DE2406485A1

DE2406485A1 - Schaltungsanordnung zum vergleich der frequenzen von zwei impulszuegen

Info

Publication number: DE2406485A1
Application number: DE19742406485
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Shepherd
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1973-02-12
Filing date: 1974-02-11
Publication date: 1974-09-05
Also published as: GB1454531A; US3971994A

Description

PATENTANWÄLTE

DlPL -ING. LEO FLcUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

DIPL-ING ERNST RATHMANN

München 71, Melchiorstr. 42

Unser Zeichen: A 12 811

PERRANTI LIMITED Hollinwood-Lancashire England

Schaltungsanordnung zum Vergleich der Frequenzen von zwei

Impulszügen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für den Frequenzvergleich und insbesondere eine Schaltungsanordnung bei der eine vorgegebene Differenz zwischen zwei Impulswiederholungsfrequenzen angezeigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Vergleich der Frequenzen von zwei Impulszügen zu schaffen und deren Unterschied anzuzeigen.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch ein Register zum Speichern einer binären Zahl, eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Zuleitung der Impulszüge an das Register derart, daß Impulse des einen Zuges die binäre Zahl erhöhen und Impulse des anderen Zuges die binäre Zahl vermindern, ferner durch eine Einstelleinrichtung, die auf eine vorgegebene Anzahl von Impulsen

Lh/fi - - 2 -

409835/0981

des einen Umpulszuges anspricht, um das Register zu-veranlassen, eine vorgegebene binäre Zahl zu speichern und durch eine Ausgangseinrichtung, die anzeigt, wenn eine spezifizierte obere oder untere binäre Zahl im Register gespeichert ist.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, deren einzige Figur schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zeigt.

Die Schaltung umfaßt eine Vielzahl von bistabilen Einheiten, von denen jede einen Ausgang liefert, wenn sie eingestellt ist, während sie keinen Ausgang hat, wenn sie rückgestellt ist.

Die Schaltungsanordnung 5 umfaßt eine Steuereinrichtung 6, ein Register 7, eine Einstelleinrichtung 8 und eine Ausgangseinheit 9.

Die beiden Impulszüge werden an Eingangsklemmen IO und 11 der Steuereinrichtung gelegt. Ein Impuls des ersteh Zuges, der an der Klemme 10 liegt, stellt die bistabilen Einheiten 12 und ein. Das Ausgangssignal der bistabilen Einheit 12 öffnet ein Tor 14, an das die Eingangsklemme 11 angeschlossen ist und erregt einen Taktoszillator 15. Der Taktoszillator 15 hat zwei Ausgangsklemmen 17 und 18 und er liefert einen Taktimpuls abwechselnd an jede Ausgangsklemme.

Die Ausgangsklemme dar bistabilen Einheit 13 und die Ausgangsklemme 17 des Taktoszillators 15 bilden Eingänge eines NAND-Tores 19. Die Ausgangsklemme des Tores 19 ist an das Register angeschlossen und das Ausgangssignal des Tores 19 bildet ein Eingangssignal des Registers 7. Das Register umfaBt ein Schieberegister 20, ein Oder-Tor 21 und einenSchiebe-Impuls-Generator

409836/0981

Die Ausgangsklemme des Tores 19 ist ferner über ein invertierendes Tor 23 mit einem Tor 24 verbunden, das, wenn es getriggert wird, einen Rückstellimpuls für die bistabile Einheit 13 liefert. Das Tor 24 wird durch einen Impuls von einem Generator 25 getriggert, der seinerseits dirch jeden Register-Schiebe-Impuls vom Generator 22 getriggert wird.

Bei jedem Eingangsimpuls, der an die Klemme 10 angelegt wird, wird die bistabile Einheit 13 eingestellt, ferner wird durch einen Taktimpuls vom Ausgang 17 des Taktoszillators das Tor 19 getriggert, was dazu führt, daß die Information im Schieberegister um eine Stelle nach links in.der Figur verschoben wird. Durch den Register-Schiebeimpuls wird ferner über den Generator 25 und die Tore 23 und 24 die bistabile Einheit 13 rückgestellt nachdem jeder Eingangsimpuls verwendet worden ist.

