DE3719230C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung für einen Mikrorechner und daran angeschlossene periphere Schalt­ kreise nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Schutzschaltungen zur Verhinderung einer fehlerhaften Funktion eines Mikrorechners sind an sich bekannt; diese Schutzschaltungen erfassen ein Durchgehen des Mikro­ rechners mittels einer als "Zeitüberwachung" bezeichneten Operation eines Zeitgebers, um dann den Mikrorechner zu­ rückzusetzen. Die am häufigsten verwendete Schaltung die­ ser Schutzschaltungen enthält einen außerhalb des Mikro­ rechners vorgesehenen Zähler. Wenn der Zähler überläuft, wird der Mikrorechner rückgesetzt. Genauer gesagt: wenn der Mikrorechner normal arbeitet, liefert er ein Zähler- Rücksetzsignal, bevor der Zähler überläuft: auf diese Weise wird ein Überlaufen des Zählers stets verhindert. Wenn der Mikrorechner durchgeht, liefert er dieses Zähler- Rücksetzsignal aber nicht. In diesem Fall läuft der Zähler über, und der Mikrorechner selbst wird rückgesetzt. Bei rückgesetztem Mikrorechner wird der Programmzähler rück­ gesetzt, und es werden Unterbrechungsoperation, Ein/Aus­ gabestellenverriegelung und ein Befehlsregister initiali­ siert. Als Folge wird das Durchgehen des Mikrorechners beendet.

An einen Mikrorechner sind verschiedene periphere Schalt­ kreise angeschlossen, in denen aufgrund einer Störung ein Überstrom fließen kann, der möglicherweise eine Be­ schädigung von Schaltkreisbauteilen zur Folge hat. Zur Verhinderung eines solchen Vorkommnisses sind verschiedene Schutzschaltungen entwickelt worden, die einen etwaigen auftretenden Überstrom feststellen und die Stromzufuhr zu den peripheren Schaltkreisen abschalten.

Aus der US-PS 44 10 991 ist eine Schaltungsanordnung be­ kannt, bei der ein Rücksetzimpuls für einen Rechner er­ zeugt wird, wenn entweder der Rechner ein als abnormal erfaßtes Ausgangssignal liefert oder wenn die Stromver­ sorgung für den Rechner abnormal arbeitet. In beiden Fällen wird dann das Ausgangssignal der Schaltungsan­ ordnung gesperrt, ohne einen Zugriff auf die Stromver­ sorgung peripherer Schaltkreise vorzunehmen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schutz­ schaltung für einen Mikrorechner und daran angeschlossene periphere Schaltkreise zu schaffen, die nicht nur den Mikrorechner vor fehlerhaftem Betrieb sondern auch die peripheren Schaltkreise vor Überstrom schützt.

Diese Aufgabe wird bei einer Schutzschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 12.

Bei der erfindungsgemäßen Schutzschaltung wird also durch den Stromzufuhr-Steuerimpuls die Stromzufuhr zu den peri­ pheren Schaltkreisen abgeschaltet, sobald ein Rücksetz­ impuls an den Mikrorechner geliefert wird. Auf diese Weise werden die peripheren Schaltkreise wirksam vor einem Überstrom geschützt.

Die erfindungsgemäße Schutzschaltung verhindert wirksam das Durchgehen des Programms des Mikrorechners selbst und bewirkt die Unterbrechung eines Überstroms in den peri­ pheren Schaltkreisen des Mikrorechners. Dies bedeutet, daß der Mikrorechner selbst vor einer fehlerhaften Funktion geschützt ist, während gleichzeitig die Stromzufuhr zu den mit dem Mikrorechner verbundenen peripheren Schalt­ kreisen in Abhängigkeit von der Überstromerfassung beendet wird, um diese peripheren Schaltkreise zu schützen.

Wenn die erfindungsgemäße Schutzschaltung insbesondere für die Endgeräte in einer bidirektionalen CATV-Anlage einge­ setzt wird, wird eine Fehlfunktion des Mikrorechners in einem solchen Endgerät verhindert. Infolgedessen kann es in keinem Fall vorkommen, daß das von den Endgeräten stammende Störsignal in die Verbindungsleitung eintritt. Als Ergebnis kann ein einwandfreier Betrieb der CATV- Anlage gewährleistet werden. Die an den Mikrorechner an­ geschlossenen peripheren Schaltkreise werden durch Ab­ schalten des Überstroms zu ihnen geschützt. Infolgedessen ist die CATV-Anlage vor einem Anlagenausfall geschützt.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schutz­ schaltung bei Anwendung auf eine bidirektionale Gemeinschaftsantennen­ anlage (CATV system),

Fig. 2 ein Schaltbild zur genaueren Darstellung des Schaltungsaufbaus der erfindungsgemäßen Schutzschaltung,

Fig. 3 ein Zeitsteuerdiagramm zur Verdeutlichung einer Schaltungsoperation der erfindungsgemäßen Schutzschal­ tung bei normaler Arbeitsweise des Mikrorechners,

Fig. 4 ein Zeitsteuerdiagramm zur Verdeutlichung des Betriebs der erfindungsgemäßen Schutzschal­ tung bei abnormaler Arbeitsweise des Mikrorech­ ners und

Fig. 5 ein Zeitsteuerdiagramm zur Verdeutlichung des Betriebs der erfindungsgemäßen Schutzschal­ tung für den Fall eines Überstromflusses in einem peripheren Schaltkreis des Mikrorechners.

