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Es ist ferner bekannt, zur Erzeugung von prellfreien Impulsen, die
von nicht prellfreien Kontakten stammen und zur Steuerung elektronischer Auswerteeinrichtungen
dienen, eine mono stabile Kippschaltung zu verwenden. Diese Kippschaltung wird von
der ersten Prellung ausgelöst und kippt dann in einer definierten Zeitspanne, die
etwas länger als die erwartete Prellzeit ist, hin und her und gibt dabei einen Impuls
bestimmter Länge ab. Werden nun während dieser Zeitspanne der Schaltung weitere
Impulse zugeführt, so können sich diese auf den von der Kippschaltung abgegebenen
Ausgangsimpuls nicht auswirken. Die Schaltung erfüllt an sich die Aufgabe, Prellungen
von Kontakten innerhalb einer bestimmten Zeitspanne unwirksam zu machen, sie spricht
jedoch auf Grund ihrer Wirkungsweise auf jeden ihr zuge-
führten
Spannungssprung, also insbesondere auch auf irgendwelche Störimpulse, in gleicherWeise
an, als ob ihr ein zu verarbeitender Spannungssprung zugeführt worden wäre.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei einer Empfangseinrichtung für
über Leitungen übermittelte Wechselspannungssignale die Störbeeinflussung zu vermeiden
und außerhalb der Nutzimpulse auftretende Störimpulse eindeutig von diesen zu unterscheiden.
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Dies wird dadurch erreicht, daß das Ausgangssignal einer als Zeitglied
dienenden monostabilen Kippstufe mit einer auf die Zeitdauer möglicher Störeinbrüche
abgestimmten Standzeit dem Taktimpulseingang einer bistabilen Kippstufe, an deren
B edingungseingang das von den Wechselspannungssignalen abgeleitete und ihnen entsprechende
Gleichspannungssignal anliegt, zugeführt wird, und daß die beiden mit einer Signalflanke
vorgegebener und zueinander entgegengesetzter Richtung triggerbaren Eingänge der
monostabilen Kippstufe jeweils über ein Verknüpfungsschaltglied, das einen der beiden
Ausgänge der bistabilen Kippstufe mit dem abgeleiteten Gleichspannungssignal bzw.
dem dazu inversen Signal verknüpft, derart angesteuert werden, daß einem Ausgang
der bistabilen Kippstufe ein um die Standzeit der monostabilen Kippstufe versetztes
störungsfreies Signal zur Betätigung einer nachgeschalteten Zählvorrichtung entnehmbar
ist.
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Erfindungsgemäß wird also die Unterdrückung von Störeinflüssen durch
die Verwendung eines einzigen Zeitgliedes in Form einer monostabilen Kippstufe durchgeführt.
Über die zur Verfügung stehenden beiden Eingänge für positive und negative Flanken
des die Kippstufe ansteuernden Signals wird in Verbindung mit den als Zusatzinformation
verwerteten Ausgangssignalen der bistabilen Kippstufe einmal eine Anfangsimpulsverzögerung
und zum anderen die Verlängerung des Ausgangsimpulses um die Ansprechverzögerung
erreicht. Durch die Verknüpfung der Ausgangssignale mit den ursprünglich von den
Wechselspannungsimpulsen abgeleiteten Gleichspannungssignalen kann also ein Ausgangsimpuls
erst dann ausgegeben werden, wenn nach Ablauf der Standzeit der monostabilen Kippstufe
das auszuwertende Signal noch andauert. Durch diese Anfangsverzögerung können sich
also kurze Störimpulse während der Signalpausen und durch Kontaktprellungen hervorgerufene
Störimpulse nicht mehr auswirken. Da gleichzeitig eine Verlängerung bei Impulsende
vorgenommen wird, wird durch diese Störunterdrückung der Impuls ohne Verzerrung
weitergegeben. Da sich somit ein im Vergleich zum ursprünglichen Impuls unverkürzter
Gesamtimpuls ergibt, bleibt auch bei minimalen Impulslängen die für eine nachgeschaltete
Zähleinrichtung benötigte Auswertezeit erhalten.
