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DE3744467C1 - Fail-safe digital filter - Google Patents

Fail-safe digital filter

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Publication number
DE3744467C1
DE3744467C1 DE19873744467 DE3744467A DE3744467C1 DE 3744467 C1 DE3744467 C1 DE 3744467C1 DE 19873744467 DE19873744467 DE 19873744467 DE 3744467 A DE3744467 A DE 3744467A DE 3744467 C1 DE3744467 C1 DE 3744467C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
filter
signal
monoflop
input
input signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19873744467
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Ing Weiss Lutz M
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DE19873744467 priority Critical patent/DE3744467C1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3744467C1 publication Critical patent/DE3744467C1/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/125Discriminating pulses
    • H03K5/1252Suppression or limitation of noise or interference

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Abstract

A simple fail-safe digital filter is to be created for monitoring an input signal which is subject to tolerances, which can be constructed of non-safe filters and which can be used for monitoring the significant errors of an input signal. According to the invention, the filter is constructed of more than three, preferably four identical mutually parallel and intrinsically non-safe filter channels (I to IV) which are ANDed (5) at the output end, the filter channels (I to IV) being supplied with derived pulses (1) of the differentiated rectified input signal (f) for monitoring the frequency and duty ratio of the input signal (f), which filter channels cause a subsequent channel monostable flip flop (18) to output a continuous-1 signal (7) as long as these pulses (1) fall within the defined window time ( DELTA t) of a 2nd filter monostable flip flop (17) which is controlled by a preceding 1st filter monostable flip flop (16> and, for monitoring for pulse overshoots and break-HAZARDS, each of the filter channels (I to IV) is connected in parallel with an arrangement in which detector monostable flip flops (22, 23) respond to irregularly collapsing edges of the input signal (f) during defined test times (ttest) of preceding monostable flip flops (20, 21) and activate a turn-off monostable flip flop (24), the signal (6) of which turns off the associated channel monostable flip flop (18). <IMAGE>

Description

Die Erfindung geht aus von einem signaltechnisch sicheren Digitalfilter zum Überwachen eines toleranzbehafteten Eingangssignals.The invention is based on a signal-safe digital filter for monitoring a tolerant input signal.

Solche Digitalfilter werden u. a. für Failsafe-Abschaltungen in sicherheitsrelevanten Steuerungen z. B. der Bahntechnik benötigt, wo ein Signal definierter Frequenz als "Lebendsignal" Indiz für eine Fahrtfreigabe ist. Dieses "Lebendsignal" kann z. B. von einer Zentrale über Linienleiter zum Zug gesandt und als 1-Signal für Fahrtfreigabe ausgewertet werden. Bei 0-Signal darf der Zug nicht fahren. Ebenso nicht, wenn das Filter versagt. Signaltechnisch sicher bedeutet, daß in solchen Fehlerfällen der Filterausgang stets auf die sichere Seite, d. h. 0-Signal gehen muß.Such digital filters are u. a. for failsafe shutdowns in safety-relevant Controls z. B. the railway technology needed where a signal defined frequency as a "live signal" is an indication of a travel authorization. This "live signal" can e.g. B. from a control center via line conductors Train sent and evaluated as a 1 signal for trip approval. At The train must not drive a 0 signal. Neither if the filter fails. In terms of signal technology, safe means that the filter output in such errors always on the safe side, d. H. 0 signal must go.

Derartige Filter sind nur schwer und aufwendig realisierbar.Such filters are difficult and expensive to implement.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, signaltechnisches sicheres Digitalfilter zu schaffen, das aus nicht sicheren Filtern aufgebaut ist und mit dem die ganze Palette möglicher Fehler eines Eingangssignals überwacht werden kann. Solche Fehler sind beispielsweise Überschreitungen der Taktfrequenztoleranz, Fehler im Tastverhältnis und Zufallsfehler durch Signalspitzen oder -einbrüche.The object of the invention is a simple, signal-safe To create digital filters that are made up of unsafe filters and with which the whole range of possible errors of an input signal can be monitored. Such errors are exceptions, for example the clock frequency tolerance, errors in the duty cycle and random errors due to signal peaks or dips.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.The task is performed according to the characterizing features of the claim 1 solved. Advantageous configurations are the subclaims removable.

