DE2343472B2 - Schaltungsanordnung zum Decodieren eines digitalen Signals bei stark schwankender Abtastgeschwindigkeit - Google Patents

Description

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F i g. 5 ein Blockschaltbild einer rein digitalen düngen ideal und wird als Eingangssignal für die er-

Schaltungsanordnung zur erfindungsgemäßen Aus- findungsgemäße, anschließend zu beschreibende

wertung von Pulssignalen, Schaltung benutzt.

Fig.6 Signale, die beim Betrieb der Anordnung Ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen

gemäß F i g. 5 auftreten, 5 Schaltung zur Decodierung dieses regenerierten Si-

Fig.7 ein Blockschaltbild einer anderen rein di- gnals ist in Fig. 2 gezeigt. Das zu decodierende

gitalen Schaltungsanordnung zur erfindungsgemäßen Eingangssignal wird am Eingang 200 zugeführt und

Auswertung von Pulssignalen, gelangt von dort an ein UND-Glied 202, zwei Tor-

Fig. 8 Signale, die beim Betrieb der Anordnung schaltungen 204, 206 für Analogsignale und an eine

gemäß Fig. 7 auftreten. io bistabile Kippschaltung 210. Die Ausgangssignale

Von den Pulssignalen in Fig. 1 ist bei l(a) ein der Torschaltungen 204, 206 werden einer Verglei-Impulszug mit einer Anzahl von Impulsen 10 bis 32 cherschaltung 208 zugeführt, die vorzugsweise aus von ungefähr gleicher Amplitude in bestimmten zeit- einem Differentialverstärker besteht. Dieser erzeugt liehen Abständen voneinander gezeigt. Die gerad- dann ein vorgegebenes Ausgangssignal, wenn die zahligen Impulse 10, 12, 14 ... 28, 30, 32 haben 15 beiden Eingangssignale im wesentlichen, aber nicht ungefähr gleiche zeitliche Intervalle, während die un- notwendigerweise genau gleich sind. Das Vergleichergeradzahligen Impulse 17, 21, 23 zwischen die ge- ausgangssignal wird dem Rückstelleingang des biradzahligen Impulse in Zeitintervallen eingeschoben stabilen Kippgliedes 210 und dem zweiten Eingang sind, die im wesentlichen halb so groß sind wie die des UND-Gliedes 202 zugeführt. Auf diese Weise Intervalle zwischen den geradzahligen Impulsen. Die 20 liefert das UND-Glied 202 dann und nur dann ein geradzahligen Impulse haben offensichtlich ein kon- Ausgangssignal, wenn ein Eingangssignal am Einstante Wiederholungsfrequenz F, während ein Zug gang 200 und ein Gleichheits-Ausgangssignal der geradzahliger und ungeradzahliger Impulse eine Im- Vergleicherschaltung 208 gleichzeitig auftreten. Sopulswiederholungsfrequenz 2 F hat. Aus dieser Be- mit wird bei jedem Ausgangssignal des UND-Glieziehung stammt die sehr häufig und auch nachfolgend 25 des 202 die bistabile Kippschaltung 212 umgeschaltet, in dieser Beschreibung verwendete Bezeichnung F 2 F Das ergibt eine Pcgelumkehr der beiden Ausgangsfür diese Form der Impulsfrequenzmodulation. Ent- anschlüsse.

fernt man die Bezugslinie 40 aus der Kurve, so Prinzipiell gibt es zwei etwas unterschiedliche Arbleibt effektiv eine Reihe von Streifen in bestimmten ten von bistabilen Kippschaltungen.
Abständen entsprechend demselben Prinzip übrig. 3° Die eine Art hat nur einen Eingang. Bei Anlegen Werden diese Streifen gedruckt, so wird der Abstand eines richtig bemessenen Auslöseimpulses wird die in eine Strecke umgewandelt. Die zeitlichen Ab- Kippschaltung von einem ersten stabilen Zustand stände können durch Abtasten solcher Streifen mit in den zweiten umgeschaltet. Diese Schaltung arbeitet im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit wieder- für die angelegten Auslöseimpulse als einstelliger Bigewonnen werden. Bei dieser Art der Impulsfrequenz- 35 närzähler (Modulo-2-Zähler) und wird deshalb im modulation sind die geradzahligen Impulse (oder folgenden auch »bistabile Zählstufe« genannt.
Streifen) immer vorhanden und stellen daher eine Die andere Schaltung hat zwei getrennte Eingänge für die Taktgabe verfügbare Information dar. die bei zum Einstellen und Rückstellen; ein Impuls an dem zahlreichen Anwendungen sehr erwünscht ist. Ob- einen Eingang versetzt die Kippschaltung immer in wohl nicht unbedingt notwendig, ist es bei einer gro- 4° den ersten stabilen Zustand, und ein Impuls an dem Ben Anzahl von Anwendungen üblich, vor die Daten anderen Eingang versetzt sie immer in den zweiten eine Anzahl von Taktimpulsen zu setzen und even- stabilen Zustand. Diese Art von Kippschaltung wirkt tuell auch die Daten mit einer Anzahl derartiger wie ein Speicher für einen einzelnen Binärwert und Taktimpulse abzuschließen. Die Daten in der darge- wird deshalb im folgenden auch »bistabile Speicherstellten Codegruppe stellen die Binärzeichen 101 TO 45 schaltung« genannt.

