DE3813816C2 - Torschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Torschaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Eine derartige Torschaltung ist beispielsweise aus der DE-PS 17 66 966 bekannt, wo sie einem Zähler vorgeschaltet ist und während einer oder mehreren Zählperioden durch Anlegen eines Torimpulses eine Rechteckschwingung auf den Zählereingang durchläßt. Beim Abschalten des Tores am Ende des Torimpulses können gegenüber den Pulsen der Recheck­ schwingung verkürzte Ausgangspulse der Torschaltung bis hin zu Schaltspitzen oder zusätzliche Pulse auftreten, woraus Fehler beim Zählen durchgelassener Pulse entstehen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Torschaltung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ein Ein­ gangstaktsignal ohne Veränderung der Taktbreite und ohne zusätzliche Pulse nach Maßgabe eines Torsignals beliebiger Dauer und Lage durchgelassen bzw. gesperrt wird.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die erfindungsgemäße Torschaltung findet bevorzugt Verwendung als Meßtor zur Frequenzmessung eines Taktsignals mit Hilfe eines Zählers.

Bei der erfindungsgemäßen Torschaltung entstehen weder beim Einschalten noch beim Abschalten zusätzliche Pulse oder Schaltspitzen. Durch den Aufbau aus einfachen schnellen Schaltungskomponenten ist die Torschaltung auch für hohe Frequenzen bis zu einigen 10⁷ Hz geeignet. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß im Sperrzustand der Tor­ schaltung deren Ausgang immer auf gleichem definiertem Potential liegt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Abbildungen nach eingehend erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine bekannte Torschaltung

Fig. 2 ein Impulsdiagramm zu der bekannten Torschaltung

Fig. 3 die erfindungsgemäße Torschaltung

Fig. 4 ein Impulsdiagramm dazu

Fig. 5 ein weiteres Impulsdiagramm mit veränderten Ein- und Abschaltzeitpunkten.

Bei der in Fig. 1 skizzierten, aus der DE-PS 17 66 966 bekannten Torschaltung wird eine Rechteckschwingung als Eingangssignal E nach Maßgabe des Pegels des Torsignals M auf den Ausgang der Torschaltung durchgelassen oder ge­ sperrt. Die Torschaltung enthält vier NAND-Gatter (1 bis 4). Die Wirkungsweise der Schaltung ist anhand des Impulsdia­ gramms in Fig. 2 erläutert, wobei neben dem Eingangs-Takt­ signal E, dem Torsignal M und dem Ausgangssignal A noch die torschaltungsinternen Signale I, II und III dargestellt sind.

Am Eingang der Torschaltung liege das Taktsignal E als Rechteckschwingung mit den Pegeln L und H (z. B. TTL-Pegel) und a priori unbekannter und beliebiger Taktfrequenz an, das während einer Meßzeit definierter Dauer T auf den Ausgang der Torschaltung durchgelassen werden soll. Hierzu wird während der Meßzeit der Pegel des Torsignals M auf H gesetzt (Torimpuls). Solange sich M auf L-Pegel befindet liegt das Ausgangssignal II des ersten Gatters 1 unabhängig vom Pegel des Taktsignals E auf H-Pegel. Das Gatter 2 invertiert dann das an seinem einen Eingang anliegende Taktsignal E in das Signal I. Das Ausgangssignal III des als Inverterstufe geschalteten dritten Gatters 3 liegt dann auf L-Pegel und das Ausgangssignal A des vierten Gatters 4, das auch Aus­ gangssignal der Torschaltung ist, liegt unabhängig vom Taktsignal E auf H-Pegel, d. h. die Torschaltung sperrt.

Wenn zu Beginn der Meßzeit das Torsignal M von L nach H wechselt, bleibt im skizzierten Beispielsfall das Ausgangs­ signal II des ersten Gatters unverändert auf H-Pegel, so­ lange das Taktsignal E auf H-Pegel und damit das Signal I auf L-Pegel bleibt. Dadurch bleibt auch III unverändert auf L- und A auf H-Pegel, d. h. die Torschaltung sperrt weiter­ hin. Bei der ersten fallenden Flanke (H → L) des Taktsignals E innerhalb der Meßzeit wechselt das Signal II auf L-Pegel und III auf H-Pegel und öffnet damit das Gatter 4. Das Ausgangssignal A der Torschaltung bleibt aber unverändert auf H-Pegel, weil nunmehr das Taktsignal E sich im L-Zustand befindet. Erst bei der ersten ansteigenden Flanke des Takt­ signals E innerhalb der Meßzeit verändert das Ausgangssignal A den Pegel von H nach L. Da sich II auf L-Pegel befindet, bleibt I unabhängig von E auf H-Pegel und damit II für die gesamte Meßzeit T auf L-Pegel. Hierdurch bleibt das Gatter 4 für das Taktsignal E geöffnet. Der erste durchgelassene Puls des Taktsignals E ist mit P markiert. Am Ende der Meßzeit T springt das Torsignal M zurück auf L-Pegel und damit das Signal II auf H-Pegel, das Signal III auf L-Pegel und das Ausgangssignal A wieder auf H-Pegel. Das Signal II bleibt unabhängig von E auf H-Pegel und damit III auf L-Pegel und A wiederum auf H-Pegel, die Torschaltung sperrt wieder.

