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Beim Einsatz ruhender logischer Schaltelemente der Digitaltechnik
läßt es sich oft nicht umgehen, Steuerbefehle mittels mechanischer Kontakte einzugeben.
Handelt es sich:bei diesen logischen Bausteinen um solche mit dynamischen Eingängen,
welche im Gegensatz zu statisch betätigbaren Elementen bereits auf Potentialänderungen
ansprechen, d. h. mit Impulsflanken angesteuert werden, so macht sich die den mechanischen
Kontakten anhaftende Eigenschaft des Prellens nachteilig bemerkbar. Bekanntlich
versteht man unter dem, Prellen eines Kontaktes ein mehrmaliges unbeabsichtigtes
Öffnen und, Schließen vor der endgültigen dauernden Kontaktgae. Durch die von dem
Kontaktprellen hervorgerufenen Störimpulse, welche unbeabsichtigte Potentialänderungen
bewirken, kann es bei dynamisch angesteuerten logischen Schaltelementen zu Fehlschaltungen
kommen.
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Nach der deutschen Patentschrift 1056 707 ist eine Schaltungsanordnung
zur Steuerung ruhender logischer Schaltelemente mittels mechanischer Eingabekontakte
bekannt, bei welcher eine Abfallverzögerung mittels eines dem Steuerkreis eines
Eingangstransistors parallel angeordneten Kondensators erreicht werden soll. Die
Eingangssteuergröße selbst wird dabei nicht mittels differenzierender Kondensatoren,
sondern über ein Diode zur Wirkung gebracht; es handelt sich also hierbei nicht
um eine mittels Impulsflanken, d. h. dynamisch betätigbare, sondern um eine statisch
betätigbare Schaltungsanordnung, bei welcher ein Prellen des Eingabekontaktes sich
weniger verhängnisvoll im Sinne einer Fehlschaltung auswirkt.
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Man könnte nun daran denken, die Auswirkungen des Kontaktprellens
bei Schaltungen mit dynamischen Eingängen dadurch zu eliminieren, daß zwischen dem
Kontakt und der anzusteuernden logischen Schaltung eine monostabile Kippstufe angeordnet
wird, deren Laufzeit länger als die Prellzeit des Kontaktes ist. Neben dem nicht
unbeachtlichen Aufwand für diese zusätzlich erforderliche Kippstufe benötigt diese
auch noch verhältnismäßig viel Platz. Es ist ferner hierbei zu beachten, daß für
diese zusätzlichen monostabilen Kippstufen wegen der in ihr enthaltenen aktiven
Bauelemente Stromversorgungsgeräte erforderlich werden bzw. vorhandene Stromversorgungsgeräte
zusätzlich belastet werden.
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Die Erfindung zeigt demgegenüber einen wesentlich einfacheren Weg
auf, um die Auswirkungen des schädlichen Kontaktprellens zu vermeiden.' Sie bezieht
sich auf eine Schaltung zur Steuerung ruhender logischer Schaltelemente mit dynamischen
Eingängen mittels mechanischer Kontakte. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß zur Ansteuerung der Eingänge der mechanische Kontakt den 'Entladestrompfad eines
sonst aufgeladenen Kondensators schließt.
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Auf diese Weise gelingt es, mit- einem Minimum an passiven Bauelementen
die Wirkung des Kontaktprellens derart herabzusetzen, daß eine fehlerlose Funktion
der anzusteuernden Schaltelemente sichergestellt ist. Je nach dem der anzusteuernden
logischen Schaltung zugrunde liegenden Spannungssystem, welches sich dahingehend
auswirkt, daß die dynamischen Eingänge entweder nur mit positiven (ansteigenden)
oder negativen (abfallenden) Impulsflanken anzusteuern sind, was von der Polarität
der Betriebsspannungsquelle und der Art der bei den logischen Schaltungen verwendeten
ruhenden Schaltelementen abhängt, kann es sich bei der erfindungsgäinäß eingangsseitig
verwendeten Steuerspannung um die Ladespannung oder um die Entladespannung des Kondensators
handeln.
