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German Pages 119 Year 1966
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Bücherei Staatl. Ingenieurakademie Osnaorück win“
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Keller/Pumpe
Elektronische Schaltungen in der Fernschreib- und Datentechnik
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SIEMENS
Elektronische Schaltungen
in der Fernschreib- und Datentechnik von Georg Keller und Gerhard Pumpe
Biöcherei
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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Inventarisfgrt un
Nr.
Herausgeber: Siemens Aktiengesellschaft - Berlin - München © 1966 by Siemens Aktiengesellschaft - Berlin - München Alle Rechte, auch die des auszugsweisen Nachdrucs, der fotomechanischen
setzung vorbehalten. Printed in Germany.
Wiedergabe
und
der Über-
Vorwort Auf vielen Gebieten der Elektrotechnik, die bisher nur wenige Berührungspunkte hatten, wird heute die elektronische Digitaltechnik angewendet. Obwohl die Aufgabenstellungen unterschiedlich sind, lassen sich mit den glei-
chen Mitteln — vom Prinzip und von den technologischen Möglichkeiten
her — einheitliche Schaltungen und Bausteine einsetzen. Da die Entwicklungen nach der Aufgabenstellung ursprünglich getrennt liefen, bildeten sich Begriffe, Definitionen und Darstellungsarten heraus, die nicht immer
einheitlich waren. Dieser Nachteil macht sich besonders bei umfangreichen Anlagen bemerkbar.
Mit dem vorliegenden Buch wird versucht, für Definitionen und Darstel-
lungen elektronischer Schaltkreise einheitliche Formen zu finden. Unter weitgehender Beachtung vorhandener Normen, CCITT-Empfehlungen und Begriffsbestimmungen werden die in der Digitaltechnik geläufigen Namen und Schaltzeichen zusammengestellt und ihrer Bedeutung nach definiert. Besondere Rücksicht wird auf die z. T. seit Jahrzehnten verwendeten Begriffe und Schaltzeichen der Fernschreibtechnik genommen. Da die elektronische Digitaltechnik technologisch wie auch in Bezug auf die Schaltungsprinzipien stark im Fluß ist, kann dieses Buch nur den derzeitigen Stand der Technik kennzeichnen. Die Belange der Nachrichtentechnik werden dabei besonders betont. Einige Wiederholungen bei den Texten und bei den Schaltzeichen ließen sich nicht ganz vermeiden, da dem Leser zu
häufiges Nachschlagen erspart bleiben soll. Der erste Teil des zwei Teile umfassenden Buches befaßt sich mit Definitionen für digitale Informationen und Signale. Dabei werden Kennzeichnungs-
arten für diese Begriffe behandelt, wie sie innerhalb von Geräten, aber auch bei der Übertragung gebräuchlich sind. Dann werden Schaltungseinheiten
erklärt, die in digital arbeitenden Geräten zur Lösung funktioneller Aufgaben vorkommen. Abschließend folgt eine Zusammenfassung und Erläuterung von Begriffen für die Konstruktion. Der zweite Teil umfaßt die wichtigsten für die Darstellung von Übersichtsschaltplänen und Stromlaufplänen zu verwendenden Schaltzeichen und behandelt die in Transistor- und Magnetkernschaltkreisen gebräuchlichen Grundschaltungen mit einer kurzen Erläuterung der Wirkungsweise. Hinweise für das Darstellen von Schaltungsunterlagen vervollständigen mit
entsprechenden Beispielen diesen Teil des Buches. München, im September 1966
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Wernerwerk für Telegrafen- und Signaltechnik
5
Inhalt
TEIL I — DEFINITIONEN BAUSTEINE
FÜR DIGITALE INFORMATIONEN
1. Kennzeichnen digitaler Informationen
1.1.
.........2222 222
10 11
Zusammenfassen von Zeichen ......cceeneeeeeeeeeeeeee en Elektrische Signale ...... 022. cccueneeneeenennnnneeneneenn
13 14
Takt
19
..............
Impuls ....2.2oooeeeeeeeeenenenneeeeeeeneneesneneneneen Impulsserie .......22ceneeeseneeeeneeneneeseeennnenneenn Puls ..ooooeeseeeseeeneeeneenneneeesssenennenee nennen
..2occceeeeeeeeeeeneenennenesseneesseneneenee nenn
2. Übertragen digitaler Informationen ............
2er.
2.1. Sender und Empfänger ........2ccconuneeeennenenne een 2.2. Zeitmultiplex .....22.02eaccseeseeesneesennree seen een 2.3. Frequenzmultiplex ......2eoscseesseeennesrenessenennenn 2.4.
2.5.
10
Zeichen .......2222ureesessereneseeenenssneennerrerenen Parallel- und Seriendarstellung ............2222222ccuceee Kennzeichnen und Zuordnen binärer Elemente
1.2.
UND
Schritt- und Übertragungsgeschwindigkeit
Schrittgeschwindigkeit Übertragungsgeschwindigkeit
.... 2. ccccccen nn
Transfergeschwindigkeit
Start-Stop- und Synchronbetrieb ............ccccnceeeencn.
11
14 17 17
20 20 20 21 21
23
3. Bausteine elektronischer Geräte ..........c nun.
25
3.1.
Generatoren
25
3.3. 3.4.
Zeitglieder ....22ceceeeeseeeeeeeneeennnereennennnsrnenn Proportionalglieder ...... 2.2... 222concsseneeeeeesennnenn
3.8.
Umsetzer
3.2.
3.5. 3,6. 3.7.
.........2222eseeeeneeneeeeenenen en
Speicher .....2ceeseeeesseeeeeneenesssenennenee nennen Elektronisches Relais ... 2.222.020 0 ceeeeeeeeeeee seen Schieberegister, Taktverteiler . 22222222 ans een essen
4. Konstruktion
6
„2.2 2eseeeeenseeeenneneneenensensrneennenee
Verknüpfungsglieder
25
30 33
35 37 38
„22.222 oceeeeeeeeeeeenensenersenerenensenenene
39
......2222202eeeeneeeennenne rennen ern nenn
42
TEIL
I —
DARSTELLUNG
DER
BAUTEILE
UND
SCHALTPLÄNE
1. Schaltzeichen in Übersichtsschaltplänen (Üp) .................. 1.1. 1.2. 1.3. 1.4.
Leitungen mit Betriebsart ......2c2ccneeeeeneeeeennen nen Beispiele für Betriebsarten ......2 ec ccseeeeeneenereeennenn Allgemeine Kennzeichnung für digitale Informationsverarbeitung Digitale Verknüpfungsglieder ......2c2ceeeeceeneeeeenennn Beispiele für Verknüpfungsglieder .......2..2222neeeeeneenn Kippschaltungen mit Speicherverhalten ........... 2.22.22...» Grundformen
.....2222eseneeeessnesreneeeneeee ser nenn
Darstellen von Eingängen und Eingangsschaltungen, die einem der beiden Felder zugeordnet sind ........2222..2.2.... Darstellen von Eingängen und Eingangsschaltungen, die beiden
Feldern zugeordnet sind .......2ceeeeseeeeeeereenennen nn Je eine Eingangsschaltung für jedes Feld mit einem
52
gemeinsamen auslösenden Eingang ........2ccccceeeeeen en Separate Eingangsschaltung ..........2..222neeeereeenenen Darstellen der Ausgänge ........ cc ceeeeeeeseee sense Kennzeichnen einer Grundstellung ...........22ccccceesscn.
53 53 53 53
Ein- und Ausgängen ......:ceceneeeneeeeeeeseneenee ren Beispiele für Kippschaltungen ...........2.2.2222s nn eeeeen nen
54 54 55 55 55 56 57 58 58 59
Festlegen besonderer Zusammenhänge zwischen
1.5. 1.6.
52
Verzögerungsglieder, Begrenzer, Entzerrer ......ceessecc... Elektronische Relais (Elektronische Telegrafiesignal-Übertrager) Eingangskreise .......222222neeeeeeeneeeee nenn ernennen nn Ausgangskreise .......22cocneeeeseeeneen ernennen nennen nen Beispiele für elektronische Relais ..........ccsenneeeeeneen 1.7. Elektronische Schalter .........02ccccoeeneeereeene ern nnn 1.8. Magnetkern-Bausteine ......222cccceneeeeneeesesenren nen 1.9. Generatoren
....2..2202o2e essen eessnnesenne essen nenn
1.10. Verstärker, Empfänger, Sender .........2222cnceeeeeenn en
1.11. Umsetzer .....2.222ceeeceeneennessnnenneenesenenenenene 1.12. Taktverteiler, Register, Ringzähler ..............222c2220..
1.13. Speicher .......2222cseesseeeeeeeenenneneeeneennn nenne 1.14. Funktionsgruppen ....2eeeeeeeeeeeeeeeenene nennen ers nnn
60 61 62 63
2. Schaltzeichen in Stromlaufplänen (Str) ...........:2..2222000. 2.1. Strom- und Spannungsbegriffe .....ceenn2neceeeeneeenee en 2.2. Impulsbilder ........222cccecsseneeneennensene nee
64 64 65
2.3.
Regelbarkeit, z.B. von Widerständen, Kondensatoren,
Spulen, Generatoren und dgl. .........222222ccneeeeneeee
65
2.4. 2.5.
Leitungen, Leitungsverbindungen, Erdungen ................ Bauelemente ........2.2eoseseeeeeeneeenereeeeneeneneenn
66 68
3. Wirkungsweise wichtiger Grundschaltungen für Verknüpfungsglieder ........2 222 ccc essen
75
3.1. 3.2.
UND-Verknüpfung ........2ceceeeeneeee nee een ODER-Verknüpfung .......2cceeeeeeeenneneneeneenenenn
75 76
3.4. NOR-Verknüpfung .......ccenceneeneeenen nenn 3.5. NAND-Verknüpfung .......2cesceeneeenneeeneenen en
78 80
3.3.
NEGATION-Verknüpfung
......2ceneeee
een
77
4. Wirkungsweise wichtiger Grundschaltungen für Kippstufen .....
82
4.1. 4.2.
Bistabile Kippstufe ........ 2222 ooceeeseeeeeeee nee Bistabile Kippstufe für Zwecke der Frequenzteilung ..........
82 85
5. Wirkungsweise wichtiger Grundschaltungen für Magnetkern-Bausteine ... 22.2202 22cneneeereeeeee een
90
5.1. UND-Verknüpfung .......222eueeeenneneeeeeeeenenennnn 5.2. ODER-Verknüpfung .........2ccseeeeeneeeessenenenenen 5.3. Normal-Bausteine und Impulsformer-Bausteine .............
90 91 92
6. Hinweise für das Darstellen von Schaltungsunterlagen ..........
95
6.1. 6.2.
95 95
4.3.
5.4.
6.3. 6.4.
Monostabile Kippstufe
......2cu22ccceeeeeeeene een
Transfluxor-Multivibrator
........2222ceceneeeeeeeeene nen
Übersichtsschaltpläne (Üp) ........2222uoc cases Stromlaufpläne (Str) ......0c2ceeeeeeeeesseneneaneneennnn
Bauschaltpläne (Ms) .......22222eeeeneneeeenenneene nennen Darstellungsbeispiele .........222cssseeeeeeeeeneerennn en
Sachwortverzeichnis
........2.2222222eeeeseeeneeeeneneeennene
87
93
96 96 111
TEILI DEFINITIONEN FÜR DIGITALE INFORMATIONEN BAUSTEINE
UND
1. Kennzeichnen digitaler Informationen 1.1. Zeichen [1] [5] [6] In der Fernschreibtechnik wird zum Kennzeichnen der Buchstaben und Ziffern das vom CCITT empfohlene internationale Telegrafenalphabet Nr. 2 benutzt. Ein „Zeichen“ ist danach aus fünf Elementen zusammengesetzt, von denen jedes einen von zwei möglichen Werten annehmen kann. Die Einheit für das zweiwertige Element ist das „bit“ (binary digit). Die fünf zweiwertigen oder „binären“ Elemente ergeben max. 25 = 32 mögliche Kombinationen. Der Zeichenvorrat besteht in diesem Fall aus 32 Zeichen. Die eindeutige Zuordnung der Kombinationen zu ganz bestimmten Begriffen, z. B. zu Buchstaben oder Ziffern, ist der Code. Wenn der Zeichenvorrat geordnet wird, z. B. nach der obengenannten CCITT-Empfehlung, so entsteht ein Alphabet.
7
°F
oe oo
Ser Schriftgruppe
“.
7 fach
Ü
Pausenschritt ] bei Einfach-
[e] Stromschritt | strombetrieb < Wagenrüclauf
== Zeilenvorschub % Wer da? [J Frei für den internen Betrieb
® oo.
©
eooeo
52
Klingel 8
ZWR
Zwischenraum
1... A...
®
elole
Ziffernumschaltung Buchstabenumschaltung
eines jeden Landes,
aber im zwischenstaatlichen
Verkehr nicht zugelassen Bild1
Internationales Telegrafenalphabet Nr. 2
In einem Alphabet müssen nicht alle möglichen Kombinationen benutzt werden. Das ist der Fall, wenn die Regeln zum Bilden der genutzten Kombina-
tionen bestimmte Auflagen machen. Der 7er-Code (CCITT-Nr. 3) verwendet
z. B. nur solche Zeichen, bei denen von den sieben Elementen drei Strom-
schritte und vier Pausenschritte sind. Von den 128 möglichen Kombinationen werden dadurch nur 35 genutzt. 10
Für Aufgaben der Datentechnik reicht ein Vorrat von 32 Zeichen oft nicht aus. Es werden dann Zeichen mit mehr als fünf Elementen verwendet. Ein vieldiskutiertes Alphabet für die Datentechnik (ISO-Code!) benutzt acht Elemente, von denen jedoch nur sieben zum Bilden eines Zeichenvorrats von 27 = 128 Zeichen herangezogen werden. Das achte Element dient Kontrollzwecken (Sicherung durch Paritätsprüfung). Parallel- und Seriendarstellung Die Zeichen können mit ihren Elementen parallel oder in Serie vorliegen. In der Parallelform wird der Wert aller Elemente zu gleicher Zeit über eine entsprechende Anzahl von Übergabepunkten angeboten. In der Serienform werden die Werte der Elemente nacheinander in fest vorgegebener Reihenfolge an einem Punkt angeboten (s. Bild 2).
+
+
—
+
+
Paralielübergabe
Bild2
Wert +oder-
Serieübergabs
Zeichen in Parallel- und Seriendarstellung
Kennzeichnen und Zuordnen binärer Elemente
Die Werte bei einer binären Darstellung können physikalisch sehr unterschiedlich sein. Gebräuchliche Formen sind z. B.: Spannung / keine Spannung,
positive Polarität / negative Polarität, Impuls / kein Impuls, langer Impuls / kurzer Impuls, hohe Frequenz / tiefe Frequenz, Loch / kein Loch (Lochstreifen) sowie mechanische Unterscheidungsmerkmale durch Hebel, Klinken u. dgl. In der Fernschreibtechnik werden die beiden Zustände der binären Elemente als Startpolarität (früher Zeichenlage) und Stoppolarität (früher 'Trennlage) 1) 1SO
International Standard Organisation
11
bezeichnet. Während des Startschritts (früher Anlaufschritt, s. a. 2.5) herrscht Startpolarität, während des Stopschritts (früher Sperrschritt, s. a. 2.5) herrscht Stoppolarität. Die Zuordnung dieser Begriffe zu den sie darstellenden technischen Größen zeigt die Tabelle 1. Tabelle 1
Zuordnung von Begriffen zu den sie darstellenden technischen Größen [2]
Heutige Bezeichnung
zop Pt
Frühere Bezeichnung
Trennlage (T)
Definition
)
Zartp Here
')
Zeichenlage (Z)
Zustand während
Zustand während
des Stopschritts
des Startschritts
(früher Sperrschritt) mark(ing) !)
(früher Anlaufschritt) space(ing) !)
Europa
+ (positiv)
— (negativ)
Angelsächs. Länder
—
+ (positiv)
Englische Bezeichnung
Darstellung bei
Doppelstrom Doppelstrom
Doppelstrom bei Datenübertragung Einfachstrom
Sendekontakt
Lochstreifen
Frequenzmodulation Amplitudenmodulation |
(negativ)
— (negativ) !)
+ (positiv) ')
Strom (Stromschritt) geschlossen
kein Strom (Pausenschritt) offen
Loch
tiefe Frequenz Ton
\!)
kein Loch
hohe Frequenz kein Ton
N)
In der Technik der Datenverarbeitung wird ebenfalls mit einem binären Code gearbeitet. Dort werden die beiden Zustände mit “Null* (“0“) und
*Eins“ (“1%; auch “L“ wenn Verwechslungen mit Ziffern möglich sind) be-
zeichnet. Die Zuordnung dieser Begriffe zu Größen, z.B. Polarität einer Spannung, ist nik abhängig. Eine eindeutige und technisch von der angewendeten Technik, ist möglich,
den sie darstellenden technischen sehr von der angewendeten Techsinnvolle Zuordnung, unabhängig wenn man wie folgt definiert:
“1* Leitender?) Halbleiter, geschlossener?) Kontakt
“0“ Gesperrter?) Halbleiter, offener?) Kontakt
") In der CCITT-Empfehlung Doc. Sp. A Nr. 100 (1961-64) enthaltene Begriffe ?) Die Begriffe geschlossen und offen sollten nur für Kontakte verwendet werden, bei Halbleitern verwende man die Begriffe leitend und gesperrt, da nur so Verwechslungen vermieden werden können.
12
Tabelle 2
Übersicht über gebräuchliche Zuordnungen in den Geräten der Datenverarbeitungs- und Fernschreibtechnik.
Bezeichnung
Eins“
y
1
Darstellung bei
Kontakten Halbleitern?)
