DE2153228A1 - Digitale schaltungsanordnung - Google Patents

Digitale schaltungsanordnung

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DE2153228A1
DE2153228A1 DE19712153228 DE2153228A DE2153228A1 DE 2153228 A1 DE2153228 A1 DE 2153228A1 DE 19712153228 DE19712153228 DE 19712153228 DE 2153228 A DE2153228 A DE 2153228A DE 2153228 A1 DE2153228 A1 DE 2153228A1
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circuit
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Ulrich Siegle
Rolf Dipl Ing Sost
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Robert Bosch Elektronik GmbH
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Robert Bosch Elektronik GmbH
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes

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  • Theoretical Computer Science (AREA)
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

  • Digitale Schaltungsanordnung Die Erfindung betrifft eine digitale Schaltungsanordnung, die ein Signal abgibt, wenn ihrem Eingang zugeführte Schwingungen eine zu erkennende Schwingung enthalten, deren Periodendauer einen innerhalb einer bestimmten Zeittoleranz liegenden, bestimmten Wert hat.
  • Bei der Übertragung von Informationen, die zum Beispiel aus verschiedenen Tonfrequenzen bestehen, werden empfängerseitig frequenzselektive Einrichtungen benötigt, deren Ausgangssignal anzeigt, ob eine bestimmte Frequenz, auf die die frequenzselektive Einrichtung abgestimmt ist, in den übertragenen Informationen vorhanden ist oder nicht. Aus praktischen Erwägungen heraus muß einer solchen Einrichtung eine Frequenztoleranz zugebilligt werden, um die die übertragene Frequenz von einem Sollwert abweichen darf.
  • Wenn frequenzselektive Einrichtungen Resonanzkreise enthalten, so ergibt sich infolge der Ein- und Ausschwingvorgänge eine gewisse Trägheit. Sofern die Resonanzkreise darüber hinaus aus diskreten Bauelementen bestehen, kann das Volumen der frequenzselektiven Einrichtung kaum reduziert~werden.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, als frequenzselektive Einrichtung digitale Schaltungsanordnungen zu verwenden. Beispielsweise werden nach einigen Vorschlägen die übertragenen Schwingungen mit Hilfe monostabiler und bistabiler Kippschaltungen dahingehend geprüft, ob Schwingungen mit einer der bestimmten Frequenz entsprechenden Periodendauer enthalten sind.
  • Solche digitalen Schaltungen zum Erkennen von Impulsen oder Schwingungen einer bestimmten, eine positive oder eine negative Zeittoleranz aufweisenden Dauer arbeiten zwar zufriedenstellend, es müssen aber neben integrierten Schaltkreisen immer noch verschiedene diskrete Bauteile, insbesondere Kondensatoren, verwendet werden, die im Verhältnis zu integrierten Bauelementen teuer sind und wegen der bei der Fertigung erforderlichen besonderen Bestückung die Herstellung der digitalen Schaltung erschweren.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine digitale Schaltungsanordnung zu entwickeln, mit der Schwingungen einer bestimmten Periodendauer erkannt werden können und die möglichst ganz ohne diskrete Bauelemente auskommt.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der eingangs genannten Schaltungsanordnung dadurch gelöst, daß eine Impulsaufbereitungsschaltung zum Umformen der Schwingungen in Rechteckimpulse, ein Generator zum Erzeugen einer Folge von Generatorimpulsen, deren Periodendauer klein gegenüber der Periodendauer der zu erkennenden Schwingung Schwingung ist, eine die Generatorimpulse zählende digitale Zählschaltung, eine mit der Zählschaltung verbundene Decodierschaltung und eine mit einem Ausgang der Decodierschaltung verbundene bistabile Kippschaltung vorgesehen sind, wobei die Decodierschaltung die bistabile Kippschaltung von einem ersten stabilen Zustand in einen zweiten, das Vorliegen einer zu erkennenden Schwingung kennzeichnenden Zustand kippt, wenn die Summe der Periodendauern der gezählten Generatorimpulse einen Wert erreicht hat, der der bestimmten Periodendauer einschließlich der Zeittoleranz entspricht, und wenn gleichzeitig an einem Eingang der bistabilen Kippschaltung eine dem Ende einer zu erkennenden Schwingung entsprechende Flanke der Rechteckimpulse vorhanden ist.
