DE3836811C2

DE3836811C2 -

Info

Publication number: DE3836811C2
Application number: DE3836811A
Authority: DE
Inventors: Takashi Nishibe; Shotaro Kawasaki Kanagawa Jp Yokoyama
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1987-10-31
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1991-03-14
Also published as: DE3836811A1; JPH0761004B2; US4958362A; JPH01119118A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Taktgeberschaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei einer solchen, aus der DE-OS 37 06 089 bekannten Taktgeberschaltung werden Taktsignale erzeugt, deren Periodendauer mit der Zeitspanne zwischen einem vorbestimmten Zeitpunkt, der durch einen Rücksetzimpuls festgelegt ist, und dem danach folgenden Auftreten eines ersten Ereignisses wächst. Ein solches erstes Ereignis ist durch Erreichen eines bestimmten Schwellwertes gegeben.

In der DE-OS 37 14 901 ist eine Taktgeberschaltung zur Erzeugung von Taktsignalen beschrieben, deren Periodendauer mit der Zeitspanne zwischen einem vorbestimmten Zeitpunkt, der durch die Rückflanke eines Impulses gegeben ist, und dem danach folgenden Auftreten eines ersten Ereignisses wächst. Auch diese Taktgeberschaltung umfaßt eine Einrichtung zur Erzeugung erster Taktsignale, die mit Hilfe einer Frequenzteilereinrichtung durch eine ganze Zahl größer oder gleich 1 geteilt werden. Dadurch entstehen zweite Taktsignale, die mit Hilfe einer Zähleinrichtung gezählt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Taktgeberschaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß sie bei gleichzeitiger Verringerung des Schaltungsaufwandes eine Änderung der Periodendauer in feineren Stufungen zuläßt.

Bei einer Taktgeberschaltung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Taktgeberschaltung ist im Patentanspruch 2 angegeben.

Die erfindungsgemäße Taktgeberschaltung umfaßt eine Einrichtung zur Erzeugung erster Taktsignale, eine Frequenzteilereinrichtung zum Teilen der ersten Taktsignale durch N (N ist eine ganze Zahl <1), so daß zweite Taktsignale erzeugt werden, eine erste Zähleinrichtung zum Zählen der zweiten Taktsignale, bis ein erstes Ereignis auftritt, einer zweiten Zähleinrichtung für den Empfang sowohl eines invertierten Zählwertes als invertierter oder unmittelbarer Ausgangswert der ersten Zähleinrichtung als auch der ersten Taktsignale, und zum Zählen der ersten Taktsignale aufwärts bis zu einem bestimmten Zählwert, wobei die zweite Zähleinrichtung eine Ausgangsschaltung zur Ausgabe eines dritten Taktsignals nach dem Zählen bis zum bestimmten Zählwert aufweisen kann.

Mit einer solchen Taktgeberschaltung wird die Zeit gemessen, zu der ein erstes Ereignis unter einer Mehrzahl von Ereignissen auftritt. Es werden dann Taktsignale gebildet mit einer Periodendauer gleich 1/N der Zeit bis zum Auftreten des ersten Ereignisses. Die Zeitabläufe vom Auftreten des ersten Ereignisses bis zum Auftreten der anderen Ereignisse werden durch Zählen der Anzahl der Taktsignale gemessen. Es ist daher selbst bei einer Änderung der Zeiten des Auftretens der Ereignisse möglich, eine genaue Zeitmessung durchzuführen.

Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Zeitmeßsystems,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Taktgeberschaltung nach der Erfindung,

Fig. 3(i) bis 3(xi) Zeitdiagramme für Signale, die beim Betrieb der Schaltungen nach den Fig. 2 und 4 erzeugt werden, und

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für ein Zeitmeßsystem, an welches die Taktgeberschaltung der Erfindung angeschlossen werden kann.

In Fig. 2 bezeichnen E1 bis Em ein jeweiliges Ergebnis von m verschiedenen Ereignisse oder Signalen, für welche eine Zeitmessung durchgeführt werden soll. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Zeitabläufe von einem Rücksetzimpuls (Fig. 3(i)) bis zu den jeweiligen Ereignissen E1, E2 . . ., Em gemessen. Wenn ein Ereignis auftritt, ändert sich der Pegel des entsprechenden Signals E von einer binären "0" auf eine binäre "1".

