DE1537046B2 - Schaltungsanordnung zur umsetzung einer wechselspannung in eine impulsfolge - Google Patents

Description

Die Hauptpatentanmeldung betrifft eine integrierende Schaltungsanordnung, bei der eine als Eingangsgröße dienende amplitudenmodulierte Wechselspannung in einer Impulserzeugerstufe in eine von der Amplitude der Wechselspannung frequenzabhängige Impulsfolge umgesetzt wird, die einem Zähler zugeführt wird, dessen Ausgang gleich der Anzahl der Zählimpulse ist, wobei die Impulserzeugerstufe aus einem Demodulator zur Umwandlung der Wechselspannung in eine Gleichspannung durch periodisches Austasten bestimmter Abschnitte der Wechselspannung mittels eines Impulsgenerators und aus einem Wandler besteht, der einen Verstärker mit einer ,Rückkopplungsschaltung zur Erzeugung einer Sägezahnspannung aufweist, deren Frequenz proportional der Größe der Gleichspannung ist und deren Polarität der Polarität der Gleichspannung entspricht, und wobei die Sägezahnspannung einerseits einer Differenzierstufe zur Erzeugung der Impulsfolge mit gleicher Frequenz und andererseits einer Sperrschaltung und einer Steuerschaltung zugeführt wird, wobei von der Steuerschaltung dem Zähler zur Bestimmung der Zählrichtung der Polarität der Sägezahnspannung entsprechende positive und negative Steuerimpulse und von der Sperrschaltung bei einer Änderung der Polarität der Zählimpulse dem Zähler ein Sperrimpuls zugeführt wird.

Der Zahler in dieser integrierenden Schaltungsanordnung kann ein reversibler, binärer Zähler sein, der eine bestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Stufen umfaßt, von denen jede einen Ausgang besitzt, an dem ein binäres Element der resultierenden Zahl auftritt. Jede Zählerstufe besteht dabei aus einer Hälfte einer doppelten Kippstufe und jede Hälfte der ersten doppelten Kippstufe wird von der Hälfte einer doppelten ODER-Schaltung angesteuert, wobei die ODER-Schaltung mit dem Ausgang eines Steuerkreises verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung des Schaltverhaltens und des Aufbaues der integrierenden Schaltungsanordnung nach dem Hauptpatent mit Binärzählern zu erreichen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verbindungselemente zwischen den aufeinanderfolgenden Stufen des als Binärzähler ausgebildeten Zählers Exklusiv-ODER-Gatter sind. Eine so ausgebildete integrierende Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß der Zähler in der Lage ist, sowohl auf Vorwärtszählimpulse als auch auf Rückwärtszählimpulse anzusprechen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Eine Signalquelle 2 liefert an ihrem Ausgang 4 ein moduliertes Wechselstromsignal mit unterdrücktem Träger, wie es häufig bei Flugzeugsteuersystemen oder Servosystemen der Fall ist. Ein Impulsgenerator 6 demoduliert das Eingangssignal und enthält einen Spannungs-Frequenz-Wandler, der an seinem Ausgang Impulse mit einer Frequenz liefert, die der Amplitude des von der Quelle 2 stammenden Signals entspricht. Diese Impulse gelangen über die Leitung 8 auf einen Binärzähler 10. Dieser enthält eine bestimmte Anzahl Stufen, deren jede aus einer Kippstufe besteht. Die erste Stufe trägt das Bezugszeichen 12, die zweite Stufe 50, die dritte Stufe 50,4.

Die Leitung 8 führt zu einem Eingang der ersten Kippstufe 12, deren dem Eingang als auch dem Ausgang gemeinsame Klemme 13 an Masse liegt und die zwei komplementäre Ausgänge 14 und 19 aufweist. Eine Leitung 18 führt von dem mit dem Ausgang 14 verbundenen Leitungspunkt 20 auf einen Eingang eines UND-Gatters 22, deren dem Eingang und dem Ausgang gemeinsame Klemme 23 an Masse liegt. Dieses UND-Gatter 22 ist Teil eines Exklusiv-ODER-Gatters 24, das zwischen der Kippschaltung 12 der ersten Stufe und der Kippschaltung 50 der zweiten

ίο Stufe angeordnet ist. Der Komplement-Ausgang 19 der Kippstufe 12 ist mit einem Eingang eines zweiten UND-Gatters 26 verbunden, das ebenfalls Teil des Gatters 24 ist und an der Klemme 29 geerdet ist.