dar. der Rest der Codegruppe besteht nur aus Takt- Die bistabile Kippschaltung 210 arbeitet als bi-

impulsen. Nach der vorlaufenden Gruppe von Takt- stabile Speicherschaltung und ist überdies so aus-

impulsen wird eine Eins durch einen Impuls, wie z. B. gelegt, daß sie nur beim Auftreten eines Taktimpul-

den Impuls 17, in der Mitte eines Bitinten alls er- ses an einem dritten Eingang umgeschaltet werden

kannt und eine binäre Null als das Fehlen eines Im- 5° kann.

pulses in der Mitte eines solchen Bitintervalls (z\u- Die komplementären Ausgänge der bistabilen sehen d^n Impulsen 18 und 20). Bei herkömmlichen Zählstufe 212 sind einzeln mit den Sägezahn-Gene-Anordnungen wird eine elektronische Abtastung in ratorschaltungen 214 und 216 verbunden. Hier kann der Mitte des BrrintervaUs vorgenommen, um fest- eine Vielzahl verschiedener üblicher Schaltungen bezustellen, ob ein Impuls erscheint oder nicht. Bei 55 nutzt werden. Wesentlich ist, daß eine Integration vielen Anwendungen erscheinen impulsfrequenz- stattfindet und daß der Augenblickswert für einen modulierte Puissignaie als das in F i g. 1 (b) gezeigte nachfolgenden Zeitabschnitt festgehalten werden Signal, bei dem Taktinformation and Daten als Über- kann. Die einfachen /?C Integrationsschahungen, insgänge in einem Zweipegel-Signal erscheinen (Wech- besondere mit diodengesteuerten Aeflade- and längeseltaktschnft). Diese Form wird besonders bei ma- *o ren Fntladczeitkonstanten, sind für die meisten Fälle gnetiscner Aufzeichnung benutzt. Ein solches Signal geeignet. Zwei UND-Glieder 218 und 220 skid mil wird beim Anlegen an eine Differenzierschaltung je einem Eingang einzeln mit den komplementären (elektromagnetische Übertrager sind das zwangläufig) Ausgängen der bistabilen Zählsttrfe 212 and mit in em S^jnal der in F i g. 1 (c) gezeigten Form um- ihren zweiten Eingängen gemeinsam mit dem Ausgewandelt. Nachdem das differenzierte Signal gleich- 65 gang der Vergleicherschaltung 208 verbanden. Diese gerichtet and an eine Impolsformstufe angelegt UND-Glieder liefern ein Signal auf je eine von zwei wurde, erhält man ein Impulssignal der in Fig 1 (d) Differenzierschaltungen 222 und 224 zum Rickstelgezeigten Form. Dieses Signal ist for viele Anwen- len der Sägezahn-Generatorschalttmg 214 oder 216

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im Anfang eines jeden Zyklus (Taktintervalls). Eine. sind übliche Integrationsschaltungen mit zwei Be-Orundform einer solchen Differenzierschaltung ist triebsarten, nämlich Rückstellung auf den Anfangsiin Transistor mit normalerweise hoher Impedanz, zustand und Integration. Die Schaltung 330 arbeitet der parallel zu dem kapazitiven Element der Inte- als Integrationsschaltung und die Schaltung 332 als grationsschaltung geschaltet ist. Die Differenzier- 5 Halteschaltung für ein Analogsignal. Einrichtungen schaltungen sind mit einem ODER-Glied 226 ver- zum Rückstellen der Schaltung 330 in den Anfangsbunden, um am Ausgang 228 Taktimpulse zu er- zustand (Nullwert) sind am Eingang 334 angeschloszeugen. Die in den Sägezahn-Generatorschaltungen sen. Das Ausgangssignal der Schaltung 330 wird 214 und 216 gespeicherten Werte, die je einem Zeit- vor deren Rückstellung kurzfristig an den Eingang Intervall entsprechen, werden durch die Torschaltun- io 336 angelegt, um der Halteschaltung 332 diesen Wert gen 204 und 206 an die Vergleichsschaltung 208 als Anfangswert (d. h. als zu speichernden Wert) weitergegeben. Die Torschaltungen können normaler- einzugeben. Einrichtungen zum Anlegen eines konweise gesperrte Verstärker mit Verstärkung 1:1 sein, stanten Eingangssignals (K) an die Schaltung 330 wobei die Vorspannung beim Auftreten von Impul- sind mit dem Eingang 338 verbunden. Das Ausgangssen am Eingang 200 entfällt. Diese Torschaltungen 15 signal der Schaltung 330 entspricht daher dem Proarbeiten vorzugsweise im zu erwartenden Betriebs- dukt aus dem Konstantwert (K) und der Zeit, d. h. bereich linear, in gewissen Grenzen kann jedoch für

