DE2728687A1 - RESET SHIFT FOR ELECTRONIC CIRCUITS - Google Patents
RESET SHIFT FOR ELECTRONIC CIRCUITSInfo
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Description
W.Schneider-H.G.Schachner 2-1W.Schneider-H.G. Schachner 2-1
Die Erfindung betrifft eine Rücksetzschaltung für elektronische Schaltkreise, mit einem über einen Wiederstand durch eine Betriebsspannung aufladbaren Kondensator.The invention relates to a reset circuit for electronic circuits, with an operating voltage via a resistor rechargeable capacitor.
Derartige Rücksetzschaltungen dienen dazu, elektronische Schaltkreise, wie z.B. Flipflops, in digitalen Steuer- oder Rechenanlagen und dergleichen in eine definierte Stellung zurückzusetzen, die für die Aufnahme oder Weiterführung ihres Betriebes vorgeschrieben ist. Bei einem Flipflop kann dies die Stellung 0 oder 1 sein, wobei bei komplizierteren Schaltungen für einige Schaltkreise die Ausgangsstellung 0 und für andere Schaltkreise die Ausgangsstellung 1 vorgeschrieben sein kann. Ein möglicher Anlaß für die Einnahme einer definierten Ausgangsstellung ist die Betriebsaufnahme des Schaltkreises, ein anderer der Ausfall der Betriebsspannung oder deren Absinken unter einen vorgegebenen Wert.Such reset circuits are used to reset electronic circuits, such as to reset flip-flops in digital control or computing systems and the like to a defined position, which is prescribed for the commencement or continuation of their business. In the case of a flip-flop, this can be the position 0 or 1, with more complicated circuits for some Circuits the initial position 0 and for other circuits the initial position 1 may be prescribed. A possible one The reason for taking a defined starting position is the start of operation of the circuit, another is the failure the operating voltage or its drop below a specified value.
Eine herkömmliche Rücksetzschaltung mit einem über einen in Reihe liegenden hochohmigen Widerstand aufladbaren Kondensator erzeugt während des Aufladens des Kondensators ein zwischen diesem und dem Widerstand abgreifbares Rücksetzsignal. Diese Rücksetzschaltung ist allerdings recht träge. Da sich der Kondensator bei einem Abfall der Betriebsspannung über den Widerstand nur langsam entlädt, ist die Rücksetzschaltung nicht in der Lage auch auf kurzfristige und geringfügige Spannungsabfälle zu reagieren und ein brauchbares Rücksetzsignal zu erzeugen.A conventional reset circuit with a capacitor that can be charged via a high-value resistor in series generates a reset signal that can be tapped between the capacitor and the resistor while it is charging. These The reset circuit is, however, quite sluggish. Since the capacitor moves when the operating voltage drops across the Resistance discharges slowly, the reset circuit is incapable of even short-term and minor ones To react to voltage drops and generate a usable reset signal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auch bei zeitlich sehr kurzen und betragsmäßig kleinen SpannungsabfällenThe invention is based on the object of providing voltage drops that are very short in time and small in amount
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ein Rücksetzsignal erzeugende Schaltung zu schaffen.to provide a reset signal generating circuit.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine aus dem Kondensator und einem Spannungsteiler bestehende, an der Betriebsspannung liegende Reihenschaltung, durch eine parallel zu dem Spannungsteiler angeordnete, in Richtung der Betriebsspannung sperrende Diode sowie durch einen Schwellwertschalter, dessen Eingang mit dem Verbindungspunkt der beiden Spannungsteilerwiderstände und dessen Ausgang mit der Ausgangsklemme für die Rücksetzsignale verbunden ist. Zweckmäßigerweise enthält der Schwellwertschalter einen Transistor, dessen Basis mit dem Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände, dessen Emitter mit einem Pol der Betriebsspannung und dessen Kollektor mit der Ausgangsklemme verbunden ist.This object is achieved according to the invention by a consisting of the capacitor and a voltage divider, on the Operating voltage lying series circuit, arranged in parallel to the voltage divider, in the direction of the operating voltage blocking diode as well as a threshold switch whose input with the connection point of the two voltage divider resistors and its output is connected to the output terminal for the reset signals. Appropriately contains the threshold switch is a transistor whose base is connected to the connection point of the voltage divider resistors, whose emitter is connected to one pole of the operating voltage and whose collector is connected to the output terminal.