Fig. 1 veranschaulicht eine Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Schutzschaltung für einen Mikrorechner bei Anwendung auf ein Gemein­ schaftsantennen-Endgerät (CATV terminal) für Kabel- oder Münzfernsehprogramme. Im Gemeinschaftsantennen- oder CATV- Endgerät 10 wird ein Münzfernsehsignal von einer nicht dar­ gestellten Fernsehzentrale über ein Verbindungsleitungs- Kabel 12 ausgesandt und einer Eingangsklemme 14 zugeführt. Das Eingangssignal wird dann über Verteiler (Weichen) 18 und 20 und ein Filter 22 einem Wandler 16 eingespeist. Letzterer bewirkt eine Frequenzumwandlung des Münzfernseh­ signals in ein Signal einer vorbestimmten Empfangsfrequenz mittels des Ausgangssignals eines Phasenregelkreises (PLL) 24. Das frequenzumgewandelte Signal wird an einer Ausgangs­ klemme 26 ausgegeben und einem nicht dargestellten Wieder­ gabebildschirmgerät zugeführt.

Die Frequenzumwandlung des Wandlers 16 hängt von der Fre­ quenz des vom Phasenregelkreis 24 gelieferten Signals ab. Der Phasenregelkreis 24 wird durch den Mikrorechner 28 gesteuert, der mit einem Demodulator 30 und einem Adreß­ speicher 32 verbunden ist. Der Demodulator 30 demoduliert die Daten, die durch den Verteiler 20 verteilt und über ein Filter 34 geliefert werden. Der Mikrorechner 28 vergleicht die vom Demodulator 30 gelieferten demodu­ lierten Daten mit der vom Adreßspeicher 32 gelieferten spezifizierten Adresse. Wenn beide übereinstimmen, steuert der Mikrorechner 28 den Phasenregelkreis 24 an, um ihn ein Signal einer entsprechenden Frequenz liefern zu lassen. Aufgrund dieser Anordnung kann nur ein (bezahlen­ der) Teilnehmer das Programm auf dem Bildschirm betrachten.

Der Mikrorechner 28 ist mit einem Modulator 36 und einer Eingabeeinheit 38 verbunden. Letztere dient zur Eingabe der Teilnehmerdaten. Die von der Eingabeein­ heit 38 eingegebenen Teilnehmerdaten werden durch den Mikrorechner 28 verarbeitet. Die verarbeiteten Daten werden durch den Modulator 36 moduliert und aus dem Gemeinschafts­ antennen- bzw. CATV-Endgerät 10 über ein Filter 40, den Verteiler 18 und die Eingangsklemme 14 ausgege­ ben. Die Daten werden sodann über das genannte Kabel 12 zur Fernsehzentrale übermittelt. Auf diese Weise wird eine Stromaufübertragung (upstream communication) durchgeführt. Der Mikrorechner 28 ist außerdem mit einer Anzeige 42 zum Anzeigen der Kanaldaten und dgl., die durch die Eingabeeinheit 8 eingegeben wor­ den sind, verbunden.

Wie typischerweise für die Eingabeeinheit 38 und die An­ zeige 42 dargestellt, werden die das CATV-Endgerät 10 bil­ denden Abschnitte oder Teile durch eine Stromversorgungs­ schaltung 44 über eine Stromzufuhr-Steuereinheit 46 ge­ speist. Die Stromversorgungsschaltung (bzw. das Netzteil) 44 ist über einen Stecker 48 mit einem Wechselstromnetz verbunden und erzeugt Gleichstrom einer vorbestimmten Spannung.

Im allgemeinen führt der Mikrorechner 28 einen Datenzugriff zwischen z. B. der Zentrale und dem Teilnehmer durch, um zu entscheiden, ob der Teilnehmer für das gewünschte Programm berechtigt ist oder nicht, wobei der Mikrorechner 28 auch den Phasenregelkreis 24 steuert oder ansteuert. Wenn der Mikrorechner 28 durchgeht, tritt ein Fall auf, in welchem Daten stromauf übertragen werden, obgleich dies nicht der Fall sein soll. Wenn ein solcher Fall auftritt, werden andere Teilnehmeranschlüsse oder -endgeräte beeinträchtigt. Zur Verhinderung eines solchen Zustands ist eine Mikrorechner-Rücksetzimpulserzeugungseinheit 50 vorgesehen.

Wenn der Mikrorechner 28 abnormal arbeitet, liefert die Mikrorechner-Rücksetzimpulserzeugungseinheit 50 ein Rücksetzsignal zur Rück­ setzklemme des Mikrorechners 28, um letzteren rück­ zusetzen. In Abhängigkeit von der Rücksetzoperation steuert der Mikrorechner 28 die Stromzufuhr-Steuereinheit 46 an, um die Stromzufuhr zu den peripheren Schaltkreisen des Mikro­ rechners, wie Modulator 36, Eingabeeinheit 38 und Anzeige 42, zu beenden.

Es kann auch ein Fall eintreten, in welchem aufgrund einer Störung in der Schaltung ein Überstrom in den peripheren Schaltkreisen fließt. Dieser Überstrom wird durch die Mikrorechner-Rücksetzimpulserzeugungseinheit 50 auf der Grundlage einer Änderung der Ausgangsspannung von der Stromversorgungsschaltung 44 erfaßt. Bei Erfassung eines solchen Zustands liefert die Rücksetzimpulserzeugungseinheit 50 ein Rück­ setzsignal zum Mikrorechner 28, der auf dieses Rücksetz­ signal hin rückgesetzt wird und anschließend die Stromzu­ fuhr-Steuereinheit 46 ansteuert, um die Stromzufuhr zu den peripheren Schaltkreisen zu beenden und damit eine Be­ schädigung derselben zu verhindern.