Durch die Erfindung ergibt sich eine einfache, übersichtliche Schaltung, die vom Bauteileaufwand her als Mehrfachfilter auf eine Steckplatte paßt. Es können preiswertige gängige Bauelemente verwendet werden. Vorteilhaft ist auch die geringe Stromaufnahme.The invention results in a simple, clear circuit,  which fits as a multiple filter on a plug-in board in terms of component expenditure. Inexpensive common components can be used. Advantageous is also the low power consumption.

Anhand von schematischen Ausführungsbeispielen und Impulsdiagrammen wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.Using schematic exemplary embodiments and pulse diagrams the invention is explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Übersichtsschema für ein komplettes signaltechnisch sicheres Filter, Fig. 1 is an overview diagram of a complete fail safe filter,

Fig. 2 ein Blockschaltbild für einen Kanal des Filters mit Überwachungsschaltung, Fig. 2 is a block diagram for one channel of the filter with the monitoring circuit,

Fig. 3 bis 9 Impulsdiagramme zur Schaltung nach Fig. 2 für verschiedene Betriebs- und Fehlerzustände. Fig. 3 to 9 pulse diagrams for the circuit of FIG. 2 for various operating and error conditions.

Nach Fig. 1 wird ein zu überwachendes Signal f über einen Eingang E mehreren, hier vier parallelen Filterkanälen I, II, III, IV mit identischen, rückwirkungsfreien und unabhängigen Filterschaltungen 1, 2, 3, 4 zugeführt, die selbst nicht signaltechnich sicher zu sein brauchen. Die Ausgänge a der einzelnen Digitalfilterschaltungen 1 bis 4 sind dann über eine signaltechnisch sichere UND-Verknüpfung 5 geführt. Die signaltechnische Sicherheit ist hier durch die geschwärzte Ecke angedeutet. Der eigentliche Signalausgang des kompletten Filters ist mit A bezeichnet. Statt der UND- Verknüpfung 5 kann auch ein sicherer Parallelvergleicher Verwendung finden.According to Fig. 1 a to be monitored signal f is an input E multiple, here four parallel filter channels I, II, III, IV with identical, non-reactive and independent filter circuits 1, 2, 3, 4 are fed, which itself is not to be signaltechnich sure need. The outputs a of the individual digital filter circuits 1 to 4 are then routed via a signal-safe AND link 5 . The signal security is indicated here by the blackened corner. The actual signal output of the complete filter is labeled A. Instead of the AND link 5 , a safe parallel comparator can also be used.

Nur wenn alle vier Digitalfilterschaltungen den gleichen Ausgangszustand a = 1 haben, gibt der Filterausgang A logisch 1 aus. Vierfache Verfügbarkeit wird z. Zt. als signaltechnisch sicherer Standard von der DB akzeptiert und darf in sicherheitsrelevanten Anlagen angewendet werden. Es ist nicht anzunehmen, daß innerhalb einer bestimmten Ausfalloffenbarungszeit gleiche Fehler in allen vier Kanälen gleichzeitig auftreten. Only if all four digital filter circuits have the same initial condition a = 1, the filter output A are logically from the first Quadruple availability is e.g. Currently accepted as a signal-safe standard by the DB and may be used in safety-relevant systems. It is not to be assumed that the same errors will occur in all four channels simultaneously within a certain failure disclosure time.

Zu jeder Digitalfilterschaltung 1 bis 4 gehört nach der Erfindung noch eine - hier in Fig. 1 nicht näher dargestellte - Überwachungsschaltung (Watchdog-Schaltung) für spezielle Fehler, auf die erst in Fig. 2 im folgenden eingegangen wird. Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau des erfindungsgemäßen Filters genauer, allerdings ausschnittsweise nur für einen Kanal einschließlich Überwachungsschaltung, hier z. B. für Filterkanal I. Die übrigen Kanäle II bis IV sind identisch.According to the invention, each digital filter circuit 1 to 4 also includes a monitoring circuit (watchdog circuit) (not shown here in more detail in FIG. 1) for special errors, which will only be discussed in FIG. 2 below. Fig. 2 shows in a block diagram the structure of the filter according to the invention in more detail, but only in sections for one channel including monitoring circuit, here z. B. for filter channel I. The other channels II to IV are identical.