Ein am Ende der Meßzeit T bereits begonnener Puls P′ des Taktsignals E gelangt verkürzt auf den Ausgang und kann im Extremfall nur als Schaltspitze (Spike) in Erscheinung treten, was zu Fehlern in nachgeschalteten Bauteilen, z. B. einem Zähler führen kann.

Die Schaltung nach Fig. 3 vermeidet zuverlässig solche Fehler, in dem das dritte Gatter nicht als Inverterstufe geschaltet ist, sondern die Ausgangssignale des ersten und des vierten Gatters verknüpft. Die Wirkungsweise ist anhand des Impulsdiagramme der Fig. 4 und Fig. 5 für zwei ver­ schiedene relative zeitliche Lagen von Meßzeit T zu Takt­ signal E erläutert.

Für den Einschaltvorgang, d. h. M von L- nach H-Pegel, gelten bei dem Beispiel nach Fig. 4 weitgehend dieselben Über­ legungen wie bei der bekannten Torschaltung nach Fig. 1 und Fig. 2. Beim Abschalten am Ende der Meßzeit, wenn M von H- nach L-Pegel wechselt, springt II wieder auf H-Pegel. Ent­ sprechend dem zu diesem Zeitpunkt bereits begonnenen und noch andauernden Puls P′ des Taktsignals E befindet sich zum Ende der Meßzeit T das Ausgangssignal des vierten Gatters 4 auf L-Pegel, so daß das dritte Gatter 3 auch bei Wechsel des Signals II von L- nach H-Pegel seinen Ausgangszustand nicht ändert und III auf H-Pegel bleibt. Mit der fallenden Flanke am Ende des Pulses P′ wechselt A von L nach H. Jetzt erst ändert sich III von H nach L und sperrt damit das Gatter 4 für die nachfolgenden Pulse. Der erste gesperrte Puls nach Meßzeitende ist mit P′′ bezeichnet. Bei dem letzten durchge­ lassenen Puls P′ tritt keine Verkürzung auf.

In Fig. 5 sind im Gegensatz zu Fig. 4 Meßzeitbeginn und -ende zu Zeitpunkten angenommen, zu denen sich das Takt­ signal E auf L-Pegel befindet. Beim Einschalten, d. h. M wechselt von L nach H, befindet sich I auf H-Pegel, so daß II auf L-Pegel geht. Dadurch wird das Gatter 2 für weitere Pulse von E verriegelt und I bleibt auf H- , II auf L-Pegel. Da A im vorangegangenen Sperrzustand sich auf H-Pegel be­ findet, bewirkt der Wechsel des Signals II von H nach L auch einen Wechsel des Signals III von L nach H, so daß das Gatter 4 für die folgenden Pulse freigegeben wird. Da II unabhängig vom Taktsignal E auf L-Pegel bleibt, bleibt auch III für die gesamte Meßzeit T auf H-Pegel. Das Ausgangs­ signal bleibt beim Einschalten aber noch auf H-Pegel, da zum Einschaltzeitpunkt sich E auf L-Pegel befindet. Erst bei der ersten ansteigenden Flanke innerhalb der Meßzeit T wechselt A von H nach L.

Beim Abschaltvorgang am Ende der Meßzeit befinde sich E wiederum gerade auf L-Pegel. Der Wechsel des Torsignals M bewirkt dann einen Wechsel des Signals II von L nach H und des Signals III von H nach L. Das Ausgangssignal A bleibt hiervon aber unberührt, da es sich zum Abschaltzeitpunkt bereits auf H-Pegel befindet. Für die nachfolgenden Pulse bleibt das Gatter 4 gesperrt.

Die erfindungsgemäße Torschaltung verknüpft damit die an­ steigende Flanke des Torsignals M beim Einschalten mit einer abfallenden Flanke des Taktsignals E und die abfallende Flanke des Torsignals M beim Abschalten mit einer ab­ fallenden Flanke des Taktsignals M. Die Taktbreite der durchgelassenen Pulse bleibt dabei sowohl beim Einschalten als auch beim Ausschalten immer erhalten.

Claims (3)

1. Torschaltung zur Sperrung bzw. Freigabe eines Takt­ signals (E) nach Maßgabe eines Torsignals (M), mit vier NAND-Gattern, wobei

• a) an den Eingängen des ersten Gatters (1) das Torsignal (M) und das Ausgangssignal (I) des zweiten Gatters liegen,
• b) an den Eingängen des zweiten Gatters (2) das Taktsignal (E) und das Ausgangssignal (II) des ersten Gatters liegen,
• c) an den Eingängen des vierten Gatters (4) das Taktsignal (E) und das Ausgangssignal (III) des dritten Gatters liegen,
• d) der Ausgang des vierten Gatters (4) mit dem Ausgang der Torschaltung verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• e) an den Eingängen des dritten Gatters (3) die Ausgangs­ signale (II, A) des ersten und des vierten Gatters liegen.

2. Torschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Bestandteil eines Frequenzzählers zur Messung der Frequenz des Taktsignals ist.