  • Das Prinzip sowie nähere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von mehreren in der Zeichnung als Blockschaltbilder dargestellten Ausführungsbeispielen und einem Diagramm erläutert.
  • In der Zeichnung bedeuten: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer digitalen Schaltungsanordnung zum Erkennen von Schwingungen einer bestimmten Periodendauer, Fig. 2 eine Reihe von Diagrammen, die den zeitlichen Verlauf von Spannungen an bestimmten Schaltungspunkten des Blockschaltbildes gemäß Fig. 1 zeigen, Fig. 3 Fig. 3 ein Blockschaltbild einer digitalen Schaltungsanordnung zum Erkennen'von Schwingungen einer bestimmten Periodendauer, Fig. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer digitalen Schaltungsanordnung zum Erkennen von Schwingungen verschiedener Periodendauer, Fig. 5 ein Blockschaltbild zweier Decodierschaltungen für eine digitale Schaltungsanordnung zum Erkennen von Schwingungen zweier verschiedener Periodendauern und Fig. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren Decodierschaltung.
  • In dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 bedeutet 1 eine digitale Schaltungsanordnung, die einen Eingang 2 zum Zuführen etwa sinusförmiger Schwingungen, vgl. zum Beispiel Schwingungen Sl, S2 in dem Diagramm A in Fig. 2, hat. Der Eingang 2 bildet gleichzeitig den Eingang einer Impulsaufbereitungsschaltung 3, vorzugsweise einer Begrenzerschaltung in Form eines Schmitt-Triggers, dessen Ausgang mit einem dynamischen Eingang 4 einer monostabilen Kippschaltung 5 in Verbindung steht. Der dynamische Eingang 4 hav die Eigenschaft, daß nur eine abfallende Flanke der ihm zugeführten Spannung die monostabile Kippschaltung 5 in den quasistabilen Zustand kippt. Von einem Ausgang 6 der monostabilen Kippschaltung 5 führt eine Leitung zu je einem Rückstelleingang 7 dreier Zählstufen 8, 9, 10 einer digitalen Zählschaltung 11, z. B. eines Binärzählers. Jede Zählstufe besitzt einen dynamischen Eingang 12, 13, 14. Während die erste Zählstufe 8 nur einen mit dem dynamischen dynamischen Eingang 13 der zweiten Zählstufe 9 verbundenen Ausgang 15 hat, besitzen die beiden anderen Zählstufen 9 und 10 je vier Ausgänge 16 bzw. 17. Alle Ausgänge der zweiten und dritten Zählstufe 9, 10 sind mit je einem der Eingänge 18 einer weiter unten ausführlich beschriebenen Decodierschaltung 19 verbunden.
  • Die vier Ausgänge 17 der dritten Zählstufe 10 sind ferner mit einer Sperrschaltung 20 verbunden, von deren Ausgang 21 eine Verbindung zu einem ersten Eingang 22 einer logischen Verknüpfungsschaltung, z. B. einer NAND-Schaltung 23, führt. An einen zweiten Eingang 24 der NAND-Schaltung 23 ist ein, vorzugsweise quarzgesteuerter, Generator 25 angeschlossen. Der Generator liefert eine Folge von Generatorimpulsen iG (vgl. Fig. 2, Diagramms) mit einer Periodendauer TG, die wesentlich kleiner ist als die kleinste Periodendauer der auszuwertenden Schwingungen sl, 92 usw. gemäß dem Diagramm A in Fig. 2.
  • Von dem Ausgang der Begrenzerschaltung 3 führt noch eine Verbindung zu einem auslösenden, dynamischen Eingang 26 einer bistabilen Kippschaltung 27 mit Vorbereitungsschaltung. Zu der Vorbereitungsschaltung gehören neben dem auslösenden Eingang 26 ein erster vorbereitender Eingang 28, der mit einem Ausgang 29 der Decodierschaltung 19 verbunden ist, sowie ein zweiter vorbereitender Eingang 30, der an einem festen Potential, z. B. dem Massepotential, liegt. Ein Rückstelleingang 31 der bistabilen Kippschaltung 27 ist ebenfalls mit dem Ausgang 29 der Decodierschaltung 19 verbunden. An einen Ausgang 32 der bistabilen Kippschaltung 27 schließt sich eine Integrationsschaltung 33 an, deren deren Ausgang 34 gleichzeitig den Ausgang der digitalen Schaltungsanordnung 1 bildet.