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Gleichzeitig werden Einbrüche während des zu verarbeitenden Impulses
bis zur Dauer der Kippzeit der monostabilen Kippstufe überbrückt, da diese durch
die bereits gesetzte bistabile Kippstufe über die Verknüpfung derart vorbereitet
ist, daß sie zu Beginn von möglichen Impulslücken getriggert wird. Es wird mit Beendigung
des durch die Störung verursachten Kippvorgangs der monostabilen Stufe geprüft,
ob die Unterbrechung bereits aufgehoben ist. Ist dies der Fall, bleibt das bis dahin
durch die bistabile Kippstufe aufrechterhaltene Ausgangssignal weiter bestehen.
Da sich also kurzzeitige Unterbrechung nicht auf das durch die Zähleinrichtung zu
verwertende
Ausgangssignal auswirken können, werden dadurch fälschliche Mehrfachzählungen
vermieden.
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Erfindungsgemäß werden die für die Ansteuerung der monostabilen Kippstufe
benötigten und zueinander komplementären Gleichspannungssignale, die den empfangenen
Wechselspannungssignalen entsprechen, an den Ausgängen einer retriggerbaren monostabilen
Kippstufe, die von einem durch die eintreffenden Wechselspannungssignale beeinflußten
Schmitt-Trigger gesteuert wird, abgenommen. Bei entsprechender Wahl der Impulszeit
dieser monostabilen Stufe können also die sich aus dem eintreffenden Wechselspannungssignal
ergebenden Einzelimpulse in einfacher Weise in einen Gesamtimpuls umgesetzt werden.
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Erfindungsgemäß wird als bistabile Kippstufe ein D-Flip-Flop verwendet
und die Verknüpfungsschaltglieder stellen NAND-Schaltglieder dar. Die zueinander
komplementären Ausgangssignale der bistabilen Kippstufe werden jeweils mit den entsprechenden
Ausgangssignalen der zweiten, den Gesamtimpuls herstellenden monostabilen Kippstufe
verknüpft. Bei der Verknüpfung der jeweils im stabilen Ruhezustand ausgegebenen
Signale wird das am Ausgang des betreffenden Verknüpfungsschaltgliedes entstehende
Signal über einen Inverter dem zugeordneten Eingang der als Zeitglied dienenden
monostabilen Kippstufe zugeführt.
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Werden erfindungsgemäß die in der Empfangseinrichtung verwendeten
Baueinheiten durch integrierte Schaltkreise gebildet, so ergibt sich neben niedrigen
Kosten ein geringer äußerer Schaltungsaufwand. Ein 4 NAND-Schaltglieder enthaltender
Baustein kann beispielsweise zur Bildung der beiden Verknüpfungsschaltglieder und
des benötigten Inverters herangezogen werden. Das in einem derartigen Baustein enthaltene
4. NAND-Schaltglied kann dann als Ausgangsentkopplungsglied dienen.
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An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden noch näher
erläutert. Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Empfangseinrichtung
für 1 6-kHz-Zählimpulse, F i g. 2 ein Zeitdiagramm für die an den einzelnen Schaltungspunkten
auftretenden Signale.
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In dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 sollen a und b die Anschlußpunkte
für eine Amtsleitung darstellen, über die 1 6-kHz-Zählimpulse zu der Empfangseinrichtung
gesendet werden. In bekannter Weise ist zur Trennung der Sprechströme und der Zählimpulse
eine Weichenschaltung W vorhanden.
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Mit dem aus den Kondensatoren C1 und C2 sowie der Induktivität L1
bestehenden Sperrfilter wird verhindert, daß die vom Amt kommenden 1 6-kHz-Zählimpulse
zum Fernsprechapparat FA gelangen.
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Über den zweikreisigen, aus der Induktivität L 2 und den Kondensatoren
C3 und C 4 sowie der Induktivität L 3 und dem Kondensator C 5 bestehenden 1 6-kHz-Bandpaß
wird ein eintreffender Zählimpuls der Empfangseinrichtung zugeleitet. Für die in
ihr enthaltenen Baueinheiten werden integrierte Schaltkreise, beispielsweise TTL-Schaltkreise,
verwendet.
