DE2461149B2 - Schaltungseinrichtung zur erfassung mehrerer zeitparameter eines signales - Google Patents

Description

Pie Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungseinrichtung zur Erfassung mehrerer Zeitparameter eines Signals während seines einmaligen Ablaufes und zu ihrer Abbildung als Impulsbreiten, bei dem an die Ausgänge von mindestens zwei Komparatoren, an deren einen Eingängen das Signal und an deren anderen Eingängen je eine von untereinander verschiedenen, einstellbaren Referenzspannungsniveaus liegen, deren zeitliche gegenseitige Abstände jeweils einen der Zeitparameter des Signals darstellen, mindestens ein Gatter angeschlossen ist.

Eine derartige Schaltunfscinrichtung ist der deutschen Offenlegungsschrift 22 54 254 zu entnehmen. Sie dient zur digitalen Impuls-, Puls- und Periodendauermessung. Diese Messungen können, abgesehen von der Periodendauerricssung, auch bei einmalig ablaufenden Vorgängen vorgenommen werden. Jedoch ist es nicht möglich, diese Messungen gleichzeitig vorzunehmen, denn nach Fig. 2 der Offenlegungsschrift ist ien Umschalter 51a und Sib vorgesehen, in dessen einer Lage die Impulsdauer und in dessen anderer Lage die Pulsdauer und Periodendauer gemessen wird.

Demgegenüber lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungseinrichtung anzugeben, die mehrere Zeitparameter eines einmalig ablaufenden Signals während des einmaligen Ablaufs gleichzeitig mißt. Insbesondere sollen unter den gemessenen Zeitparametern auch die Zeiten f'ir Anstieg und Abfall einer Signalflanke sein. Diese Aufgabe wird mit einer eingangs angeführten Schaltungseinrichtung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß am Ausgang des Gatters zusätzlich befehlsgesteuerte Gatter zur Auswahl seiner mit ihrer Dauer die Zeitparameter abbildenden Ausgangsimpulse liegen, daß ein weiteres zusätzlich befehlsgesteuertes Gatter unmittelbar mit einem seiner Eingänge an den Ausgang des Komparators angeschlossen ist und daß die Zeitparameter abbildenden Impulse an Eingänge einer der Anzahl der Zeitparameter entsprechenden Anzahl von Flip-Flop-Schaltungen gelegt sind, deren Setzeingänge mit einem Startsignal beaufschlagt sind und deren Ausgänge mit einem der zusätzlich befchlsgestcierten Gatter verbunden sind. Mit Hilfe des erstgenannten Gatters werden aus zeitlich ineinandergeschachtelten Ausgangsspannungen der Komparatoren hintcreinanderfolgende Impulse gebil-

det, deren Breite jeweils einem Zeitparameter des untersuchten Signals entspricht. Die zusätzlichen nachfolgenden Gatter sortieren diese Impulse entsprechend ihnen aufgegebener Befehle.

Mit Vorteil werden alle Gatter als NOR-Gatler ausgeführt. Den Eingängen der befehlsgesteuerien Gatter, zu deren Aussteuerung positive Eingangsimpulse 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 Selzeingang 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 einem zweiten Eingang des vierten NOR-Gatters verbunden ist. ]eweils dritte Eingänge des zweiten bzw. vierten NOR-Gatters sind zur Aufnahme von Meßbefehlen vorgesehen, die sich auf die Anstiegszeit bzw. Abfallzeit des Meßsignals beziehen. An den Ausgängen des zweiten bzw. vierten NOR-Gatters können Impulse abgenommen werden, deren Breite der Anstiegszeit bzw. Abfallzeit des Meßsignals entspricht.

Bei einer Erweiterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, die der zusätzlichen Messung der Dauer des Meßsignals und seiner Verzögerung gegenüber dem Startsignal dient, ist der Ausgang des zweiten Komparators mit einem Eingang eines fünften NOR-Gatters verbunden. Über einen dritten Inverter steht der Ausgang des zweiten Komparators 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 zweiten 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« bzw. zur Aufnahme eines Meßbefehls »MeÖsignaldauer« vorgesehen. An den Ausgängen des fünften und sechsten NOR-Gatters sind Impulse abnehmbar, deren Breite der Dauer bzw. der Verzögerung des Meßsignals gegenüber dem Startsi gnal entsprechen.

