DE2533427A1 - Schaltungsanordnung zur verzoegerung von impulsen - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT " München 2, den 2 5.JULI 197 5

Berlin und München Wittelsbacherplatz 2

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Schaltungsanordnung zur Verzögerung von Impulsen Zusatz zu Patent (Patentanm.P 24 19 521.9-51 = VPA 74/6058)

Im Hauptpatent ist eine Schaltungsanordnung zur Verzögerung von Impulsen erfasst, die aus Verknüpfungsgliedern und aus Widerstands-Kondensator-Gliedern mit Integrationsfunktion aufgebaut ist. Zwischen ihrem durch die Impulse gespeisten Eingang und ihrem Ausgang liegt die Kettenschaltung eines Widerstands-Kondensator-Gliedes, eines Verknüpfungsgiiedes mit Negationswirkung, eines weiteren Widerstands-Kondensator-Gliedes, das dieselbe Zeitkonstante wie das erstgenannte Widerstands-Kondensator-Glied hat, und eines v/eiteren Verknüpfungsgliedes, das dieselbe Ansprechschwelle wie das erstgenannte Verzögerungsglied hat. Die mit den Impulsen nicht belieferten Eingänge der Verknüpfungsglieder sind fest an eine konstante Spannung gelegt. Die beiden Verknüpfungsglieder sind in C-MOS-Technik auf demselben Chip integriert.

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. Da die Verknüpfungsglieder in C-MOS-Technik auf demselben Chip integriert ist, kann men damit rechnen, dass dieAnsprechschwelle bei beiden Verknüpfungs-

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schaltungen in derselben Weise verlagert ist. Eine Verlagerung der an sich vorgesehenen günstigen Ansprechschwelle wirkt sich daher kaum in unerwünschter Weise aus. Zweckmässigerweise wird die Ansprechschwelle der Verknüpfungsglieder in die Mitte zwischen der oberen und der unteren Impulsspannung gelegt. Die Verzögerungszeit für jeweils eine Flanke eines 2ugeführten Impulses besteht dann aus zwei gleich gros-sen 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.

Es besteht nun die Aufgabe, bei einer Schaltungsanordnung zur Verzögerung von Impulsen möglichst auch eine Flankenversteilung der Impulse zu erzielen. Die Flankenversteilung kann bekanntlich durch einen ausgangsseitigen Verstärker bewirkt werden, der mit einer Mitkopplung versehen ist. Diese Mitkopplung kann mit unterschiedlichen Schaltelementen zustandegebracht werden, wodurch sich dementsprechende Vorteile oder Nachteile ergeben. Es ist nun auch bereits eine besonders zweckmässige Art und Weise vorgeschlagen worden, wie die zur Mitkopplung dienenden Schaltungselemente mit einem Widerstands-Kondensator-Glied zu verbinden sind, das bei der Verzögerung der Impulse mitwirkt (siehe Patentanmeldung P 24 23 061.3-31 = VPA 74/6067). Die Erfindung zeigt nun einen Weg, wie diese vorteilhafte Verbindungsweise bei der im Hauptpatent erfassten Schaltungsanordnung zur Verzögerung von Impulsen angewendet werden kann. Dabei bleiben die Vorteile dieser Schaltungsanordnung erhalten und werden durch die Vorteile der angewendeten Verbindungsweise ergänzt.

Die Erfindung geht also von einer Schaltungsanordnung zur Verzögerung von Impulsen aus, die aus Verknüpfungsgliedern und aus Widerstands-Kondensator-Gliedern mit Integrationsfunktionen aufgebaut ist, bei der zwischen ihrem durch die Impulse gespeisten Eingang und ihrem Ausgang die Kettenschaltung eines Widerstands-

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Kondensator-Gliedes, eines Verknüpfungsgliedes mit Negationswirkung, eines weiteren Widerstands-Kondensator-Gliedes, das dieselbe Zeitkonstante wie das erstgenannte Widerstands-Kondensator-Glied hat und eines weiteren Verknüpfungsgliedes, das dieselbe Ansprechschwelle wie das erstgenannte Verknüpfungsglied hat, liegt, bei der die mit den Impulsen nicht belieferten Eingänge der Verknüpfungsglieder fest an-eine konstante Spannung gelegt sind, und bei der die beiden Verknüpfungsglieder in C--MOS-

Technik auf denselben Chip integriert sind, nach Patent

(Patentanmeldung P 24 19 521.9-31 = VPA 74/6053). Diese Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Flankenversteilung der gelieferten Impulse der Kondensator des weiteren Widerstands-Kondensator-Gliedes in einen Mitkopplungskreis gelegt ist, der über ein am Ausgang angeschlossenes zusätzliches Negationsglied und einen Spannungsteiler führt, an dessen Abgriff dieser Kondensator angeschlossen ist.

