DE2223196A1

DE2223196A1 - Verfahren und Anordnung zur Impulsbreitensteuerung

Info

Publication number: DE2223196A1
Application number: DE19722223196
Authority: DE
Inventors: Frankeny Richard Francis; Tuttle Joey Keith
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-06-21
Filing date: 1972-05-12
Publication date: 1972-12-28
Also published as: DE2223196C3; FR2142964B1; GB1357666A; FR2142964A1; DE2223196B2; US3675133A

Description

Verfahren und Anordnung zur Impulsbreitensteuerung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Impulsbreitensteuerung, wie sie in der elektronischen Datenverarbeitung zum Zwecke der Modifikation der die Daten repräsentierenden Signale Verwendung findet.

Ankommende Impulsfolgen müssen häufig unter Berücksichtigung des geplanten AnwendungsZweckes modifiziert werden, ohne daß die in den Impulsfolgen enthaltene Information beeinflußt wird. Beispielsweise sind die über einen Übertragungsweg empfangenen Signale oft so qualitätsmäßig verschlechtert, daß sie für gewöhnliche Empfangseinrichtungen nicht mehr brauchbar sind. Mit Hilfe eines Computers kann eine Analysis durchgeführt werden, die eine Richtigstellung der empfangenen Impulse gestattet, so daß sie verarbeitbar sind. Die Korrektur der Impulse wird dabei durch Impulsbreitensteuerung und definierte Impulsverzögerung erreicht. Bei bekannten Verfahren werden die einzelnen Impulse über eine Verzögerungsschaltung geleitet, deren Verzögerungscharakteristik beispielsweise zeitlich veränderbar ist. Außerdem ist es bereits bekannt, eine Impuls-

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flanke zur Steuerung eines Ausgangsimpulses zu verwenden.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit der sich die einzelnen Impulse einer Impulsfolge unabhängig voneinander hinsichtlich ihrer Impulsbreite und hinsichtlich ihres Auftretens variieren lassen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Eingangsimpulsfolge in eine jeweils für Vorder- und Rückflanke jedes Impulses einen separaten Flankenimpuls aufweisende Flankenimpulsfolge umgewandelt wird, daß die einzelnen Flankenimpulse separat steuerbar verzögert werden, daß die verzögerten Flankenimpulse in bestimmter Weise kombiniert und in eine Ausgangsimpulsfolge umgewandelt werden, deren Impulsflanken durch die verzögerten Flankenimpulse definiert werden. Eine vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß ein Flanken-Impulsgenerator vorgesehen ist, dem die Eingangsimpulsfolge zuführbar ist, daß dem Flankenimpulsgenerator steuerbare Verzögerungsschaltungen nachgeschaltet sind und daß die Verzögerungsschaltungen mit einem Konverter verbunden sind, der aus der gebildeten verzögerten Flankenimpulsfolge die Ausgangsimpulsfolge bildet.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

Fig.IA ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig.IB ein die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig.IA erläuterndes Impulsdiagramm;

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Fig.2 die in der Anordnung gemäß Fig.IA verwendete Taktschaltung;

Fig.3A die Schaltung eines die Erfindung enthaltenden Systems;

Fig.3B ein entsprechendes Flußdiagramm;

Fig.3C ein die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig.3A erläuterndes Impulsdiagramm und

Fig.4A

und 4B Blockschaltbild und zugehöriges Impulsdiagramm

für eine in der Anordnung gemäß Fig.3A verwendete logische Schaltung.

Die in Fig.IA dargestellte Anordnung gestattet eine unabhängige Variation der Impulsbreiten einer Mehrzahl von Impulsen. Die über eine Leitung la zugeführten Eingangsimpulse werden in Abhängigkeit von auf Leitungen 5, 16 und 17 zugeführten Verzögerungs- und Steuerinformationen verändert. Die veränderten Impulse erscheinen als Ausgangsimpulse auf einer Leitung 15, die einen aus einer Reihe von wählbaren.Ausgängen darstellt. Für zusätzliche Eingangsleitungen Ib-In und Ausgangsleitungen 15b-15n sind entsprechende Schaltungen gemäß Fig.IA vorzusehen. Die externe Verzogerungsinformation wird über eine Leitung 5 oder zusätzliche, nicht dargestellte Leitungen zugeführt. Die Funktionsweise der Schaltung wird im folgenden lediglich für die Eingangsleitung la und die, Ausgangsleitung 15a beschrieben.

