DE3324711C2

DE3324711C2 - Impulsgenerator

Info

Publication number: DE3324711C2
Application number: DE3324711A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 7030 Böblingen Aue; Friedhelm Dipl.-Ing. 7034 Gärtringen Brilhaus; Michael Dipl.-Ing. 7031 Nufringen Fleischer
Original assignee: Hewlett Packard GmbH Germany
Current assignee: Hewlett Packard GmbH Germany
Priority date: 1983-07-08
Filing date: 1983-07-08
Publication date: 1986-07-24
Also published as: US4754163A; JPS6035817A; JPH081332U; DE3324711A1

Abstract

Ein Impulsgenerator mit einstellbarer Impulsfrequenz, Impulsbreite und Impulsverzögerung enthält einen start- und stoppbaren Oszillator (1), dessen abgegebene Oszillatorimpulse in einem Zähler (2) in einstellbaren Zählerzyklen gezählt werden. Nach jedem Zählerzyklus kann der Oszillator (1) für eine einstellbare Zeit abgeschaltet werden. Die Impulse des Ausgangssignales des Impulsgenerators werden bei Auftreten eines vorgegebenen Zählerstandes erzeugt, während das Ende dieser Impulse im wesentlichen durch einen zweiten vorgegebenen Zählerstand bestimmt wird. Da der Oszillator (1) mit einer festen Frequenz arbeitet und zur Frequenzinterpolation lediglich für kurze Zeiträume periodisch gestoppt und gestartet wird, erhält man einen Impulsgenerator mit nur sehr geringen Frequenzabweichungen über ein breites Frequenzspektrum.

Description

55

Die Erfindung betrifft einen Impulsgenerator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus DE-OS 2510 668 ist eine digital programmierbare Zeitgeber- und Verzögerungsanordnung bekannt, bei welcher die Impulse eines Taktgebers gezählt werden und ein Ausgabesignal abgegeben wird, wenn eine vorgeschriebene Zahl erreicht ist. Durch Verwendung eines zusätzlichen veränderlichen Taktgebers ist es möglich, die Periodendauer der Ausgangsimpulse in Stufen zu verändern.

Ein Impulsgenerator gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist bekannt aus DE-PS 2917 017. Dieser bekannte Impulsgenerator weist eine einstellbare Verzögerungseinrichtung zum Verzögern der Oszillatorimpulse, einen ersten Zähler zum Zählen der Oszillatorimpulse sowie einen zweiten Zähler zum Zählen der verzögerten Oszillatorimpulse auf. Nach Erreichen eines vorbestimmten Zählerstandes des zweiten Zählers wird jeweils ein Ausgangsimpuls erzeugt. Bei dem bekannten Impulsgenerator müssen von jeweils einer Periode des Ausgangsimpulses zur nächsten die Verzögerungszeiten für die Oszillatorimpulse nach einem vorbestimmten Schema schrittweise derart verändert werden, daß nach einer gewissen Anzahl von Perioden wieder ein Oszillatorimpuls mit einem verzögerten Oszillatorimpuls zeitlich zusammenfallt. Auf diese Weise läßt sich die Frequenz der Ausgangsimpulse stufenweise verändern.

Demgegenüber wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 die Aufgabe gelöst, eine stufenlose Einstellung der Frequenz der Ausgangsimpulse über den gesamten Frequenzbereich zu erreichen.

ErilnduQgsgemäß wird ram stufenlösen Feineinstellen der Frequenz jeweils bei Erreichen eines einstellbaren Zählerstandes der Oszillator für eine einstellbare Zeitspanne gestoppt und danach wieder gestartet. Während dieser Zählerstand das Verhältnis der Frequenzteilung und damit die Frequenz der Ausgangsimpulse grob bestimmt, kann durch entsprechende Wahl der Länge des Pausenintervalles des Oszillators jede beliebige Frequenz zwischen den beiden durch die Frequenzteilung bestimmten diskreten Frequenzwerten eingestellt werden.

Es ist zwar im Zusammenhang mit der Steuerung des Betriebes eines Rechners aus US-PS 37 45 380 bekannt, einen Oszillator für eine einstellbare Zeitspanne beim Auftreten eines Schritt-Steuerimpulses anzuhalten. Dabei dient das Abschalten des Oszillators abweichend von der Erfindung jedoch dazu, den zu dem Schritt-Steuerimpuls gehörigen ersten Bit-Steuerimpuls eine wählbare Zeitspanne auf einsm hoi/cn Pegel zu halten, so daß trotz eventueller Störungen in der Anstiegsflanke des Schritt-Steuerimpulses sichergestellt wird, daß zum Aufrechterhalten einer ordnungsgemäßen Betriebsweise des Rechners beide Steuerimpulse für ein gewisses Zeitintervall gleichzeitig auf einem hohen Pegel sind.

