DE2461149A1

DE2461149A1 - Schaltungseinrichtung zur erfassung mehrerer zeitparameter eines signales

Info

Publication number: DE2461149A1
Application number: DE19742461149
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ing Grad Bluemel; Dieter Dr Ing Funke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1974-12-23
Publication date: 1976-06-24
Also published as: GB1517930A; DE2461149B2; IT1058332B

Description

Schaltuiigseinrichtung zur Erfassung mehrerer Zeitparaneter eines Signales

Die Erfindung betrifft eine Schaltungseinrichtung zur Erfassung mehrerer Zeitparaniet or eines Signales während seines einmaligen Ablaufes und zu ihrer Abbildung als Impulsbreiten.

Üblicherweise bedingen Zeitanalysen von Signalen auf mehrere Parameter, daß die Signale sich wiederhole:! müssen, um die Zeitparameter nacheinander messen zu können.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungseinrichtung anzugeben, die mehrere Zeitparameter eines einmalig ablaufenden Signales während des Ablaufes mißt und die Zeitparameter als Impulsbreiten abbildet. Diese Aufgabe wird mit einer eingangs "erwähnten Schaltungseinrichtung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an die Ausgänge von mindestens zwei Konparatoren, an deren einen Eingängen das Signal und an deren anderen Eingängen je eine von untereinander verschieden einstellbaren, Signalspannungsniveaus, deren zeitliche gegenseitige Abstände jeweils einen der Zeitparameter des Signals bestinnen, entsprechenden Referenzspannungen liegt, mindestens ein Gatter angeschlossen ist, an dessen Ausgang zusätzlich befehlsgesteuerte Gatter zur Auswahl seiner mit ihrer Dauer die Zeitparameter darstellenden Ausgangsinpulse liegen. Mit Hilfe des erstgenannten Gatters werden aus zeitlich ineinander geschachtelten Ausgangsspannungen der Konparatoren hintereinander folgende Impulse gebildet, deren Breite jeweils einem Zeitparameter des untersuchten Signals entspricht. Die zusätzlichen nachfolgenden Gatter sortieren diese Impulse entsprechend ihnen aufgegebener Befehle.

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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist ein weiteres zusätzlich befehlsgesteuertes Gatter unmittelbar mit einem seiner Eingänge an den Ausgang eines der Konparatoren angeschlossen. Mit seiner Hilfe kann die Dauer des Meßsignals gemessen v/erden.

Zv;ecia^£ßig sind die Zeitparanetar abbildenden Impulse an Eingänge einer der Anzahl der Zeitparaneter entsprechenden Anzahl von Flip-Flop-Schaltungen gelegt, deren Setzoingänge mit einem Startsignal beaufschlagt sind und deren Ausgänge mit je einem άοτ Eingänge der zusätzlich befehlsgesteuerten Gatter verbunden sind.

Mit Vorteil v/erden alle Gatter als NOR-Gatter ausgeführt. Den Eingängen der befehlsgesteuerten Gatter, zu deren Aussteuerung positive Eingangsiapulse dienen sollen, sind Inverter vorgeschaltet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind an die Eingänge der zwei Komparatoren das Meßsignal und je eine Referenzspannung von 10 % bzw. 90 % der Amplitude des Meßsignals gelegt. Dabei ist ein Ausgang des einen !Comparators an einen der Eingänge und ein Ausgang des anderen Komparators an einen anderen der Eingänge des ersten NOR-Gatters angeschlossen. Der Ausgang des ersten NOR-Gatters ist über einen Inverter mit Eingängen eines zweiten NOR-Gatters und eines dritten NOR-Gatters, sowie unmittelbar mit einem dynamischen Eingang eines ersten Flip-Flops verbunden. Der Setzeingang dieses Flip-Flops ist mit einem Startsignal beaufschlagt, und einer seiner Ausgänge ist an einen weiteren Eingang des zweiten NOR-Gatters angeschlossen. Der zweite Ausgang des ersten Flip-Flops ist an einen zweiten Eingang des dritten NOR-Gatters angeschlossen. Der Ausgang des dritten NOR-Gatters ist über einen zweiten Inverter mit einem Eingang eines vierten NOR-Gatters und unmittelbar mit einem dynamischen Eingang eines zweiten Flip-Flops verbunden, dessen Setzeingang mit dem Startsignal beaufschlagt ist und dessen Ausgang mit

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einem zweiten Eingang des vierten NOR-Gatters verbunden ist. Jeweils dritte Eingänge des zweiten bzw. vierten NOR-Gatters sind zur Aufnahme von Meßbefehlen vorgesehen, die sich auf die Anstiegszeit bzv/. Abfallzeit des Meßsignales beziehen. An den Ausgängen des zv/eiten bzv/. vierten NOR-Gatters können Impulse abgenommen v/erden, deren Breite der Anstiegszeit bzw. Abfallzeit des Meßsignales entspricht .

Bei einer Erweiterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, die der zusätzlichen Messung der Dauer des Meßsignals und seiner Verzögerung gegenüber den Startsignal dient, ist der Ausgang des zv/eiten !Comparators mit einem Eingang eines fünften NOR-Gatters verbunden. Über einen dritten Inverter steht der Ausgang des zv/eiten !Comparators mit einem dynamischen Eingang eines dritten Flip-Flops in Verbindung, dessen Setzeingang mit dem Startsignal beaufschlagt ist und dessen Ausgang an einen zweiten Eingang des fünften NOR-Gatters angeschlossen ist. Außerdem ist der Ausgang des zv/eiten Komparators an den Rückstelleingang eines vierten Flip-Flops angeschlossen, dessen Ausgang an einem Eingang eines sechsten NOR-Gatters liegt. Ein dritter Eingang des fünften NOR-Gatters und ein zweiter Eingang des sechsten NOR-Gatters sind zur Aufnahme eines Meßbefehls "Verzögerung" bzv/. zur Aufnahme eines Meßbefehls "Meßsignaldauer" vorgesehen. An den Ausgängen des fünften und sechsten NOR-Gatters sind Impulse abnehmbar, deren Breite der Dauer bzw. der Verzögerung des Meßsignals gegenüber dem Startsignal entsprechen.

Die Erfindung wird anhand einer Figur, die das.bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, näher erläutert .

An einander entsprechenden Eingängen zweier Komparatoren A und B liegt parallel das Meßsignal. Ein Vergleichseingang des Komparators A liegt an einer Referenzspannung, die 90 %

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der Amplitude des Meßsignals beträgt. Ein 'Vergleichseingang des Komparators B liegt an einer Vergleichsspannung, die 10 % der Amplitude des Meßsignals beträgt. Ein nichtinvertierender Ausgang Q des Komparators A und ein invertierender Ausgang Q des Komparators B sind mit Eingängen eines NOR-Gatters GI verbunden. Der Ausgang des NOR-Gatters G1 ist über einen Inverter 12 an einen der Eingänge eines zweiten NOR-Gatters G2 angeschlossen. Die Ausgangsspannung des Inverters 12 liegt gleichzeitig auch an einem Eingang eines dritten NOR-Gatters G3. Der Ausgang des NOR-Gatters G1 ist auch unmittelbar an einen dynamischen Eingang eines ersten Flip-Flops FI gelegt. Ein Setzeingang S" des Flip-Flops liegt an einer Signalleitung, die ein Startsignal führt. Der eine Ausgang (J des Flip-Flops F1 ist an einen zweiten Eingang des zweiten NOR-Gatters G2 angeschlossen. Der Ausgang Q des Flip-Flops F1 steht mit dem zweiten Eingang des NOR-Gatters G3 in Verbindung. Ein dritter Eingang des zweiten NOR-Gatters G2 wird von einem Befehlssignal zur Messung der Anstiegszeit angesteuert. Der Ausgang des dritten NOR-Gatters ist über einen zweiten Inverter 14 mit einem von drei Eingängen eines vierten NOR-Gatters G4 verbunden. Ein zweiter Eingang des NOR-Gatters G4 ist an einen Ausgang Q eines zweiten Flip-Flops F2 angeschlossen, dessen dynamischer Eingang unmittelbar am Ausgang des dritten NOR-Gatters G3 liegt. Ein dritter Eingang des vierten NOR-Gatters G4 ist zur Ansteuerung durch ein Befehlssignal für die Abfallzeit des Meßsignales vorgesehen.

Die Wirkungsweise der bisher geschilderten Teile der Schaltung nach der Figur ist im folgenden beschrieben. Zur Messung von Anstiegs- und Abfallzeiten, worunter die für den Anstieg der Anstiegsflanke des Meßsignals von 10 % seines Höchstwertes bis auf 90 % seines Höchstwertes bzw. die Zeit des Abstiegs der Abfallsflanke zwischen 90 % des Höchstwertes und 10 % des Höchstwertes des Meßsignales verstanden werden soll, wird der Komparator A auf den höheren Schwellwert und der Komparator B auf den niedereren Schwell-

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wert eingestellt. Die Ausgangssignale der Komparatoren werden im NOR-Gatter GI zusammengefaßt. Es entsteht am Ausgang des NOR-Gatters G1 ein Doppelimpuls, v/ob ei die Breite des ersten Impulses der Dauer der Anstiegsflanke und die Breite des zweiten Impulses der Dauer der Abfallsflanke entspricht. Es ist also zur Messung dieser beiden Zeitparameter des Meßsignals nur ein einmalig ablaufendes Meßsignal erforderlich. Die Messung beginnt mit dem Setzen des ersten Flip-Flops F1 und des zweiten Flip-Flops F2 durch das Startsignal. Der erste aus dem Ausgang des NOR-Gatters G1 entspringende Impuls wird über das Flip-Flop F1 und das NOR-Gatter G2 ausgewählt. Die Rückflanke dieses Impulses kippt das Flip-Flop F1 in seine Ausgangslage zurück und sperrt damit alle v/eiteren Impulse durch das NOR-Gatter G2, nachdem mit einem Befehlssignal "Anstiegszeit" das NOR-Gatter G2 bereits vorher freigegeben wurde. Mit dem Rückkippen des Flip-Flops F1, veranlaßt durch die Rückflanke des ersten aus dem NOR-Gatter G1 entspringenden Impulses, wird durch den Ausgang Q des Flip-Flops F1 auch das NOR-Gatter G3 freigegeben, so daß der zweite Impuls, der aus dem Ausgang des NOR-Gatters G1 entspringt, über das NOR-Gatter G3, den Inverter 14 und das NOR-Gatter G4 zur Auswertung gelangt, wenn vorher über einen dritten Eingang des NOR-Gatters G4 der Befehl zur Messung der Abfallzeit gegeben wurde. Der Ausgangsimpuls des NOR-Gatters G3 läßt dabei mit seiner Rückflanke über den dynamischen Eingang des Flip-Flops F2 dieses aus seiner gesetzten Lage zurückkippen. Danach sperrt der Ausgang Q des Flip-Flops F2 über einen Eingang des NOR-Gatters G4 dieses Gatter für alle weiteren Impulse.

Zur zusätzlichen Messung der Dauer des Meßsignals und seiner Verzögerung gegenüber dem Startsignal ist der Ausgang Q des !Comparators B mit einem Eingang eines fünften NOR-Gatters G5 verbunden. Der gleiche,Ausgang steht über einen dritten Inverter 13 mit einem dynamischen Eingang eines

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dritten Flip-Flops F3 in Verbindung. Der Setzeingang dieses Flip-Flops wird ebenfalls vom Startsignal angesteuert. Der Ausgang "Q. des Flip-Flops F3 ist an den zweiten Eingang des NOR-Gatters G5 angeschlossen. Weiterhin ist der Ausgang Q des !Comparators B mit dem Rückstelleingang R eines vierten Flip-Flops F4 verbunden, dessen Ausgang an einen Eingang eines sechsten NOR-Gatters G6 gelegt ist. Ein dritter Eingang des NOR-Gatters G5 und ein zv/eiter Eingang des NOR-Gatters G6 dienen der Aufnahme je eines Meßbefehls "Meßsignalverzögerung" bzw. "Meßsignaldauer". An den Ausgängen der NOR-Gatter G5 bzw. G6 sind dann Impulse abnehmbar, deren Breite der Dauer bzw. der Verzögerung des Meßsignales entsprechen.

Die Impulsdauer wird durch den Komparator B bestimmt. Sein Ausgangssignal steuert unmittelbar das NOR-Gatter G5 an, das über das Befehlssignal zur Messung der Impulsdauer und das Ausgangssignal des vom Startsignal gesetzten Flip-Flops F3 auf Durchgang geschaltet ist. Das Flip-Flop F3 kippt mit der über einen Inverter 13 an seinen dynamischen Eingang gelangenden Rückflanke des Ausgangsimpulses des Komparators B zurück und sperrt damit das NOR-Gatter G5 für alle weiteren Impulse.

Die Messung der Verzögerung des Meßsignals gegenüber dem Startsignal wird mit dem Startsignal ausgelöst. Dieses Startsignal setzt auch ein viertes Flip-Flop F4, das mit dem Ausgangssignal des Komparators B wieder zurückgesetzt wird. Ein Befehlssignal "Verzögerung" schaltet über das NOR-Gatter G6 das Ausgangssignal des Flip-Flops F4 zu einer nicht dargestellten Auswerteeinheit für alle Ausgangssignale der NOR-Gatter G2, G4, G5 und G6. - ·

