DE2838969B2 - Schaltkreis zur Steuerung der Frequenz eines einem MikroprozeBrechner zugeordneten Taktgenerators - Google Patents
Schaltkreis zur Steuerung der Frequenz eines einem MikroprozeBrechner zugeordneten TaktgeneratorsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltkreis zur
Steuerung der Frequenz eines einem Mikroprozeßrechner zugeordneten Taktgenerators, bei dem der Mikroprozeßrechner
an die Netzfrequenz angeschlossen und dem Taktgenerator als frequenzbestimmendes Element
ein ÄC-Glied vorgeschaltet ist
Mikroprozeßrechner sind mit einem Taktgenerator zur Bestimmung des zeitlichen Ablaufs des Programms
ausgestattet Ist ein Programm mit genauer Einhaltung des Zeitplanes erforderlich, so muß ein Taktgenerator
mit einem Quarz als frequenzbestimmendem Element so verwendet werden. Demgegenüber kann bei einem
Programm, dessen Zeitplan unwichtig oder zumindest nicht kritisch ist, ein Taktgenerator mit einem ÄC-Glied
als frequenzbestimmendem Element, das im übrigen temperaturempfindlich ist, verwendet werden. Der
Quarz arbeitet zwar sehr genau, jedoch ist er relativ kostenaufwendig. Im Gegensatz dazu arbeitet das
ÄC-Glied sehr ungenau, jedoch ist es sehr kostengünstig.
Ferner kann durch einfaches Ersetzen der beiden vorgenannten Bauteile der zeitliche Ablauf des Programms
leicht geändert werden, was insbesondere bei dem Einsatz in einem münzbetätigten, einen Gewinn in
Aussicht stellenden Spielgerät, dessen Zeitplan genau eingehalten werden muß, von Nachteil ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schaltkreis der eingangs genannten Art in seinem
Aufbau möglichst einfach bei gleichzeitig äußerst genauer Arbeitsweise zu gestalten und eine Manipula
tion an demselben auszuschließen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Widerstand des ÄC-Glisdes über ein aus dem
Mikroprozeßrechner kommendes Steuersignal veränderbar ist, und dafi das Steuersignal aus einem Vergleich
zwischen der Netzfrequenz und der Taktfrequenz zustandekommt
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Widerstand des ÄC-Cliedes eine Stromquelle aus einem
Widerstand und einem Transistor vorgeschaltet Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das digitale
Steuersignal am Ausgang des Mikroprozeßrechners über eine Umwandlungsschaltung in ein analoges
Steuersignal, das an der Basis des Transistors der Stromquelle anliegt, überführbar.
Um einen möglichst einfachen Aufbau der Umwandlungsschaltung zu erhalten, besteht diese in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung aus einem in Reihe liegenden Transistor und einem Widerstand, wobei der
Kollektorausgang dieses Transistors über einen weiteren Widerstand mit der Basis des Transistors der dem
Widerstand des ÄC-Gliedes vorgeschalteten Stromquelle
verbunden ist, und wobei die Basis des Transistors der Stromquelle über einen Kondensator mit der
Speisespannung in Verbindung steht
Mit dem Schaltkreis nach der Erfindung wird eine niedrige Anzahl an Bauelementen erreicht, was zu
einem geringen Raumbedarf und einer Vereinfachung der Fertigung und damit zu niedrigen Kosten führt Der
Schaltkreis nach der Erfindung, dem der Grundgedanke der Synchronisation der Frequenz des Taktgenerators
mit der Netzfrequenz zugrundeliegt, ermöglicht es, eine gute Langzeit-Frequenzkonstante zu erhalten. Der der
Stromquelle des ÄC-GIiedes vorgeschaltete Kondensator
dient der Konstanthaltung der Taktfrequenz. Ein vom Mikroprozeßrechner erzeugter Steuerimpuls lädt
oder entlädt den Kondensator und ändert damit die Taktfrequenz.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es
zeigt
F i g. 1 ein Schaltbild eines Schaltkreises gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig.2 das Funktionsdiagramm des Schaltkreises
nach F ig. 1,
Fig.3 den Verlauf der verschiedenen Spannungen des Schaltkreises nach F i g. 1 und
Der Mikroprozeßrechner 1 liegt über die Leitung 2 an der Netzfrequenz von 50 Hz an. Eine Ausgangsleitung 3
geht von dem Mikroprozeßrechner I zu der Basis eines Transistors 4, dessen Emitter über die Leitung 5 an
Masse anliegt und dessen Kollektor Ober eine Leitung 6 mit eingebautem Widerstand 7 mit der Leitung 8 für die
Speisespannung Us in Verbindung steht. Von der Leitung 6 zweigt zwischen dem Kollektor des
Transistors 4 und dem Widerstand 7 eine Leitung 9 mit einem darin eingebauten Widerstand 10 ab, die zu der
Basis eines Transistors U führt. Von der Leitung 9 zweigt wiederum zwischen dem Widerstand 10 und dem
Transistor 11 eine Leitung 12 a,b, in welche ein Kondensator 13 eingebaut und die mit der Leitung 8
verbunden ist. Der Emitter des Transistors 11 ist ebenfalls über eine Leitung 14 mit eingebautem
Widerstand 15 mit der Leitung 8 verbunden. Der Kollektor dieses Transistors 11 ist über eine Eingangsleitung 16 an den Mikroprozeßrechner 1 angeschlossen.