Ein Steuerkreis 30 wird über die Leitung 31 vom Ausgangssignal des Spannungs-Frequenz-Wandlers erregt, der sich im Impulsgenerator 6 befindet. Der Steuerkreis 30 liefert über seinen Ausgang 32 einen Impuls auf einen Verstärker 34, 'der zwei Ausgänge besitzt und an Masse 35 gelegt ist. Dieser Verstärker 34 gibt an seinem Ausgang 42 einen Impuls ab, dessen Polarität entgegengestzt zu der ist, die der Impuls aus dem Steuerkreis 30 hat, während er an seinem anderen Ausgang 38 einen Impuls liefert, dessen Polarität * gleich der des Steuerkreis-Impulses ist. Vom Ausgang 38 führt eine Leitung an einen zweiten Eingang des UND-Gatters 26, während die Leitung 42 mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 22 verbunden ist.

Die UND-Gatter 22 und 26 haben Ausgänge 44

bzw. 46, die mit den Eingängen eines NICHT-ODER-Gatters 28 verbunden sind, das ein Teil des Exklusiv-• ODER-Gatters 24 ist und an Masse 47 liegt. Der Ausgang 48 des NICHT-ODER-Gatters 28 ist mit einem Eingang der Kippstufe 50 verbunden, die die zweite Zählerstufe bildet und an Masse 51 liegt. Die Kippstufe 50 besitzt zwei komplementäre Ausgänge 52 und 54. Vom Verbindungspunkt 55 auf der Ausgangsleitung 52 führt eine Leitung 53 zu einem Eingang eines zweiten Exklusiv-ODER-Gatters 24 A, während der zweite Ausgang 54 der Kippstufe 50 mit einem zweiten Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters 24 A in gleicher Weise wie beim Exklusiv-ODER-Gatter 24 verbunden ist.

Die Ausgänge 38 und 42 des Verstärkers 34 sind an den Verbindungspunkten 41 und 45 zugleich über Λ

Leitungen 39 und 43 mit UND-Gattern verbunden, ^ die Teile des Exklusiv-ODER-Gatters 24,4 sind, ganz so wie es im Zusammenhang mit dem Exklusiv-ODER-Gatter 24 beschrieben wurde. Das Exklusiv-ODER-Gatter 24,4 ist an Masse 47,4 gelegt und einer seiner Ausgänge 48,4 führt aus einem NICHT-ODER-Gatter, so wie aus dem Gatter 28, auf den Eingang der dritten Zählerstufe 50,4. Diese dritte Zählerstufe enthält die gleichen Elemente wie die zweite, und ihre Bezugszeichen tragen zusätzlich den Buchstaben A.

Die normalen Digitalausgänge 14, 52 und 52,4 der drei ersten Zählerstufen 12, 50 und 50,4 sind andererseits mit einem DigitalAnalog-Umsetzer 16 verbunden.

Eine Sperrschaltung 56 liegt mit ihrem Eingang 11 an einem Leitungspunkt 13 des Ausganges 31 des Spannungs-Frequenz-Wandlers, der sich im Impulsgenerator 6 befindet. Diese Sperrschaltung 56 überträgt auf ihre Ausgangsleitung 58 einen Sperrimpuls zu einem Verstärker 60 und von diesem auf dessen Ausgangsleitung 62 zur zweiten Stufe des Binärzählers, bestehend aus der Kippstufe 50. Wenn dieser Sperrimpuls eine ausreichende Größe aufweist, wird

die Kippstufe blockiert und somit ein Ansprechen aller folgenden Zählerstufen verhindert, da die Funktion jeder Kippstufe des Zählers von der der vorhergehenden Stufe abhängt.