Relais (ungepolt)
Null“
geschlossener Kontakt leitender Halbleiter
offener Kontakt gesperrter Halbleiter
Impuls
kein Impuls
erregtes Relais
Magnetkern-Technik
Y)
“o“
nicht erregtes Relais
Bedeutung
bei Steuer- und
Meldeleitungen
“Aus“
“Ein“
SIMATIC® G
etwaO V
etwa —12 V
SIMATICH und N
etwaO V
etwa +12 V
Beispiele
(pnp)
(npn) Eine Zuordnung der Begriffe Start-und Stoppolarität zu den Begriffen “Null* und “Eins“ ist allgemein nicht möglich. Die jeweils gültige Zuordnung muß
besonders angegeben werden. Jedoch besteht eine Empfehlung des CCITT?) [2] über die Zuordnung auf Leitungen zwischen Datenübertragungs- und
Datenverarbeitungseinrichtungen (Interface), die nach Möglichkeit angewendet werden soll. Sie ergibt sich aus Tabelle 1 zusammen mit Tabelle 2. Die in
der CCITT-Empfehlung zeichnet.
enthaltenen
Begriffe sind entsprechend
gekenn-
Zur eindeutigen Kennzeichnung eines Zeichens gehört neben dem Wert für
jedes Element auch noch eine Festlegung über die Reihenfolge der Elemente. In einem Alphabet muß für jedes Element die Stelle innerhalb des Zeichens genannt werden. Bei der Wiedergabe eines Zeichens in Serienform werden die einzelnen Elemente meistens als Schritte bezeichnet. Zusammenfassen von Zeichen
In Alphabeten
der Daten-
und
Fernsteuertechnik
kommen
Gruppen
von
Zeichen besondere Bedeutungen zu. Man spricht dann von Worten (ein Wort 1) In der CCITT-Empfehlung Doc. Sp. A Nr. 100 (1961-64) enthaltene Begriffe 2) In integrierten Schaltkreisen können mit Rücksicht auf die Technologie der einbarungen notwendig sein.
Bausteine
andere
Ver-
® Eingetragenes Warenzeichen
13
kann z.B. zum Erkennen
eines besonderen Betriebszeichens in der Daten-
technik aus drei Zeichen bestehen). Darüber hinaus sind auch weitere überge-
ordnete Begriffe, z.B. Satz, gebräuchlich. In der Datenverarbeitungstechnik wird
der Begriff Byte
für die kleinste
adressierbare gespeicherte Einheit verwendet; beim SIEMENS SYSTEM 4004
besteht z. B. 1 Byte aus acht Informationsbit und einem Paritätsbit, das zur
Fehlerkontrolle dient.
1.2. Elektrische Signale [3] [4] In der Digitaltechnik werden elektrische Signale benötigt, um Funktions-
kriterien zwischen verschiedenen Einheiten, sowohl innerhalb eines Gerätes als auch zwischen verschiedenen Geräten auszutauschen. Nachstehend sind
charakteristische Signale, unterschieden zwischen Impuls und Puls, zusam-
mengestellt.
Impuls)
Ein Impuls ist ein einmaliger Spannungs- oder Stromstoß endlicher Dauer.
Er ist durch seine Form, seine Amplitude, seine Dauer und bisweilen auch durch den Zeitpunkt seines Auftretens gekennzeichnet (z. B. Markierimpuls
innerhalb einer Impulsserie). Störanteile sind bei der Bewertung der einzelnen
Größen des Impulses auszuschließen. Impulsamplitude‘)
Unter Impulsamplitude versteht man allgemein die Höhe eines Impulses. Sie wird in Einheiten elektrischer Größen,
z. B. der Spannung, angegeben und kann zur besonderen
Kennzeichnung Zusätze enthalten, wie mittlere, effektive
oder Spitzenamplitude (s. Bild 3).
|
Impulsamplitvde
Ampl,
Bild 3
Impulsdauer‘)
Impulsdauer ist die Spanne zwischen den Zeitpunkten auf der Vorder- und Rückflanke eines Impulses, in denen
der Augenblickswert 50°/, der Amplitude
annimmt,
fern nicht eine andere Zahl festgelegt ist (s. Bild 4).
1) Begriffe entsprechen den N'TG-Empfehlungen 0101
14
so-
Ampl.
!
|t
—
Impulsform
!
Impuisdaver
Die Impulsform
hängt
—-f
—
Bild 4
vom
zeitlichen Verlauf
des Im-
pulses ab. Als Anstiegszeit!) eines Impulses wird die Zeitspanne zwischen den beiden Punkten bezeichnet, in denen die Augenblickswerte des Impulses das erste Mal 10%6 und 90/0 des Höchstwertes annehmen (s. Bild 5).
Amapl,
Al Anstiegszei
et
Bild 5
Als Abfallzeit!) eines Impulses wird die Zeitspanne zwischen den beiden Punkten bezeichnet, in denen die Augen-
blickswerte des Impulses das letzte Mal 90% und 10% des Höchstwertes annehmen (s. Bild 6).
Armpl.
|
m
| ! | | ! I ! | !
I— ef
be
Abfallzeit
j
Bild 6
3) Begriffe entsprechen den NTG-Empfehlungen 0101
15
Einige häufig
auftretende
Impulsformen
Trapezimpuls
\
Bei einem Trapezimpuls betragen die Anstiegs- und Abfallzeit zusammen mehr als 10% der Impulsdauer (s. Bild 7).
Amp. I
|
|
l
!
Anstiegszei
—
-
Sr
—-
|
+ ‚Impulsdauer
r-
!
I ! ! |
m |
|
4o-t
Abfalizeit e—
Bild7
Rechteckimpuls Für einen Rechteckimpuls gilt: Anstiegs- und Abfallzeit zusammen betragen höchstens 10%/5 der Impulsdauer (s.
Bild 8). Ampl.
Bild 8
Nadelimpuls
Beim Nadelimpuls (s. Bild 9) betragen Anstiegs- und Abfallzeit zusammen etwa das Doppelte der Impulsdauer.
Ampl. Impulsdauer
ee
It Amtes g
16
| |
I| Apr
—f zeitzeit
Bild 9
Impulsserie Mit Impulsserie wird eine endliche Folge von Impulsen bezeichnet. Impulsform und zeitlicher Abstand aufeinanderfolgender Impulse innerhalb der Serie können variabel sein. Puls!) Ein Puls ist eine Folge von ständig wiederkehrenden Impulsen (oft auch periodische Impulsfolge genannt). Gekennzeichnet ist ein Puls durch Phase und Frequenz seiner Grundschwingung, ferner durch Tastverhältnis und Impulsform.
Tastverhältnis!)
Das Verhältnis der Impulsdauer zur Periodendauer eines
Pulses wird als Tastverhältnis bezeichnet (s. Bild 10).
Ist der Puls moduliert, z. B. Pulsdauer-Modulation PDM
oder Pulsamplituden-Modulation PAM, so bezieht sich das Verhältnis im allgemeinen auf die Mittelwerte. Ampl. |
2 Tstrentätnis
ı
{f
Pulsfrequenz
r
N
I
a
—f
1
A
Bild 10
Die Pulsfrequenz, auch Impulsfolgefrequenz, ist die Anzahl der Impulse je Zeiteinheit (s. Bild 11). Ampl.
|
| | | | 1
|
| r
—| Pulsfrequenz =
Pulsperiode
r
me
r
idıı
1 ———
Pulsperiode
?) Begriffe entsprechen den NTG-Empfehlungen 0101
17
Pulsperiode
Mit Pulsperiode (s. Bild 11) wird der zeitliche Abstand zwischen sich entsprechenden Punkten zweier aufeinanderfolgender Impulse in einem Puls bezeichnet.
Pulsfolge
Werden
Pulsfolgefrequenz
Als Pulsfolgefrequenz wird der Kehrwert des mittleren zeitlichen Abstandes zwischen zwei benachbarten Impulsen einer Pulsfolge bezeichnet (s. Bild 12).
Pulsfolge-
Die Pulsfolgeperiode ist der mittlere zeitliche Abstand zwischen zwei benachbarten Impulsen einer Pulsfolge.
periode
mehrere
Pulse gleicher Pulsperiode
einandergeschachtelt, so entsteht eine Pulsfolge.
Zugehörig
ZU Puls-Nf. 1
Ampl.
2
n
|
| Pulsfolgef:
USFOlBEtFequien?
zeitlich in-
=
1
r
| |
| |ut
uisfolgeperiode
Pulsfolgeperiode
Bild 12
Pulsrahmen
18
Eine Pulsfolge von zeitlich ineinandergeschachtelten Pulsen kann auf einem Weg mehrere Nachrichten übertragen, z. B. Zeitmultiplex in der Telegrafie. Der Pulsrahmen (s. Bild 13) umfaßt die Folge von Impulsen, die nacheinander jedem vorkommenden Puls zugeordnet sind, und gibt die Anzahl der in der Pulsfolge enthaltenen Pulse an.
zugehörig ZU Puls-Nr:1 Ampl.
|
2
3
n
1
2
3
n
|
|
|
|
|
!
1
2
USW.
|
|
|
1.
1
U
—_—r
Pulsrahmen
Bild 13
Takt
Unter Takt wird allgemein eine Folge von Zeitmarken (s. Bild 14) verstanden, wodurch gleiche Zeitintervalle festgelegt werden. Aus jedem periodisch ablaufenden Vorgang kann ein Takt gewonnen werden.
Elektrisch werden die Zeitmarken eines Taktes durch Impulse, z. B. mit Hilfe einer sinusförmigen Wechselspannung zur Steuerung eines Schmitt-Triggers, dargestellt. In diesem Falle entspricht der Takt einem Puls mit meist kleinem Tastverhältnis. u
|
||
I I
ı
I
|
Il
Ampl
!
| —
Zeitintervall
Bild 14
19
2. Übertragen digitaler Informationen 2.1. Sender und Empfänger Aufgabe der Nachrichtentechnik ist es, Informationen von einem Entstehungs-
ort, der Quelle, zu einem Bestimmungsort, der Senke, zu übertragen. Quelle ist die Stelle, an der die Nachricht in technisch geeigneter Form als
Signal erzeugt wird (in der Fernschreibtechnik z. B. die von der Tastatur gesteuerten Sendekontakte eines Fernschreibers). Als Senke wird die Stelle bezeichnet, an der die Nachricht wiedergegeben wird (im Beispiel das Papier der Empfangsmaschine). Ist ein zwischen Quelle und Senke liegendes Übertragungsmedium nicht in der Lage, ein angeliefertes Signal direkt zu übertragen, so muß das Signal vorher
in eine übertragbare Form verwandelt werden. Der Signal-Wandler, auch
Modulator genannt, ist Bestandteil eines Senders. Bei Bedarf verstärkt der
Sender die Signale und paßte sie dem Übertragungsmedium an.
Ein Empfänger hat die Aufgabe, das über ein Übertragungsmedium ankom-
mende Signal aufzunehmen, bei Bedarf zu verstärken, dann die ursprüngliche Nachricht in einem Signal-Wandler, dem Demodulator, zu reproduzieren
und der Senke zu übergeben. Während ein Sender eine ihm zugeführte Nachricht in Signale verwandelt und diese abgibt, dient ein Generator zum Erzeugen von fest vorgegebenen
Signalen (z. B. Wechselspannungsgeneratoren, Taktgeneratoren). Ein Signaloder Zeichengenerator kleiner Leistung wird häufig auch als Geber (s. 3.1.) bezeichnet (z. B. Fernschreibzeichengeber).
2.2. Zeitmultiplex') Zeitmultiplex ist ein Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung mehrerer Nachrichten über einen gemeinsamen Weg, wobei für die einzelnen Nachrichten verschiedene aufeinanderfolgende Zeitintervalle benutzt werden. Die einzelnen — verschiedenen Nachrichtenquellen zugeordneten — Pulse
lassen sich mit Hilfe eines Taktes zeitlich so ineinanderschachteln, daß sie ein-
ander nicht stören. Das Abtasten besorgt ein mit diesem Takt umlaufender elektronischer Schalter, der „Abtaster“. Hinter dem Abtaster liegen die Nachrichten s(t) in Form von ineinandergeschachtelten Impulsen vor (s. Bild 15). Ein elektronischer Schalter (Verteiler) am Ende des Übertragungsweges teilt die Nachrichten wieder den einzelnen Kanälen zu. Beide elektronischen Schalter laufen streng synchron um. 1) Begriff entspricht den NTG-Empfehlungen 0101
20
sm
sm
AM 5
Sn m
&
tesa.
SM
oo
Abtaster
[1177
Verteilen
Bild 15
Zeitmultiplex, ie
Prinzip
2.3. Frequenzmultiplex!) Unter Frequenzmultiplex versteht man ein Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung mehrerer Nachrichten über einen gemeinsamen Weg. Dabei werden für die einzelnen Nachrichten gemäß Bild 16 verschiedene Frequenzbänder benutzt. Das Auftrennen des Frequenzmultiplexsystems am Ende des gemeinsamen Übertragungsweges geschieht durch Filter, mit deren Hilfe die verschiedenen Frequenzbänder wieder auf die zugehörigen Einzelkanäle verteilt werden.
sm
Bild 16
5m
Frequenzmultiplex, Prinzip
2.4. Schritt- und Übertragungsgeschwindigkeit Schrittgeschwindigkeit Die Schrittgeschwindigkeit o, ist der Reziprokwert
der nominellen Dauer
eines Schrittes a,. Die Einheit der Schrittgeschwindigkeit ist das Baud (Bd) und bedeutet Schritte/Sekunde.
Beispiel: Ein Sender, der mit 50 Bd arbeitet, liefert einen Schritt von !/so s Dauer, ed
En BE FE 2
Y
m
| 0
2
4
60
80
10
10ms
—af
Bild 17_
Schrittgeschwindigkeit
Die zulässige Schrittgeschwindigkeit ist ein Kennzeichen für die Leistungsfähigkeit eines Übertragungsweges. 1) Begriff entspricht den NTG-Empfehlungen
0101
21
Übertragungsgeschwindigkeit Die Übertragungsgeschwindigkeit vn ist das Produkt aus Schrittgeschwindig-
keit vg und Anzahl der Binärelemente, die je Schrittdauer übertragen werden Ups m
m ist abhängig von der Anzahl der vereinbarten Kennzustände.
Die Einheit der Übertragungsgeschwindigkeit ist bit/s. Zweiwertige
Übertragung
Bei der gebräuchlichen Übertragung von Telegrafiezeichen mittels Gleichstrom bzw. amplituden- oder frequenz-
moduliertem Wechselstrom sind zwei Kennzustände ver-
einbart (zweiwertige oder binäre Übertragung). Hier gilt
die Gleichung:
Übertragungsgeschwindigkeit in bit/s
= Schrittgeschwindigkeit in Bd
Mehrwertige
Übertragung
Für hohe Übertragungsgeschwindigkeiten werden Verfahren eingesetzt, die mehr als zwei Kennzustände verwenden. Ein Schritt liefert hierbei eine Aussage über mehr als ein
Bit. Sind mehr als zwei Kennzustände vereinbart, z. B. ternäre (= dreiwertige) oder quaternäre (= vierwertige
Übertragung, so gilt die Ungleichung: Übertragungsgeschwindigkeit in bit/s > Schrittgeschwindigkeit in Bd
Parallelübertragung
Die Übertragung von Telegrafiezeichen geschieht fast ausschließlich in Serienform. Erst in jüngster Zeit werden für die Datenübertragung auch Parallelformen diskutiert. Die Übertragungsgeschwindigkeit bei Parallelübertragung
erhält man durch Addieren der Übertragungsgeschwindigkeiten der einzelnen Leitungen!). Werden z.B. Fernschreibzeichen im Fünferalphabet parallel auf fünf Leitungen binär übertragen und ist die Schrittgeschwindigkeit auf jeder Leitung 50 Bd, dann ist die Übertragungsgeschwindigkeit auf einer Leitung 50 bit/s und Übertragungsge-
schwindigkeit für die fünf Leitungen zusammen 5 - 50 bir/s = 250 bit/s. Die Geschwindigkeit parallelarbeitender Übertragungen wird auch in Zeichen/s angegeben.
1) Anstelle einzelner Leitungen wird oft eine Leitung mit mehreren Trägerfrequenzen verwendet.
22
Transfergeschwindigkeit!) Hiermit wird die Anzahl von Bits, Zeichen oder Datenblöcken gekennzeich-
net, die im Durchschnitt je Zeiteinheit zwischen den korrespondierenden Einrichtungen zweier Datenstationen übertragen und als brauchbar akzeptiert werden. Korrespondierende Einrichtungen sind z. B. Datenübertragungseinrichtungen oder Fehlerschutzeinrichtungen oder Eingabe- und Ausgabewerke.
2.5. Start-Stop- und Synchronbetrieb Bei der Serienübertragung von Telegrafiezeichen müssen Möglichkeiten vorhanden sein, die es der Empfangsapparatur erlauben, die richtige Reihenfolge der Schritte (Anfang, Information und Ende eines Zeichens) zu erkennen. In der Fernschreibtechnik ist das Start-Stop-Verfahren
gebräuchlich. Dabei
sind Sende- und Empfangsapparatur nur während der Übertragungszeit eines Zeichens im Gleichlauf. Vor und nach den die Information kennzeichnenden Schritten eines Zeichens werden Steuerschritte, z. B. Start- und Stopschritt, hinzugefügt. Der Startschritt zeigt dem Empfänger den Beginn eines Zeichens an. Der Stopschritt liefert einen Mindestabstand zum darauffolgenden Zeichen. Er hat normaler-
weise bei fortlaufender Aussendung der Zeichen die 1,5fache Länge eines Informationsschrittes, kann aber in Sonderfällen nur einfache Schrittdauer
haben oder auch länger sein. Er bietet die Möglichkeit, Gleichlaufungenauigkeiten der Sende- und Empfangsverteiler auszugleichen. Bezogen auf den Beginn des Startschrittes werden die folgenden Informationsschritte in fest vorgegebenem Zeitraster, der Telegrafiergeschwindigkeit entsprechend, auf ihren Inhalt abgefragt. Beim Start-Stop-Verfahren sind der Start- und Stop-Schritt mit zum Zeichen zu rechnen (s. Bild 18). Auf Übertragungswegen, die eine zeitweilige Störung der Nachricht erwarten lassen, oder bei denen die „verlorene“ Zeit für den Start- und den Stop-
schritt eingespart werden soll, wendet man Synchronbetrieb an (s. Bild 19).
