DE2329846C3 - Schaltungsanordnung für elektrische Verdrahtungen, insbesondere für gedruckte Schaltungen, in taktgesteuerter Schaltkreistechnik - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für elektrische Verdrahtungen, insbesondere für gedruckte Schaltungen, mit mehreren Schaltkreisketten, die je aus einer eine vorgegebene Höchstzahl nicht überschreitenden Anzahl von Schaltelementen (z.B. Gatter-Schaltungen) sowie aus diese Schaltelemente miteinander bzw. mit dem Eingang und dem Ausgang der Schaltkreiskette verbindenden Leiterabschnitten bestehen, in taktgesteuerter Schaltkreistechnik, deren Taktfrequenz entsprechend der durch die Taktsteuerung bezweckten Ausblendung von Störsignalen durch die zur Übertragung eines Impulses über eine die genannte Höchstzahl von Schaltelementen enthaltende Schaltkreiskette erforderliche Zeitspanne bestimmt ist

Derartige Schaltungsanordnungen für elektrische Verdrahtungen müssen so beschaffen sein, daß sie eine störungsfreie Übertragung von Signalimpulsen vom Eingang jeder Schaitkreiskette, der beispielsweise mit einer als Sender arbeitenden bistabilen Kippstufe verbunden ist, bis zu ihrem Ausgang, der beispielsweise mit dem Eingang einer als Empfänger arbeitenden bistabilen Kippstufe verbunden ist, ermöglichen. Es müssen daher alle Störeinflüsse eliminiert werden, die zu Fehlschaltungen in den an die Ausgänge der einzelnen Schaltkreisketten angeschlossenen Empfangseinrichtungen führen können. Derartige Störungen werden beispielsweise durch die induktive und/oder kapazitive Kopplung zwischen benachbarten Leiterabschnitten hervorgerufen. Diese als Nebensprechen bezeichnete Erscheinung ist praktisch nur dadurch zu vermeiden, daß die Leiter einzeln abgeschirmt oder in genügender räumlicher Entfernung voneinander angeordnet sind.

Es ist dementsprechend bekannt, in gedruckten Schaltungen den Signalleiterbahnen sogenannte Beileiter zuzuordnen, weiche beidseitig mit Erdpotential verbunden sind und als Abschirmung wirken. Es ist leicht erkennbar, daß auch durch solche Beileiter eine vollständige Abschirmung der Signalleiter nicht zu erzielen ist Die Nebensprechdämpfung zwischen zwei Signali.np-Jse führenden Leitern ist eine Funktion ihres gegenseitigen Abstandes, der Weglänge ihrer Parallelführung der Anzahl und Länge der zugeordneten Beileiter. Die Zuordnung von Beileitern und/oder die zu einer ausreichenden Nebensprechdämpfung erforderliche räumliche Trennung der Signalleiter bringt erhebliche Schwierigkeiten bei der Schaltungsauflösung mit sich.

Eine andere wirksame Möglichkeit zur Vermeidung von Fehlschaltungen durch Störimpulse besteht in der Taktsteuerung von Schaltkreiskomplexen. Durch die Taktsteuerung werden Störimpulse ausgeblendet. Sie beiuht auf dem einfachen Prinzip, Sende- und Empfangsimpulsen genau definierte diskrete Zeitlagen in einem festen Zeitraster zuzuordnen.