Die eine Vorder- und eine Rückflanke aufweisenden über Leitung la zugeführten Eingangsimpulse gelangen zu einem Flankenimpuls-Generator 2, der für jede Impulsflanke der Eingangsimpulse einen separaten Impuls, den sog. Flankenimpuls, erzeugt. Ein Ausführungsbeispiel für einen derartigen Flankenimpuls-Generator

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wird anschließend anhand von Fig.2 beschrieben. Die erzeugten Flankenimpulse werden dem Knoten 18 zugeführt, an den eine Reihe von Verzögerungsschaltungen 6,7 und 8 angeschlossen sind. Die Größe der Verzögerung dieser Schaltungen kann extern dadurch gesteuert werden, daß eine entsprechende Information über eine Leitung 5 in ein Register 4 eingegeben wird. Die am Knoten 18 anstehenden Flankenimpulse werden dann in den Verzögerungsschaltungen 6,7 und 8 entsprechend der äußeren Information um unterschiedliche Zeiten Δ 1, Λ2 und A3 verzögert. Die verzögerten Flankenimpulse werden über von Signalen ti, t2 und t3 getastete Tore 9,10 und Il auf Leitungen 19,20 und 21 verteilt. Diese Impulse werden dann am Eingang einer UND-Schaltung 13 zusammengeführt. Aufgrund eines Steuersignals am Eingang 17 der UND-Schaltung 13 betätigen die Impulse einen binären Trigger 14, der auf Leitung 15a die Ausgangsimpulse liefert. Jeder der aufeinanderfolgenden Flankenimpulse schaltet dabei den Trigger 14 um. Um ein phasenrichtiges Arbeiten sicherzustellen, sollte ein synchronisierter Trigger verwendet werden. Eine zusätzliche Verzögerungsschaltung 319 ist an den Knoten 18 angeschlossen und liefert einer- UND-Schaltung 12 ein Signal, wenn an Leitung 16 ein Steuersignal anliegt. Die Verzögerung Δθ der Schaltung 319 liefert eine als Normal festgelegte Ausgangsimpulsfolge. Ist beispielsweise die Verzögerung

A 1 der Verzögerungsschaltung 6 geringer als die Verzögerung ^O der Verzögerungsschaltung 319, dann erscheint der verzögerte Flankenimpuls auf Leitung 19 früher als der entsprechende Flankenimpuls auf Leitung 18n. Die Ausgangsimpulse können somit bezüglich der normalen, von der Verzögerungsleitung 319 gelieferten Ausgangsimpulse nach vor- und rückwärts zeitlich verschoben werden.

Die Wirkungsweise der Anordnung gem.Fig.IA wird anhand des Impulsdiagramms von Fig.IB erläutert. Die Aufgabe der Schaltung gem.Fig.IA besteht darin, die vorder- und Rückflanken der Eingangsimpulse A, B und C definiert zu verschieben und entsprechende Ausgangsimpulse A¹,B¹ und C auf der Leitung 15a zu er-

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zeugen. Dabei wandelt der Flankenimpuls-Generator 2 die Eingangsimpulse in eine Impulsfolge um, die jeweils für Vorder- und Rückflanke einen Impuls, den sog. Flankenimpuls, aufweist·. Der. Flankenimpuls dl entspricht der Vordefflanke des Impulses A, während der Flankenimpuls d2 der Rückflanke des Impulses entspricht. In entsprechender Weise sind die Flankenimpulse d3-d6 den Vorder- und Rückflanken der Impulse B und C zugeordnet. Die Flankenimpulse dl-d6 werden den Verzögerungsschaltungen 6-8 zugeführt und zeitlich durch die Signale tl-t3 getastet, so daß verzögerte Flankenimpulse dl¹ auf Leitung 19, d2' auf Leitung 20 und d3' auf Leitung 21 auftreten. Der Flankenimpuls dl' entspricht dem um ^ 1 verzögerten Flankenimpuls dl. Selbstverständlich könnte die Tastung der Verzögerungsschaltungen 6,7 und 8 ebenso am Eingang dieser Schaltungen erfolgen. Die ausgetasteten verzögerten Flankenimpulse auf den Leitungen 19, 20 und 2L· werden der UND-Schaltung 13 zugeführt. Die gesamte Flankenimpulsfolge Dl-Dn, die um ^ 0 verzögert ist, wird als Impulsfolge Dln-D6n der UND-Schaltung 12 zugeführt. Solange an Leitung 17 ein Verzögerungssteuerungssignal anliegt, wird der Trigger 14 durch jeden der individuell verzögerten Flankenimpulse dl-'-dS¹ umgeschaltet. Sobald an Leitung 16 ein die Normalsteuerung betreffendes Signal an die UND-Schaltung 12 angelegt wird, erfolgt die Umschaltung des Triggers 14 jeweils bei Auftreten der um fa O verzögerten Flankenimpulse d4n-d6n. Ein derartiger Ablauf ist in Fig.IB in Betracht gezogen. Ein Vergleich zwischen den Eingangsimpulsen A, B und C und den Ausgangsimpulsen A¹, B¹ und C zeigt, daß die Impulsbreite über eine entsprechende Verzögerung der genannten Flankenimpulse eingestellt wird.

In Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel für den Flankenimpuls-Generator 2 dargestellt. Die an Leitung la anliegenden Eingangsimpulse werden in eine auf Leitung 18 ausgegebene Impulsfolge umgewandelt, die jeweils für die Vorder- und die Rückflanke der Eingangsimpulse einen positiven Flankenimpuls auf-

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weist. Im Bedarfsfalle kann die Schaltung auch so modifiziert werden, daß nur negative Flankenimpulse gebildet werden. Ein Differenzierglied aus einer Kapazität 22 und einem Widerstand 23 liefert zwei entgegengesetzt gepolte Dioden 24 und 25, positive und negative, von den Impulsflanken abgeleitete Differenzierimpulse. Diese Differenzierimpulse stellen die Flankenimpulse dar. Die positiven Flankenimpulse werden über die Diode 25 und die negativen Flankenimpulse werden über die Diode 24 übertragen. Ein Inverter 26 ist der Diode 24 nachgeschaltet, so daß diese einer ODER-Schaltung 27 ein entsprechendes positives Signal anliefert. Das über die Diode 2 5 übertragene positive Signal gelangt direkt zum anderen Eingang der ODER-Schaltung 27. Auf diese Weise werden die negativen und die positiven Flanken der Eingangsimpulse festgestellt und in Form von positiven Flankenimpulsen an die Leitung 18 am Ausgang der ODER-Schaltung 27 weitergemeldet.

Anhand der Fig.3A wird nunmehr ein System beschrieben, bei dem die erfindungsgemäße Anordnung zur Impulsbreitensteuerung angewendet ist. Die über Leitung 18 zugeführten Flankenimpulse erscheinen als Ausgangsimpulse auf einer der Leitungen 1-n, nachdem sie aufgrund einer externen Information definiert verzögert sind und nachdem eine entsprechende Leitungsselektion vorgenommen ist. Die spezielle Verzögerung für bestimmte Vorder- und Rückflanken der Eingangssignale kann vorgewählt werden und kann in Abhängigkeit von äußeren Bedingungen, die während der Selektion auftreten, verändert werden. Es kann auch eine Kombination dieser Möglichkeiten in Verbindung mit den Verzögerungsselektionssignalen 1-n den Ausgangsleitungsselektionssignalen 1-n und den Verzögerungen <\ 1- 4ⁿ in Betracht gezogen werden. Die Ausgangsimpulse werden in Abhängigkeit von den Leitungsselektionssignalen 1-n an bestimmte Ausgangsleitungen 1-n abgegeben.

Die Flankenimpulse auf Leitung 18, die im betrachteten Beispiel

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eine Impulsbreite von etwa 20x10 see. aufweisen, werden von einem Flankenimpuls-Generator, wie er beispielsweise in Fig.2 dargestellt ist, geliefert. Die Flankenimpulsfolge wird einer Verzögerungsschaltung 319, die entsprechend ihrer Verzögerung A 0 eine verzögerte Flankenimpulsfolge auf die Leitung I8n gibt und außerdem n-Verzögerungsschaltungen 300,301,302 einstellbarer Verzögerungszeiten zugeführt. Im betrachteten Beispiel werden die Verzögerungsschaltungen 300,301 und 302 auf Verzögerungszeiten im Bereich von -10 Nanosekunden bis einer Millisekunde eingestellt. Die Einstellung erfolgt aufgrund einer von außen angelieferten und den Leitungen Λ 1 - Δ'η zugeführten Informationen. Die Verzögerungsschaltungen 300, 301 und 302 werden über Verzögerungsselektionssxgnale 1-n und Leitungsselektionssignale 1-n zusammengeschaltet, so daß die gewünschten Verzögerungen Zustandekommen.

