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Dokumentenidentifikation DE3880522T2 28.10.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0279480
Titel Triggeranordnung.
Anmelder N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven, NL
Erfinder Van Groningen, Wilhelmus Daniel Hyacinthus, NL-5656 AA Eindhoven, NL
Vertreter Peters, C., Dipl.-Ing., Pat.-Ass., 2000 Hamburg
DE-Aktenzeichen 3880522
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 29.01.1988
EP-Aktenzeichen 882001555
EP-Offenlegungsdatum 24.08.1988
EP date of grant 28.04.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.10.1993
IPC-Hauptklasse G01R 13/32
IPC-Nebenklasse H03K 3/037   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Triggeranordnung mit einer Reihenkombination aus einem ersten und einem zweiten bistabilen Element, von denen je ein Eingang mit einem Triggereingang für ein Triggereingangssignal gekoppelt ist, wobei die Triggeranordnung mit einem Auslöseeingang für ein Auslösesignal versehen ist, das wenigstens mit einem der bistabilen Elemente gekoppelt ist, und mit einem Triggerausgang für ein Triggerausgangssignal, wobei ein Ausgang des zweiten bistabilen Elements einen ersten stabilen Zustand annimmt, wenn das Auslösesignal einen ersten Wert annimmt, und einen zweiten stabilen Zustand annimmt, nachdem das Auslösesignal einen zweiten Wert angenommen hat und nachdem ein Ausgang des ersten bistabilen Elements danach einen zweiten stabilen Zustand angenommen hat, indem das Triggersignal einen ersten Pegel überschritten hat, und nachdem das Triggereingangssignal darauf unter einen zweiten Pegel abgesunken ist, der niedriger als der erste Pegel ist.

Eine derartige Triggeranordnung ist im allgemeinen zum Erzeugen von Triggersignalen aus einem periodischen Signal auf einem vorgegebenen Pegel und zu vorgegebenen Zeitpunkten verwendbar. Eine derartige Triggeranordnung eignet sich insbesondere zur Verwendung in Oszilloskopen mit einer Kathodenstrahlröhre als Anzeigeeinrichtung zum Betrieb bis auf hohe Frequenzen des Signals, ohne daß das von der Anzeigeeinrichtung angezeigte Signal sich bewegt (ein sog. flimmerfreies Bild).

Eine derartige Anordnung ist aus der deutschen DE-A-2 208 636 bekannt, in der eine Triggeranordnung beschrieben wird, die sich insbesondere zur Verwendung in Oszilloskopen eignet. Die bekannte Anordnung enthält die erwähnten reihengeschalteten bistabilen Elemente, mit jedem von denen der Triggereingang gekoppelt ist. Daneben enthält die Anordnung den Auslöseeingang, der beispielsweise von einem Sägezahngenerator zum Erzeugen einer Zeitbasis eines Oszilloskops angetrieben wird. Solange das Auslösesignal am Auslöseeingang mit dem ersten Wert erscheint, steht der Triggerausgang im ersten stabilen Zustand. Wenn das Auslösesignal den zweiten Wert annimmt, reagiert der Triggerausgang nicht unmittelbar, sondern beantwortet diese Aktion erst, nachdem der Ausgang des ersten bistabilen Elements zunächst den zweiten stabilen Zustand angenommen hat, nachdem das Triggereingangssignal den ersten Pegel überschritten, und danach der Ausgang des zweiten bistabilen Elements den zweiten Zustand angenommen hat, nachdem das Triggereingangssignal unter dem zweiten Pegel abgefallen ist. Wenn die letztgenannte Situation eintritt, nimmt der Triggerausgang den zweiten Zustand an. Der beispielsweise von der Triggeranordnung anzutreibende Sägezahngenerator wird nach dem Übergang des Triggerausgangs vom ersten Zustand nach dem zweiten Zustand gestartet. Die Anordnung, deren bistabile Elemente beispielsweise aus ODER-Gatter bestehen, die über Widerstände rückgekoppelt werden und emittergekoppelte Transistor- Logikelemente enthalten, arbeitet zufriedenstellend bis auf hohe Frequenzen; jedoch arbeitet die Anordnung nicht länger zufriedenstellend auf sehr hohen Frequenzen, weil, wenn das Auslösesignal vom ersten Wert auf den zweiten Wert übergeht direkt vor dem Zeitpunkt, zu dem das Triggereingangssignal den ersten Pegel überschreitet, das zweite bistabile Element zu nahezu demselben Zeitpunkt durch endliche Anstiegszeiten logischer Signale ausgelöst wird, so daß der Änderungszeitpunkt auch nahezu damit zusammenfällt, was eine Ungewißheit im Auftreten des Übergangs am Triggerausgang in bezug auf den Zeitpunkt ergibt, zu dem das zweite bistabile Element ausgelöst wird. Weiter ist der Zeitpunkt, zu dem nach dem Auslösen der Anordnung der Triggerausgang den zweiten Zustand annimmt, ziemlich abhängig vom Pegelunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Pegel und von der Amplitude des Triggereingangssignals. In praktischen Situationen ist es auß&dem erwünscht, daß die Amplitude des Triggereingangssignals beispielsweise in bezug auf den ersten und den zweiten Pegel groß ist, wodurch die Ungewißheit sogar größer wird.

