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Schaltungsanordnung zur Erzielung definierter Anfangs zustände von
taktgesteuerten Impulsen einer Difitalschaltuna Die Erfindung bezieht sich auf eine
Schaltungsanordnung zur Erzielung definierter Anfangs zustände von taktgesteuerten
Impulsen in einer Digitalschaltung.
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In modernen Filmkameras werden Digitalschaltungen verwendet, um abhängig
von einem Fotowiderstand einen Schrittmotor anzusteuern, der in vorgegebenen Schritten,
beispielsweise von O,O4 Lichtstufen pro Digitaleinheit entsprechend einem 25ten
Teil einer Blendenstufe, die Blende der vorhandenen Beleuchtungsstärke anpaßt. Bei
derartigen Schrittmotorsteuerungen ist es wesentlich, daß beim Einschalten des Gerätes
die Steuerung einen definierten Anfangszustand einnimmt und nicht infolge eines
Schalter-Prellens beim Einschalten undefinierte Einschaltzustände einnehmen kann,
die entsprechend der Schwingung des Prellvorgangs ständig zwischen einem Minimum-
und Maximumwert schwanken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zur Erzielung definierter Anfangs zustände von taktgesteuerten
Impulsen
einer Digitalschaltung zu schaffen, bei welcher eine völlige Unempfindlichkeit gegen
jede Art von Schalterprellen beim Einschalten erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch mindestens einen digitalen
Zähler, an dessen Takteingang die Taktfrequenz mit einer Periodendauer oder einem
Vielfachen der Periodendauer der Taktfrequenz anliegt, der sich beim Erreichen seines
Zählerstandes über einen invertierten Ausgang selbst blockiert und eine Zählzeit
bis zur Selbstblockade aufweist, die größer ist als die maximal mögliche Schalterprellzeit
beim Einschalten der Digitalschaltung,so daß an vorgegebenen Ausgängen des Zählers
prellfreie Impulse mit einer Periodendauer erhalten werden.
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Zweckmäßig sind zur Verlängerung der Periodendauer oder Verkleinerung
der Taktfrequenz am Eingang mehrere hintereinander geschaltete Zähler vorgesehen.
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Weiter liegt vorteilhaft zwischen einer Klemme der Schaltungsanordnung
und dem Rücksetzeingang von einzelnen Zählern der Digitalschaltung jeweils eine
über Gatter angeschlossene, Speicherverhalten aufweisende Kippstufe, wodurch die
Zähler während der Zeit TQ4 + To/2 zurückgesetzt bleiben.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, und Fig. 2 eine Darstellung der Impuls
folgen, die an den verschiedenen Ausgängen der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 erhalten
werden.
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Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 verwendet einen digitalen Zähler
als Hauptteil der Schaltung, beispielsweise einen flankengesteuerten Binärzähler,
wie er als Typ CD tS20 AE von RCA hergestellt wird, zwischen dessen Klemmen +Udd
und Uss beim Einschalten der Anordnung eine Gleichspannung entsprechend der Schrittmotorspannung
zugeführt wird, die in Fig. 2 als erste Spannungsreihe dargestellt ist, wobei das
beim Einschalten der Anordnung auftretende Schalterprellen zu dem durch den Pfeil
b angedeuteten undefinierten Spannungszustand führt.
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Die zweite und dritte Spannungsreihe in Fig. 2 gibt den Spannungsverlauf
am Takteingang und am Enable-Eingang der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 an, während
die nachfolgend in Fig. 2 wiedergegebenen Spannungsverläufe Q1 bis Q4 die Spannung
an den Ausgängen Q1 bis Q4 des Zählers 1 darstellen.
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Die am Ausgang Q4 des Zählers 1 erhaltene Spannung wird über einen
Inverter 2 invertiert, wodurch am Inverterausgang die Spannung Q4 erhalten wird,
die an den in Fig. 1 mit Enable bezeichneten Eingang des Zählers zurückgeführt wird.
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Durch die beschriebene Schaltungsanordnung blockiert sich der Zähler
1 beim Erreichen seines Zählerstandes selbst,wobei beim dargestellten Zähler bis
zur Selbstblockierung vier Impulse aus dem Q1-Ausgang, zwei Impulse aus dem Q2-Ausgang
und ein Impuls aus dem Q3-Ausgang erhalten werden. Die Periodendauer des Impulses
aus dem jeweiligen Ausgang beträgt
wobei T0 die Periodendauer der Taktfrequenz am Zählereingang ist.
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Zur Verlängerungder Periodendauer oderzurverkleinerung der Taktfrequenz
am Eingang können mehrere Zähler hintereinander geschaltet werden.
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Verwendet man, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel,den invertierten
Ausgang Q4 zum Rücksetzen des Zählers oder der Zäh] so dauert der Rücksetzimpuls
solange, bis der Zähler den Zählerstand Q4 = H = 10V erreicht hat. Ist dieser Zählerstand
e reicht, blockiert sich der Zähler selbst und der Rücksetzimpuls ist damit beendet.