Bei der dargestellten Schaltung werden Signale E1 bis Em Eingängen eines ODER-Gatters 10 zugeführt. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 10 wird einem ODER-Gatter 20 zugeführt, welches ferner ein Ausgangssignal eines Frequenzteilers 30 empfängt, der an einem Bezugstaktsignal Φ eine 1/N-Frequenzteilung durchführt. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 20 wird einer Taktimpulseingangsklemme eines n-Bit-Aufwärtszählers 40 zugeführt. Ausgangsklemmen Qo, 1, . . ., n des Aufwärtszählers 40 sind an Dateneingabeklemmen Do, D1, . . ., Dn eines programmierbaren Zählers 50 angeschlossen. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 10 wird durch einen Inverter 70 invertiert und einem ODER-Gatter 60 zugeführt. Ein Übertragungssignal, welches von einer Übertragungsklemme 50B des programmierbaren Zählers 50 abgegeben wird, wird ebenfalls dem ODER-Gatter 60 zugeführt. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 60 wird einer Programmierungsklemme 50A des programmierbaren Zählers 50 zugeführt. Ferner werden das Ausgangssignal des ODER-Gatters 10 und das Bezugstaktsignal Φ einer Takteingangsklemme C2 des programmierbaren Zählers 50 zugeführt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden alle Ereignissignale E1 bis Em dem ODER-Gatter 10 zugeführt. Beim Auftreten des ersten Ereignisses (Eerstes (Fig. 3(ii)) wechselt das Ausgangssignal des ODER-Gatters 10 von binär "0" auf "1").

Ein Bezugstaktsignal Φ (Fig. 3(iii)) wird dem 1/N-Frequenzteiler 30 zugeführt. Das Ausgangssignal dieses Frequenzteilers 30 besitzt daher eine Frequenz von 1/N des Bezugstaktsignals Φ. Das heißt mit anderen Worten, das Ausgangssignal des 1/N-Frequenzteilers 30 besitzt eine Periodendauer, die N-mal länger ist als die Periode T des Bezugstaktsignals Φ (Fig. 3(iv)). Der Ausgang des 1/N-Frequenzteilers 30 ist mit dem ODER-Gatter 20 verbunden. Das ODER-Gatter 20 überträgt das Ausgangssignal des 1/N-Frequenzteilers 30 auf den Aufwärtszähler 40, bis das erste Ereignis Eerstes auftritt. Das Zählergebnis (im folgenden mit S bezeichnet) des Aufwärtszählers 40 entspricht der Anzahl der Taktsignale, welche vom 1/N-Frequenzteiler 30 vom Rücksetzimpuls bis Eerstes (Fig. 3(v)) abgegeben werden. Auch der Aufwärtszähler 40 wird an einem Rücksetzeingang R durch den Rücksetzimpuls zurückgesetzt. Nach dem Auftreten von Eerstes bleibt das Zählergebnis S des Aufwärtszählers 40 unverändert.

Das Zählergebnis S des Aufwärtszählers 40 wird an den Ausgangsklemmen o, 1, . . ., Qn des Aufwärtszählers 40 in Form von Ausgangssignalen abgegeben und als Anfangszählwert dem programmierbaren Zähler 50 an dessen Programmierungsdateneingangsklemmen Do, D1, . . ., Dn eingegeben, wenn das Eingangssignal, welches der Programmierungsklemme 50A zugeführt wird, auf eine binäre "1" sich ändert.

Das Übertragungssignal der Übertragungsklemme 50B des programmierbaren Zählers 50 und ein invertiertes Ausgangssignal des ODER-Gatters 10 (Fig. 3(vii)), welches durch den Inverter 70 erhalten wird, werden dem ODER-Gatter 60 zugeführt. Der Ausgang des ODER-Gatters 60 ist mit der Programmierungsklemme 50A des programmierbaren Zählers 50 verbunden. Mit dieser Schaltungsanordnung verbleibt das Eingangssignal an der Programmierungsklemme 50A des programmierbaren Zählers 50 bei binär "1", bis das erste Ereignis Eerstes auftritt. Der programmierbare Zähler 50 wird daher fortlaufend mit dem vom Aufwärtszähler 40 erhaltenen Ausgangssignal programmiert, bis Eerstes auftritt. Wenn Eerstes auftritt, ändert sich das Eingangssignal an der Programmierungsklemme 50A auf binär "0", und der Anfangswert des programmierbaren Zählers 50 ist gleich dem Komplementärwert des Zählergebnisses S im Aufwärtszähler 40.