Der Errindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, in der diese Ungewißheit nicht auftritt oder durch der Anstiegszeiten/Abfallzeiten, die immer auf Signalflanken auftreten, wenigstens nur bei außergewöhnlich höheren Frequenzen als in der bekannte Anordnung auftritt. Eine Triggeranordnung der eingangs erwähnten Art ist dazu dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung ein drittes bistabiles Element enthält, dessen Eingänge mit einem Ausgang des zweiten bistabilen Elements bzw. mit dem Triggereingang gekoppelt sind, während ein Ausgang des dritten bistabilen Elements, der mit dem Ausgang des Triggerkreises gekoppelt ist, den zweiten Zustand annimmt, wenn das Triggersignal den ersten Pegel überschreitet, nachdem der Ausgang des zweiten bistabilen Elements den zweiten Zustand angenommen hat. Dadurch wird erreicht, daß die Ungewißheit dadurch nicht auftritt, daß der zeitliche Unterschied zwischen dem Auslösezeitpunkt des zweiten bistabilen Elements und dem Auslösezeitpunkt des dritten bistabilen Elements, wobei dieser Unterschied in Zeit für die Ungewißheit bestimmend ist, im wesentlichen konstant ist für ein gegebenes Eingangssignal und im wesentlichen unabhängig vom Pegelunterschied und/oder von der Amplitude des Triggersignals ist, so daß der Auslösezeitpunkt des dritten bistabilen Elements vom zweiten bistabilen Element nicht mit dem Zeitpunkt zusammenfallen kann, zu dem das Triggereingangssignal bewirkt, daß das dritte bistabile Element seinen Zustand ändert.

