DE2545469C2 - Schaltungsanordnung zur logischen Verknüpfung wechselspannungsförmiger Eingangssignale - Google Patents

Description

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gekennzeichnet durch folgende Merkmalskombsnation:

daß die Eingangs- und der Ausgangsübertrager (Τ,. T₂. Ti) so ausgelegt sind, daß sie bei unzulässig hohem .Stromanstieg in ihren Wicklungen in die magnetische Sättigung gelangen, daß zur Gleichrichtung der Eingangssignale in den Sekundärkreisen der Eingangsübertrager (T\. T₂; Viittelpunktsschaltungen (V_x, V₂, Ti und Vt, Va, T₂) verwendet vvr^rden.
daß zur GläUung der aus den Eingangssignalen (F.\. E₂) gewonnenen Steuerpotentiale ein Sicherheitskondensator (L \)benutzt wird
und daß die Dotierung des Transistors (V_b) des Sperrschwingers (V_b. Ti) so gewählt wird, daß die für den Sperrschwinger benötigten Steuerpotentiale die entgegengesetzte Polung zu den an den Eingangs- und Ausgangsübertragern (T. T₂. Ti) anliegenden Potentialen aufweist.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur togischen Verknüpfung wechselspannungsförmiger Eingangssignale.

Die hohen Anforderungen an die Sicherheit von elektronischen Schaltungen, z. B in der Bahnautomalion und im Kern^reaktorbau. bedingen eine ständige Weiterentwicklung in Richtung auf immer höhere Sicherheiten von elektronischen Bausteinen. Unter Fehlersicherheit wird dabei verstanden, daß beim Auftreten beliebiger Fehler innerhalb und außerhalb der Bausteine möglichst niemals ein fehlerhaftes, gefährliches Ausgangssignal auftreten darf. Führt etwa ein Logikbaustein nach seiner logischen Funktion und den anliegenden Eingangsbedingungen am Ausgang ein Signal logisch Null, sq darf beim Auftreten eines inneren Defektes, etwa eines Baiielementefehlers, kein logisch L-Signal am Ausgang auftreten. Führt dagegen der Baustein am Ausgang ein Signal logisch L nach seiner logischen Funktion und den anliegenden Eingangssignalen, muß der Ausgang beim Auftreten eines inneren Fehlers nach Signal logisch Null wechseln und in diesem Zustand verbleiben, auch wenn die Eingangssignalc erneut wechseln, jeder Störungsfall bringt den Ausgang

des fehlersicheren Bausteins in den Grundzustand logisch Null.

Für ein solches fehlersicheres logisches Gesamtsystem müssen UND-, ODER-, NICHTBausteine und andere Moduln vorgesehen werden. Mit der gemäß dem Hauptpatent 19 33 713 angegebenen Schaltungsanordnung läßt sich ein ODER-Glied dadurch realisieren, daß die Eingangssignale getrennten Eingangsübertragern zugeführt und in deren Sekiindarkreisen durch eingeschaltete Gleichrichteranordnungen gleichgerichtet werden, daß die gleichgerichteten Eingangssignal die einzelnen Steuerpotentiale für eine riachgeschalteie Transistorsperrschwingerschaltung mit Rückkopplungsübertrager bilden, daß die Impulsschiltung des Sperrschwingers über eine in den Sekundärkreis des Rückkopplungsübertragers eingeschaltete Verstärkerstufe dem Ausgang zugeführt wird.

Bei dem auf diese Weise hergestellten ODER-Glied wurden die gleichgerichteten Eingangssignale der Sperrschwingerschaltung disjunktiv als Steuerpotential zugeführt. Die mit relativ schlechtem Wirkungsgrad arbeitende Einweggleichrichterschaltung benötigte Eingangssignaie einer bestimmten Mindestgröße. Beim Unterschreiten dieser Mindestgröße wurde kein Steuerpotential mehr für den Sperrschwinger geliefert.

Ein unzulässig hoher Stromanstieg an den Primärwicklungen der Ungangsübertrager. sowie an den Wicklungen des Ausgangsübertragers konnte hierbei zu sekundärseitigen. unzulässig hohen Spannungen führen, die zu Zerstörungen innerhalb der Schaltung beitragen konnten.

Eine besondere Gefahr ergab sich für die Schaltung dadurch, daß extrem starke mechanische Berührungen zu unkontrollierbaren Zerstörungen innerhalb der Schaltung und damit zu unkontrollierbaren Fehlern führen konnte. Insbesondere konnten dabei Wicklungsfehler, d. h. Wicklungsschlüsse oder ähnliches au^ftreten. die die externen Potentiale an den Eingängen oder am Ausgang der Schaltung ohne PoK.vialtrennung in das ODER-Glied einspeisen. Bei all diesen genannten Fehlermöglichkeiten ergab sich somit auch die Möglichkeit eines fehlerhaften Ausgangssignals.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der angeführten Nachteile, eine Schaltungsanordnung zur disjunktn.cn Verknüpfung wechselspannungsförmiger Eingangssignalc zu einem wechselspannungsförmigen Ausgangssignal /u entwikkeln. deren Ausgangssignal auch dann zu logisch Null wird, wenn an den Eingangsübertragern oder am Ausgangsübertrager ein unzulässig hoher Stromanstieg vorliegt, wen heftige mechanische Berührungen die Gefahr eines unkontrollierten Fehlers hervorrufen könnten und wenn Wicklungsfehler an den (ibertragern auftreten, und bei der die Toleranzbreite für die zulässige Größe der dynamischen Eingangssignale angehoben werden soll.