Danach besteht jeder Kanal des Digitalfilters aus einer Eingangsstufe, bestehend aus den Bauelementen 6 bis 15 und der eigentlichen digitalen Filterschaltung mit den Filtermonoflops 16 und 17, einem Kanalmonoflop 18 und einem NAND-Gatter 19, sowie der Überwachungsschaltung (Watchdog-Schaltung), bestehend aus den Vorschaltmonoflops 20, 21, Detektormonoflops 22, 23, einem Ausschaltmonoflop 24 und einem weiteren NAND-Gatter 25.Then each channel of the digital filter consists of an input stage, consisting of the components 6 to 15 and the actual digital filter circuit with the filter monoflops 16 and 17 , a channel monoflop 18 and a NAND gate 19 , and the monitoring circuit (watchdog circuit), consisting of the series monoflops 20, 21 , detector monoflops 22, 23 , a switch-off monoflop 24 and a further NAND gate 25 .

Das zu überwachende, am Eingang E anliegende mit Frequenztoleranz behaftete Signal f gelangt über eine in Sperrichtung angeordnete Sperrdiodenkette 6 an einen Inverter 7, an dessen Eingang zusätzlich über einen Begrenzungswiderstand 8 die Versorgungspannung +U V anliegt. Die Schaltung ist so getroffen, daß bei jedem Low-Pegel am Eingang E die positive Versorgungsspannung +U V abgesaugt wird, so daß am Inverter 7 gespiegelt dann ebenfalls ein Low-Signal anliegt. Das invertierende Signal am Ausgang des Inverters 7 wird über differenzierende Frequenzhochpässe mit den Elementen 9 und 10 bzw. 13, 14 der eigentlichen Filterschaltung zugeführt. Dabei gelangt bei positiver Flanke des Eingangssignals f ein Impuls über Diode 11 und bei negativer Flanke invertiert durch Inverter 12 ein Impuls über Diode 11 a auf die Filterschaltung. Mit 15 ist ein Abschlußwiderstand bezeichnet.The signal f to be monitored, which is present at the input E and is subject to frequency tolerance, reaches an inverter 7 via a blocking diode chain 6 arranged in the blocking direction, and the supply voltage + U V is also present at its input via a limiting resistor 8 . The circuit is designed so that the positive supply voltage + U V is sucked off at each low level at input E , so that a low signal is also present at the inverter 7 in a mirrored manner. The inverting signal at the output of the inverter 7 is fed to the actual filter circuit via differentiating frequency high-pass elements 9 and 10 or 13, 14 . In this case passes on a rising edge of the input signal f is a pulse via diode 11 and a negative edge inverted by inverter 12, a pulse via a diode 11 to the filter circuit. A terminating resistor is designated by 15 .

Neben der eigentlichen Filterschaltung mit den Elementen 16 bis 19 ist noch die Überwachungsschaltung als Zusatzbeschaltung wichtig. Sie ist strichpunktiert umrahmt und setzt sich zusammen aus den nachtriggerbaren (NT) Vorschaltmonoflops 20, 21, die von den verschiedenen Flanken des invertierten Signals f angesteuert werden und die Reseteingänge nicht nachtriggerbarer (NNT) Detektor-Monoflops 22, 23 beaufschlagen. Diese werden von den Flanken des Signals f direkt angesteuert. Die Ausgänge der Detektormonoflops 22, 23 werden über ein weiteres NAND-Glied 25 verknüpft einem Abschaltmonoflop 24 zugeführt, das bei Auftreten von Zufallsfehler das Kanalmonoflop 18 abschaltet.In addition to the actual filter circuit with the elements16 to 19th the monitoring circuit is still important as an additional circuit. they is framed by dash-dotted lines and is composed of the retriggerable ones (NT) ballast monoflops20, 21that are inverted by the different edges of the Signalf are controlled and the reset inputs  not retriggerable (NNT) detector monoflops22, 23 act upon. These will from the edges of the signalf controlled directly. The exits  the detector monoflops 22, 23 are via another NAND gate25th linked one Switch-off monoflop24th supplied that the channel monoflop when random errors occur  18th switches off.

Zur FunktionTo function

Beim Einschalten der Versorgungsspannung +U V wird zunächst - nicht näher dargestellt - für das Kanalmonoflop 18 ein kurzes Reset-Signal am Eingang erzeugt, womit das Kanalmonoflop 18 auf Null gesetzt und die Ausgabe undefinierter Signale verhindert wird.When switching on the supply voltage +U V will initially - not closer shown - for the canal monoflop18th a short reset signal at the input  with which the channel monoflop18th set to zero and the output undefined signals is prevented.