viele Anwendungen eine beträchtliche Abweichung J '_okdt = k-t + 0.

von der Linearität zugelassen werden. Entsprechendes gilt für die Linearität der Sägezahn-Generator- 20 Das Signal am Eingang 340 der Schaltung 332 schaltungen 214 und 216. Die Anordnung stellt also ist Null, wodurch das Ausgangssignal der Schaltung die bistabile Kippschaltung 210 zurück, wenn gleiche 332 gleich dem Anfangswert ist. Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgend abge- Der Ausgang der Integrationsschaltung 330 ist

fühlten Impulsen auftreten; am Ausgang 230 tritt mit je einem Eingang der beiden Vergleicherschaldann ein Signal auf, das anzeigt, daß der zuletzt auf- 25 tungen 342 und 344 verbunden. Die anderen Eingenommene Binärwert eine binäre Null war. Der gänge der Vergleicherschaltungen 342 und 344 sind komplementäre Anschluß 231 führt dann ein Signal, einzeln mit den Verbindungspunkten eines Spandas anzeigt, daß der zuletzt empfangene Binärwert nungsteilers verbunden, der am Ausgang der Haltekeine binäre Eins ist. Das Signal für die binäre Eins schaltung 332 nach Masse angeschlossen ist und aus tritt am Ausgang 231 auf, wenn beim Auftreten 30 den in Reihe geschalteten Impedanzen 346, 347 eines Eingangsimpulses am Eingang 200 das Aus- und 348 besteht. Bei den meisten Anwendungen gangssignal des Vergleichers 208 Null ist, wodurch können hier gewöhnliche Widerstände benutzt werein aktiver Impuls am Ausgang des Inverters 234 den. Die Ausgangssignale der Vergleicherschaltunerscheint, sodaß die Kippschaltung 210 eingestellt gen 342 und 344 werden an das UND-Glied 350 wird. 35 angelegt, wobei zwischen dieses UND-Glied und die

Durch Abtasten eines ungeradzahligen Impulses Vergleicherschaltung 342 ein Inverter 352 eingewird die bistabile Kippschaltung 210 eingestellt und schaltet ist. Diese Anordnung ist eine Bereichsverdas Signal am Ausgang 231 auf den der binären Eins gleicherschaltung, die einen Ausgangsimpuls erzeugt, zugeordneten Wert gebracht. Die Sägezahn-Genera- wenn A > B > C ist, wobei B das Ausgangssignal torschaitungen 214 oder 216 werden nicht zurück- 40 der Integrationsschaltung 330 und A und C der vorgestellt, weil das Ausgangssignal der Vergleicher- gegebene obere bzw. untere Grenzwert sind, schaltung 208 zu diesem Zeitpunkt bewirkt, daß Die Ausgangsleitung des UND-Gliedes 350 ist

beide UND-Glieder 218 und 220 gesperrt bleiben. mit dem Einstell-Eingang einer bistabilen Kippschal-Zum Zeitpunkt des nächsten Impulses am Eingang tung (Speicherstufe) 354 verbunden, deren Rückstell-200 bewirken die Ausgangssignale der Sägezahn- 45 eingang über eine Inverterschaltung 356 mit dem Generatorschaltungen 214 und 216 das Rückstellen Ausgang des UND-Gliedes 350 verbunden ist. Das der bistabilen Kippschaltung 210, wodurch am Aus- Ausgangssignal der Inverterschaltung 356 wird auch gang 230 auf das Signal für die binäre Null auftritt. an das UND-Glied 302 angelegt, um ein Einstellen Eine bistabile Kippschaltung 236 wird zur Takt- der bistabilen Kippschaltung 304 beim Empfang von impulszeit entsprechend den an den Anschlüssen 230 50 Impulsen, die eine binäre Eins darstellen, zu ver- und 231 auftretenden Signalen eingestellt. Diese hindern. Die am Eingang 300 auftretenden Impulse Kippschaltung 236 ist die Ausgangsstufe der Gesamt- werden einem dritten Eingang der bistabilen Kippschaltung and gibt an den Ausgängen 240 und 241 schaltung 354 zugeführt und stellen diese jeweils ds Ergebnis Nullen und Einsen ab. nur beim Auftreten eines Eingangsimpulses ein bzw.

