DE2729108C3

DE2729108C3 - Schaltungsanordnung zur Erkennung von Taktsignalen und zur Umwandlung in digitale Dauersignale

Info

Publication number: DE2729108C3
Application number: DE19772729108
Authority: DE
Inventors: Gert Dipl.-Ing. 8021 Attenham Krings
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-06-28
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1980-03-13
Also published as: DE2729108B2; DE2729108A1

Description

Steuerkriterium dienende binäre Zustand derart ausgewählt ist, daß sich für die zu unterscheidenden Taktsignale ein maximaler Unterschied in der Dauer dieses Zustandes ergibt

Eine besonders genaue Erkennung von Taktsignalen läßt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielen, daß dem Schieberegister oder wenigstens einem der Schieberegister ein zusammen mit dem Schieberegister rücksetzbarer impulszähler vorgeschsket ist

Zweckmäßigerweise ist der Impulszähler ein Binärzähler, an dessen Enable-Eingang das Taktsignal bzw. das invertierte Taktsignal angelegt ist Der Rücksetzeingang des Schieberegisters und des Impulszählers, die bei dem als erstes Steuerkriterium dienenden logischen Zustand des Taktsignals aktiviert sind, werden zweckmäßigerweise an eine auf die erste Stufe folgende Stufe des anderen Impulszählers angeschlossen, so daß der Rückstellimpuls erst dann auftritt, wen.i die D-Flip-Flops die Information mit Sicherheit übernommen haben.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele bzw. Impulsdiagramme näher erläutert

Es zeigt

Fig. 1 ein Impulsdiagramm für zwei unterschiedliche Flackertakte,

Fig.2 eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung von Taktsignalen in digitale Dauersignale,

F i g. 3 eine Schaltungsanordnung zur Takterkennung, ω bei der den Schieberegistern Binärzähler vorgeschaltet sind und

F i g. 4 Impulsdiagramme für die in F i g. 3 gezeigte Schaltungsanordnung.

Man kann Meldungen durch schnelles oder langsames Flackerlicht anzeigen. Die Übertragung der entsprechenden, in Fig. 1 gezeigten Impulse erfordert eine Übertragungseinrichtung, die für Impuls-Pausenverhältnisse, z.B. im 100 ms-Bereich, geeignet ist. Steht eine derartige Übertragungseinrichtung nicht ohne weiteres zur Verfugung, so kann man die impulsförmigen Signale zuerst in Dauerkriterien umwandeln. Am anderen Ende der Übertragungsstrecke werden aus den Dauerkriterien dann wieder die entsprechenden Flackertakte hergestellt. Dies geschieht beispielsweise mit Hilfe von örtlichen Taktgebern, deren Takte abhängig von den empfangenen Dauerkriterien durchgeschaltet oder gesperrt werden.

Im einzelnen lassen sich mit Hilfe der in F i g. 2 gezeigten Schaltungsanordnung die vier folgenden Signalzustände verarbeiten, die auf einer Taktleitung vorkommen können:

1. Dauerlicht,

2. Flackertakt 7Ί,

3. Flackertakt Γ2,

4. Lampe aus.

Die beiden Flackertakte Ti und ΤΪ sind in Fig. 1 dargestellt. Die angegebenen Zeiten sind mit sehr t,o großen Toleranzen behaltet. Kerner sind die beiden Takte völlig unabhängig voneinander.

Fig. 1 zeigt, daß sich die beiden Flackertakte besonders in der Pausenzeit ^unterscheiden. Es werden deshalb die Pausenzeiten t_p\ und t_P2 zur Auswertung μ herangezogen. Die Erkennung der beiden Steuerkriterien »Dauerlicht« oder »Lampe aus« ergibt sich auf folgende Weise:

Tritt nach einer bestimmten Zeit kein Impuls auf, so entspricht der auf der Leitung befindliche Signalzustand entweder dem Kriterium »Dauerlicht« oder »Lampe aus«.