Die Schaltung arbeitet folgendermaßen: Es sei angenommen, daß sich die Kippstufen 12 und 50 zunächst in dem Zustand befinden, in dem an ihren Ausgängen 14 und 52 positive Spannungen anstehen, entsprechend der Ziffer »1« im binären System.

mit dem Exklusiv-ODER-Gatter 24 A verbunden, das die dritte Zählerstufe 5(M steuert wie das Exklusiv-ODER-Gatter 24 die zweite Stufe 50.

Wenn die Sperrschaltung 56 einen Impuls liefert, S der auf die zweite Zählerstufe gelangt, d. h. zur Kippstufe 50, spricht diese nicht mehr auf Impulse an, die vom NICHT-ODER-Gatter 28 kommen. Alle folgenden Zählerstufen sind ebenfalls durch diesen Sperrimpuls gesperrt, da diese von der zweiten Stufe ab-

Gleichfalls sei angenommen, daß der Steuerkreis 30 io hängig sind.

über die Leitung 32 ein Steuersignal negativer Polari- Die erfindungsgemäße Schaltung läßt sich gut in

tat liefert, wodurch der Zähler 10 vorwärts zählt. Mikrotechnik ausführen und bietet besonders inFlug-

Der Impulsgenerator 6 liefert auf der Leitung 8 Steuergeräten und anderen Geräten Vorteile, bei einen positiven Impuls, der der Kippstufe 12 züge- denen kleine Abmessungen, geringe Gewichte und führt wird und diese veranlaßt, ihren Zustand zu ver- 15 hohe Zuverlässigkeit gefordert werden müssen,
ändern, so daß an ihrem Ausgang eine Spannung Auch erfordert die erfindungsgemäße Schaltung nur

auftritt, die der binären Ziffer »0« entspricht. Die geringen Aufwand für Wartung und Auswechseln.
Spannung am Komplementausgang 19 nimmt dabei
einen positiven Wert an, entsprechend der Ziffer »1«.

Die Polaritäten der Impulse auf den Leitern 14 und 52 sind ebenso wie die der vom Impulsgenerator 6 und Steuerkreis 30 gelieferten Impulse in der Zeichnung eingetragen.

Die auf der Ausgangsleitung 14 der Kippstufe 12 erscheinende Spannung gegenüber Masse gelangt auf das UND-Gatter 22, und die positive Spannung der Leiter 19 wird dem UND-Gatter 26 zugeführt. Die negative Steuerspannung zum Vorwärtszählen gelangt über die Leitung 32 zum Verstärker 34, auf dessen Ausgangsleitung 42 ein Impuls entgegengesetzter Polarität, d. h. positiv, auftritt, während auf der Ausgangsleitung 38 ein negativer Impuls erscheint. Der positive Impuls wird dem UND-Gatter 22 zugeführt, das sich in der Lage befindet, in 'der der auf Leitung

18 erscheinende Impuls nach Masse geleitet wird. Dieser Impuls tritt auch auf der Ausgangsleitung 44 auf und gelangt zum NICHT-ODER-Gatter 28, das über die Leitung 48 einen Impuls entgegengesetzter Polarität, d. h. positiver, liefert. Es sei bemerkt, daß währenddessen das UND-Gatter 26 -den auf seiner Eingangsleitung 19 ankommenden positiven Impuls nicht durchläßt, da auf Leitung 38 ein negativer Impuls ansteht. Infolgedessen beeinflußt das UND-Gatter 26 nicht das NICHT-ODER-Gatter 28.

Der auf der Leitung 48 auftretende positive Impuls gelangt auf die Kippstufe 50 und betätigt diese. Die Spannung auf deren Leitung 52 ändert sich vom Niveau »1« zum Niveau »0«. Die Kippstufen 12 und 50 haben währenddessen beide ihren Zustand verändert, wodurch die Spannung an ihrem Ausgang vom Zustand »1« zum Zustand »0« wechselte, was einem Vorwärtszählvorgang entspricht, z. B. von »3« auf »4«.