  • Die Wirkungsweise der digitalen Schaltungsanordnung 1 gemäß Fig. 1 wird in Verbindung mit den Diagrammen in Fig. 2 erläutert, wobei die den Diagrammen zugeordneten Buchstaben CA> B ...) den mit gleichen Buchstaben gekennzeichneten Schaltungspunkten in Fig. 1 entsprechen.
  • Ist die digitale Schaltungsanordnung 1 eingeschaltet und liegt an dem Eingang 2 ein Schwingungszug entsprechend dem Diagramm A in Fig. 2, so formt die Begrenzerschaltung 3 die, z. B. sinusförmigen, Schwingungen 81, s2 und folgende in eine Impulsfolge gemäß dem Diagramm B in Fig. 2 um. Die zum Zeitpunkt tl gebildete erste abfallende Flanke f1 der Impulsfolge kippt die monostabile Kippschaltung 5 in ihren quasistabilen Zustand, in welchem sie an ihrem Ausgang 6 einen in bezug auf ihren vorherigen Zustand z. B. negativ gerichteten Impuls iMF abgibt, dessen Länge durch die Verweildauer tMF der monostabilen Kippschaltung 5 gegeben ist. Die Verweildauer tMF ist im vorliegenden Fall gerade so groß, daß der an die Rückstelleingänge 7 gelieferte Impuls iMF alle drei Zählstufen 8, 9 und 10 in die Nullstellung zurückstellen kann.
  • Die Zählstufen 8, 9 und 10 werden so lange in der Nullstellung gehalten, bis der erste Impuls iMF zu einem Zeitpunkt t2 beendet ist. Erst dann kann mit der Zählung der von dem dauernd eingeschalteten Generator 25 an den zweiten Eingang 24 der NAND-Schaltung 23 Schaltung 23 gelieferten und fieber diese NAND-Schaltung den dynamischen Eingang 12 der ersten Zählstufe 8 zugeführten Generatorimpulse ; begonnen werden.
  • Die Generatorimpulse iG kennen zu dieser Zeit die NAND-Schaltung 23 passieren, weil die Sperrschaltung 20 in ihrem Ausgangszustand einen dem logischen Wert L entsprechenden Spannungswert an den ersten Eingang 22 der NAND-Schaltung 23 liefert.
  • Der dynamische Eingang 12 der ersten Zählstufe 8 ist im übrigen so ausgebildet, daß die Zahlstufe nur auf die abfallenden Flanken der Generatorimpulse iG anspricht. Auch die dynamischen Eingänge 13 und 14 reagieren nur auf abfallende Flanken von Impulsen bzw. auf einen Übergang von logisch L nach logisch 0.
  • Die Zählschaltung 11 zählt in der bekannten Weise die an ihrem dynamischen Eingang 12 eintreffenden Generatorimpulse iG> wobeiz.B.
  • nach jeweils zehn durch die erste Zählstufe 8 gezählten Generatorimpulsen die Spannung an dem Ausgang 15 eine abfallende Flanke hat, die über den dynamischen Eingang 13 die zweite Zählstufe 9 um einen Zählschritt weiterschaltet. Während die erste Zählstufe 8 also die "Einer" zählt, übernehmen die zweite und dritte Zählstufe 9, 10 das Zahlen der Zehner und Hunderten. Entsprechend der jeweils gezählten Zahl geben die Ausgänge 16, 17 der zweiten und dritten Zählstufe 9, 10 bestimmte, den logischen Werten L oder 0 entsprechende Spannungswerte an die Decodierschaltung 19 ab.
  • Die Decodierschaltung 19 wertet diese Spannungswerte folgendermaßen aus: In In ihrem Ausgangszustand gibt die Decodierschaltung 19 an ihrem Ausgang 29 einen dem logischen Wert 0 entsprechenden Spannungs-.
  • wert ab; vgl. Diagramm E in Fig. 2; Zeitpunkt tl. Dieser Spannungswert hält die bistabile Kippschaltung 27 über den Rückstelleingang 31 in einem ersten stabilen Zustand, in welchem ihr-Ausgang 32 einen dem logischen Wert 0 entsprechenden Spannungswert abgibt, vgl. Diagramm F in Fig. 2. An dem Ausgang 34 der Integrationsschaltung 33 bzw. der digitalen Schaltungsanordnung 1 liegt deshalb ebenfalls ein dem logischen Wert 0 entsprechender Spannungswert, vgl. Diagramm H in Fig. 2.