Wenn das Ereignis Eerstes auftritt, ändert sich das Ausgangssignal des ODER-Gatters 10 auf binär "1". Hierdurch wird veranlaßt, daß ein UND-Gatter 80 das Bezugstaktsignal Φ einer Anschlußstelle C2 des programmierbaren Zählers 50 zugeführt (Fig. 3(vi)). Der programmierbare Zähler 50 setzt daher das Zählen der Anzahl der Taktsignale Φ fort. Zu dem Zeitpunkt, zu welchem im programmierbaren Zähler 50 ein Überlauf auftritt, d. h. dann, wenn der programmierbare Zähler 50 eine Zählung gleich 2ⁿ⁺¹ erreicht, ändert der programmierbare Zähler 50 das Übertragungssignal Φs auf eine binäre "1" (Fig. 3(viii)). Das Übertragungssignal Φs wird ferner der Programmierungsklemme 50A des programmierbaren Zählers 50 über das ODER-Gatter 60 (Fig. 3(ix)) zugeführt, so daß das Zählerergebnis S des Aufwärtszählers 40 wieder in den programmierbaren Zähler 50 einprogrammiert wird.

Wie oben erläutert, wiederholt der programmierbare Zähler 50 die Zählung des Signals Φ von einem Ausgangswert gleich dem Komplementärwert des Zählergebnisses S (= 2ⁿ⁺¹-S-1) bis zu dem Wert 2ⁿ⁺¹. Das heißt, der programmierbare Zähler 50 wiederholt das Zählen von S+1 Φ-Signalen, wobei S+1 eine Differenz zwischen 2ⁿ⁺¹-S-1 und 2n+1 darstellt. Die Zahl S+1S, wenn S »1 ist. Demzufolge wirken die Übertragungsausgangssignale Φs des programmierbaren Zählers 50 als Taktsignale, welche aus einer 1/S-Frequenzteilung der Bezugstaktsignale Φ gewonnen werden. Das heißt mit anderen Worten, die Taktsignale bzw. Übertragungssignale Φs haben eine Periode Ts, die S-fach größer ist als die Periode Tn der Bezugstaktsignale Φ (Fig. 3(viii)).

Da das Ereignis Eerstes zu einer Zeit auftritt, zu der die Anzahl der Signale mit einer Periode gleich NT ist, wird das Ausgangssignal des 1/N-Frequenzteilers 30 bis zum Wert S durch den Aufwärtszähler 40 gezählt. Die Zeitdauer von der Rücksetzzeit bis zum Auftreten von Eerstes ist gleich N×T×S. Da die Periode der Übertragungssignale Φs ST beträgt, wirken die Übertragungssignale Φs (Fig. 3(viii)), welche von der Übertragungsklemme 50B kommen, als Taktsignale mit einer Periode, die das 1/N-fache der Zeitdauer von der Rücksetzzeit bis zum Erscheinen des Ereignisses Eerstes beträgt.

Wie oben erläutert wurde, werden die Zeitperioden vom Auftreten eines ersten Ereignisses Eerstes bis zum Auftreten anderer Ereignisse unter Verwendung der Übertragungssignale Φs gemessen. Selbst wenn der Zeitpunkt des Auftretens des ersten Ereignisses sich ändert, ist es möglich, die Zeitpunkte des Auftretens der anderen Ereignisse genau zu messen.

Die Taktgeberschaltung nach Fig. 2 kann in der Weise abgeändert werden, daß der Aufwärtszähler zu einem Abwärtszähler abgeändert wird. In diesem Fall laufen die gleichen Vorgänge ab; lediglich die Zählrichtung ist unterschiedlich.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 3(x) sowie 3(xi) wird die Messung der Zeiten des Auftretens einer Vielzahl von Ereignissen, welche andere als das erste Ereignis Eerstes sind, unter Verwendung der Taktgeberschaltung erläutert.

In der Fig. 4 entspricht der Baustein der Bezugsziffer 100 dem ODER-Gatter 10 der Fig. 2. Mit Bezugsziffern 120a bis 120m sind Verriegelungsschaltungen bezeichnet, welche das Ausgangssignal eines Zählers 130 verriegeln, wenn Signale an ihren Abtasteingangsklemmen STRB von binär "0" auf binär "1" sich erhöhen. Einem UND-Gatter 140 werden das Ausgangssignal des ODER-Gatters 100 und die Übertragungssignale Φs der Übertragungsklemme 50B des programmierbaren Zählers 50 der Fig. 2 zugeleitet.