Der ordnungsgemäße Normalbetrieb der Filterschaltung nach Fig. 2 ist der Fig. 3 entnehmbar. Unter f ist das am Eingang E anstehende Eingangssignal bestimmter Grundfrequenz f G dargestellt, das überwacht werden soll. Mit bis sind die an definierten Punkten der Schaltung nach Fig. 2 auftretenden Signalbilder bezeichnet.The normal operation of the filter circuit according to FIG. 2 can be seen in FIG. 3. The input signal of a certain fundamental frequency f G present at input E , which is to be monitored, is shown under f . The signal images occurring at defined points in the circuit according to FIG. 2 are designated by.

Das Eingangssignal hat bei einer Grundfrequenz f G und beim Tastverhältnis 1 : 1 die gleichen Zeiten t H und t L. In der Eingangsschaltung nach Fig. 2 mit den Elementen 9, 10, 11 und 12, 13, 14, 11 a werden die 0/1-Flanken und die 1/0-Flanken des Eingangssignales f differenziert (Signal ). Mit der steigenden Flanke jedes differenzierten Eingangssignals wird das nachtriggerbare (NT=nachtriggerbar) Monoflop 16 angestoßen, das ein 1-Signal begrenzter Dauer t min ausgibt (Signal ), sofern es nicht erneut mit positiver Flanke von angestoßen wird. Die fallende Flanke des Signals stößt seinerseits das nicht nachtriggerbare (NNT=nicht nachtriggerbar) Filtermonoflop 17 an, welches ein 1-Signal der Dauer Δ t (Fensterzeit) ausgibt (Signal ). Dieses Signal sowie die Impulse des Eingangssignals werden im NAND-Gatter 19 verknüpft und ergeben ein Signal . Die fallende Flanke dieses Signals stößt das nachtriggerbare Kanalmonoflop 18 mit der Haltezeit t Halt an. Das Kanalmonoflop 18 wird im Normalfall ständig vor Ablauf von t Halt nachgetriggert und gibt bei fehlerfreiem Betrieb ein beständiges 1-Signal aus (Signal ). Die Haltezeit von Kanalomonoflop 18 beträgt ca. 1,5 × t H oder 1,5 × t L. Signal ist das ordnungsgemäße Ausgangssignal der Filterschaltung. The input signal has a fundamental frequencyf G and the duty cycle 1: 1 the same timest H andt L. In the input circuit afterFig. 2nd with the elements9, 10, 11 and12, 13, 14, 11 a the 0/1 edges and the 1/0 edges of the input signalf differentiated (signal). With the rising edge of each differentiated input signal will retriggerable (NT = retriggerable) monoflop16 kicked off the one 1 signal of limited durationt min outputs (signal) unless it is again is triggered with a positive edge of. The falling edge The signal in turn encounters the non-retriggerable (NNT = not retriggerable) filter monoflop17th which is a 1 signal of duration Δ t  (Window time) outputs (signal). This signal as well as the impulses of the input signal are in the NAND gate19th linked and result in a Signal. The falling edge of this signal hits the retriggerable Canal monoflop18th with the hold timet Stop at. The canal monoflop18th becomes normally always beforet Stop retriggered and gives error-free operation, a constant 1 signal off (signal). The hold time by Kanalomonoflop18th is approximately 1.5 ×t H or 1.5 ×t L. signal is the correct output signal of the filter circuit.  

Für die Haltezeiten t min und Δ t der Filtermonoflops 16 und 17 gilt mit einer oberen Grenzfrequenz f o und einer unteren Grenzfrequenz f u:For the holding timest min and Δ t the filter monoflops16 and17th applies with an upper limit frequencyf O and a lower cutoff frequencyf u:

t min = 0,5/f o für Filtermonoflop 16 und
Δ t = 0,5/f u-t min für Filtermonoflop 17.
t min = 0.5 /f O for filter monoflop16 and
Δ t = 0.5 /f u-t min for filter monoflop17th.

Die Monoflops 16, 17, 18, 20, 21 müssen relativ genau auf ihre Haltezeit abgeglichen werden. Besonders sorgfältig muß dies für Filtermonoflop 16 auf t min und Filtermonoflop 17 auf Δ t geschehen, da diese Zeiten die Filterbandbreite bestimmen. Die Haltezeiten der Monoflops 22, 23 und 24 sind für die Funktion der Filterschaltung nicht so relevant. Mit den weiteren Figuren wird das Verhalten der Filterschaltung bei Abweichungen in Frequenz und Tastverhältnis beschrieben.The monoflops16, 17, 18, 20, 21 need to be relatively accurate on their hold time be compared. This must be done with particular care for filter monoflop16  ont min and filter monoflop17th on Δ t happen since these times are the Determine filter bandwidth. The holding times of the monoflops22, 23 and24th  are not so relevant for the function of the filter circuit. With the Further figures show the behavior of the filter circuit in the event of deviations described in frequency and duty cycle.

