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Digitale Verzögerungsschaltung Bei der Erfindung wird ausgegangen
von einer digitalen Verzögerungsschaltung für über eine Eingangsleitung zugeführte
und eine Ausgangsleitung nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit abgegebene Impulse.
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Zur Verzögerung von Impulsen ist eine Schaltung bekannt (Fachbuch
von K. Reiß, IIntegrierte Digitalbausteinel?s 2. Auflage 1970, Siemens AG Berlin
und München, Seite 419), die im wesentlichen aus zwei gleichartigen monostabilen
Kippgliedern aufgebaut ist Beide Kippglieder weisen dynamische Eingänge auf, wobei
das eine monostabile Kippglied unmittelbar vom zum verzögernden Impuls und das andere
Kippglied mittelbar über ein Nicht-Glied gesteuert wird. Beim erstgSnannten monostabilen
Kippglied ist an den im instabilen Zustand H-Pegel führenden Ausgang und beim zweiten
monostabilen Kippglied an den im stabilen Zustand H-Pegel führenden Ausgang ein
UND-Glied angeschlossen zur Ausgabe des verzögerten Impulses.
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Voraussetzung für das ordnungsgerechte Arbeiten dieser Verzögerungsschaltung
ist, daß die Impulspause zwischen je zwei zu verzögernden Impulsen stets größer
ist als die Verzögerungszeit selbst. Aus diesem Grunde kann die bekannte Schaltung
nicht zum gleichzeitigen Verzögern von mehreren Impulsen verwendet werden. Außerdem
ist die Reproduzierbarkeit der Verzögerungszeit bei geänderten Umweltbedingungen
nicht ohne weiteres gesichert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art für lange, gut reproduzierbare Verzögerungszeiten, insbesondere
zur Verzögerung gleichzeitig mehrerer Impulse, zu konzipieren unter Verwendung von
handelsüblichen integrierten Bausteinen der Digitaltechnik.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein aus mindestens
zwei Zählflipflops aufgebautes, serielles Schieberegister mit einem Informations-
und einem Takteingang, an den über ein erstes ODER-Glied zwei Taktimpulsquellen
für nicht koinzidente Taktimpulse mit einerseits hoher und andererseits niedriger
Folgefrequenz angeschlossen sind, wobei die Eingangsleitung mit einem ersten UND-Glied
verbunden ist, von dem ein zweiter Eingang an die die niedrige Folgefrequenz aufweisende
Taktimpulsquelle angeschlossen ist, und der Ausgang des ersten UND-Gliedes zusammen
mit dem Ausgang eines zweiten UND-Gliedes über ein zweites ODER-Glied mit dem Informationseingang
des Schieberegisters verbunden ist, wobei ein negierter Eingang des zweiten UND-Gliedes
an die die niedrige Folgefrequenz aufweisende Taktimpulsquelle und der andere Eingang
an den Ausgang des Schieberegisters geführt ist, und ein drittes, die Ausgangsleitung
der Verzögerungsschaltung bildendes UND-Glied vorgesehen ist, das eingangsseitig
dem zweiten UND-Glied parallel-
geschaltet ist.
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In vorteilhafter Weise wird durch die Verwendung von dynamischen Schieberegistern
auch bei der Verzögerung von Impulsen für sehr lange Zeiten eine wirtschaftliche
Schaltungskonzeption erreicht. Die Genauigkeit einer derartigen Verzögerungsschaltung
ist umgekehrt proportional zur Stufenzahl des seriellen Schieberegisters.
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Die zur Steuerung der Verzögerungsschaltung vorgesehenen nicht koinzidenten
Taktimpulse können in vorteilhafter Weise dadurch erzeugt werden, daß die beiden
zugehörigen Taktimpulsquellen gebildet sind aus einem Taktgenerator zur Erzeugung
von Taktimpulsen hoher Folgefrequenz, die über ein erstes monostabiles Kippglied
ausgegeben werden, wobei für die Taktimpulse niedriger Folgefrequenz an den Taktgenerator
mindestens ein Frequenzteiler mit nachgeordnetem zweiten monostabilen Kippglied
angeschlossen ist.