Der Taktgenerator 6 ist mit seinem Ausgang an je einen Eingang der UND-Glieder 11 und 12 geführt Der Eingang E für die zu unterscheidenden Taktsignale 75 ist an einen nicht invertierenden Eingang des UND-Gliedes 11 und einen invertierenden Eingang des UND-Gliedes 12 geführt

An den Ausgang des UND-Gliedes U sind der Takteingang C des Schieberegisters 2 und der Rückstelleingang R des Schieberegisters 3 angeschlossen. Am Ausgang des UND-Gliedes 12 liegen der Takteingang C des Schieberegisters 3 und der Rücksetzeingang des Schieberegisters 2.

Die D-Eingänge Oder beiden Schieberegister 2 und 3 sind jeweils an ein Potential angeschlossen, das einer logischen 1 entspricht

Von den vier Stufen des Schieberegisters 2 ist der Ausgang Q 4 der letzten Stufe an den Rücksetzeingang R des D-Flip-Flops 4 und den Setzeingang S des D-Flip-Flops 5 geführt. Die letzte Stufe des ebenfalls vierstufigen Schieberegisters 3 liegt mit ihrem Ausgang Q4 am Setzeingang 5 des D-Flip-Flops 4 und am Rücksetzeingang R des D-Flip-Flops 5. Außerdem ist der Ausgang Q 2 der zweiten Stufe des Schieberegisters

3 an die D-Eingänge der beiden Flip-Flops 4 und 5 geführt. Die differenzierenden Eingänge der Flip-Flops

4 und 5, die auf positive Taktflanken ansprechen, sind unmittelbar mit dem Eingang E verbunden. Am Ausgang ζ) des Flip-Flops 4 liegt der Ausgang A 1, am (^-Ausgang des Flip-Flops 5 der Ausgang A 2.

Eine logische 1 am Taktsignaleingang fermöglicht es dem Schiebetakt ST über das als Torschaltung dienende Verknüpfungsglied 12 das Schieberegister 3 zurückzustellen und die am Dateneingang D des Schieberegisters 2 anliegende logische 1 in die erste Stufe des Schieberegisters zu schieben. Gleichzeitig wird die am Ausgang ($2 der zweiten Stufe liegende Information in die D-Flip-Flops 4 und 5 übernommen.

Die nächsten drei Schiebetaktimpulse schieben die logische 1 jeweils um eine Stufe weiter, bis sie am Ausgang (?4 des Schieberegisters 2 erscheint. Dadurch werden das D-Flip-Flop 4 über den Rücksetzeingang R zurückgesetzt und das D-Flip-Flop 5 über den Setzeingang S gesetzt. Dieser Zustand entspricht dem Kriterium »Dauerlicht«.

Ist aber das Taktsignal am Eingang E vorher wieder auf die logische 0 gesprungen, werden das Schieberegister 2 über das als Torschaltung dienende Verknüpfungsglied 11 zurückgestellt und das Schieberegister 3 getaktet.

Liegt am Eingang E das Kriterium »Lampe aus« an, wird keine logische 1 mehr am Eingang E erscheinen, so daß nach drei weiteren Schiebetakten der Ausgang QA des Schieberegisters 3 auf die logische 1 geht wodurch das D-Flip-Flop 4 gesetzt und das D-Flip-Flop 5 zurückgesetzt wird.

Liegt am Eingang fdagegen ein Flackertakt an, wird die logische 1 im Schieberegister 3 entweder nur die erste Stufe erreichen, wenn es sich um den kurzen Fl.-^kertakt T2 handelt, oder sie wird über die erste Stufe hinausgeschoben, wenn der lange Flackertakt 7"1 anliegt. Im ersten Fall liegt der Ausgang Q2 auf der logischen 0, im zweiten Fall auf der logischen 1, wenn mit der positiven Flanke des Eingangssignals der Signalzustand an den D-Eingängen der Flip-Flops 4 und

5 übernommen wird. Das bedeutet, daß die (^-Ausgänge der D-Flip-Flops 4 und 5 entweder auf die logische 0 oder auf I gesetzt werden.