Wenn der Steuerkreis einen Steuerimpuls mit positivem Niveau zum Rüclcwärtszählen liefert, gibt der Verstärker 34 an seiner Ausgangsleitung 42 einen negativen und an seiner Ausgangsleitung 38 einen positiven Impuls ab. Das UND-Gatter 26, das den positiven Impuls erhält, befindet sich dann in einem Schaltzustand, in dem es den seinem zweiten Eingang

19 vom Komplementausgang der Kippstufe 12 zugeführten Impuls durchläßt. Die Polarität dieses Impulses wird im NICHT-ODER-Gatter umgekehrt und dann über die Leitung 48 als negativer Impuls der Kippstufe 50 zugeführt. Während dieser Zeit ist das UND-Gatter 22 durch den auf der Leitung 42 ankommenden negativen Impuls gesperrt. Normal- und Komplementausgang 52 und 54 der Kippstufe sind

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Integrierende Schaltungsanordnung, bei der eine als Eingangsgröße dienende amplitudenmodulierte Wechselspannung in einer Impulserzeugerstufe in eine von der Amplitude der Wechselspannung frequenzabhängige Impulsfolge umgesetzt wird, die einem Zahler zugeführt wird, dessen Ausgang gleich der Anzahl der Zählimpulse ist, wobei die Impulserzeugerstufe aus einem Demodulator zur Umwandlung der Wechselspannung in eine Gleichspannung durch periodisches Austasten bestimmter Abschnitte der Wechselspannung mittels eines Impulsgenerators und aus einem Wandler besteht, der einen Verstärker mit einer Rückkopplungsschaltung zur Erzeugung einer Sägezahnspannung aufweist, deren Frequenz proportional der Größe der !Gleichspannung ist und deren Polarität der Polarität der Gleichspannung entspricht, und wobei die Sägezahnspannung einerseits einer Differenzierstufe zur Erzeugung der Impulsfolge mit gleicher Frequenz und andererseits einer Sperrschaltung und einer Steuerschaltung zugeführt wird, wobei von der Steuerschaltung dem Zähler zur Bestimmung der Zählrichtung der Polarität der Sägezahnspannung entsprechende positive und negative Steuerimpulse und von der Sperrschaltung bei einer Änderung der Polarität der Zählimpulse dem Zähler ein Sperrimpuls zugeführt wird, nach Patentanmeldung P 15 12 144.5-31, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler ein Binärzähler ist und die Verbindungselemente zwischen den aufeinanderfolgenden Stufen des Binärzählers Exklusiv-ODER-Gatter (24, 24A) sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Exklusiv-ODER-Gatter (24, 24^4) zwei UND-Gatter (22, 26) und ein NICHT-ODER-Gatter (28) enthält, und daß die Ausgänge (44, 46) der genannten UND-Gatter (22, 26) mit den Eingängen des genannten NICHT-ODER-Gatters (28) und dessen Ausgang (48) mit der folgenden Stufe (50) des Zählers verbunden sind..

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 mit einem Verstärker mit zwei Ausgängen zur Abgabe von Signalen entgegengesetzter Polaritä!,

wobei ein Ausgang ein Signal der gleichen Polarität wie das vom Verstärker empfangene Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (42, 38) des Verstärkers (34) jeweils mit den ersten Eingängen der UND-Gatter (22, 26) verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der DigitaL-ausgang (14, 18) und der Komplementausgang (19) einer bestimmten Zählerstufe (12) je mit den zweiten Eingängen der UND-Gatter (22, 26) des folgenden Exklusiv-ODER-Gatters verbunden sind.

5. Schaltungsanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Eingang des Verstärkers (34) ein Steuerkreis (30) verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Eingang der die zweite Stufe des Zählers bildenden Kippstufe (50) ehe Sperrschaltung (56) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen