DE2840555A1

DE2840555A1 - Schaltungsanordnung zur messung der periodendauer einer impulsfolge, deren verwendung und schaltungsanordnung nach dieser verwendung

Info

Publication number: DE2840555A1
Application number: DE19782840555
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Hoenig
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1978-09-18
Filing date: 1978-09-18
Publication date: 1980-03-20
Also published as: FR2436398A1; US4302665A; JPS5542099A; FR2436398B1

Description

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Schaltungsanordnung zur Messung der Periodendauer einer Impuls· folge, deren Verwendung und Schaltungsanordnung nach dieser Verwendung

Stand der Technik

Eine Schaltungsanordnung zur Messung der Periodendauer einer Impulsfolge ist beispielsweise in der Zeitschrift "Elektronik", 1966, Seiten 143 bis 146, insbesondere Bild 9 auf Seite 145, beschrieben. Dabei zählt ein Zähler während der zu messenden Periodendauer oder einem ganzzahligen Vielfachen davon als Meßperiode Impulse, die von einem als Zeitbasis dienenden Oszillator abgeleitet werden. Eine Tor- bzw. Ablaufsteuerung, die von der zu messenden Impulsfolge gesteuert wird, steuert dabei den Zähler so, daß die erwähnten Oszillatorimpulse nur während der Meßperiode gezählt v/erden. Mittels einer Anzeigeanordnung wird der Zählerstand ablesbar gemacht, wofür die verschiedensten heute üblichen elektronischen Anzeigemittel verwendbar sind (Ziffernanzeigeröhren , Leuchtdioden, Sieben-Segment-Anzeigen etc.).

Auf bestimmten Anwendungsgebieten derartiger Periodendauer-Meß-Schaltungen ist es auch üblich, zwischen dem Zählerausgang und der Anzeigenanordnung einen Speicher vorzusehen, in dem der jeweilige Zählerstand zwischengespeichert wird. Diese Anordnung ist beispielsweise bei Verkehrsfunkdecodern üblich, die unter anderem auch das Gebietskennungssignal decodieren, vgl. beispielsweise die DE-OS 25 18 104. Die allgemeinen Grundlagen für den Aufbau eines Verkehrsfunksystems können der Zeitschrift "Funkschau", 1974, Seiten 535 bis 538 entnommen werden.

Bei den bekannten Schaltungsanordnungen zur Messung der Periodendauer einer Impulsfolge, z.B. bei deren Ausgestaltung als Gebietskennungs-Decoder für Verkehrsfunksignale oder bei deren

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Ausgestaltung als Digital-Voltmeter, ist es erforderlich, die Messung und Anzeige unempfindlich gegenüber Störungen zu machen, denen die zu messende Impulsfolge unterworfen ist. Diese Störungen können sich zum einen darin äußern, daß einzelne Impulse fehlen, zum anderen auch darin, daß zusätzliche Impulse überlagert sind, oder auch darin, daß die Periodendauer schwankt. Die bekannte Anordnung nach der DE-OS 25 18 104, bei der anstatt der Impulse eines Oszillators die Schwingungen der 57-kHz-Kennung nach einer entsprechenden Frequenzteilung durch den Zähler gezählt werden, begegnet diesen Störungen in gewissem Maße dadurch, daß ein bestimmter Zählerstand—Bereich für die Anzeige desselben Gebiet skennungs symbol benutzt wird, d.h. beispielsweise im Zählerstandbereich zwischen 16 und 20 wird das Gebiet "A" angezeigt. Hierbei liegt die Soll-Anzeige beispielsweise beim-Zählerstand 18, so daß pro Meßperiode eine Schwankung von + 2 Impulsen der geteilten 57-kHz-Kennschwingung möglich ist.