Eine noch etwas einfachere Lösung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine aus dem Kondensator sowie aus einer Parallelschaltung des Widerstandes und einer in Richtung der Betriebsspannung sperrenden Diode bestehende, an der Betriebsspannung liegende Reihenschaltung sowie durch einen Feldeffekttransistor, dessen Gate mit lern Verbindungspunkt des Kondensators und der Parallelschaltung, dessen Source mit einem Pol der Betriebsspannung und dessen Drain mit der Ausgangsklemme für die Rücksetzsignale verbunden ist.A somewhat simpler solution according to the invention is characterized by consisting of the capacitor and a parallel circuit of the resistor and a blocking in the direction of the operating voltage diode, located at the operating voltage series circuit as well as by a field effect transistor whose gate is connected to learning junction of the capacitor and the Parallel connection whose source is connected to one pole of the operating voltage and whose drain is connected to the output terminal for the reset signals.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen untergeordneten Patentansprüchen gekennzeichnet.Other advantageous developments of the invention are characterized in the remaining subordinate patent claims.
Die Erfindung wird nun anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispielse erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained with reference to the embodiments shown in the drawing. Show it:
Fig.l eine Rücksetzschaltung gemäß der Erfindung,Fig.l a reset circuit according to the invention,
Fig. 2 eine andere Ausführung einer erfindungsgemäßen Rücksetzschaltung und2 shows another embodiment of a reset circuit according to the invention and
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Pig.3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Rücksetzschaltung gemäß der Erfindung.Pig.3 another embodiment of a reset circuit according to the invention.
An den Eingangsklemmen 1, 2 einer aus Fig.l ersichtlichen Rücksetzschaltung liegt eine Betriebsspannung UB - von beispielsweise 5V - an. Zwischen den beiden Polen der Betriebsspannung liegt ein Kondensator Cl in Reihe mit einer Parallelschaltung einer in Richtung der Betriebsspannung UB sperrenden Diode D und eines aus zwei Widerständen Rl, R2 bestehenden Spannungsteilers. Der Verbindungspunkt 3 der beiden Spannungsteilerwiderstände Rl, R2 ist an den Signaleingang U eines Schwellwertschalters 5 angeschlossen, dessen Signalausgang 6 mit einer Ausgangsklemme 7 verbunden ist, an der die von der Rücksetzschaltung zu erzeugenden Rücksetzsignale abgegeben werden. Der Schwellwertschalter 5 ist außerdem mit zwei Speiseanschlüssen 9, 10 versehen, an denen eine Speisespannung UX anliegt. Die Speisespannung UX kann mit der Betriebsspannung UB übereinstimmen - in diesem Fall sind die Speiseeingänge 9» 10 mit den beiden Polen der Betriebsspannung verbunden *· oder von dieser verschieden sein.At the input terminals 1, 2 of a reset circuit shown in Fig.l an operating voltage UB - of 5V, for example - is present. Between the two poles of the operating voltage a capacitor Cl is in series with a parallel connection of a diode D blocking in the direction of the operating voltage UB and a voltage divider consisting of two resistors R1, R2. The connection point 3 of the two voltage divider resistors Rl, R2 is connected to the signal input U of a threshold switch 5, the signal output 6 with a Output terminal 7 is connected to which the reset signals to be generated by the reset circuit are output. The threshold switch 5 is also provided with two supply connections 9, 10, to which a supply voltage UX is applied. The supply voltage UX can match the operating voltage UB - in this case the supply inputs are 9 »10 connected to the two poles of the operating voltage * · or from this be different.
