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Schaltungsanordnung zur logischen Verknüpfung wechselspannungs-
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förmiger Eingangssignale Zusatz zu DBP 1 933 713, angemeldet: 28.
6. 1969 Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs.
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Bei den bekannten Schaltungsanordnungen, z. B. UND-Glieder, ODER-Glieder
usw,, können am Ausgang bei Vorliegen eines Defektes, z. B. durch defekte Bauelemente,
Leitungsunterbrechungen usw., unabhängig vom anliegenden Eingangssignal entweder
dem Binärwert O (keine Spannung) oder dem Binärwert "L" (Spannung) entsprechende
Signale auftreten. Hierdurch können falsche Steuersignale weitergeleitet werden,
was bei Steuerschaltungen mit hohen Anforderungen an die Sicherheit, z. B. im Eisenbahnsignalwesen
oder Kernreaktorbau, unzulässig ist.
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Die bekannten Logikschaltungen weisen den Nachteil auf, daß im Störungsfall
das Ausgangssignal unabhängig vom Eingangssignal nicht definiert ist.
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Daher wurde im Hauptpatent 1 933 713 eine Schaltungsanordnung beschrieben,
die im Fehlerfall Jeweils zur sicheren Seite hin (keine Spannung am Ausgang) ausfällt.
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Diese Schaltungsanordnung sieht die Kombination folgender Merkmale
vor: a) daß die Eingangssignale getrennten Eingangsübertragern zugeführt und in
deren Sekundärkreisen durch eingeschaltete Gleichrichteranordnungen gleichgerichtet
werden, b) daß die gleichgerichteten Eingangsaignale die einzelnen Steuerpotentiale
für eine nachgeschaltete Transistor-Sperrschwingerschaltung mit Rückkopplungsübertrager
bilden, c) daß die Impulsspannung des Sperrschwingers über eine in den Sekundärkreis
des Rückkopplungsübertragers eingeschaltete Verstärkerstufe dem Ausgang (A) zugeführt
wird.
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Bei der Zusammenstellung von kompletten Systemen aus den verschiedenen
Schaltungsanordnungen ergibt sich häufig die
Notwendigkeit, entweder
Steuersignale über die systemspezifische Signallänge hinaus zu verlängern, z. B.
um sicher zu stellen, daß angeschlossene Datenverarbeitungsanlagen genügend Zeit
zur Abfrage des Signals erhalten, oder sehr kurze Signale auf die systemspezifische
Signallänge zur Gewährleistung einer einwandfreien Verarbeitung zu bringen.
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Es ist bereits eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen worden, bei
der die Eingangssignale gleichzeitig mit einer zweiten Schaltungsanordnung mit einem
als Zeitglied modifizierten Sperrschwinger dergestalt zugeführt werden, daß nach
dem Abschalten der Eingangssignale während der Entladung eines vorher durch das
Jeweilige Eingangssignal aufgeladenen Kondensators am modifizierten Sperrschwinger
eine gedämpfte Schwingung infolge des durch den Kondensator erzeugten Steuerpotentials
aufrecht erhalten und nach Verstärkung, Übertragung und Gleichrichtung der ersten
Schaltungsanordnung als weiteres Steuerpotential disjunktiv zugeführt wird (DT-OS
25 38 977).
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Die Aufgabe besteht daher darin, eine fail-safe Schaltungsanordnung
anzugeben, bei der ein programmiertes, abfallverzögertes Signal erzeugt wird. Die
Schaltung ist so auszulegen, daß sich im Falle von Bauteile fehlern die programmierbare
Abfallverzögerungszeit nur verkürzt bzw. verschwindet. Die Aufgabe wird nach der
Erfindung durch die im Patentanspruch angegebenen Maßnahmen gelöst.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung nach der
Erfindung dargestellt. Sie besteht aus einem failsafe ODER-Glied mit Eingangsübertragern
und Erweiterungseingängen. Zwischen einem statischen Erweiterungseingang ER und
einem Masseerweiterungseingang MER liegt ein Kondensator CT2, außerdem ist in der
Schaltungsanordnung ein fail-safe UND-Glied enthalten mit Eingangsübertragern. Zwischen
einem statischen Erweiterungseingang ER und einem Masseerweiterungseingang MER liegt
hier ebenfalls ein Kondensator CT1. Das fail-safe UND-Glied ist an einem seiner
Eingänge modifiziert durch Einfügen eines zusätzlichen Taktgenerators G. Sein Ausgang
A1 ist mit einem Eingang des fail-safe ODER-Gliedes verbunden. Auf denselben Eingang
und auf einen weiteren wird die Betriebsspannung UB gegeben. Der Ausgang des fail-safe
ODER-Gliedes ist rückgeführt auf den Eingang des fail-safe UND-Gliedes, der durch
den Taktgenerator G modifiziert ist.