Im Blockschaltbild der F i g. 3 ist eine andere 55 zurück. Die Werte der Widerstände 346 bis 348 wer-Schaltungsanordnung gezeigt. Das Eingangssignal den nach dem jeweils zu decodierenden Pulssigna! wird an den Eingang 300 angelegt, der mit dem ausgewählt. Die Widerstände können bei vielen An UND-Glied 302 verbanden ist, welches ähnlich ar- Wendungen gleich groß sein, so daß z. B. V_s und ²/, beitet wie das UND-Glied 202. Eine bistabile Kipp- der Amplitude des Ausgangssignals der Schaltung schaltang (Speicherschaltang) 304 wird durch das 60 332 an die Vergleicherschialtangen 344 bzw. 342 an-Ansgangssignal des UND-Gliedes 302 eingestellt, gelegt wird. Das ist ein guter Toleranzbereich for en das ebenfalls Taktimpnlse an die UND-Glieder 318 Zweifrequenz-Pulssignal, bei dein die vorkommende! end 320 (die ähnlich arbeiten wie die UND-Glieder Intervalle im Verhältnis 2:1 stehen. 218 und 220) und an den Taktimpulsausgang 328 Die Impulse, die binäre Einswerte darstellen, wer

liefert. Nach dem Einstellen wird die bistabile Kipp- ⁶S den also etwas kritischer analysiert, bevor das Signa schaltung 304 durch das Ausgangssignal des UND- am Eins-Ausgang 361 der bistabilen KippscbaiitHi; Gliedes 318 zurückgestellt «ad so zur Taktzeit ein 354 auf Eins gebracht wird, lsi übrigen wfed das S3 kurzer Impuls erzeugt. Die Schaltungen 330 und 332 gnal am Nuil-Ausgaeg 3SO auf Null gehaltea.

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Der Toleranzbereich kann auch vergrößert wer- eine mit der Steuerschaltung 504 verbundene Leiden bis zu Grenzwerten, die V₄ bzw. ^s/₄ des Gesamt- tung 524 entsperrt wird. Die bistabile Kippschaltung bereichs betragen, wobei sich die Störanfälligkeit und 520 wird eingestellt (dies ergibt ein der »Eins« komdas Auflösungsvermögen ändern. Der Spannungstei- plementäres Signal am Ausgang 521), wenn die Verier könnte ebensogut mit dem Ausgang der Integra- s gleicher 516 und 518 andere Ausgangssignale abtionsschaltung 330 verbunden sein. geben. Der »Größer«-Anschluß und der »Gleich«-

In F i g. 4 sind als Beispiel Impulszüge zur Dar- Anschluß der Vergleicherschaltung 516 sind mit dem stellung der Reihenfolge bei der Rückstellung bzw. ODER-Glied 526 verbunden, dessen Ausgangslei-Einstellung der Integrations- und Halteschaltungen tung an das UND-Glied 528 angeschlossen ist, um 330 und 332 auf die Anfangsbedingung gezeigt. Zwei io die bistabile Kippschaltung 520 einzustellen und ein an den Eingang 300 angelegte Impulse eines Impuls- Steuersignal über eine Leitung 529 an die Steuerzuges sind in F i g. 4 (a) gezeigt. Das Ausgangssignal schaltung 504 abzugeben. Das Signal auf der Leides UND-Gliedes 302 ist in F i g. 4 (b) gezeigt; dar- tung 529 kennzeichnet eine Grenzweitüberschreitung aus ergibt sich am Eins-Ausgang der bistabilen Kipp- oder ein Außertrittfallen und soll unter diesen Beschaltung 304 ein Signalverlauf gemäß F i g. 4 (c). 15 dingungen ein Arbeiten des Systems verhindern. Der Einstellimpuls für die Integrationsschaltung 332 Dem Empfang einer binären Null entspricht das Zuist in F i g. 4 (d) gezeigt, und der Rückstellimpuls sammentreffen eines Taktimpulses am Anschluß 530 für die Integrationsschaltung 330, der am Ausgang mit einer Null am Anschluß 521. des UND-Gliedes 320 auftritt, ist in F i g. 4 (e) ge- Die Steuerschaltung 504 liefert die Impulszüge in zeigt. Für einen Toleranzbereich zwischen V₉ und 20 Fig. 6. Das Eingangssignal der Steuerschaltung ist ²/_s verläuft das Ausgangssignal des UND-Gliedes in Fig. 6(a) mit 532 bezeichnet. Von diesem Ein-350 zwischen den Datenimpulsen gemäß Darstellung gangssignal werden die wiedergegebenen Rückstellin F i g. 4 (f). Das Signal steigt nach oben an im Ab- impulse 534 in F i g. 6 (b) und die Ladeimpulse 536 schnitt 410 und erreicht das durch den Abschnitt in Fig. 6 (c) sowie die Abtastimpulse 538 in 412 dargestellte Niveau. Die Impulsflanken 414, 416, as F i g. 6 (d) und die Durchschaltimpulse 540 in 418 und 420 treten jeweils wenige Nanosekunden F i g. 6 (e) abgeleitet. Die Steuerschaltung arbeitet in nacheinander auf, wobei jede von einer vorher- der Weise, daß die Vorderkanten der Eingangssignalgehenden Impulsflanke abhängig ist. Die Impuls- impulse 532 die Vorderkanten der Rückstellimpulse flanke 422 ist abhängig von den Konstanten der bi- 534 bewirken. Die Hinterkanten der Rückstellimpulse stabilen Kippschaltung 304 und bewirkt die beiden 30 534 erzeugen die Vorderkanten der Ladeimpulse 536 Impulsflanken 424 und 426. Die Impulsflanke 428 und der Durchschaltimpulse 540. Die Vorderkanten bewirkt die Impulsflanken 430 und 432. der Abtastimpulse 538 werden durch die Hinter-