Die binären Signalpegel an den Ausgängen A 1 und A 2 ergeben sich daher wie folgt:

Al

Dauerlicht D	1	1
Lampe aus	0	0
Flackertakt Ti	0	1
Flackertakt Tl	1	0

IU

Da die Flackertakte Tl und T2 und der Schiebetakt ST nicht synchronisiert sind, kommen je nach Phasenlage des Schiebetaktes ST, im Augenblick des Informationswechsels am Eingang £ zeitliche Verschiebungen des Abfragetaktes gegenüber dem Flackertakt zustande. Diese können bei wenig unterschiedlichen Taklsignalen unter Umständen zu Fehlsignalisierungen führen. Für derartige Anwendungsfälle wird zweckmäßigerweise eine Teilung des Schiebetaktes ST in Verbindung mit einer entsprechenden Frequenzerhöhung des Schiebetaktes vorgenommen.

Fig.3 zeigt eine derartige, mit C-MOS-Bausteinen aufgebaute Schaltungsanordnung, F i g. 4 ein dazugehöriges Impulsdiagramm. Die Schaltungsanordnung nach F i g. 3 stimmt weitgehend mit der nach F i g. 2 überein. Abweichend ist den Schieberegistern 2 und 3 jeweils ein Binärzähler 21 bzw. 31 vorgeschaltet, dessen Takteingang C an den Taktgeber 6 für den Schiebetakt ST angeschlossen ist.

Der Eingang E bzw. eine Taktleitung ist über den Widerstand 72 mit dem einpolig geerdeten Kondensator 8 verbunden. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 72 mit dem Kondensator 8 ist über den Widerstand 71 an die Versorgungsspannung +5 V geführt und liegt einerseits unmittelbar am Enable-Eingang E des Binärzählers 21 und an den auf positive Flanken ansprechenden differenzierenden Eingängen der D-Flip-Flops 4 und 5 und ist andererseits über das Negationsglied 9 an den Enable-Eingang E des Binärzählers 31 und die Rücksetzeingänge R des Binärzählers 21 und des diesem nachgeschalteten Schieberegisters 2 geführt.

Die vierstufigen Binärzähler 21 und 31 sind jeweils mit dem Ausgang ζ>4 der vierten Stufe an den Takt-Eingang des nachgeschalteten Schieberegisters 2 bzw. 3 angeschlossen.

Der zentrale Schiebetakt SFwird in den Binärzählern 21 bzw. 31 jeweils im Verhältnis 16 :1 geteilt. Anstelle der Verknüpfungsglieder 11 und 12 nach F i g. 2 sind die Enable-Eingänge der Binärzähler 21 und 31 dazu ausgenutzt, die Aktivierung der Schieberegisterweiterschaltung zu steuern.

Auf die Binärzähler 21 und 31 folgen die schon anhand von F i g. 2 beschriebenen Schaltungsteile. Die Rückstelleingänge R des Binärzählers 31 und des Schieberegisters 32 sind mit dem Ausgang Q2 des Binärzählers 21 verbunden, damit der Rückstellimpuls erst dar.i auftritt, wenn die D-Flip-Flops 4 und 5 die Information mit Sicherheit übernommen haben. Eingangsseitig befindet sich eine aus zwei Widerständen 71, 72 und einem Kondensator S bestehende Anordnung zur Unterdrückung von Relaiskontaktprellungen.

In dem Impulsdiagramm nach Fig.4 sind für ein Dauersignal DS, einen Flackertakt 7*1 und einen weiteren Flackertakt Γ2 die Spannungsverläufe als Funktion der Zeil für die in Fig.3 mit a bis e bezeichneten Meßpunkte dargestellt.