Vorteilhafterweise wird hier der sowieso vorhandene Kondensator des einen Widerstands-Kondensator-Gliedes für die Mitkopplung mit ausgenutzt. Zugleich ergibt sich der Vorteil, dass die zusätzlichen zum Mitkopplungskreis gehörenden Schaltelemente derart bemessen werden können, dass sie in integrierten Schaltungen realisiert werden können. Wird z.B. der Spannungsteiler aus zwei ohmschen Widerständen aufgebaut, so lässt sich ohne weiteres erreichen, dass die Widerstandswerte der Spannungsteiler so klein sind, dass die zugehörigen Widerstände integrierbar sind. Bei einer besonders zweckmässigen Ausbildung der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ist das eine Verknüpfungsglied ein Negationsglied, insbesondere mit Verstärkerwirkung, und das zweite Verknüpfungsglied ist mit dem zusätzlichen Negationsglied zu einem Verstärker zusammengefasst. Dabei können die mit Impulsen nicht belieferten Eingänge eingespart v/erden.

Die Erfindung wird anhand von 2 Figuren näher erläutert.

In Fig. 1 ist ein Beispiel für eine Schaltungsanordnung zur Verzögerung von Impulsen gezeigt, bei der die Verknüpfungsglieder NAND-Glieder sind.

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Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das eine Verknüpfungsglied ein Negationsglied ist und das andere Verknüpfungsglied mit dem zusätzlichen Negationsglied zu einem Verstärker zusammengefasst ist.

An den Eingang a der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung ist das Widerstands-Kondensator-Glied mit" dem Widerstand R1 in dem Kondensator C1 angeschlossen. An den Verbindungspunkt dieser beiden Schaltelemente ist der eine Eingang des NAND-Gliedes N1 angeschlossen. An dessen Ausgang ist das zweite Widerstands-Kondensator-Glied aus dem Widerstand R2 und dem Kondensator C2 angeschlossen. An den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R2 und dem Kondensator C2 ist der eine Eingang des NAND-Gliedes N2 angeschlossen. Die beiden noch freien Eingänge der NAND-Glieder N1 und N2 sind an die Betriebsspannung +UB gelegt. Auch der Eingang a ist an diese Betriebsspannung +UB gelegt, und zwar über den Widerstand R3, dessen Widerstandswert sehr klein gegen denjenigen des Widerstandes R1 ist, der zum an den Eingang angeschlossenen Widerstands-Kondensator-Glied gehört. Die wirksame Zeitkonstante des Widerstands-Kondensator-Gliedes R1-C1 wird durch das Vorhandensein des Widerstandes R3 praktisch nicht verändert. Beim Eingang a wird ein Impuls durch Betätigung des Arbeitskontaktes s zugeführt. Ist dieser Kontakt nicht betätigt, so wirkt sich dort über den Widerstand R3 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. Im Verlauf dieser Kontaktbetätigungen wird dem Eingang a ein Impuls zugeführt, der über die Schaltungsanordnung verzögert zum Ausgang e des NAND-Gliedes N2 weitergeleitet wird. Von dort gelangt er über das Negationsglied N3 in negierter Form zum Ausgang e¹. Ausserdem wirkt er sich über den Mitkopplungskreis in negierter Form auf den Eingang des Negationsgliedes N3 aus, der über den Spannungsteiler aus den ohmschen Widerständen RK2 und RK1, den Kondensator C2 und das NAND-Glied N2 führt. Der Kondensator C2 ist an den Abgriff des erwähnten Spannungsteilers angeschlossen. Der in den

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Auflade-Entlade-Stromkreis des Widerstands-Kondensator-Gliedes aus dem Widerstand R2 und dem Kondensator C2 eingefügte Widerstand RK1 des Spannungsteilers RK1-RK2 kann einen Widerstandswert haben, der klein gegenüber dem Widerstandswert des Widerstandes R2 ist, und zwar auch dann, wenn eine hinreichend starke Mitkopplung erzielt wird. Es wird daher durch den zum Mitkopplungskreis gehörenden Spannungsteiler die für die Aufladung des Kondensators C2 erforderliche Zeitspanne nicht wesentlich beeinflusst.