Aufgabe

Die Aufgabe der in den Ansprüchen definierten Erfindung besteht darin, die bekannte Unterdrückung von Störungen so zu verfeinern, daß auch bei längeren Störungen die vor der Störung aufgetretene Periodendauer während der Störung noch angezeigt wird und daß bei einer Peripdendaueränderung erst nach einer wählbaren Verzögerungszeit die neue Periodendauer angezeigt wird.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung zusammen mit Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbilds ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung nach der Erfindung,

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Fig. 2 zeigt einen bevorzugten Aufbau der im Blockschalt-^ bild der Fig. 1 nur schematisch gezeigten Abläufe-Steuerung,

Fig. 3 zeigt die an den verschiedenen Ausgängen der Ablaufsteuerung nach Fig. 2 auftretenden Signalverläufe und

Fig. 4 zeigt in Form eines Diagramms eine mögliche Aufeinanderfolge von Zählerständen des Vorwärts-^Rückwärts-Zählers nach Fig. 1.

Bei der Schaltungsanordnung nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erzeugt der als Zeitbasis dienende Oszillator 1 Impulse, vorzugsweise Rechteckimpulse, die dem Zähleingang 21 des Zählers zugeführt werden. Am Meßeingang E der Schaltungsanordnung liegt die Impulsfolge, deren Periodendauer gemessen werden soll. Diese Impulsfolge gelangt vom Meßeingang E zum Eingang 31 der Ablaufsteuerung 3, deren fünf Ausgänge 35, 36, 37, 38, 39 mit weiteren Teilschaltungen in noch zu beschreibender Weise verbunden sind, wobei die zeitliche Zuordnung von deren Signalen den beabsichtigten Meßablauf steuert.

So isb das Ausgangssignal des ersten Ausgangs 35 dem Bedingungseingang 20 des Zählers 2 zugeführt, bei dessen Aktivierung das Zählen über den Zähleingang 21 freigegeben wird. Der zweite Ausgang 36 der Ablaufsteuerung 3 ist mit dem Rückstelleingang des Zählers 2 verbunden, so daß ein Ausgangssignal am zweiten Ausgang 36 den Zähler 2 über den Rückstelleingang 29 zurückstellt.

Die Zählerstandsausgänge 25... des Zählers 2 sind über entsprechende Leitungen, die in der Fig. 1 durch den eingezeichneten Pfeil mit drei Schrägstrichen angedeutet sind, mit dem einen Teil der Eingänge 41... des Koinzidenzgatters 4 verbunden, während der andere Teil mit den Eingängen 51 ... des Speichers 5 verbunden ist. Der dritte Ausgang 37 der Ablaufsteuerung 3 ist

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mit dem Bedingungseingang 40 des Koinzidenzgatters 4 für Vergleichen verbunden, so daß ein Ausgangssignal an diesem Ausgang das Vergleichen des Koinzidenzgatters 4 auslöst.

Der Eingangsteil des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 6 besteht aus vier logischen Gattern mit jeweils zwei Eingängen, nämlich den beiden NAND-Gattern 601, 602, dem deren Ausgänge verknüpfenden UND-Gatter 603 sowie dem dessen Ausgang sowie den fünften Ausgang 39 der Ablaufsteuerung 3 verknüpfenden.UND-Gatter 604.

Der erste Ausgang 47 des Koinzidenzgatters 4, der die Vorwärtszählrichtung des Vorwärts-Rückwärtszählers 6 bedingt, ist mit dem einen Eingang des ersten NAND-Gatters 601 verbunden, während der zweite Ausgang 48 des Koinzidenzgatters 4, der die Rückwärtszählrichtung des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 6 bedingt, am einen Eingang des zweiten NAND-Gatters 602 liegt. Der zweite Eingang des ersten NAND-Gatters 601 ist mit dem Zählerstandausgang 659 für den Ißchsten Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 6 verbunden, und der zweite Eingang des zweiten NAND-Gatters 602 liegt am Zählerstandausgang 650 für die Nullstellung des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 6.

