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Schaltungsanordnung zur logischen Verknüpfung we chs eispannungsförmiger
Eingangssignale (Zusatz zu DBP 1 933 713; angemeldet 28.6.69) Das Eauptpatent DBP
1 933 713 bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur logischen Verknüpfung wechselspannungsförmiger
Eingangssignale zu einem wechselspannungsförmigen Ausgangssignal mittels getrennter
Eingangsübertrager und einem diesen Ubertragern nachgeschalteten gemeinsamen, einen
weiteren Übertrager aufweisenden Sperrschwingerschaltkreis, dessen Impulsspannung
über eine in den Sekundärstromkreis des Sperrschwingerübertragers eingeschaltete
Verstärkerstufe dem Ausgang zugeführt wird.
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Eine derartige Schaltungsanordnung erfüllt die Aufgabe, fehlersicher
mit binärer-Wirkung zu arbeiten. Jede Schaltungsanordnung für sich bildet einen
Logikbaustein.
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Unter Fehlersicherheit wird dabei verstanden, daß beim Auftreten beliebiger
Fehler innerhalb und außerhalb der Bausteine niemals ein gefährlich fehlerhaftes
Ausgangssignal auftreten darf. Führt ein Logikbaustein nach seiner logischen Funktion
und den anliegenden Eingangsbedingungen am Ausgang ein O-Signal, so darf beim Auftreten
eines inneren Defektes (Bauelementeausfall) kein L-Signal am Ausgang auftreten.
Führt der Baustein an Ausgang ein Signal nach seiner logischen Funktion und den
anliegenden Eingangssignalen, muß der Ausgang beim Auftreten eines inneren Fehlers
nach Signal wechseln und in diesem Zustand bleiben, auch wenn die Eingangssignale
erneut wechseln. Jeder Störugsfall bringt den Ausgang des fehlersicheren Bausteines
in den Grundustand t'Null".
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Ein logisches'Gesamtsystem muß enthalten: UND-, ODER-, NICHU-, SPEICHER-Einheiten.
Mit der gemäß des Hauptpatentes angegebenen Schaltungsanordnung lassen sich UND-
und ODER-Einheiten sowie beliebige Verknüpfungen beider Einheiten realisieren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die für ein logisches,
fehlersicheres Gesamtsystem erforderliche Schaltungsanordnung zur Realisierung einer
fehlsicheren UND-Einheit mit einem Komplementiereingang und einem Kontro llausgang
anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß wechselspannungsmäßige
Eingangssignale -E1, E2 Versorgungsspannungen U1, U2 entgegengesetzter Polarität
für einen ersten Sperrschinger S1 mit einem ersten Ausgang Aq und einen zweiten
Sperrschwinger S2 mit einem zweiten Ausgang A2 liefern und daß durch ein gemeinsames
1,eiterstück LO in den Sekundärkreisen beider Sperrschwingerschaltungen das Versorgungspotential
U2 des zweiten Sperrschwingers S2 den ersten Sperrschwinger S1 durch Verschiebung
seines Arbeitspunktes sperrt und daß die Signale an dem zweiten Ausgang A2 und dem
Komplementiereingang 'S2 bzgl. ihrer logischen Wertigkeit identisch sind und daß
die internen Bezugspotentiale der beiden Sperrsch-vJingerschaltuIlger S1, S2 zusammengelegt
sind und daß dieses gemeinsame, interne Bezugspotential mit dem externen Bezugspotential
der Ausgangskreise verbunden ist.
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Weitere Maßnahmen hinsichtlich der Fehlersicherheit werden erfindungsgemäß
dadurch erzielt, daß die Emitterenschlüsse der in en Sperrschwingern S1, S2 verwandten
Transistoren an das gemeinsame, interne Bezugspotential über gekreuzte Leiterbahnen
L1', L2' vorgenommen werden, und daß das externe Bezugspotential der Ausgangskreise
mit dem gemeinsamen, internen Bezugspotential der Sperrschwingerschaltungen über
die Leiterbahn L2', welche den zweiten Sperrschwinger S2 an das gemeinsame, interne
Bezugspotential anschließt, ver-und bunden ist daß Anschlußpunkte einzelner Leiterbahnstücke
an dem Leiter für das gemeinsame Bezugspotential-jeweils voneinander getrennt angeordnet
sind und daß die in den Sekundärkreisen eingeschalteten Gleichrichteranordnungen
als Glättungskapazitäten zwischen den gleichgerichteten Eingangssignalen und den
internen Bezugspotentialen angeordnete Plattenkeramikkondensatoren 9, 10 mit zwei
an jedem Plattenbelag diagonal gegenüberliegenden Anschlüssen enthalten und daß
das gemeinsame Leiterstück Lo zu einem
Teil aus der nicht am internen
Bezugspotential liegenden Metallbeschichtung der Glättungakapazität 10 besteht.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1, 2 und 3 näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild gemäß der Erfindung.