Die Möglichkeit, eine große Anzahl von Halb- kanten der Ladtimpulse 536 erzeugt, während die

leiterschaltungen auf einem einzigen Plättchen zu Hinterkanten hinreichend verzögert werden, damit

integrieren, erlaubt allgemein die Verwendung korn- 35 am Anschluß 530 brauchbare Abtastimpulse auf-

plizierter Schaltungen, die bisher nur für Höchst- treten.

leistungssysteme wirtschaftlich eingesetzt werden Eine andere digitale Version der Erfindung, spekonnten. Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 5 ziell für Grenzwerte bei einem Drittel und zwei Dritgezeigt. Der Eingangsimpulszug wird am Eingang teln, ist in Fig.7 gezeigt. Der Eingangsimpulszug 500 angelegt, der mit einem UND-Glied 502 und *o wird an den Eingang 500 angelegt, der mit einem einer Steuerschaltung 504 verbunden ist. Die Aus- UND-Glied 502 und der Steuerschaltung 704 vergangssignale des UND-Gliedes 502 stellen einen Bi- bunden ist. Der Ausgang des UND-Gliedes 502 ist närzähler 506 zurück, an dessen Eingang ein Im- mit dem Rückstelleingang eines Zählers 706 verbunpulsgenerator 508 mit relativ hoher Frequenz ange- den, der ein Drittel der von dem Impulsgenerator schlossen ist. Auf diese Weise zählt der Binärzähler 45 508 ausgehenden Bezugsimpulse zählt. Ein UND-506 die Anzahl der vom Impulsgenerator S08 abge- Glied 708 und eine Impulsfrequenzteilerschalrung gebenen Impulse zwischen je zwei am Eingang 500 710 sind für die Weitergabe von Impulsen zwischen erscheinenden Eingangsimpulsen. Bei dieser Anord- den Impulsgenerator 508 und den Zähler 706 einnung mißt der Zähler 506 das Zeitintervall zwischen geschaltet. Der Generator 508 ist ebenfalls direkt aufeinanderfolgenden Taktimpulsen bzw. zwischen 50 mit einem Binärzähler 712 verbunden, der durch einem Taktimpuls und einem eine binäre Eins dar- jeden von der Steuerschaltung 704 kommenden Taktstellenden Impuis. Jeder vom Zähler 506 abgegebene impuls zurückgestellt wird. Der Zählwert vom Binär-Zählwert wird an die Rechenschaltung 510 abgege- zähler 712 wird unter Steuerung der Steuerschaltung ben, die die Grenzwerte für die Feststellung der An- 704 auf einen Abwärtszähler 714 übertragen. Der Wesenheit eines Einerdatenbits vorherbestimmt. Der 55 Inhalt des Abwärtszählers 714 wird jeweils durch obere und der untere Grenzwert werden in die Re- vom UND-Glied 708 kommende Impulse verändert, gister 512 und 514 eingespeichert, deren Ausgangs- wenn dieses durch die Inverterschaltung 716 and ein signale an die Vergleicherschaltungen 516 bzw. 518 Mehrfach-ODER-Glied 718, das mit vorbesönaatEn abgegeben werden. Der obere und der untere Grenz- Stufen des AbwärtszäMers 714 verbunden ist, eotwert werden ständig mit dem jeweiligen Zählerstand 60 sperrt ist. Der Biaärzähler 712 gibt seines Z&ter-Hn Binärzähler 506 verglichen. Eine bistabile Kipp- stand an die Vergleicherschaltungen 517 und SlS schaltaag 520 wird zurückgestellt aod zeigt damit zusammen mit vorbestimmten Ausgabewerten des eine binäre Eins am Ausgang 521 an. Dieses Signal Zählers 706 ab. Diese Aosgangssignaie ergeben sich wifd dnxdi ein Aesgangssignal des »Klemer.-An- durch »festverdrahtete Verscbiebungen«, wodmdi schlnsses der VergtefcfeetscaaltHBg 516 und ein 65 der Wert am einen Ausgang dem binar nach rechts gB Ansgaagssignal des »Größere-An- oder links verschobenen Wert an einem anderen sdH^ssesdKVe*gMcfa«»^tafflgSE8 bestimmt, die Ausgang entspricht. Em Wert beträgt z. B. da Itoättel dem UtMMBleil SSBi zegäatm tv&aea, das ffeer einer ZaM, tasi dear andere Wert ist der um eine