Die Eingangsleitung 16 steht über einen Anschlußpunkt
17 mit der Verbindungsleitung 18 zwischen einem Widerstand 19 und einem Kondensator 20, die beide das
ÄC-Glied 21 boden, in Verbindung. Der Widerstand 19
ist über die Leitung 22 an die Leitung S angeschlossen und der Kondensator 20 liegt einerseits über die Leitung
23 an Masse und andererseits Ober die Leitung 24 an dem MikroprozeBrechner 1, in dem der Taktgenerator
25 integriert ist, an.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Schaltkreises gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ι ο
nachfolgend das Funktionsflußdiagramm desselben beschrieben. Nach Anschluß des Schaltkreises an die
Speisespannung U-tim Block 26 fängt der Taktgenerator
25 mit einer Frequenz an zu laufen, die niedriger als die
Sollfrequenz ist Im Block 27 ist der Kondensator 13 noch entladen. Demnach ist der Transistor U gesperrt,
so daß kein Strom durch diesen Transistor U fließt Die Frequenz wird nur durch das RC-Güea 21 bestimmt
Im Block 28 werden mit einem dem MikroprozeBrechner 1 eingegebenen Programm am Ausgang A
desselben Impulse erzeugt Das Ein-/Aus-Verhältnis der
Impulse bestimmt die Frequenz des Taktgenerators 25. Angefangen wird mit einem Verhältnis von etwa 50%
Ein zu 50% Aus, denn in diesem Falle ist die Spannung Ub an der Basis des Transistors 11 etwa halb so groß wie
die Speisespannung Us, weil der Widerstand 7 viel
kleiner ist als der Widerstand 10 (vgl. Fig.3). Die
Kollektorspannung Lfcdes Transistors 4 ist a.so zu 50%
gleich t/sund zu 50% gleich Null.
Der Kondensator 13 wird Ober den Widerstand 10 m
und den Transistor 4 aufgeladen, wenn der Transistor 4
Strom führt und entladen über die Widerstände 7 und 10, wenn der Transistor 4 keinen Strom führt Der
Kollektorstrom Ic des Transistors 11 ergibt sich aus
folgender Gleichung: r>
wobei Usb die Spannung zwischen der Basis des 4«
Transistors 11 und der Spannung Us, Übe die Spannung
zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 11
und /?i5 die Größe des Widerstandes 15 ist Führt nun
der Transistor 11 den Kollektorstrom lc, so nimmt die
Frequenz des Taktgenerators 25 zu. Die Taktfrequenz « ist also eine Funktion der Spannung Use des Transistors
11. Die genaue Abhängigkeit der Taktfrequenz von der
Spannung Usb des Transisturs 11 ergibt sich aus der Art
des verwendeten Taktgenerators 25.