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

An einander entsprechenden Eingängen zweier Komparatoren A und B liegt parallel das Meßsignal. Ein Verg'.eichseingang des Komparators A liegt an einer Referenzspannung, die 90% der Amplitude des Meßsignals beträgt Ein Vergleichseingang des Komparators B liegt an einer Vergleichsspannung, die 10% der Amplitude des Meßsignals beträgt. Ein nichtinvertierender Ausgang Qdes Komparators A und ein invertierender Ausgang Q des Komparators B sind mit Eingängen eines NOR-Gatters G 1 verbunden. Der Ausgang des NOR-Gatters Gl ist über einen Inverter /2 an einen der Eingänge eines zweiten NOR-Gatters G 2 angeschlossen. Die Ausgangsspannung des Inverters /2 liegt gleichzeitig auch an einem Eingang eines dritten NOR-Gatters G 3. DerAusgang des NOR-Gatters Gi ist auch unmittelbar an einen dynamischen Eingang eines ersten Flip-Flops Fl gelegt. Ein Setzeingang Sdes Flip-Flops liegt an einer Signalleitung, die ein Startsignal führt. Der eine Ausgang Qdes Flip-Flops F\ ist an einen zweiten Eingang des zweiten NOR-Gatters G 2 angeschlossen. Der Ausgang ζ) des Flip-Flops Fl steht mit dem zweiten Eingang des NOR-Gatters G 3 in Verbindung. Ein dritter Eingang des zweiten NOR-Gatters G 2 wird von einem Befehlssignal zur Messung der Anstiegszeit angesteuert. Der Ausgang des dritten NOR-Gatters ist über einen zweiten Inverter /4 mit einem von drei Eingängen eines vierten NOR-Gatters GA verbunden. Ein zweiter Eingang des NOR-Gatters G4 ist an einen Ausgang Qeines zweiten Flip-Fiops F2 angeschlossen, dessen dynamischer Eingang unmittelbar am Ausgang des dritten NOR-Gatters G 3 liegt. Ein dritter Eingang des vierten NOR-Gatters G 4 ist zur Ansteuerung durch ein Befehlssignal für die Abfallzeit des Meßsignals 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 Meßsignals verstanden werden soll, wird der Komparator A auf den höheren Schwellwert und der Komparator B auf den niederen Schwellwert eingestellt. Die Ausgangssignale der Komparatoren werden im NOR-Gatter G1 zusammengefaßt. Es entsteht am Ausgang des NOR-Gatters G1 ein Doppelimpuls, wobei 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 Fl und des zweiten Flip-Flops F2 durch das Startsignal. Der erste aus dem Ai 3gang des NOR-Gatters G 1 entspringende Impuls wird über das Flip-Flop Fl und das NOR-Gatter G 2 ausgewählt. Die Rückflanke dieses Impulses kippt das Flip-Flop Fl in seine Ausgangslage zurück und sperrt damit alle weiteren Impulse durch das NOR-Gatter G 2, nachdem mit einem Befehlssignal »Anstiegszeit« das NOR-Gatter G 2 bereits vorher freigegeben wurde. Mit dem Rückkippen des Flip-F!ops Fl, veranlaßt durch die Rückflanke des ersten aus dem NOR-Gatter G1 entspringenden Impulses, wird durch den Ausgang Q des Flip-Flops Fl auch das NOR-Gatter G3 freigegeben, so daß der zweite Impuls, der aus dem Ausgang des NOR-Gatters G 1 entspringt, über das NOR-Gatter G 3, den Inverter /4 und das NOR-Gatter G 4 zur Auswertung gelangt, wenn vorher über einen dritten Eingang des NOR-Gatters G 4 der Befehl zur Messung

ler Abfallzeit gegeben wurde. Der Ausgangsimpuls des MOR-Gatters G 3 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 G 4 dieses Gatter für alle weiteren Impulse.

Zur zusätzlichen Messung der Dauer des Meßsignals und seiner Verzögerung gegenüber dem Startsignal ist der Ausgang Qdes Komparaiors ßmit einem Eingang eines fünften NOR-Gatters G 5 verbunden. Der gleiche Ausgang steht über einen dritten Inverter /3 mit einem dynamischen Eingang eines dritten Flip-Flops F 3 in Verbindung. Der Setzeingang dieses Flip-Flops wird ebenfalls vom Startsignal angesteuert Der Ausgang ζ) des Flip-Flops F3 ist an den zweiten Eingang des NOR-Gatters G 5 angeschlossen. Weiterhin ist der Ausgang <? des !Comparators B mit dem Rückstelleingang R eines vierten Flip-Flops F 4 verbunden, dessen Ausgang an einen Eingang eines sechsten NOR-Gatters G 6 gelegt ist. Ein dritter Eingang des NOR-Gatters G 5 und ein zweiter Eingang des NOR-Gatters G 6 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 Meßsignals entsprechen.