Ferner ist der erste Ausgang 47 des Koinzidenzgatters 4 mit dem Vorwärts-Bedingungseingang 67 und der zweite Ausgang 48 mit dem Rückwärts-Bedingungseingang 68 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 6 verbunden. Einer der unteren Zählerstandausgänge, im Ausführungsbexspiel der Fig. 1 der Zählerstandausgang 651 für den Zählerstand eins_/ ist schließlich mit dem Dunkeltast-Eingang 79 der Anzeigeanordnung 7 verbunden, deren Eingang 71 mit den Eingängen 51 ... des Speichers 50 verbunden ist, an denen die anzuzeigende Information dauernd ansteht.

Der Steuerteil des Speichers 5 besteht im Ausführungsbexspiel nach Fig. 1 aus dem dritten UND-Gatter 501, dessen erster Eingang mit dem vierten Ausgang 38 der Ablaufsteuerung 3 und dessen zweiter Eingang mit dem Zählerstandausgang 650

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für die Nullstellung des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 6 verbunden ist.

Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ablaufsteuerung 3 ist in Fig. 2 eine Anordnung gezeigt, die den Impulsformer 301, vorzugsweise einen Schmitt-Trigger, enthält, ferner den ersten und den zweiten Binärteiler 302, 303, das vierte, fünfte und sechste UND-Gatter 304, 305, 306 und das dritte NAND-Gatter 307. Der Impulsformer 301 bildet aus den am Eingang E liegenden beliebig geformten Impulsen Rechteckimpulse mit einem Tastverhältnis von ungefähr 0,5 , die direkt an den fünften Ausgang 39 gelangen und von dort, wie bereits erwähnt, dem zweiten Eingang des zweiten UND-Gatters 604 zugeführt sind. Das Ausgangssignal des Impulsformers 301 ist ferner einerseits dem Eingang des Binärteilers 302 direkt und über den einen Eingang des vierten UND-Gatters 304 auch dem Eingang des Binärteilers 303 zugeführt. Der Q-Ausgang des ersten Binärteilers liegt am einen Eingang des fünften UND-Gatters 305, während der Q-Ausgang des ersten Binärteilers 302 am zweiten Eingang des vierten UND-Gatters 304 liegt. Durch Einfügung des vierten UND-Gatters 304 wird also erreicht, daß die Impulsdauer des Eingangssignals des zweiten Binärteilers 303 gleich der des Eingangssignals des ersten Binärteilers 302 ist.

Der zweite Eingang des fünften UND-Gatters 305 liegt am Q-Ausgang des zweiten Binärteilers 303 und am zweiten Eingang des sechsten UND-Gatters 306, dessen erster Eingang am Q-Ausgang des ersten Binärteilers 302 liegt. Das Ausgangssignal des sechsten UND-Gatters 306 liegt am zweiten Ausgang 36, der, wie bereits erwähnt, über den Rückstelleingang 29 das Rückstellen des Zählers 2 steuert.

Der Q-Ausgang des zweiten Binärteilers 303 liegt am ersten Ausgang 35, der über den Bedingungseingang 20 des Zählers 2

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dessen Zählbeginn und -ende steuert. Der Ausgang des fünften UND-Gatters 305 liegt am dritten Ausgang 37, der über den Bedingungseingang 40 des Koinzidenzgatters 4 den Vergleich zwischen dem Zählerstand des Zählers 2 und dem Speicherinhalt des Speichers 5 freigibt und beendet.

Der Ausgang des fünften UND-Gatters 305 liegt ferner am zweiten Eingang des dritten NAND-Gatters 307, an dessen erstem Eingang die Ausgangssignale des Impulsformers 301 liegen und dessen Ausgangssignal über den vierten Ausgang 38 und den ersten Eingang des dritten UND-Gatters 501 dynamisch die Übernahme des Zählerstands 25... in den Speicher 5 steuert.

Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung sind in Fig. 3 Signalverläufe gezeigt, wie sie bei der Anordnung nach Fig. 2 auftreten. Fig. 3a zeigt den Verlauf des Ausgangssinais des Impulsformers 301 und somit auch des Signals am fünften Ausgang 39 der Ablaufsteuerung 3. Dieses Signal repräsentiert die zu messende Impulsfolge F. Durch einmalige Binärteilung mittels des ersten Binärteilers 302 entsteht aus dem Signalverlauf der Fig. 2a der der Fig. 2b, der am Q-Ausgang Qo_n-, des ersten Binärteilers 302 auftritt. Durch nochmalige Frequenzteilung mittels des zweiten Binärteilers entsteht am ersten Ausgang 35 der Signalverlauf nach Fig. 3c. Aufgrund der gewählten logischen Verknüpfung liegt am Ausgang des fünften UND-Gatters 305 und somit auch am dritten Ausgang der Kurvenverlauf der Fig. 3d, während am Ausgang 36 der Signalverlauf nach Fig. 3e auftritt. Schließlich liegt am Ausgang 38 der Signalverlauf nach Fig. 3f. Sämtliche Teilschaltungen der Ablaufsteuerung 3 arbeiten in sogenannter positiver Logik, d.h. bei Anliegen des oberen Binärsignalpegels H an den beiden Eingängen eines UND-Gatters soll an dessen Ausgang ebenfalls ein Η-Pegel auftreten. Dem niedrigen Binärsignalpegel entspricht dabei der L-Pegel.

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Aus den Signalverläufen der Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Meßperiode T, während der aus dem Oszillator 1 nach Fig. 1 Impulse in den Zähler 2 gelangen, vier Perioden der Impulsfolge F umfaßt, also gleich der Periode des Ausgangssignals des zweiten Binärteilers 303 ist. Ferner ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß während der ersten Hälfte jeder Meßperiode T, also während das Signal am Q-Ausgang des zweiten Binärteilers den Η-Pegel einnimmt, der Zähler 2 Impulse des Oszillators 1 zählen kann. Ferner vergleicht die Koinzidenzschaltung 4 während des dritten Viertels jeder Meßperiode T, also während das Signal am dritten Ausgang 37 den Η-Pegel einnimmt, den gerade erreichten Zählerstand des Zählers 2 mit dem speicher gerade gespeicherten Zählerstand. Während des letzten Viertels jeder Meßperiode T, also während das Signal am Ausgang 36 den Η-Pegel einnimmt, wird der Zähler 2 zurückgesetzt und am Ende des fünften Achtels jeder Meßperiode T wird dynamisch, was durch den abwärtsweisenden Pfeil in Fig. 3f angedeutet ist, der gerade erreichte Zählerstand des Zählers 2 in den Speicher eingelesen.

In Fig. 4 sind weitere Singalverläufe gezeigt. So in Fig. 4a nochmals die Impulsfolge F, in deren Verlauf zwar eine störungsbedingte Lücke auftritt, die jedoch in der Anzeige der Anzeigenaordnung 7 nicht erscheint. Die Fig. 4b und 4c zeigen das jeweilige Ausgangssignal am ersten und zweiten Ausgang 47, 48 des Koinzidenzgatters 4, wobei ein H-Pegel am ersten Ausgang 47 zugleich einen L-Pegel am Ausgang 48 und umgekehrt bedeutet. Lediglich wegen der besseren Übersichtlichkeit ist dabei ein Tastverhältnis von Q_f5 gezeichnet^ im einfachsten Fall hat das Tastverhältnis natürlich den Wert von 0,25. In Fig. 4d ist der Verlauf der Zählerstände 65,_f, des Vorwärts-RückwärtS'-Zählers 6 für einen angenommenen Signalverlauf der Impulsfolge F gezeigt. Zusammen mit dem H-Pegel am Zählerstandausgang 650 für die Nullstellung des Vowärts-Rückwärts-Zählers 6 (Fig. 4e) ergibt sich damit der gezeigte Signalverlauf,

