliche Lösung für dieses Problem besteht darin, daß der Prüfeingang von dem vorhergehenden Ausgang getrennt wird, so daß der Eingangszustand elektrisch frei prüfbar ist. Indessen können Schaltungsknoten häufig nicht isoliert werden, ohne die Vorspannung oder andere Betriebszustände zu ändern.

Eine Schaltungsanordnung zur Abgabe von Binärimpulsen ist z. B. aus der US-PS 35 99 098 bekannt. Diese Scnaltung arbeitet jedoch nur in den Zuständen »0« und »1«. Ein dritter oder Zwischenzustand ist nicht vorhanden.

Aus der US-PS 36 49 851 ist es bekannt, Halte-Schaltungen vorzusehen, die die jeweils gewählten Logikpegel festhalten, auch wenn das Eingangssignal abgeschwächt oder abgeschaltet wird.

Der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff derart weiterzubilden, daß die Einsatzmöglichkeiten vergrößert werden, ohne daß andererseits die Gefahr der Erzeugung ungültiger logischer Zustände entsteht.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann drei verschiedene Betriebszustände haben, in denen sie Prüfimpulse an eine zu untersuchende Schaltung abgeben kann. Sie kann eine manuell einstellbare Schaltung aufweisen, um einen Prüfimpuls mit der geeigneten Polarität abzugeben und den binären Signalzustand an einem Schaltungsknoten zu ändern.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert.

Ein manuell betätigbarer einpoliger Umschalter 9 ist zwischen Masse und einem der Eingänge eines Paares kreuzweise verbundener Umkehrverstärker 11, 13 verbunden. Diese Schaltungsanordnung erzeugt eine Impulsflanke 15 (unabhängig davon, ob der Schaltkontakt 9 nachprellt), welche dann durch ein Widerstands/ Kondensatornetzwerk 17 differenziert wird. Der entstehende differenzierte Impuls wird dem Umkehrverstärker 19 zugeführt, der einen Ausgangsimpuls 21 abgibt, welcher eine Impulsbreite (VM hat, die gleich dem Zeitintervall ist, in welchem der differenzierte Impuls 15 über der Betriebsschwellwertspannung ν des Verstärkers 19 bleibt.

Der impuls 21 wird über in Kaskade geschaltete Umkehrverstärker 23 und 25 und ein Leitungsnetzwerk 27 einem Eingang 29 der Ausgangsstufe und durch ein Differenziernetzwerk 31 und einen Umkehrverstärker 33 (ähnlich dem Differenziernetzwerk 17 und dem Umkehrverstärker 19) und einen Widerstand 34 einem anderen Eingang 35 der Ausgangsstufe zugeführt. Das Differenziernetzwerk 31 erzeugt einen Impuls der gleichen Polarität wie der dem Eingang des Verstärkers 19 zugeführte Impuls entsprechend der abfallenden Flanke des Impulses 21 vom Verstärker 19. Dadurch erzeugt der Verstärker 33 einen Impuls mit einer Impulsbreite (V'2), welche gleich dem Zeitintervall ist, in welchem der differenzierte dem Eingangsverstärker 33 zugeführte Impuls über der Betriebsschwellwertspannung ν bleibt. Die Signale kommen daher an den Eingängen 2?·, 35 der Ausgangsstufe zeitlich verzögert aber mit. der gleichen Polarität beim ursprünglichen Betrieb des Schalters 9 an. Impulse mit umgekehrtem Vorzeichen, weiche im Umkehrbetrieb des Schalters 9 gebildet werden, werden von den Verstärkern 19, 33 nicht hindurch gelassen. Die Verstärker 11,13,19,23,25 und 33 können alle in einer oder mehreren integrierten Schaltungen herkömmlicher Art gebildet werden und die Vorspannung für diese Schaltungen kann in noch zu beschreibender Weise aus den Versorgungsleitungen abgeleitet werden.

Die Ausgangsstufe weist ein Paar Eingangstransistoren 37, 39 auf, die Basiselektroden 29 und 35 haben,

welche Impulse aufnehmen können und über den Widerstand 41 und die Kollektorlasten 43, 45 vorgespannt werden können, um ohne die angelegter. Impulse normalerweise nichtleitend zu sein. Die Ai;gangstransistoren 47, 49 haben Basisanschlüsse, die mit den betreffenden Kollektorlasten verbunden sind, und sie haben Kollektor-Emitter-Strecken, die seiiell du^ch dei: Widerstand 41 mit den Versorgungsleitungen verbunden sind. Bei diesct Anordnung sind die Ausgangstransistoren 47, 49 normalerweise nichtleitend und der Ausgangsknoten 51 an der gemeinsamen Verbindung der Transistorausgangskreise ergibt daher einen hohen Ausgangswiderstand in der Größenordnung von 1 ΜΩ. Dieser Betriebszustand »abgeschaltet« ist ideal für die Prüfung eines Schaltungsknotens geeignet, da der hohe Widerstand den Schaltungsknoten nicht belastet. Die Impulse 29, 35, welche in der vorgeschriebenen Weise bei einer manuellen Betätigung des Schalters 9 erzeugt werden, bewirken, daß zuerst die Transistoren 39 und 49 und dann die Transistoren 37 und 47 momentan leitend werden. Diese beiden zusätzlichen Betriebszustände bewirken, daß das Potential des Ausgangsknotens 51 momentan (Vi) auf Massepotential {Logikzustand »0«) festgeklemmt wird und dann momentan (V2) ungefähr auf dem Potential der Versorgungsleitung (Logikzustand »L«) festgeklemmt wird. Nachdem der dem Verstärker 37 zugeführte Impuls (Vi) beendet ist, befindet sich der Ausgangsknoten 51 wieder im Zustand »abgeschaltet« mit hoher Ausgangsimpedanz. Wenn ein untersuchter Knoten sich ursprünglich im Logikzustand »0« befand, hat der erste Impuls (to-t\) vom Verstärker 49 im wesentlichen keine Wirkung, während der nachfolgende Impuls (V'2) vom Verstärker 47 einen Zustandswechsel an dem untersuchten Knoten hervorruft. Wenn der untersuchte Knoten ursprünglich den Logikpegel »L« hat, dann wird der erste Impuls (to-h) eine Änderung am Knoten auf einen Logikzustand »0« bewirken, in dem der Knoten momentan durch den Transistor 49 auf Massepotential festgehalten wird. Der nachfolgende Impuls (h-t2) treibt dann den geprüften Knoten wieder in den Logikzustand »L«. Das hat die Wirkung, daß jeder Logikzustand eines untersuchten Schaltungsknotens einfach durch die Betätigung des Schalters 9 geändert werden kann.