Wenn der Mikrorechner fehlerhaft funktioniert und wenn ein Überstrom in den peripheren Schaltkreisen fließt, wird der Betrieb oder die Operation des Mikrorechners auf oben beschriebene Weise beendet, so daß die Stromzufuhr zu den peripheren Schaltkreisen unterbrochen wird. Hierdurch wer­ den der Mikrorechner an einem Durchgehen gehin­ dert und die peripheren Schaltkreise geschützt.

Wenn die erfindungsgemäße Schaltung zur Verhinderung einer fehlerhaften Funktion des Mikrorechners auf ein Gemein­ schaftsantennen- oder CATV-Endgerät angewandt ist und die oben erwähnten Störungen auftreten, wird aus dem oben ge­ nannten Grund kein Signal an der Stromaufseite überlagert. Auf diese Weise kann eine Beeinträchtigung anderer Teil­ nehmer-Endgeräte vermieden werden. Aufgrund dieses Merkmals eignet sich die erfindungsgemäße Schutzschaltung besonders für die bidirektionale Gemeinschaftsantennenanlage oder CATV- Anlage.

Fig. 2 veranschaulicht in einem detaillierten Schaltbild die in Fig. 1 dargestellte Schaltung zur Verhinderung einer fehlerhaften Funktion eines Mikrorechners. In Fig. 2 sind den Teilen von Fig. 1 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet.

Der Mikrorechner 28 umfaßt einen ersten Anschluß P 1, einen zweiten Anschluß P 2, eine Rücksetzklemme (die z. B. niedrig aktiv ist), eine erste Stromeingangsklemme Vcc und eine zweite Stromeingangsklemme Vss. Am ersten Anschluß P 1 wird ein Impuls einer vorbestimmten Frequenz ausgegeben. Am zweiten Anschluß P 2 wird ein positiver Impuls nach einer Rücksetzoperation ausgegeben. Die erste Strom­ eingangsklemme Vcc ist mit einer ersten Spannungsausgangs­ klemme 52 der Stromversorgungsschaltung 44 für die Ausgabe bzw. Lieferung einer ersten vorbestimmten Spannung (+5 V) verbunden. Weiterhin ist die Klemme Vcc über einen Konden­ sator C 10 an Masse gelegt. Die zweite Stromeingangsklemme Vss liegt ebenfalls an Masse.

Der am ersten Anschluß P 1 ausgegebene Impuls vorbestimmter Frequenz wird z. B. durch Betreiben des Mikrorechners 28 nach einem Software-Programm erhalten. Die Impulse werden kontinuierlich bzw. ständig erzeugt, wenn der Mikrorechner 28 normal arbeitet. Falls er abnormal arbeitet, fallen einige Impulse aus. Der Impuls vom ersten Anschluß P 1 wird als Anzeige- oder Indeximpuls zur Anzeige dafür benutzt, ob der Mikrorechner 28 normal arbeitet oder nicht. Durch Erfassung des Impulses vom ersten Anschluß P 1 wird die Zeitüberwachungsoperation zur Feststellung des Durchgehens des Mikrorechners 28 durchgeführt.

Die Mikrorechner-Rücksetzimpulserzeugungseinheit 50 enthält Widerstände R 10 und R 12 zum Umwandeln des vom ersten Anschluß P 1 des Mikro­ rechners 28 gelieferten Impulses in einen Impuls eines vor­ bestimmten Pegels bzw. einer vorbestimmten Größe. Der erste Anschluß P 1 ist an den Knotenpunkt der Widerstände R 10 und R 12 angeschlossen, die in Reihe zwischen die erste Span­ nungsausgangsklemme 52 der Stromversorgungsschaltung 44 und Massepotential geschaltet sind.

Der umgewandelte Impuls wird durch einen Gleichrichterkreis aus Kondensatoren C 12 und C 14 sowie Dioden D 10 und D 12 gleichgerichtet und damit in ein Gleichspannungssignal eines festen Potentials umgewandelt. Das Gleichspannungs­ signal wird sodann an die invertierende Klemme eines Opera­ tionsverstärkers 54 angelegt. Der Gleichrichterkreis dient im wesentlichen als Cockcroft- oder Spannungsvervielfachungs­ schaltung. Er wirkt auch als Pufferkreis zwischen dem ersten Anschluß P 1 des Mikrorechners 28 und dem Opera­ tionsverstärker 54.

Der Gleichrichterkreis besitzt eine scheinbare hohe Impe­ danz, von der invertierenden Klemme des Operationsverstär­ kers 54 aus gesehen. Wenn der Mikrorechner 28 durchgeht, wird der vom ersten Anschluß P 1 gelieferte Impuls beendet oder angehalten, doch wird der Impulspegel auf der gleichen Höhe gehalten. Der Operationsverstärker 54 muß jedoch das Potential an der invertierenden Klemme mit derselben Zeitkonstante ändern, unabhängig davon, ob der Impuls einen niedrigen oder hohen Pegel besitzt. Aus diesem Grund be­ sitzt der Gleichrichterkreis scheinbar eine hohe Impedanz.