Die Zeitpunkte, in denen Sendeimpulse erzeugt werden können, sind von den Zeitpunkten, in denen die Empfangseinrichtungen aktiviert bzw. die empfangenen Impulse ausgewertet werden, durch die Taktpause getrennt. Die Dauer dieser Taktpause bemißt sich nach der Zeitspanne, in der ein Signalimpuls über eine die mögliche Höchstzahl von Schaltelementen enthaltende Schaltkreiskette übertragen wird und in der durch wechselseitige Kopplungen zwischen einzelnen Schaltkreisketten entstehende Störimpulse abgeklungen sind. Da die Taktpausenbreite die Taktfrequenz und damit die Leistungsfähigkeit des Übertragungssystems bestimmt, soll jede Verlängerung der notwendigen Pausendauer durch Störimpulse möglichst vermieden werden. Der ungünstigste Betriebszustand für eine Störung durch Nebensprechen zwischen benachbarten Leitern liegt dann vor, wenn (unter Zugrundelegung von Schaltkreisketten, die je die gleiche Anzahl von Schaltelementen enthalten), der dem Ausgang am nächsten benachbarte Leiterabschnitt einer Schaltkreiskette auf den dem Eingang am nächsten benachbarten Leiterabschnitt einer anderen Schaltkreiskette koppelt. Der durch diese Kopplung hervorgerufene Störimpuls durchläuft die letztgenannte Schaltkreiskette noch einmal von ihrem Eingang bis zu ihrem Ausgang, klingt also erst nach Ablauf der doppelten Zeit ab, die für eine einfache Übertragung eines Signalimpulses erforderlich

ist Die Verhältnisse werden noch ungünstiger, wenn eine derartige Kopplung in eine benachbarte Schaltkreiskette nicht nur einmaj, sondern mehrfach erfolgt. Exakte Angaben über die Zeit, welche bis zum endgültigen Abklingen von Störungen verstreicht, sind unter Umständen überhaupt nicht möglich, nämlich dann nicht, wenn mittelbar oder unmittelbar in diejenige Schaltkreiskette rückgekoppelt wird, von der die Störung ihren Ausgang nimmt

Aus dem Voranstehenden wird erkennbar, daß auch bei taktgesteuerten Srhaltkreiskoniplexen die wirksame Kopplung zwischen Signalleitern nach Möglichkeit vermieden werden soll. Denn, wenn es auch grundsätzlich möglich ist, durch die Taktsteuerung der Schaltkreiskomplexe Störwirkungen, die durch das Nebensprechen zwischen Leiterabschnitten zweier Schaltkreisketten entstehen können, auszublenden, beeinträchtigen derartige Kopplungen die Leistungsfähigkeit des Übertragungssystems unter Umständen erheblich.

Durch die DT-PS 2017 075 ist eine Verdrahtungsanordnung für taktgesteuerte Schaltkreisketten bekanntgeworden, welche die Verwendung ungeschirmter Leiter erlaubt, ohne daß dadurch die Leistungsfähigkeit des Systems beeinträchtigt wird. Durch diese Druckschrift ist es bekannt innerhalb der Verdrahtungsfelder diejenigen Verdrahtungsabschnitte unterschiedlicher Schaltkreisketten zusammenzufassen, die (unter Zugrundelegung einer fortlaufenden beim Eingang beginnenden Numerierung der Verdrahtungsabschnitte) jeweils die gleiche Ordnungszahl besitzen. Hierdurch wird erreicht, daß induzierte Störimpulse etwa gleichzeitig mit den Arbeitsimpulsen in den Empfangseinrichtungen eintreffen und damit durch eine nur geringfügige Verlängerung der Taktpause ausgeblendet werden können. Die strenge Zuordnung von Leiterabschnitten nur gleicher Ordnungszahl bringt verschiedene Nachteile mit sich, unter denen insbesondere die folgenden hervorgehoben seien:

Der Entwurf komplexer Verdrahtungsfelder wird im allgemeinen mit Unterstützung elektronischer Rechenanlagen durchgeführt. Die genannte strenge Zuordnung jeweils nur gleicher Ordnungszahlen stellt eine sehr einschränkende Bedingung dar und erfordert ein entsprechend kompliziertes Rechenprogramm;

bei der Verlegung der Leitunget· im Verdrahtungsfeld ergeben sich vergleichsweise lange Wegstrekken;

falls die Verdrahtung aus Einzeldrähten besteht, ist so es in der Praxis nicht zu vermeiden, daß bei der Herstellung der Verdrahtung bereits eingelegte Drähte aus den Verdrahtungsgassen herausspringen und von dem mit der Herstellung oder Wartung betrauten Personal in falsche Verdrahtungsgassen wieder eingelegt werden. Hierdurch ist eine konsequente Einhaltung der oben angegebenen Anweisung in der Praxis überaus erschwert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorangehend geschilderten Nachteile zu beseitigen und eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei deren rechnerunterstütztem Entwurf nur vergleichsweise einfache Rechnerprogramme erforderlich sind und die eine größere Freizügigkeit für die Verlegung der einzelnenLeiterabschnitte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Maßnahmen ge* löst.

Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird die Anzahl der zulässigen Kopplungsstellen zwischen unterschiedlichen Schaltkreisketten erheblich vergrößert Hieraus ergibt sich eine wesentliche Erleichterung bei der Auflösung der Schaltkreiskomplexe. Aus der durch die Erfindung resultierenden Vergrößerung der Anzahl der zulässigen Kopplungsstellen ergibt sich ferner unmittelbar eine entsprechende Vereinfachung der Rechnerprogramme beim rechneranterstützten Schaltungsentwurf.

Im allgemeinen verlaufen die Schaltkreisketten über unterschiedliche Baugruppen eines Gerätes. Die einzelnen Baugruppen sind durch eine sogenannte Rahmenverdrahtung miteinander verbunden. Innerhalb der Rahmenverdrahtung können nun diejenigen Leiterabschnitte einander benachbart sein, die solchen unterschiedlichen Schaltkreisketten angehören, welche über eine eine erste vorgegebene Zahl ρ nicht überschreitende Anzahl von Schaltelementen mit dem Eingang und über eine zweite vorgegebene Zahl q nicht überschreitende Anzahl von Schaltelementen mit dem Ausgang der jeweiligen Schaltkreiskette verbunden sind. Hierbei gilt, daß die Summe der beiden vorgegebenen Zahlen, d. h. der Wert ρ + q, kleiner oder höchstens gleich der obengenannten Höchstzahl ist

Umfaßt die Rahmenverdrahtung, d. h. der zwischen unterschiedlichen Baugruppen liegende Teil ein und derselben Schaltkreiskette, zwei Verdrahtungsabschnitte, so können diese beispielsweise dadurch gegeneinander entkoppelt werden, daß sie unter einem gegenseitigen Winkel von etwa 45° durch das Verdrahtungsfeld der Rahmenverdrahtung geführt sind.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Es sind zwei Schaltkreisketten SKK 1 und SKK 2 vorgesehen, die gemeinsam auf einer gedruckten Leiterplatte angeordnet sind. Die Schaltkreiskette SKK1 enthält insgesamt m Schaltelemente (z. B. Gatterschaltungen). Sie sind jeweils mit der Bezeichnung

VI sowie mit einer fortlaufenden Ordnungszahl versehen. Diese Ordnungszahlen beginnen bei dem dem Eingang E1 der Schaltkreiskette SKK 1 am nächsten benachbarten Schaltelement VIl mit 1 und enden bei dem dem Ausgang A 1 der Schaltkreiskette SKK1 am nächsten benachbarten Schaltelement VIm mit m. Die Leiterabschnitte, die die Schaltelemente VIl bis VIm miteinander und das Schaltelement VU mit dem Eingang £1 sowie das Schaltelement VIm mit dem Ausgang A 1 verbinden, sind ebenfalls durchnumeriert. Und zwar tragen sie beginnend mit dem Leiterabschnitt /11 und endend mit dem Leiterabschnitt IX (m + 1) die fortlaufenden Ordnungszahlen 1 bis /n 4- 1.

Entsprechendes gilt für die Bezeichnungen der einzelnen Elemente der zweiten Schaltkreiskette SKK 2. Diese enthält insgesamt η Schaltelemente V21 bis V2n, die über Leiterabschnitte /21 bis /2 (n + 1) miteinander bzw. mit dem Eingang E2 und dem Ausgang A 2 der Schaltkreiskette SKK 2 verbunden sind.