Ein Impulsgenerator, bei welchem die Ausgangsimpulse unter Verwendung von Ausgangssignalen eines Oszillators gewonnen werden und bei welchen der Oszillator jeweils für ein Zeitintervall abgeschaltet wird, ist zwar aus DE-OS 3221211 bekannt, jedoch werden abweichend von der Erfindung die Ausgangsimpulse rjeht durch Frequenzteilung, sondern durch Auslesen eines digitalen Speichers erzeugt, wobei das Ausgangssignal eines die Oszillatorimpulse zählenden Zählers als Adressensignal für den Speicher verwendet wird. Dieser Impulsgenerator ermöglicht im Gegensatz zur Erfindung keine stufenlose Einstellung der Frequenz der Ausgangsimpulse.

Gemäß Anspruch 2 können die Ausgangsimpulse des Impulsgenerators von den Zählerständen so abgeleitet werden, daß bei einem ersten Zählerstand der Ausgangsimpuls gestartet und bei einem zweiten Zählerstand beendet wird.

Durch die Wahl der Zählerstände lassen sich Impulsverzögerung und Impulsdauer der Ausgangsimpulse einstellen.

Gemäß Anspruch 3 können die Zählerstände mittels

zweier Komparatoren überwacht werden, von denen jeder den aktuellen Zählerstand mit einem zugehörigen, abgespeicherten Sollwert vergleicht. Bei Übereinstimmung wird dann der Ausgangsimpuls ausgelöst bzw. beendet. Eine Feineinstellung fur Impulsverzögerung und Impulsdauer kann dadurch vorgenommen werden, daß den Komparaioren jeweils einstellbare Verzögerungsleitungen nachgeschaltet sind, die das Auslösen der Ausgangsimpulse und das Ende der Ausgangsimpulse m gewünschtem Maß verzögern.

In Anspruch 4 ist eine Ausführungsmöglichkeit einer Schaltung zum Erzeugen des Stoppimpulses angegeben.

Mit dem erfindungsgemäßen Impulsgenerator lassen sich die Parameter des Ausgangssignales — Impulsfrequenz, Impulsdauer, Impulsverzögerung — mit einer hohen Genauigkeit einstellen. Der gesamte Frequenzbereich kann vom kHz-Bereich bis zu einigen hundert MHz reichen. Weiterhin besitzt der Impulsgenerator eine hohe Auflösung auch bei großen Periodendauern, Verzögerungszeiten und Impulsdauern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild das erfindungsgemäßen Impulsgenerators,

Fig. 2a bis 2f Spannungsverläufe einiger im Impulsgenerator auftretenden Signale,

Fig. 3 ein detailliertes Blockschaltbild eines Ausfuhrungsbeispieles und

F i g. 4 das Prinzip eines start- und stoppbaren Oszillators.

Der in Fig. 1 dargestellte Impulsgenerator enthält einen start- und stoppbaren Oszillator 1, der ausgangsseitig mit einem Zähler 2 verbunden ist. Der Zähler 2 zählt eine vorgegebene Anzahl von Oszillatorimpulsen und gibt dann einen Zählerimpuls b ab. Durch diesen Zähierimpuls wird der Zähler 2 wieder in seiner, ursprünglichen Zustand zurückgesetzt, so daß ein neuer Zählzyklus beginnen kann. Der Zähler 2 kann beispielsweise ein Rückwärtszähler sein, der bei Auftreten des Impulses b auf einen bestimmten Zählerstand gesetzt wird, der zu diesem Zweck von einem Register 3 in den Zähler 2 geladen wird.

Der Zählerimpuls b wird außerdem einem Impulsformer 4 zugeführt, der an einem Ausgang einen Stoppimpuls c an den Steuereingang des Oszillators 1 abgibt. Die Dauer des Stoppimpulses c ist mittels einer Einstelleinrichtung 5 analog einstellbar. Am Impulsformer 4 kann außerdem ein Triggersignal Tabgeleitet werden.

Während der Dauer des Stoppimpulses c wird der Oszillator 1 abgeschaltet, so daß erausgangsseitig keine Impulse mehr abgibt. Am Ende des Stoppimpulses c wird der Oszillator 1 erneut gestartet.