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Mit den über den Bandpaß empfangenen Zählimpulsen wird über die Vorwiderstände
R 5 und R 6 der mit seinem Schaltsymbol gezeigte Operationsverstärker OV angesteuert.
Der Spannungsteiler Rt und R 2 dient zur Erzeugung der durch die Kondensatoren C
6 und C 7 stabilisierten Versorgungsspannung für den Operationsverstärker. Die mit
dem
Kondensator C 8 vorgenommene Frequenzkompensation unterdrückt
die Schwingneigung des Verstärkers. Mit den Filterabschlußwiderständen R 3 und R
4 wird der Eingangswiderstand der Empfangseinrichtung dem Leitungswiderstand angepaßt.
Sie bilden einen Spannungsteiler für den 1 6-kHz-Eingangspegel.
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Durch Einlegen der Brücke BR 1 und gleichzeitiges Herausnehmen der
Brücke BR 2 kann eine Umschaltung auf eine geringere Ansprechempfindlichkeit vorgenommen
werden. Dadurch läßt sich ein Ansprechen des Empfängers unter ungünstigsten Bedingungen
durch Nebensprechen verhindern. Normalerweise sollte die Empfangseinrichtung bei
Zugrundelegung eines maximalen Schleifenwiderstandes von 1800 Ohm bei einem 1 6-kHz-Eingangspegel
von -2,9 N noch sicher arbeiten. Durch eine entsprechende Wahl des Verhältnisses
von Rückkopplungswiderstand R7 zu dem Vorwiderstand R 6 kann die Verstärkung des
Operationsverstärkers so ausgelegt werden, daß bei diesem minimalen Eingangspegel
die obere Schwellspannung des nachgeschalteten Schmitt-Triggers ST überschritten
wird.
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Die am Ausgang des Operationsverstärkers abzunehmende Spannung wird
zur Abriegelung der Gleichspannung über den Kondensator C 9 der Schmitt-Trigger-Schaltung
zugeführt. Der Widerstand R 9 ist so dimensioniert, daß ohne Ansteuerung der Eingang
des Schmitt-Triggers auf Logikpotential Null gehalten wird. Der Ausgang des Schmitt-Triggers
liefert während der positiven 1 6-kHz-Halbwellen Rechteckimpulse. Die Breite dieser
Impulse wird durch die Größe des Empfangspegels und die Hysterese des Schmitt-Triggers
bestimmt. Der Ausgangswiderstand des Operationsverstärkers ist über den Widerstand
R 8 so niederohmig ausgelegt, daß durch die Belastung des Schmitt-Triggers während
der positiven Halbwellen die Ausgangsspannung des Verstärkers nicht absinkt.
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Mit der nachgeschalteten retriggerbaren monostabilen KippstufeM 1
werden die Einzelimpulse in einen Gesamtimpuls umgesetzt. Die durch das bei einer
in integrierter Technik aufgebauten monostabilen Kippstufe vorgesehene und aus dem
WiderstandR 10, dem Kondensator C 10 und der Diode G 1 bestehende externe Zeitglied
bestimmte Impulszeit der Kippstufe muß mindestens eine 1 6-kHz-Periode betragen.
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Von den Ausgängen dieser Kippstufe wird nun unter Zwischenschaltung
von Verknüpfungsgliedern die monostabile Kippstufe M2, mit der die geforderten Zeitbedingungen
zur Unterdrückung von Störimpulsen durchgeführt werden, angesteuert. Ihre Kippzeit,
die durch das aus dem Widerstand R 11, dem KondensatorC 11 und der Diode G2 bestehende
externe Zeitglied bestimmt ist, kann beispielsweise auf 30 msec bemessen sein. Diese
monostabile Kippstufe verfügt über zwei Eingänge, von denen der EingangA durch negative
Flanken des Ansteuersignals und der Eingang B durch positive Flanken des Ansteuersignals
triggerbar ist. Die Ansteuerung der monostabilen Kippstufe wird dabei durch eine
Zusatzinformation erreicht, die mit dem dieser Kippstufe nachgeschalteten D-Flip-Flop
BK erzeugt wird.