Im Block 29 wird der Eingang E der Netzfrequenz vom Programm des MikroprozeBrechners 1 überwacht
Am Eingang fsteht die Neizfrequenz von 50 Hz an (vgL F i g. 4). Von der ersten Flanke I bis zur zweiten Flanke
II der Netzfrequenz sind es genau 20 msec. Im Block 30 erhält das Programm des Mikropro7.eßrechners 1 die
erste Flanke I der Netzfrequenz. Das Programm erwartet gemäß Block 31 nach 20 msec die zweite
Flanke II der Netzfrequenz. Da die Programmdurchlaufgeschwindigkeit
genau der Taktfrequenz proportional ist kommt die Abfrage des Eingangs E zu früh, wenn
die Taktfrequenz zu hoch ist und sie kommt zu spät wenn die Taktfrequenz zu niedrig ist Liegt demnach die
Abfrage an der Stelle 31 der Fig.4, so ist die Taktfrequenz zu hoch. Liegt demgegenüber die Abfrage
an der Stelle 32 der Fig.4, so ist die Taktfrequenz zu
niedrig. Ist im Block 31 das Ergebnis »nein«, dann folgt der Block 33 mit der Funktion »Mache das Ein-/Aus-Verhältnis
dar Impulse am Ausgang A des MikroprozeBrechners 1 kleiner«. In diesem Falle ist der
Kondensator 13 mehr geladen. Die Spannung Usb des Transistors 11 ist relativ niedrig und dadurch zieht der
Transistor 4 mehr Strom, wodurch die Taktfrequenz höher wird. Ist demgegenüber im Block 31 das Ergebnis
»ja«, dann folgt der Block 34 mit der Funktion »Mache das Ein-/Aus-Verhältnis der Impulse am Ausgang A des
Mikroprozeßrechners 1 größer«. In diesem Falle wird
der Kondensator 13 weniger geladen. Die Spannung Usb des Transistors 11 ist relativ hoch und deshalb zieht
der Transistor 4 weniger Strom, wodurch die Taktfrequenz niedriger wird. Ist die neue Frequenz festgelegt
worden, d.h. also größer oder kleiner gemacht wird wiederum über die Rückkopplung 35 durch den
MikroprozeBrechner festgestellt, ob die 20 msec der 50-Hz-Netzfrequenz erreicht sind. Wenn nicht wird das
Taktverhältnis entsprechend geändert Da die zweite Flanke II der Netzfrequenz selbst nicht von dem
MikroprozeBrechner erfaßt werden kann, wird nur festgestellt ob zu früh oder zu spät abgefragt wird.
Somit schwankt die Taktfrequenz um ihren Sollwert Um die Schwankungen der Taktfrequenz klein zu
halten, muß die Zunahme oder Abnahme derselben durch das Programm des Mikroprozeßrechners in den
Blöcken 33 bzw. 34 so klein wie möglich gehalten werden.
Claims (4)
1. Schaltkreis zur Steuerung der Frequenz eines einem Mikroprozeßrechner zugeordneten- Taktgenerators,
bei dem der Mikroprozeßrechner an die Netzfrequenz angeschlossen und dem Taktgenerator
als frequenzbestimmendes Element ein ÄC-Glied
vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (19) des ÄC-Gliedes (21) Ober
eine aus dem Mikroprozeßrechner (1) kommendes Steuersignal veränderbar ist, und daß das Steuersignal
aus einem Vergleich zwischen der Netzfrequenz und der Taktfrequenz zustandekommt.
2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Widerstand (19) des ÄC-Gliedes
(21) eine Stromquelle aus einem Widerstand (15) und einem Transistor (11) vorgeschaltet ist
3. Schaltkreis nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Steuersignal
am Ausgang (A) des Mikroprozeßrechners (1) über eine Umwandlungsschaltung in ein analoges
Steuersignal, das an der Basis des Transistors (11)
der Stromquelle anliegt, überführbar ist
4. Schaltkreis nach den Ansprüchen 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungsschaltung aus
einem Transistor (4) und einem dazu in Reihe liegenden Widerstand (7) besteht, daß der Kollektorausgang
dieses Transistors (4) über einen weiteren Widerstand (10) mit der Basis des Transistors (11)
der dem Widerstand (19) des ÄC-Gliedes (21)
vorgeschalteten Stromquelle verbunden ist« und daß die Basis des Transistors (11) der Stromquelle über
einen Kondensator (13) mit der Speisespannung (Us) in Verbindung sieht
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