Auf bekannte Weise können die bistabilen Elemente beispielsweise durch logische ODER-Gatterkreise mit Rückkopplung über Widerstände oder durch Tunneldioden zusammengesetzt werden. Dadurch kann die Anordnung auf Basis von Standardelementen aufgebaut werden. Weiter können die logischen ODER-Gatter durch emittergekoppelte Logik gebildet werden. Obgleich es auch möglich ist, beispielsweise TTL (Transistor-Transistor-Logik) zu verwenden, ist es vorteilhaft, emittergekoppelte Logik (ECL) zu verwenden, weil sie schneller als TTL arbeitet, wodurch die Anordnung bis auf höhere Triggereingangssignalfrequenzen arbeiten kann, als beispielsweise mit TTL der Fall wäre.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Anordnung, in der ein erster Eingang des ersten bistabilen Elements mit einem ersten Ausgang eines Differenzverstärkers gekoppelt ist, ein erster Eingang des zweiten bistabilen Elements mit einem zweiten Ausgang des Differenzverstärkers gekoppelt ist, und der Auslöseeingang mit einem zweiten Eingang wenigstens eines der ersten und zweiten bistabilen Elemente gekoppelt ist, und in dem der Triggereingang mit einem ersten Eingang des Differenzverstärkers und mit einem zweiten Eingang des Differenzverstärkers an eine Eingangsklemme zum Anlegen einer Bezugsspannung gekoppelt sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Eingang des dritten bistabilen Elements mit einem ersten Ausgang eines anderen Differenzverstärkers und ein zweiter Ausgang des anderen Differenzverstärkers mit einer Speiseklemme zum Zuführen einer Gleichspannung gekoppelt sind, und daß der Triggereingang mit einem ersten Eingang des anderen Differenzverstärkers und ein zweiter Eingang des anderen Differenzverstärkers mit einer anderen Eingangsklemme zum Zuführen einer Bezugsspannung gekoppelt sind. Also wird damit erreicht, daß das dritte bistabile Element, das beispielsweise als Kathodenstrahlröhrengatter mit Rückkopplung über einen Widerstand und mit dem Antrieb vom anderen Differenzverstärker aufgebaut ist, dem das Triggereingangssignal ebenfalls zugeführt wird, nach dem Auslösen der Anordnung seinen Ausgang vom ersten nach dem zweiten Zustand nur dann ändert, nachdem das dritte Element vom zweiten Element ausgelöst wurde, wodurch die bereits erwähnten Vorteile in bezug auf dem Betrieb erzielt werden. Der innere Aufbau der Anordnung gewährleistet weiter, daß das erste bistabile Element auf den ersten Pegel anspricht, wenn das Triggereingangssignal den ersten Pegel überschreitet, daß das zweite bistabile Element danach auf den zweiten Pegel anspricht, wenn das Triggereingangssignal unter dem zweiten Pegel abfällt, und daß das dritte bistabile Element danach auf den ersten Pegel anspricht, wenn das Triggereingangssignal den ersten Pegel überschreitet. Es sei abermals bemerkt, daß der erste Pegel höher ist als der zweite Pegel, und daß weiter bei ECL der erste Pegel beispielsweise ein positives Potential gegen ein Nullpotential und der zweite Pegel beispielsweise ein negatives Potential gegen das Nullpotential besitzt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöseeingang mit einem zweiten Eingang des dritten bistabilen Elements gekoppelt ist. Wenn das Auslösesignal direkt auf das dritte bistabile Element einwirkt, das beispielsweise als ein Gatter mit Rückkopplung aufgebaut ist, kommt der Triggerausgang auf den ersten Pegel mit einer Verzögerung von nur einem Gatter, wenn das Auslösesignal den ersten Wert annimmt. Wenn beispielsweise das Auslösesignal nur mit dem ersten bistabilen Element gekoppelt ist, das als Gatter mit Rückkopplung aufgebaut ist, ist eine Verzögerungszeit von drei Gattern erforderlich, bevor der Triggerausgang den ersten Zustand annimmt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild zur Veranschaulichung des Prinzips einer erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 ein Triggereingangssignal, einen ersten und einen zweiten Pegel sowie Ausgangssignale bistabiler Elemente zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 1 dargestellten Anordnung,

Fig. 3 einen größeren Plan eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 4A Signale, die mit dem Wechsel der bistabilen Elemente in bezug auf das Triggereingangssignal einer bekannten Zweistufen-Triggeranordnung verknüpft sind, und

Fig. 4B vergleichsweise den Wechsel einer Dreistufen-Triggeranordnung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Schaltbild zur Veranschaulichung des Prinzips einer erfindungsgemäßen Triggeranordnung 1 dargestellt. Die Anordnung enthält ein erstes bistabiles Element 2, vom dem ein Eingang 5 mit einem Triggereingang 6 gekoppelt ist. Ein weiterer Eingang 7 des ersten bistabilen Elements 2 ist mit einem Auslöseeingang 8 gekoppelt. Weiterhin enthält die Anordnung ein zweites bistabiles Element 4, das mit dem ersten bistabilen Element 2 in Reihe geschaltet ist und einen Eingang 11 besitzt, der mit einem Ausgang 12 des ersten bistabilen Elements 2 gekoppelt ist. Das zweite bistabile Element 4 besitzt einen weiteren Eingang 13, der mit dem Triggereingang 6 gekoppelt ist, und einen Eingang 15, der mit dem Auslöseeingang 8 gekoppelt sein kann, wie mit einer gestrichelten Linie angegeben. Die Anordnung enthält weiter ein drittes bistabiles Element 16, das mit dem zweiten bistabilen Element 4 in Reihe geschaltet ist und einen Eingang 17 enthält, der mit einem Ausgang 14 des zweiten bistabilen Elements 4 gekoppelt ist. Das dritte bistablle Element 16 enthält einen weiteren Eingang 19, der mit dem Triggereingang 6 gekoppelt ist, und einen Eingang 21, der mit dem Auslöseeingang 8 gekoppelt sein kann. Die Triggeranordnung 1 ist mit einem Ausgang 10 versehen, der mit einem Ausgang 23 des dritten bistabilen Elements gekoppelt ist.