Hierbei muß der Gleichlauf zwischen Sender und Empfänger durch besondere Einrichtungen ständig aufrechterhalten werden (Schrittsynchronisierung). Die Zeichen werden fortlaufend ausgesendet. Der Empfänger gewinnt aus den Übergängen zwischen Schritten mit verschiedenem Informationsgehalt eine eigene Taktfrequenz, die es ihm ermöglicht, die Schritte abzufragen. Zum Erkennen
der Zeichenanfänge
enthalten die Empfänger
besondere Einrich-
tungen, die z. B. besondere Merkmale des Alphabetes oder Synchronisierzeichen auswerten (Zeichensynchronisierung). 1) nach FNI-Normentwurf
44-66 ENI-6
vom Oktober 1964
23
r7
rd 1
&
' [|4
3
Informations - Schritte
\
Zeitraster
5
m
Siartschriff
vor
Stopschrift
1. Zeichen
I
|
11,
__
Bild 18
I
2.Zeichen
_ m
Start-Stop-Verfahren
ur .g"
1
nn
L
|
3
|
1Zeichn
#
|
5
————
—
ee ————
1
2.Zeichen
——— —f
Bild 19
Synchronverfahren
3. Bausteine elektronischer Geräte Bei elektronisch arbeitenden Geräten wird eine Reihe immer wiederkehrender Bausteine zur Lösung funktioneller Aufgaben verwendet. Die wichtigsten, nicht an bestimmte Sachgebiete gebundenen Einheiten sind nachstehend erläutert: [3] [8]
3.1. Generatoren
Ein Generator gibt elektrische Energie in einem charakteristischen Zyklus ab.
Taktgenerator Ein Taktgenerator, auch Taktversorgung, dient zum Erzeugen eines Pulses oder mehrerer zeitlich versetzter Pulse (s. auch 1.2.).
Fernschreibzeichengeneratoren und Geber Diese Einrichtungen sind Generatoren, die eine fest vorgegebene Information wiedergeben, in bestimmten Fällen auch zyklisch wiederholen (Fernschreib-
zeichengeber).
3.2. Verknüpfungsglieder [7] Zum Verknüpfen binärer Informationen dienen Bausteine, deren jeweilige Ausgangsgröße in bestimmter Form von den Eingangsgrößen abhängt. Die Verknüpfung wird nach ihrer Funktion benannt (UND-Verknüpfung
usw.). Die Bausteine werden als Glied, Stufe, Vorsatz oder Zusatz, z.B. NOR-
Stufe, ODER-Stufe usw., je nach ihrer Bedeutung im System, bezeichnet.
Abhängig von der Signaldefinition, z. B. Zuordnung der Signale *0* und *1*
zu den Potentialen der Signalspannung, ergibt sich eine bestimmte Verknüpfungsart für eine bestimmte Schaltungsanordnung. Eine ausführliche Funktionsbeschreibung der an dieser Stelle zu behandelnden Grundschaltungen ist im Teil II des Buches enthalten.
UND-Verknüpfung Für diese Verknüpfung gilt, daß die Ausgangsgröße nur dann den Wert *1* hat, wenn die Eingangsgrößen an allen Eingängen des Verknüpfungsgliedes (an Ei und E2 usw.) den Wert *1“ haben. Die UND-Verknüpfung als solche wird auch Koinzidenz oder Konjunktion genannt. Nur die Koinzidenz aller Eingangsgrößen *1“ bewirkt eine Ausgangsgröße “1“. 25
A——
)
F-——
4
Beispiel:
“ge
a +U
a
0
V
Wertetabelle E2 +U
A
——
fr
—
A
ODER-Verknüpfung Bei der ODER-Verknüpfung hat die Ausgangsgröße den Wert “1“, wenn die
Eingangsgröße an einem Eingang oder mehreren Eingängen den Wert “1“ hat (an E2 oder E3 oder allen Eingängen gleichzeitig).
1
m
fl
A
&3
Die ODER-Verknüpfung wird auch Mischung oder Disjunktion (die Ein-
gangsgrößen werden gemischt) oder auch inclusives ODER genannt.
Beispiel: (Oder)
“1a0V ““a+u Wertetabelle E3 +J
El EL o—— + EI —44—
A
Im Symbol des ODER-Gliedes ist ein Erweiterungseingang E (E1) eingezeich-
net, an den Bauelemente, z. B. Dioden, angeschlossen werden können, um die Zahl der Eingänge zu erweitern. Diese Erweiterung ist auch bei der UND-
Verknüpfung möglich. 26
Im Gegensatz zum „inclusiven ODER“
wird bei der Verknüpfung „exclusi-
ves ODER“ (entweder — oder) die Ausgangsgröße nur dann den Wert *1“
haben, wenn die Eingangsgröße nur an einem der Eingänge den Wert “1“ hat.
Ohne ein (aufwendiges) Beispiel wird eine Wertetabelle gezeigt:
Wertetabelle E2
Mit Dioden aufgebaute Verknüpfungsglieder haben entkoppelte Eingänge,
d. h., die Vorgänge an einem Eingang wirken auf andere Eingänge nicht zurück.
NEGATION-Verknüpfung
4
Für die NEGATION gilt: Die Ausgangsgröße hat nicht den Wert “1*, wenn die Eingangsgröße den Wert *1“ hat (entsprechend für den Wert “0“). Die NEGATION wird auch Inversion, die negierende Stufe Negator oder Inverter genannt.
Beispiel:
“20V w"aru +
Wertetabelle E
A
E
A
1
0
O
1
Bei dieser Schaltung wird die Phasenumkehr des Transistors ausgenutzt; es werden dem Eingang E in der Regel UND- oder ODER-Verknüpfungsglieder vorgeschaltet. Dadurch ergeben sich für den Ausgang neue Verknüp-
fungsarten:
27
NOR-Verknüpfung
nn
Y—
NOR ist ein aus den Worten NOT OR (nicht oder) gebildeter Begriff. Die Ausgangsgröße hat nicht den Wert *1*, wenn die Eingangsgröße an Ei
oder E2 (oder an mehreren oder allen Eingängen gleichzeitig) den Wert “1“ hat. Eine NOR-Stufe wird in der Regel aus einem ODER- und einem
NEGATION-Glied aufgebaut. Beispiel:
“1 20V “ge
a
+
U
+
| | | |
+U
Fio44— Flotd—
|
(ODER)
Wertetabelle
MEsATION)
NAND-Verknüpfung
en
I
NAND ist ein aus den Worten NOT AND (nicht und) gebildeter Begriff. Die Ausgangsgröße hat nicht den Wert “1*, wenn die Eingangsgröße an E1 und E2 den Wert “1“ hat. Beispiel:
“20V
““a+u
+
Wertetabelle
|
&i
+U
LER
(UND) 28
||
!
|
|
(NEGATION)
Auslöseglied mit Vorbereitung
nn —_ 1
Eine Sonderstellung unter den Verknüpfungsgliedern nimmt das Auslöseglied mit Vorbereitung ein. Es dient zum kurzzeitigen (Zwischen-)Speichern, zum zeitlichen Verzögern und zum Synchronisieren (taktgerecht übernehmen) der Eingangsgröße am Vorbereitungseingang und wird zum Auslösen (Kip-
pen, Einstellen, Triggern) von Kippstufen verwendet. Dabei wird zwischen
dem Vorbereitungs- und dem Auslöseeingang eine UND-Verknüpfung be-
wirkt: Es entsteht kurzzeitig ein Ausgangsimpuls, wenn die Eingangsgröße am Auslöseeingang vom Wert *0“ auf den Wert *1* übergeht und die Ein-
gangsgröße am Vorbereitungseingang vorher genügend lange (und während der Vorbereitungsdauer) den Wert *1* hatte. Da das Auslöseglied mit Vorbereitung in der Regel Kippstufen vorgeschaltet wird, wird es auch als Auslösevorsatz oder Auslösezusatz bezeichnet.
Beispiel:
“10V
“oo
arUuU
Al
{vorbereitand)
ma
Bo ————
{auslösend)
Ein Auslösevorsatz ist gesperrt, wenn während einer genügend langen Zeit
(t,) bis zum Eintreffen des Auslöseimpulses Sperrpotential (*0“) am Vorbereitungseingang (E1) anliegt (Bild 20). Er ist noch gesperrt, wenn nach Wegnahme des Sperrpotentials, d. h. nach Anlegen von “1“, eine genügend kurze Zeit (t,) bis zum Eintreffen des Auslöseimpulses vergeht.
Ein Auslösevorsatz ist vorbereitet, wenn während einer genügend langen Zeit
(t;) bis zum Eintreffen des Auslöseimpulses Vorbereitungspotential am Vorbereitungseingang (E1) anliegt.
Er ist noch vorbereitet, wenn nach Wegnahme
des Vorbereitungspotentials
eine genügend kurze Zeit (t,) bis zum Eintreffen des Auslöseimpulses vergeht. Liegen am Vorbereitungs- (E1) und Auslöseeingang (E2) gleiche Potentiale, so ist der Auslösevorsatz nach Änderung des Potentials am Auslöseeingang
noch während der Zeit (2,) gesperrt. Beim Symbol bedeutet das Dreieck am Eingang E2, daß nur Änderungen des Wertes der Eingangsgröße im Baustein wirksam werden (dynamischer Ein29
Vorbereitungs-
000
poleniial
Vorbereitungseingang E]
h
ye Avsiöseeingang ER a:
'
Sperrpolenital
Afr
el
I
!
| austösenge |
5
|
ı Signalflanke |
|
nu
Ausgang
AuslöseImpulse
I
'
!
Any:
\ —m
Bild 20
Auslöseglied mit Vorbereitung, Zustandsdiagramm
gang). Ist das Dreieck, wie oben gezeigt, nicht ausgefüllt, so sind nur Übergänge der Eingangsgröße an E2 von *0“ nach “1* wirksam. Ist das Dreieck
hingegen ausgefüllt gezeichnet, so sind nur Übergänge an E2 von “1“ nacı “0* wirksam.
fi——17 4 £2
Werden Eingänge von Auslösevorsätzen miteinander oder mit anderen Bau-
steineingängen verbunden, so kann sich die Verkopplung zwischen den Eingängen E1 und E2 der Auslösevorsätze störend bemerkbar machen.
3.3. Zeitglieder Zeitglieder sind elektronische Bausteine, deren Ausgangsgröße nach bestimmten Regeln zeitlich von der Eingangsgröße abhängt.
Differenzierglied Kennzeichnend für das Differenzierglied ist, daß am Ausgang A ein Impuls entsteht, wenn sich die Größe am Eingang Z ändert.
Für das Zeitverhalten (Bild 22) ist die Zeitkonstante bestimmend. Sie ist das Produkt aus Kapazität C und Widerstand R (Bild 21). 30
I
E
A
R
Bild 21
Differenzierglied
©
Zum Auslösen von Kippschaltungen dient häufig eine Abwandlung des Differenziergliedes, bei der nur Ausgangsimpulse einer Polarität auftreten (Bild 23). Ein derartiges, auch als „dynamischer Eingang“ bezeichnetes Auslöseglied
Hr E
Ampl,
A
!
|N
\
IN DD
I
|
!
—et 7 Bild 22
Zeitverhalten
entsteht aus dem Differenzierglied mit Hilfe einer dem Ausgang nachgeschalte-
ten Diode. Diese ist so gepolt, daß nur dann am Ausgang A ein Impuls auf-
tritt, wenn die Größe am Eingang E von “0“ auf *1“ (Bild 24) oder von “1* auf “0“ (Bild 25) übergeht.
Ampl..
E
Ampl.
„
zn
—
Bild 23 Zeitverhalten des abgewandelten Differenziergliedes
31
Für diese beiden Fälle gelten die Schaltzeichen (gemäß Bild 24, 251).
Die Ausgangsgröße wird Auslöseimpuls (Trigger) genannt.
|
>
|
Bild 24
>
Bild 25
| Integrierglied Beim Integrierglied ist die Ausgangsgröße A abhängig von der Amplitude und der Dauer der Eingangsgröße E (s. Bild 26).
Das Zeitverhalten (s. Bild 27) hängt von der Zeitkonstante und dem jeweils anliegenden Wert der Eingangsgröße ab. In dem Beispiel eines Siebgliedes ist die Zeitkonstante das Produkt aus der Kapazität C und dem Widerstand R.
Fr
Ampl.
rn
! ı
Ba
£
A
0
db
Du
N —f
Bild 26
Integrierglied
Bild 27_
Zeitverhalten
Verzögerungsglied Für das Verzögerungsglied gilt:
Die Ausgangsgröße A ist gegenüber der Eingangsgröße (Bild 28a) als
Anstiegsverzögerung (Bild 28b) mit dem Übergang von “0“ auf “1*, als
Abfallverzögerung (Bild 28c) mit dem Übergang von “1* auf “0“ zeitlich verschoben.
Ein
Glied
kann
auch beide Übergänge
um
ungleiche
(Bild 28d) oder gleiche (Bild 28e) Zeiten verschieben. Im letztgenannten Fall nennt man es auch Laufzeitglied. Das Beispiel (Bild 29) zeigt ein Glied mit Abfallverzögerung. Es besteht aus einer monostabilen Kippschaltung und einem ODER-Glied. 1) DIN
32
40700, Bl. 14 (11/63), Digitale Informationsverarbeitung
Eingangssignal Il
| ir
1
_
a
4. 4 ! Pa ll \| a
0
fo
|
I
2A
Bild 28
Verzögerungsglied, Zeitdiagramm
Bild 29
Verzögerungsglied mit Abfall-
verzögerung, Beispiel
3.4. Proportionalglieder Proportionalglieder sind elektronische Bausteine, deren Ausgangsgröße nur von den jeweiligen Werten der Eingangsgrößen abhängt. Abweichend von den
Verknüpfungsgliedern ist der Wert der Ausgangsgröße mindestens dem einer Eingangsgröße proportional. Verstärker
Unter Verstärkern versteht man allgemein Einrichtungen zum Verstärken von Signalen. Dabei ist innerhalb der Aussteuerungsgrenzen die Ausgangsgröße das Produkt aus Eingangsgröße und Verstärkung.
33
Elektronische Schalter
Kennzeichnend für elektronische Schalter ist, daß die Ausgangsgröße A der am Signaleingang E1 liegenden Größe dann proportional ist, wenn die am Steuereingang E2 liegende Steuergröße den Wert *1“ hat. ‚Amp!
a
Nm
.1
M/
vıvı |
|
|
|
Ero\ Amp.
Y |
4 '
Bild 30 Elektronischer Schalter, Zeitdiagramm
N
IV
Hat sie dagegen den Wert “0*, so ist auch die Ausgangsgröße A Null, unabhängig vom Wert der Größe am Signaleingang E1 (s. Bild 30). Das Beispiel eines Diodenschalters für kleine Wechselspannungen (s. Bild 31) hat galvanisch miteinander verbundene Eingänge Z1 und E2. Damit unterscheidet sich der elektronische Schalter vom
elektronischen Relais, bei dem
die Eingänge E1 und E2 galvanisch getrennt sind.
Der Zusatz „elektronisch“ kann entfallen, wenn Verwechslungen mit mecha-
nischen Schaltern ausgeschlossen sind.
A
BD g
A
Fa _
+
Bild 31
Diodenschalter
Summierglied
Für das Summierglied gilt folgendes: Die Ausgangsgröße A ist der vorzeichenrichtig gebildeten Summe aller Eingangsgrößen E1, E2 und E3 (und weiteren) proportional (s. Bild 32). 34
A
————
.
N
0 R A
E3
Bild 32
at
Summierglied Bild 33
Beispiel für Summierglied
71
[je ER
R3 E3
Bei zwei Eingangsgrößen entgegengesetzten Vorzeichens (Subtraktion) nennt man das Glied auch „Vergleicher“.
Das Beispiel (s. Bild 33) mit den Widerständen Ri, R2 und R3 zeigt ein Glied, das Ströme summiert, die aus Spannungen an den Eingängen entstehen.
3.5. Speicher [5] [3] Speicherglieder sind Bausteine, deren jeweilige Ausgangsgröße eine Funktion einer früher eingegebenen (eingeschriebenen) Eingangsgröße ist. Durch die während einer begrenzten Dauer eingeschriebene Größe wird das Speicherglied auf einen bestimmten Wert eingestellt. Dieser Wert wird gespeichert, indem das Speicherglied einen bestimmten Zustand einnimmt. Nachstehend sollen binäre Speicherglieder betrachtet werden. Die Bausteine werden als Glied, Stufe usw. oder mit einem ihrer physikalischen Wirkung oder konstruktiven Gestalt entsprechenden Namen bezeichnet, z.B. als bistabile Kippschaltung, Ringkern, Magnetband usw.