Mit einem derartigen Schaltungsaufbau bleibt das Ausgangssignal des ODER-Gatters 100 bei binär "0" und das UND-Gatter 140 läßt die Taktsignale bzw. Übertragungssignale Φs nicht zum Zähler 130 durch bis zum Auftreten des ersten Ereignisses Eerstes. Wenn das erste Ereignis Eerstes auftritt, wie es in Fig. 3(ii) dargestellt ist, ändert sich das Ausgangssignal des ODER-Gatters 100 auf binär "1" und das UND-Gatter 140 läßt die Übertragungssignale Φs zum Zähler 130 (Fig. 3(x)) hindurch. Dementsprechend beginnt der Zähler 130 mit dem Zählen der Taktsignale bzw. Übertragungssignale Φs. Wenn ein anderes Ereignis Ej auftritt, wie es in Fig. 3(xi) dargestellt ist, wird das Signal Ej als Abtast- bzw. Kennzeichnungssignal für die entsprechende Verriegelungsschaltung 120j verwendet, so daß der Inhalt des Zählers 130 in der Verriegelungsschaltung 120j verriegelt wird. Diese Zählung gibt die Zeitdauer zwischen dem ersten Ereignis Eerstes und dem Ereignis Ej wieder. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3(xi) wird der Wert "3" in der Verriegelungsschaltung 120j aufgezeichnet. Wenn das erste Ereignis Eerstes auftritt, beträgt der Inhalt des Zählers 130 "0" und "0" wird in der Verriegelungsschaltung 120x festgehalten, welcher die Daten des Ereignisses Ex (Eerstes), das als erstes unter den Ereignissen E1 bis Em auftritt, zugeführt werden. Auf diese Weise werden die Daten, welche die Zeit des Auftretens der Ereignisse E1 bis Em wiedergeben, in den entsprechenden Verriegelungsschaltungen 120a bis 120m festgehalten, wobei die Zeit, zu welcher das erste Ereignis Eerstes auftritt, der Bezugszeitpunkt (t = 0) ist.

Aus obiger Erläuterung ergibt sich, daß die Zeit des Auftretens eines ersten Ereignisses unter einer Vielzahl von Ereignissen gemessen werden kann. Taktsignale zur Messung der Zeitperiode vom ersten Ereignis bis zu einem anderen Ereignis werden aufgrund der Zeit des Auftretens des ersten Ereignisses gebildet. Hieraus ergibt sich, daß selbst bei einer Änderung der Zeit des Auftretens des ersten Ereignisses es möglich ist, die Zeit des Auftretens eines anderen Ereignisses genau zu messen.

Claims

1. Taktgeberschaltung zur Erzeugung von Taktsignalen mit

- mit der Zeitspanne zwischen einem vorbestimmten Zeitpunkt und dem danach folgenden Auftreten eines ersten Ereignisses wachsender Periodendauer -,
- mit einer Einrichtung zur Lieferung erster Taktsignale, aus denen mit Hilfe von Frequenzteiler- und Zähleinrichtungen die Taktsignale mit wachsender Periodendauer erzeugt werden,

gekennzeichnet durch
eine Frequenzteilereinrichtung (30) zum Teilen der ersten Taktsignale durch N, so daß zweite Taktsignale entstehen,
eine erste Zähleinrichtung (40) zum Zählen der zweiten Taktsignale während der Zeitspanne zwischen dem vorbestimmten Zeitpunkt und dem Auftreten des ersten Ereignisses, und
eine zweite Zähleinrichtung (50), die auf einen Anfangszählwert voreingestellt wird, der den Zählwert aus der ersten Zähleinrichtung (40) entspricht, und die vom Auftreten des ersten Ereignisses an die ersten Taktsignale bis zu einem vorbestimmten Zählwert zählt, nach Erreichen dieses Zählwertes ein drittes Taktsignal ausgibt, das einerseits die zweite Zähleinrichtung (50) auf den Anfangszählwert zurückstellt, worauf erneut die ersten Taktsignale gezählt werden, und das andererseits als zu erzeugendes Taktsignal dient.

2. Taktgeberschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- mehrere Verriegelungsschaltungen (120a-120m), die mehreren aufeinanderfolgenden Ereignissen zugeordnet sind,
- eine dritte Zähleinrichtung (130) zum Zählen der erzeugten Taktsignale und zur Ausgabe eines Zählwertes an jede der Verriegelungsschaltungen (120a-120m); und
- eine Einrichtung zum Verriegeln einer der Verriegelungsschaltungen (120a-120m) in Abhängigkeit eines folgenden Ereignisses in der Weise, daß der Zählwert in der jeweils einen Verriegelungsschaltung eine Zeitdauer vom ersten Ereignis bis zu dem jeweils einen der folgenden Ereignisse darstellt.