Die beiden Schieberegister 2 und 3 dienen dazu sowohl die Länge der Impulse als auch die Länge der Pausenzeit des Flackertaktes auszuwerten. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Stufen des jeweiliger Schieberegisters 2 oder 3 durch einen Zähltakt bzw Schiebetakt 57" nacheinander auf »1« gesetzt, bis die Impuls bzw. Pausenzeit beendet ist. Aus dei Stellung der Registerstufen zur Zeit eines Zustandswechsels des Flackertaktes kann auf dessen Impuls-Pausen-Verhältnis geschlossen werden. Nach F i g. 2 und 3 wird jeweils der Zustandswechsel von 0 zu 1 als Auslösekriterium für die D-FIip-FIops 4 und 5 verwendet, da zur Unterscheidung der beiden Flackertakte die Pausenzeiten ausgewertet werden. Sollen dagegen die Impulszeiten als Unterscheidungskriterium dienen, so ist der Zustandswechsel von 1 zu 0 ausschlaggebend. Gegebenenfalls können auch beide Zustandswechsel zur Steuerung vor Auswerte- und/oder Speichereinrichtungen herangezogen werden.

Die Dauerkriterien »1« oder »0« auf der Meldeleitung bzw. am Eingang E werden dadurch erkannt, daß dk letzte Stufe des jeweiligen Schieberegisters 2 bzw. 3 aul »1« gesetzt wird.

Die Schaltungsanordnung gestattet es insbesondere Flackertakt-Signale mit Hilfe von Fernwirkeinrichtungen zu übertragen, die für eine Übertragung vor Dauersignalen ausgelegt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erkennung von Signalen, die aus Taktsignalen mit unterschiedlicher Impuls- und/oder Pausendauer bestehen, und zur Umwandlung in digitale Dauersignale, mit einem Eingang für das Taktsignal und wenigstens einer bistabilen Kippstufe mit einem Ausgang für ein digitales Dauersignal, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden binären Zustände (0) des Taktsignals (TS) ein erstes Steuerkriterium zur Aktivierung und der andere binäre Zustand (1) ein zweites Steuerkriterium für das Rücksetzen eines durch einen Schiebetaktgeber (6) steuerbaren und an seinem Eingang mit festem Logikpegel (0, 1) beaufschlagten Schieberegisters (3) ist, und daß ein D-Flip-Flop (5), dessen D-Eingang an einen Ausgang (Q2) des Schieberegisters (3) angeschlossen ist, durch die auf den als erstes Steuerkriterium dienenden binären Zustand (0) folgende Flanke des Taktsignals (TS) derart steuerbar ist, daß der Wert des am D-Eingang liegenden binären Signals (0, 1) übernommen wird und daß ein weiteres D-Flip-Flop (4) vorgesehen ist, und daß die D-Eingänge (D) und die differenzierenden Eingänge der beiden D-Flip-Flops jeweils miteinander verbunden sind, und daß der Rücksetzeingang (R) des einen D-Flip-1 lops (5) und der Setzeingang (S) des weiteren D-Flip-Flops (4) an einen weiteren Ausgang (<?4) des Schieberegisters (3) angeschlossen sind und daß der Setzeingang (S)des einen Flip-Flops (5) und der Rücksetzeingang (R) des weiteren D-Flip-Flops (4) an einen Ausgang (QX <?4) eines weiteren, durch den Schiebetaktgeber (6) steuerbaren Schieberegisters (2) angeschlossen sind, und daß für das weitere Schieberegister (2) der eine binäre Zustand (0) des Taktsignals ein Steuerkriterium für das Rücksetzen und der andere der beiden binären Zustände (1) ein Steuerkriterium zur Aktivierung ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der als erstes Steuerkriterium dienende binäre Zustand (0) derart ausgewählt ist, daß sich für die zu unterscheidenden Taktsignale (T 1, T2) ein maximaler Unterschied in der Dauer dieses Zustandes (0) ergibt.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schieberegister oder wenigstens einem der Schieberegister (2,3) ein zusammen mit dem Schieberegister (2,3) rücksetzbarer Impulszähler (21,31) vorgeschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulszähler (21, 31) ein Binärzähler ist, an dessen Enable-Eingang (E) das Taktsignal (Tl, T2) bzw. das invertierte Taktsignal (Tl, T2) angelegt ist.