Dadurch, dass die Mitkopplung mit Hilfe eines Spannungsteilers bewirkt wird, lässt sich der Mitkopplungsgrad nicht nur durch Vergrösserung des Widerstandswertes des Widerstandes RK2 verringern, sondern auch dadurch, dass der Widerstandswert des Widerstandes RK1 verringert wird. Unter sonst gleichen Verhältnissen kann daher auch durch Verwendung eines Widerstandes RK1 mit hinreichend kleinem Widerstandswert verhindert werden, dass durch das NAND-Glied N2 und das Negationsglied N3 eine eigenstabile Anordnung zustandekommt, auch wenn diese Glieder eine gewisse eigene Verstärkung haben. Eine derartige Eigenstabilität könnte die Übertragung von Impulsen behindern. Dies kann hier aber auch vermieden werden, ohne dass dem Widerstand RK2 ein derart grosser Widerstandswert gegeben v/erden muss, der sich schlecht in einer integrierten Schaltung realisieren lässt. Ferner hat die Benutzung des Spannungsteilers zur Folge, dass es nicht notwendig ist, dem Widerstand R2 einen besonders kleinen Widerstandswert und damit dem Kondensator C2 eine grosse Kapazität zu geben. Da sich die Zeitkonstante eines Widerstands-Kondensator-Gliedes nach dem Produkt aus dem betreffenden Widerstandswert und der Kapazität des zugehörigen Kondensators richtet und umso grosser ist, je grosser dieses Produkt ist, ergibt es sich, dass unter sonst gleichen Umständen wegen eines höheren Widerstandswertes des Widerstandes R2 der Kondensator C2 eine kleinere Kapazität hat und damit billiger als sonst ist oder leichter als sonst realisierbar ist. In jedem Faille wirken sich SpannungsSchwankungen, die am betreffenden Eingang des NAND-Gliedes N2 auftreten, also an demjenigen Eingang, bei dem der Kon-

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densator C2 angeschlossen ist, nach Weiterleitung über dieses NAND-Glied und über das Negationsglied N3 sowie über den Spannungsteiler RK2-RK1 und den Kondensator C2 und damit nach Rückführung bei dem erwähnten Eingang derart aus, dass sie die beabsichtigte Mitkopplung zustandebringen. Der Mitkopplungsgrad kann dabei durch Einstellung des Spannungsteilers RK2-RK1 in Anpassung an den Verstärkungsgrad, der durch das NAND N2 und das Negationsglied N3 bestimmt wird, geeignet eingestellt v/erden. Eine derartige Mitkopplung bringt die erwünschte Versteilung der Vorderflanke und der Hinterflanke von Impulsen zustande, die über Schaltungsanordnung verzögert übertragen werden (siehe auch Patentanmeldung P 24 23 061.3-31 = VPA 74/6067). Die NAND-Glieder N1 und N2 und das Negationsglied N3 können in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Transistoren aufgebaut v/erden. Alle zur Schaltungsanordnung gemäss Fig. 1 gehörenden Schaltungselemente können auf demselben Chip integriert werden.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung kann auch in verschiedener Weise verändert werden. So können z.B. die Polaritäten der benutzten Spannungen vertauscht werden. Es kann auch bei sinngemässer Umgestaltung statt eines Arbeitskontaktes ein Ruhekontakt zur Zuführung eines Impulses benutzt werden. Sinngeraäss können statt NAND-Glieder auch NOR-Glieder verwendet v/erden. In jedem Fall wird eine Verzögerung zugeführter Impulse und eine Versteilerung ihrer Flanken erzielt. Durch die Verzögerungszeitspanne werden Eingangsstörspannungen, die z.B. durch Prellungen des Arbeitskontaktes s entstanden sind, vorteilhafterweise abgefangen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ist in der Fig. 2 gezeigt. Hier wird das eine Verknüpfungsglied durch das Negationsglied V1 vertreten, insbesondere durch ein Negationsglied, das auch eine Verstärkerwirkung hat. Ausserdem ist das weitere Verknüpfungsglied mit dem zusätzlichen Negationsglied zum Verstärker V2 zusammengefasst. Die mit Impulsen nicht belieferten Eingänge von Verknüpfungsgliedern sind hier eingespart. Im übrigen entspricht

