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Anlage zur Patentanmeldung Schalungsvorrichtung zur Erhöhung der Störsicherheit
von elektronischen Schaltungen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsvorrichtung
zur Erhöhung der Störsinherheit von elektronischen Schaltungen. Wenn elektronische
Vorrichtungen durch mechanische Schalter ausgelöst werden, so können durch Kontaktprellen
empfindliche Störungen auftreten, da elektronische Vorrichtungen Schaltsignale und
Störsignale schlecht voneinander unterscheiden können.
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Ebenso können Störsignale durch Einstreuungen in die über tragungsleitungen
auftreten, insbesondere dann, wenn eine solche elektronische Vorrichtung an einem
Ort installiert ist, in dessen Nähe Störquellen unvermeidlich sind, wie z.B. in
Kraftfahrzeugen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung aufzuzeigen,
die verhindert, daß Störsignale, insbesondere durch Kontaktprellen in den Zuleitungen
zu elektronischen Schaltungen falsche Befehle bzw. Signale auslösen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Störungen enthaltende
Schaltsignale einer ersten bistabilen Schaltstufe, vorzugsweise einem D-Flip-Flop,
zuführbar sind und daß die Ausgänge dieser ersten bistabilen Schaltstufe zur Unterdrückung
von mit Taktimpulsen gleichzeitig auftretenden Störimpulse über logische Gatter
mit einer zweiten bistabilen Schaltstufe verbunden sind, an deren Ausgang das entstörte
Signal abgreifbar ist.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß elektronische Schaltungen durch Vorschalten der erfindungsgE'.aiaßen Vorrichtung
störs£rner arbeiten und somit keine fehler:laften Impulse bzw. Bef le ausgelöst
werden können. Diese Entstörvorrichtung ar tet digital und ermöglicht somit eine
kostengünstige Int; kation mit der vor Störungen zu schützenden Schaltung. Dabei
ann durch die Wahl der verwendeten Eaktfrequenz die Filter-irkung für Störsignale
bestimmt werlen. Signale, deren Pericdendauer kleiner als der Abstand zwischen zwei
Taktimpulsen ict, werden als Störsignale behandelt un-1 ausgefiltert.
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Ein Ausf:whrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die Schaltungsanordnung
des Ausführungsbeispiels und Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise
des Ausführungsbeispiels.
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Als einfachste Realisierung eines Schaltvorgangs ist in dem in Fig.
1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eine die Versorgungsspannung führende
Klemme 10 über einen Widerstand II und einen Schalter 12 mit Masse verbunden. Der
Verknüpfungspunkt zwischen dem Widerstand 11 und dem Schalter 12, an dem das Signal
A anliegt, ist sowohl mit dem Eingang D
eines D-Flip-Flops 13 wie
auch mit einem Eingang eines Äquivalenz-Gatters 14 verbunden. Der nicht-invertierende
Ausgang des D-Flip-Flops 13 ist einerseits an den zweiten Eingang des Aquivalenz-Gatters
14 und andererseits an einen Eingang eines UND-Gatters 15 angeschlossen. Dieser
Ausgang führt das Signal C. Der das Signal D führende, invertierende Ausgang des
D-Flip-Flops 13 ist an einen Eingang eines zweiten END-Gatters 16 angeschlossen.
Der das Signal E führende Ausgang des Squivalenz-Gatters 14 ist mit je einem Eingang
der beiden UND-Gatter 15, 16 verbunden. Der das Signal F führende Ausgang des ersten
UND-Gatters 15 ist mit dem Eingang J eines JK-Flip-Flops 17 verbunden und der das
Signal G führende Ausgang des zweiten UND-Gatters 16 ist an den zweiten Eingang
K desselben Flip-Flops 17 angeschlossen. Dr invertierende Ausgang des zweiten Flip-Flops
17 ist mit dzr Ausgangsklemme 18 verbunden, an der das Signal H anliegt. Eine die
Taktfrequenz B führende Klemme 19 ist mit dtn beiden Takteingängen der beiden Flip-Flops
13, 17 verbunden.
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Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels ist im Folgenden anhand
des in Fig. 2 dargestellten Diagramms erläutert.
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Dabei treten die mit A bis H bezeichneten Signalfolgen an den entsprecnend
bezeichneten Stellen in der Schaltungsanordnung auf. Die Signalfolge A stellt den
Fall dar, daß der Schalter 12 zunächst geöffnet, dann geschlossen und schließlich
wieder geöffnet wird. Das am D-Eingang anliegende Signal wechselt entsprechend von
einem Eins-Signal zu einem Null-Signal und dann wieder zu einem Eins-Signal. Dabei
treten beim Schliessen und beim Öffnen je ein Prellsignal auf, wobei das jeweils
gleichzeitig mit einem Taktimpuls B anliegt.