Der Betrieb der Anordnung wird anhand der Fig. 2 näher erläutert, in der ein Triggereingangssignal 6' zum Triggereingang 6 zusammen mit einem ersten Pegel l&sub1; und einem zweiten Pegel l&sub2; und Ausgangssignale der bistabilen Elemente 2, 4 und 16 abhängig von der Zeit t dargestellt sind. Einige Zeitpunkte sind mit t&sub1; bis t&sub5; bezeichnet. Der erste Pegel l&sub1; ist höher als der zweite Pegel l&sub2;. Der Unterschied zwischen den Pegeln l&sub1; und l&sub2; kann mit einem Hystereseeffekt verknüpft werden. Es sei angenommen, daß die Anordnung mit (nicht dargestellten) Speiseklemmen zum Zuführen von Speisespannungen einschließlich der Erdspannung versehen ist. Zum Beschreiben des Betriebs sei angenommen, daß das Triggereingangssignal 6' sinusoidal ist, und daß das sinusoidale Triggereingangssignal 6' an den Triggereingang 6 gelangt, während die Speisespannung zur Speiseklemme gelangt. Mit anderen Verbindungen verknüpfte Signale sind auf gleiche Weise mit ähnlichen Bezugsziffern mit Primen bewichnet. Weiter sei in einem Anfangszustand angenommen, daß die Anordnung nicht ausgelöst wird, wobei ein Auslösesignal 8' zum Auslöseeingang 8 einen ersten Wert v&sub1; hat und die Ausgänge 12, 14 und 10 in einem ersten stabilen Zustand s&sub1; stehen. Die Anordnung wird ausgelöst, wenn das Auslösesignal 8' einen zweiten Wert v&sub2; einnimmt. Es sei angenommen, daß dies erfolgt nach dem Zeitpunkt t = t&sub1; und vor dem Zeitpunkt t = t&sub3;, wenn das Triggereingangssignal 6' unter dem ersten Pegel l&sub1; abfällt. Wenn das Auslösen zwischen t = t&sub1; und dem Zeitpunkt t = t&sub2; erfolgt, wobei das Signal 6' den Pegel l&sub1; passiert, ändert der Ausgang 12 des ersten bistabiIen Elements 2 seinen Zustand zum Zeitpunkt t = t&sub2; und das Ausgangssignal 12' am Ausgang 12 nimmt einen zweiten bistabilen Zustand s&sub2; zum Zeitpunkt t = t&sub2; an. Jedoch wenn das Auslösen zwischen t = t&sub2; und t = t&sub3; erfolgt, nimmt das Ausgangssignal 12' sofort den Zustand s&sub2; an. Das Ausgangssignal 12' kann nicht vom Zustand s&sub1; nach dem Zustand s&sub2; übergehen, solange nicht das Triggereingangssignal 6' den ersten Pegel l&sub1; überschritten hat. Zugeordnete Signalflanken sind auf den Wellenformen mit einer, zwei oder drei Pfeilspitzen markiert. Das Ausgangssignal 14' am Ausgang 14 des zweiten bistabilen Elements 4 kann seinen Zustand nicht ändern, wenn nicht das Ausgangssignal 12' den Zustand s&sub2; angenommen hat. Das Ausgangssignal 12' ist daher als Auslösesignal für das zweite bistabile Element 4 zu deuten. Das Ausgangssignal 14' kann weiter erst vom Zustand s&sub1; auf den Zustand s&sub2; übergehen, wenn das Triggereingangssignal 6' unter dem Pegel l&sub2; fällt. Dies erfolgt zum Zeitpunkt t = t&sub4;.