  • Da die Periodendauer der ersten Schwingung sl des Schwingungszuges gemäß dem Diagramm A in Fig. 2 kleiner ist als der kleinste Wert der Periodendauer T - AT der bestimmten, zu erkennenden Schwingung, verändert sich die Spannung an dem Ausgang 29 der Decodierschaltung 19 bis zum Ende der ersten Schwingung sl, d. h.
  • bis zu dem Zeitpunkt t3, nicht. Die Decodierschaltung 19 ist nämlich derart fest eingestellt, daß sie nur innerhalb einer der Periodendauer T - AT bis T + AT entsprechenden Summe von Generatorimpulsen iG bzw. Periodendauern TG an ihrem Ausgang 29 einen dem logischen Wert L entsprechenden Spannungswert abgibt.
  • Da am Ende der ersten Schwingung s1, d. h. zum Zeitpunkt t3, die Zahl der mit der Zählschaltung 11 gezählten Generatorimpulse ; G noch nicht der Periodendauer T - AT entspricht, liegt an dem Ausgang 29 der Decodierschaltung 19 auch weiterhin ein logisch 0 entsprechender Spannungswert.
  • Sobald Sobald zu dem Zeitpunkt t3 die Spannung an dem Ausgang der Begrenzerschaltung 3 wieder eine abfallende Flanke f2 (vgl. Diagramm B in Fig. 2) aufweist, kippt die monostabile Kippschaltung 5 wieder in den quasistabilen Zustand, und alle Zählstufen 8 bis 10 werden über die Rückstelleingänge 7 auf Null zurückgesetzt. Nach Ablauf der Verweildauer tMF, d.h. zu einem Zeitpunkt t4, kann das Auszählen der Generatorimpulse iG erneut beginnen.
  • Die der Periodendauer T - AT entsprechende Zahl von Generatorimpulsen iG wird erstmalig zu einem Zeitpunkt t6 erreicht, vgl.
  • Diagramm D, weil die zu einem Zeitpunkt t5 begonnene, dritte Schwingung s3 eine Periodendauer hat, die größer als T - AT, nämlich gleich T ist. In diesem Falle gibt der Ausgang 29 der Decodierschaltung 19 vom Zeitpunkt t6 bis zum Auftreten der nächsten abfallenden Flanke an den Eingang 4 der monostabilen Kippschaltung 5 einen dem logischen Wert L entsprechenden Spannungswert bzw. einen Impuls iD ab (vgl. Diagramm E), durch den die Zählschaltung 11 wieder auf Null gesetzt wird (vgl. Zeitpunkt t7, Diagramm E, Fig. 2).
  • Da die bistabile Kippschaltung 27 nur dann in den zweiten stabilen Zustand kippt, wenn an ihrem ersten vorbereitenden Eingang 28 und an ihrem Rückstelleingang 31 logisch L liegt und wenn gleichzeitig an ihrem auslösenden Eingang 26 eine abfallende Flanke, z.B. die Flanke f.3, der Ausgangsspannung der Begrenzerschaltung 3 liegt, kippt die bistabile Kippschaltung 27 erstmalig zum Zeitpunkt punkt t7 in ihren zweiten stabilen Zustand, wobei sie einen positiven Impuls iFF abgibt. Der Impuls i endet, sobald der FF i ab FF Ausgang 29 der Decodierschaltung 19 wieder einen Spannungswert entsprechend logisch 0 abgibt, wenn die abfallende Flanke f3 (Diagramm B) die Zählschaltung 11 auf Null zurückstellt.
  • Mit dem kurzen Impuls ' FF wird die Integrationsschaltung 33 gesteuert, die aus ihm einen Impuls iI bildet, der eine Dauer von zum Beispiel T + 2AT hat. Der durch Integration erhaltene Impuls iI liegt an dem Ausgang 34 und bedeutet, daß die gerade beendete dritte Schwingung s3 eine Dauer gleich der bestimmten Periodendauer T + AT hatte.