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1 Figur

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Claims

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Schaltungseinrichtung zur Erfassung mehrerer Zeitpara- - '' meter eines Signales während seines einmaligen Ablaufes und zu ihrer Abbildung als Impulsbreiten, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausgänge (Q, Q) von mindestens zwei Komparatoren (A, B), an deren einen Eingängen das Signal und an deren anderen Eingängen je eine von untereinander verschieden einstellbaren, Signalspannungsniveaus, deren zeitliche gegenseitige Abstände jeweils einen der Zeitparameter des Signals bestimmen, entsprechenden Referenzspannungen liegt, mindestens ein Gatter (G1) angeschlossen ist, an dessen Ausgang zusätzlich befehlsgesteuerte Gatter (G2, G4) zur Auswahl seiner mit ihrer Dauer die Zeitparameter abbildende Ausgangsimpulse liegen.
2. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres zusätzlich befehlsgesteuertes Gatter (G5) unmittelbar mit einem seiner Eingänge an den Ausgang (Q) des Komparators (B) angeschlossen ist.
3. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitparameter abbildenden Impulse an Eingänge einer der Anzahl der Zeitparameter entsprechenden Anzahl von Flip-Flop-Schaltungen (F1, F2, F3, F4) gelegt sind, deren Setzeingänge (S") mit einem Startsignal beaufschlagt sind und deren Ausgänge (Q) mit einem der zusätzlich befehlsgesteuerten Gatter (G2, G4, G5, G6) verbunden sind.
4. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gatter (G1 bis G6) NOR-Gatter sind und den Eingängen der befehlsgesteuerten Gatter mit positiven Eingangsimpulsen (G2, G4) Inverter (12, 14) vorgeschaltet sind.

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5. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge der zwei Komparatoren (A, B) an das Meßsignal und je eine Referenzspannung von 10 bzw. 90 % der Meßsignalamplitude gelegt sind, ein Ausgang (Q) des Komparators (A) an einen der Eingänge und ein Ausgang (Q") des !Comparators (B) an einen anderen der Eingänge des NOR-Gatters (G1) angeschlossen sind und der Ausgang des NOR-Gatters (G1) über einen Inverter (12) mit Eingängen des zweiten NOR-Gatters (G2) und eines dritten NOR-Gatters (G3), sowie unmittelbar mit einem dynamischen Eingang eines Flip-Flops (F1) verbunden ist, dessen Setzeingang (S") mit einem Startsignal beaufschlagt ist und dessen einer Ausgang (Q) an einen weiteren Eingang des NOR-Gatters (G2) und dessen anderer Ausgang (Q) an einen zweiten Eingang des NOR-Gatters (G3) angeschlossen ist, und daß der Ausgang des NOR-Gatters (G3) über einen Inverter (14) mit einem Eingang eines vierten NOR-Gatters (G4) und unmittelbar mit einem dynamischen Eingang eines zweiten Flip-Flops (F2) verbunden ist, dessen Setzeingang (S) mit dem Startsignal beaufschlagt ist und dessen Ausgang (Q) mit einem zweiten Eingang des NOR-Gatters (G4) verbunden ist, und daß jeweils dritte Eingänge des zweiten bzw. vierten NOR-Gatters (G2, G4) zur Aufnahme von Meßbefehlssignalen "Anstiegszeit" bzw. "Abfallzeit" vorgesehen sind und an den Ausgängen der NOR-Gatter (G2 bzw. G4) Impulse, deren Breite der Anstiegszeit bzw. der Abfallzeit des Meßsignals entspricht, anfallen.
6. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Messung der Dauer des Meßsignales und seiner Verzögerung gegenüber dem Startsignal der Ausgang (Q") des !Comparators (B) mit einem Eingang eines fünften NOR-Gatters (G5) über einen dritten Inverter (13) mit einem dynamischen Eingang eines dritten Flip-Flops (F3), dessen Setzeingang (S") mit dem Startsignal beaufschlagt ist und dessen Ausgang (U) an einen zweiten Eingang des NOR-Gatters (G5) angeschlossen ist, und mit

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dem Rückstelleingang eines vierten Flip-Flops (f4) verbunden ist, dessen Ausgang an einen Eingang eines sechsten NOR-Gatters (G6) gelegt ist, und daß ein dritter
Eingang des NOR-Gatters (G2) und ein zweiter Eingang
des NOR-Gatters (G6) zur Aufnahme eines Meßbefehlssignals "Meßsignalverzögerung" bzw. "Meßsignaldauer" vorr gesehen sind und an den Ausgängen der NOR-Gatter (G5
bzw. G6) Impulse, deren Breite der Dauer bzw. der Verzögerung des Meßsignals gegenüber dem Startsignal entsprechen, abnehmbar sind.

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