Bis soweit ist der Betrieb der Anordnung gleich dem in der Beschreibung der vorgenannten deutschen Patentschrift 2 208 636, in dem es, wie aus vorgenannter Beschreibung ersichtlich ist, ein Intervall t&sub2; < t < t&sub3; gibt, in dem das zweite bistabile Element 4 vom ersten bistabilen Element 2 auslösbar ist, wonach zum Zeitpunkt t = t&sub4; das Ausgangssignal 14' des zweiten bistabilen Elements 4 vom ersten stabilen Zustand in den zweiten stabilen Zustand s&sub2; übergeht. Wenn das zweite bistabile Element 4 direkt vor dem Zeitpunkt t = t&sub3; ausgelöst wird und das Triggereingangssignal 6' eine so hohe Frequenz hat, daß zeitlich der Unterschied t&sub4; - t&sub3; sehr klein ist in bezug auf die endliche Abfallzeit, die in der Praxis mit dem Ausgangssignal 12' inhärent ist, wird Ungewißheit in bezug auf den Zeitpunkt des Auftretens einer Flanke f des Ausgangssignals 14' auftreten, weil die Zeitpunkte, zu denen das zweite bistabile Element 4 ausgelöst wird, und zu denen dieses Element darauf im wesentlichen damit zusammenfällt, was sich als das besagte Flimmern zeigt, wenn die Triggeranordnung zum Starten eines Sägezahngenerators (nicht dargestellt) für Horizontalablenkung eines Kathodenstrahls in einem Kathodenstrahlröhrenoszilloskopen verwendet wird.