  • Die nächste Schwingung s4 im Schwingungszug gemäß dem Diagramm A in Fig. 2 hat eine Periodendauer, die größer ist als die bestimmte Periodendauer T + AT. Sie beginnt zu dem Zeitpunkt t7 und endet zu einem Zeitpunkt t8. Bereits nach einem Zählergebnis, das der Periodendauer T - AT entspricht (vgl. Zeitpunkt t9 in Diagramm E), gibt der Ausgang 29 der Decodierschaltung 19 einen Impuls iD ab. Die Länge des Impulses iD ist diesmal nicht durch das Auftreten einer abfallenden Flanke f4 in der Impulsfolge gemaß Diagramm A begrenzt, sondern durch diejenige Zahl von Generatorimpulsen iG, die der Periodendauer T + AT bzw.
  • (T - AT) + 2AT entspricht und auf die die Decodierschaltung 19 fest eingestellt ist. Mit dem Ablauf der Zeit (T - AT) + 2T, d. h.
  • zu einem Zeitpunkt t10, ist der Impuls iD beendet. Da innerhalb der Zeit zwischen den Zeitpunkten tg und t10 zwar der vorbereitende Eingang 28 Eingang 28 und der Rückstelleingang 31 einen dem logischen Wert L entsprechenden Spannungswert haben, an dem auslösenden Eingang 26 jedoch keine abfallende Flanke der Impulsfolge gemäß Diagramm B liegt, behält die bistabile Kippschaltung 27 ihren ersten stabilen Zustand bei, in welchem ihr Ausgang einen dem logischen Wert O entsprechenden Spannungswert abgibt.
  • Hat die Sperrschaltung 20, das ist zum Beispiel ein einstellbarer Zähler oder im einfachsten Fall eine NAND-Schaltung, zu einem Zeitpunkt tl eine Zahl von Generatorimpulsen festgestellt, die etwas größer ist als die bereits genannte Periodendauer T + AT bzw. (T - AT) + 2AT, so gibt sie eine Sperrspannung, d. h. einen dem logischen Wert 0 entsprechenden Impuls i5 ab (vgl. Diagramm G in Fig. 2), und zwar so lange, bis die nächste abfallende Flanke f4 der Impulsfolge gemäß Diagramm B über die Rückstelleingänge 7 die Zählschaltung 11 in die Nullstellung zurücksetzt, wodurch auch die Sperrschaltung 20 wieder in die Ausgangslage zurückgeführt wird.
  • Eine Sperrschaltung 20 muß aus folgendem Grund vorhanden sein: Würde die Zählschaltung 11 die der Zeitdauer T + AT entsprechende Zahl von Impulsen G beim Zählen überschreiten, so würde zwar mit dem Überschreiten dieser Zahl der Ausgang 29 wieder einen dem logischen Wert 0 entsprechenden Spannungswert abgeben. Die Zählschaltung 11 würde aber weiterzählen und nach einiger Zeit wieder zu der der Zeitdauer T + AT entsprechenden Zahl gelangen und erneut das Vorliegen einer Schwingung mit der richtigen Periodendauer vortäuschen.
  • Soll Soll die digitale Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 ausschließlich mit integrierten Schaltkreisen aufgebaut werden, so müssen in der Schaltung Kondensatoren vermieden werden, wie sie beispielsweise für die monostabile Kippschaltung 5 als zeitbestimmende Elemente unumgänglich sind.
  • Eine hierfür geeignete Lösung zeigt Fig. 3, in welcher für gleiche Schaltungsteile wie in Fig. 1 gleiche Bezugszahlen verwendet werden.
  • An Stelle der monostabilen Kippschaltung 5 gemäß Fig. 1 ist nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 eine weitere bistabile Kippschaltung 35 vorgesehen. Eine Vorbereitungsschaltung der weiteren bistabilen Kippschaltung 35 hat einen ersten vorbereitenden Eingang 36, einen zweiten vorbereitenden Eingang 37 und einen auslösenden, dynamischen Eingang 38. Während der zuletzt genannte Eingang 38 mit dem Ausgang der Begrenzerschaltung 3 in Verbindung steht, ist der erste vorbereitende Eingang 36 mit einem Rückstelleingang 39 und der zweite vorbereitende Eingang 37 mit Masse verbunden. Von einem Ausgang 40 der weiteren bistabilen Kippschaltung 35 führt eine Leitung an die Rückstelleingänge 7 der Zählstufen 8, 9, 10 der Zählschaltung 11.