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Für die folgende Erläuterung werden die Impulse der Impulsfolge F in Fig. 4a von links nach rechts fortlaufend gezählt. So nimmt
beim ersten Impuls der Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers von einem nicht näher angegebenen vorhergehenden Zustand den
Zustand 651 an. Beim zweiten Impuls zeigt der Η-Pegel am zweiten Ausgang 48 des Koinzidenzgatters 4 die Ungleichheit von Zählerstand des Zählers 2 und Speicherinhalt des Speichers 5 an, so
daß der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 6 über seinen Rückwärtsbedingungseingang 68 in Rückwärtsrichtung geschaltet wird und
durch den über seinen Eingangsteil gelangenden Impuls in die
Nullstellung 650 gelangt. Beim dritten Impuls der Impulsfolge F stellt das Koinzidenzgatter 4 wieder Gleichheit von Zählerstand des Zählers 2 und Speicherinhalt des Speichers 5 fest, so daß
dur.ch den Η-Pegel am ersten Ausgang 47 der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 6 über seinen Vorwärts-Bedingungseingang 67 in Vorwärtsrichtung geschaltet wird und durch den über seinen Eingangsteil gelangenden Impuls wieder den Zählerstand 651 annimmt. Dasselbe wiederholt sich beim vierten und fünften Impuls der Impulsfolge F, so daß der Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 6 nunmehr bei drei angelangt ist. Durch den sechsten Impuls wird der
Vorwärts-Rückwärts-Zähler 6 wieder auf Rückwärtsrichtung geschaltet und um eins zurückgezählt, während beim siebten Impuls wieder auf Vorwärtsrichtung geschaltet und entsprechend gezählt wird. Nun tritt die bereits erwähnte Lücke in der Impulsfolge F auf, und, da aus der Impulsfolge F die Ablaufsteuerung 3 sämtliche Steuersignale bildet, bleibt somit der gesamte Meßvorgang sozusagen auf dem bereits erreichten Ergdnis stehen.

Nach der störungsbedingten Lücke werden während des achten,
neunten und zehnten Impulses wiederum Gleichheit von Zählerstand und Speicherinhalt festgestellt und somit der Zähler
auf den höchsten Zählerstand 659 gezählt. Auch beim elften
Impuls, bei dem wiederum Gleichheit von Zählerstand und

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und Speicherinhalt festgestellt wird, bleibt der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 6 auf dem höchsten Zählerstand 659 stehen, weil von dessen Eingangsteil ein Zählimpuls nicht durchgelassen wird. Ein gleiches Verhalten weist übrigens der Eingangsteil des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 6 bei Erreichen der Nullstellung 650 bei gleichzeitiger Rückwärts-Zählrichtung auf.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung weist somit bezüglich störungsbedingter Signallücken oder anderer kurzzeitiger Änderungen der zu messenden Periodendauer integrierenden Charakter auf, so daß erst, wenn eine Änderung der zu messenden Periodendauer über mehrere Zählzyklen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 6 festgestellt wird, dies zu einer entsprechenden Anzeigeänderung an der Anzeigenanordnung 7 führt. Die Integrierzeit, also die erwähnte Verzögerung, ist durch die Zählkapazität des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 6 bestimmt und darüber einstellbar.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung läßt sich besonders vorteilhaft in einem Verkehrsfunkdecoder verwenden, wobei die Meßperiode T von der eingangs erwähnten Gebietskennungsschwingung abgeleitet und der Oszillator 1 vorzugsweise ein Quarzoszillator ist, d.h. dem Eingang E der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden die den' Gebieten A... F entsprechenden Wechselspannungen entsprechender Frequenz zugeführt, wie sie im einzelnen aus der Zeitschrift "Funkschau", 1974, Seiten 535 bis 538 bekannt sind. Durch die bereits geschilderte integrierende Wirkung werden somit insbesondere bei der Verwendung als Verkehrsfunkdecoder mit Gebietsdecodierung die einzelnen Gebiete automatisch angezeigt, und ein Umschalten der Anzeige von einem Gebietsbuchstaben auf einen anderen wird erst dann ausgelöst, wenn die statistischen Fehler unter das durch den maximalen Zählerstand des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 6 bestimmte Maß der Störungsunterdrückung abgeklungen sind.