Der Betrieb einer erfindungsgemaßen Triggeranordnung wird jetzt beschrieben. Das Ausgangssignal 10' am Ausgang 23 des dritten bistabilen Elements 16 kann nach dem Zeitpunkt t = t&sub4; erst vom Zustand s&sub1; nach dem Zustand s&sub2; übergehen, wenn das Triggereingangssignal 6' den ersten Pegel l&sub1; überschreitet, nachdem das Ausgangssignal 14' den Zustand s&sub2; angenommen hat. Zum Zeitpunkt t = t&sub5; nimmt das Ausgangssignal 10' den zweiten stabilen Zustand s&sub2; an und das Triggerausgangssignal wird darauf erhalten, mit dem beispielsweise der Sägezahngenerator gestartet wird. Der Zeitunterschied t&sub5; -t&sub4; ist immer größer als die verfügbare geringste Zeit t&sub4; - t&sub3;, sogar bei Schwankungen des Pegelunterschieds zwischen dem ersten Pegel l&sub1; und dem zweiten Pegel l&sub2;, was beispielsweise einem Hystereseeffekt gleichkommt. Weiter ist der zeitliche Unterschied t&sub5; - t&sub4; im wesentlichen von der Amplitude des Triggereingangssignals 6' unabhängig und ist beispielsweise im Falle eines sinusoidalen Triggereingangssignals im wesentlichen eine Halbperiode dieses Signals. In der Zusammenfassung kann gesagt werden, daß die erfindungsgemäße Triggeranordnung bis auf erheblich höhere Frequenzen ohne das Auftreten von Ungewißheit in bezug auf den Zeitpunkt des Auftretens einer Flanke ft im Triggerausgangssignal 10' als eine Triggeranordnung arbeiten kann, der nur mit zwei bistabilen Elementen ausgerüstet ist. Beim heutigen Stand der Technik wird der zufriedenstellende Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung bis Höchstfrequenzen von 2 GHz als erreichbar erachtet. In Fig. 2 ist weiter angegeben, daß nach einer Zeit Δ das Auslösen der Anordnung dadurch beseitigt wird, daß nach der Zeit Δ das Auslösesignal 8' den ersten Wert v&sub1; annimmt. Das Auslösesignal 8' wird zum erneuten Annehmen des ersten Werts v&sub1; gezwungen beispielsweise mittels des Sägezahngenerators (nicht dargestellt), damit der Sägezahngenerator bei der Horizontalablenkung des Kathodenstrahls nicht ungewollt gestartet wird.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, in dem ähnliche Verbindungen 6, 8 und 10 mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel werden die bistabilen Elemente, die miteinander in Reihe geschaltet sind und mit denen der Triggereingang 6 parallelgeschaltet ist, durch logische ODER-Gatter 18, 29 bzw. 22 gebildet, die Rückkopplung über Widerstände Rt1, Rt2 bzw. Rt3, empfangen, und haben vorzugsweise die Form von ECL-ODER-Gatter. Für den Aufbau und den Betrieb eines ECL-ODER- Gatters mit Rückkopplung sei beispielsweise auf die allgemeine Literatur über dieses Phänomen verwiesen. Jedes logische ODER-Gatter 18, 20 und 22 ist mit einer Klemme 25 zum Zuführen einer Speisespannung +U versehen. Weitere Speiseverbindungen für ein ECL-Gatter sind hier nicht dargestellt, aber in diesem Zusammenhang sei auf die Literatur verwiesen. Das Ausführungsbeispiel enthält weiter einen Differenzverstärker 24 und einen weiteren Differenzverstärker 26. Ein erster Eingang 27 eines ersten bistabilen Elements 2 ist mit einem ersten Ausgang 29 des Differenzverstärkers 24 und ein erster Eingang 13 eines zweiten bistabilen Elements 4 ist mit einem zweiten Ausgang 33 des Differenzverstärkers 24 gekoppelt. Weiter ist ein Widerstand Rt1, der ein Teil des ersten bistabilen Elements 2 ist, mit einem Ende des ersten Ausgangs 29 des Differenzverstärkers und mit seinem anderen Ende mit einem Ausgang 35 des ersten bistabilen Elements 2 gekoppelt, während ein Widerstand Rt2 als Teil des zweiten bistabilen Elements 4 mit einem Ende an den zweiten Ausgang 33 des Differenzverstärkers und mit seinem anderen Ende an einen Ausgang 37 des zweiten bistabilen Elements 4 gekoppelt ist. Der Differenzverstärker 24 ist um zwei npn- Transistoren T&sub1; und T&sub2; herum aufgebaut, deren Emitter miteinander verbunden sind, während ein gemeinsamer Emitterleiter 36 eine Stromquelle 28 enthält, die mit einer Verbindungsklemme -U zum Zuführen einer Speisespannung versehen ist. Der Aufbau der Stromquelle 28 ist faktisch in Fig. 3 dargestellt, aber wird im weiteren nicht beschrieben. Der mit einem ersten Eingang 39 des Differenzverstärkers 24 gekoppelte Triggereingang 6 ist über den Basis-Kollektor-Weg des Transistors T&sub1; mit dem ersten bistabilen Element 2 und über den Basis-Emitter-Kollektor-Weg der Transistoren T&sub1; und T&sub2; mit dem zweiten bistabilen Element 4 gekoppelt. Ein zweiter Eingang 41 des Differenzverstärkers 24 ist mit einer Eingangsklemme zum Verbinden einer Bezugsspannung gekoppelt, der im Ausführungsbeispiel mit dem Erdpotential 43 bezeichnet ist. Ein erster Eingang 45 des dritten bistabilen Elements 16 ist mit einem ersten Ausgang 47 des weiteren Differenzverstärkers 26 gekoppelt, weiter ist ein Widerstand Rt3 als Teil des dritten bistabilen Elements 16 mit einem Ende des ersten Ausgangs 47 des anderen Differenzverstärkers 26 und mit dem anderen Ende mit einem Ausgang 49 des dritten bistabilen Elements 16 gekoppelt. Ein zweiter Ausgang 51 des Differenzverstärkers 26 ist mit einer Klemme +V zum Zuführen einer Gleichspannung gekoppelt. Der weitere Differenzverstärker 26 ist um zwei npn-Transistoren T&sub3; und T&sub4; herum aufgebaut und hat weiter einen Aufbau gleich dem des Differenzverstärkers 24. Der mit einem ersten Eingang 53 des anderen Differenzverstärkers 26 gekoppelte Triggereingang 6 ist über den Basis-Kollektor-Weg des Transistors T&sub3; mit dem dritten bistabilen Elements 16 gekoppelt. Ein zweiter Eingang 55 des anderen Differenzverstärkers 26 ist mit einer anderen Eingangsklemme zum Zuführen einer Bezugsspannung gekoppelt, aber im Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit halber das Erdpotential 43 bereits erwähnt. Der Auslöseeingang 8 ist mit einem zweiten Eingang 57 des ersten bistabilen Elements 2 gekoppelt. Vorzugsweise ist der Auslöseeingang 8 auch mit einem zweiten Eingang 59 und mit einem zweiten Eingang 61 des zweiten bistabilen Elements 4 und des dritten bistabilen Elements 16 gekoppelt. Der Betrieb des Ausführungsbeispiels ist anhand der Fig. 1 beschrieben, aber wird mit weiteren Einzelheiten nachstehend anhand Fig. 2 erläutert. Mit den bistabilen Elementen 2, 4 und 16, die als ECL-Gatter mit Rückkopplung aufgebaut sind, steuert eine innere Bezugsspannung (nicht dargestellt) den Wechsel (d.h. den Wechsel des stabilen Zustands) der Gatter. Wenn angenommen sei, daß die Anordnung nicht ausgelöst wird (das Auslösesignal 8' an den Eingängen 57, 59 und 61 besitzt den Wert v&sub1;) besitzen die Ausgangssignale 12', 14' und 10' an den Ausgängen 35, 37 und 39 den Zustand s&sub1;. Von dieser Situation aus sei angenommen, daß das Auslösesignal 8' den zweiten Wert v&sub2; annimmt. Solange das Triggereingangssignal 6' unter dem Pegel l&sub1; bleibt, sogar bei einem positiven Wert des Triggereingangssignals 6' reicht der Strom durch den Widerstand Rt1 nicht aus zum Senken der Spannung am ersten Eingang 27 des ersten bistabilen Elements 2 unter der inneren Bezugsspannung des ersten bistabilen Elements 2, das als ECL-Gatter mit Rückkopplung aufgebaut ist. Wenn das Triggereingangssignal 6' den Pegel l&sub1; erreicht (t = t&sub2;), erfolgt der Wechsel des ersten bistabilen Elements 2 und das Ausgangssignal 12' nimmt den zweiten Zustand s&sub2; an. Die restlichen bistabilen Elemente 4 und 16 können durch die Reihenschaltung nicht von Zustand s&sub1; nach dem Zustand s&sub2; übergehen, oder solange das erste bistabile Element 2 sich im Zustand s&sub1; befindet, bleiben auch die bistabilen Elemente 4 und 16 im Zustand s&sub1; stehen, unabhängig vom Triggereingangssignal. U.a. bestimmt die Wahl des Wertes des Widerstands Rt1 den Pegel l&sub1;. Die Stromschwankung durch den Widerstand Rt2 ist der Stromschwankung durch Rt1 durch die Differenzverstärkerkonfiguration entgegengesetzt, so daß das zweite bistabile Element 4 bei einem Wert des Triggereingangssignals 6' überwechselt, der unter dem Pegel 12 liegt (t = t&sub4;). Die Stromschwankung durch den Widerstand Rt3 hat dieselbe Richtung wie die Stromschwankung durch den Widerstand Rt1. Das dritte bistabile Element 16 wechselt daher bei einem Pegel des Triggereingangssignals 6' über, der über dem Pegel l&sub1; liegt (wenn die Parameter der Differenzverstärker 24 und 26 gleich sind). Für den weiteren Betrieb sei auf die Beschreibung der Fig. 1 verwiesen.