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Durch das NAND-Schaltglied 0 3 wird der im stabilen Ruhezustand signalführende
Ausgang des D-Flip-Flops mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe Ml verknüpft
und ist über das Schaltglied G5 invertiert auf den Eingang A der monostabilen Kippstufe
M 2 geführt. Mit Beginn eines am Ausgang
der monostabilen Kippstufe M1 gegebenen
Impulses wird somit die monostabile KippstufeM2 getriggert und gibt am Ausgang einen
Impuls mit einer ihrer Kippzeit entsprechenden Zeitdauer ab. Dieser Impuls wird
am Ausgang dieser Kippstufe abgenommen und liegt somit invertiert am mit positiver
Flanke triggerbaren Takteingang T des D-Flip-Flops. Gleichzeitig liegt der am Ausgangs
der monostabilen Kippstufe M1 abgegebene Impuls am D-Eingang des Flip-Flops. An
seinem Ausgang entsteht dann ein Impuls, wenn nach Ablauf der Kippzeit der monostabilen
Kippstufe M 2 am Bedingungseingang D der Eingangsimpuls noch andauert. Erst wenn
diese Bedingung erfüllt ist, wird der Ausgang des D-Flip-Flops geschaltet, d. h.,
der Beginn des Ausgangssignals ist um die Kippzeit der monostabilen Stufe M2 verzögert.
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Um das Flip-Flop in eine definierte Ausgangslage zu setzen, wird
über das aus dem Widerstand R 12 und dem Kondensator C16 bestehende RC-Glied der
RücksetzeingangR nach Anlagen der Versorgungsspannung kurzzeitig auf Logikpotential
Null gehalten, wodurch die Kippstufe in die richtige Ausgangslage gebracht wird.
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Der Eingang B der monostabilen Kippstufe M 2, der über das NAND-Schaltglied
G4, das den im Ruhezustand nicht signalführenden Ausgang des D-Flip-Flops mit dem
entsprechenden Ausgangs der monostabilen Kippstufe M1 verknüpft, angesteuert wird,
liegt während der geschilderten Anfangsimpulsverzögerung auf Logikpotential L. Da
dieser Eingang mit der positiven Flanke getriggert wird, setzt mit der Rückflanke
des ursprünglichen Impulses der Kippvorgang der monostabilen Stufe M2 ein. Dadurch
wird das D-Flip-Flop BK erst nach Ablauf der vorgegebenen Kippzeit der monostabilen
Stufe M2 zurückgesetzt, so daß der ursprüngliche Impuls entsprechend verlängert
wird. Durch die über die monostabile Kippstufe M 2 erzielte Anfangsimpulsverzögerung
und durch die am Ende des ursprünglichen Impulses vorgenommene Verlängerung kann
also der Impuls am Ausgang des D-Flip-Flops ohne Verzerrung abgenommen werden, unabhängig
davon, ob beim aufgenommenen Zählimpuls durch Kontaktprellungen oder sonstige Einflüsse
bedingte Störungen vorhanden waren.
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Sollte eine durch eine Störung verursachte Unterbrechung eines empfangenen
Zählimpulses auftreten, so ist die monostabile Kippstufe M 2 durch das bereits gesetzte
Flip-Flop derart vorbereitet, daß sie zu Beginn einer derartigen Impulslücke getriggert
wird.
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Dies geschieht durch die bei einer Unterbrechung am Eingang B entstehende
Flanke. Nach Ablauf der Kippzeit wird geprüft, ob die Unterbrechung aufgehoben ist.
Zu diesem Zeitpunkt wird nämlich wiederum der Takteingang des Flip-Flops mit der
am Ausgang der monostabilen Stufe entstehenden Impulstanke beaufschlagt, und es
wird entsprechend der am D-Eingang anliegenden Information ausgewertet.