Die Impulsdauer wird durch den Komparator B bestimmt. Sein Ausgangssignal steuert unmittelbar das NOR-Gatter G 5 an, das über das Befehlssignal zur Messung der Impulsdauer und das Ausgangssignal des vom Startsignal gesetzten Flip-Flops F3 auf Durchgang geschallet ist. Das Flip-Flop F3 kippt mit der über einen Inverter /3 an seinen dynamischen Eingang gelangenden Rückflanke des Ausgangsimpulses des Komparaiors B zurück und sperrt damit das NOR-Gatter G 5 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« schallet über das NOR-Gatter G6 das Ausgangssignal des Flip-Flops F4 zu einer nicht dargestellten Auswerteeinheit für alle Ausgangssignale der NOR-Gatter G 2, G 4, G 5 und G 6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

2451 Patentansprüche:

1. Schaltungseinrichtung zur Erfassung mehrerer Zeitparameter eines Signals während seines einmali- S gen Ablaufes und zu ihrer Abbildung als Impulsbreiten, bei dem an die Ausgänge von mindestens zwei Komparatoren, an deren einen Eingängen das Signal und an deren anderen Eingängen je eine von untereinander verschiedenen, einstellbaren Referenzspannungsniveaus liegen, deren zeitliche gegenseitige Abstände jeweils einen der Zeitparameter des Signals darstellen, mindestens ein Gatter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Gatters (G X) zusätzlich befehlsgesteuerte Gatter (G 2, G 4) zur Auswahl seiner mit ihrer Dauer die Zeitparameter abbildenden Ausgangsimpulse hegen, daß ein weiteres zusätzlich befehlsgesteuertes Gatter (G 5) unmittelbar mit einem seiner Eingänge an den Ausgang (Q) des Komparators (B) angeschiossen ist und daß die Zeitparameter abbildenden Impulse an Eingänge einer der Anzahl der Zeitparameter entsprechenden Anzahl von Flip-Flop-Schaltungen (FX, F2, F3, F4) gelegt sind, deren Setzeingänge (S) mit einem Startsignal beaufschlagt sind und deren Ausgänge (Q) mit einem der zusätzlich befehlsgesteuerten Gatter (G 2, G 4, G 5, G 6) verbunden sind.

2. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gatter (G 1 bis G 6) NOR-Gatter sind und den Eingängen der befehlsgesteuerten Gatter mit positiven Eingangsimpulsen (G 2, G 4) Iηverter (12, /4) vorgeschaltet sind.

3. Schaltungseinrichuing nach Anspruch i und 2, 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 Komparators (B) zn einen anderen der Eingänge des NOR-Gatters (G X) angeschlossen sind und der Ausgang des NOR-Gatters (G X) 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 (FX) verbunden ist, dessen Setzeingang (S) mit einem Startsignal beaufschlagt ist und dessen einer Auigang (Q) an einen weiteren Eingang des NOR-Gatters (G2) und dessen anderer Ausgang (Q) an einen zweiten Eingang des NOR-Gatters (C? 3) angeschlossen ist, und daß der Ausgang des NOR-Gatters (G 3) über einen Inverter (14) mit einem Fining eines vierten NOR-Gatters (G 4) und unmittelbar mit einem dynamischen Eingang eines zweiten Flip-Flops (F2) verbunden ist, dessen Setzeingang (S) mit dem Startsignal beaufschlagt ist ind dessen Ausgang (Q) mit einem zweiten Eingang des NOR-Gatters (G 4) verbunden ist, und daß jeweils dritte Eingänge des zweiten bzw. vierten NOR-Gatters (G2, G4) zur Aufnahme von Meßbefehlss gnaien »Anstiegszeit« bzw. »Ahfall/eit« vorgesehen sind und an den Aus)¹,;.!igen der NOR-Gatier (G 2 bzw. C 4) Impulse, tieren Breite der Anstiegszeit Ivw. der Abfallzeit des MeLlsign.ils entspricht, anfallen. ''5

Ί. Seh.tilungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß air zusätzlichen Messung der Dauer des Mcßsignals und seiner Verzögerung gegenüber dem Startsignal der Ausgang (Q) des Komparators (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 ß) mit dem Startsignal beaufschlagt ist und dessen Ausgang (Q) an einen zweiten Eingang des NOR-Gatters (G 5) angeschlossen ist, und mit dem Ruckstelleingang eines vierten Flip-Flops (F4) verbunden ist, dessen Ausgang an einen Eingang eines sechsten NOR-Gatters (G 6) gelegt ist, und daß ein dritter Eingang des NOR-Gatters (G 2) und ein zweiter Eingang des NOR-Gatters (G 6) zur Aufnahme eines Meßbefehlssignals »Meßsignalverzögerung« bzw. »Meßsignaldauer« vorgesehen sind und an den Ausgängen der NOR-Gatter (G 5 bzw. G 6) Impulse, deren Breite der Dauer bzw. der Verzögerung des Meßsignals gegenüber dem Startsignal entsprechen, abnehmbar sind.