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Die von den beiden monostabilen Kippgliedern ausgegebenen Taktimpulse
liegen zeitlich gesehen so, daß weder Uberlappungen, noch Flankenberührungen eintreten,
so daß die von den beiden Taktimpulsquellen abgegebenen Taktimpulse als nicht koinzident
bezeichnet werden können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung können ein erster und ein
zweiter Frequenzteiler vorgesehen werden, von denen der zweite ein einstellbares
Teilerverhältnis aufweist. Da programmierbare Frequenzteiler, also Frequenzteiler
mit einstellbarem Teilerverhältnis, als handelsübliche Bausteine erhältlich sind,
kann die erfindungsgemäße digitale Verzögerungsschaltung hinsichtlich der Zeitbedingungen
in vorteilhafter Weise leicht ohne grundsätzliche Schaltungsänderungen an die verschiedenen
Einsatzmöglichkeiten angepaßt werden
In diesem Zusammenhang ist
es besonders zweckmäßig, unter Verwendung eines Schieberegisters mit n Stufen einen
ersten Frequenzteiler mit einem Teilerverhältnis von m : 1 und einen Taktgenerator
mit einer Folgefrequenz von f Hertz eine Bemessung der Schaltung vorzusehen, derart,
daß n zu m = 1 Sekunde beträgt.
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f Eine digitale Verzögerungsschaltung mit der obengenannten Bemessung
hat den Vorteil, daß eine Eichung in Sekunden gegeben ist, wobei mit Hilfe des einstellbaren
zweiten Frequenzteilers Verzögerungszeiten einstellbar sind, die ein Vielfaches
einer Sekunde betragen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird nachstehend näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 die Schaltung einer digitalen Verzögerungsschaltung
für lange Verzögerungszeiten und Fig. 2 in mehreren Diagrammlinien Signalkonfigurationen
verschiedener Meßpunkte unter der Voraussetzung eines zweistufigen Schieberegisters
und Teilerverhältnissen des ersten und zweiten Frequenzteilers von 4 : 1 bzw. 2
: 1.
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Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer digitalen Verzögerungsschaltung
für maximal gleichzeitig zwei für eine längere Zeit zu verzögernde Impulse. Wesentliche
Baugruppen dieser Schaltung sind ein serielles Schieberegister SR, zwei noch näher
zu beschreibende Taktimpulsquellen mit einem gemeinsamen Taktgenerator TG sowie
mehrere Verknüpfungsbausteine zur Eingabe bzw. zur Ausgabe von zu verzögernden Impulsen.
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Das serielle Schieberegister SR besteht aus zwei hintereinander geschalteteZählflipflops
ZP1 und ZP2 mit dynamischen Takteingängen TZP1, TZP2 derart, daß jeweils die Rückflanke
von zugeführten Taktimpulsen eine Veränderung des bestehenden Schaltzustandesder
Zählflipflops auslösen kann. Zur Erzeugung von für den dynamischen Betrieb des Schieberegisters
SR erforderlichen Taktimpulsen sind zwei Taktimpulsquellen vorgesehen, und zwar
eine Taktimpulsquelle mit hoher Folgefrequenz f und eine zweite Taktimpulsquelle
mit wesentlich niedriger Folgefrequenz. Anden Taktgenerator TG mit einer Folgefrequenz
von f Hertz ist einerseits ein erstes monostabiles Kippglied MK1 angeschlossen,
dessen Ausgang mit einem ersten ODER-Glied OD1 verbunden ist. Zur Erzeugung von
nicht koinzidenten Taktimpulsen mit der genannten niedrigen Folgefrequenz ist an
den Taktgenerator TG andererseits ein erster Frequenzteiler FR1 mit einem Teilerverhältnis
von m :1 angeschlossen, dem ein zweiter Frequenzteiler FR2 mit vorzugsweise einstellbarem
Teilerverhältnis von x : 1 nachgeschaltet ist. Der Ausgang des zweiten Frequenzteilers
FR2 ist mit einem zweiten monostabilen Kippglied MK2 verbunden, das ausgangsseitig
ebenfalls an das erste ODER-Glied OD1 angeschlossen ist. Durch die Verwendung der
beiden monostabilen Kippglieder MK1 und MK2 ist sichergestellt, daß am Ausgang des
ODER-Gliedes OD1 wie an Hand der Diagrammlinie L3 in Fig. 2 zu erkennen ist, nicht
koinzidente Taktimpulse vorliegen, dieaufdie Takteingänge TZP1 und TZP2 der beiden
Zählflipflops ZP1 und ZP2 gegeben werden.