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Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindungen sollen im folgenden
an Hand der Figuren näher veranschaulicht werden. Als Beispiel für ein anzusteuerndes
logisches Schaltelement ist im rechts der Trennlinie I befindlichen Teil der F i
g. 1 eine übliche bistabile Kippstufe dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus
zwei Transistoren 1 und 2, deren Kollektoren über Widerstände 3 und 4 mit einer
positiven Betriebsspannungsquelle P und über Widerstände 5 und 6 jeweils mit der
Basis des anderen Transistors verbunden sind. Eine mitNbezeichnete Spannungsquelle
negativer Polarität stellt die Sperrung der Transistoren 1 und 2 über Widerstände
7 und 8 sicher. Diese bistabile Kippstufe besitzt die beiden Ausgänge A1 und A"
welche jeweils antivalent sind, d. h., wenn der eine Äusgang ein 1-Signal führt,
ist am anderen ein 0-Signal vorhanden, und umgekehrt. Vereinbarungsgemäß möge beim
dargestellten Beispiel das 1-Signal ungefähr dem Masse- oder Erdpotential von 0
Volt und das 0-Signal einem Potential von >_ 50 % der Spannungsquelle P entsprechen.
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Die bisher beschriebene bistabile Kippstufe ist mit einer dynamischen
Eingangsschaltung versehen, beispielsweise mit der sich links der Trennlinie I befindlichen,
an anderer Stelle bereits vorgeschlagenen Anordnung, welche aus den Widerständen
9 und 10 besteht, die einerseits mit den Kollektoren der Transistoren 1 und 2, andererseits
mit den Kathoden der Dioden 11 und 12 und über die Kondensatoren 15 und 16 mit dem
Eingang E verbunden sind. Die Anöden der Dioden 11 und 12 sind an die Basen der
Transistoren 1 und 2 geführt. Durch die Widerstände 13 und 14, über die die Verbindungsstellen
des Widerstandes 9 (bzw. 10) mit der Diode 11(bzw. 12) und dem Kondensator 15 (bzw.
16) mit der positiven Spannungsquelle. P verbunden sind, wird die Kippstufe gegen
Störspannungen, die sich auf der mit dem Eingang E verbundenen Leitung befinden
können, unempfindlicher gemacht. Jedesmal, wenn am Eingang E ein übergang von 0-
auf 1-Signal stattfindet, wechselt der Signalzustand an,den beiden Ausgängen A1
und A., indem ein derartiger Eingangsimpuls mit abfallenden Impulsflanken über den
jeweils infolge des durchlässigen Zustandes des ihm zugeordneten Transistors aufgeladenen
Kondensators eine Sperrung dieses Transistors und damit eine Signalumkehr an den
Ausgängen A1 und A, bewirkt. Wenn nun der Eingang E nur mittels Drucktasten angesteuert
würde, so sind infolge Kontaktprellens Fehlschaltungen meist unvermeidlich.
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- In F i g. 2 ist allgemein das Blocksymbol für eine bistabile Kippstufe
mit einem auf beiden Kippstufenhälften wirkenden dynamischen Eingang E dargestellt.
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F i g. 3 zeigt die dem Eingang E einer bistabilen Kippstufe 17 gemäß
F i g. 1 bzw. 2 vorzuordnende Steuereinrichtung.
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Der Eingang E steht über eine Leitung und den Ruhekontakt einer Drucktaste
18 mit, im Fall der Anordnung nach F i g. 1, einer positiven Spannungsquelle -f-
U in Verbindung, deren Potential zweckmäßigerweise nicht dasjenige übersteigen sollte,
welches in gesperrtem Zustand der Transistoren 1 bzw. 2 an den Ausgängen A1 bzw.