Binärstelle verschobene Wert oder zwei Drittel dieser Zahl. Der Rest der Schaltung ist im wesentlichen derselbe wie bei der früheren Version.

Die Steuerschaltung 704 gibt die Impulszüge gemäß F i g. 8 ab. Das Eingangssignal ist bei 732 in F i g. 8 (a) dargestellt, von der ein Abtastimpulszug

734 in F i g. 8 (b) abgeleitet wird. Das Laden des Inhalts des Binärzählers in den Abwärtszähler erfolgt durch den Impulszug 736 in F i g. 8 (c) und der Zähler 706 wird durch die Irapulse 738 in F i g. 8 (d) zurückgestellt. Die Ausgangs-Durchschaltimpulse sind mit 740 in F i g. 8 (e) bezeichnet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Decodieren eines digitalen Signals bei stark schwankender Abtast- s geschwindigkeit, welches Datensignal aus Taktimpulsen und gegebenenfalls zwischen diese eingefügten Datenimpulsen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Frequenz der Taktfolge einstellbarer und bei sich ändernder Frequenz der Taktimpulse nachstellbarer Schaltkreis (212, 2*4, 216, 218, 220, 222, 224, 304, 330, 332, 336; 504, 506, 510, 512, 514; 706, 712, 714) vorgesehen ist, daß eine Vergleichsstufe (208; 342, 344, 346, 347, 348; 516, 518; 517, 518) mit einem vorgegebenen Toleranzbereich zum Feststellen der Abweichung und Nachfühiuag des Schaltkreises vorgesehen ist und daß eine Auswerteschaltung (202, 204, 206,210, 236; 302, 304, 350, 354, 356; 510, S22, 524, 526, 528) vorhanden ist, die in den gerade geltenden Taktimpulsabstand, jedoch außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches fallende Impulse als Datenimpulse erkennt und ausblendet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- as durch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zum Feststellen des jeweiligen Taktimpulsintervalls eine durch die Taktimpulse rückstellbare integrierende Schaltung (214, 216; 330) enthält.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Feststellen des jeweiligen Taktimpulsintervalls ein mit einem Impulsgenerator (508) verbundener erster Zähler (506,706) vorgesehen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zum Feststellen des Taktimpulsintervalls eine Integrierstufe (330) und eine Speicherstufe (332) sowie einen an der Speicherstafe angeschlossenen Spannungsteiler (346, 347, 348) zur Bestimmung des Toleranzbereiches enthält.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Toleranzgrenzen der Vergleichsstufe dieser zugeordnete Schaltmittel (332, 346, 347, 348; 510, 512, 514; 706, 708, 710, 712) vorgesehen und mit dem Eingang der Vergleichsstufe verbunden sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Integrationsschaltungen (214, 216; 330, 332) vorgesehen sind, deren eine der Akkumulation des Anzeigewertes und deren andere dem Speicher des Bezugswertes dient.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsstufe aus jeweils zwei Vergleichsschaltungen (342, 344; 516, 518; 517, 518) besteht, die je einen nach der einen bzw. der anderen Seite vom derzeitigen Sollwert abweichenden Toleranzwert definieren.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzbereich im wesentlichen zwischen Va und ²/_s des Taktintervalls liegt.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zum Feststellen des Taktimpulsintervalls für die wechselseitige Messung der aufeinanderfolgenden Taktinlervalle zwei Sägezahngeneratoren (214,216) enthält.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergieichsstufe aus zwei Amplitudenvergleichsschaltungen (516, 518) besteht, daß an den Ausgängen für »größer« und für »gleich« einer der beiben Vergleichsschaltungen (516) ein ODER-Glied (526) angeschlossen ist, daß eine bistabile Kippschaltung (520) mit einem mit dem ODER-Glied gekoppelten Einstelleingang, einem Rückstelleingang und zwei komplementären Ausgängen vorgesehen ist und daß ein UND-Glied (522) mit dem Ausgang für »kleiner« der ersten Vergleichsschaltung (516) und mit dem Ausgang für »größer« der zweiten Vergleichsschaltung (518) verbunden und ausgangsseitig am Rückstelleingang der Kippschaltung (520) angeschlossen ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zur Feststellung des Taktimpulsintervalls einen Impulsgenerator (508) aufweist, an dem ein mit einem Rückstelleingang versehener erster Zähler (506) angeschlossen ist, daß zwischen Impulseingang (500) und erstem Zähler (50$) ein UND-Glied (^02) eingeschaltet ist, das über eine Auftastleitung ansteuerbar ist, daß ferner eine Steuerschaltung (504) mit dem Impulseingang (500), mit dem Auftasteingang des UND-Gliedes und mit dem Ausgang des an der einen Vergleichsschaltung (516) angeschlossenen ODER-Gliedes (526) verbunden ist und eine Anzahl von Ausgangsleitungen aufweist, auf denen in Abhängigkeit von den Eingangsimpulsen und dem Ausgangssignal des ODER-Gliedes (526) zeitlich verschobene Impulse auftreten und daß mit dem ersten Zähler (506) eine Rechenschaltung (510) und zwei Register (512, 514) zur Berechnung bzw. Abspeicherung des oberen bzw. unteren Grenzwertes des Toleranzbereichs vorgesehen und mit den Vergleichsschaltungen (516, 518) verbunden sind.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein zv/eiter Zähler (712) vorgesehen ist, der unmittelbar mit dem Impulsgenerator (508) verbunden und dessen Rückstelleingang (R) mit der Steuerschaltung (704) verbunden ist, daß ferner ein UND-Glied (708) und eine Frequenzteilerschaltung (710) zwischen Impulsgenerator (508) und erstem Zähler (706) eingeschaltet sind, daß eine Abwärtszählschaltung (714) mit dem zweiten Zähler zur Aufnahme von Zählwerten, gesteuert durch die Steuerschaltung (704), verbunden und mit seiner Eingangsklemme (AB) mit dem Ausgang des UND-Gliedes (708) verbunden ist, daß ein weiteres ODER-Glied (718) mit dem Abwärtszähler (714) verbunden und ausgangsseitig an einer Inverterstufe (716) angeschlossen ist, die mit dem zweiten Eingang des UND-Gliedes (517, 518) über je eine Leitung mit verschiedenen Stufen des ersten Zählers (706) verbunden sind, welche sich durch einen vorbestimmten Zählwert voneinander unterscheiden.