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die in Fig. 2 gezeigte Schaltung der in Fig. 1 gezeigten. Das Negationsglied V1 wirkt offensichtlich in derselben Weise bei der Weitergabe von Impulsen mit, wie das in Fig. 1 gezeigte NAND-Glied N-1. Der Verstärker V2 wirkt sich hier in derselben Weise aus, wie bei der Anordnung gemäss Fig. 1 das NAND-Glied N2 und das Negationsglied N3. Die Mitkopplung kommt daher genauso wie dort zustande und damit auch die Flankenversteilerung. Das Negationsglied V1 und der Verstärker V2 haben zweckmässigerweise jeweils eine Ansprechschwelle, die in der Mitte zwischen der oberen und der unteren Impulsspannung liegt. Es ist dann auch hier die prozentuale Abweichung der Verzögerung wesentlich geringer als die prozentuale Abweichung dieser Ansprechschwelle, da sich solche Abweichungen weitgehend gegeneinander kompensieren. Damit kann vor allem dann gerechnet werden, wenn das Negationsglied V1 und der Verstärker V2 auf demselben Chip integriert sind. Sie können selber in an sich bekannter Weise aus Transistoren aufgebaut sein. Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 weist daher ebenfalls alle erwähnten Vorteile auf.

Die Verstärkerwirkung für das Negationsglied V1 kann durch einen unmittelbar mit ihm in Kette geschalteten zusätzlichen Verstärker zustande gebracht werden, der dieselbe Ansprechschwelle wie der sowieso vorhandene Verstärker V2 hat. Dann kann der Chip zv/ei gleiche Schaltungsteile haben, nämlich die beiden erwähnten Verstärker. Es kann dann mit Sicherheit damit gerechnet werden, dass der angestrebte Kompensationseffekt erzielt wird.

6 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Schaltungsanordnung zur Verzögerung von Impulsen, die aus Verknüpfungsgliedern und aus Widerstands-Kondensator-Gliedern mit Integrationsfunktion aufgebaut ist, bei der zwischen ihrem durch die Impulse gespeisten Eingang und ihrem Ausgang die Kettenschaltung eines Widerstands-Kondensator-Gliedes, eines Verknüpfungsgliedes mit Negationswirkung, eines weiteren Widerstands-Kondensator-Gliedes, das dieselbe Zeitkonstante wie das erstgenannte Widerstands-Kondensator-Glied hat, und eines weiteren Verknüpfungsgiiedes, das dieselbe Ansprechschwelle wie das erstgenannte Verknüpfungsglied hat, liegt, bei der die mit den Impulsen nicht belieferten Eingänge der Verknüpfungsglieder fest an eine konstante Spannung gelegt sind, und bei der die beiden Verknüpfungsglieder in C-MOS-Technik

   auf demselben Chip integriert sind, nach Patent

   (Patentanmeldung P 24 19 521.9-31), dadurch g e kennzei. chnet , dass zusätzlich zur Flankenversteilerung der gelieferten Impulse der Kondensator (C2) des weiteren Widerstands-Kondensator-Gliedes (R2, C2) in einen Mitkopplungskreis gelegt ist, der über einen am Ausgang (e) angeschlossenes zusätzliches Negationsglied (N3) und einen Spannungsteiler (RK2, RIi 1) führt, an dessen Abgriff dieser Kondensator (C2) angeschlossen ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Spannungsteiler aus zwei ohmschen Widerständen (RK2, RK1) besteht und dass der in den Auflade-Entlade-Stromkreis des weiteren Widerstands-Kondensator-Gliedes (R2, C2) eingefügte Teil (RK1) des Spannungsteilers (RK2, RIC1) einen Widerstandswert hat, der klein gegenüber dem Widerstandswert des Widerstands-Kondensator-Gliedes (R2, C2) ist.
3. 3.Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Verknüpfungsglieder NAND-Glieder (N1, N2) mit je zwei Eingängen sind, von denen

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   jeweils ein Eingang fest an eine Betriebsspannung (+UB) gelegt ist, die sich wie die Ruhespannung auswirkt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass das eine Verknüpfungsglied ein Negationsglied (V1) ist. insbesondere mit Verstärkerwirkung, dass das weitere Verknüpfungsglied (N2) mit dem zusätzlichen Negationsglied (N3) zu einem Verstärker (V2) zusammengefasst ist und dass die mit Impulsen nicht belieferten Eingänge eingespart sind.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Verstärkerwirkung für das Negationsglied (V1) durch einen unmittelbar in Kette geschalteten zusätz3.ichen Verstärker zustande kommt, der dieselbe Ansprechschwelle wie der sowieso vorhandene Verstärker (V2) hat.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (a) an eine sich für die Ruhespannung auswirkende Betriebsspannung (+UB) über einen Widerstand (Rj5) gelegt ist, dessen V/iderstandswert klein gegen denjenigen des V/iderstandes " ("R1) ist, der zum an den Eingang (a) angeschlossenen Wider stands-Kondensator-Glied (R1, C1) gehört.

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