L5ie Lösung dieser Aufgabe geht aus dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs hervor

Damit grundsätzlich vergleichbare Lösungsmerkmale sind in der älteren Anmeldung gemalt der DEOS 25 44 427 für eine SPEICHER-Einhe t nach dem Zusatzpatent 19 50 331 zum Hauptpaient 19 33 713 vorgeschlagen worden.

Aus der DE-OS 22 64 016 ist eine Erwsiterungsschaltungfürdas Hauptpatent 19 33 713 bekannt, bei dereine Gleichrichterschaltung im Sekundärkreis eines Eingangsübertragers als Mittclpunktschaluing ausgebildet ist, die Steuerpotentiale über einen abrißsicheren

Glättungskondensator mit vier Anschlüssen liefert.

Es ist auch schon ein LIND-Modul nach dem Hauptpatent 19 33 713 bekannt, in dem Kondensatoren mit vier Anschlüssen verwendet werden (Technische Mitteilungen AEG-Tclefunkten G2 [1972] 4/5, S. ! 76 bis 178).

Das Zusatzpatent 23 59 125 schlägt zur weiteren Erhöhung der Fehlersicherheit der Schaltung nach dem Hauptpatent 19 33 713 vor, die Dotierung des in der Sperrschwingei Schaltung verwendeten Transistors so ι ft zu wählen, daß die zur Erzeugung der Eingangswechselspannungssignale verwendete Batteriespannung jeweils die entgegengesetzte Polung zu den von der Sperrschwingerschaltung benö'igten und in Abhängigkeit von den Wechselspannungseingangssignalen durch die !5 Übertrager und Gleichrichterschaltungen erzeugten Betriebsspannungen aufweist.

Ein besonderer Vorteil der Schaltungsanordnung besteht darin, daß sie völlig in sich abgeschlossen ist, d. h daß ihr von außen weder eine weitere Versorungsspannung zugeführt werden muP noch externe Steuersignale wie etwa lakts'gnaie benotigi werden. Damit ist die Gefahr einer Zuführung von fenlerhaften externen Signalen auf ein Minimum reduziert.

Ein Beispiel der eriindungsgemäßen Lösung wird anhand der Zeichnung erläutert.

Das ODER-Glied besteht aus den Eingangsubertragern T. T₇, den Gleichrichterschaltungen V₁. V.. und Vj, V₄. dem Sperrschwinger V₆. T₁ und einem im Sekundärkreis des Ausgangsübertragers Ti nachge- Jo schalteten Transistorverstärker \Ί.

Die aus den Eingangssignalen E₁. E₇ durch die Eingangsübertrager Ti und T_:. sowie den Mittelpunkt-Gleichrichterschaltungen Vi, V₇ und V), V-, erzeugten Steuerpotentiale werden disjunktiv zusammengeführt ü und dem als Glättungskondensator eingesetzten Sicherheitskondensator C zugeführt

Der Sicherheitskondensator G ist ein dünner Kera mikkondenvator. der je Elektrode zwei Anschlüsse aufweist, die bei starker mechanischer Belastung "to abreißen können.

leder Abriß der Zuführungsleitung, wie auch der Bruch des Sicherheitskondensators führt zui sofortigen Unterbrechung der Stromversorgung des Sperrschwingers V₆, 7). De^r Sicherheitskondensator kann leicht in "> Siebdrucktechnik auf einer Keramikplatte aufgebracht werden.

Die geglätteten, disjunktiven Steuerpotentiale werden nach Stabilisierung an der Z.enerdiode Vi an den Spannungsteiler /?2. P\ als Betriebsspannung des so Sperrschwingers V₆. T₁ZUr Verfügung gestellt.