1.3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzteilerschaltung ein Teilverhältnis von 1:3 aufweist

daß der vorbestimmte Unterschied zwischen den Stufen des eisten Zählers (706), an denen die Vergleichsschaltungen (517, 518) angeschlossen sind, den Faktor 2 beträgt.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Decodieren eines digitalen Signals bei stark schwankender Abtastgeschwindigkeit, welches Datensignal aus Taktimpulsen und gegebenenfalls zwischen diese eingefügten Datenimpulse besteht.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, bei denen ein Signal zur Darstellung binärer Daten so moduliert wird, daß sich zwei verschiedene Frequenzen ergeben. Oft ist dabei das Verhältnis der Impulsbreiten bzw. Frequenzen 2:1. Die Signale können in elektrischer Form oder auch als Aufzeichnung in ao Form von Magnetisierungen oder Strichmarken auftreten. Zum Stand der Technik sei hier beispielsweise auf die USA-Patentschriften 28 53 357 und 32 17 329 verwiesen. In diesen Patentschriften ist eine magnetische Aufzeichnung beschrieben, bei der Impulsfrequenzmodulation (pulse rate modulation PRM) mit einem Verhältnis von 2: 1 benutzt wird, um Daten auf binärer Grundlage zu unterscheiden.

Im Prinzip besteht ein impulsfrequenzmoduliertes Signal aus zwei Teilsignalen, die zueinander harmonisch sind. Das Teilsignal mit der niedrigeren Frequenz ist meist das Taktsignal, und das Teilsignal mit der höheren Frequenz ist meist das modulierende Signal, obwohl dies nur für einen bestimmten Code zutrifft.

Es gibt Signale mit zwei verschiedenen Impulsbzw. LUckenbreiten, die keine Grundtaktinformation enthalten, und solche mit Grundtakt, dem dann meist die eine ücr beiden vorkommenden Frequenzen entspricht. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist die Wech- +o seltaktschrift (auch F 2 F-Verfahren genannt).