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Ist die Störung kleiner als die vorgegebene Kippzeit der monostabilen
Kippstufe M 2, dann liegt am EingangD zum Zeitpunkt des Triggereinsatzes für das
Flip-Flop bereits wieder Logikpotential L an. Dadurch wird das Ausgangssignal durch
das Speicher-Flip-Flop weitergehalten, d.h., der Ausgang Q behält das Logikpotential
L bei.
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Über das dem D-Flip-Flop nachgeschaltete und als Inverter verwendete
NAND-Schaltglied G6 wird das Ausgangssignal einer entsprechenden Zählvorrichtung
zugeleitet.
Da also durch Störungen verursachte Unterbrechungen eines Zählimpulses bis zu einer
der Kippzeit der monostabilen Stufe entsprechenden Zeitdauer das Ausgangssignal
nicht beeinflussen, werden dadurch Doppelzählungen vermieden.
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Die an die beiden Ausgänge der monostabilen Kippstufe M2 und an die
Ausgänge des D-Flip-Flops angeschalteten Kondensatoren C 12 bis C13 dienen zur Stabilisierung
gegen Störspannungen, die über die Ausgänge einkoppeln können.
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Die geschilderten Funktionsabläufe werden durch das in der F i g.
2 dargestellte Zeitdiagramm verdeutlicht. In diesem Diagramm sind jeweils die an
den einzelnen Verknüpfungsschaltgliedern G3 und G4 anliegenden und über sie dem
Eingang A bzw. dem Eingang B der monostabilen Kippstufe M2 zugeführten Signale sowie
die an den Eingängen des D-Flip-Flops anliegenden bzw. an seinem Ausgang entstehenden
Signale gruppenweise zusammengefaßt.
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In der Zeilea ist ein eintreffender 1 6-kHz-Zählimpuls dargestellt,
der eine kurzzeitige Unterbrechung aufweist.
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Die Zeilen b bis e zeigen die durch das NAND-Schaltglied G3 verknüpften
und die dem Eingang A der monostabilen Kippstufe M2 zugeführten Signale.
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Dabei ist in Zeile b das am Ausgang Q der monostabilen Kippstufe M1
entstehende Signal, in Zeile c das am Ausgang Q des D-Flip-Flops entstehende und
einem Eingang des Schaltgliedes G 3 zugeführte Signal, in Zeile d das über die Verknüpfung
am Aus-
gang As des Schaltgliedes G3 entstehende und in Zeile e das am EingangA der
monostabilen Kippstufe M2 nach der Inversion durch das Schaltglied G 5 anliegende
Signal gezeigt.
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Die aus den Zeilen f bis h bestehende zweite Gruppe des Zeitdiagramms
zeigt die durch das NAND-Schaltglied G4 verknüpften und über seinen Ausgang dem
Eingang B der monostabilen Kippstufe M2 zugeführten Signale. Dabei ist in Zeile
f das aus dem ursprünglichen Signal abgeleitete und am Ausgange der monostabilen
KippstufeM1 entstehende Signal, in Zeile g das am Ausgang Q des D-Flip-Flops abnehmbare
und einem Eingang dieses Schaltgliedes zugeführte Signal gezeigt. In der Zeileh
ist das dem Eingang B der monostabilen Kippstufe M2 zugeführte Signal dargestellt.
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In der dritten Gruppe des Zeitdiagramms zeigt die Zeile i das am
Ausgang ç der monostabilen Kippstufe M2 abgegebene Signal und die Zeile k das dem
Eingang D des D-Flip-Flops zugeführte und dem ursprünglichen Zählimpuls entsprechende
Gleichspannungssignal. Ist die durch eine Störung verursachte Unterbrechung t des
ursprünglichen Impulses kürzer als die Standzeit tm der monostabilen Kippstufe,
so entsteht am Ausgang Q des D-Flip-Flops bzw. am Ausgang des Schaltgliedes G 6
das in der Zeile I dargestellte störungsfreie Signal, das durch die Anfangsimpulsverzögerung
und die vorgenommene Verlängerung um die Standzeit der Kippstufe versetzt abgegeben
wird.