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Dadurch, daß zwischen den beiden Widerstands-Kondensator-Gliedern
ein Verknüpfungsglied mit Negationswirkung eingefügt ist, ergibt es sich, daß bei
den Impulsflanken eines zugeführten Impulses bei dem einen der beiden Verknüpfungsglieder
die Ansprechschwelle in der einen Richtung, z. B. von höherer zu niedrigerer Spannung,
und beim anderen Verknüpfungsglied die Ansprechschwelle in der anderen Richtung,
also z. B. in Richtung von niedrigerer zu höherer Spannung, durchschritten wird.
Hat sich die an sich vorgesehene Ansprechschwelle beispielsweise infolge Fertigungstoleranzen
etwas verlagert, so werden die Auswirkungen dieser Verlagerung wegen der unterschiedlichen
Durchschreitungsrichtung bei den beiden Verknüpfungsgliedern weitgehend kompensiert.
Verwendet man Verknüpfungsglieder, die in C-MOS-Technik auf demselben Chip integriert
sind, so kann man bekanntlich damit rechnen, daß die Ansprechschwelle bei beiden
Verknüpfungsschaltungen
in derselben Weise verlagert ist (s. McMOS
Handbook von Motorola, Oktober 1973, S. 827 und 828). Eine Verlagerung der an sich
vorgesehenen günstigen Ansprechschwelle wirkt sich daher kaum in unerwünschter Weise
aus. Es ist günstig, wenn die Ansprechschwelle der Verknüpfungsglieder in der Mitte
zwischen der oberen und der unteren Impulsspannung liegt. Die Verzögerungszeit für
jeweils eine Flanke eines zugeführten Impulses besteht dann aus zwei gleich großen
Teilzeiten, von denen die eine Teilzeit durch das eine Widerstands-Kondensator-Glied
und die andere Teilzeit durch das andere Widerstands-Kondensator-Glied mitbestimmt
wird. Es zeigt sich, daß die prozentuale Abweichung der Verzögerung wesentlich geringer
als die prozentuale Abweichung der Ansprechschwelle ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von zwei Figuren näher erläutert.
In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
gezeigt. In der Fig. 2 sind Diagramme gezeigt, die den Verlauf von Spannungen an
mehreren Schaltungspunkten des in F i g. I gezeigten Ausführungsbeispiels angibt.
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An den Eingang a der in F i g. 1 gezeigten Schaltungsanordnung ist
das Widerstands-Kondensator-Glied mit dem Widerstand R 1 und dem Kondensator C1
angeschlossen. An den Verbindungspunkt b dieser beiden Schaltelemente ist der eine
Eingang des NAND-Gliedes N1 angeschlossen. An seinem Ausgang c ist das zweite Widerstands-Kondensator-Glied
aus dem Widerstand R 2 und dem Kondensator C 2 angeschlossen. An den Verbindungspunkt
d zwischen dem Widerstand R 2 und dem Kondensator C2 ist der eine Eingang des NAND-Gliedes
N2 angeschlossen, welches den Ausgang e hat. Die beiden noch freien Eingänge der
NAND-Glieder N1 1 und N2 sind an die Betriebsspannung + UB gelegt. Auch der Einganga
ist an die erwähnte Betriebsspannung + UB gelegt, und zwar über den Widerstand R3,
dessen Widerstandswert sehr klein gegen denjenigen des Widerstandes R 1 ist, der
zum an den Eingang angeschlossenen Widerstands-Kondensator-Glied gehört.
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Die wirksame Zeitkonstante des Widerstands-Kondensator-Gliedes R 1-C
1 wird durch das Vorhandensein des Widerstandes R 3 praktisch nicht verändert.
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Beim Einganga wird ein Impuls durch Betätigung des Arbeitskontaktes
s zugeführt. Ist dieser Kontakt nicht betätigt, so wirkt sich dort über den Widerstand
R 3 die Betriebsspannung + UB als Ruhespannung aus. Wird dagegen der Arbeitskontakt
s betätigt, so wird der Eingang a auf die Impulsspannung Masse gelegt. Erst nach
Öffnung dieses Arbeitskontaktes nimmt der Eingang a wieder die Ruhespannung +UB
an.
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Wie sich die Betätigung des Arbeitskontaktes s auf den übrigen Teil
der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 und insbesondere auf den Ausgang e auswirkt,
wird im folgenden an Hand der Diagramme in F i g. 2 näher erläutert.
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Bei diesen Diagrammen erstreckt sich die Zeitachse t jeweils in waagerechter
Richtung von links nach rechts und die Spannungsachse + U in senkrechter Richtung
von unten nach oben. In dem Diagramm Ua ist der bereits besprochene Verlauf der
Spannung am Schaltungspunktn dargestellt. Es ist auch die Impulsdauer ti gezeigt.