Um einen angemessenen Treiberstrom zur Änderung des Lojiikzustandes eines untersuchten Schaltungskno tens bereitzustellen, weist die Ausgangsschaltung einen großen Kondensator 53 auf, der als Ladungsqucllc zur momentanen Abgabe von Strom an den Ausgang dieni, wenn der Transistor 47 momentan leitend wird. Dieser Kondensator, der langsam bei niedrigen Anfangssirompegeln von der Versorgungsleitung aufgeladen wird, entlädt sich über den Widerstand 55 und den dazu parallelen Kondensator 57 in den untersuchten .Schaltungsknoten, während 400 ns mit einem Spitzenstrom von ungefähr 1 Ampere. Dieses führt zu einer extrem niedrigen durchschnittlichen Verlustleistung in einem mit einem Schaltungsknoten verbundenen Bauteil. Die Gefahr einer zufälligen Beschädigung der Prüfschaltung ist daher extrem gering. Der Widerstand 55 und der Kondensator 51 begrenzen den Strom auf sichere Werte für den Fall, daß der Ausgang unbeabsichtigt mit hohen Spannungen verbunden wird.

Bei der Rückstellung des Schalters 9 in seine normale Kontaktlage erhalten die Transistoren 37 und 39 keine Impulse. Diese Transistoren werden ungefähr 800 ns nach der ursprünglichen Betätigung des Schalters 9 in den nicht-leitenden Zustand zurückgeführt. Daher hat die Umschaltung des Schalters 9 keine Wirkung.

Die mit dem Widerstand 41 verbundene Versorgungsleitung 59 kann zur Aufnahme von Leistung (bei + 5 V) von der geprüften Schaltung verbunden werden und die Verstärker 11, 13, 19, 23, 25 und 33 in integrierter Schaltung sind derart angeschlossen, daß sie von der Versorgungsleitung 59 die Vorspannung durch eine in Vorwärtsrichtung gepolte Germaniumdiode 61 erhalten. Dadurch ergibt sich ein Spannungsabfall von einigen Zehntel Volt für die Vorspannung der Transistoren 37, 39 bezüglich der entsprechenden Treiberverstärker 25, 33 und ein Sperrspannungsschutz gegenüber einer versehentlichen Polaritätsumkehr beim Anschluß der Versorgungsleitung an eine Spannungsquelle. Zur Begrenzung des Vorspannungssignales für die Verstärker auf einen sicheren Maximalwert ist eine Zenerdiode 63 angeschlossen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Abgabe von Binärimpulsen mit einem Paar Ausgangssignalstufen, die: mit einem gemeinsamen Ausgangsanschluß verbunden sind und in nicht-leitenden und leitenden Signalzuständen betreibbar sind und Signalstrom in entgegengesetzter Richtung bezüglich des gemeinsamen Ausgangsanschlusses während des Betriebes in den betreffenden leitenden Signalzuständen führen, gekennzeichnet durch eine Schaltung (19, 23, 25, 33), die an die Ausgangssignalstufen (47, 49) eine Folge von Anfangs- und Folge-Taktimpulsen (to-tf, tt-h) derart nach Maßgabe eines an die Schaltung abgegebenen Triggersignals abgibt, daß die Abstiegsflanke des Anfangsimpulses und die Anstiegsflanke des Folgeimpulses im wesentlichen zusammenfallen, so daß die Ausgangssignalstufen unmittelbar aufeinanderfolgend betreibbar sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Verstärker (19, 33) vorgesehen sind, von denen jeder auf ein über einem ausgewählten Pegel liegendes Signal anspricht, eine erste Differenzierschaltung (17) die Triggersignale an den ersten Verstärker (19) abgibt und eine zweite Differenzierschaltung (31) von dem ersten Verstärker an den zweiten Verstärker (33) ein Ausgangssignal abgibt und am Ausgang des zweiten Verstärkers einen Taktimpuls mit einer Vorderflanke erzeugt, die im wesentlichen mit der Rückflanke des Ausgangssignales vom ersten Verstärker zusammenfällt und eine andere Schaltung (23, 25) mit dem Ausgang des ersten Verstärkers (19) verbunden ist und einen anderen Taktimpuls mit einer Vorderflanke erzeugt, die im wesentlichen mit der Vorderflanke des Ausgangssignales vom ersten Verstärker zusammenfällt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan einen bistabilen Schaltkreis (U, 13) zur Abgabe von Triggersignalen bei einem angelegten Signal aufweist und ein manuell betätigbarer Schalter (9) mit der bistabilen Schaltung zur wahlweisen Änderung von deren Betriebszustand und zur Erzeugung von Triggersignalen verbunden ist.