  • Eine weitere Decodierschaltung 41, deren acht Eingänge 42 mit je einem der Ausgänge 16, 17 und deren vier Eingänge 43 mit vier Ausgängen 44 der ersten Zählstufe 8 verbunden sind, hat einen Ausgang 45, von dem eine Verbindung zu dem Rückstelleingang 39 und dem ersten vorbereitenden Eingang 36 der weiteren bistabilen Kippschaltung 35 führt.
  • Die Die weitere Decodierschaltung 41 hat die Eigenschaft, nur dann an ihrem Ausgang 45 einen dem logischen Wert 0 entsprechenden Spannungswert abzugeben, wenn alle Zählstufen die Nullstellung einnehmen. Dieser Zustand wird immer dann erreicht, wenn die Impulsfolge gemäß Diagramm B in Fig. 2 eine abfallende Flanke aufweist, durch die die bistabile Kippschaltung 35 von ihrem ersten stabilen Zustand in den zweiten stabilen Zustand kippt, in welchem sie an ihrem Ausgang 40 einen die Zählstufen 8, 9, 10 in ihre Nullstellung zurückführenden Impuls abgibt. Der zuletzt genannte Impuls, der dem ersten Impuls iMF in dem Diagramm C entspricht, ist beendet, sobald alle Zählstufen 8, 9, 10 die Nullstellung einnehmen und die weitere Decodierschaltung 41 an ihrem Ausgang den logisch 0 entsprechenden Spannungswert abgibt, durch den die bistabile Kippschaltung 35 in den ersten stabilen Zustand zurückder kippt undVdie Zählschaltung 11 zum Zählen freigibt.
  • Das Zählen der Impulse iG des Generators 25 erfolgt dann in analoger Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.
  • Die Schaltungen gemäß den Blockschaltbildern in den Fig. 1 und 3 können in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise zu einer digitalen Schaltungsanordnung erweitert werden, mit der Schwingungen mit n verschiedenen Periodendauern einzeln erkannt werden können, wobei n eine beliebige ganze Zahl ist.
  • Eine Anwendung für eine digitale Schaltungsanordnung mit zwei verhältnismäßig dicht beieinanderliegenden Frequenzen ist das Autotelefon telefon mit Selbstwählmöglichkeit (öbL-Netz B der Deutschen Bundespost). Bei diesem System müssen zwei Tonfrequenzen 1950 iiz und 2070 Hz ausgesiebt und getrennt werden, wobei jeder Frequenz ein Toleranzbereich + Af von etwa 30 Hz zugebilligt wird. Die Frequenz der Generatorimpulse des Generators 25 (Fig. 1 und 3) beträgt in diesem Fall beispielsweise 1,6 MHz.
  • Nach dem vereinfachten Blockschaltbild gemäß Fig. 4 werden Schwingungen, in welchen n verschiedene Frequenzen einzeln erkannt werden sollen, einem Eingang 46 zugeführt, der mit einer Einrichtung 47 zur Impulsaufbereitung verbunden ist. Die Einrichtung 47 entspricht z. B. der Begrenzerschaltung 3 und der monostabilen Kippschaltung 5 gemäß Fig. 1. Die Ausgänge 49 bis 51 der Zählschaltung 48 sind mit je einer von n Decodierschaltungen 52 bis 54 verbunden. Jede Decodierschaltung ist auf einen bestimmten Zahlenbereich eingestellt, der der toleranzbehafteten Zahl der Periodendauern Tc der Generatorimpulse iG pro Periodendauer der zu erkennenden Schwingung entspricht. An die Decodierschaltungen 52 bis 54 schließt sich je eine Integrationsschaltung 55 bis 57 mit je einem Ausgang 58 bis 60 an. Ein bestimmter Spannungswert an den Ausgängen 58 bis 60 zeigt dann wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 an, ob der Schwingungszug Schwingungen der dem jeweiligen Ausgang zugeordneten Frequenz (bzw.
  • Periodendauer) enthält.
  • Bei einer digitalen Schaltungsanordnung zum Erkennen von zum Beispiel zwei verschiedenen Frequenzen in einem Schwingungszug sind sind für die Decodierung zwei Decodierschaltungen 61, 62 (vgl. Fig. 5) vorgesehen, die vorzugsweise folgenden Aufbau haben: Zu der Decodierschaltung 61 für die erste zu erkennende Frequenz, z. B. 1950 Hz, gehören eine erste UND-Schaltung 63, eine erste Negationsschaltung 64, eine zweite UND-Schaltung 65, eine zweite Negationsschaltung 66 sowie eine dritte, vierte und fünfte UND-Schaltung 6?, 68 und 69. Alle zu der Decodierschaltung 61 gehörenden Teile sind in Fig. 5 durch eine strichpunktierte Linie uarahmt.