Da die Zähler flankengesteuert arbeiten und am Eingang der Zähler allein ein Vielfaches
der Periode der Taktfrequenz oder die Taktfrequenz selbst anliegt, ist gewährleistet,
daß der Zähler nur die Taktfrequenz oder einen Teil derselben zählt. Sobald die
einzelnen Gatter ihre logischen Funktionen aufnehmen, wird auch gewährleistet, daß
für eine bestimmte Periode einmalig alle Zähler und Flip-Flops zurückgesetzt werden.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die bei Q2 bis Q4 erhaltenen Impulse
völlig frei von einem durch b angedeuteten undefinierten, durch ein Schalterprellen
erzeugten Spannungsverlauf; so daß am Ausgang a der Schaltungsanordnung nach Fig.1
ein Impuls mit definiertem Anfangszustand a erhalten wird.
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Gemäß Fig. 2 wird an der Klemme Q4 im Bereich b des Kurvenverlaufs
beim Einschalten sofort ein Spannungswert von logisch 1 erhalten, so daß der Prellvorgang
sich nicht störend bemerkbar machen kann, da der Spannungsverlauf nur beim Ausschalten
den Wert 0 annimmt.
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Durch die beschriebene Schaltungsanordnung wird eine völlige Unabhängigkeit
gegenüber jeder Art von Schalterprellungen beim Einschalten erreicht; sobald durch
Prellungen beispielsweise das Gerät ausgeschaltet wird, fängt der Zähler beim erneuten
Einschalten wieder von vorne an zu zählen. Dabei muß nur gewährleistet sein, daß
die Zählzeit bis zur Selbstblockade größer ist als die maximal mögliche Prellzeit.
Dies läßt sich durch eine geeignete Teilung der Taktfrequenz am Zählereingang erreichen.
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Am Verknüpfungspunkt Q4 treten anfänglich Prellsignale auf, die jedoch
nicht vom Ausgang Q4, sondern von der dem Prellen unterliegenden Versorgungsspannung
UDD herrühren,welche auch am Inverteranliegt.'Diese SrellsignaleamhBdiußpunkt 86
sind lediglich ein Ergebnis der Versorgungsspannung und nicht das Ergebnis eines
Untersetzungsvorgangs.
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Diese Prellsignale wirken sich nicht schädlich auf die Steuervorgänge
der nicht dargestellten Schaltungsstufen aus. Das Ausgangssignal wird zum Zurücksetzen
von digitalen Schaltungsstufen benützt, wobei die Rücksetzzeit der Zeit TQ4 entspricht,
die gleich der Periodendauer TOder Taktimpulse multipliziert mit dem Faktor ist.
Nach dieser Zeit springt das Potential vom Wert "1" auf den Wert "0". In diesem
Zeitpunkt werden die nicht dargestellten, zu beeinflussenden Schaltungsstufen zur
Aufnahme ihrer Arbeitsfunktionen freigegeben. Die kurzzeitigen Prellsignale am Anfang,
insbesondere die kurzzeitigen "O-Phasen während der Prellzeit reichen nicht aus,
um die nicht dargestellten Schaltungsstufen freizusetzen; dies allein auch schon
-deswegen nicht, weil unmittelbar anschließend am Ausgang Q4 das Potential auf den
Wert 1 springt und ein erneutes Rücksetzen der nicht dargestellten Schaltungsstufen
bewirken würde.
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Die Zählzeit bis zur Selbstblockade ist gleich der Periodendauer der
Taktimpulse, multipliziert mit dem Faktor 2n, zuzüglich der halben Periodendauer
der Taktimpulse, während der die Prellsignale auftreten. Die Zeitspanne TQ4 hingegen
ist definiert als die Zeit, die sich zusammensetzt aus der Periodendauer Toter Taktimpulse
multipliziert mit dem Faktor 24.
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Die erfindungsqemäße Schaltungsanordnung wird zweckmäßig über einzelne
Gatter mit Speicherverhalten aufweisenden Kippstufen verbunden, von denen weitere
Verbindungen zu Digitalzählern der Digitalschaltung führen. Diese einzelnen Zähler
sollen über ihre Eingänge während der Zeit TQ4 + To/2 zurückgesetzt bleiben, um
danach ihre Zählfunktion
aufzunehmen. Diese sogenannte Funktions-Verzögerungszeit
wird aus Sicherheitsgründen benötigt, um für alle diese Zähler einen zeitli stabilen
und gleichen Einschaltpunkt zu schaffen.
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Im Taktsignal treten keine Prellsignale auf. Der erste Taktimpuls
erhält eine nach einer e-Funktion ansteigende Flanke. mrarLieferun der Taktimpulse
dienende Taktoszillator weist ein RC-Glied auf, über das die Versorgungsspannung
UDD der Schaltungsanordnung zugeführt wird. Der Abgriff zwischen dem RC-Glied führt
zu hochohmigen Verbindungsstellen innerhalb der Schaltung, die ein schnelles Entladen
des Kondensators C verhindern. Demzufolge steigt das erste Taktsignal ohne Prellungen
bis zu seinem Maximalwert an.
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Prellimpulse werden nur dann untersetzt, wenn der Enable-Eingang aktiv
werden kann, d.h..wenn die Taktsignalspannung den Potentialwert "1" aufweist. Dies
tritt jedoch erst nach der Zeit To/2 auf, wonach die Prellimpulse aber nicht mehr
auftreten können. Sonst werden die Prellungen in der Versorgungsspannung nicht auf
die Taktimpulse übertragen.