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Zur Realisierung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung eignet sich besonders die Technik der monolithisch integrierten Halbleiterschaltungen. Bei einer bevorzugten Realisierung wird die bekannte I²L-Technik benutzt.

3 Blatt Zeichnung mit 4 Figuren

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Leerseite

Claims

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTSR HAFTUNG

FREIBÜRG I.BR.

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Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung zur Messung der Periodendauer einer Impulsfolge

1 mit einem Zähler, der während der Periodendauer oder einem ganzzahligen Vielfachen davon als Meßperiode Impulse zählt,

1.1 die von einem als Zeitbasis dienenden Oszillator abgeleitet sind,

2 mit einem Speicher für den nach dem Ende einer Meßperiode vorhandenen Zählerstand,

3 mit einer Anzeigeanordnung für den Speicherinhalt und

4 mit einer von der Impulsfolge gesteuerten Ablaufsteuerung

Mo/bk

14. September 1978

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gekennzeichnet durch

5 ein Koinzidenzgatter (4),

5.1 das den nach jeder Meßperiode (T) erreichten Zählerstand des Zählers (2) mit dem Speicherinhalt des Speichers (51 vergleicht und

6 einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler (6),

6.1 dessen Zähleingang pro Meßperiode (T) einen Zählimpuls zugeführt erhält,

6.2 dessen Zählrichtung vom Koinzidenzgatter (4)

6.2.1 bei Gleichheit von Zählerstand und Speicherinhalt auf Vorwärts zählung,

6.2.2 dagegen bei Ungleichheit auf Rückwärtszählung geschaltet wird,

6.3 der nach Erreichen seines höchsten Zählerstandes (659) bzw. seiner Nullstellung (650). seinen Zähleingang sperrt,

6.3,1 wenn er zugleich vom Koinzidenzgatter (4). auf Vorwärtszählung bzw. Rückwärtszählung geschaltet ist, und

6.4 der nur in seiner Nullstellung (650) das Einlesen des Zählerstandes in den Speicher (5) freigibt,

2, Verwendung einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 in einem Verkehrsfunkdecoder, wobei die Meßperiode (Tl von der Gebietskennungsschwingung abgeleitet and der Oszillator (1) ein Quarzoszillator ist.

3. Schaltungsanordnung für eine Verwendung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

7 die Anzeigeanordnung (7) für den Speicherinhalt ist während einigen der Anfangszählerstände (651) des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (6) dunkelgetastet,

8 ein Impulsformer (301) erzeugt aus der Gebietskennungsschwingung die Impulsfolge (F) mit vorzugsweise einem Tastverhältnis von etwa 0,5,

9 zwei in Reihe geschaltete Binärteiler (302, 303) erzeugen die Meßperiode (T) durch Teilung der Frequenz der Impulsfolge (F),

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10 die Ablaufsteuerung (3) ermöglicht

10.1 während der ersten Hälfte jeder Meßperiode (T) das Zählen des Zählers (2),

10.2 während des dritten Viertels jeder Meßperiode (T) das Vergleichen des Koinzidenzgatters (4) ,

10.3 während des letzten Viertels jeder Meßperiode (T) das Rücksetzen des Zählers (2) und

10.4 am Ende des fünften Achtels jeder Meßperiode (T) dynamisch das Einlesen des Zählerinhalts in den Speicher (5).

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