Es sei angenommen, daß die Anzahl m der in der Schaltkreiskette SKK1 vorgesehenen Schaltelemente

VII bis VIm größer ist als die Anzahl η der in der Schaltkreiskette SKK 2 vorgesehenen Schaltelemente V21 bis V2/7. Die Zahl m ist dabei kleiner oder höchstens gleich der Höchstzahl h der in einer Schaltkreiskette insgesamt möglichen Elemente,

Nach der Erfindung ist wenigstens ein Teil derjenigen Leiterabschnitte Hk der Schalikreiskette SKKi

mit Leiterabschnitten /2/der Schaltkreiskette SKK 2 gekoppelt, deren Ordnungszahlen k bzw. / der folgenden Bedingung genügen:

k-l h-n.

Durch die Zulässigkeit dieser Kopplungen wird die topographischeGestaltung der Leiteranordnung z. B. auf einer gedruckten Leiterplatte außerordentlich erleichtert.

Liegen an den Eingängen eines Schaltelements Leiterabschnitte mit unterschiedlicher Ordnungszahl an, so ist für die Anwendung der genannten Bedingung

IO die jeweils höchste Ordnungszahl maßgebend.

Besteht eine Kopplung zwischen mehreren Leiterabschnitten unterschiedlicher Ordnungszahl, wobei der bei vorgegebenem Leiterabstand durch die parallele Weglänge gegebene Kopplungsfaktor jeweils kleiner ist als der die wirksame Übertragung eines Störimpulses ermöglichende Kopplungsfaktor, so ist bei der Benutzung der obengenannten Bedingung die jeweils höchste Ordnungszahl maßgebend, falls der der Summe der einzelnen parallelen Weglängen entsprechende Kopplungsfaktor größer oder gleich dem für eine wirksame Störimpulseinkopplung erforderliche Wert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für elektrische Verdrahtungen, insbesondere für gedruckte Schaltungen, S mit mehreren Schaltkreisketten, die je aus einer eine vorgegebene Höchstzahl nicht überschreitenden Anzahl von Schaltelementen (z. B. Gatterschaltungen) sowie aus diese Schaltelemente miteinander bzw. mit dem Eingang und dem Ausgang der Schaltkreiskette verbindenden Leiterabschnitten bestehen, in taktgesteuerte Schaltkreistechnik, deren Taktfrequenz entsprechend der durch die Taktsteuerung bezweckten Ausblendung von Störsignalen durch die zur Übertragung eines Impulses über eine die genannte Höchstzahl von Schaltelementen enthaltende Schaltkreiskette erforderliche Zeitspanne bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß unter Zugrundelegung einer beim Eingang (z.B. Ei) einer jeden Schaltkreiskette (z. B. SKK1) beginnenden fortlaufenden Durchnumerierung (z. B. 1 bis m + 1) der einzelnen Leiterabschnitte (z. B. /11 bis li(m + 1) der Schaltkreisketten (SKK 1) wenigstens ein Teil derjenigen Leiterabschnitte (z. B. Hk und 121) ungleicher Ordnungszahl (k bzw. I) in einer eine wechselseitige Impulsübertragung durch induktive und/oder kapazitive Kopplung (Nebensprechen) ermöglichenden Weise einander benachbart sind, von denen der Leiterabschnitt (121) mit der jeweils niedrigeren Ordnungszahl (I) einer Schaltkreiskette (SKK 2) angehört, deren Schaltelementezahl (n) kleiner oder gleich der genannten Höchstzahl (h) vermindert um die Differenz (k-l) der Ordnungszahlen (k bzw. I) der miteinander koppelnden Leiterabschnitte (/1 k und / 21) ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Schaltkreisketten über unterschiedliche Baugruppen und über Leiter der die Baugruppen miteinander verbindenden Rahmenverdrahtung verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Leiterabschnitte unterschiedlicher Schaltkreisketten innerhalb der Rahmenverdrahtung einander benachbart sind, die über eine eine erste vorgegebene Zahl (p) nicht überschreitende Anzahl von Schaltelementen mit dem Eingang und über eine zweite vorgege- 4$ bene Zahl (q) nicht überschreitende Anzahl von Schaltelementen mit dem Ausgang der Schaltkreiskette verbunden sind.