In der Schaltungsanordnung des Gleichrichterkreises sind der Kondensator C 12 und die Diode D 10 in Reihe zwischen den Knotenpunkt der Widerstände R 10 und R 12 und die inver­ tierende Klemme des Operationsverstärkers 54 geschaltet. Die Diode D 12 ist zwischen den Knotenpunkt von Kondensator C 12 und Diode D 10 sowie die erste Spannungsausgangsklemme 52 geschaltet. Der Kondensator C 14 ist zwischen die inver­ tierende Klemme des Operationsverstärkers 54 und die erste Spannungsausgangsklemme 52 geschaltet. Die Anode der Diode D 10 ist mit der invertierenden Klemme des Operationsver­ stärkers 54 verbunden, während die Kathode an die Anode der Diode C 12 angeschlossen ist. Die Kathode der Diode D 12 ist mit der ersten Spannungsausgangsklemme 52 verbunden.

Die durch Teilung der Spannung von der zweiten Spannungs­ ausgangsklemme 56 mittels der Widerstände R 14 und R 16 er­ haltene Spannung wird an die nicht-invertierende Klemme des Operationsverstärkers 54 angelegt. Die Reihenschal­ tung aus den Widerständen R 14 und R 16 ist zwischen die zweite Spannungsausgangsklemme 56 der Stromversorgungsschaltung 44 zur Abgabe der zweiten vorbestimmten Spannung (+12 V) und Massepotential geschaltet. Die nicht-invertierende Klemme des Operationsverstärkers 54 ist an den Knotenpunkt der Widerstände R 14 und R 16 angeschlossen.

Ein Widerstand R 18 ist zwischen die Ausgangsklemme und die invertierende Klemme des Operationsverstärkers 54 geschal­ tet, während ein Widerstand R 20 zwischen die Ausgangsklemme und die nicht-invertierende Klemme geschaltet ist. Die Aus­ gangsklemme des Operationsverstärkers 54 ist über einen Widerstand R 22 mit der ersten Spannungsausgangsklemme 52 verbunden und liegt über einen Zeitkonstantenkreis aus einer Reihenschaltung aus Widerstand R 24 und Kondensator C 16 an Masse. Dieser Zeitkonstantenkreis dient allgemein zum Absorbieren von Zittern (jitter), das im Ausgangssignal von der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 54 auftritt.

Aufgrund der beschriebenen Ausgestaltung wirkt der Ope­ rationsverstärker 54 im wesentlichen als Multivibrator. Mittels des Ausgangssignals vom Multivibrator wird die Rücksetzklemme des Mikrorechners 28 angesteuert, um damit die Zeitüberwachungsoperation auszuführen.

Im folgenden ist die Zeitüberwachungsoperation als solche beschrieben. Fig. 3 veranschaulicht die Wellenformen an den in der Mikrorechner-Rücksetzimpulserzeugungseinheit 50 gemäß Fig. 2 mit dem Buchstaben A bis D bezeichneten Punkten. Gemäß Fig. 3 ist die Wellenform A diejenige der Spannung am Punkt A, d. h. die durch mittels der Widerstände R 14 und R 16 er­ folgenden Teilung der zweiten vorbestimmten Spannung (+12 V) von der zweiten Spannungsausgangsklemme 56 der Stromversorgungsschaltung 44 erhaltene Spannung. Die Wellenform B entspricht derjenigen der Spannung am Punkt B, d. h. der Spannung des Signals, das durch Gleichrichtung des vom ersten Anschluß P 1 des Mikrorechners 28 abgenom­ menen Impulses erhalten wird. Die Wellenform C entspricht derjenigen der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 54. Die Wellenform D ist diejenige des Impulses vom ersten Anschluß P 1. Die Wellenformen gemäß Fig. 3 gelten für den Normalbetrieb bzw. die normale Funktion des Mikro­ rechners 28. Wenn der Mikrorechner normal arbeitet und die Impulse kontinuierlich vom ersten Anschluß P 1 erhalten werden, unterliegt der Operationsverstärker 54, als Multi­ vibrator, keiner Schwingung, und die Spannungen an den Punkten A bis C besitzen feste Werte oder Größen.

Wenn im Mikrorechner 28 irgendeine Störung auftritt und die Impulse, die am ersten Anschluß P 1 geliefert werden sollen, ausfallen, beginnt der Multivibrator zu schwingen. Diese Schwingung bildet einen Rücksetzimpuls für Rücksetzklemme des Mikrorechners 28. Bei Anlegung des Rücksetzimpulses wird der Mikrorechner 28 rückgesetzt.

Fig. 4 veranschaulicht die Wellenformen an den einzelnen Punkten im oben angenommenen Fall. Fig. 4 verdeutlicht, wie der Rücksetzimpuls durch die Schwingung des als Multi­ vibrator wirkenden Operationsverstärkers 54 geformt oder gebildet wird, wenn die Impulse vom ersten Anschluß P 1 ausfallen.

Gemäß Fig. 4 sei angenommen, daß die Impulse vom ersten Anschluß P 1 (Wellenform D) während einer Zeitspanne t 1 abfallen. In diesem Fall steigt das Potential (Wellenform B) an der invertierenden Klemme des Operationsverstärkers 54 allmählich oder fortlaufend an. Die Zeitkonstante τ 1, mit welcher das Potential ansteigt, wird durch die Werte des Kondensators C 14 und der Widerstände R 18 und R 22 be­ stimmt. Wenn der Kondensator C 14 zum Zeitpunkt t 10 aufge­ laden ist, ist das Potential an der invertie­ renden Klemme höher als das Eingangspotential (Wellenform A) an der nicht-invertierenden Klemme des Operationsverstärkers 54. Der Operationsverstärker 54 invertiert sodann seinen Zustand, wobei das Potential am Punkt A schlagartig ab­ fällt. Das Potential (Wellenform C) an der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 54 fällt ebenfalls schlagartig ab und bleibt auf dem Potential V 1, bis das Potential an der invertierenden Klemme zum Zeitpunkt t 20 größer wird als dasjenige an der nicht-invertierenden Klemme.

Das Potential an der Ausgangsklemme des Operationsver­ stärkers 54 ändert sich dann mit einer vorbestimmten Zeit­ konstante auf den Pegel V 2. Diese Zeitkonstante wird durch den Zeitkonstantenkreis aus Widerstand R 24 und Kondensator C 16 sowie Widerstand R 22 bestimmt. Die den Pegel V 1 besitzende Ausgangsspannung vom Operationsver­ stärker 54 vom Zeitpunkt t 10 bis t 20 wird als Rücksetz­ impuls für den Mikrorechner 28 benutzt.

Der Mikrorechner 28 wird daraufhin vorübergehend rückge­ setzt. Wenn der abnormale Zustand des Mikrorechners 28 andauert, wird der Impuls vom ersten Anschluß P 1 nicht geliefert, so daß der Operationsverstärker 54, als Multi­ vibrator, fortlaufend arbeitet. Die Zeitkonstante, welche eine Spannungsänderung im Schwingbetrieb an der invertie­ renden Klemme des Operationsverstärkers 54 bestimmt, wird - wie erwähnt - durch den Kondensator C 14 sowie die Widerstände R 18 und R 20, die Aufladezeitkonstante τ 1, bestimmt. Die Entladungszeitkonstante τ 2 wird durch den Kondensator C 14 und den Widerstand R 18 bestimmt.

Wenn der Mikrorechner 28 zum Zeitpunkt t 20 rückgesetzt ist, der Impuls jedoch nicht auf oben beschrie­ bene Weise vom ersten Anschluß P 1 erhalten wird, wird ein Rücksetzsignal wiederum zum Zeitpunkt t 30 geliefert, zu dem die Spannungen an invertierender und nicht-inver­ tierender Klemme des Operationsverstärkers 54 einander gleich sind. Der Mikrorechner 20 wird daraufhin durch den vom Zeitpunkt t 30 zum Zeitpunkt t 40 erhaltenen Impuls erneut rückgesetzt. Wie oben beschrieben, schwingt der Operationsverstärker 54 an der invertierenden Klemme mit der Periode (τ 1 + τ 2). Die Schwingung dauert an, bis vom ersten Anschluß P 1 ein Impuls erhalten wird.

Im folgenden sei angenommen, daß der Mikrorechner 28 zum Zeitpunkt t 50 wieder auf den Normalzustand übergeht und die Impulserzeugung vom ersten Anschluß P 1 wieder einsetzt. Sodann wird die nicht-invertierende Klemme des Operationsverstärkers 54 auf einem größeren Pegel als die invertierende Klemme gehalten. Infolge­ dessen wird kein Rücksetzimpuls erzeugt, solange der Impuls vom ersten Anschluß P 1 erhalten wird, und der Normalbetrieb des Mikrorechners 28 bleibt erhalten. Auf diese Weise wird die Zeitüberwachungsoperation ausgeführt.

Im folgenden ist die mit der Zeitüberwachungsoperation verbundene Schutzoperation für die peripheren Schaltkreise des Mikrorechners 28 erläutert.

Gemäß Fig. 2 wird ein Stromzufuhr-Steuerimpuls, der durch Hardware erzeugt wird, vom zweiten Anschluß P 2 des Mikro­ rechners 28 zur Stromzufuhr-Steuereinheit 46 ausgegeben, nachdem der Rücksetzimpuls durch die Mikrorechner-Rücksetz­ impulserzeugungseinheit 50 erzeugt worden ist. Insbesondere wird dabei der Mikrorechner 28 durch den Eingangs-Rücksetzimpuls rück­ gesetzt, wobei alle Anschlüsse auf einen hohen Pegel ge­ setzt werden. Damit wird ein Stromzufuhr-Steuerimpuls vom zweiten Anschluß P 2 ausgegeben. Anschließend wird das An­ fangs- oder Initiierprogramm geladen, und der Stromzufuhr- Steuerimpuls wird mittels des Programms beendet.

Der zweite Anschluß P 2 des Mikrorechners 28 ist über einen Widerstand R 26 in der Stromzufuhr-Steuereinheit 46 an die Basis eines PNP-Transistor Q 10 angeschlossen. Der Emitter des Transistors Q 10 ist mit der ersten Spannungsausgangs­ klemme 52 der Stromversorgungsschaltung 44 verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 10 ist über einen Widerstand R 28 mit der Basis eines NPN-Transistors Q 12 mit an Masse liegendem Emitter und weiterhin über einen Widerstand R 30 mit Massepotential verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 12 ist über die Spule eines Relais 58 mit der zweiten Spannungsausgangsklemme 56 der Stromversorgungsschaltung 44 und weiterhin über eine Diode D 14 mit der zweiten Spannungsausgangsklemme 56 der Stromversorgungsschaltung 44 verbunden. Diese Spannungs­ ausgangsklemme 56 ist über einen normalerweise offenen bzw. Arbeitskontakt des Relais 58 mit den peripheren Schaltkreisen 60 des Mikrorechners 28 verbunden.