Eigenschaften Die Ausgangsgröße kann gelesen werden: direkt (statisch) oder indirekt (dynamische Abfrage), beliebig häufig (zerstörungsfrei) oder nur einmal (durch Abfrage, die mit Löschen verbunden ist). Ein Speicherglied kann entweder nur kurzzeitig, z. B. Kondensator im Aus-
löseglied, oder beliebig lange, z. B. Magnetkern, -band, bistabile Kippschaltung, die eingeschriebene Größe speichern. Arbeitsweise
Die Ausgangsgröße A kann zwei Werte annehmen: A = O oder A = 1; das
Speicherglied hat den Zustand “0“ oder *1*. Die Zuordnung zwischen Eingangsgröße und Zustand des Speichergliedes ist im allgemeinen so, daß durch die Eingangsgröße *1* das Speicherglied in den Zustand *1* gebracht wird. 35
Ringkern . . g"
einschreiben
m Zustand
ng°
1
L 0 “
N
abfragen
u a _
,
1
7
]
7
Ausgangssignal
Bild 34 Ringkern, Zustandsdiagramm
Der Ringkern hat folgende wesentliche Merkmale:
Das Speicherglied besteht aus einem mit den Schreib- und Lesedrähten (Wicklungen) versehenen Ringkern. Diese Drähte sind in der Regel voneinander
isoliert, so daß die Signalstromkreise galvanisch getrennt sind. Der Zustand des Ringkerns bleibt beliebig lange bestehen. Zum Lesen des gespeicherten Wertes (Inhalt) ist ein Abfragesignal nötig. Beim Lesen ist der
Wert immer nur für kurze Zeit verfügbar, danach gelöscht (zerstört); ein zweiter Abfrageimpuls liefert kein Ausgangssignal.
Bistabile Kippschaltung E——
—4
E——
——1 Schaltzeichen
Die bistabile Kippschaltung als Speicherglied besteht z. B. aus zwei rückge-
koppelten Schaltern, denen je ein oder mehrere Eingänge E zugeordnet sind. Die Kippschaltung, auch Kippstufe oder Kippglied genannt, kann auch zwei Ausgänge haben, an denen dann neben der Ausgangsgröße mit dem eingeschriebenen Wert auch die Ausgangsgröße mit dem zum eingeschriebenen Wert inversen (NEGATION E oder A) Wert verfügbar ist. 36
Funktion
" E
u
u E
"{"
einschreiben
» 0 ”
1]
"g" einschreiben
'g"
1 "0
Zustand der Kippstufe, Wert der Ausgangsgrösse
nn I
"Q"
—
Bild 35
Bistabile Kippschaltung, Zustandsdiagramm
Die Zuordnung der Werte *0“ und *1“ zu den Betriebsspannungen der Kippschaltung ist unterschiedlich. Die Eingangs- und Ausgangsgrößen sind in der Regel auf OV (Masse) bezogen. Das Bezugspotential von Bausteinen, die Informationen untereinander austauschen, muß gleich sein. Der Zustand der
bistabilen Kippschaltung bleibt beliebig lange bestehen, wenn die Betriebsspannung verfügbar ist. Der Wert der gespeicherten Größe kann jederzeit gelesen werden; dazu sind keine besonderen Abfragemaßnahmen erforderlich,
und der Zustand des Speichergliedes bleibt bestehen. Bistabile Kippschaltungen werden oft über Auslöseglieder mit Vorbereitung eingestellt (siehe diese; siehe Zeitglieder). 3.6. Elektronisches Relais
Unter einem elektronischen Relais versteht man einen Baustein, der — wie
ein elektromagnetisches Relais — durch Ein-, Aus- und Umschalten eines pri-
mären Stromkreises bewirkt, daß mindestens ein sekundärer Stromkreis ein-,
aus oder umgeschaltet wird. Primärkreis und Sekundärkreis sind galvanisch
getrennt. Das durch den Schaltvorgang sekundärseitig ausgelöste Kriterium
dauert an; es bleibt mindestens bis zum nächsten Schaltvorgang bestehen. Die Schaltzeichen sind in Teil II angegeben. Die Funktionsgleichheit von elektromagnetischen und elektronischen Relais kommt in den einander sehr ähnlichen Darstellungssymbolen zum Ausdruck. Während beim elektromagnetischen Relais die Primärseite aus der Wicklung und die Sekundärseite aus einem mechanischen Kontakt besteht, sind beide
37
Seiten beim elektronischen Relais mit elektronischen Mitteln, d. h. mit Transistoren, Dioden, 'Thyristoren oder Magnetkernen, aufgebaut.
Bei teilelektronischen Relais arbeitet z. B. nur der Primärkreis auf elektronischer Basis, der Sekundärkreis besteht z. B. aus einem Quecksilberschalter. Die Primärseite eines elektronischen Relais entspricht einem passiven Zweipol,
der stromlos oder von positiv oder negativ gerichtetem Strom durchflossen sein kann. Bei manchen Typen entfällt durch die Art der internen Schaltung
eine der beiden letztgenannten Stromflußmöglichkeiten. Sie läßt bei diesen Relaistypen nur gerichtete Einfachstromtastung zu.
Die Sekundärseite wirkt als elektronischer Arbeitsschalter, Ruheschalter oder
Umschalter. Man unterscheidet analog zu elektromagnetischen Relais zwischen elektronischen Relais mit einem einzigen Schalter und solchen mit mehreren Schaltern. Aufgrund der internen Schaltung ist bei manchen Typen die Stromrichtung dieser Schalter vorgeschrieben. Dies bewirkt, daß z. B. keine Umpolung der angeschlossenen Spannungen und kein Schalten von Wechselströmen möglich
ist. Wie gepolte elektromagnetische Relais haben die meisten Typen die Eigenschaft, daß eine bestimmte Stromrichtung im Primärkreis nur eine bestimmte von mehreren möglichen Schaltfunktionen des Sekundärkreises bewirkt (wie bei stop- und startpolarer Erregung eines Telegrafenrelais). Zur Übertragung des Schaltkriteriums vom Primär- zum Sekundärkreis ist bei manchen elektronischen Relais eine Hilfsanordnung nötig, z. B. ein Wech-
selspannungsgenerator.
3.7. Schieberegister, Taktverteiler [3] Ein Schieberegister (s. Bild 36) ist ein Baustein,
der aus miteinander ver-
knüpften bistabilen Gliedern besteht. Die an den Eingängen angebotene Information kann mit einem Eingabetakt aufgenommen und gespeichert werden. Mit einem Schiebetakt kann die Information innerhalb des Registers verschoben werden. Ein Schiebeimpuls führt zur Verschiebung um eine Stelle. Durch zwei verschiedene Schiebetakte oder durch richtungsbestimmende Glieder kann die Richtung der Verschiebung nach rechts oder links bestimmt werden. Verteiler
Unter Verteiler (Ein-Bit-Zähler) versteht man z.B. ein vereinfachtes Schieberegister, in dessen erstes Glied eine *1*, und in alle weiteren Glieder eine *0“
eingegeben wird. Durch den Schiebetakt steht die *1“ an den Ausgängen der jeweils folgenden Glieder nacheinander zur Verfügung. 38
0
0
0)ıA
0
0
0
0
0
ji
1
u
0
Eingespeichert
neu
Eingespeicherte Information, eine Stelle nach rechts verschoben NEU
Bild 36
Leer
Eingespeicherte Information, eine Stelle nach links verschoben
Schieberegister, Beispiel
Ringzähler Ringzähler ist ein Verteiler, bei dem der Ausgang des letzten Gliedes mit dem
Eingang des ersten Gliedes verbunden ist. Durch den Schiebetakt durchläuft die “1* in zyklischer Folge die einzelnen Glieder und steht an deren Ausgängen jeweils für ein Taktintervall zur Verfügung. 3.8. Umsetzer
Als Umsetzer wird ein Baustein bezeichnet, der eine am Eingang angebotene digitale Information in eine andere Darstellungsform umsetzt. Der Aussagegehalt der Information wird dadurch nicht verändert.
Die in der Schaltkreistechnik gebräuchlichen Umsetzer sind: Codierer, Decodierer, Umcodierer, Parallel-Serie-Umsetzer (PSU), Serie-Parallel-Umsetzer (SPU). Codierer
Ein Codierer (s. Bild 37) formt Informationen nach einer Zuordnungsvorschrift um. In der Fernschreibtechnik versteht man darunter im engeren Sinn
eine Anordnung, z. B. ein Netzwerk oder eine Schaltereinrichtung, die eine „1-aus-n-Information“ Ü) in ein Zeichen umformt. 39
Femschreibzeichen
in Ser Code ,
——1
Codierer
—1
——1 m
IEREEEEE
Enevm, Leitungen Ist markiert
!
Bild 37 _ Beispiel für einen Codierer
Decodierer Ein Decodierer (s. Bild 38) ist die Umkehrung des Codierers. In der Fern-
schreibtechnik wird er vielfach benutzt, um Fernschreibzeichen in eine „1-aus32-Information* umzuwandeln. .—
——1 0
.
Decodierer
hell
—
e
femschreibzeichen im ser Code
Eine vonS2 Leitungen ist markiert
Bild 38
Beispiel für einen Decodierer
Umcodierer Umcodierer oder Code-Wandler ist eine Anordnung, die ein aus mehreren Elementen bestehendes Zeichen in ein anderes ebenfalls aus mehreren Elementen zusammengesetztes Zeichen umsetzt. Die Zeichen haben in beiden Dar-
stellungsformen den gleichen Aussagewert. Beispiel: Umsetzung von 5er-Code-Fs-Zeichen in 7er-Code-Zeichen für Funkfernschreibanlagen.
Parallel-Serie-Umsetzer (PSU) Unter Parallel-Serie-Umsetzer (PSU) versteht man eine Anordnung, die parallel angebotene Elemente eines Zeichens aufnimmt und sie anschließend an einem Ausgang in zeitlich richtiger Reihenfolge zur Verfügung stellt. Die Parallel-Serie-Umsetzung kann z. B. mit einem Schieberegister aus bistabilen Kippgliedern geschehen. Aber auch andere Ausführungen sind gebräuchlich, besonders wenn das Zeichen in einem ohnehin vorhandenen Spei-
cher steht, das dann durch einen Sendeverteiler abgefragt wird (s. Bild 39).
40
SAFT
Äingabeimputs
|
{
Tingabe
I
-
|
0
>
]
1
1
|
>
0
! Altsggbe
Dee
.
nach Eingabeimpuls
=
SChiebelakt 0
|
}
1
I
L___ 0
0
0
0
0
0
0
.
1
1 | nach 1. Schiebefakt
0
1
_ ! 1 1 | IL_-_
nach
Schieberakf
—
0
0
! | 1 | L___ 0
8 | nach 3. Schiebelgkt — | | |
1 I nach 4 Schiebeiak!
L___
0 Bild 39
0
0
0
0 | nach. Schiebefakt
Parallel-Serie-Umsetzer, Beispiel
Serie-Parallel-Umsetzer (SPU)
Der Serie-Parallel-Umsetzer (SPU) ist die Umkehrung des Parallel-SerieUmserzers. In Serie ankommende Elemente eines Zeichens werden aufgenommen und anschließend in richtiger Zuordnung am Parallel-Ausgang gleichzeitig zur Verfügung gestellt. Die Serie-Parallel-Umsetzung läßt sich z.B. mit einem Schieberegister oder durch Empfangsverteiler und Speicher durchführen.
41
4. Konstruktion Teil
Teil ist ein aus einem Stück bestehender Gegenstand, z. B. Rohrkörper für Widerstand, Lötöse, Achse, Schraube, Scheibe,
Bauelement
Als Bauelement wird eine konstruktive Einheit mit selbständiger Funktion bezeichnet, z. B. Widerstand, Spule, Halbleiter, Übertrager, Schiene, Führung, Schalter, Drehknopf.
Baustein
Unter Baustein versteht man ein Grundbestandteil eines Systems. Die Größe
des Bausteins richtet sich nach dem betrachteten System und läßt sich daher nicht definieren. So ist eine NOR-Stufe ein Baustein eines Schaltkreissystems,
ebenso wie eine Flachbaugruppe — mit mehreren NOR-Stufen bestückt — ein Baustein dieses Systems sein kann: einerseits von der Funktion, andererseits vom Aufbau her gesehen. Daher soll der Begriff Baustein nur als Gattungsbegriff im allgemeinen Sinn verwendet werden.
Baugruppe Aus Teilen und Bauelementen entstehen durch konstruktive Zusammenfassung Baugruppen. Diese können selbständige Funktionen haben, wie Schwingkreise, Zähler, funktionelle Schaltungen und Tastaturen. Sie können aber
auch ohne selbständige Funktion sein, wie dies bei den vielfältigen aus fabrikatorischen Gründen in Baugruppen zusammengefaßten Einheiten der Fall ist.
Kennzeichnende Baugruppen sind Flachbaugruppen (engl. auch „Prints“ genannt), sowie Filter, Verstärkerbaugruppen, mechanische Baugruppen usw. Einschub
Mehrere Baugruppen, die gemeinsam eine Funktion höherer Ordnung erfüllen, werden oft in einer größeren konstruktiven Einheit zusammengefaßt.
Wenn diese Einheit steckbar ist, nennt man sie Einschub oder Wanne, Es ist
auch üblich, größere Baugruppen als Einschub auszuführen.
Ist die beschriebene Einheit nicht steckbar, so wird sie als Einsatz, Schiene oder Rahmen bezeichnet, z. B. Relaisschiene, Rahmen der Drahtwickeltechnik. Einschübe und Einsätze werden meist in Schränken oder Gestellen zusammen-
gefaßt.
42
Apparat, Gerät
Als Apparat wird eine vorwiegend aus mechanischen Baugruppen zusammengestellte Einheit bezeichnet, im Gegensatz zu einem hauptsächlich aus elektronischen Baugruppen zusammengestellten Gerät. Ein Drucker oder Blattschreiber z. B. ist ein Apparat, eine Ablaufsteuerung ein Gerät. Anlage
Anlage ist eine Zusammenfassung von Geräten und Apparaten, räumlich verteilt sein können.
die auch
43
TEIL
II
DARSTELLUNG DER BAUTEILE
UND
SCHALTPLÄNE
1. Schaltzeichen in Übersichtsschaltplänen (Üp) In diesem Abschnitt sollen die wichtigsten, bei der Darstellung von Übersichtsschaltplänen zu verwendenden Schaltzeichen aufgeführt und erläutert werden. Die Kenntnis der Schaltzeichen für die in der herkömmlichen Schaltungstechnik gebräuchlichen Apparate, Vermittlungs- und Übertragungseinrichtungen
wird dabei vorausgesetzt. Soweit DIN-Normen für die Schaltzeichen vorliegen, wurden diese berücksichtigt [8]. Nicht genormte Schaltzeichen sind mit * gekennzeichnet. Die ge-
strichelten und bezifferten Hinweislinien sind kein Bestandteil der Schaltzeichen; sie dienen lediglich der Erläuterung.
Die durch Kästchen angedeuteten Schaltzeichen werden entweder als Quadrate
oder Rechtecke dargestellt. Größe der Quadrate und Rechtecke sowie Lage der Rechtecke können beliebig gewählt werden. Die in den Wertetabellen geschriebenen Ziffern 1 und O kennzeichnen mit *1* den Zustand für „Ja-Aussagen“, mit *0“ den für „Nein-Aussagen“.
1.1. Leitungen mit Betriebsart Schaltzeichen Erläuterung zLi
auch
—hd—
5
Zweidrahtleitung (auch wenn Erde als Rückleitung verwendet wird) Leitungen, mehrdrähtig z.B. fünfdrähtig
——>———
Schreibrichtung Simplex-Betrieb (gerichteter Schreibverkehr)
—yj
Schreibrichtung Halb-Duplex-Betrieb (Wechselschreibverkehr)
————— 9 —
0...
N 46
_ Schreibrichtung Voll-Duplex-Betrieb (Gegenschreibverkehr) Fernleitung
Einfachstrombetrieb
Ir
Doppelstrombetrieb Tonbetrieb
Ay
Beispiele für Betriebsarten Schaltzeichen
Erläuterung
N ne
Zweidraht-Einfachstrombetrieb Halbduplex-Verkehr, Wechselschreibverkehr (über diese Zweidrahtleitung wird in beiden Richtungen geschrieben, aber nicht gleichzeitig) Vierdraht-Doppelstrombetrieb Simplex-Verkehr, gerichteter Schreibverkehr (in der oberen Zweidrahtleitung läuft der Schreibverkehr von links nach rechts, in der unteren von rechts nach
links; in jeder dieser Zweidrahtleitungen wird nur in einer Richtung geschrieben) Zweidraht-Doppelstrombetrieb
Vollduplex-Verkehr, Gegenschreibverkehr (über diese Zweidrahtleitung wird gleichzeitig in beiden
Richtungen geschrieben)
Anmerkung: Wenn in Übersichtsschaltplänen besondere Angaben an Leitungen nicht erforderlich sind, brauchen diese Schaltzeichen nicht berücksichtigt zu werden.
1.2. Allgemeine Kennzeichen für digitale Informationsverarbeitung Kennzeichen
—
Erläuterung
|
NEGATION eines Einganges I l
— |
—f
1 I
NEGATION eines Ausganges
Dynamischer Eingang Wirkung bei Übergang von *0“ auf “1°. (Die Wirkung ist so, als ob beim Übergang des Eingangssignals von “0* auf “1*ein 1-Impuls angelegt wird.)
47
Dynamischer Eingang Wirkung bei Übergang von “1“ auf *0*. (Die Wirkung ist so, als ob beim Übergang des Eingangssignals von “1* auf “0“ ein 1-Impuls angelegt wird.)
I l
Eingangsschaltung mit Vorbereitung E1 vorbereitender Eingang
ı Ei
E2 auslösender Eingang
N
Die Schaltung liefert einen 1-Impuls beim Übergang des Signals an E2 von *0“ auf “1“, wenn vor-
1 1
|
her am Eingang E1 ein 1-Impuls gelegen hat oder noch liegt.
