DE2365092C3

DE2365092C3 - Elektronische Schaltung zur Frequenz- und Phasenüberwachung von Taktimpulsen

Info

Publication number: DE2365092C3
Application number: DE19732365092
Authority: DE
Inventors: Reinhard 1000 Berlin Müller
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-12-22
Filing date: 1973-12-22
Publication date: 1982-01-07
Also published as: DE2365092B2; DE2365092A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei Informationsübertragungen ist es häufig notwendig, Sende- und Empfangsgeräte mit einem gemeinsamen Taktsignal zu synchronisieren. Das Taktsignal wird hierzu oft über große Entfernungen übertragen, demzufolge Frequenz- und Phasenfehler und damit letztlich Fehler in der Informationsübertragung entstehen können.

Damit ergibt sich die Notwendigkeit, ein solches Taktsignal auf Frequenz- und Phasenfehler hin zu überwachen. Dabei muß die Schaltung zur Überwachung des Taktsignals insoweit fehlersicher ausgelegt sein, daß das Taktsignal bei einem Signalfehler in keinem Falle, d. h. auch bei Ausfall oder Fehlern von Bauelementen, an den Ausgang; der Schaltung gelangen kann. Bei Verwendung von Gleichstromsignalen verarbeitenden Bausteinen ist die Gefahr einer solchen durch Bauelementefehler verursachten Übertragung von fehlerbehafteten Taktsignalen besonders groß. Dagegen wird die Fehlergefahr bei Wechselstromsignalen über Ein- und Ausgangsübertrager verarbeitenden Bausteinen stark verringert oder sogar gänzlich ausgeschlossen.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der ein aus mehreren Stufen bestehendes Schieberegister vorhanden ist mit einer Eingangsklemme zum Empfangen der zu überwachenden Impulsreihe und ein an das Schieberegister angeschlossener Taktinipulsgeber mit einer höheren Impulswiederholungsfrequenz als die der zu überwachenden Impulsreihe zum Verschieben der der Eingangsklemme zugeführten Impulse durch das Schieberegister vorhanden ist und eine einerseits an das Schieberegister und andererseits an die Alarmanordnung angeschlossene Abzweiganordnung vorhanden ist, die in Reaktion auf das Weiterschieben der zu überwachenden Impulse der Alarmanordnung ein zwischen zwei Spannungspegeln wechselndes Signal mit einer höheren Wiederholungsfrequenz als die Impulswiederholungsfrequenz der zu überwachenden Impulsreihe zuführt (DE-OS 21 07 245).

Ferner ist eine Taktversorgungsanlage bekannt, bei der in jeder Takterzeugungseinheit jeweils eine Stufe einer bistabilen Schaltung angeordnet ist, an deren Ausgängen ein eindeutiges Kriterium für den aktiven Zustand oder den Reservezustand einer Takterzeugungseinheit zur Ve/fügung steht, bei der weiterhin in jeder Takterzeugungseinheit ein Signalgeber vorhanden ist, der einerseits über die Ausgänge der bistabilen Schaltung vorbereitet ist und an dessen Ausgang ein den Zustand der betreffenden Takterzeugungseinheit kennzeichnendes Kriterium in Form eines Vorbereitungssignals zur Verfügung steht und schließlich in der zu versorgenden Taktempfangseinheit je Taktphase eine Bewertungsschaltung vorhanden ist, die sowohl mit dem Takt als auch mit den Vorbereitungssignalen beider Takterzeugungseinheiten beaufschlagt ist und die nur jeweils den von der als aktive Einheit gekennzeichneten Takterzeugungseinheit gesendeten Takt über Taktverstärkerstufen an die einzelnen Taktgattereingänge weitergibt.(DE-AS 20 59 797).

