-
Schaltung zur Überwachung einer Spannungs quelle Bei Speicherschaltungen,
die in der Digitaltechnik verwendet werden, ist es mitunter erforderlich, daß die
einzelnen Speicher nach dem Einschalten der Betriebsspannungsquelle oder nach einem
kurzzeitigen Absinken und erneutem Ansteigen der Betriebsspannungsquelle einen bestimmten
Speicherzustand einnehmen. Zu diesem Zweck besitzen einige Speicherschaltungen sogenannte
Clear-Eingänge, an die der Ausgang einer spe=iellen, die Betriebsspannungsquelle
überwachenden Schaltung angeschlossen ist. Nach dem Einschalten der Betriebsspannungsquelle
erzeugt diese Schaltung einen Steuerimpuls für die Speicherschaltungen. Dieser Steuerimpuls
wird mit einer gewissen Verzögerung erzeugt, weil die Betriebsspannungsquelle mit
Sicherheit ihren vollen Wert erreicht haben soll, wenn der betreffende Speicher
mittels des Steuerimpulses in den bestimmten Zustand umgeschaltet wird.
-
eine einesolche Schaltung zur Überwachung der Betriebsspannungsquelle
werden u.a. die folgenden drei Forderungen gestellt:
a) Das Einschalten
bzw. der Wiederanstieg der Betriebsspannungsquelle nach einer Unterbrechung muß
ohne eine zusätzliche Spannungsversorgung und - abgesehen von der Erzeugung des
Steuerimpulses - ohne einen zusätzlichen Leistungsverbrauch erkannt werden.
-
b) Nach einer bestimmten, von möglichst wenig Parametern abhängigen
Verzögerungszeit muß ein Ausgangsimpuls abgegeben werden.
-
c) Die Zeitspanne, die die Überwachungsschaltung benötigt, um nach
einem Absinken der Betriebsspannungsquelle wieder ansprechbereit zu sein, soll möglichst
kurz sein.
-
Bei einer bekannten einfachen Schaltung zur Erzeugung eines Steuerimpulses
nach dem Wiedereinschalten der Betriebsspannungsquelle ("TTL-Kochbuch" von Texas
Instruments #972, Seite 316) liegen ein Kond#nsator und ein Widerstand in Reihe
an der zu überwachenden Betriebsspannungsquelle, wobei der nicht mit dem Widerstand
verbundene Anschluß des Kondensators an die Bezugsspannung angeschlossen ist. Die
am Kondensator abfallende Spannung wird einer als TTL-Baustein ausgeführten Umkehrstufe
zugeführt, an deren Ausgang der Steuerimpuls abgreifbar ist. Bei dieser Schaltung
ist die Verzögerungszeit für das Erzeugen des Steuerimpulses nicht nur von dem Wert
des in Reihe zum Kondensator liegenden Widerstandes abhängig, da beim Laden des.
Kondensators auch aus dem Eingang des Digitalbausteins der Umkehrstufe Strom fließt.
Zum anderen muß die zu überwachende Betriebsspannung bei einer Unterbrechung auf
einen vergleichsweise geringen Wert abgesunken sein, bis die Umkehrstufe umschaltet.
Dies dauert abèr relativ lange, da der Kondensator über den genannten Widerstand
entladen werden.
-
muß.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu schaffen,
bei der die obengenannten drei Forderungen ohne die geschilderten Nachteile erfüllt
werden.
-
Die Erfindung bezieht sich auf die bekannte, im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 wiedergegebenen Schaltung.-Die erfindungsgemäße Lösung besteht bei einer solchen
Schaltung aus den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
-
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
erläutert.
-
Die Zeichnung zeigt einen z B. mit integrierten Bausteinen aufgebauten
digitalen Speicher 4, dessen Speichereingang 6 die zu zählenden oder zu speichernden
digitalen Impulse zugeführt werden. Zum Auslesen oder Anzeigen des Speicherinhaltes
besitzt der Speicher 4 mehrere Speicherausgänge 5. Die Anschlüsse 2 und 3 des Speichers
4 dienen zu seiner Stromversorgung, wobei der Anschluß 2 an den positiven spannungsführenden
Pol 1 der Betriebsspannungsquelle (+UB) angeschlossen ist.
-
Der Speicher 4 besitzt ferner einen sogenannten "Clear"-Eingang 7,
über den er mit einem entsprechenden Steuerimpuls in eine bestimmte Stellung, insbesondere
in die "O"-Stellung umgeschaltet werden kann. Der erwähnte Steuerimpuls soll immer
dann an den Eingang 7 des Speichers 4 gelegt werden, wenn die Betriebsspannungsquelle
(+um) erstmalig oder nach einer Unterbrechung erneut eingeschaltet wird. Der Steuerimpuls
soll auch dann erzeugt werden, wenn die Betriebsspannung impulsartig unter einen
bestimmten Mindestwert sinkt.
-
Zu diesem Zweck ist zwischen den spannungsführenden Pol 1 der Betriebsspannungsquelle
(+um) und der Bezugsspannung, d.h.
-
Masse, die Reihenschaltung aus einem Kondensator 11 und einem Widerstand
12 geschaltet, wobei der nicht mit dem Widerstand 12 verbundene Anschluß des Kondensators
11 an den spannungsführenden Pol 1 der Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist.