Das Ausgangssignal des Tores 14 wird zum Einstellen einer bistabilen Einheit,16 verwendet, die mit Toren 26, 27 und 28 gekoppelt ist, die den Toren 19, 23 und 24 entsprechen, und die ferner mit dem Oder-Tor 21 verbunden ist. Ein Impuls des Zuges, der an die Klemme 11 angelegt ist, stellt die bistabile Einheit 16 ein und ein Taktimpuls vom Ausgang 18 des Taktoszillators 15 bewirkt, daß der gespeicherte Impuls zum Schieberegister 20 läuft und die Information im Schieberegister um eine Stelle nach rechts in der Figur verschoben wird. Die Tore 27 und 28 und der Generator 25 stellen die bistabile Einheit 16 nach dem Register-Schiebeimpuls zurück.

Das Schieberegister 20 ist ein reversibles 8-Bit-Schieberegister und es kann durch ein externes Signal mit einem Bit in Stufe fünf rückgestellt werden, während alle anderen Stufen leer sind. Von der ersten und der achten Stufe werden Ausgangssignale an die Ausgangseinrichtung 9 gegeben. Die Ausgangseinrichtung umfaßt bistabile Einheiten 29 und 30, die Ausgangssignale entsprechend

409836/0981

von der ersten und der achten Stufe des Schieberegisters liefern.

Die Einstelleinrichtung 8 umfaßt einen Zähler 31, der durch getaktete Impulse vom Tor 27 getriggert wird und einen parallelen Ausgang in binärer Form liefert. Geeignete Klemmen der parallelen Ausgangsklemmen sind mit einem Tor 32, das mehrere Eingänge hat, verbunden, ebenso wie der Ausgang des Generators 25, um ein Ausgangs-Zählsignal zu liefern, nachdem eine vorgegebene Anzahl von Steuerimpulsen von der Klemme 11 an das Schieberegister 20 gelegt worden ist.

Das Zählsignal wird über ein Oder-Tor 33, das zwei Eingänge hat, an einen Einstell-Impuls-Generator 34 gelegt. Der Generator 34 liefert einen Impuls, um das Schieberegister 20 einzustellen und um die bistabile Einheit 12 rückzustellen, nachdem die vorgegebene Anzahl von Steuerimpulsen gezählt worden ist. Ferner wird der Zähler 31 freigemacht, über eine Anschlußklemme 35 kann ein externer Einstellimpuls an den anderen Eingang des Oder-Tores 33 gelegt werden, um die bistabilen Einheiten 29 und 30 rückzusteIlen.

Im Betrieb wird ein externer Einstellimpuls an die Klemme 35 gelegt, so daß die bistabilen Einheiten 29 und 30 direkt rückgestellt werden, während das Schieberegister 20 und die bistabile Einheit 12 durch den Generator 34 rückgestellt werden. Ein erster Eingangsimpuls an der Klemme 10 stellt die bistabile Einheit 12 ein, um das Tor 14 zu öffnen und erregt den Taktoszillator 15. Der erste Eingangsimpuls stellt ferner die bistabile Einheit 13 ein und erzeugt einen Eingang am Tor 19. Der erste Taktimpuls vom Ausgang 17 des Taktoszillators 15 öffnet das Tor 19 und es wird ein Impuls an das Schieberegister 20 gelegt, um das gespeicherte Bit um eine Stelle nach links zu verschieben, d.h. in die Stufe vier, worauf der Generator 25 die bistabile Einheit 11 rückstellt.

- 5 A09836/0981

Der erste an die Klemme 11 angelegte Impuls läuft durch das Tor 14 und stellt die bistabile Einheit 16 ein. Der zweite Taktimpuls vom Oszillator 15 wird am Ausgang 18 erzeugt und er öffnet das Tor 16 worauf der Impuls an das Schieberegister gelegt wird, wodurch das gespeicherte Bit um eine Stelle nach rechts verschoben wird, d.h. aus der Stufe vier zurück in die Stufe fünf. Der Impuls erhöht ferner die Zahl im Zähler 31 um eins. Nach der Register-Verschiebung wird durch den Ausgang des Genarators 25 die bistabile Einheit 16 rückgestellt. Der zweite an die Eingangsklemme 10 angelegte Impuls stellt die bistabile Einheit 13 ein und wenn der dritte Taktimpuls am Ausgang 17 erscheint, wird der Impuls ans Schieberegister gelegt, um das Bit nach links in die Stufe vier zu verschieben. Der zweite Impuls, der an die Klemme 11 gelegt wird, bringt nach dem vierten Taktimpuls das Bit in die Stufe fünf des Registers zurück, wobei erneut die Zahl im Zähler 31 erhöht wird.