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine fehlersichere elektronische Schaltung zur Frequenz- und Phasenüberwachung zu erstellen, die weder bei Frequenz- und Phasenfehlern noch bei Fehlern der Bausteine in der Schaltung eine Weitergabe des Taktsignals zuläßt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die in den Patentansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteile der Schaltung liegen neben der Fehlersicherheit der Schaltung im besonders einfachen Aufbau, da Phase und Frequenz im Gegensatz zu anderen Schaltungen einkanalig überprüft werden können und in der Tatsache, daß die Schaltung nur in Abhängigkeit eines erneuten Quittungssignals nach einem erkannten Taktsignalfehler neu gestartet werden kann. Somit ist eine ungewollte Übertragung von einzelnen Taktsignalen ohne vorherige Beseitigung des vorliegenden Fehlers weitgehend ausgeschlossen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen beschrieben.

F i g. I zeigt ein Blockschaltbild der Schaltung,

Fig. 2 zeigt den Signalablauf der Taktüberwachung bei einwandfreiem Taktsignal,

F i g. 3 zeigt den Signalablauf bei zu langer Impulsfolge des Taktes,

F i g. 4 zeigt den Signalablauf bei zu kurzer Impulsfol-

ge des Taktes,

F i g. 5 zeigt einen Signalablauf der Taktöberwachung bei einer Taktimpulsfolge mit einem Vielfachen der normalen Arbeitsfrequenz.

Zur Erläuterung der Schaltung werden nacheinander die Taktüberwachung bei Normalablauf, bei einer Taktimpulsfolge, die zu lang ist, bei einer Taktimpulsfolge, die zu kurz ist und bei einer Taktimpulsfolge mit einem Vielfachen der normalen Arbeitsfrequenz beschrieben.

1. Taktüberwachung bei Normalablauf

Unter Normalablauf des Taktes ist hierbei zu verstehen, wenn der Taktimpuls innerhalb einer vorgeschriebenen Zeittoleranz dem vorhergehenden Taktimpuls folgt

Nach Fig. 1 und Fig.2 liegt zunächst an der Taktüberwachung ein Quittungssignal Q kurzfristig an. Es wird vorausgesetzt, daß das Quittungssignal durch eine ebenfalls in sicherer Bausteintechnik ausgeführte Schaltung so erzeugt wird, daß durch einen Fehler niemals ein Dauer-L-Signal Q anliegt Dieses Qaittungssignal Q wird einem Speicher 5p mit Rücksetzvorrang einerseits direkt und andererseits über die ODER-Glieder O\ und O₂ zugeführt Dadurch wird der Speicher Sp gesetzt; Signal 2 bleibt dauernd bestehen. Ein anliegendes Quittungssignal Q führt dem UND-Glied U\ über das ODER-Glied O\ und über den Speicher Sp gleichzeitig L-Signal zu. Liegt zum gleichen Zeitpunkt ein Taktimpuls an U\, so ist die Bedingung des UND-Gliedes U\ erfüllt so daß an dessen Ausgang L-Signal geführt wird. Das Ausgangssignal 3 des UND-Gliedes U₁ stellt zugleich den Ausgang der Gesamt-Taktüberwachung dar. Das Signal 3 wird dem Zeitglied 71 zugeführt, wodurch das Signal 4 an dessen Ausgang für die Zeit der Zeitverzögerung 11 durch das Zeitglied gesetzt wird. Das Signal 4 liegt am UND-Glied U₂ an, gleichzeitig mit dem Signal 7, das zu diesem Zeitpunkt auf logisch Null liegt Damit ist die Bedingung des UND-Gliedes Ui gegeben, und am Ausgang liegt to das Signal 5 am Zeitverzögerungsglied T₂ an. Am UN D-Glied U₃ liegt somit das Signal 6 des Ausgangs des Zeitverzögerungsgliedes T₂ und das Signal 5 an. Damit ist die Bedingung des UND-Gliedes U₃ solange nicht gegeben, wie das die Zeitverzögerung ti anstoßende Signal 5 noch anliegt. Mit dem Ausbleiben des Signals 5 ist die Bedingung des UND-Gliedes U₃ erfüllt, wodurch das Signal 7 einerseits am ODER-Glied O\ und andererseits am UND-Glied U₂ anliegt. Durch das Anliegen des Signals 1 am UND-Glied U₂ wird sichergestellt, daß über das UND-Glied U₂ kein weiteres Signal wehergeleitet werden kann. Dadurch bleibt Signal 5 in jedem Falle auf logisch Null, und der Ausgang des Zeitverzögerungsgliedes T₂, das Signal 6, wird über das UND-Glied U₃ als Signal 7 weitergegeben. Somit bestimmt sich die Länge des Signals 7 ausschließlich aus der um das Signal 5 reduzierten Länge des Signals 6 am Ausgang des Zeitverzögerungsgliedes T₂. Über das ODER-Glied O₁ liegt identisch zum Signal 7 jetzt das Signal 8 wiederum am UND-Glied U\. Trifft für die Dauer des gesetzten Signals 8 ein weiterer Taktimpuls Tein, so ist die Bedingung des UND-Gliedes U\ wiederum erfüllt, da der Speicher Sp nach wie vor gesetzt ist. Die Speicherstellung des Speichers 5p wird dabei abwechselnd durch das negierte Taktsignal (T) M oder das Signal 8, die beide über das ODER-Glied O₂ dem Eingang R des Lt'peichers zugeführt werden, aufrechterhalten. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, wie das Taktsignal T genau in das in Signal 6 dargestellte Zeitintervall <2 fällt Damit liegt beim Normalablauf des Taktes am Ausgang A der Schaltung das überwachte Taktsignal Tan.