Wird die Betriebsspannung UB an die Rücksetzschaltung angelegt, so lädt sich der Kondensator Cl über die Widerstände Rl, R2 des Spannungsteilers auf. Ein durch die Größe des Widerstandes R2 und den Eingangswiderstand des Schwellwertschalters 5 bestimmter Teil des Kondensator-Ladestroms fließt Über den Signaleingang 1I und den Anschluß 10 durch den Schwellwertschalter 5· Dabei wird in dem Schwellwertschalter 5 ein Rücksetzsignal erzeugt, das über die Ausgangsklemme 7 auf den rückzustellenden Schaltkreis übertragen wird.If the operating voltage UB is applied to the reset circuit, the capacitor C1 charges up via the resistors R1, R2 of the voltage divider. A part of the capacitor charging current determined by the size of the resistor R2 and the input resistance of the threshold switch 5 flows via the signal input 1 I and the connection 10 through the threshold switch 5 the circuit to be reset is transmitted.
Sobald der Kondensator Cl eine vorgegebene Spannung erreicht, wird die an den Anschlüssen l», io des Schwellwertschalters 5 anliegende Eingangsspannung kleiner als dessen SchaltschwelleAs soon as the capacitor C1 reaches a predetermined voltage, the voltage applied to the connections l », io of the threshold value switch 5 becomes Input voltage lower than its switching threshold
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und damit die Abgabe des Rücksetzsignals beendet. Im stationären Zustand, d.h. bei aufgeladenem Kondensator Cl kann über die Diode D kein Strom fließen, der Schwellwertschalter 5 ist gesperrt und es wird kein Rücksetzsignal an der Ausgangsklemme 7 abgegeben. Sinkt aber die Betriebsspannung UB auch nur geringfügig und kurzfristig ab, so kann sich der Kondensator Cl über die Diode D und die Betriebsspannungsquelle sehr schnell entladen. Bei jedem nachfolgenden Wiederanstieg der Betriebsspannung wird dann erneut ein Rücksetzsignal erzeugt.and thus the output of the reset signal is ended. In the steady state, i.e. with a charged capacitor C1 no current can flow through the diode D, the threshold switch 5 is blocked and no reset signal is applied output terminal 7. But if the operating voltage drops UB also decreases only slightly and for a short time, the capacitor Cl can be connected via the diode D and the operating voltage source discharged very quickly. With each subsequent increase in the operating voltage, then again a reset signal is generated.
Durch geeignete Dimensionierung des Kondensators Cl und der Widerstände Rl, R2 läßt sich ein Rücksetzsignal erzeugen, dessen Dauer wesentlich länger als die Prellzeit eines Schalters oder eines Steckers ist. Damit ist gewährleistet, daß alle Schaltkreise sicher zurückgesetzt sind, wenn die volle Betriebsspannung erreicht ist. Für die beim Einstecken einer Schaltungsplatte auftretenden Prellvorgänge wurde eine Dauer von etwa 300 us gemessen. Mit dem Schwellwertschalter kann typischerweise ein etwa 100 ms dauerndes Rücksetzsignal erzeugt werden. Der Schwellwertschalter 5 verhindert somit das Auftreten von Spannungssprüngen an der Rücksetzleitung.A reset signal can be generated by suitable dimensioning of the capacitor Cl and the resistors Rl, R2, whose duration is much longer than the bounce time of a switch or a plug. This ensures that all circuits are safely reset when full operating voltage is reached. For those who plug in one Board bounces were measured to have a duration of about 300 microseconds. With the threshold switch typically a reset signal lasting about 100 ms can be generated. The threshold switch 5 thus prevents this Occurrence of voltage jumps on the reset line.