Der Zähler 2 ist außerdem mit einer Komparatoreinrichtung 6 verbunden, die den jeweils aktuellen Zählerstand mit einem ersten abgespeicherten Zählerstand Nl und mit einem zweiten abgespeicherten Zählerstand N2 vergleicht. Die beiden Zählerstände iVl und N2 sind in einem mit der Komparatoreinrichtung 6 verbundenen Register 7 abgespeichert. Stellt die Komparatoreinrichtung 6 fest, daß der aktuelle Zählerstand des Zählers 2 mit N\ übereinstimmt, veranlaßt er, daß eine bistabile Schaltung ausgangsseitig auf»/« gesetzt wird. Bei Übereinstimmung mit Λ'2 wird die bistabile Schaltung ausgangsseitig wieder auf »0« gesetzt. Als bistabile Schaltung ist in Fig. 1 eil ÄS-Flip-Flop 8 eingesetzt, dessen Eingänge über einstellbare Verzögerungsleitungen VZl und VZl mit den Ausgängen der Komparatoreinrichtung 6 verbunden sind. Am Ausgang Q tritt das Ausgangssignal/ des Impulsgenerators auf.

Die Frequenz des Ausgangssignals wird grob duich den im Register 3 abgespeicherten Zählerstand eingestellt. Ist im Register 3 beispielsweise binärcodiert der Zählerstand 15 abgespeichert, so wirkt der Zähler 2 wie ein Teiler mit dem Teilerverhältnis 1:16, wenn er im Anschluß an den Zählerstand 0 bei Eintreffen des nächsten Impulses auf den Zählerstand 15 geladen wird. Selbstverständlich sind schaltungsbedingte Laufzeitverzögerungen insbesondere bei höheren Frequenzen zu berücksichtigen, was jedoch am Prinzip dieses Impulsgenerators nichts ändert.

Die Impulsverzögerung gegenüber dem Triggersignal Γ läßt sich in groben Schritten durch die Wahl des abgespeicherten Zählerstandes ΛΊ bestimmen. Eine Feineinstellung erfolgt zusätzlich über die Verzögerungsleitung KZl. Das Ende der impulse des Ausgangssignales/ wird durch die Wahl von N2 grob vorgegeben und kann über die Verzögerungsleitung VZl feineingestellt werden.

Die Spannungsveriäufe einiger Sigiiäift α —f sind in den entsprechenden Fig. 2a bis 2f dargestellt. Der Zeitmaßstab t ist für sämtliche Spannungsverläufe gleich. Fig. 2a zeigt das am Ausgang des Oszillators 1 auftretende Signal α, Fig. 2b zeigt das am Zähler 2 ausgangsseitig auftretende Signal b, F i g. 2c zeigt den Signalverlauf des Stoppimpulses c. Die F i g. 2d und 2e zeigen die Signale d und e, die dem ÄS-Flip-Flop 8 zugeführt werden, und Fig. 2f zeigt das Ausgangssignal/

Bei dem in Fig. 3 detaillierter dargestellten Ausführungsbeispiel sind entsprechende Einrichtungen, wie sie bereits in Fig. 1 enthalten sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Das in Fig. 3 dargestellte Blockschaltbild enthält eine Synchronisiereinrichtung, die im wesentlichen aus NOR-Schaltungen 9,10,11 und einem Z)-F!ip-P.op 12 besteht. Die vom Oszillator 1 erzeugten Oszillatorimpulse werden dem Zähler 2, dem Takteingang des D-Flip-Flops 12 und jeweils ein im der beiden Eingänge der NOR-Schaltungen 9 bis 11 zugeführt, wobei den Eingängen der NOR-Schaltungen 10 un-j 11 eine Verzögerungsleitung KZ3 vorgeschaltet ist. Der invertierende Ausgang C des Zählers 2 ist mit dem anderen Eingang der NOR-Schaltung 9 des Flip-Flops 12 verbunden. Der invertierende Ausgang Q des Flip-Flops 12 ist mit dem anderen Eingang der ODER-Schaltung 22 verbunden. Mit seinem Ausgang Q ist das Flip-Flop 12 mit dem Setzeingang 5£rdes Zählers 2 verbunden. Wird über das Flip-Flop 12 an den Setzeingang SET eine »0« geliefert, so wird dadurch der Ladevorgang eingeleitet.

Die NOR-Schaltung 9 ist ausgangsseitig mit einem Rampengenerator 13 verbunden, dessen Rampenende über oraen Digital-Analogwandler 14 einstellbar ist.