2. Zu lange Taktimpulsfolge

Nach Fig.3 und Fig. 1 folgt bei einer zu langen Taktimpulsfolge der auf einen ersten Taktimpuls folgende Taktimpuls außerhalb der in Punkt 1 beschriebenen Zeit rZ Durch das Ausbleiben des L-Signals 6 am Ausgang des Zeitverzögerungsgliedes T₂ wird das Signal 7 am Ausgang des UND-Gliedes U₃ ebenfalls zu logisch Null. Dadurch ist das Signal 8 am Ausgang des ODER-Gliedes O₁ auf logisch Null gesetzt und jeder nachfolgende Taktimpuls findet die Bedingung des UND-Gliedes U\ nicht mehr erfüllt

Durch das Ausbleiben des L-Signals 8 am Ausgang des ODER-Gliedes O_x wird der Speicher Sp beim nächsten Taktimpuls zurückgesetzt (Ausgang logisch Null.) Dadurch liegt auch am Ausgar ^ A der Schaltung kein Taktsigna! 7"mehr; die Taktüberv, achung muß neu über das Quiltungssignal Q gestartet werden.

3. Zu kurze Taktimpulsfolge

Bei einer zu kurzen Taktimpulsfolge folgt nach F i g. 4 und F i g. 1 der nachfolgende Taktimpuls dem vorangehenden bereits im Zeitintervall 11 nach Signal 4. Da zu diesem Zeitpunkt aber der Speicher Sp nur durch das negierte Taktsignal gehalten wird, wird dieser infolge eines jetzt auftretenden Taktsignals T unbedingt zurückgesetzt Damit ist für jeden folgenden Taktimpuls die Bedingung des UND-Gliedes U\ nicht mehr erfüllt. Somit gelangt auch kein Taktimpuls mehr an den Ausgang A der Taktüberwachung. Demzufolge kann die Taktüberwachung nur wieder über ein Quittungssignal ζ) gestartet werden.

4. Taktimpulsfolge mit einem Vielfachen
der normalen Arbeitsfrequenz

Nach F i g. 5 und F i g. 1 gelangt der erste Taktimpuls mit dem Quittungssignal Q an das UND-Glied U₁, und die Taktüberwachung wird wie beim Normalablauf nach Fig.2 angestoßen. Der nächste Taktimpuls liegt dagegen entsprechend zu Fig.4 im Zeitintervall M nach Signal 4.

Damit ist aber Signal 7 am Ausgang des UND-Gliedes U₃ und auch Signal 8 am Ausgang des ODER-Gliedes O\ mit Sicherheit auf logisch Null gesetzt. Damit ist die Bedingung des UND-Gliedes U\ nicht gegeben, und der Takt kann nicht an das Zeitverzögerungsglied T₁ weitergegeben werden. Andererseits muß beim Ausbleiben des L-Signals 8 und beim Anliegen des Signals Γ über d?s ODER-Glied O₂ der Speicher Sp mit Sicherheit zurückgesetzt werden, da sein Ä-Eingang gesetzt wird. Dadurch ist für a!h nachfolgenden Taktlirpulse die Bedingung des UND-Gliedes U\ nicht mehr erfüllt. Somit kann die Taktüberwachung erst durch ein neues Quittungssignal Pgestartet werden.