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Mit E1, E2 sind die wechselspannungsförmigen Eingangssignale und mit
A1, A2 die wechselspannungsförmigen Ausgangssignale bezeichnet. Beide Eingänge weisen
getrennte Eingangsübertrager 4, 5 auf. In die Sekundärkreise dieser Übertrager sind
Mittel zur Gleichrichtung 6, 7 sowie zur Arbeitspunkteinstellung 1, 2,der Sperrschwinger
S1, S2 eingeschaltet. Lo ist ein gemeinsames Leiterstück beider Sperrschwingerschaltungen.
über die Verbindung 1,3 werden die Leiterbahnen L und B2 für das interne Bezugspotential
der beiden Eingangskreise zusammengeschaltet. Die gekreuzten Leiterstücke L1' und
L2' verbinden die'Sperrschwinger S1 und S2 mit dem Leiter für das gemeinsame interne
Bezugspotential.
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Die prinzipielle Wirkung dieser Schaltungsanordnung ist die folgende:
Die Dotierung der in den Sperrschwingern S1 und S2 verwendeten Transistoren ist
so gewählt, daß beispielsweise der Sperrschwinger S1 mit negativer Versorgungsspannung
-/U1» und der Sperrschwinger S2 mit positiver Versorgungsspannung + /U2/ arbeitet.
(Selbstverständlich kann sowohl eine entgegengesetzte als auch eine gleichartige
Dotierung bei entsprechender Umkehr der Spannungsvorzeichen gewählt werden). Diese
Versorgungsspannungen -/U1/ und werden von L - wertigen Eingangssignalen E1 und
E2 nach Gleichrichtung geliefert.
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Dabei ist die erfindungsgemäße Schaltung so aufgebaut, daß vermöge
des gemeinsamen Leiterstückes Lo die positive Versorgungsspannung + /U2/ des Sperrschwingers
S2 gleichzeitig dem Sperrschwinger S, zugeführt wird und diesen durch Verschiebung
seines Arbeitspunktes sperrt.
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Dagegen hat die negative Versorgungsspannung - /U1/ des Sperrschwingers
S1 keinen Einfluß auf den Sperrschwinger S2.
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Ein L-wertiges E2 - Signal führt somit stets zu einem B-wertiges A2
- Signal und einem O-wertigen E1 - Signal und ein O-wertiges E2 - Signal liefert
ein O-wertiges A2 Signal ohne den Arbeitspunkt des Sperrschwingers S1 zu beeinflussen.
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Insgesamt werden hierdurch die wechselspannungsförmigen Ausgangssignale
A1, A2.mit den wechselspannungsförmigen Eingangssignalen E1, E2 entsprechend den
logischen Funktionen A1 = E1 O E2 A2 = E2 bzw. der Wertetafel E1 E2 A1 A2 LOLO O
L O L LLOL 0 0 O, 0 miteinander verknüpft.
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Der Ausgang A2 dient gemäß der Erfindung zur Fehlererkennung in Zusammenschaltung
mit weiteren Moduln, da A2 die Schaltung bzgl. interner und externer Fehler (Eingang
E2) prüft.
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Insbesondere wird über den Ausgang A2 das für die Realisierung- der
logischen -Verknüpfung A1 E1 o E2 gemäß der Erfindung wesentliche Schaltungsmerkmal
kontrolliert, daß wie oben dargelegt, ein L-wertiges E2-Signalden Sperrschwinger
S1 sperrt: Eine notwendige Voraussetzung für diese Wirkungsweise ist, daß das gemeinsame
Beiterstück Lo aufgrund eines L-wertigen E2-Signals positives Potential + /U2/ führt.
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Dies ist aber zugleich auch eine notwendige Voraussetzung für ein
L-wertiges A2-Signal, so daß bei einem L-wertigen A2-Signal unter der Voraussetzung
einer intakten Sperrschwingerschaltung S1 mit Sicherheit der Arbeitspunkt des Sperrschwingers
S1 verschoben ist. Ist der Sperrschwinger S1 defekt, führt sein Ausgang A1 O-Signal.
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Voraussetzung für die Fehlersicherheit ist, daß die internen Bezugspotentiale
der beiden Eingangskreise über das Beiterstück 1,3 miteinander verbunden sind. Diese
Verbindung wird mit Hilfe der gekreuzten Anschlüsse der Leiter 1,' und L2' s welche
die Sperrschwinger S1 und mit dem internen Bezugspotential verbinden, auf Unterbrechung
hin geprüft.