5. Schaltungsanordnung nachAnspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücksetzeingang (R 1) des Schieberegisters (3) und des Impulszählers (31), die bei dem als erstes Steuerkriterium dienenden binären Zustand (0) des Taktsignals (Tl, T2) aktiviert sind, an eine auf die erste Stufe folgende Stufe (Q2) des anderen Impulszählers (21) angeschlossen sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebene Schaltungsanordnung.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist z. B. aus der US-PS 37 53 130 bekannt Die bekannte Schaltungsanordnung dient zum digitalen Frequenzvergleich und enthält eine retriggerbare monostabile Kippstufe in Verbindung mit einem Koinzidenzgatter und einer bistabilen Kippstufe. Dabei werden der monostabilen Kippstufe Impulse zugeführt, die von den Anstiegs- und Abstiegsflanken einer zu überwachenden Impulsfolge abgeleitet sind. Je nach Impulsfolgefrequenz nimmt die bistabile Kippstufe den einen oder anderen Schaltzustand an.

Aus der DE-PS 17 91 029 ist bereits eine Anordnung zur Signalgabe bei Abweichung einer Empfangsfrequenz von einer Vergleichsfrequenz bekannt, bei der ein erstes, von der Empfangsfrequenz direkt fortschaltbares Schieberegister und ein zweites, von einer Vergleichsfrequenz über ein Vorbereitungsglied fortschaltbares Schieberegister vorgesehen sind. Diese Anordnung dient dazu, die Abweichung einer Empfangsfrequenz von einet Vergleichsfrequenz zu signalisieren.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung zur Klassierung von Impulslängen bekannt (DE-AS 22 44 955), bei der die Dauer der Impulse gemessen und mit Hilfe einer nachfolgenden Zähleinrichtung die jeweils gleich langen Impulse gezählt werden. Zur Messung der Impulsdauer dient dabei ein mehrstufiges Schieberegister, das durch einen externen Zeittakt gesteuert wird und dessen Slufenzahl der Anzahl der verschiedenen vorgesehenen Zeitklassen entspricht. Dabei werden die Impulse dem Eingang des Schieberegisters zugeführt und der Impuls-Belegzustand wird mit dem externen Zeittakt eingeschrieben und durchgeschoben. An die Ausgänge der verschiedenen Stufen des Schieberegisters ist eine Kombination von UND-Gattern derart angeschlossen, daß jeder einer bestimmten Impulsdauer zugeordnete Gatterausgang nur dann ein Signal abgibt, wenn eine vorgegebene Anzahl von Impulsbelegungen im Schieberegister erreicht ist. Eine Umwandlung der Zählimpulse in digitale Dauersignale ist dabei nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, Meldungen, die aus Taktsignalen mit unterschiedlichen Impuls- und/oder Pausendauern bestehen, und von denen nur jeweils eines auf einer Meldeleitung auftreten kann, zu erkennen und in digitale Dauersignale umzuwandeln. Insbesondere sollen Meldungen, die aus Flackertaktsignalen bestehen, in Dauersignale verwandelt werden.

Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung zur Lösung dieser Aufgabe in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches I angegebenen Weise ausgebildet.

Die Aktivierung des Schieberegisters kann dabei mittels einer in die Schiebetaktzuführung gelegten Torschaltung oder durch die Ausnützung eines Enable-Eingangs des Schieberegisters vorgenommen werden.

Durch diese Maßnahmen erhält man eine Schaltungsanordnung, bei der an den Ausgängen der D-Flip-Flops Kriterien für ein erstes oder ein zweites Taktsignal oder den einen oder anderen Dauerzustand anliegen. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß sich die Schaltungsanordnung auf einfach realisierbare Weise an die jeweiligen lirfordernisse anpassen läßt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung läßt sich eine besonders große Sicherheit in der Unterscheidung der Taktsignal dadurch erzielen, daß der als erstes