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Das fail-safe UND-Glied, das durch den Taktgenerator modifiziert ist,
wird in Fig. 2 genauer dargestellt. Dem bekannten fail-safe UND-Glied mit den Eingangsübertragern
und den Ausgangsübertragern und der Sperrschwingerschaltung ist ein Taktgenerator
mit dem Netzwerk um den Unijunktiontransistor hinzugefügt.
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Der Kollektoreingang des fail-safe UND-Gliedes und ein Eingang des
fail-safe ODER-Gliedes werden von einem gemeinsamen Eingangsimpuls Te gesteuert.
Dabei wird über Gleichrichterschaltungen ein Kondensator CTl und ein Kondensator
CT2 aufgeladen. Die Energie des Kondensators CT2 setzt nun den Oszillator des fail-3afe
ODER-Gliedes in Funktion, dessen Ausgang mit nachfolgender Gleichrichtung den Basisteil
des fail-safe UJD-Gliedes mit Energie versorgt. Diese dient zur Versorgung des Taktgenerators
G, der aus dem Unijunktiontransistor mit nachfolgender Verstärkerstufe gebildet
wird. Der Taktgenerator hat die Aufgabe, impulsweise die Schwingbedingung für den
internen Oszillator des failsafe UND-Gliedes herzustellen. Diese Schwingung wird
in einer Transistorstufe verstärkt und dem anderen Eingang des fail-safe ODER-Gliedes
zugeführt.
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Der Kondensator CT2 bewirkt direkt eine Abfallverzögerung des Ausgangssignals
des fail-safe ODER-Gliedes. Diese Abfallverzögerung soll nun verlängert werden.
Dies geschieht durch impulsweises Nachladen des Kondensators CT2. Die Energie dazu
wird dem Kondensator CTl entnommen. In Fig. 3 ist die Wirkungsweise dargestellt.
In der obersten Reihe ist der Impuls Te eingezeichnet. Ohne Nachladung des Kondensators
Cp würde ein Signal entstehen, wie in der 2. Zeile dargestellt ist. Dieses Signal
verläßt den Ausgang der failsafe ODER-Stufe beim Ausgang A. Am Ausgang Al des fail-safe
UND-Gliedes
liegen die Nachladeimpulse an, wie sie aus der 3. Reihe der Fig. 3 zu ersehen sind.
Diese Nachladeimpulse kommen Jeweils kurz vor dem Ende des Signals, das an A ansteht.
Dadurch wird das Signal ausgedehnt und verlängert, wie es aus der 4. Zeile der Fig.
3 zu ersehen ist. Aus der 4. und 5. Zeile der Fig. 3 sind die Energieverhältnisse
am Kondensator CT2 zu ersehen. In der 4. Zeile ist die Spannung ohne Nachladung
dargestellt, in der 5. Zeile die Spannung mit Nachladung. In der 6. Zeile schließlich
ist die Spannung des Kondensators CTl dargestellt.
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Die Nachladeperiode ist dann abgeschlossen, wenn die Spannung des
Kondensators CTl unter einen Schwellwert entladen ist. Der Rückkopplungsweg zur
Versorgung des Basiskreises des fail-safe UND-Gliedes bricht nach Entladung des
Kondensators CT2 schlagartig zusammen. Der Vorgang kann dann nur durch einen neuen
Eingangs impuls Te gestartet werden.
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Der Vorteil der Schaltungsanordnung nach der Erfindung besteht darin,
daß die Abfall-Verzögerungseigenschaften von Verknüptungsgliedern des Systems LOGISAFE
ausgenutzt werden.
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Der Aufbau ist niederohmig und die Wiederholgenauigkeit ist größer
sowie die Fremdspannungsstörung ist wesentlich geringer als bei den bekannten Schaltungen.
Die Temperaturstabilität ist groß und es sind mit kleineren Kondensatoren längere
Verzögerungszeiten zu erreichen.