Der Fig.3B ist ein Beispiel für die Zusammenschaltung einer großen Anzahl von Verzögerrungsschaltungen zu entnehmen.' Die . Verzögerungsschaltung 319 liefert die normal verzögerte Flankenimpulsfolge. Die Verzögerungsschaltungen 300 und 301 sind seriell mit der Leitung 18 verbunden, auf der die Flankenimpulsfolge ankommt. Die Serienschaltung der beiden Verzögerungsschaltungen wird mit Hilfe eines Verzögerungsselektionssignals 1 und eines Leitungsselektionssignals 2 herbeigeführt. Die Verzögerungsschaltung 332 liegt direkt an der die Flankenimpulse führenden Leitung 18 und ist aufgrund eines Ausgangsselektionssignals 4 und eines Verzögerungsselektionssignals 4 mit einem Eingang der ODER-Schaltung 315 -verbunden. Die Verzögerungsschaltungen'333, 334 und 335 sind aufgrund eines Verzogerungsselektxonsignals 7 und Ausgangsselektionssignals 9 in Serie geschaltet. In Verbindung mit Änderungen der Verzögerungen Δ 1 - Δ η lassen sich auf diese Weise einstellen und, falls erwünscht, während des Verfahrensablaufes modifizieren.

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Die verzögerten Flankenimpulse werden über eine ODER-Schaltung 315 kombiniert, deren Ausgang 331 aufgrund von Leitungsselektionssignalen. 1-n mit Konvertern 336, 337, 338 usw. verbunden ist. Normal-Flankenimpulse gelangen von Leitung I8n auf selektierte Leitungen, sobald die zugeordneten UND-Schaltungen 323, 324, 325 usw. über entsprechende Leitungsselektionssignale 1-n selektiert werden. Das Fehlen von Leitungsselektionssignalen bewirkt, daß Flankenimpulse über entsprechende UND-Schaltungen 316, 317,318 usw. weitergeleitet werden. Durch Zufuhr separater Leitungsselektionssignale können Normal-Flankenimpulse auf bestimmte Leitungen und verzögerte Flankenimpulse auf andere Leitungen übertragen werden. Außerdem ist es möglich, auf bestimmte Leitungen überhaupt keine Flankenimpulse zu übertragen. Die Ausgangsleitungen 15a sind in der Lage, Signale für beliebige Verarbeitungs- und Steuerzwecke zu liefern. Die in Verbindung mit den Fig.4A und 4B erläuterten Konverter setzen die Flankenimpulse zu der verzögerten Ausgangsimpulsfolge zusammen. Die Konverter können beispielsweise nach Art eines phasenunabhängigen Triggers aufgebaut sein.

Der Operationsablauf der Anordnung gemäß Fig.3A ergibt sich aus dem Impulsdiagramm gem.Fig.3C. Die Eingangsimpulse R,S,T,U usw. werden so modifiziert, daß sie entweder als in ihrer Impulsbreite veränderte Ausgangsimpulsfolge R¹,S¹,T¹,U¹ usw. oder als Normalimpulse R+,S+,T+,U+ usw.. am Ausgang zur Verfügung stehen. Die Normalimpulsfolge entspricht der Eingangsimpulsfolge, sie ist lediglich um einen durch die Verzögerungsschaltung 319 bestimmten Betrag zeitlich verzögert. Auf diese Weise wird es ermöglicht, daß mit Hilfe der Verzögerungsschaltungen 3OO,3O1,3C2 usw. Ausgangsimpulse erzielt werden können, die entweder den Eingangsimpulsen zeitlich vor- oder nacheilen. Die Eingangsimpulsfolge auf Leitung la wird auf Leitung I8 in eine zugeordnete Flankenimpulsfolge umgewandelt. Die Leitung 18 ist mit den, variablen Verzöger tmgsschaltungen 300,301,302 tisw. _f die auf Leitung 331 verzögerte Flankenimpuilse erzeugen,