In Fig. 4A und Fig. 4B ist der Wechsel der zwei bzw. drei bistabilen Elemente im Zusammenhang mit dem Triggereingangssignal 6' bei einer bekannten Zweistufen-Triggeranordnung und bei der Verwendung einer Dreistufen- Triggeranordnung nach der Erfindung dargestellt. Es sei im beschriebenen Ausführungsbeispiel angenommen, daß ein ECL-Gatter eine Verzögerungszeit td und eine Abfallzeit/Anstiegzeit tr einer Flanke am Ausgang besitzt. Weiter sei der Einfachheit halber angenommen, daß die Abfallzeit/Anstiegzeit des Auslösesignals 8' vernachlässigbar ist. Wiederum ist der Startpunkt der Zustand, in dem die Anordnung gerade ausgelöst wurde. In Fig. 4A ist (td+tr)< (t&sub4;-t&sub3;), worin für eine Zweistufenanordnung (t&sub4;-t&sub3;) die Mindestzeit ist, in der der Wechsel des ersten bistabilen Elements 2 erfolgt sein muß, damit Ungewißheit in der Flanke f des zweiten bistabilen Elements 4 nicht auftritt. In Fig. 4A ist diese Bedingung gerade erfüllt, während diese Bedingung in Fig. 4B nicht erfüllt wird. Der Zustand nach Fig. 4B führt daher zu Ungewißheit in bezug auf den Auftrittszeitpunkt der Flanke f, der durch eine schwankende Zeitdauer i angezeigt wird. Jedoch tritt in Fig. 4B keine Ungewißheit in bezug auf den Auftrittszeitpunkt der Flanke ft des Ausgangssignals 10' des dritten bistabilen Elements 16 auf, da der Ausgang 37 des zweiten bistabilen Elements 4 vor dem Zeitpunkt t = t&sub5; stabil ist. Wenn die Pegel l&sub1; und l&sub2; näher beieinander liegen als im Zustand nach Fig. 4A und Fig. 4B, so ist t&sub4; - t&sub5; gerade kleiner und tritt sogar Ungewißheit schneller ein mit einer Zweistufen-Triggeranordnung. Ungewißheit bei einer Dreistufenanordnung tritt nur bei sehr hohen Frequenzen auf. Eine gleiche Erwägung gilt für Schwankungen in der Amplitude des Triggereingangssignals.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das veranschaulichte Ausführungsbeispiel und es sind dem Fachmann mehrere Variationen möglich, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszutreten. Beispielsweise lassen sich bistabile Elemente auf vielerlei Weisen und mit verschiedenen Logikarten aufbauen. Auch eine Konstruktion auf der Basis von Tunneldioden als bistabilen Elementen ist ohne weitere erfinderische Aktivität verwirklichbar.