Für den auslösenden Eingang kann sinngemäß auch
x
das vorhergehende
a) P—
den.
l |
Kennzeichen
angewendet
wer-
Dynamische Ausgänge
%
a) Wirkung bei Übergang von *0* auf *1* b) Wirkung bei Übergang von *1* auf *0“
b) P— l
Anmerkung: Die gestrichelte Linie deutet einen Teil der Umrandung
dem die Kennzeichen verwendet werden.
eines Schaltzeichens an, bei
1.3. Digitale Verknüpfungsglieder Erläuterung
Schaltzeichen
DD
Grundformen für Verknüpfungsglieder Wahlweise Darstellung je nach Anzahl der Eingänge. Beliebige Größen der Grundformen sind zulässig.
D-
fi El En
48
UND-Verknäpfung mit zwei Eingängen
A
UND- Verknüpfung
mit n Eingängen
Wertetabelle Hl
A
0
0
0
1
o
0
0
1
0
1
1
1
ODER-Verknüpfung
A—
mit zwei Eingängen
7P9
Fil— A— PI— 23 —
ODER-Verknüpfung mit drei Eingängen
A—
ODER-Verknüpfung mit n Eingängen
fl
Wertetabelle
An
Sonstige digitale Verknüpfungen
T
F—
A—-
En —-
Sn
FITT
mit zwei Eingängen
Für X können Zeichen eingetragen werden, die die Art der Verknüpfung kennzeichnen. mit n Eingängen
Schaltzeichen
Erläuterung
Y
Beispiele für Verknüpfungsglieder
NEGATION-Verknüpfung
T
Ai— FL—
ODER-Verknüpfung mit Negation eines Einganges
Wertetabelle
E
7
0
1
1
0
Wertetabelle
49
El
A El &
A
UND-Verknüpfung an eines
Wertetabelle Ei 5
1
0
0
0
1
0
0
O
1
1
1
1
0
UND-Verknüpfung
>
A
mit Negation eines Einganges und zwei komplementären Ausgängen
A ef
A fl &3
I— AM—3—
50
A
A
1 0 0 1 1
da
o!l-lolololo|/iolo|\
1
=
[sr D
0
UND-Verknüpfung mit einem dynamischen Eingang An A erscheint ein 1-Impuls, wenn an E1 eine “1* anliegt und E2 von *0“ auf “1” übergeht. NOR-Verknüpfung
(UND-Verknüpfung
mit Negation aller Ein-
gänge) A
0
-!Oir-lol-I!o|l=|10o
»"|m/jlmilm10!/0|0[0
nin
Wertetabelle
NOR-Verknüpfung (ODER-Verknüpfung
mit Negation des Ausganges)
Wertetabelle
Ta
Ts
TA
1
0
0
0
0 1 0 1
1 1
0 v
0 0° 1 1
0 0
0 0
0
1
1
0
1
1
1
0
olJolJoJı
Anmerkung: Die beiden NOR-Verknüpfungen
sind in ihren logischen Funktionen
gleichwertig.
Dabei ist jeweils das Schaltzeichen zu verwenden, das der gewünschten Verknüpfung
entspricht.
*
£!
NOR-Verknüpfung
F3
gang E5
mit
nichtentkoppeltem
Ein-
Eh
Eh
1.4. Kippschaltungen mit Speicherverhalten Schaltzeichen
Erlänterung Grundformen 1
bistabil
loms
monostabil
17
Pfeil zeigt in das Feld, dessen Ausgang in der sta-
bilen Lage den Zustand “1“ hat. Die Verweilzeit in der unstabilen Lage (Feld mit Pfeilschaft) kann eingetragen werden.
Anmerkung:
Für die Darstellung sind beliebige Seitenverhältnisse und Lagen zulässig. Die Ausgänge sind grundsätzlich parallel zur gestrichelten Mittellinie des Schaltzeichens auf einer Seite darzustellen. Die Eingänge können
auf den übrigen Seiten verteilt angeordnet
werden,
im all-
gemeinen aber gegenüber den Ausgängen. Sind die Eingänge nicht durch ein Verknüpfungssymbol gekennzeichnet, so kann die Eingangsseite durch eine zu ihr parallelliegende Linie von der Ausgangsseite unterschieden werden. x
/
x
Eingangsseite
N
N
N
Ausgangsseite
Weitere Eingänge können
senkrecht zur gestrichelten Mittellinie des Schaltzeichens
gezeichnet werden, dann aber nichtentkoppelte Eingänge in Verlängerung der erwähnten Parallellinie, entkoppelte Eingänge innerhalb des Abstandes zwischen der Parallellinie und der Ausgangsseite (s. auch „Separate Eingangsschaltung“). 51
E1,E4A
_Vorbereitende Eingänge
E5,E6 E7,E8 A1,A2
_Nichtentkoppelte Eingänge _Entkoppelte Eingänge Ausgänge
E2, E3
Fi — A-—>___ 3 —-> Eh —— £
_Auslösende Eingänge
£8
Darstellen von Eingängen und Eingangsschaltungen, die einem der beiden Felder zugeordnet sind
Erläuterung
Schaltzeichen
Einzelner Eingang Verknüpfle Eingänge
Verknüpfungen beliebiger Art können in das Schaltzeichen einbezogen werden, z.B. a) und b). UND-verknüpfte Eingänge
b)
ODER-verknüpfle Eingänge Sonderfall: ODER-verknüpfte Eingänge
Mehrere dem gleichen Feld zugeordnete Eingänge oder Eingangsschaltungen sind ODER-verknüpft,
sofern nicht anders gekennzeichnet. _— _—
-1__.J
Einzelne Eingangsschaltung mit Vorbereitung
Darstellen von Eingängen und Eingangsschaltungen, die beiden Feldern zugeordnet sind Schaltzeichen
Erläuterung Einzelner Eingang
Verknüpfle Eingänge Verknüpfungen beliebiger Art können in das Schaltzeichen einbezogen werden, z.B. a) und b) 52
I} --4
a)
UND-verknüpflte Eingänge
—H- --]
b)
ODER-verknüpfte Eingänge
BEE
17 __Lf”"7]
Eingangsschaltung mit Vorbereitung
Um
Verwechslungen
mit
dem
nächstfolgenden
Schaltzeichen zu vermeiden, darf der Pfeil nicht in
der Verlängerung der Mittellinie liegen.
Je eine Eingangsschaltung für jedes Feld mit einem gemeinsamen auslösenden Eingang E2
Schaltzeichen a LI
Erläuterung
__|
Eingangsschaltung mit Vorbereitung
FI —
Separate Eingangsschaltung
Schaltzeichen H N
Erläuterung Sie wird angewendet, wenn Kippstufen über mehrere Eingangsschaltungen angesteuert werden sollen.
A
Darstellen der Ausgänge
Schaltzeichen
Erläuterung
Ol
Einzelner Ausgang je Feld
Zustand “1* am Eingang des Feldes verursacht Zustand *1“ an den Ausgängen des gleichen Feldes und
u
Zustand “0“ an den Ausgängen des anderen Feldes.
Zwei Ausgänge je Feld Ausgänge des gleichen Feldes haben gleichen digitalen Zustand,
Kennzeichnen einer Grundstellung
Kennzeichen Ku
Erläuterung Der gekennzeichnete Ausgang hat in einer besonders zu definierendenGrundstellung den Zustand “1* 53
Festlegen besonderer Zusammenhänge zwischen Ein- und Ausgängen Schaltzeichen HJ.
Erläuterung Für a kann “0“ oder “1“, für b und c kann *0“
5b
oder *1* oder Q oder Q eingetragen werden. b und
—Jf: 0
c geben den Ausgangszustand an, falls an den Ein-
gängen beider Felder gleichzeitig der Zustand a
vorliegt.
Q bedeutet: Vorzustand bleibt erhalten. Q bedeutet: Vorzustand wird negiert.
Beispiele für Kippschaltungen Schaltzeichen
Erläuterung Bistabile Kippschaltung mit einem Eingang an einem Feld und einem dynamischen Eingang, der beiden Feldern zugeordnet ist.
_f _i---
-—
—
A_—-
al
EI —— ET
41
[
Ar
A A—
Fl £3
f fl
a E5__—| II—
BE —ı
A Al 41
Bistabile Kippschaltung mitGrundstellung; auf beide
Felder wirkende Eingangsschaltung mit Vorbereitung (E2, E3); auf die Einzelfelder wirkende Eingänge E1, E4.
Entsprechende aufgelöste Darstellung (kann im Bedarfsfall für größere Übersichtlichkeit angewendet werden). Bistabile Kippschaltung mitGrundstellung; auf beide
Felder wirkende
Eingangsschaltung
mit Vorberei-
tung (E3, E4); auf die Einzelfelder wirkende Eingänge, die bei ZI, E2 ODER-verknüpft, bei Z5, E6
UND-verknüpft sind
Monostabile Kippschaltung mit dynamischem Eingang. Monostabile Kippschaltung mit Vorbereitung am
Eingang; je Feld zwei Ausgänge mit gleichem digi-
talem Zustand.
54
1.5. Verzögerungsglieder, Begrenzer, Entzerrer Schaltzeichen Erläuterung e—(_
+
4
Verzögerungsglied, allgemein,
z. B. Impulsverzögerer, Laufzeitkette
Beliebiges Seitenverhältnis zulässig. Die Verzögerungszeit kann eingetragen werden. —— E
_ Ih
—] E
++
A
Verzögert den Übergang von *1* auf *0“
++
A
Verzögert sowohl den Übergang von *0* auf “1“ als auch den von “1* auf “0*, jedoch um ungleiche
— E
Verzögert den Übergang von *0* auf “1
Zeiten
£— +—
+]
Verzögert die Übergänge von *0* auf “1“ und von
“1“ auf *0* um gleiche Zeiten
/
Begrenzer, allgemein
fF
Entzerrer
1.6. Elektronische Relais (Elektronische Telegrafiesignal-Übertrager) Elektronische Relais stellen Schaltungen mit galvanisch voneinander getrenn-
ten Ein- und Ausgängen dar, die den Empfang von Gleichstromsignalen und das Aussenden von diesen entsprechenden Signalen sicherstellen. Eingänge und Ausgänge der Relais werden mit gleichen Buchstaben bezeichnet, und zwar Eingänge mit Groß-, Ausgänge mit Kleinbuchstaben. Eingangs- und Ausgangsanschlüsse werden in der Regel mit arabischen Ziffern gekennzeichnet. Die Schaltzeichen für die Eingangs- und Ausgangskreise können in beliebigen Lagen und getrennt voneinander dargestellt werden. Eingangskreise
Schaltzeichen
+ ——
Erläuterung *
—
Eingang eines gepolten Relais mit definierter Polung der Eingangsspannung Pfeil auf der Eingangsleitung gibt die Richtung des vom Pluspol einer Stromquelle kommenden Stromes an. 55
Querstrich auf der Eingangsleitung gibt in Verbindung mit der dort vorliegenden Spannungspolari-
tät die Art der Durchschaltung im Ausgangskreis an (s. Erläuterung der Ausgangskreise).
2;
Eingang eines gepolten Relais mit zwei Ruhelagen
+;
Eingang eines gepolten Relais mit nur einer Ruhelage
*
*—HI—
3
Eingang eines gepolten Relais mit „Mittellage“
+1
*
Eingang eines gepolten Relais mit „Mittellage“, z. B. mit definierter Polung der Hilfsspannung,
--- 1 Hilfsspannungskreis EN
1
K
+l
x
+
Ne)
Eingang eines gepolten Relais mit „Mittellage“, z. B. mit beliebiger Polung der Hilfsspannung
ar)
Ausgangskreise
Erläuterung
Schaltzeichen *
Saas
1----
-&
Schließer (sinngemäß auch Öffner) mit beliebiger Anschaltepolarität ---1 stellt den Emitter des Schalttransistors dar.
+0 * Ra
a) +
56
Schließer
(sinngemäß auch Öffner) mit vorgeschriebener Anschaltepolarität
Pluspolarität an der im Eingangskreis Leitung
mit
Querstrich
bedeutet
liegenden
Durchschaltung
+
des Ausgangskreises über den „Kontakt“. Minuspolarität an der im Eingangskreis liegenden Leitung mit Querstrich bewirkt a) Wirkung: pnp-Transistor b) Wirkung: npn-Transistor
gesperrten Ausgang.
Wechsler mit „Mittellage“ (entsprechend mit 1- oder 2seitiger Ruhelage), beliebige Anschaltepolarität Pluspolarität an der im Eingangskreis liegenden Leitung mit Querstrich bedeutet Durchschaltung im
-
Ausgangskreis
®
mit Querstrich.
über
den
„Kontakt“
zur
Leitung
Wechsler mit „Mittellage“ (entsprechend mit 1- oder 2seitiger Ruhelage), vor-
geschriebene Anschaltepolarität Minuspolarität an der im Eingangskreis liegenden
Leitung mit Querstrich bedeutet Durchschaltung im Ausgangskreis
ohne Querstrich.
über
den
„Kontakt“
zur
Leitung
Anmerkung:
Die in den einzelnen Schaltzeichen eingetragenen Pfeile geben die Stromrichtung an.
Beispiele für elektronische Relais
|
|
I
2 8
Eingangskreis
L
’
Du
Umsetzerschaltung mit elektronischem Relais
+
|
1
| |
|
Doppelstrom/Doppelstrom 5
Aa
®
|
Ausgangskreis 57
|
|
|,
| + A
-
|]
RT3
|
|
Eingangskreis
|
+
a
8 ' Ausgangskreis
Umsetzerschaltung mit elektronischem Relais
Einfachstrom-Unterbrechungstastung/Einfachstrom-Kurzschlußtastung
1.7. Elektronische Schalter Für elektronische Schalter können die für die Ausgangskreise der elektronischen Relais angegebenen Schaltzeichen entsprechend verwendet werden.
1.8. Magnetkern-Bausteine
Schaltzeichen
Erläuterung Ringkern, allgemein 56 | +
| K
* 7
|
|
|
|
1 Einstellwicklung 2 Abfragewicklung 3 Einstellwicklung mit Vormagnetisierung
4 Abfragewicklung
mit Vormagnetisierung
5 Rückstellung
(Einstellrichtung) 6 Rückstellung (Abfragerichtung) 7 Ausgang K Bezeichnung für
Ringkern, allgemein
K
58
|
Y
|
Ringkern mit Einstellwicklungen für Halbstrom: betrieb
12345
|
NbzwJ
|
*
Normal-Baustein, Impulsformer-Baustein
_
(Ringkern in Verbindung mit Transistor)
aus _.d
IT
N
1 Einstellwicklung
6 Rückstellung
2 Abfragewicklung 3 Einstellwicklung
mit Vormagnetisierung
4 Abfragewiclung mit Vormagnetisierung 5 Rückstellung (Einstellrichtung)
(Abfragerichtung) 7 Kollektorausgang 8 Emitterausgang
---9 Angabe über Impulsdauer, falls erforderlich N bzw. I Bezeichnung für Normalbzw. ImpulsformerBaustein
Anmerkung: Die Kennlinien können in den Schaltzeichen ihre Plätze vertauschen. Nicht benutzte
Kennlinien brauchen nicht gezeichnet zu werden.
Transfluxor-Multivibrator 1 Startwicklung (einstellen) 2 Stopwicklung (blockieren) 3,4 Kollektorausgänge
M Bezeichnung für
Transfluxor-Multivibrator
1.9. Generatoren
Schaltzeichen 6 mu
Erläuterung Generator, Oszillator; Taktsender, allgemein
Frequenzangaben, Impulsbilder und Kennzeichen für Einstellbarkeit können eingetragen werden. Generator, mit Quarz stabilisiert
59
1.10. Verstärker, Empfänger, Sender Schaltzeichen
Erläuterung Verstärker, allgemein
1b
Die im Leitungszug liegende Spitze des Dreiecks gibt die Verstärkungsrichtung an.
Verstärker, z. B. fünfstufig
Empfänger, Empfangsgerät, allgemein
Weitere Kennzeichen, z. B. Frequenz-, Impulskennzeichen, können eingetragen werden. Sender, Sendegerät, Geber, allgemein
1.11. Umsetzer
Schaltzeichen
Erläuterung Umsetzer, allgemein Umsetzer im Sinne Umsetzung, Umwandlung einer Größe oder eines Wertes in eine andere Größe oder in einen anderen Wert.
f h
nf
Frequenzumsetzer, allgemein Frequenzangaben, Impulskennzeichen können eingetragen werden.
Frequenz-Vervielfacher, Takt-Vervielfacher, allgemein
SI,
Frequenzteiler, Taktteiler, allgemein
Code-Umsetzer, z. B. Umsetzung von 5er- auf 7erCode 60
Parallel-Serie-Umsetzer
||
r
17771
I
Ir!
Serie-Parallel-Umsetzer, z. B. Empfangsverteiler
Impulsformer, Impulswandler, z. B. Umwandlung von Sinus- in Rechteckspannung
Modulator, allgemein
Die Modulationsart,
z.B. A Amplitudenmodulation, F P
Frequenzmodulation, Phasenmodulation,
kann zusätzlich angegeben werden. Demodulator, allgemein
Die Modulationsart, z.B. A für amplitudenmodul. Schwingungen, F für frequenzmodul. Schwingungen, P für phasenmodul. Schwingungen, kann zusätzlich angegeben werden.
1.12. Taktverteiler, Register, Ringzähler Schaltzeichen
Erläuterung Taktverteiler, z. B. Sendeverteiler Die Ausgänge 1... können auch, wenn man von
der Eingangsseite
absieht, auf den drei anderen
Seiten des Schaltzeichens verteilt angeordnet wer-
den.
Schieberegister Durch eine Zahl
in der linken
oberen
Ecke
des
Schaltzeichens kann die Anzahl der in dem Schieberegister einspeicherbaren Bits angegeben werden.