Der Widerstand R\ dient zur zusätzlichen Kollektorstrombegrenzung des Sperrschwingers. Der zwischen Rüikkopplungswicklung des Ausgangsübertragers Tj und der Basis des Transistors V₆ angeordnete Wider- " stand /?2 verhindert ein unzulässig hohen Basisstromanstieg, selbst bei einer Zerstörung des Ausgangsübertragers Ti. die zu Wicklungsschlüssen führen könnte. Bei mindestens einem Eingangssignal E< oder E; am ODf R-Glied lieg« ein Steuerpotential am Basisspan *o nungiteiler R₂ und Rt. demzufolge der Transistor V₆ zunächst bei einem kleinen Basisstrom durchschaltet. Damit steigt der Kollektorstrom durch die Wicklung r>\ des Sperrschwingerübertragers Tj bis zu einem Maximum an. das im wesentlichen durch den Widerstand R\ ^b ' bestimmt wird. Wahrend des Anstiegs des Kollektorstroms wird durch die Wicklung n_t in der Wicklung ns eine Rückkopplungsspannung induziert, die über den Widerstand R₇ an die Basis des Transistors Vt, gelangt und den Transistor weiter aufsteuert. Nach dem Erreichen des maximalen Kollektorstroms wird keine Spannung mehr in der Rückkopplungswicklung /7j induziert mit dem Ergebnis, daß der Transistor V„ beginnt zu sperren. Der dadurch bedingte Abfall des Kollektorstroms in der Wicklung Πι bewirkte die Induzierung eines entgegengesetzten Spannungsimpulses in der Rückkopplungswicklung ri}. Dieser Spannungsimpuls gelangt über den Widerstand R₇ an die Basis des Transistors Vo, wodurch der Transistor völlig gesperrt wird. Anschließend wiederholt sich der eben bereits beschriebene Vorgang. Am Ausgang des Sperrschwingerübenragers T₃ ergibt sich damit eine sägezahnähnliche Spannung, die von Jem Transistor V-verstärkt dem Ausgang A zugeführt wird.

Der Wid"rstand R-, im Kollektorkreis des Ausgangsverstärkers V- dient dabei in bek nter Weise der Konckiursironibcgrcnzung. Zuzüglich n· den Eingängen Ε-, und E₇ sind an dem ODER-Modul noch disjunktive Ergänzungseingänge 3 und 4 vorgesehen. Hier besteht die Möglichkeit, den Eingangsscha^l%l„ngen Τ. V₁. '.'. entsprechende Schaltungsanordnungen anzuschließen. Diesen weiteren disjunktiven Eingängen wird der Massepunkt M des Ausgangs des ODER-Glieds zur Verfügung gestellt. ^lo daß bei mechanischen Erschütterungen unzulässiger Stärke ein Bruch ies Sicherheits kondensators C oder ein Abriß seiner Elektrodenzuführunf. in zweifacher Weise die Stromzuführung der Sperrschwingerschaltung V₆, Tj unterbrich!·

1. in der bereits oben beschriebenen Art und Weise und

2. dadurch, daß bereits den Eingangsschaltungen durch Abriß der Massezuführung am Sicherheits kondensator G das Bezugspotential en'zogci wird

Die Mittelpunktsgleichrichterschaitungen V,. V₂ und Vj. V₄ sind so angeordnet, daß sie ein negatives Steuerpotential für die Siierrsihwmgerschaltung V₆. I') liefern. Dadurch kann selbst bei Wirklungsfehlern an den Übertragern 7,. T₇. T₁ bei dort anliegenden positiven Potentialen der Eingangssignale und der Ausgangssignale kein fehlerhaftes Anschwingen des Sperrschwingers V₆, Ti erzeugt werden

Sämtliche Übertrager Ti, T. und T₁ sind so ausgelegt, daß bei unzulässig hohem Stromanstieg an ihrer Primärwicklung der jeweilige Übertrager in die Sättigung geführt wird, so daß eine I Ibertragung einer Wechselspannung nicht mehr möglich ist. Somit kann auch kein fehlerhaftes Ausgangssignal logisch L entstehen. Das gesamte ODER-Giied geht bei Signalfehlern. Bauelemeriefehlern und unzulässigen Signalen an den Ein- und Ausgängen mit seinem \usgangssignal A mit großer Sicherheit nach logisch Null.

Wie die Schaltungsanordnung des ODER-Glieds zeigt, werden Bet: ,ebsspannungen nur am Eingang und am Ausgang benötigt. Weitere, mögliche oder notwendige Steuersignale — wie: etwa Taktsignale — entfallen vollständig. Damit ist auch die Gefahr tirer Zuführung von externen Fehlern in die Schaltungsanordnung auf ein Minimum reduziert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur logischen Verknüpfung wechselspannungsförmiger Eingangssignale zu einem wechselspannungsförmigen Ausgangssignal dergestalt,

   daß die Eingangssignale getrennten Eingangsübertragern zugeführt und in deren Sekundärkreisen durch eingeschaltete Gleichrichteranordnungen gleichgerichtet werden,
   daß die gleichgerichteten Eingangssignal die einzelnen Steuerpotentiale für eine nachgeschaltete Transistor-Sperrschwingerschaltung mit Rückkopplungsübertrager bilden,
   daß die Impulsspannung des Sperrschwingers über eine in den Sekundärkreis des Rückkopplungsübertragers eingeschaltete Verstärkerstufe dem Ausgang zugeführt wird, nach Hauptpa-

   a)