Andererseits spricht die erfindungsgemäße Rücksetzschaltung auch noch auf Eingangssignale mit sehr langsam ansteigender Vorderflanke gut an. Als Beispiel sei ein ohne weiteres verkraftetes Eingangssignal mit einer Anstiegszeit von etwa 70 ms genannt. Somit entfällt die Notwendigkeit, besondere Einrichtungen zum "Entprellen11 oder zum Erhöhen der Flankensteilheit des Eingangssignals vorzusehen, wie sie bei herkömmlichen Rücksetzschaltungen erforderlich sind. Aus der in Fig.2 dargestellten Rücksetzschaltung ist eine zuverlässig arbeitende Ausführung eines Schwellwertschalters 5 ersichtlich. EinOn the other hand, the reset circuit according to the invention also responds well to input signals with a very slowly rising leading edge. As an example, an input signal with a rise time of approx. 70 ms can be cited. This eliminates the need to provide special devices for "debouncing 11 or for increasing the edge steepness of the input signal, as are required in conventional reset circuits. The reset circuit shown in FIG
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bipolarer npn-Transistor Tl liegt in Reihe mit einem Kollektorwiderstand
R3 an der Betriebsspannung UB. Die Basis B des
Transistors Tl ist an den Verbindungspunkt 3 der Widerstände Rl, R2 angeschlossen und der Kollektor C mit der Ausgangsklemme
7 verbunden.bipolar npn transistor T1 is connected to the operating voltage UB in series with a collector resistor R3. The base B of the
The transistor T1 is connected to the connection point 3 of the resistors R1, R2 and the collector C is connected to the output terminal 7.
Die Wirkungsweise des Schwellwertschalters 5A entspricht der des Schalters 5. Beim Einschalten oder Wiederansteigen der
Betriebsspannung UB fließt ein Teil des Ladestroms für den
Kondensator Cl als Basisstrom durch den Transistor Tl. Der
Transistor Tl wird dadurch leitend und erzeugt an der Ausgangsklemme 7 ein Rücksetzsignal. Wegen des gegenüber dem Durchlaßwiderstand
des Transistors Tl hochohmigen Widerstands R3
tritt bei fließendem Kollektorstrom die Betriebsspannung UB
im wesentlichen als Spannungsabfall an dem Widerstand R3 auf, d.h. bei durchgesteuertem Transistor liegt die Ausgangsklemme
7 der Rücksetzschaltung an dem Minus- oder Nullpotential der Betriebsspannung. Die Rücksetzschaltung arbeitet als sogenannter
Minusschalter, das Rücksetzsignal hat den Wert 0 (od."niedrig").Dies ist
die häufiger vorgeschriebene Art des Rücksetzsignals, es ist aber genauso gut möglich, die erfindungsgemäße Rücksetzschaltung
als sogenannten Plusschalter auszubilden, der ein Rücksetzsignal mit dem Wert 1 erzeugt, d.h. bei durchgesteuertem
Schwellwertschalter die Ausgangsklemme 7 mit dem Pluspol der Betriebsspannung verbindet. Dazu wird der npn-Transistor Tl
durch einen pnp-Transistor ersetzt und die Schaltung umgepolt. Lediglich die parallel zu dem Spannungsteiler Rl, R2 liegende
Diode D behält ihre Polung bei, d.h. sie sperrt auch hier in Richtung der Betriebsspannung.The mode of operation of the threshold switch 5A corresponds to that of switch 5. When the switch is switched on or when it rises again
Operating voltage UB flows part of the charging current for the
Capacitor Cl as the base current through the transistor Tl. The
As a result, transistor T1 becomes conductive and generates a reset signal at output terminal 7. Because of the high resistance R3 compared to the forward resistance of the transistor Tl
the operating voltage UB occurs when the collector current is flowing
essentially as a voltage drop across the resistor R3, ie when the transistor is turned on, the output terminal 7 of the reset circuit is at the minus or zero potential of the operating voltage. The reset circuit works as a so-called minus switch, the reset signal has the value 0 (or "low"). This is the more frequently prescribed type of reset signal Value 1 is generated, ie when the threshold switch is activated, it connects output terminal 7 to the positive pole of the operating voltage. For this purpose, the npn transistor Tl is replaced by a pnp transistor and the polarity of the circuit is reversed. Only the diode D lying parallel to the voltage divider R1, R2 retains its polarity, ie it also blocks in the direction of the operating voltage here.