61
oT
Ringzähler Durch eine Zahl in der linken oberen Ecke des Schaltzeichens kann die Anzahl stufen angegeben werden.
der
Ringzähler-
1.13. Speicher Schaltzeichen ——
Erläuterung Speicher, allgemein
Magnetspeicher, allgemein
-
Matrixspeicher, z. B. Ringkernspeicher
18131 23 el
Speicher mit umlaufendem Informationsträger,
62
z. B. Trommelspeicher
Speicher mit linear bewegtem Informationsträger
Lochstreifenspeicher
Magnetbandspeicher
Lochkartenspeicher
1.14. Funktionsgruppen
| 202
Schaltzeichen I
Erläuterung >
F-
Mehrere Funktionsgruppen, die eine konstruktive Einheit bilden, z. B. Bandpaß, Entzerrer und Verstärker
Beispiele für andere mögliche Unterteilungen an konstruktiven Einheiten
63
2. Schaltzeichen in Stromlaufplänen (Str) In diesem Abschnitt werden für die besonders in der Transistor- und Magnetkern-Schaltkreistechnik verwendeten Bauelemente die in Stromlaufplänen vor-
gesehenen Schaltzeichen angegeben und erläutert. Die Kenntnis der Schalt-
zeichen für die in der herkömmlichen Schaltungstechnik gebräuchlichen Bau-
elemente, wie Relais, Wähler, Schalter, Tasten, Buchsen, Stecker, Stromquellen, Sicherungen u. dgl., wird vorausgesetzt. Soweit DIN-Normen für die Schaltzeichen vorliegen, wurden diese berück-
sichtigt [8]. Nichtgenormte Schaltzeichen sind mit * gekennzeichnet. Die
gestrichelten und bezifferten Hinweislinien
an den Schaltzeichen sind kein
Bestandteil der Schaltzeichen; sie dienen lediglich der Erläuterung.
2.1. Strom- und Spannungsbegriffe Kennzeichen
Erläuterung
—
Gleichstrom, Gleichspannung, allgemein
N
Wechselstrom, Wechselspannung, allgemein
N 2kHz
Wechselstrom, Frequenz
I
Gleichstrom oder Wechselstrom (Allstrom) Das gleiche Schaltzeichen kann auch für den Spannungsbegriff verwendet werden.
Ay
Wechselspannung
mit
Angabe
der
Tonfrequenz-Wechselstrom
Das gleiche Schaltzeichen kann auch für den Spannungsbegriff verwendet werden.
Ay
64
Hochfrequenz-Wechselstrom Das gleiche Schaltzeichen kann auch für den Spannungsbegriff verwendet werden.
2.2. Impulsbilder Kennzeichen
IL u
L
AL
Erläuterung Positiver Rechteckimpuls Negativer Rechteckimpuls Positiver und negativer Rechteckimpuls, z.B. bei Doppelstrom Treppenimpuls, z.B. für Zählzwecke
a
Kippimpuls, Sägezahnimpuls
IL
Dreieckimpuls
Nr
Induktivimpuls
N_%*
Differenzierter positiver Spannungssprung
Vox
Differenzierter negativer Spannungssprung
(induktiv oder kapazitiv)
(induktiv oder kapazitiv)
2.3. Regelbarkeit, z. B. von Widerständen, Kondensatoren, Spulen, Generatoren u. dgl. Kennzeichen
/ f
/ S
/
Erläuterung Einstellbarkeit, Abgleichbarkeit
Stufige Verstellbarkeit Stetige Verstellbarkeit Selbsttätige Verstellbarkeit, stufig Selbstiätige Verstellbarkeit, stetig 65
2.4. Leitungen, Leitungsverbindungen, Erdungen
Erläuterung
Kennzeichen
Leitung, allgemein Leitung mit besonderer Funktion z. B. Telegrafie-Stromkreise, Minusleitung (Kennzeichnung durch größere Strichstärke) Bewegbare Leitung Unterbrochene Darstellung von Leitungen
(aus Gründen der Übersichtlichkeit) — - der —
+
oder
——
a) Leitung zum Minuspol einer Gleichstromquelle
—
+
b) Leitung zum Pluspol einer Gleichstromquelle c) Leitung, die sich in Pfeilrichtung fortserzt. Mehrere in Stromläufen unterbrochen darzustellende Leitungen sind durch Kreise mit fortlaufend paarweiser Numerierung zu kennzeichnen.
Leitungskreuzung (ohne Verbindung)
Leitende Verbindung von Leitungen
Vielfachverzweigung
Die an - - - 1 angeschlossene Schaltung ist vielfach vorhanden, aber nur einmal dargestellt.
Verbindungsstelle, allgemein, insbesondere betriebs-
mäßig nicht lösbare Verbindung
Masse, Körper eines Bauteiles oder Gerätes, z. B. Transformatorkern, Gehäuse, Gestell
Betriebserde Erde, an die ein Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen ist. Betriebserde Erde, an die die Mitte einer Gleichstromquelle angeschlossen ist, z. B. Mitte der Telegrafenbatterie
MTPB. Dieses Kennzeichen wird oft zur Bezeichnung der MTB selbst verwendet.
Erdung mit Angabe des Erdungszweckes z.B. Betriebserde
Schutzerde
Erde, an die die Masse von Bauteilen oder Geräten angeschlossen ist.
Anschlußstelle für Schutzleitung Geschirmte Leitung vorzugsweise für lang gezeichnete Leitungen, ungeerdet desgl., jedoch geerdet
vorzugsweise für kurz gezeichnete Leitungen, ungeerdet
dsgl., jedoch geerdet
Trennlinie, Gerätebegrenzungslinie z. B. zwischen Funktionsgruppen bzw. Geräten 67
Umrahmung für Geräte, allgemein Umrahmung für geschirmte Geräte bzw. geschirmte Geräteteile
2.5. Bauelemente
Schaltzeichen
Erläuterung Reeller Widerstand, allgemein
(Andere Widerstände, z. B. Shunt oder dgl., sind durch Anmerkung zu kennzeichnen.)
---1 Bezeichnung des Widerstandes ---2 Angabe des Widerstandswertes in Q z.B.50 20k 10M
=5009 =20kQ0 =10MQ
Einstellbarer Widerstand
---1
Maximaler Widerstandswert
Spannungsteiler, stetig verstellbar
---1
Maximaler Widerstandswert
Kondensator, allgemein
---1 Bezeichnung des Kondensators ---2 Angabe des Kapazitätswertes, z.B. 2 = 2uF 5n = 5nF 10p =10pF
Kondensator mit Darstellung des Außenbelages Durchführungskondensator
Elektrolytkondensator, gepolt Elektrolytkondensator, ungepolt 68
Stetig verstellbarer Kondensator
H $
[al 100p-__
pa
E---
---1
oder
oder
Maximaler Kapazitätswert
(100 p = 100 pF)
Spule (Induktivität), allgemein
---1
Bezeichnung der Spule
Spule, allgemein, mit Schirmung
oder
Spule mit Pulver- oder Ferritkern
oder
Spule mit Blechkern oder Massiveisenkern
Übertrager, Transformator
oo.
allgemein ---1 Bezeichnung des Übertragers ---2 Bezeichnung der Wicklungsanschlüsse
Übertrager, Transformator allgemein, mit Schirmung Übertrager, Transformator mit Pulver- oder Ferritkern
oder
Übertrager, Transformator mit Blechkern oder Massiveisenkern
Li
oder
Die Wicklungen eines gemeinsamen Kernes können auch getrennt voneinander gezeichnet werden, wenn
damit allgemein die Übersichtlichkeit der Darstellung gefördert werden kann.
69
Halbleiterdiode,
a!
gleichrichter
—bı—
2
—
Trocken-
---1 Bezeichnung der Diode ---2 Kathode Dreieckspitze gibt Stromdurchlaßrichtung an (von Plus nach Minus)
Begrenzerdiode, Zenerdiode Diode mit Begrenzerwirkung im Sperrbereich
8---1
---1
6
*
r-WT Bl
E
Halbleitergleichrichter,
B2
Angabe der Zenerspannung in V
Tunneldiode
Doppelbasisdiode (engl. Unijunction-Transistor)
---1
B1,B2
E
Bezeichnung Basis
Emitter
Gesteuerter Gleichrichter, Thyristor (engl. SiliconControlled Rectifier)
---1 A GK K M-S65
14
64
Gesteuerter Schalter (engl. Silicon-Controlled
Switch) ---1 Bezeichnung A Anode GA GK K
T---1
Anode-Gate Kathode-Gate Kathode
Flächentransistor pnp-Typ Spitzentransistor n-Typ
---1
70
Bezeichnung Anode Kathode-Gate Kathode
Bezeichnung des Transistors
Flächentransistor npn-Typ Spitzentransistor p-Iyp
£
Kollektor und Emitter können im Schaltzeichen ihre Plätze vertauschen. E Emitter C Kollektor B Basis
Transistor mit Gehäuseanschluß S Abschirmung
für Abschirmung
Transistor, dessen Kollektor mit dem Gehäuse verbunden ist.
Feldeffekt-Transistor (engl. Field-Effect-Transistor)
--.-1 Bezeichnung D Drain (Anode) G Gate (Gitter)
S Source (Kathode)
Der Pfeil bei G kann je nach Leitfähigkeitstyp auch umgekehrte Richtung haben.
1---MOS-FET
|D
(Sr
5
Metall-Oxyd-Feldeffekt-Transistor (engl. MetalOxid-Semiconductor-Field-Effect-Transistor)
B Basis D Drain (Anode) G Gate (Gitter)
S Source (Kathode) 71
K----1
ıL2 * =>— AT
_—
>
I
I
6
Ringkern [9]
Es bedeuten: Senkrechter starker Strich:
Ringkern
Schrägstriche mit 45° Neigung: Wicklungen
Waagerechte Striche:
Anschlußleitungen
Ziffern auf den waagerechten Strichen: Pfeile an den waagerechten
Wicklungsanschlüsse
Strichen:
(können bei Bedarf einge-
der Wicklungen
Richtung der vom
Pluspol einer Strom-
tragen werden)
quelle kommenden
Ströme
---1 Bezeichnung des Ringkerns
Erläuterung
|
.
| wi A
|
1
wol wow
n—H—
«)
N
Ww3
a Geometrische Form
Bild 40
b
c
Schematische Darstellung
Schaltzeichen
Ringkern
Bei dem im Bild 40a dargestellten Ringkern sind drei Wicklungen W1, W2, W3
vorgesehen. Die gestrichelten Pfeile geben jeweils die Richtung des magnetischen Flusses im Kern 1 an, wenn die einzelnen Wicklungen von Strömen der eingezeichneten Richtung durchflossen werden. Bild 40b zeigt den im Bild 40a ausgeführten Ringkern in einer vereinfachten schematischen Darstellung. 72
Das im Bild 40 c veranschaulichte Schaltzeichen für den Ringkern kommt zustande, wenn man in der schematischen Darstellung des Bildes 40b den Kern 1 durch den Schnitt a-b in zwei Teile schneidet und den rechten Teil geradestreckt. Der Ringkern wird durch einen Balken ersetzt und die Wicklungen
durch Schrägstriche („Spiegel“), die um 45° zur Balkenachse geneigt sind.
Der senkrecht stehende Balken symbolisiert das „oben“ und „unten“ der Hysteresischleife bzw. die zugeordneten Speicherzustände “1“ und “0“. Die
Anschlußleitungen einer Wicklung werden durch einen Leitungsstrich dargestellt, der senkrecht zur Balkenachse 1 durch den Kreuzungspunkt zwischen Balken und Schrägstrich verläuft. Bei Wicklungen möchte man die Magnetisierungsrichtung kennzeichnen, die durch einen Strom bestimmter Richtung in der Anschlußleitung hervorgerufen wird. Hierzu dienen die beiden möglichen Neigungen der Schrägstriche. Man stellt sich vor, daß der Strom am Schrägstrich (wie ein Lichtstrahl an einem Spiegel) in die Balkenachse reflektiert wird: Die der Neigung des Spiegels entsprechende Richtung des reflektierten Stromes nach oben oder unten ist seine Magnetisierungsrichtung. Außerdem will man die Richtung des induzierten Stromes in einer Anschluß-
leitung kennzeichnen, die durch eine bestimmte Magnetisierungsänderung im Kern hervorgerufen wird. Hierbei muß die Lenzsche Regel erfüllt sein: Bei einer gegebenen Neigung des die Ausgangswiclung darstellenden Spiegels
muß der induzierte Strom stets in einer solchen Richtung fließen, daß er auf
Grund der oben beschriebenen Reflexionsvorstellung der Magnetisierungsänderung, die ihn verursacht, entgegenwirkt. Transfluxor [10]
Kut wi A W wi
Wi W5
443
> 5
nm
— a an
*
Es bedeuten: Senkrechter starker Strich:
Rechtecke:
Hauptjoch Teiljoche
Schrägstriche mit 45° Neigung: Wicklungen Anschlußleitungen Waagerechte Striche: der Wicklungen Ziffern auf den waagerechten
Strichen: Pfeile an den waagerechten Strichen: (können bei Bedarf eingetragen werden)
---1
Wicklungsanschlüsse Richtung der vom
Pluspol einer Stromquelle kommenden Ströme
Bezeichnung des Transfluxors
73
Erläuterung W
o|
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A
1
wi
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W5 Wk W3
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Ims
W3 M-
Ws
\
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4
5
a
Geometrische Form Bild 41
b
Schematische Darstellung
c
Schaltzeichen
Transfluxor
Der im Bild 41a dargestellte Transfluxor mit dem großen Loch I und den zwei
kleinen Löchern II und III ist Standardtyp zur Lösung vielseitiger Aufgaben.
Der Kern besteht aus dem Hauptjoch 3, das sich an den kleinen Löchern II und III jeweils in die Teiljoche 1/2 und 4/5 aufteilt. Die fünf unterschiedlichen Joche können je eine oder mehrere Wicklungen aufnehmen. Die Wicklung W2 sorgt für die Blocierung um das Loch I, die Wicklung W1 für die Einstellung um das Loch II, die Wicklung W3 bzw. W4 für Übertrag bzw. Treiben um das Loch III. Die Wicklung W5 am Joch 5 liefert die Ausgangssignale. Ein Schaltbeispiel ist im Abschnitt 5.4 erläutert.
Bild 41b zeigt den im Bild 41a ausgeführten Transfluxor in einer vereinfachten schematischen Darstellung. Die Wicklungen sind durch Schrägstriche (Spiegel) dargestellt, so daß mit Hilfe der Reflexionsvorstellung die jeweiligen Magnetisierungsrichtungen erkannt werden können. Die Blockierungsrichtung (Impuls in W2) ist im Bild 41b wie im Bild 41a im Uhrzeigersinn, die Einstellrichtung (Impuls in W1) ist in beiden Bildern entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn.
Das im Bild 41c dargestellte Schaltzeichen für den Transfluxor ergibt sich,
wenn man in der schematischen Darstellung des Bildes 41b das Hauptjoch 3 durch den Schnitt a-b in zwei Teile schneidet und den rechten Teil geradestreckt. 74
3. Wirkungsweise wichtiger Grundschaltungen für Verknüpfungsglieder Abschnitt 3. erläutert anhand einiger Grundschaltungen die Wirkungsweise der verschiedenen Verknüpfungsglieder. Dabei werden Beispiele für Schaltungen gewählt, die entweder mit Kombinationen von Dioden und Widerständen oder mit Transistoren arbeiten. Analoge Relaisschaltungen ergänzen
die Betrachtungen. Die Beispiele für Verknüpfungsschaltungen erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit im Hinblick auf andere mögliche Schaltungen dieser Art. Mit den drei spezifischen Verknüpfungen — UND-Verknüpfung, ODER- und NEGATION-Verknüpfung — kann man praktisch alle möglichen Aussagen
erhalten. Im Hinblick auf wirtschaftliche Gesichtspunkte werden bei der Realisierung solcher Schaltungssysteme sehr häufig geeignete Kombinationen aus den drei Grundtypen verwendet.
3.1. UND-Verknüpfung
Die funktionellen Zusammenhänge einer UND-Verknüpfung werden in den Bildern 42 bis 43 aufgezeigt und anschließend kurz erläutert. " A
A
EL
A
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1]
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Wertetabelle
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1
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1
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Beispiel:
Ei
6
loIlo
i—4— Mn
et !
— A
R |
Bild 42 Schaltzeichen, Zustandsdiagramm
und Diodenschaltung einer UND-Verknüpfung
U
Führt nur einer der beiden Eingänge die Spannung 0 V (*0*), so ist die be-
treffende Diode durchlässig. Am Ausgang A liegt dann annähernd die Spannung 0 V (“0*), da der Durchlaßwiderstand der Diode wesentlich kleiner als der Widerstand R ist. Liegt zugleich am anderen Eingang die Spannung + U, so ist die diesem Eingang zugeordnete Diode dabei gesperrt.
75
Die Ausgangsgröße hat ebenfalls den Wert “0“, wenn an beiden Eingängen
die Spannung 0 V (“0*) liegt. Nur wenn alle Eingänge die Spannung + U (*1*) erhalten, wird die Spannung am Ausgang A auf + U (*1*) angehoben. Beispiel: “au
—
0 a0v
und
B
FA
C
Vn
DD
Bild 43
v »
vl
b N
R
{h,
Relaisschaltung einer UND-Verknüpfung
Die analoge Relaisschaltung bildet die Reihenschaltung von Schließern. Am Ausgang A liegt nur dann die Spannung U (*1“), wenn alle Kontakte gleich-
zeitig schließen, d. h. wenn alle Relais gleichzeitig Erregerspannung U (“1“)
erhalten.