Während somit die Eingangsimpulse mit derselben Wiederholungsfrequenz erzeugt werden, wird das gespeicherte Bit zwischen den Stufen vier und fünf des Schieberegisters entsprechend dem Ausgang des Taktoszillators geschoben. Nachdem eine vorgegebene Anzahl von Impulsen an der Klemme 11 empfangen worden ist, erzeugt der Zähler 31 einen Ausgang, um die Bedingungen des Tores 18 zu erfüllen, derart, daß der Impulsgenerator 34 betätigt wird, um das Schieberegister 20 einzustellen, das gespeicherte Bit in die Stufe fünf zurückzubringen und die bistabile Einheit 12 rückzustellen.

Der nächste Eingangsimpuls stellt die bistabile Einheit 12 ein und öffnet das Tor 14 und er betätigt den Taktoszillator 15, so daß der Operations-Zyklus für eine Periode wiederholt wird, die durch die Zählung einer vorgegebenen Anzahl von Impulsen durch

409836/0981

den Zähler 31 bestimmt ist. Bei der dargestellten Schaltung ist ,der Zähler 31 mit dem Tor 32 verbunden, um nach jeweils zwanzig. Impulsen am Tor einen Ausgang zu liefern.

Wenn während einer Zwanzig-Impuls-Periode die Frequenz des an die Klemme 10 angelegten Impulszuges die Frequenz des an die Klemme 11 gelegten Impulszuges übersteigt, dann sind mehr Impulse vorhanden, um das gespeicherte Bit nach links zu schieben, als Impulse vorhanden sind, um es nach rechts zu schieben. Wenn während der Zwanzig-Impuls-Periode z.B. dreiundzwanzig Impulse an die Klemme 10 angelegt werden, so wird das gespeicherte Bit in die Stufe eins des Registers geschoben und die bistabile Einheit 29 eingestellt, um ein Fehlersignal zu liefern, das anzeigt, daß die Eingangsfrequenz zu hoch ist.

Wenn dagegen die Frequenz des an die Klemme 10 angelegten Impulszuges unter der Frequenz des an die Klemme 11 angelegten Impulszuges liegt, wird das gespeicherte Bit nach rechts geschoben, und wenn es die Stufe acht erreicht, stellt es die bistabile Einheit 30 ein, wodurch ein Fehlersignal erzeugt wird, durch welches eine niedrige Frequenz angezeigt wird. Wenn Schritte unternommen worden sind, das Eingangssignal wieder auf seine richtige Frequenz zu bringen, wird die externe Rückstellung manuell oder automatisch betätigt, um das Schieberegister und die bistabilen Einheiten 29 und 30 rückzustellen.

Der zulässige Fehler beträgt, wie gezeigt, für das Eingangssignal drei Impulse von zwanzig, d.h. + 15%, dies kann jedoch durch Veränderung der Rückstellposition des gespeicherten Bits im Schieberegister geändert werden, z.B. durch änderuxtg der Verbindungen zwischen dem Zähler 31 und dem Tor 32 oder durch Änderung der Kapazität des Zählers 31 und/oder des Schieberegisters .

409836/0981

Die einzige Voraussetzung für einen einwandfreien Betrieb ist die, daß die Frequenz des Taktoszillators größer sein muß als das zweifache der maximal möglichen Eingangsfrequenz von jedem der Impulszüge, damit bei beiden Impulszügen jeder Eingangsimpuls abgetastet werden kann.

Das Register kann eine Zwei-Richtungs-Zählschaltung aufweisen, die bei vorgegebenen Werten der gespeicherten Zahl ein Ausgangssignal liefert. Die Schaltung kann ferner dazu verwendet werden, die Abweichung, der Frequenz von einem Eingangs-Impulszug von derjenigen eines Impulszuges zu messen, der von einem gesteuerten Oszillator erzeugt wird..In diesem Fall sollte der Impulszug des Oszillators an die Eingangsklemme 11 gelegt werden, so daß diese genau gesteuerten Impulse im Zähler 31 gezählt werden. Die Steuereinrichtung 6 kann hierzu anstelle des Tores 14 einen geeigneten Oszillator enthalten, der durch den Ausgang der bistabilen Einheit 12 in derselben Weise erregt wird wie der Taktoszillator 15.