Parallel zu dem Widerstand 12 ist eine Diode 10 geschaltet. Die Diode 10 ist so
gepolt, daß sie für den Entladestrom des Kondensators 11 stromleitend ist. Ebenfalls
parallel zu dem Widerstand 12 ist die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors 9
geschaltet, dessen Kollektor über einen Widerstand 8 an den spannungsführenden Pol
1 der zu überwachenden Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist. Der Verbindungspunkt
zwischen dem Kollektor des Transistors 9 und dem Arbeitswiderstand 8 ist mit dem
"Clear"-Eingang 7 des Speichers 4 verbunden.
-
Die soweit beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt: Wenn man davon
ausgeht, daß die Betriebsspannungsquelle zunächst ausgeschaltet ist und dann eingeschaltet
wird, so lädt sich der Kondensator 11 über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors
9 und dem Widerstand 12 auf. Die Diode 10 ist für den dann fließenden Ladestrom
des Kondensators 11 gesperrt. Unmittelbar zu Beginn des beschriebenen Vorganges
wird der Transistor 9 durch den dann fließenden Basisstrom stromleitend gesteuert;
die hierfür erforderliche Basis-Emitter-Spannung wird nahezu sofort erreicht. Somit
liegt am Kollektor des Transistors 9 zunächst nahezu Massepotential.
-
Nach einer gewissen Verzögerungszeit, die von dem durch den Widerstand
12 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 9 fließenden Strom bestimmt wird,
ist der Kondensator 11 so weit aufgeladen, daß die bei dieser Ladung des Kondensators
11
absinkende Basis-Emitter-Spannung des Transistors 9 eine Sperrung des Transistors
9 bewirkt. Am Kollektor des Transistors 9 erscheint ein Spannungs sprung von nahezu
Massepotential auf die Betriebsspannung +UB Dieser Spannungssprung dient als Steuerimpuls
für den "Clear"-Eingang 7 des Speichers 4. Der Widerstand 12 lädt den Kondensator
weiter auf die volle Betriebsspannung auf. Auf diese Weise ergibt sich für das Ansprechen
der Schaltung eine gewisse Hysterese, die der Basis-Emitter-Schwellenschaltung entspricht.
Es ist damit sichergestellt, daß die Schaltung erst nach einem so großen Spannungseinbruch
bei der Betriebsspannungsquelle umschaltet, der diesem Wert der Hysterese entspricht.
Dies hat den Vorteil, daß minimale, die Funktion der Hauptschaltungen nicht gefährdende
Einbrüche der Betriebsspannungsquelle die beschriebene Überwachungsschaltung gar
nicht erst ansprechen lassen.
-
Nach dem Sperren des Transistors benötigt die beschriebene Schaltung
keinen Bet-riebsstrom mehr, so daß der teistungsverbrauch im Ruhestand nahezu vernachlässigbar
ist.
-
Wenn nun während des Betriebes des Speichers 4 die Betriebsspannungsquelle
+UB kurzzeitig unterbrochen wird, so entlädt sich der Kondensator 11 über die dann
stromleitende Diode 10 sowie den im allgemeinen geringen Innenwiderstand der übrigen
an der Betriebsspannungsquelle liegenden Verbraucher. Gegebenenfalls ist ein gesonderter
Entladungswiderstand parallel zu den Klemmen der Betriebsspannungsquelle zu schalten.
Durch diese schnelle Entladung des Kondensators 11 wird sichergestellt, daß der
Transistor 9 bei einem sofortigen Wiedereinschalten der Betriebsspannungsquelle
zunächst wieder durchgeschaltet wird und erst nach erfolgter erneuter vollständiger
Aufladung des Kondensators 11 wieder einen Steuerimpuls am Kollektor erzeugt. Es
genügt, wenn die Betriebsspannung um
wenigstens die Basis-Emitter-Schwellenspannung
des Transistors 9 absinkt, um die Schaltung beim Wiederanstieg der Betriebsspannung
ansprechen zu lassen.
-
Die beschriebene Wirkung beruht also darauf, daß der Transistor 9
sinngemäß von der vollen Ladespannung des Kondensators 11 gesteuert wird und somit
schon nach einem geringen Absinken der Kondensatorspannung wieder umgeschaltet wird.
-
Sollte die durch das Aufladen des Kondensators 11 bedingte Verzögerung
für die Auslösung des Steuerimpulses nicht ausreichend lang sein, so ist es möglich,
mittels des gestrichelt eingezeichneten Widerstandes 13 eine zusätzliche Verzögerung
zu bewirken.
-
Selbst wenn mit der beschriebenen Schaltung ein Speicher angesteuert
wird, aus dessen "Clear"-Eingang beim Anlegen eines Steuerimpulses Strom herausfließt,
hat dies keinen wesentlichen Einfluß auf die Aufladung oder Entladung des Kondensators
11.
-
Der genannte Strom wird dann voll vom Transistor 9 übernommen.
-
Auf diese Weise ist der Verzögerungskreis mit dem Kondensator 11 und
dem Widerstand 12 sowie der Diode 10 von dem Eingang 7 des Speichers 4 entkoppelt.
-
Statt der Diode 10 kann auch bei einer etwas aufwendigeren Schaltung
eine Diodenstrecke eines zwischengeschalteten Transistors verwendet werden.