Es sind zahlreiche Schaltungen zur Auswertung bzw. Demodulierung solcher Signale bekannt. Wenn, wie das bei vielen Anwendungen der Fall ist, die beiden vorkommenden Frequenzen bzw. Intervallbreiten konstant sind, bereitet die Auswertung keine Schwierigkeiten, weil Schaltungen verwendet werden können, die auf die festliegenden Zeitintervall- oder Frequenzwerte fest eingestellt sind, so daß nur eine Anfangssynchronisierung erfolgen muß.

Bei einem Teil der Anwendungen solcher Signale muß man aber mit dem Auftreten von unterschiedlichen Intervallbreiten bzw. Frequenzen rechnen, wobei sich dann Probleme ergeben. Es sind dies z. B. Fälle, wo man am Eingabeort zur Kostenersparnis billige Geräte verwenden will, an die keine hohen Genauigkeitsansprüche gestellt werden können, oder wo man zum Ablesen von Strichcode-Markierungen handgeführte Abtaststifte verwendet, deren Relativgeschwindigkeit natürlicherweise stark schwankt.

Es sind schon Einrichtungen bekanntgeworden, mit denen man trotz solcher Intervallbreiten- bzw. Frequenzunterschiede vernünftige Auswertungsergebnisse erhält. Hierbei wird während der Auswertung jeweils ein Bezugswert gebildet, der die Abweichung 6g selbst enthält und dadurch kompensiert. Die bekanntgewordenen Einrichtungen dieser Art sind aber nur für Signale bestimmt, die zwar zwei verschiedene Intervallbreiten, aber keine Grundinformation enthalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die mit relativ geringem Aufwand eine einwandfreie Auswertung von Zweifrequenzsignalen oder pulsfrequenzmodulierten Signalen erlaubt, die neben der Dateninformation auch Taktinformation enthalten, und zwar trotz Schwankungen gegenüber den nominellen Frequenzen bzw. Impulsbreiten.

Gegenstand der Erfindung ist also eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, die sich dadurch auszeichnet, daß ein durch die Frequenz der Taktfolge einstellbarer und bei sich ändernder Frequenz der Taktimpulse nachstellbarer Schaltkreis vorgesehen ist, daß eine Vergleichsstufe mit einem vorgegebenen Toleranzbereich zum Feststellen der Abweichung und Nachführung des Schaltkreises vorgesehen ist und daß eine Auswerteschaltung vorhanden ist, die in den gerade geltenden Taktimpulsabstand, jedoch außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches fallende Impulse als Datenimpulse erkennt und ausblendet.

Die Auswertung eines Pulssignals, das Takt- und Dateninformation enthält und bei dem aufeinanderfolgende Impulse oder Pegelwechsel in zwei verschiedenen, jeweils in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander stehenden Intervallen auftreten, wobei jeweils ein Bezugswert, der einem Taktintervall entspricht, eingesetzt ist, geht mit der neuen Schaltungsanordnung dabei so vor sich, daß ein Anzeigewert erzeugt wird, der dem Abstand zwischen dem zuletzt bei Erzeugung eines Taktimpulses aufgetretenen Ereignis einerseits und dem laufenden Zeitpunkt andererseits entspricht. Dieser Anzeigewert beim Auftreten des nächsten Ereignisses mit dem Bezugswert oder mindestens einem dem Bezugswert proportionalen Wert verglichen wird.

Wenn der Anzeigewert und der Bezugswert innerhalb eines vorgegebenen ToL anzbereiches einander gleich sind, wird ein Taktimpuls erzeugt und der gerade vorliegende Anzeigewert wird als neuer Bezugswert an Stelle des bis dahin vorhandenen Bezugswenes eingesetzt.

Wenn der Anzeigewert von dem Bezugswert in einem erheblichen, durch einen Toleranzbereich vorgegebenen Ausmaß verschieden ist, wird ein Markiersignal erzeugt, das die Feststellung eines bestimmten der beiden Binärzeichen anzeigt, die das Pulssigna! als Dateninformation enthält, wobei weder ein Taktimpuls abgegeben noch der bisherige Bezugswert geändert wird. Der laufende Anzeigewert wird danr ohne Unterbrechung weiter erhöht.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand vor Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeich· nungen beschrieben.

Die unter Schutz zu stellenden Merkmale der Er findung sind in den gleichzeitig beigefügten Patent ansprüchen enthalten.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 Pulssignale, die zur Auswertung durch di( erfindungsgemäße Schaltungsanordnung geeignet sind

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanord nung gemäß der Erfindung,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer anderen Schal tungsanordnung gemäß der Erfindung,

F i g. 4 Signale, die beim Betrieb der Anordnun) gemäß F i g. 3 auftreten,