Die Fig. 4 und 5 zeigen das Verhalten der Filterschaltung bei Verletzung des Tastverhältnisses t H : t L der Eingangsfrequenz f. In Fig. 4 ist t H < t L; in Fig. 5 ist t H < t L. In beiden Fällen wird - wie ersichtlich - das Kanalmonoflop 18 für das Signal nach Eintritt des Fehlers nur noch einmal nachgetriggert. Eine weitere Nachtriggerung unterbleibt, da die differenzierten Eingangsflanken von Signal und die Impulse von Filter- Monoflop 17 sich dann zeitlich nicht mehr überlappen. Das NAND-Gatter 19 mit Signal bleibt dauernd auf 1, wodurch keine Flanke zum Triggern von Kanalmonoflop 18 mehr zur Verfügung steht. In beiden Fällen der Fig. 4 und 5 ist ein Einbruch des Signals d. h. ein Fehler, feststellbar. Figs. 4 and 5 show the behavior of the filter circuit for breach of the duty cycle t H: L t of the input frequency f. In FIG. 4 is t H <t L; in Fig. 5 is t H < t L. In both cases, as can be seen, the channel monoflop 18 is only retriggered once for the signal after the error has occurred. A further retriggering does not take place since the differentiated input edges of the signal and the pulses of filter monoflop 17 then no longer overlap in time. The NAND gate 19 with signal remains permanently at 1, as a result of which there is no longer an edge available for triggering channel monoflop 18 . In both cases of FIGS. 4 and 5 , a drop in the signal, ie an error, can be determined.

Die Fig. 6 und 7 zeigen das Verhalten der Filterschaltung bei einer Frequenz f oberhalb einer oberen Grenzfrequenz f o und unterhalbt einer unteren Grenzfrequenz f u. Hierbei gilt das für die Bilder 4 und 5 beschriebene ebenfalls. Signal geht auf 0, der Fehler ist feststellbar. FIGS. 6 and 7 show the behavior of the filter circuit at a frequency f is above an upper limit frequency f o and unterhalbt a lower limit frequency f u. The same applies to Figures 4 and 5. Signal goes to 0, the error can be determined.

Wie ersichtlich, beruht die Ausgabe eines 1-Signals am Ausgang a der Filterschaltung darauf, daß beim Signal ein dauernder und rechtzeitiger Signalwechsel entsteht, durch den das Kanalmonoflop 18 nachgetriggert wird. Wandern Frequenz- oder Tastverhältnis aus, so fällt die kurze 1-Spitze vom Signal nicht mehr in das Fensterintervall Δ t von Filtermonoflop 17 mit Signal , wodurch das Signal High bleibt und kein 0-Einbruch mit auswertbarer fallender Flanke für Kanalmonoflop 18 mehr zur Verfügung steht. Ausgangs a mit Signal geht dann nach Ablauf der Haltezeit nach 0.As can be seen, the output of a 1 signal is based on the outputa the filter circuit on the fact that the signal is permanent and timely Signal change occurs through which the channel monoflop18th is retriggered. If the frequency or duty cycle drifts out, the short 1 peak falls from the signal no longer in the window interval Δ t by Filtermonoflop 17th with signal, whereby the signal remains high and no 0-dip with evaluable falling edge for channel monoflop18th more available stands. Outputa with signal then goes to 0 after the hold time has expired.

Beschreibung der Funktion der weiteren ÜberwachungDescription of the function of the further monitoring

Erfolgt im Eingangssignal f während der Fensterzeit t (Signal ) ein kürzerer 0-Einbruch oder eine 1-Spitze vgl. Fig. 8, so kann die bisher beschriebene Schaltung einen derartigen Zufallsfehler (der auch zum Abschalten des Filters führen soll) nicht detektieren. Wie es Fig. 8 zeigt, triggern nämlich die dann resultierenden Mehrfach-1-Spitzen von Signal das Kanalmonoflop 18 nach. D. h., trotz dieses Fehlers würde dadurch Signal auf High-Pegel bleiben.If there is a shorter 0-dip or a 1-peak in the input signal f during the window time t (signal) cf. Fig. 8, the circuit described so far may be of such a random error (which is also intended to lead to the shutdown of the filter) not detect. As shown in Fig. 8, namely, the trigger then the resultant multiple-1 peaks of the signal channel monostable 18 after. That is, despite this error, the signal would remain high.