In der Stromzufuhr-Steuereinheit 46 mit der beschriebenen An­ ordnung wird ein Stromzufuhr-Steuerimpuls vom zweiten Anschluß P 2 des Mikrorechners 28 an den Transistor Q 10 angelegt. Dieser Impuls läßt den Transistor Q 10 sowie den Transistor Q 12 sperren. Das Relais 58 wird dabei zwangs­ weise zum Abfallen gebracht. Infolgedessen wird die Strom­ zufuhr von der Stromversorgungsschaltung 44 zu den periphe­ ren Schaltkreisen 60 des Mikrorechners beendet. Wenn der Mikrorechner 28 durchgeht, wird auf diese Weise die Strom­ zufuhr zu den peripheren Schaltkreisen 60 beendet oder an­ gehalten, wodurch diese Stromkreise vor einem Überstrom geschützt werden.

Bei der Schutzschaltung zur Verhinderung einer fehlerhaften Funktion eines Mikrorechners mit Mikrorechner-Rücksetz­ impulserzeugungseinheit 50 und Stromzufuhr-Steuereinheit 46 der oben beschrie­ benen Ausgestaltung werden somit die peripheren Schalt­ kreise 60 vor einer Beschädigung durch einen Überstrom­ fluß geschützt. Wenn in den Schaltkreisen 60 ein Über­ strom fließt, nimmt der Spannungspegel des an der zwei­ ten Ausgangsklemme 56 der Stromversorgungsschaltung 44 erhaltenen Stroms ab. Die Schutzschaltung erfaßt den Spannungspegel an der zweiten Ausgangsklemme 56 und be­ endet die Stromzufuhr zu den peripheren Schaltkreisen in Abhängigkeit vom erfaßten Pegel. Wie vorstehend be­ schrieben, geschieht dies durch Anlegen der Spannung, die durch Teilung der Spannung von der zweiten Ausgangs­ klemme 56 der Stromversorgungsschaltung 44 mittels der Widerstände R 14 und R 16 erhalten wird, an die nicht-in­ vertierende Klemme des Operationsverstärkers 54.

Die Schutzoperation für die peripheren Schaltkreise 60 ist nachstehend anhand des Zeitsteuerdiagramms nach Fig. 5 näher erläutert. In Fig. 5 steht die Wellenform E für diejenige der Spannung an der zweiten Spannungsausgangs­ klemme 56 der Stromversorgungsschaltung 44. Die Wellenform F entspricht derjenigen der Eingangsspannung der periphe­ ren Schaltkreise 60. Die Wellenform G entspricht derjeni­ gen des Stromzufuhr-Steuerimpulses vom zweiten Anschluß P 2 des Mikrorechners 28.

Wenn zum Zeitpunkt t 1 ein Überstrom aufgrund von Schaltungs­ störung oder dergleichen der peripheren Schaltkreise 60 in letzeren fließt, fällt die an der zweiten Spannungs­ ausgangsklemme 56 der Stromversorgungsschaltung 44 erhal­ tene Spannung (Wellenform E) entsprechend ab. Die Spannung (Wellenform A) an der nicht-invertierenden Klemme des Operationsverstärkers 54 fällt ebenfalls ab. Zum Zeit­ punkt t 2 wird die Spannung an der invertierenden Klemme des Operationsverstärkers 54 größer als die Spannung an der nicht-invertierenden Klemme. In Abhängigkeit davon wird ein Rücksetzsignal (Wellenform C) zum Rücksetzen des Mikrorechners 28 an der Ausgangsklemme des Operationsver­ stärkers 54 geliefert. Daraufhin wird der Mikrorechner zurückgesetzt. Mit anderen Worten: wenn ein Überstrom in den peripheren Schaltkreisen 60 fließt, wird ein Rücksetz­ impuls zum Rücksetzen des Mikrorechners vom Zeitpunkt t 2 zum Zeitpunkt t 3 aufgrund des Eingangsspannungsabfalls an der nicht-invertierenden Klemme des Operationsver­ stärkers 54 erzeugt, wodurch der Mikrorechner 28 rückge­ setzt wird.

In Abhängigkeit von der Rücksetzoperation des Mikrorech­ ners 28 aufgrund der Erfassung des Überstroms in den peripheren Schaltkreisen 60 des Mikrorechners wird ein Stromzufuhr-Steuerimpuls (Wellenform G) zum Abfallen­ lassen des Relais 58 vom Zeitpunkt t 3 zum Zeitpunkt t 4 erzeugt und am zweiten Anschluß P 2 des Mikrorechners 28 ausgegeben. Dieses Signal läßt das Relais 58 abfallen, wobei die Stromzufuhr (Wellenform F) zu den peripheren Schaltkreisen 60 beendet oder unter­ brochen wird. Kurz gesagt, wird der Überstromfluß in den peripheren Schaltkreisen 60 durch Vergleichen der Eingangsspannung (Wellenform A) an der nicht-invertie­ renden Klemme des Operationsverstärkers 54 mit der Eingangs­ spannung (Wellenform B) an seiner invertierenden Klemme erfaßt oder festgestellt. Bei einer solchen Feststellung wird ein Signal-Rücksetzimpuls (Wellenform C) erzeugt. Durch den erzeugten Rücksetzimpuls wird ein Stromzufuhr-Steuer­ impuls (Wellenform G) am zweiten Anschluß P 2 erhalten und das Relais 58 zum Abfallen gebracht.