Bei dem aus Fig.3 ersichtlichen Beispiel einer erfindungsgemäßen
Rücksetzschaltung enthält der Schwellwertschalter 5B
einen unipolaren Feldeffekttransistor T2 dessen Drain D über
einen Drain-Widerstand R1I mit dem Pluspol und dessen Source SIn the example of a reset circuit according to the invention which can be seen from FIG. 3, the threshold value switch contains 5B
a unipolar field effect transistor T2 whose drain D via a drain resistor R 1 I to the positive pole and whose source S is
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mit dem Minuspol der Betriebsspannung UB verbunden ist. An der Betriebsspannung UB liegt auch eine Reihenschaltung des Kondensators Cl und einer Parallelschaltung der in Richtung der Betriebsspannung sperrenden Diode D und eines Widerstandes R5. Der Verbindungspunkt 3A des Kondensators Cl und der Parallelschaltung D, R5 ist mit dem Gate G des Feldeffekttransistors T2 verbunden.is connected to the negative pole of the operating voltage UB. The operating voltage UB is also connected in series with the Capacitor Cl and a parallel connection of the blocking diode D in the direction of the operating voltage and a resistor R5. The connection point 3A of the capacitor Cl and the parallel circuit D, R5 is to the gate G of the field effect transistor T2 connected.
In dem stationärem Zustand der Rücksetzschaltung, d.h. bei aufgeladenem Kondensator Cl liegt das Gate G an einer gegenüber dem Source S positiven Spannung, der Feldeffekttransistor T2 ist durchgesteuert und damit liegt die Ausgangsklemme 7 an dem Minuspotential bzw. an Null.In the steady state of the reset circuit, i.e. when the capacitor Cl is charged, the gate G is at one opposite the source S positive voltage, the field effect transistor T2 is turned on and thus the output terminal 7 is applied the negative potential or at zero.
Bei einem Abfall der Betriebsspannung UB entlädt sich der Kondensator Cl auch hier schnell über die Diode D. Steigt danach die Betriebsspannung wieder an, so wird der Kondensator Cl über den Widerstand R5 aufgeladen. Die Betriebsspannung UB tritt als Spannungsabfall an dem Widerstand R5 auf, d.h. die Spannung an dem Gate G unterscheidet sich nicht wesentlich von der Source-Spannung. Dadurch sperrt der Transistor, die A υ s gangs klemme 7 wird an das Pluspoteitial der Betriebsspannung gelegt, das Rücksetzsignal hat den Wert 1. Die Rücksetzschaltung der Fig.3 wirkt somit auch als Plusschalter. Der Transistor T2 ist ein n-Kanal-Feldeffekttransistor des Verarmungstyps. If the operating voltage UB drops, the capacitor Cl discharges quickly via the diode D here too then the operating voltage is back on, the capacitor Cl is charged via the resistor R5. The operating voltage UB occurs as a voltage drop across resistor R5, i.e. the voltage across gate G does not differ significantly from the source voltage. This blocks the transistor and the output terminal 7 is connected to the positive potential of the operating voltage placed, the reset signal has the value 1. The reset circuit of Figure 3 thus also acts as a plus switch. The transistor T2 is an n-channel depletion type field effect transistor.
Auch die Rücksetzschaltung nach Fig.3 läßt sich als Minusschalter ausbilden, indem ein p-Kanal-Feldeffekt Transistor verwendet und die Schaltung, mit Ausnahme der Sperrichtung der Diode D, umgepolt wird.The reset circuit according to FIG. 3 can also be used as a minus switch train by using a p-channel field effect transistor and the polarity of the circuit, with the exception of the reverse direction of diode D, is reversed.
Die Abgabe verstärkter Rücksetzsignale an der Ausgangsklemme 7 läßt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, daß fürThe output of amplified reset signals at the output terminal 7 can be achieved in a simple manner that for
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den Schwellwertschalter 5 von Fig.l ein entsprechend geschalteter Operationsverstärker verwendet wird.the threshold switch 5 of Fig.l a switched accordingly Operational amplifier is used.
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LeerseireEmpty barrels
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