3.2. ODER-Verknüpfung Die Bilder 44 bis 45 sollen das Wesentliche einer ODER-Verknüpfung veranschaulichen.
PER
a Do Beispiel:
“1 a0V
“n“a+uU
|
A
Ru ‚I Hl
ann0
[
Wertetabelle
ur
u)
E2
IER MI _r% —r
61
r—l—
=+/Elo
de
oa R +
Bild44 Schaltzeichen, Zustandsdiagramm und Diodenschaltung einer ODER- Verknüpfung
Die Schaltung entspricht im Aufbau und in der Wirkungsweise der vorher dargestellten Grundschaltung für die UND-Verknüpfung. Es sind hier lediglich die den Zuständen “1* und “0“ zugeordneten Spannungsgrößen getauscht, d.h, am Ausgang A liegt immer dann die Spannung 0 V (*1*), wenn mindestens an einem Eingang die Spannung O V (“1*) anliegt.
76
Beispiel:
“au “y«
&
0
B
VA
V
c
U
w —
—=IVfl
Bild 45
U
I— IL >
{
I
A
—
Relaisschaltung einer ODER-Verknüpfung
Die analoge Relaisschaltung bildet die Parallelschaltung von Schließern. Am Ausgang A liegt die Spannung O0 V (*1*), wenn zumindest einer der Kontakte
schließt, d. h. wenn zumindest eines der Relais erregt wird, also an mindestens einem Eingang E die Spannung O0 V (*1*) liegt.
3.3. NEGATION-Verknüpfung Die besonderen Merkmale einer NEGATION-Verknüpfung Bildern 46 bis 49 hervor. 0.
—)— E
A
£
4
Wertetabelle
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II
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29:
E | A
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Bild 46
gehen aus den
1
0
0
1
Schaltzeichen und Zustandsdiagramm einer
NEGATION-Verknüpfung
Beispiel:
“120V ““aruU Bild 47
Transistorschaltung (npn-
——HlE
R
Z Rl
A R3
Transistor) einer
NEGATION-Verknüpfung
|+U]l=|-UlundR2>Ri
Bei Spannung O V (*1“) am Eingang E wird die Basis negativ gegen den
Emitter, so daß der npn-Transistor T sperrt. Am Ausgang A liegt dann die Spannung + U (*0*).
Wird dagegen der Eingang auf die Spannung + U (*0*) gelegt, so leiter der Transistor. Am Ausgang erscheint dadurch annähernd Spannung 0 V (*1*), da der Widerstand R3 wesentlich größer ist als der Innenwiderstand des Transistors.
77
Beispiel
““a0V
T
VE
“ra —U
.
R?
R3
+U
av
U
Bild 48 Transistorschaltung (pnp-Transistor) einer NEGATION-Verknüpfung
|I+Ul=!-U/|und R2>Ri
Bei Spannung 0 V (*1*) am Eingang E wird die Basis positiv gegen den
Emitter, so daß der in dieser Schaltung verwendete pnp-Transistor sperrt. Der Ausgang A wird dabei auf die Spannung — U (*0“) gebracht. Umgekehrt bewirkt die Spannung —U (*0*) am Eingang, daß der pnpTransistor leitet. Am Ausgang erscheint dann annähernd die Spannung 0 V
(19).
Bei beiden Schaltungen wird die Phasenumkehr des Transistors ausgenutzt. Beispiel:
U
“120V “au
R av
d
A 8
—lWE —— Fe
Bild 49
Relaisschaltung einer
NEGATION-Verknüpfung
Die analoge Relaisschaltung bildet ein Relais mit Offner. Der Kontaktkreis gibt am Ausgang A die Spannung U (*0“), wenn der Kontakt öffnet; d. h. wenn das Relais erregt wird, also am Eingang E die Spannung 0 V (*1*) anliegt.
Umgekehrt liefert der Kontaktkreis die Spannung 0 V (*1*), wenn der Kontakt geschlossen ist, d.h. wenn an den Eingang die Spannung U (“0“) gelegt wird (nichterregtes Relais).
3.4. NOR-Verknüpfung (NOT OR — nicht oder) Die besonderen Eigenschaften einer NOR-Verknüpfung ergeben sich mit Schaltungen, die in ihrer Wirkungsweise einer UND-Verknüpfung mit Negation aller Eingänge oder einer ODER-Verknüpfung mit Negation am Ausgang entsprechen (Bilder 50 bis 52). 78
Für die technische Realisierung einer NOR-Stufe wird in der Regel die Kombination aus einem ODER-Glied und einem nachgeschalteten NEGATIONGlied verwendet.
fi —D FI—
A
A
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El
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Wertetabelle
u
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A
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Bild 50 Schaltzeichen und Zustandsdiagramm einer NOR-Verknüpfung
—l
Beispiel: “Je
aoV
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Do
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62
A
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““a+U
7
A
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|
"U
|
ODER-Glied
Rt
ra] vu
NEGATION-Glied
Bild 51 Dioden-Transistor-Schaltung (npn-Transistor) einer NOR-Verknüpfung |+Ul=|-UlundR2>Ri Die aus der Wertetabelle ersichtlichen Eigenschaften lassen sich aus der Wir-
kungsweise der ODER-Verknüpfung und des als Negator nachgeschalteten Transistorschalters leicht ableiten (siehe dazu die Funktionsbeschreibungen unter 3.1, 3.2 und 3.3). Die Funktion der Schaltung kann dabei so gedeutet werden, daß am Ausgang A die negierte Mischung der an den Eingängen E1 und E2 jeweils vorhandenen Informationen erscheint.
Die analoge Relaisschaltung ergibt sich aus der ODER-Schaltung unter 3.2. durch Inversion des Ausganges, d. h. durch Umbildung der dort verwendeten Parallelschaltung von Schließern in eine Reihenschaltung von Öffnern.
Am Ausgang A erscheint nicht der Wert *1“ (0 V) — also *0“ (U) —, wenn an E1 oder E2 oder an allen Eingängen der Wert “1* (0 V) liegt. 79
Beispiel:
“20V 0
—V
8
A
aU
U
L
Bild52
U
}
R
Relaisschaltung einer NOR-Verknüpfung
Die Ausgangsgröße hat nur dann den Wert *1* (0 V), wenn alle Kontakte gleichzeitig geschlossen sind, d.h. wenn an allen Eingängen der Wert “0“ (U) liegt (nichterregte Relais). 3.5. NAND-Verknüpfung (NOT AND — nicht und) Die Bilder 53 bis 55 zeigen das Wesentliche einer NAND-Verknüpfung. A
A
Er
A
Bild 53
EL
gr 7"
Wertetabelle
f Y DIimıir! | ar
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Eu
a —.
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Schaltzeichen und Zustandsdiagramm
einer NAND-Verknüpfung
Beispiel:
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+U
a0V
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+
U
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—+/ A
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63 —»
By
5
— tl EI
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3 —
R|) 27 UND-Glied Bild 54
T Al
4 R3
-Y vo NEGATION-Glied
Dioden-Transistor-Schaltung (npn-Transistor) einer NAND-Verknüpfung
I+Ul=|-UlundR2>Riı 80
A
Liegen die beiden Eingänge E1 und E2 gleichzeitig auf Spannung 0 V (*1*), so werden die Dioden G1 und G2 durchgesteuert und die Punkte x und y
dadurch praktisch auf die an den Eingängen vorhandene Spannung O V gebracht. Letztere steuert nach Spannung —U die Dioden G3 und G4 durch und bewirkt über den Spannungsteiler R1/R2, daß die Basis negativ gegen den Emitter wird. Der npn-Transistor T wird gesperrt, so daß am Ausgang A die Spannung + U (*0“) erscheint.
Liegt hingegen an einem der beiden Eingänge oder an beiden Eingängen zugleich die Spannung + U (*0“), so stellt sich in jedem Falle am Punkt z die am Eingang vorhandene Spannung + U ein. Letztere macht die Basis positiv gegen den Emitter. Transistor T wird nun leitend, so daß der Ausgang A auf Spannung O V (“1*) gebracht wird.
Die Funktion der Schaltung kann so gedeutet werden, daß am Ausgang A die negierte Koinzidenz der an den Eingängen El und E2 jeweils vorhandenen Informationen erscheint. Beispiel: “1
a0oV
“au Bild 55
—\
A
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C
u
u
Relaisschaltung einer NAND-Verknüpfung
av
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R
| |
A
Die analoge Relaisschaltung ergibt sich aus der UND-Schaltung unter 3.1. durch Inversion des Ausganges, d. h. durch Umbildung der dort verwendeten Reihenschaltung von Schließern in eine Parallelschaltung von Offnern. Am Ausgang A erscheint nicht der Wert *1* (0 V) — also “0* (U) —, wenn an den Eingängen E1 und E2 zugleich der Wert *1“ (0 V) liegt. In den anderen Fällen, in denen an einem der Eingänge oder an allen Ein-
gängen der Wert “0“ (U) anliegt (Relais nicht erregt), ist der Kontaktkreis durch einen der Kontakte oder durch alle Kontakte geschlossen. Am Ausgang erscheint dann der Wert *1* (O0 V).
s1
4. Wirkungsweise wichtiger Grundschaltungen
für Kippstufen
In Transistorschaltungen werden außer den Verknüpfungsschaltungen
noch
Speicherglieder benötigt, mit denen man die Signale aus den Verknüpfungsschaltungen speichern kann. Die Speicherung der Signale ist z. B. wegen der unterschiedlichen Laufzeiten notwendig, die die einzelnen Signale auf ihren verschieden langen Wegen erfahren. Als Speicherglieder werden in Transistorschaltungen vornehmlich Kippschaltungen verwendet. Die Wirkungsweise der in der Praxis gebräuchlichen Kippschaltungen wird nun kurz erläutert.
4.1. Bistabile Kippstufe Die bistabile Kippstufe stellt eine Schaltung mit zwei stabilen Zuständen dar. Der jeweilige Übergang von dem einen in den anderen Zustand kann nur durch einen geeigneten Steuerimpuls herbeigeführt werden. Ohne diesen bleibt die Schaltung in dem jeweils eingenommenen Zustand. Die bistabile Kippschaltung entspricht demnach dem gepolten Relais mit 2 Ruhelagen. Die Schaltung besteht im wesentlichen aus zwei gleichstromgekoppelten Verstärkern, die so geschaltet sind, daß von den beiden Transistoren jeweils im-
mer nur einer leitend, der andere zwangsläufig gesperrt ist (Bild 56). Transistor T1 sei leitend und Transistor T2 gesperrt. Es fließt Basisstrom: Spannung 0 V, Transistor T1 (E-B), Widerstand R4, R2, Spannung — 12 V; die Basis hat etwa die Spannung
0 V. Damit
fließt auch Kollektorstrom:
Spannung O0 V, Transistor T1 (E-C), Widerstand Ri, Spannung —12 V. Der Kollektor des Transistors T1 und der Ausgang A1 haben dadurch annähernd
dieselbe Spannung wie der Emitter (0 V). Der Spannungsteiler R3/R6 liefert eine positive Spannung (etwa + 1,2 V) an die Basis des Transistors T2, wo-
durch dieser gesperrt wird. An seinem Kollektor und am Ausgang A2 liegt eine Spannung von etwa —12 V.
Die bistabile Kippstufe wird durch positive Impulse auf die Basis des jeweils
leitenden Transistors in die andere Lage gesteuert. Durch den Impuls wird zum Beispiel die Basis des Transistors T1 positiv gegen den Emitter; Transistor T1 wird kurzzeitig gesperrt. Der Kollektorstrom wird unterbrochen, am Kollektor des Transistors T1 tritt ein negativer Spannungssprung nach —12 V auf, der über den Kondensator C1 auf die Basis des Transistors T2 gelangt
und diesen schnell leitend macht. Dadurch ensteht am Kollektor des Transis-
tors T2 ein positiver Spannungssprung von etwa —12 V nach O V, der über
den Kondensator C2 den Transistor T1 sperrt und die Wirkung des Steuer82
Om
KH
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A
12
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B Spannung an X
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Spannungen A1 Spannungan A2
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NM
Bild 56 Schaltzeichen, Spannungsdiagramm und Transistorschaltung (pnp-Transistoren) einer bistabilen Kippstufe
impulses unterstützt. Am Ende des Steuerimpulses bleibt die Kippstufe in der neuen Lage. Es fließt der Basisstrom von Transistor T2: Spannung O V, Transistor T2 (E-B), Widerstand R3, Ri, Spannung —12 V.
Damit fließt auch Kollektorstrom: Spannung O V, Transistor ’T2 (E-C), Widerstand R2, Spannung —12 V. Basis, Kollektor und der Ausgang A2 haben die
Spannung von etwa O V. Der Spannungsteiler R4/R5
erzeugt eine positive
Spannung an der Basis des Transistors T1, die diesen gesperrt hält; der Kollektor des Transistors T1 und der Ausgang A1 haben die Spannung von etwa
—12V.
Der vorher beschriebene Schaltvorgang wird durch das aus Diode G1, Konden-
sator C3, Widerstand R7 und Widerstand R8 bestehende „Auslöseglied mit Vorbereitung“
ausgelöst. Das mit Vorbereitungseingang
V2 und Steuerein-
gang E2 arbeitende Auslöseglied hat die Aufgabe, positive Steuerimpulse
83
am Eingang E2 nur dann an die Basis des zu steuernden Transistors gelangen zu lassen, wenn es vorbereitet ist, d. h. wenn am Eingang V2 die Spannung 0 V liegt. Das Auslöseglied wird am Eingang E2 mit Spannungssprüngen von
—12
V nach O V gesteuert, am Eingang
oderO V.
V2 mit den Spannungen
—12
V
Liegt an den Eingängen E2 und V2 die Spannung — 12 V, so ist Kondensator
C3 entladen, Diode Gi mit 12 V gesperrt (an Basis des Transistors T1 herrscht
Spannung etwa 0 V). Tritt nun am Eingang E2 ein Spannungssprung nach
0 V auf, so gelangt dieser über Kondensator C3 an den Punkt X. Dadurch
wird die Sperrspannung an der Diode G1 aufgehoben, diese aber noch nicht
in Durchlaßrichtung gepolt. Das Auslöseglied ist gesperrt und die Kippstufe wird nicht gesteuert.
Wird dagegen an den Eingang V2 die Spannung O V und an den Eingang E2 die Spannung — 12 V gelegt, so steigt die Spannung am Punkt X entsprechend
der elektrischen Zeitkonstante auf —2 V an (Spannungsteiler R7/R8); Diode
G1 ist dadurch gesperrt (Spannung 2 V) und Kondensator C3 wird auf die Spannung 10 V aufgeladen — das Auslöseglied ist vorbereitet.
Störspannungen < 2 V, die auf den Eingang E2 gelangen, können Diode Gl nicht in Durchlaßrichtung polen und die Kippstufe nicht steuern. Tritt am
Eingang E2 ein Spannungssprung nach 0 V auf (AU = 12 V), so steigt die Spannung am Punkt X ebenso schnell auf + 10 V an, die Diode wird leitend
und der Spannungssprung gelangt auf die Basis des Transistors T1, der nun gesperrt wird.
Wenn das Anlegen der Vorbereitungsspannung an den Eingang V2 gleichzeitig mit dem Spannungssprung am Eingang E2 erfolgt, wird die Kippstufe mit Sicherheit nicht gesteuert, da wegen der elektrischen Zeitkonstante das Auslöseglied erst nach einigen Mikrosekunden vorbereitet ist.
Ebenso dauert es einige Mikrosekunden, bis ein vorbereitetes Auslöseglied gesperrt ist. Wenn also gleichzeitig mit dem positiven Spannungssprung am Eingang E2 an den Eingang V2 des bisher vorbereiteten Auslösegliedes die Spannung —12V angelegt wird, so wird die Kippstufe noch sicher gesteuert. Um die Kippstufe in die andere Lage zu schalten, ist an die Basis des Transistors T2 ebenfalls ein Auslöseglied angeschlossen, das aus Diode G 2, Kondensator C4, Widerstand R9 und Widerstand R10 besteht. Mit Hilfe des Rückstelleingangs R und der Diode G3 kann die Kippstufe zum Beispiel
durch andere Auslöseglieder oder ähnliche Schaltungen, die positive Impulse
liefern, so eingestellt werden, daß Transistor T1 leitend und Transistor T2
gesperrt sind. Die Diode ermöglicht es auch, die Anschlüsse R mehrerer Kippstufen miteinander zu verbinden, um sie gemeinsam ohne gegenseitige Beeinflussung zu schalten (Entkopplung). 84
Der Eingang B ermöglicht eine zusätzliche Steuerung in die andere Lage, d.h. so, daß Transistor 'T1 gesperrt und Transistor T2 leitend sind. Er enthält jedoch keine Entkopplungsdiode. Sie muß daher gegebenenfalls außen angeschaltet werden.
4.2. Bistabile Kippstufe für Zwecke der Frequenzteilung Bei bistabilen Kippstufen, die der Frequenzteilung dienen, werden die beiden
Eingänge E1 und E2 verbunden, der Vorbereitungseingang V1 wird an den
Ausgang A2, der Vorbereitungseingang V2 an den Ausgang Al geschaltet. Dadurch werden die Steuerimpulse am gemeinsamen Eingang E1/E2 umschichtig nur jeweils dem gerade leitenden Transistor zugeführt. Bei bistabilen
Kippstufen,
die nar der Frequenzteilung
Schaltung vereinfacht werden, wie Bild 57 zeigt.
dienen,
kann
die
sranmung an g HIT IT Fo—
1.