Technische Ausführung

Bei der technischen Ausführung muß die Taktüberwachungsschaltung aus fehlersicheren Bauelementen erstellt werden. Sie verarbeitet dynamische Signale. Die Ausgänge der Bauelemente gehen bei auftretenden Fehlern immer nach iogiscli Null (Fehlervorzugslage). Die logisch parallel aber elektrisch in Reihe geschalteten Eingänge, die von einem Ausgangssignal betrieben werden, erhalten durch den Abriß einer Verbindung an

beliebiger Stelle gleichzeitig Null-Signal. Fehlerlichere Bausteine der in der Schaltung benötigten Art wurden bereits in den Deutschen Offenlegungsschriften 19 33 713, 19 50 330, 19 50 331, 20 14 135 und 20 H MO beschrieben.

Es versteht sich, daß der Schaltung auch statische Signale zugeführt werden können, nur bedarf es in diesem Falle einer Umwandlung der statischen in dynamische Signale und am Ausgang umgekehrt die Umwandlung dynamischer Signale in statische Signale.

£ur Anzeige eines Fehlers des Taktsignals Γ wurde der Schaltung eine Kontrollampe an Signal 6 am Ausgang des Zeitverzögerungsgliedes 7? angefügt. Gemäß Signal 6 leuchtet diese Lampe solange, wie ein

■) Normalablauf des Taktsignals vorliegt. Erst bei Abfall des Signals wird die nach dem Ruhestromprinzip arbeitende Kontrollampe ebenfalls abgestellt. Ein Ausfall der Kontrollampe zeigt somit einen Fehler des überwachten Taktsignals Γ oder einen Fehler in den

ίο verwendeten Bausteinen an.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Schaltung aus fehlersicheren, mit Wechselstromsignalen arbeitender; Bausteinen zur Frequenz- und Phasenüberwachung von Taktimpulsen und zur Sperrung der Weitergabe fehlerhafter Taktimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Quittungssignal (Q) ein Speicher (Sp) gesetzt wird und gesetzt bleibt, solange die Taktimpulse innerhalb eines Zeitintervalls ff 2) eintreffen, das von zwei vom vorhergehenden Taktimpuls angestoßenen Zeitverzögerungsgliedern (T₁, T₂) festgelegt ist.

2. Elektronische Schaltung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (Sp) mit Rücksetzvorrang verwendet wird und der Speicher (Sp) solange gesetzt bleibt, wie das negierte Taktsignal (T) oder das das Zeitintervall (t 2) bestimmende Signal (8) über ODER-Glieder (O₁, O₂) am Rücksetzeingang (R)neg\ert anliegt.

3. Elektronische Schaltung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem ersten logischen UND-Glied (U,) das Taktsignal (T), der Ausgang des Speichers (Sp) und das das Zeitintervall (t 1) bestimmende Signal (8) anliegt, demzufolge bei Erfüllung der logischen UND-Bedingung der am Ausgang des UND-Gliedes (U,) anstehende Taktimpuls (T) ein Zeitverzögerungsglied (T,) und damit ein zweites UND-Glied (U₂) anstößt, wodurch nach Beendigung eines vom Zeitverzögerungsglied (Ti) erzeugten und durch den vorherigen Taktimpuls ausgelösten zeitverzögerten Signals (6), das über ein drittes UND-Glied (U₃) um die Zeitdauer des Taktimpulses vermindert, einerseits über ein ODER-Glied (Οχ) dem ersten UND-Glied (U,) und andererseits negiert dem zweiten UND-Glied (Ui) zugeführt wird, das Zeitverzögerungsglied (T,) erneut angestoßen wird.

4. Elektronische Schaltung nach einem der Patentansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Zeitverzögerungsgliedes (T₂) eine Kontrollampe ^angeschlossen ist.