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Diese durch Kontaktprellen des mechanischen Schalters 12 auftretenden
Prellsignale sollen an der Ausgangsklemme 18 nicht mehr erscheinen.
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Für die weitere Beschreibung seien zunächst die Bezeichnungen Eins-Signal
und Null-Signal näher definiert. Ein Eins-Signal
bezeichnet ein
Potential, das in der Größenordnung der Versorgwngsspannung liegt und ein Null-Signal
bezeichnet ein Potential, das näherungsweise gleich dem Massepotential ist.
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Zunächst bestehen alle Signale mit Ausnahme der Signale D und G aus
einem Eins-Signal. Durch Schließen des Schalters 12 zur Zeit tl verändert sich das
Signal A zu einem N Null-Signal und das Signal E ebenfalls zu einem Null-Signal,
da die Eingänge des Äquivalenz-Gatters 14 keine gleichartigen Signale mehr aufweisen.
Mit dem dar&uffolgenden Taktimpuls verändert sich das Signal C zu einem Null-Signal.
Gleichzeitig wechselt das Signal E wieder zu einem Eins-Signal, da jetzt an beiden
Eingängen des a--ivalenz-Gatters 14 wieder ein Null-Signal anliegt. Zur Zeit to
beginnt das erste Prellsignal am D-Eingang des ersten Flip-Flops 13. Dadurch verändert
sich das Signal E wieder zu einem Null-Signal.
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Mit dem nächsten Taktimpuls verändert sich daher auch das Signal C
und das Signal E wieder zu einem Eins-Impuls. Mit der Rückflanke des ersten Pr6llsignc'tls
wechselt das Signal E dann wieder zu einem Null-Signal. Mit dem nächsten Taktimpuls
wird das Signal vom Eingang <tn den Ausgang des ersten Flip-Flops 13 übertragen,
wodurch das Signal C wieder ein Null-Signal wird. Gleichzeitig wird das Signal E
wieder ein Eins-Signal. Das Signal D ist dabei jeweils die Inversion des Signals
C. Durch UND-Verknüpfung der Signale E und C ergibt sich die Signalfolge F und durch
UND-Verknüpfung der Signale D und E ergibt sich die Signalfolge G. Die Verknüpfung
der Signale F und G durch das JK-Flip-Flop 17 ergibt die Signalfolge H. An der Klemme
18 verändert sich somit das Signal von einem Eins-Signal zu einem Null-Signal erst
mit dem zweiten Taktimpuls nach Beendigung des ersten Prellsignals. Die Verhältnisse
beim Wiederöffnen des Schalters 12 sind den bisher beschriebenen entsprechend und
werden daher kein zweites Mal beschrieben. Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung
vermag demzufolge, Störimpulse
auszufiltern, deren Periodendauer
so kurz ist, daß während eines solchen Störimpulses nicht zwei Taktimpulse auftreten
können. Durch geeignete Wahl der Taktfrequenz B kann somit die Filterwirkung eingestellt
werden. Der Aufwand zur Erzeugung einer solchen Taktfrequenz ist insofern nicht
groß, weil in digitalen Schaltungen gewöhnlich ohnin mehrere Takt frequenzen zur
Verfügung stehen.
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Das D-Flip-Flop 13 wäre ohne die übrigen verwendeten Schaltungselemente
dazu imstande, Störungsimpulse auszufiltern, die nicht gleichzeitig mit Taktimpulsen
auftreten.
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Durch periodisch auftretende Störimpulse kann es vorkommen, insbesondere
im Kraftfahrzeug, daß mehrere Störimpulse hintereinander gleichzeitig mit Taktimpulsen
auftreten. Dies kann bei einer ganz bestimmten Drehzahl beispielsweise einer Brennkraftmaschine
erfolgen. Um fehlerhafte Informationen in elektronischen Schaltungen zu verhindern,
ist es in diesem Falle zweckmäßig,eine Taktfrequenz mit unregelmäßigen Periodendauer
zu verwenden. Priodische Störimpulse können dann nicht mehr zur Wirkung kommen.
Eine'solche unregelmäßige Taktfrequenz kann durch entsprechende Dekodierung eines
mit einer höheren Taktfrequenz zählenden Zählers erzeugt werden.