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Die zu verzögernden Impulse werden einer Eingangsleitung EG zugeführt,
die an ein erstes UND-Glied UD1 angeschlossen ist, dessen zweiter Eingang mit dem
zweiten monostabilen Kippglied MK2 verbunden ist. Durch diese Schaltungsmaßnahme
kann ein zu verzögernder Impuls nur dann von der digitalen Verzögerungsschaltung
aufgenommen wer-
den, wenn über das monostabile Kippglied MK2 ein
Taktimpuls ausgegeben wird, vgl. Diagrammlinie L3 in Fig. 2 zum Zeitpunkt T1. Fernerhin
ist ein zweites UND-GliedUD2 vorgesehen, von dem ein negierter Eingang 1UD2 mit
dem Ausgang des zweiten monostabilen Kippgliedes MK2 verbunden ist. Der andere Eingang
des UND-Gliedes UD2 ist an den Ausgang AZP2 des an letzter Stelle des Schieberegisters
SR vorgesehenen Zählflipflops ZP2 angeschlossen.
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Ausgangsseitig sind die beiden UND-Glieder UD1 und UD2 über ein zweites
ODER-Glied OD2 an den Informationseingang IZP1 des an erster Stelle des Schieberegisters
SR vorgesehenenZählflipflopsZPl geführt. Eine weitere Verbindung besteht aus steuerungstechnischen
Gründen über ein Nicht-Glied ND.
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Zur Ausgabe von verzögerten Impulsen über eine Ausgangsleitung AG
dient schließlich ein drittes UND-Glied UD3, dessen Steuereingänge denen des UND-Gliedes
UD2 parallelgeschaltet sind. Hierdurch kann aus dem Schieberegister ZR nur dann
eine Information über die Ausgangsleitung AG ausgegeben werden, wenn gleichzeitig
ein Taktimpuls vom monostabilen Kippglied MK2 vorliegt.
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Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der digitalen Verzögerungsschaltung
für lange Verzögerungszeiten sind in Fig. 2 sieben Diagrammlinien vorgesehen mit
Impulsen auf Leitungen der Schaltung nach Fig. 1, welche zu Vergleichszwecken übereinstimmend
mit denselben Bezugszeichen wie die Diagrammlinien versehen sind. Die Diagrammlinie
L1 zeigt die vom Taktgenerator TG abgegebenen Impulse mit einer hohen Folgefrequenz
f. Die in der Diagrammlinie L2 dargestellten Rechtecksignale werden unter der Annahme
eines Teilerverhältnisses von 4 : 1 im ersten Frequenzteiler FR1 und eines Teilerverhältnisses
von 2 : 1 durch den zweiten Frequenzteiler FR2 ausgelöst.
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Jeweils an der Vorderflanke dieser Rechtecksignale löst das monostabile
Kippglied MK2 einen Taktimpuls aus, der zusammen mit denen vom monostabilen Kippglied
MK1 ausgelösten Taktimpulse über das ODER-Glied OD1 gegeben werden. Daß die auf
diese Art und Weise erzeugten Taktimpulse nicht koinzident sind, zeigt die Diagrammlinie
L3. Die zu den Zeitpunkten T1, T2, T3 und T4 vorhandenen Taktimpulse stammen von
dem monostabilen Kippglied MK2. Die Diagrammlinie EG zeigt zwei zu verzögernde Impulse,
die über die mit demselben Bezugszeichen versehene Eingangsleitung zugeführt werden.
Wie an Hand der Diagrammlinie L4 zu erkennen ist, erfolgt die Ubernahme des zu verzögernden
ersten Impulses zum Zeitpunkt T1, und zwar an der Rückflanke durch das Setzen des
ersten Zählflipflops ZP1 des Schieberegisters SR. Hierdurch arbeitet das Schieberegister
SR bis zum Zeitpunkt T2 und der Übernahme des zweiten zu verzögernden Impulses als
Umlaufregister Nach der Rückflanke des zum Zeitpunkt T2 vorhandenen Taktimpulses
wechselt das erste Zählflipflop ZP1 nicht mehr seinen Schaltzustand. Erst nach der
Rückflanke des zum Zeitpunkt T3 (Diagrammlinie L3) vorhandenen Taktimpulses arbeitet
das Schieberegister SR bis zum Zeitpunkt T4 wiederum als umlaufendes Register. Die
Ausgangssignale des Zählflipflops ZP2 sind für den geschilderten Betrieb in der
Diagrammlinie L5 dargestellt. Wie schließlich die unterste Diagrammlinie AG zeigt,
werden die verzögerten Impulse über die Ausgangsleitung AG zu den Zeitpunkten T3
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T4 wieder ausgegeben.
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Die digitale Verzögerungsschaltung für lange Verzögerungszeiten kann
selbstverständlich auch mit Schieberegistern realisiert werden, die mit anderen
Zählflipflops aufgebaut sind.