  • Alle übrigen Schaltungsteile bilden die Decodierschaltung 62 für die zweite Frequenz, z, B. 2070 Hz.
  • Die Eingänge der Decodierschaltungen 61, 62 sind mit bestimmten Ausgängen der Zählstufen 9 und 10 <vgl. Fig. 1 und 3) verbunden.
  • Der Ausgang der ersten Decodierschaltung 61 entspricht dem Ausgang 70 der dritten UND-Schaltung 67 und der Ausgang der zweiten Decodierschaltung 62 dem Ausgang 71 einer UND-Schaltung 72.
  • Ein Blockschaltbild der weiteren Decodierschaltung 41 (vgl.
  • Fig. 3) ist in Fig. 6 ausführlicher dargestellt. Sie umfaßt zum Beispiel vier mit je einem der Ausgänge 44 der ersten Zählstufe 8 verbundene Negationsschaltungen 73, deren Ausgänge mit je einem Eingang einer NAND-Schaltung 74 verbunden sind. Der Ausgang der Decodierschaltung bzw. der NAND-Schaltung 74 ist mit 75 bezeichnet Es genügt in diesem Fall, die Nullstellung der Zählschaltung 11 nur von der Nullstellung der ersten Zählstufe 8 (Einer) abgängig hängig zu machen. Die Ausgänge 44 der ersten Zählstufe 8 geben in der Nullstellung z. B. einen dem logischen Wert 0 entsprechenden Spannungswert ab, der durch die Negationsschaltungen 73 invertiert wird. Allen vier Eingängen der NAND-Schaltung 74 wird damit logisch L zugeführt, und nur in diesem Zustand gibt die NAND-Schaltung 74 an ihrem Ausgang 75 einen logisch 0 entsprechenden Spannungswert ab, der die bistabile Kippschaltung 35 (vgl. Fig. 3) in die erste stabile Lage zurückführt.

Claims (10)

  1. Patentansprüche
    Digitale Schaltungsanordnung, die ein Signal abgibt, wenn ihrem Eingang zugeführte Schwingungen eine zu erkennende Schwingung enthalten, deren Periodendauer einen innerhalb einer bestimmten Zeittoleranz liegenden, bestimmten Wert hat, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impulsaufbereitungsschaltung (3) zum Umformen der Schwingungen (s1, s2 ...) in Rechteckimpulse; ein Generator (25) zum Erzeugen einer Folge von Generatorimpulsen (iG)> deren Periodendauer (TG) klein gegenüber der Periodendauer (T) der zu erkennenden Schwingung ist, eine die Generatorimpulse zählende digitale Zählschaltung (11), eine mit der Zählschaltung verbundene Decodierschaltung (19) und eine mit einem Ausgang (29) der Decodierschaltung (19) verbundene bistabile Kippschaltung (27) vorgesehen sind, wobei die Decodierschaltung (19) die bistabile Kippschaltung (27) von einem ersten stabilen Zustand in einen zweiten, das Vorliegen einer zu erkennenden Schwingung kennzeichnenden Zustand kippt, wenn die Summe der Periodendauern der gezählten Generatorimpulse einen Wert erreicht hat, der der bestimmten Periodendauer (T) einschließlich der Zeittoleranz (+ AT) entspricht, und wenn gleichzeitig an einem Eingang (26) der bistabilen Kippschaltung (27) eine dem Ende einer zu erkennenden Schwingung entsprechende Flanke (fl, f2 ...) der Rechteckimpulse vorhanden ist.
  2. 2. Digitale Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsaufbereitungsschaltung (3) eine Begrenzerschaltung, vorzugsweise ein Schmitt-Trigger, ist.
  3. 3. Digitale Schaltungsanordnung nach Anspruch'l, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Ausgang der Impulsaufbereitungsschaltung (3) verbundene monostabile Kippschaltung (5) vorgesehen ist, die bei jeder in einer bestimmten Richtung verlaufenden Flanke (f1, f2) der Rechteckimpulse einen Rückstellimpuls (iMF) zum Nullstellen der digitalen Zählschaltung (11) liefert.