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Im folgenden werden zunächst die im Zusammen-
hang mit der Vorderflanke
des im Diagramm Ua gezeigten Impulses an den anderen Schaltungspunkten auftretenden
Spannungsverläufe näher erläutert. Wie aus dem Diagramm Ub erkennbar ist, liegt
am Schaltungspunktb zunächst wie beim Schaltungspunkta die Ruhespannung + UB, da
sich dort über die Widerstände R 3 und R 1 diese Spannung auswirkt.
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Mit Betätigung des Arbeitskontaktes s und der damit verbundenen Absenkung
der Spannung am Schaltungspunkta auf Masse beginnt die Entladung des Kondensators
Cl auf Masse. In das Diagramm Ub ist auch die Ansprechschwelle Us des NAND-Gliedes
N1 1 eingezeichnet. Wird diese Ansprechschwelle unterschritten, so wird das NAND-Glied
N 1 umgeschaltet. Diesen Umschaltvorgang ersieht man aus dem Diagramm Uc, in welchem
die am Ausgangc dieses NAND-Gliedes auftretende Spannung gezeigt ist. Solange an
den beiden Eingängen des NAND-Gliedes die Ruhespannung + UB liegt, liegt an seinem
Ausgang Masse. Wenn die am Schaltungspunkt b, also an dem einen Eingang dieses NAND-Gliedes,
liegende Spannung Ub die Ansprechschwelle Us unterschreitet, tritt wegen des Umschaltens
des NAND-Gliedes N1 an seinem Ausgang c nunmehr die Spannung + UB auf. Zu diesem
Zeitpunkt beginnt die Aufladung des Kondensators C2 über den Widerstand R 2. Dies
ist aus dem Diagramm Ud zu ersehen, welches die an dem Verbindungspunktde des Widerstandes
R2 und des Kondensators C2 auftretende Spannung zeigt. An diesen Verbindungspunkt
ist auch der eine Eingang des NAND-Gliedes N2 angeschlossen, dessen anderer Eingang
fest an der Spannung -k UB liegt. Am Ausgang des NAND-Gliedes N2 liegt zunächst
die Ruhespannung + UB, da das NAND-Glied N2 erst in seinen anderen Zustand umschaltet,
wenn die an seinem Eingang d liegende Spannung die Ansprechschwelle Us überschreitet,
s. Diagramm Ud. Die an seinem Ausgang e liegende Spannung springt zu diesem Zeitpunkt
von der Ruhespannung + UB auf Masse, wie auch aus dem Diagramm Ue ersichtlich ist.
Die dort gezeigte Ansprechverzögerung tan setzt sich also aus zwei Teilverzögerungen
zusammen, nämlich aus der Teilverzögerung für das Umschalten des NAND-Gliedes N1
und der Teilverzögerung für das NAND-Glied N2. Beim NAND-Glied N 1 wird dabei die
zugehörige Ansprechschwelle Us unterschritten und beim NAND-Glied N2 wird sie danach
überschritten.
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Liegt die Ansprechschwelle Us in der Mitte zwischen der hier als Impulsspannung
wirkenden Masse und der Ruhespannung + UB, so sind die von den NAND-Gliedern jeweils
verursachten Teilverzögerungen gleich groß.
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In den Diagrammen Ub', Uc', Ud' und Ue' ist auch dargestellt, wie
die Spannungsverläufe an den Schaltungspunkten b, c, d und e sind, wenn die Ansprechschwelle
Us um den Wert dUs verschoben ist.
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Der Verlauf der Spannung am Schaltungspunkt Ua wird dadurch nicht
beeinflußt. Auch der Verlauf der Spannung am Schaltungspunkt b wird dadurch nicht
beeinflußt. Es wird aber der Verlauf am Schaltungspunkt c beeinflußt, nämlich insofern,
als das NAND-Glied N1 1 diesmal früher als beim zuerst betrachteten Betriebsfall
umschaltet und damit die Spannung an seinem Ausgang c früher als sonst von Masse
auf die Spannung + UB springt. Dies hat zur Folge, daß der Anstieg der Spannung
am Schaltungspunkt d mit Aufladung des Kondensators C 2 früher als vorher
beginnt,
es wird aber erst nach einer längeren Zeit als vorher die jetzt höher liegende Ansprechschwelle
Us' des NAND-Gliedes N2 2 erreicht. Dies hat zur Folge, daß das NAND-Glied N2 erst
nach einer längeren Teilverzögerung als vorher umschaltet.