Über eine Eingabeeinrichtung 15 wird beispielsweise ein digitaler Wert 'ur die Breite der Rampt eingegeben. Dieser Wert wird im Digital-Analogwandler 14 in ein analoges Signal umgewandelt, welches die Abfallszeit der Rampe bestimmt. Das Rampensignal wird über einen Schmitt-Tngger 16 in den Stoppimpuls c mit entsprechender Impulsbreite umgewandelt.

Über die Eingabeeinrichtung 15 kann auch der Registerinhalt des Registers 3 und der Register 17,18 eingegeben werden. Auf diese Weise kann im Register 17 ein vorgegebener Sollwert M und im Register 18 ein vorgegebener Sollwert /72 abgespeichert werden. Die den Registern 17 und 18 zugeordneten Komparatoren 19 und 20 vergleichen die Registerinhalte mit dem jeweils

aktuellen Zählerstand des Zählers 2. Bei Übereinstimmung wird der NOR-Schaltung 10 bzw. der NOR-Schaltung 11 ein entsprechender Impuls zugeführt, der verzögert über die Verzögerungsleitung VZl bzw. VZl dem Eingang S bzw. R des ftS-FUp-Flops 8 zugeführt wird. Wie bereits beschrieben, erhält man dadurch das gewünschte Ausgangssignal /.

Fig. 4 zeigt das Prinzip eines start- und stoppbaren Oszillators, der aus einer NOR-Schaltung 21 und einer Verzögerungsleitung VZ besteht. Der Ausgang A der NOR-Schaltung 21 ist über die Verzögerungsleitung VZ auf einen ihrer beiden Eingänge rückgekoppelt. Der andere Eingang E dient als Steuereingang. Die Frequenz dieses Oszillators wird im wesentlichen durch die Verzögerungsleitung VZ bestimmt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen

20

25

35

40

50 55 έθ 65

Claims

Patentansprüche:

1. Impulsgenerator zum Erzeugen von Ausgangsimpulsen mit einstellbarer Frequenz, mit einem Oszillator zum Abgeben von Oszillatorimpulsen, mit einem einen Zähler zum Zählen der Oszillatorimpulse enthaltenden Frequenzteiler zum Grobeinstellen der Frequenz der Ausgangsimpulse, wobei die Ausgangsimpulse jeweils bei Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes erzeugt werden, und mit Mitteln zum Feineinstellen der Frequenz der Ausgangsimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß zum stufenlosen Feineinstellen der Frequenz der Ausgangsimpulse (J) die Abgabe von Oszillatorimpulsen jeweils nach Abgabe einer einstellbaren Anzahl von Oszillatorimpulsen durch einen Stoppimpuls (c) für ein einstellbares Zeitintervall unterbrochen wird.

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeipnnet, daß zum Einstellen der Impulsdauer und der Impulsverzögerung bezüglich eines Triggersignales bei Übereinstimmung des jeweiligen Zählerstandes des die Oszillatorimpulse zählenden Zählers mit einem ersten vorgebbaren Sollwert (M) ein den Anfang eines Ausgangsimpulses (J) bestimmendes Signal (d) undhei Übereinstimmung des jeweiligen Zählerstandes mit einem zweiten vorgebbaren Sollwert (Nl) ein das Ende eines Ausgangsimpulses (J) bestimmendes Signal (e) erzeugt wird.

3. Impulsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils aktuelle Zählerstand den einen Eingängen zweier Komparatoren (19, 20) zugeführt wird, deren pudere Eingänge mit jeweils einem zugehörigen Register (17,18) verbunden sind, und daß die Komparatoren (19, 20) ausgangsseitig jeweils über eine Synchronisierschaltung (10, 11) und eine einstellbare Verzögerungsleitung (KZl, KZ2) mit dem Setzeingang (S) bzw. mit dem Rücksetzeingang (R) eines ÄS-Flipflops verbunden sind, an dessen Ausgang (Q) die Ausgangsimpulse (J) auftreten.

4. Impulsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Zählers (2) über eine Synchronisiereinrichtung (9) einen Rampengenerator (13) auslöst, dessen Impulsdauer kontinuierlich einstellbar ist, daß der Ausgang des Rampengenerators (13) mit dem Eingang eines Schmitt-Triggers (16) verbunden ist, der an einem Ausgang einen Stoppimuls (c) abgibt, der die Länge des Abschaltintervalles des Oszillators bestimmt.