  4. 4. Digitale Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Ausgang der Impulsaufbereitungsschaltung (3) verbundene weitere bistabile Kippschaltung (35) sowie eine mit den Ausgängen (16, 17, 44) der digitalen Zählschaltung (11) verbundene weitere Decodierschaltung (41) vorgesehen sind und daß der Ausgang der weiteren bistabilen Kippschaltung (35) mit den Rückstelleingängen (7) der digitalen Zählschaltung (11) und der Ausgang der weiteren Decodierschaltung (41) mit einem Rückstelleingang (39) der weiteren bistabilen Kippschaltung (35) verbunden sind, wobei jede in der bestimmten Richtung verlaufende Flanke (fl, 9) der Rechteckimpulse (iMF) die weitere bistabile Kippschaltung (35) von einem ersten stabilen Zustand (Ausgangszustand) in einen zweiten stabilen Zustand kippt, in welchem sie einen die digitale Zählschaltung (11) in die Nullstellung zurückführenden Rückstellimpuls abgibt, und wobei die weitere bistabile Kippschaltung (35) jeweils in den ersten stabilen Zustand zurückkippt, wenn die weitere Decodierschaltung (41) die Nullstellung der digitalen Zählschaltung (11) feststellt und an ihrem Ausgang (41) einen Rückstellimpuls für die weitere bistabile Kippschaltung (35) abgibt.
  5. 5. Digitale Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der digitalen Zählschaltung (11) eine digitale Sperrschaltung (20) zugeordnet ist, die von einer bestimmten Zahl der mit der Zählschaltung (11) gezählten Generatorimpulse (iG) an eine die digitale Zählschaltung (11) für weitere Generatorimpulse (iG) sperrende Sperrspannung liefert, wobei die bestimmte Zahl von Generatorimpulsen etwas größer ist als diejenige Zahl von Generatorimpulsen, die den bestimmten Wert der Periodendauer (T) zuzüglich der Zeittoleranz (AT) entspricht.
  6. 6. Digitale Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Ausgang der bistabilen Kippschaltung (27) eine Integrationsschaltung (33) verbunden ist, welche aus der in dem zweiten stabilen Zustand der bistabilen Kippschaltung (27) an deren Ausgang liegenden Spannung einen Impuls (i1) solcher Länge bildet, daß bei unmittelbar aufeinanderfolgenden Schwingungen der bestimmten Periodendauer (T t AT) eine kontinuierliche Gleichspannung entsteht.
  7. 7. Digitale Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Zählschaltung (11) ein Binärzähler mit mehreren Zählstufen (8, 9, 10) ist.
  8. 8. Digitale Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Kippschaltung (27) einen ersten vorbereitenden Eingang (28), der mit dem Ausgang (29) der Decodierschaltung (19) verbunden ist, einen zweiten vorbereitenden Eingang (30), der mit einem festen Potential verbunden ist, und einen auslösenden Eingang (26), der mit dem Ausgang der Impulsaufbereitungsschaltung (3) verbunden ist, aufweist.
  9. 9. Digitale Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (21) der Sperrschaltung (20) mit einem ersten Eingang (22) und der Generator (25) mit einem zweiten Eingang (24) einer NAND-Schaltung (23) verbunden ist und daß an den Ausgang der NAND-Schaltung (23) die digitale Zählschaltung (11) angeschlossen ist, wobei die NAND-Schaltung (23) für die von dem Generator (25) erzeugten Generatorimpulse (iG) gesperrt wird, wenn die Sperrschaltung (20) die Sperrspannung liefert.
  10. 10. Digitale Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erkennen von Schwingungen mit n verschiedenen Periodendauern einer einzigen Zählschaltung (48) n Decodierschaltungen (z.B. 52 bis 54) zugeordnet sind.
DE19712153228 1971-10-26 1971-10-26 Digitale schaltungsanordnung Pending DE2153228A1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0072393A2 (de) * 1981-08-17 1983-02-23 ANT Nachrichtentechnik GmbH Digitaler Frequenzdiskriminator
EP0084109A1 (de) * 1981-12-21 1983-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zum läuferfrequenzabhängigen Kurzschliessen der Läufervorwiderstände für Antriebsmotoren
FR2588965A1 (fr) * 1985-10-17 1987-04-24 Kalfon Rene Dispositif de detection d'impulsions en fonction de leur duree

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