Die zusätzliche Überwachungsschaltung vermag auch das Auftreten derartiger Zufallsfehler zu erkennen und für eine Abschaltung am Ausgang a zu sorgen (vgl. Fig. 9).The additional monitoring circuit can also be the occurrence of such random errors to recognize and provide for a shutdown at the output a (see. Fig. 9).

In Fig. 3 sind bereits die Ausgangssignale von Vorschaltmonoflops 20 (Signal ) und Vorschaltmonoflop 21 (Signal ) bei fehlerfreiem Betrieb eingetragen.The output signals of ballast monoflops 20 (signal) and ballast monoflop 21 (signal) are already entered in FIG. 3 in the case of error-free operation.

Das Vorschaltmonoflop 20 wird jeweils von einer steigenden Flanke, d. h. hier durch Inverter 7, durch die invertierte, fallende Flanke des Eingangssignals f getriggert und gibt einen 1-Impuls (Signal ) der Länge t prüf 1 auf den Reset-Eingang von Detektormonoflop 23. Damit wird Detektormonoflop 23 scharf gemacht für die Detektion einer steigenden Flanke während dieser Zeit t prüf 1. Vorschaltmonoflop 21 wird von der fallenden Flanke des Eingangssignals f getriggert und gibt einen 1-Impuls der Länge t prüf 2 auf den Reset-Eingang von Detektormonoflop 22. Damit wird Detektormonoflop 22 scharf gemacht für die Detektion einer fallenden Flanke während der Zeit t prüf 2.The ballast monoflop20th is in each case from a rising edge, i.e. H. here through inverter7, by the inverted, falling edge of the input signal f triggered and gives a 1-pulse (signal) of length t check 1 on the reset input  from detector monoflop23. This makes the detector monoflop 23 armed for the detection of a rising edge During this timet check 1. Ballast monoflop21st is falling from the Edge of the input signalf triggered and gives a 1 pulse of length  t check 2 on the reset input  from detector monoflop22. This makes the detector monoflop 22 armed for the detection of a falling edge During the timet check 2.

Die Vorschaltmonoflops 20 und 21 sind nachtriggerbar (NT) geschaltet. Die Zeiten t prüf 1 für Signal und t prüf 2 für Signal sind gleich, jedoch sind die Signale zeitversetzt.The series monoflops 20 and 21 are retriggerable (NT). The times t check 1 for signal and t check 2 for signal are the same, but the signals are staggered .

In Fig. 3 ist die so geschilderte "Watchdog-Schaltung" noch wirkungslos, da keine Zufallsfehler vorliegen. Auch in den in den Fig. 4 bis 7 dargestellten Fällen wirkt die Watchdog-Schaltung nicht auf das Abschaltverhalten der Filterschaltung ein.In FIG. 3, as described "watchdog circuit" is still ineffective because no random errors. Even in the cases shown in FIGS. 4 to 7, the watchdog circuit does not affect the switch-off behavior of the filter circuit.