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Eine eventuelle Unterbrechung der Verbindung L, führt zu O-wertigen
Ausgangssignalen A1 und A2.
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Fig. ? zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.
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Wechselspannungsförmige Eingangssignale E1, E2 an den
Eingangsübertragern
4, 5 liefern nach Gleichrichtung 6, 7 und Glättung 9, 10 negative bzw. positive
Versorgungsspannungen für die Sperrschwinger S1 bzw. S2, bestehend aus dem Transistor
14 mit dem Rückkopplungsübertrager 15 bzw. dem Transistor 22 mit dem Rückkopplungsübertrager
23.
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Durch die Zenerdioden 11, 8 werden diese Versorgungsspannungen stabilisiert.
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Die von dem Sperrschwinger S1 bzw. S2 gelieferte Impulsspannung wird
sekundärseitig von der Transistorstufe 16, 17 bzw. 24, 25 verstärkt dem Ausgang
A1 bzw. A2 zugeführt.
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Die Spannungsteiler 2, 3 bzw. 18, 19 dienen der Arbeitspunkteinstellung
der Transistoren 14 bzw. 22. Dabei ist der Widerstand 3 hochohmig gewählt, um hohes
positives Potential am Kondensator 9 aufrechtJzuerhalten, wenn der Eingang E2 mit
einem-L-wertigen Signal belegt wird.
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Der zum'Widerstand 19 parallel geschaltete Kondensator 20 unterstützt
die Schwingungserzeugung des Sperrschwingers S2.
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Der Widerstand 1 dient der Stabilisierung von Schwingfrequenz und
Tastverhältnis bei der Schwingschaltung S1' während der Widerstand 12 die Empfindlichkeit
derselben und damit ihre Schaltschwelle in Abhängigkeit vom Eingangssignal E1 bestimmt.
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Die Widerstände 13 und 21 sorgen jeweils für die Kollektorstrombegrenzung.
Sie bestimmen ferner Schwingfrequenz und Tastverhältnis.
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Ebenso wie in dem Prinzipschaltbild der Fig. 1 werden über die Verbindung
1,3 die Leiterbahnen L1 und L2 für das
interne -Bezugspotential
der beiden Eingangskreise zusammengeschaltet.
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Die gekreuzten Leiterstücke L11 und L2' verbinden die Sperrschwinger
S1 und S2 mit dem Leiter für das gemeinsame, interne Bezugspotential.
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Die Glättungskapazitäten 9, 10 sind speziell ausgebildete Plattenkeramikkondensatoren
mit zwei an jedem Plattenbelag diagonal gegenüberliegenden Anschlüssen, wie sie
bereits in der Patentanmeldung P 24 19 205 vorgeschlagen worden sind. Ein derartiger
Kondensator bietet im Rahmen des Konzepts der Fehlersicherheit den Vorteil, daß
bei einem auftretenden Defekt an diesem der Stromfluß über den Plattenbelag zur
Spannungsversorgung der Sperrschwingerschaltungen unterbrochen wird. Wie der Fig.
2 zu entnehmen ist, besteht das gemeinsame Leiterstück B0 der eingangsseitigen Sekundärkreise
zu einem -o Teil aus der nicht mit dem gemeinsamen, internen Bezugspotential verbundenen
Metallbeschichtung des Plattenkeramikkondensators 10, so daß ein Defekt dieses Kondensators
bewirkt, daß sowohl die Versorgungssp-annung des Sperrschwingers S2 als auch die
Basisspannung des Sperrschwingers S1 derart absinkt, daß die Ausgänge Alund A2 Signale
führen.
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Um die Störempfindlichkeit des Bausteins weiter herabzusetzen, ist
das externe Bezugspotential 11 der Ausgangskreise mit dem gemeinsamen, internen
Bezugspotential der Sperrschwingerschaltungen verbunden worden. Diese Verbindung
wird erfindungsgemäß über das Leiterstück L2( hergestellt und kann somit vom Ausgang
A2 kontrolliert
werden, da ein -Bruch oder Abriß dieses Leiters
zu einem O-Signal am Ausgang A2 führt. Dabei ist beispielsweise die Leiterbshnführung
im Sekundärkreis des Übertragers 23 so gewahlt, daß die Anschlußstellen Pl und P2
des Leiters L2' und des Ernitters vom Transistor 24 an dan externe Bezugspotential
11 getrennt liegen.
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Durch diese Maßnahme wird eine mögliche Schleifenbildung extern angeschlossener
Stromkreise in den Modul hinein vermieden. Beispielsweise könnte eine Schaltungsanordnung
nach Fig. 3a bei einem Leitungsbruch zu einer unerwünschten Stromverzweigung nach
Fig. 3b führen.