409836/0381

Claims

Patentansprüche

1.7 Schaltungsanordnung zum Vergleich der Wiederholungsfrequenzen von zwei Impulszügen, gekennzeichnet durch eine Registereinrichtung (7) zum Speichern einer binären Zahl, einer Steuereinrichtung (6) zur Steuerung der Zuführung der Impulszüge an das Register derart, daß durch Impulse des einen Zuges die binäre Zahl erhöht und durch Impulse des anderen Zuges diese binäre Zahl erniedrigt wird, eine Einstelleinrichtung (8) die auf eine vorgegebene Anzahl von Impulsen von einem Impulszug anspricht, um in dem Register eine vorgegebene binäre Zahl zu speichern, und durch eine Ausgangseinrichtung (9) zur Abgabe einer Anzeige wenn eine bestimmte obere oder untere binäre Zahl im Register (7) gespeichert ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch «gekennzeichnet , daß die Registereinrichtung (7) ein Schieberegister (20) aufweist, das eine Vielzahl von Stufen besitzt und betätigbar ist, um ein binäres Digit in nur einer Stufe aufzunehmen, daß das Schieberegister (20) auf einen Eingangsimpuls von einem Impulszug anspricht, um das binäre Digit in einer Richtung in eine benachbarte Stufe zu schieben und daß es auf einen Eingangsimpuls des anderen Impulszugs anspricht, um das binäre Digit in entgegengesetzter Richtung in eine benachbarte Stufe zu schieben, wobei das binäre Digit durch die Einstelleinrichtung (8) in diese eine Stufe einstellbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruh 2, dadurch g e k e η η -

- .9 409836/0981

zeichnet , daß das Schieberegister (20) eine gerade Anzahl von Stufen aufweist, daß das binäre Digit in eine der beiden mittleren Stufen einstellbar ist und daß es durch Anlegen von Impulsen von jedem Impulszug abwechselnd zwischen diesen beiden Stufen verschiebbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Schieberegister (20) ein Ausgangssignal liefert wenn das binäre Digit aus dieser einen Stufe um eine vorgegebene Anzahl von Stufen in der einen oder der anderen Richtung verschoben wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Registereinrichtung (7) eine Zwei-Richtungs-Zählschaltung aufweist, um in einer Richtung durch die Impulse des anderen Zuges zu zählen und für vorgegebene Werte der Zählung Ausgangssignale zu liefern.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung (6) zwei bistabile Schalter (13, 16) aufweist, von denen jeder einem der beiden Impulszüge zugeordnet ist und auf jeden Eingangsimpuls dieses zugeordneten Impulszuges anspricht, um ein Ausgangssignal zu liefern und daß er auf ein Rückstellsignal anspricht, um kein Ausgangssignal zu liefern, daß ferner Tore (19, 26) mit den bistabilen Schaltern (13, 16) verbunden sind, um das Ausgangssignal der Schalter auf die Registereinrichtung (7) zu geben, daß ferner Rückstelleinrichtungen vorgesehen sind, die auf die Tore ansprechen, um einen Rückstellimpuls an den jeweils zugeordneten bistabilen Schalter zu geben, und daß ein Oszillator (15)- vorgesehen ist, um Taktimpulse mit einer Wiederholungsfreguenz abzugeben, die wenigstens das. zweifache der Wiederholungsfrequenz der Impulszüge beträgt, um die Tore abwechselnd zu betätigen.

- 10 /»09836/0381

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch g.e k e η η zeichnet , daß die Steuereinrichtung (6) Einschalteinrichtungen mit einem Eingangstor (14) aufweist, um durch Impulse von einem der Impulszüge seinen zugeordneten bistabilen Schalter einzustellen und mit einer bistabilen Einheit (12) die auf einen Eingangsimpuls des anderen Impulszuges anspricht, um das Tor (14) zu öffnen und um den Oszillator (15) zu betätigen, wobei die bistabile Einheit (12) ferner auf die Einstelleinrichtung (8) anspricht, um das Tor (14) zu schliessen und den Oszillator (15) stillzusetzen.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Einstelleinrichtung (8) einen Zähler (31) aufweist, der die an die Registereinrichtung (7) von einem der bistabilen Schalter (13, 16) angelegten Impulse zählt und der nachdem er eine vorgegebene Anzahl von Impulsen gezählt hat, ein Signal abgibt, daß ferner ein Impulsgenerator (34) vorgesehen ist, der auf dieses Signal anspricht, um einen Einstellimpuls zu Einstellung der Registereinrichtung (7) und der Starteinrichtung (12, 14) zu erzeugen.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangseinrichtung (9) ein erstes bistabiles Element (29) aufweist, das auf eine bestimmte erste binäre Zahl, die im Register erscheint, anspricht, um ein erstes Ausgangssignal zu liefern, und daß sie ein zweites bistabiles Element (30) aufweist, das auf eine bestimmte zweite binäre Zahl, die im Register erscheint, anspricht, um ein zweites Ausgangssignal zu liefern.

409836/0981