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Die Verkürzung der Teilverzögerung bei der Umschaltung des NAND-Gliedes
N 1 wird daher weitgehend durch die Verlängerung der Teilverzögerung für die Umschaltung
des NAND-GliedesN2 kompensiert. Insgesamt ergibt sich in diesem Fall die in das
Diagramm Ue' eingezeichnete Ansprechverzögerung tan'. Sie setzt sich aus der etwas
kürzeren Teilverzögerung 1 für das Umschalten des NAND-Gliedes N1 und der etwas
längeren Teilverzögerund 2 für das Umschalten des NAND-Gliedes N 2 zusammen. Voraussetzung
für den vorstehend beschriebenen günstigen Effekt ist, daß die Ansprechschwelle
bei beiden NAND-Gliedern N1 und N2 in gleicher Weise verschoben ist. Dies ist gemäß
der Erfindung dadurch sichergestellt, daß beide NAND-Glieder auf demselben Chip
integriert sind.
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Die Vorgänge, die sich bei der Rückflanke des im Diagramm Ua gezeigten
Impulses abspielen, ähneln sich weitgehend den vorstehend beschriebenen Vorgängen,
jedoch wird hierbei der Kondensator C1 nach Öffnung des Arbeitskontaktes s wieder
auf die Ruhespannung + UB aufgeladen und etwas später der Kondensator C2 von dieser
Spannung auf Masse entladen. Wie aus den Diagrammen Ub und Ud hervorgeht, wird dabei
die Ansprechschwelle beim NAND-Glied N1 überschritten und beim NAND-Glied N 2 unterschritten.
Liegt die Ansprechschwelle Us nach wie vor in der Mitte zwischen der Ruhespannung
+ UB und Masse, so wird die Umschaltung des NAND-Gliedes N1 genauso viel wie vorher
und die Umschaltung des NAND-Gliedes N2 2 gegenüber der Umschaltung des NAND-Gliedes
N1 genauso viel wie vorher verzögert. Insgesamt ergibt sich dann die Abfallverzögerung
tab, s. Diagramm Ue. Sie ist genauso groß wie die Ansprechverzögerung tan und setzt
sich ebenfalls aus zwei Teilverzögerungen zusammen. Es wird noch daran erinnert,
daß der Widerstandswert des Widerstandes R 3 so klein gegenüber dem Widerstandswert
des Widerstandes
R1 ist, daß die Zeitkonstante für die Entladung des Kondensators
C 1 praktisch genauso groß wie diejenige für seine Aufladung ist.
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Ist die Ansprechschwelle bei den NAND-Gliedern N1 und N2 um den Betrag
dUs verschoben, so ergibt sich die Abfallverzögerung tab', s. Diagramm Ue'. Diese
setzt sich hier aus der verlängerten Teilverzögerung 1 des NAND-Gliedes N1 und der
verkürzten Teilverzögerung 2 des NAND-Gliedes N2 zusammen. In entsprechender Weise
wie beim Zustandekommen der Ansprechverzögerung tan' kompensiert sich auch hier
weitgehend die Verlängerung der einen Teilverzögerung durch die Verkürzung der anderen
Teilverzögerung. Das Zustandekommen der einzelnen Teilverzögerungen ist im einzelnen
aus den Diagrammen Ub', Uc' und Ud' erkennbar. Der Umstand, daß auch hier eine Verlängerung
der einen Teilverzögerung mit einer Verkürzung der anderen Teilverzögerung einhergeht,
ergibt sich daraus, daß auch nach der Hinterflanke des Impulses die Ansprechschwelle
des einen NAND-Gliedes überschritten und danach beim anderen NAND-Glied unterschritten
wird. Da die Ansprechverzögerung und die Abfallverzögerung insgesamt dabei weitgehend
unverändert bleiben, ergibt es sich auch, daß die Impulsdauer weitgehend unverändert
bleibt.
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Entsprechende Effekte ergeben sich, wenn nicht von vornherein davon
ausgegangen wird, daß die Ansprechschwelle in der Mitte zwischen der Ruhespannung
und Masse liegt. Es zeigt sich aber, daß es besonders günstig ist, für die Ansprechschwelle
die erwähnte Mitte zu wählen, da dann am weitesten Spielraum für Abweichungen der
Ansprechschwelle vorhanden ist.
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Das in F 1 g. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung kann in verschiedener Weise variiert werden. So können z. B.
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die Polaritäten der benutzten Spannungen vertauscht werden. Es kann
auch bei sinngemäßer Umgestaltung statt eines Arbeitskontaktes ein Ruhekontakt zur
Zuführung eines Impulses benutzt werden. Sinngemäß können statt NAND- auch WOR-Glieder
verwendet werden, wobei die unbenutzten Eingänge z. B. an Masse gelegt werden.