Fig. 9 zeigt die Funktion beim Auftreten einer 1-Spitze innerhalb der Fensterzeit Δ t. Detektormonoflop 22 ist - wie beschrieben - durch das Vorschaltmonoflop 21 für die Zeit t prüf 2 (Signal ) scharf geschaltet und kann damit direkt die steigende Flanke der 1-Spitze erkennen und gibt einen 0-Impuls der Länge t p (Signal ) an seinen -Ausgang ab, der über das NAND-Gatter 25 auf das Ausschaltmonoflop 24 wirkt. Detektormonoflop 23, das auf abfallende Flanken reagiert, führt während dieser Zeit ausgangsseitig ebenfalls 0 (Signal ), so daß das NAND-Gatter 25 an seinem negierten Ausgang einen 1-Impuls der Länge t p abbilden kann. Das Ausgangsmonoflop 24 reagiert auf die positive Flanke und schaltet seinen -Ausgang (Signal ) für die Zeit t ausschalt auf 0 und bewirkt damit den Reset von Filtermonoflop 18, welches unmittelbar auf 0 schaltet (Signal ). Gleichartiges geschieht bei Detektion fallender Flanken von 0-Einbrüchen, nur, daß dann das Detektormonoflop 23 zuerst zum Zuge kommt, wenn es durch das Vorschaltmonoflop 20 für die Zeit t prüf 2 (Signal ) scharf geschaltet ist. Fig. 9 shows the function when a 1-peak occurs within the Window time Δ t. Detector monoflop22 is - as described - by the Ballast monoflop21st for the timet check 2 (Signal) armed and can directly recognize and give the rising edge of the 1-peak a 0 pulse of lengtht p (Signal) to his -Output that over the NAND gate25th on the switch-off monoflop24th works. Detector monoflop23, that reacts to falling edges leads during this time on the output side also 0 (signal), so that the NAND gate25th at his negated output a 1 pulse of lengtht p can map. The starting monoflop 24th reacts to the positive edge and switches his -Exit (Signal) for timet switch off to 0 and thus causes the reset by Filtermonoflop18th, which immediately switches to 0 (signal). The same thing happens when falling edges of 0-dips are detected, only that then the detector monoflop23 comes into play first when it gets through the ballast monoflop20th for the timet check 2 (Signal) armed is.

Durch das signaltechnisch sichere Filter gemäß der Erfindung können die gestellten Aufgaben einfach und sicher gelöst werden.Due to the signal-safe filter according to the invention, the tasks can be solved easily and safely.

Claims (7)