Anspruch[de]

1. Triggeranordnung (1) mit einer Reihenschaltung eines ersten (2) und eines zweiten (4) bistabilen Elements, von denen je ein Eingang mit einem Triggereingang (6) für ein Triggereingangssignal gekoppelt ist, wobei die Triggeranordnung mit einem Auslöseeingang (8) für ein Auslösesignal versehen ist, der wenigstens mit einem der bistabilen Elemente gekoppelt ist, und mit einem Triggerausgang (10) für ein Triggerausgangssignal, wobei ein Ausgang (14) des zweiten bistabilen Elements (4) einen ersten stabilen Zustand (s1) annimmt, wenn das Auslösesignal (8') einen ersten Wert (v1) annimmt, und einen zweiten stabilen Zustand annimmt, nachdem das Auslösesignal (8') einen zweiten Wert (v2) angenommen hat, und nachdem ein Ausgang (12') des ersten bistabilen Elements (2) danach einen zweiten stabilen Zustand durch das Triggereingangssignal (6') angenommen hat, das einen ersten Pegel (l1) überschreitet, und nachdem das Triggereingangssignal (6') unter einem zweiten Pegel (l2) abgefallen ist, der niedriger als der erste Pegel ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung weiter ein drittes bistabiles Element (16) enthält, von dem Eingänge (17, 19) mit dem Ausgang (14) des zweiten Elements (4) bzw. mit dem Triggereingang (6) gekoppelt sind, einem Ausgang des dritten Elements (16) das mit dem Ausgang (10) der Triggeranordnung gekoppelt ist und den zweiten Zustand (s2) annimmt, wenn das Triggersignal (6') den ersten Pegel (l1) überschreitet, nachdem der Ausgang (14) des zweiten bistabilen Elements (4) den zweiten Zustand (s2) angenommen hat.

2. Triggeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Eingang (5) des ersten bistabilen Elements (2) mit einem ersten Ausgang (29) eines Differenzverstärkers (24) gekoppelt ist, ein erster Eingang (13) des zweiten bistabilen Elements (4) mit einem zweiten Ausgang (33) des Differenzverstärkers (24) und der Auslöseeingang (8) mit einem zweiten Eingang wenigstens eines der ersten (2) und zweiten (4) bistabilen Elemente gekoppelt sind, wobei der Triggereingang (6) mit einem ersten Eingang (39) des Differenzverstärkers (24) und ein zweiter Eingang (41) des Differenzverstärkers mit einer Eingangsklemme zum Anlegen einer Bezugsspannung gekoppelt sind, wobei ein erster Eingang (19) des dritten bistabilen Elements (16) mit einem ersten Ausgang (47) eines weiteren Differenzverstärkers (26) und ein zweiter Ausgang (51) des weiteren Differenzverstärkers (26) mit einer Speiseklemme zum Anlegen einer Gleichspannung (+v) gekoppelt sind, und daß der Triggereingang (6) mit einem ersten Eingang (53) des weiteren Differenzverstärkers (26) und ein zweiter Eingang des weiteren Differenzverstärkers (26) mit einer anderen Eingangsklemme (55) zum Anlegen einer Bezugsspannung gekoppelt sind.

3. Triggeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöseeingang mit einem zweiten Eingang des dritten bistabilen Elements gekoppelt ist.

4. Oszilloskop mit einer Triggeranordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche.







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