A., ansteht. Es wird dadurch der Kondensator 19 auf den Wert
dieser
Spannung aufgeladen. Bei Betätigung der Drucktaste 18 schließt ihr Arbeitskontakt,
worauf die Entladung des Kondensators 19 einsetzt und am Eingang E ein Spannungssignal
mit abfallenden Impulsflanken entsteht, wie es zur Umsteuerung der bistabilen Kippstufe
benötigt wird. Die Zeitkonstante des Entladestromkreises des Kondensators 19 wird
zweckmäßig so klein gewählt, daß die Potentialänderungsgeschwindigkeit ausreicht,
um die bistabile Kippstufe 17 umzusteuern. Ein nachfolgendes Kontaktprellen, d.
h. ein wiederholtes Öffnen und Schließen des Arbeitskontaktes kann sich dabei nicht
auswirken, da durch Öffnen des Ruhekontaktes der Drucktaste 18 eine Wiederaufladung
des Kondensators 19 unterbunden ist. Beim Loslassen der Drucktaste 18 schließt der
Ruhekontakt, und eine erneute Aufladung des Kondensators 19 kann erfolgen, so daß
danach eine erneute Umschaltung der bistabilen Kippstufe 17 möglich ist.
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Wenn die Betätigungsgeschwindigkeit der Drucktaste 18 so klein ist,
daß die Kontaktbrücke für eine nicht mehr vernachlässigbar geringe Zeit in der Zwischenstellung
zwischen Arbeits- und Ruhekontakt verweilt, könnte unter Umständen, je nach Art
der vorliegenden Schaltung, ein mehr oder weniger großer Abfluß der Ladung des Kondensators
19 in den immer vorhandenen Leckstrompfaden zu befürchten sein, der den Energieinhalt
des Kondensators derart vermindert, daß eine sichere Umsteuerung der Kippstufe 17
nicht mehr gegeben ist. Um diesem Nachteil zu begegnen, kann der Ruhekontakt der
Drucktaste 18 wie angedeutet durch einen hochohmigen Widerstand 20 überbrückt
werden. Der Widerstand 20 wird gerade so groß gewählt, daß er die auftretenden
Leckstromverluste kompensiert.
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Es erweist sich oft als nicht möglich, den Kondensator 19 in
unmittelbarer Nähe der Drucktaste 18
anzuordnen, oder man strebt an, ihn mit
der bistabilen Kippstufe 17 baulich zusammenzufassen. Wenn dabei längere Verbindungsleitungen
zwischen der Drucktaste 18 und der bistabilen Kippstufe 17 erforderlich sind, so
könnte deren Induktivität zusammen mit der Kapazität des Kondensators 19 zu Schwingungen
Anlaß geben, welche genauso wie die Prellimpulse Fehlschaltungen zu bewirken vermögen.
Durch einen zusätzlichen, relativ niederohmigen Widerstand 21 können diese Schwingungen
jedoch auf ein erträgliches Maß gedämpft werden. Die Verwendung eines derartigen
Widerstandes bringt zudem noch den Vorteil, daß der relativ hohe Entladestrom des
Kondensators 19 bei Betätigung des Arbeitskontaktes der Drucktaste 18 herabgesetzt
und so die Kontakte der Drucktaste 18 geschont werden.
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Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung läßt sich auch ohne Ruhekontakt
realisieren. Hierzu ist in F i g. 5 ein Beispiel gezeigt. Bei nicht betätigter Drucktaste
wird der Kondensator 19 über die Widerstände 21 und 22 von der positiven Spannungsquelle
+ U aufgeladen, während bei Tastendruck der Entladevorgang analog den zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispielen erfolgt. Der Widerstand 22 ist so hochohmig zu wählen, daß
sich der Kondensator 19 während der Prellzeit des Arbeitskontaktes nur unwesentlich
auflädt. Auf Grund dieser sich so ergebenden Zeitkonstante wird die Abwartezeit,
d. h. die Zeit, welche mindestens zwischen zwei Betätigungen der Drucktaste zwecks
erforderlicher Aufladung des Kondensators 19 zu verstreichen hat, geringfügig gegenüber
den Ausführungen nach F i g. 3 und 4 erhöht.