Wenn eine Abnormalität in den peripheren Schaltkreisen 60 des Mikrorechners auftritt und ein Überstrom fließt, wird auf diese Weise das Relais 58 zum Abfallen gebracht, wo­ durch diese peripheren Schaltkreise 60 vor einer Beschä­ digung geschützt werden. Dabei wird die Stromversorgungs­ schaltung 44 ihrerseits ebenfalls geschützt, weil sie von den peripheren Schaltkreisen 60 getrennt wird.

Nach dem Rücksetzen lädt und führt der Mikrorechner 28 das Anfangsprogramm aus unter Einleitung der Impulserzeugung oder -lieferung am ersten Anschluß P 1. Weiterhin beendet der Mikrorechner zum Zeitpunkt t 4 die Ausgabe der Strom­ zufuhr-Steuerimpulse vom zweiten Anschluß P 2 nach dem Programm. Sodann wird das Relais 58 geschlossen bzw. erregt, so daß die Stromzufuhr zu den peripheren Schaltkreisen 60 des Mikrorechners wieder eingeleitet wird. Wenn zu diesem Zeitpunkt erneut ein Überstrom festgestellt wird, wird die oben beschriebene Operation wiederholt.

Die Stromversorgungsschaltung 44 ist eine Hochimpedanz­ schaltung. Die Schaltung 44 enthält einen Transformator 62, Doppelweg-Gleichrichterkreise, Glättungskondensatoren C 26, C 28, C 30 und C 32, Regler 64 und 66 mit drei Klemmen sowie einen Widerstand R 32. Der eine Gleichrichterkreis besteht aus Dioden D 16 und D 18 sowie Kondensatoren C 18 und C 20. Der andere Gleichrichterkreis besteht aus Dioden D 20 und D 22 sowie Kondensatoren C 22 und C 24.

Es können zusätzlich Einheiten für die Anzeige, daß der Mikrorechner 28 rückgesetzt ist, verwendet werden. Bei­ spielsweise kann eine Leuchtdiode vorgesehen sein, die erlischt, wenn der Mikrorechner rückgesetzt ist, und die aufleuchtet, wenn der Mikrorechner ein Programm ausführt. Der Benutzer kann dabei ohne weiteres die Ursache für das Rücksetzen feststellen, weil die Leuchtdiode mit unter­ schiedlichen Perioden aufleuchtet und erlischt, abhängig davon, ob das Rücksetzen auf ein Durchgehen des Mikro­ rechners oder auf einen Überstrom zurückzuführen ist.

Bei der Ausführung eines Programms kann es vorkommen, daß die vom ersten Anschluß P 1 gelieferten Impulse nicht in einem festen Zeitintervall erzeugt werden, d. h. daß die Impulse vorübergehend oder kurzzeitig unterbrochen sind. Dies kann durch Einstellung der Zeitkonstante 1 auf eine zweckmäßige Größe vermieden werden.

Claims (13)

1. Schutzschaltung für einen Mikrorechner (28) und daran angeschlossene periphere Schaltkreise (60) mit einer Stromversorgungsschaltung (44), welche den Mikrorechner (28) und die peripheren Schaltkreise (60) mit Energie speist, mit:

• - einer Rücksetzimpulserzeugungseinheit (50), die die Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung (44) aufnimmt, einen Rücksetzimpuls bei Erfassung einer Abnormalität in wenigstens einem von mehreren Ein­ gangssignalen erzeugt und den Rücksetzimpuls zu einer Rücksetzklemme () des Mikrorechners (28) speist, der an einem ersten Anschluß (P 1) eine Impulsfolge mit einem vorbestimmten Zyklus zur Rücksetzimpuls­ erzeugungseinheit (50) liefert, wenn er normal ar­ beitet, und zeitweise eine Rücksetzoperation durch­ führt, wenn er einen Rücksetzimpuls an der Rücksetz­ klemme () empfängt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Mikrorechner (28) an einem zweiten Anschluß (P 2) einen Stromzufuhr-Steuerimpuls abhängig von der Rück­ setzoperation liefert,
• - eine Stromzufuhr-Steuereinheit (46) den Stromzu­ fuhr-Steuerimpuls vom zweiten Anschluß (P 2) des Mikrorechners (28) abnimmt und die Stromzufuhr von der Stromversorgungsschaltung (44) zu den peripheren Schaltkreisen (60) in Abhängigkeit vom Stromzufuhr- Steuerimpuls unterbricht, wobei der Stromzufuhr- Steuerimpuls vom zweiten Anschluß (P 2) des Mikro­ rechners (28) ausgegeben wird, nachdem die Rücksetz­ operation für den Mikrorechner (28) in Abhängigkeit von der Rücksetzimpulserzeugung durch die Rücksetz­ impulserzeugungseinheit (50) durchgeführt worden ist.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnormalität in der am ersten Anschluß (P 1) des Mikrorechners (28) ausgegebenen Impulsreihe ein Impuls­ ausfall in der Impulsreihe aufgrund einer Fehlfunktion des Mikrorechners (28) ist, die Abnormalität in der Aus­ gangsspannung von der Stromversorgungsschaltung (44) eine Verkleinerung des Pegels der Ausgangsspannung auf­ grund eines Überstromflusses in den peripheren Schaltun­ gen (60) ist, und die Rücksetzimpulserzeugungseinheit (50) eine Gleichrichtereinheit zum Gleichrichten der Impulsreihe vom ersten Anschluß (P 1) des Mikrorechners (28) zwecks Umwandlung derselben in eine Gleichspannung und eine an die Gleichrichtereinheit und die Stromver­ sorgungsschaltung (44) angeschlossene Vergleichereinheit zum Vergleichen der Pegel der von beiden Einheiten aus­ gegebenen Spannungen und zum Erzeugen des Rücksetzimpul­ ses, wenn der Gleichspannungspegel der Gleichrichterein­ heit größer ist als der Ausgangsspannungspegel der Strom­ versorgungsschaltung (44), aufweist.

3. Schutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsschaltung (44) an einer ersten Ausgangsklemme (52) Energie eines ersten Spannungspegels zum Speisen des Mikrorechners (28) liefert und an einer zweiten Ausgangsklemme (56) Energie eines zweiten Span­ nungspegels zum Speisen der peripheren Schaltkreise (60) erzeugt und die Vergleichereinheit an die Gleichrichter­ einheit und die zweite Ausgangsklemme (56) der Stromver­ sorgungsschaltung (44) angeschlossen ist.

4. Schutzschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichereinheit einen Operationsverstärker (54) mit einer invertierenden Eingangsklemme, einer nicht- invertierenden Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme umfaßt und die invertierende Eingangsklemme mit der Gleich­ richtereinheit, die nicht-invertierende Eingangsklemme mit der zweiten Ausgangsklemme (56) der Stromversorgungs­ schaltung (44) und die Ausgangsklemme mit der Rücksetz­ klemme () des Mikrorechners (28) verbunden sind.

5. Schutzschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gleichrichtereinheit eine Aufladeeinheit zum Vergrößern des Pegels einer an die invertierende Eingangsklemme angelegten Spannung mit einer vorbe­ stimmten Zeitkonstante hat, die auf einen zum Kompen­ sieren eines Impulsausfalls in der Impulsfolge vom ersten Anschluß (P 1) ausreichenden Wert bei normal arbeitendem Mikrorechner (28) eingestellt ist.

6. Schutzschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtereinheit eine scheinbare hohe Impe­ danz, von der Seite der invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers (54) her gesehen, aufweist.

7. Schutzschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtereinheit eine erste Diode (D 10) mit Anode und Kathode, von denen die Anode mit der invertie­ renden Eingangsklemme des Operationsverstärkers (54) verbunden ist, einen an den Knotenpunkt zwischen der Kathode der ersten Diode (D 10) und dem ersten Anschluß (P 1) des Mikrorechners (28) angeschlossenen ersten Kon­ densator (C 12), eine zweite Diode (D 12) mit Anode und Kathode, von denen die Anode mit der Kathode der ersten Diode (D 10) verbunden und die Kathode an die erste Aus­ gangsklemme (52) der Stromversorgungsschaltung (44) an­ geschlossen ist, und einen zweiten Kondensator (C 14) aufweist, der zwischen die invertierende Klemme des Operationsverstärkers (54) und die erste Ausgangsklemme (52) der Stromversorgungsschaltung (44) geschaltet ist.

8. Schutzschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers (54) mit einem Zeitkonstantenkreis (R 24 C 16) verbunden ist.

9. Schutzschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzufuhr-Steuereinheit (46) eine zwischen die zweite Ausgangsklemme (56) der Stromversorgungsschal­ tung (44) und die peripheren Schaltkreise (60) geschal­ tete Schaltereinheit (58) aufweist, welche den Stromzu­ fuhr-Steuerimpuls abnimmt und in Abhängigkeit vom Strom­ zufuhr-Steuerimpuls vom zweiten Anschluß (P 2) des Mikro­ rechners (28) abgeschaltet bzw. geöffnet wird.

10. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrorechner die Abgabe des Stromzufuhr-Steuer­ impulses am zweiten Anschluß (P 2) nach Ablauf einer vor­ bestimmten Zeitspanne beendet, seit welcher der Rücksetz­ impuls an der Rücksetzklemme () nicht empfangen worden ist.

11. Schutzschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Mikrorechner die Abgabe des Stromzufuhr- Steuerimpulses wiederholt, so oft der Rücksetzimpuls an der Rücksetzklemme () empfangen wird.

12. Verwendung der Schutzschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 in einer Endgeräteeinheit für eine bidirektionale Gemeinschaftsantennen- oder CATV- Anlage, umfassend eine Frequenzwandlereinheit zum Empfan­ gen eines von einer zentralen Fernsehstation ausgesandten Münzfernsehsignals und zum Umwandeln des empfangenen Signals in ein Signal einer vorbestimmten Frequenz, eine Datenaustauscheinheit zur Durchführung des Austausches der Teilnehmerdaten mit der zentralen Fernsehstation, periphere Schaltkreise (60) mit einer Eingabeeinheit (38) zum Eingeben der Teilnehmerdaten und einer Anzeige­ einheit (42) zum Wiedergeben der Daten, den Mikrorechner (28) zum Ein/Ausgeben von Daten zu/von den peripheren Schaltkreisen (60) und zum Steuern der Frequenzwandler­ einheit sowie der Datenaustauscheinheit und die Strom­ versorgungsschaltung (44) zum Erzeugen von Energie für die Speisung des Mikrorechners (28) und der peripheren Schaltkreise (60).