1. Signaltechnisch sicheres Digitalfilter zum Überwachen eines toleranzbehaftetes Eingangssignals, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter aus mehr als drei identischen, einander parallelen und selbst nicht sicheren Filternkanälen (I bis IV) aufgebaut ist, die ausgangsseitig UND-verknüpft (5) sind, wobei für eine Frequenz- und Tastverhältnisüberwachung des Eingangssignals (f) den Filterkanälen (I bis IV) abgeleitete Impulse () des differenzierten, gleichgerichteten Eingangssignals (f) zugeführt werden, die - solange diese Impulse () in die definierte Fensterzeit ( Δ t) eines 2. Filtermonoflops (17) fallen, das von einem vorgeschalteten ersten Filtermonoflop (16) gesteuert wird - ein nachgeschaltetes Kanalmonoflop (18) veranlassen, ein Dauer-1-Signal abzugeben () und für eine Überwachung auf impulsartige Zufallsfehler jedem der Filterkanäle (I bis IV) eine Anordnung parallelgeschaltet ist, in der Detektor-Monoflops (22, 23) während definierter Prüfzeiten (t prüf) von Vorschaltmonoflops (20, 21) auf irregulär einfallende Flanken des Eingangssignals (f) ansprechen und ein Ausschaltmonoflop (24) aktivieren, dessen Signal () das zugehörige Kanalmonoflop (18) abschaltet.1. Signal-safe digital filter for monitoring a tolerant input signal, characterized in that the filter is made up of more than three identical, parallel and even unsafe filter channels (I to IV), which are AND-linked on the output side ( 5 ), whereby for frequency and duty cycle monitoring of the input signal (f), the filter channels ( I to IV) derived pulses () of the differentiated, rectified input signal (f) are fed, which - as long as these pulses () into the defined window time ( Δ t) of a second Filter monoflops ( 17 ) fall, which is controlled by an upstream first filter monoflop ( 16 ) - cause a downstream channel monoflop ( 18 ) to emit a permanent 1 signal () and, for monitoring for pulse-like random errors, each of the filter channels (I to IV) an arrangement is connected in parallel, in the detector monoflops ( 22, 23 ) during defined test times (t test ) of ballast Respond to monoflops ( 20, 21 ) on irregularly incident edges of the input signal (f) and activate a switch-off monoflop ( 24 ) whose signal () switches off the associated channel monoflop ( 18 ). 2. Digitalfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal (f) über eine in Sperrichtung liegende Sperrdiodenkette (6) dem Eingang eines Inverters (7) zugeführt wird, an den über einen Begrenzungswiderstand (8) zusätzlich die Versorgungsspannung (+U V) angeschlossen ist. 2. Digital filter according to claim 1, characterized in that the input signal (f) via a reverse blocking diode chain ( 6 ) is fed to the input of an inverter ( 7 ) to which the supply voltage (+ U V ) is additionally supplied via a limiting resistor ( 8 ) ) connected. 3. Digitalfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Inverters (7) über einen ersten differenzierenden Hochpaß (9, 10) und eine Diode (11) sowie über einen weiteren Inverter (12) und einen zweiten Hochpaß (13, 14) mit nachgeschalteter Diode (11 a) einerseits mit dem Eingang des auf steigende Flanken ansprechenden 1. Filtermonoflops (16) für eine nachtriggerbare Haltezeit (t min) angeschlossen und andererseits mit einem Eingang eines NAND-Gatters (19) verbunden ist.3. Digital filter according to claim 1 or 2, characterized in that the output of the inverter ( 7 ) via a first differentiating high-pass filter ( 9, 10 ) and a diode ( 11 ) and via a further inverter ( 12 ) and a second high-pass filter ( 13 , 14 ) with a subsequent diode ( 11 a) is connected on the one hand to the input of the first filter monoflop ( 16 ) responding to rising edges for a retriggerable hold time (t min ) and on the other hand is connected to an input of a NAND gate ( 19 ). 4. Digitalfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (Q) des ersten Filtermonoflops (16) mit dem Eingang eines auf fallende Flanke ansprechenden, nicht nachtriggerbaren zweiten Filtermonoflops (17) für die Fensterzeit ( Δ t) verbunden ist, dessen Ausgang (Q) den zweiten Eingang des NAND-Gatters (19) beaufschlagt.4. Digital filter according to claim 3, characterized in that the output (Q) of the first filter monoflop ( 16 ) is connected to the input of a responding to falling edge, non-retriggerable second filter monoflop ( 17 ) for the window time ( Δ t) , whose output (Q) applied to the second input of the NAND gate ( 19 ). 5. Digitalfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der invertierende Ausgang des NAND-Gatters (19) mit dem Eingang eines auf fallende Flanke ansprechenden Kanalmonoflops (18) für eine nachtriggerbare Haltezeit (t Halt) verbunden ist, dessen Ausgang (a) an die UND-Verknüpfung (5) führt.5. Digital filter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inverting output of the NAND gate ( 19 ) is connected to the input of a channel monoflop ( 18 ) responding to a falling edge for a retriggerable hold time (t stop ), the output of which (a) leads to the AND link ( 5 ). 6. Digitalfilter nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal (f) einmal direkt und vor dem Invertierer (7) an zwei nicht nachtriggerbare, auf steigende und fallende Flanke ansprechende Detektormonoflops (22, 23) und einmal indirekt hinter dem Invertierer (7) invertiert an zwei nachtriggerbare, auf steigende und fallende Flanke ansprechende Vorschalt-Monoflops (20, 21) für die Prüfzeiten (t prüf 1, t prüf 2) geführt und mit ihren Signalen () an die Reseteingänge () der entsprechenden Detektor- Monoflops (22, 23) gelegt sind. 6. Digital filter according to claim 1 or 2, characterized in that the input signal (f) once directly and before the inverter ( 7 ) to two non-retriggerable, responsive to rising and falling edge detector monoflops ( 22, 23 ) and once indirectly behind Inverters ( 7 ) inverted to two retriggerable ballast monoflops ( 20, 21 ) responsive to rising and falling flanks for the test times (t test 1 , t test 2 ) and with their signals () to the reset inputs () of the corresponding detector - Monoflops ( 22, 23 ) are laid. 7. Digitalfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale , an den beiden Ausgängen () der Detektor- Monoflops (22, 23) über ein verknüpftendes NAND-Gatter (25) an den Eingang eines auf steigende Flanke ansprechenden, nachtriggerbaren Ausschaltmonoflops (24) gelegt sind, dessen Ausgang () (Signal ) mit dem Resetanschluß () des zugehörigen Kanalmonoflops (18) verbunden ist.7. Digital filter according to claim 6, characterized in that the signals at the two outputs () of the detector monoflops ( 22, 23 ) via a linking NAND gate ( 25 ) to the input of a responding to rising edge, retriggerable switch-off monoflops ( 24 ) are placed, the output () (signal) of which is connected to the reset connection () of the associated channel monoflop ( 18 ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4434616A1 (en) * 1994-09-28 1996-04-04 Mannesmann Kienzle Gmbh Method and device designed as a vehicle data acquisition device for checking a message to be registered by the vehicle data acquisition device and indicating the actuation of a vehicle unit

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4499584A (en) * 1983-05-26 1985-02-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Data validation monitor

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