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und mit der Verzögerungsschaltung 319 verbunden, die die Normal-Flankenimpulsfolge auf Leitung I8n erzeugt* Die den beiden Flanken des Eingangsimpulses R entsprechenden Flankenimpulse sind um jeweils den gleichen Betrag verzögert und können somit derselben Verzögerungsschaltung zugeführt werden. In entsprechender Weise können jeweils beide Flanken der Eingangsimpulse S und T über eine Verzögerungsschaltung übertragen werden. Die Vorderflanke des Eingangsimpulses U wird nicht und die Rückflanke desselben Impulses wird über eine vierte Verzögerungsschaltung übertragen. Es könnte natürlich eine einzige Verzögerungsschaltung für sämtliche Eingangsimpulse verwendet werden, wenn die Verzögerung während des Operationsablaufes laufend geeignet variiert wird. Mit Hilfe der Leitungsselektionsselektionssignaie 1 - η werden.die Impulse auf den Leitungen 331 und 18n in gewünschter Weise auf die Ausgangsleitungen 1 - η des Ausganges 15a verteilt.'

Anhand der Fig.4A und 4B wird nunmehr die Wirkungsweise eines Konverters erläutert, über den die Impulsverteilung erfolgt. Ein typischer Konverter 336 ist mit dem einen Eingang direkt an die die Eingangsimpulse liefernde Leitung la angeschlossen. Ein weiterer Eingang ist mit dem Ausgang von UND-Schaltungen 316 und 323 über eine Leitung 326 verbunden. Außerdem weist der Konverter zwei komplementäre Ausgänge Q und Q auf. Die über Leitung la zugeführten Eingangsimpulse werden in Abhängigkeit von den als Taktsignälen verwendeten Flankenimpulsen auf Leitung326 so beeinflußt, daß der Ausgang Q zur Ausgangsleitung 1 dem Eingangsimpuls auf Leitung!a folgt, wenn der Flankenimpuls auf Leitung 326 vorhanden ist. Durch Verriegelung des Konverters bleibt der Eingangsimpuls von Leitung la am Ausgang erhalten, wenn der Flankenimpuls abfällt. Auf diese Weise werden die Flankenimpulse am Eingang 326 in Ausgangsimpulse umgewandelt, deren Flanken durch aufeinanderfolgende Flankenimpulse festgelegt werden. Im einfachsten Fall besteht der Kon-

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verter aus einem Trigger 14. Durch die gewählten Komponenten ^ergeben sich hinsichtlich der Operation gewisse Bedingungen. Wie beispielsweise durch den gestrichelt dargestellten Impuls S¹ in Fig.3C angedeutet, ergeben verzögerte Flankenimpulse, die erst nach dem Eingangsimpuls auftreten,keinen Ausgangsimpuls. Derartige Einschränkungen können jedoch durch Einsatz eines Verzögerungsgliedes beseitigt werden, das einen Puls länger als eine Periode speichern kann und/oder Einsatz eines synchronisierten Triggers oder eines entsprechenden Äquivalents.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Steuerung der Impulsbreiten einer Impulsfolge, dadurch gekennzeichnet/ daß eine Eingangsimpulsfolge in eine jeweils für Vorder- und Rückflanke jedes Impulses einen separaten Flankenimpuls aufweisende Flankenimpulsfolge umgewandelt wird, daß die einzelnen Flankenimpulse separat steuerbar verzögert werden, daß die verzögerten Flankenimpulse in bestimmter Weise kombiniert und in eine Ausgangsimpulsfolge umgewandelt werden, deren Inpulsflanken durch die verzögerten Flankenimpulse definiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch definierte Verzögerung der Eingangsimpulsfolge Normalimpulse erzeugt werden und daß die erzeugten Ausgangsimpulse zeitlich relativ zu diesen Normalimpulsen steuerbar festgelegt werden.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flankenimpuls-Generator (2) vorgesehen ist, dem die Eingangsimpulsfolge zuführbar ist, daß dem Flankenimpuls-Generator (2) steuerbare Verzögerungsschaltungen (6,7,8) nachgeschaltet sind und daß die Verzögerungsschaltung mit einem Konverter (14) verbunden sind, der aus der gebildeten verzögerten Flankenimpulsfolge die Ausgangsimpulsfolge bildet.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung^schaltungen (6,7,8) über zugeordnete Selektionsschal tungen mit dem Konverter verbunden! sind.

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5. Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Verzögerungsschaltungen geringer ist als die Anzahl der zu verzögernden Flankenimpulse und daß die extern gesteuerte Verzögerung der einzelnen Verzögerungsschaltungen für unterschiedliche Flankenimpulse veränderbar ist.
6. Anordnung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Normalimpulse eine zusätzliche Verzögerungsschaltung (319) für die Eingangsimpulsfolge vorgesehen ist.

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