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Spannung an A2
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E
Bild 57 Schaltzeichen, Spannungsdiagramm und Transistorschaltung (pnp-Transistor) einer bistabilen Kippstufe für Frequenzteilung
12V
Die am Eingang E angelegte Rechteckspannung wird durch das RC-Glied der
Schaltung differenziert. Beim Wechsel von Minus nach Plus entsteht am Punkt X ein positiver, beim Wechsel in umgekehrter Richtung ein negativer Impuls. Die Dioden G1 und G2 sind so geschaltet, daß sie nur positive Impulse weiterleiten können. Für einen stabilen Zustand der Schaltung sei angenommen, daß Transistor T1 leitend, Transistor T2 gesperrt ist. Die Spannung am Punkt K2 ist dann
85
niedriger (negativer) als am Punkt K1. Über Widerstand R und Diode G2 fließt Strom. Wegen des niedrigen Durchlaßwiderstandes von Diode G2 liegt die niedrige Spannung von Punkt K2 praktisch an Punkt X und sperrt die Diode G1. Auf diese Weise kann ein positiver Impuls jeweils nur zum Kollek-
tor des gesperrten Transistors und über den koppelnden Spannungsteiler zur
Basis des leitenden Transistors gelangen. Der an der Basıs angesteuerte leitende Transistor T1 wird nun gesperrt, seine Kollektorspannung fällt steil ab
und erzeugt über den koppelnden Spannungsteiler an der Basis des bisher gesperrten Transistors T2 einen negativen Impuls, so daß dieser leitend wird. Der Kippvorgang ist damit beendet. Die am Ausgang A2 abgenommene Rechteckspannung zeigt hinsichtlich der Impulsfolge die halbe Frequenz der Eingangsspannung. Frequenzteilung Schaltet man mehrere Kippstufen dieser Art hintereinander, so erhält man Frequenzteiler, deren Ausgangsimpulse eine um den Faktor 2” (n Anzahl der Stufen) geringere Frequenz haben als die Eingangsimpulse. Man gewinnt
auf diese Weise Teilverhältnisse, die sich nach der Formel 2*:1 errechnen lassen, also beispielsweise 2:1 bei 1 Stufe, 4:1 bei 2 Stufen, 8:1 bei 3 Stufen. Spannung
am Eingang
der. Stufe
ne |
Spannung amAusgang der\. Stufe Spannung am Ausgang der 2.Stufe
|
2. Stufe 3. Stufe
Spannung am Ausgang der3. Stufe
Bild 58
!
u
—!
Spannungsdiagramm für Frequenzteilung 8:1
In vielen Fällen sind Teilverhältnisse erforderlich, die von der Reihe 2:1 abweichen, z. B. 3:1, 5:1, 6:1, 7:1 usw. Hierzu werden Rückstellungen verwendet, mit denen man den Teiler von außen steuern kann.
Wird bei n in Reihe geschalteten Frequenzteilerstufen der Ausgang der letzten Stufe mit einem Eingang der ersten Stufe verbunden, so erreicht man eine Rückstellung der Gesamtanordnung um eine Impulsdauer. Das Teilverhältnis ist dann (2"—1):1. Werden die erste und zweite Stufe von der letzten der n Teilerstufen zurückgestellt, so ist das Teilverhältnis [2"—(1+42)]:1. Die erste Stufe wird dabei um einen, die zweite um zwei Zähltakte zurückgestellt. 86
A
Bild 59
}
}
}
17Kl
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}
|
K4
|
n
Beispiel einer vierstufigen Frequenzteilerkette mit dem Teilverhältnis 10:1
Allgemein gilt für solche Teilverhältnisse der Formelausdruck [2"—(2°+21+
22+.,..)]:1, wobei für die Exponenten der in der runden Klammer stehenden
Summanden 0 für die erste zurückgestellte Stufe, 1 für die zweite zurückgestellte Stufe, 2 für die dritte zurückgestellte Stufe usw. einzusetzen sind. In der dargestellten Schaltung erfolgen die Rückstellungen von der dritten Stufe auf die erste und zweite, womit ein Teilverhältnis [2°—(1+2)]:1=5:1 erreicht wird. Durch die weitere Teilung in der vierten Stufe ergibt sich dann ein Gesamtteilungsverhältnis von 10:1 (Bild 59).
4.3. Monostabile Kippstufe Die monostabile Kippstufe (Bild 60) entsteht aus der bistabilen Kippstufe
dadurch, daß eine der beiden Gleichstromkopplungen durch eine Wechselstromkopplung ersetzt wird und dadurch nur eine begrenzte Zeit wirksam ist. Die Schaltung nimmt in Ruhe immer den gleichen stabilen Zustand ein. Ein geeigneter Steuerimpuls bringt sie in die unstabile Lage, aus der sie nach
einer durch die Zeitkonstante R2 - C1 bestimmten Zeit von selbst wieder in die stabile Ruhelage zurückkehrt. Die monostabile Kippschaltung entspricht demnach dem gepolten Relais, das mit einseitiger Ruhelage und vorbestimmter Abfallzeit arbeitet. Die Schaltung wird im wesentlichen dazu benutzt, kurze Steuerimpulse so weit zu verlängern, daß nach Verstärkung der Ausgangsspannung bestimmte Einrichtungen, wie Zählrelais u. dgl., sicher geschaltet werden können. Ferner wird sie angewendet, um am Eingang eingespeiste Impulse zu verzögern.
Der Widerstand R2 (hoher Widerstandswert) bildet zusammen mit dem Kondensator C1
das zeitbestimmende Glied
(Wechselstromkopplung).
Befindet
sich die monostabile Kippstufe in Ruhelage, so fließt über Widerstand R2 der 87
et
7
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Ausgang A
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|
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8.0. Basis Y.TR
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Eingang E
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Bild 60 Schaltzeichen, Spannungsdiagramm und Transistorschaltung £
(pnp-Transistoren) einer monostabilen
Kippstufe
Basisstrom von Transistor T2, der damit leitend ist, und dessen Basis und Kollektor eine Spannung von etwa 0 V aufweisen. Der Spannungsverteiler
RA/RS ist so bemessen, daß an der Basis des Transistors T1 eine kleine positive Spannung liegt, die Transistor TI gesperrt hält. Die Spannung am Kollektor des Transistors T1 und am Ausgang A beträgt damit —12 V, und der zeitbestimmende Kondensator C1 ist auf die Spannung von etwa 12 V aufgeladen.
Tritt am Eingang E ein positiver Spannungssprung auf, so gelangt dieser — durch den Kondensator C2 differenziert — an die Basis des leitenden Transistors T2 und sperrt diesen. Der dadurch am Kollektor des Transistors T2
auftretende negative Spannungssprung nach — 12 V bewirkt, daß über Wider-
stand R4 Basisstrom in Transistor T1 fließt. Transistor T1 wird leitend und
die Spannung an seinem Kollektor (Ausgang A) springt auf etwa 0 V. Dieser positive Spannungssprung gelangt über Kondensator C1 in voller Höhe auf die Basis des Transistors T2 und hält diesen weiterhin gesperrt. Damit beträgt die Spannung an der Basis des Transistors T2 etwa + 12 V (siehe Spannungs-
diagramm). Der Kondensator C1 beginnt auf folgendem Wege sich umzu88
laden: Spannung O V, Emitter Transistor T1, Kollektor Transistor 'T1, Kondensator C1, Widerstand R2, Spannung —12 V. Die Spannung an der Basis des Transistors T1 wird nun nach Maßgabe der Zeitkonstante R2 - C1 nega-
tiver und würde schließlich den Wert —12 V erreichen (im Spannungsdiagramm gestrichelt angedeutet). Sobald die Spannung nach Ablauf der „Ar-
beitszeit“ ta jedoch den Wert O V unterschreitet, beginnt Basisstrom im Transistor T2 zu fließen und Transistor T2 wird leitend. An seinem Kollektor tritt ein Spannungssprung nach etwa 0 V auf und Transistor 'T1 wird über den
Spannungsteiler R4/R5 gesperrt. Anschließend wird Kondensator C1, entsprechend dem Zustand bei Ruhelage der Schaltung, wieder aufgeladen. Dieser Vorgang geschieht auf dem Wege: Spannung 0 V, Emitter Transistor T2, Basis Transistor T2, Kondensator C1, Widerstand R1, Spannung —12 V.
Das Aufladen erfolgt in relativ kurzer Zeit („Erholzeit“ tg im Spannungsdiagramm), da Widerstand Ri -C1.also klein ist.
Ri
einen kleinen Wert
hat, die Zeitkonstante
Tritt am Eingang E ein nachfolgender Steuerimpuls auf, bevor Kondensator
C1 völlig aufgeladen ist, so wird die Kippstufe nicht für die ganze „Arbeits-
zeit“ tı in die Arbeitslage geschaltet, sondern nur für die dem augenblicklichen Ladezustand von Kondensator C1 entsprechende Zeit.
Steuerimpulse, die zeitlich in eine vorhandene Arbeitslage fallen, haben keine
Wirkung.
89
5. Wirkungsweise wichtiger Grundschaltungen
für Magnetkern-Bausteine
Die in Magnetkerntechnik ausgeführten Schaltungen nutzen für die Nachrichtenspeicherung und für digitale Verknüpfungen die magnetischen Eigenschaften von Ringkernen aus. Die verwendeten Ringkerne bestehen in der Regel aus Ferriten mit nahezu rechteckiger Hysteresisschleife und relativ großer
Remanenz. Schaltungen, die Ringkerne als Speicherelemente benutzen, haben
u. a. den Vorteil, daß die eingespeicherte Information bei Ausfall der Stromversorgung nicht verlorengeht. Anhand von Grundschaltungen soll die Wirkungsweise einiger wichtiger Magnetkern-Bausteine erläutert werden.
5.1. UND-Verknüpfung
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Schaltzeichen
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Bild 64
Hysteresisschleife des Ringkernes
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Der Kern befinde sich im Magnetisierungszustand “0*. Die Impulse an den Eingängen Ei und E2 haben je die Größe 7/2. Sie müssen gleichzeitig auftreten, um den Magnetkern in den Zustand “1* zu bringen. I ist dabei der der zusammen
Strom,
mit den jeweils wirksamen
Windungen
n die Um-
magnetisierung des Kernes sicher bewirkt. Durch die bei der Ummagnetisierung hervorgerufene Flußänderung wird in der Wicklung 7/8 eine EMK solcher Richtung induziert, daß durch die Sperrwirkung
der Diode G kein
Ausgangsimpuls entsteht. Ein nachfolgender in die Wicklung 6/5 eingespeister Impuls der Größe / bringt den Kern in den Magnetisierungszustand “0“ zurück. Die in der Wicklung 7/8 induzierte EMK hat nun die Richtung, daß in Durchlaßrichtung der Diode G am Widerstand R ein Impuls am Ausgang A entsteht (Bilder 61 bis 64). Anmerkung: Unter Berücksichtigung des Lenzschen Induktionsgesetzes läßt sich die jeweilige Richtung des induzierten Stromes in der Ausgangswicklung
gemäß
der Reflexionsvor-
stellung am Spiegel wie folgt bestimmen: Bei einer gegebenen Neigung des die Ausgangswicklung darstellenden Spiegels muß der induzierte Strom immer in einer
solchen Richtung fließen, daß die von ihm hervorgerufene
Flußänderung
im Kern
der ursächlichen Flußänderung entgegenwirkt.
5.2. ODER-Verknüpfung
a
Schaltzeichen
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A Bild 67°
Ringkernschaltung
Der Kern befinde sich im Magnetisierungszustand
“0“. Die Impulse an den
Eingängen haben die gleiche Stromamplitude /. Wird einer oder beiden der
Wicklungen
1/2, 3/4 ein Impuls
dieser Größe zugeführt,
dann nimmt
der
Kern in jedem Fall den Magnetisierungszustand “1“ ein. Ein nachfolgender in
die Wicklung 6/5 gegebener Impuls gleicher Größe bringt den Kern in den
Magnetisierungszustand “0“ zurück. Bei diesem Vorgang wird in Wicklung 7/8 eine EMK solcher Richtung induziert, daß in Durchlaßrichtung der Diode G am Widerstand R ein Impuls am Ausgang A erscheint (Bilder 65 bis 67).
5.3. Normal-Bausteine und Impulsformer-Bausteine Die und ten ten
in magnetischen Schaltkreisen vielseitig verwendeten Normal-Bausteine Impulsformer-Bausteine bestehen aus einem mit Wicklungen ausgestatteRingkern in Verbindung mit einem von der Ausgangswicklung angesteuerSchalttransistor.
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Bild 68 Schaltzeichen für Normal. und Impulsformer-Bausteine
Bild 69
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Bild 70
Ringkern-Transistor-Schaltung
U
Der Kern befinde sich im Magnetisierungszustand “0“. Ein dem Eingang Z1 zugeführter Einstellimpuls / bringt den Kern in den Magnetisierungszustand “1“, Der nachfolgende in die Wicklung 4/3 gegebene Abfrageimpuls 7 stellt den Kern in den Magnetisierungszustand *0“ zurück. Dabei wird in Wicklung 5/6 eine EMK von solcher Richtung induziert, daß Transistor T leitend wird und damit am Ausgang A ein Impuls erscheint (Bilder 68 bis 70). 5.4. Transfluxor-Multivibrator Der Transfluxor-Multivibrator
ist eine astabile Kippschaltung,
bei der die
magnetischen Eigenschaften eines Transfluxors zum Selbstschwingen ausgenutzt werden. Das Anwendungsgebiet erstreckt sich vornehmlich auf das Erzeugen von Dauersignalen.
Nach einem in die Wicklung W2 gegebenen Stopimpuls befindet sich der Multivibrator im Ruhezustand, d. h., der Transfluxor ist blockiert, die Transistoren T1 und T2 sind gesperrt. Ein der Wicklung W1 zugeführter Startimpuls stellt
den Transfluxor ein. Dabei wird in Wicklung W4 eine EMK von solcher Richtung induziert, daß Transistor T1 leitend wird. Der durch Wicklung W3 fließende Kollektorstrom hält diesen Zustand aufrecht, bis um das Übertragloch eine Änderung des magnetischen Flusses von — ®, nach +9, stattgefunden hat. Sobald kein Kollektorstrom mehr fließt, geht der Fluß von +®, nach +®, zurück. Dabei wird in Widklung W5 eine EMK induziert, daß wi
Stopimpulse in W2
W2
|
Bild 71
4
Schaltzeichen
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Startimpulse in W1
Impulse am Ausgang A
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Bild 72
Impuls-Zeit-Diagramm 93
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im
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Bild 73
"Transfluxorschaltung
Bild74
Hysteresisschleife
Transistor T2 leitend wird. Der durch Wicklung W6 fließende Kollektorstrom hält diesen Zustand aufrecht, bis eine Anderung des Flusses von +®, nach — ®, eingetreten ist. Wenn der Kollektorstrom des Transistors 'T2 aufgehört hat zu fließen, geht der Fluß von —®, nach — ®, zurück, wobei in Wicklung W4 eine den Transistor T1 leitende EMK induziert wird. Diese Vorgänge
wiederholen sich nun so lange, bis ein in die Wicklung W2 gegebener Stopimpuls den Transfluxor blockiert und damit den Multivibrator ausschaltet (Bilder 71 bis 74).
94
6. Hinweise für das Darstellen von Schaltungsunterlagen Übersichtlich dargestellte Schaltungsunterlagen sind wesentlich für das Verständnis der Arbeitsweise elektronischer Geräte und für ihre wirtschaftliche Wartung. Einfache, wenige und leicht einprägsame Schaltzeichen tragen beim
Erstellen von Schaltplänen dazu bei, das Lesen solcher Unterlagen zu erleichtern.
6.1. Übersichtsschaltpläne (Up) Übersichtsschaltpläne sind schematische Darstellungen. Sie dienen zur Funktionserläuterung vornehmlich größerer Schaltungskomplexe, z. B. vollständiger Anlagen oder Geräte. Bei der Darstellung sind die im Abschnitt 1 angegebenen Schaltzeichen verwendet.
6.2. Stromlaufpläne (Str)
Stromlaufpläne zeigen in übersichtlicher Form alle Einzelheiten einer Schaltung, z. B. einer Anlage, eines Gerätes, einer Baugruppe oder einer Schaltungsplatte, ohne die räumliche Lage der Bauteile im Gerät und die dortige Drahtführung zu berücksichtigen. Stromlaufpläne kleinerer Schaltungseinheiten, z. B. von Baugruppen oder Schaltungsplatten, können für ausführliche Funktionserläuterungen verwendet werden. In den Stromlaufplänen werden im allgemeinen die im Abschnitt 2 enthaltenen Schaltzeichen verwendet. Um die Übersicht über die funktionsmäßigen Zusammenhänge zu erleichtern, werden oft auf dem Blatt des Strom-
laufplanes zusätzlich für die einzelnen Bausteine (Verknüpfungsglieder, Kippstufen, Magnetkern-Bausteine u. dgl.) die entsprechenden Schaltzeichen des Abschnitts 1 mit den dazugehörigen Anschlüssen dargestellt. Die Schaltzeichen
erhalten dabei spezielle Bezeichnungen (z.B. G1...Gn,K1...Kn,M1i...
Mn), die bei übergeordneten Stromlaufplänen übernommen werden.
Bei größeren Stromlaufplänen werden oft — auch der besseren Übersicht wegen — die im Abschnitt 1 aufgeführten Schaltzeichen benutzt, z. B. die der Verknüpfungsglieder, Kippstufen, Magnetkern-Bausteine u. dgl. Die Bausteine der einzelnen Baugruppen erhalten auch hier die speziellen Bezeichnungen, so daß diese insbesondere bei der Abfassung von Beschreibungen leicht benannt werden können (z. B. die Kippstufe K1 der Baugruppe A heißt „Kippstufe A/K1*, die der Baugruppe B entsprechend „Kippstufe
B/K1®).
In die Stromlaufpläne werden vielfach zur Erleichterung bei der Fehlersuche an Geräten Meßpunkte eingetragen, die für die richtige Funktion der Ge95
räte unmittelbare Hinweise auf die an den Meßpunkten zu messenden Werte elektrischer Größen oder auf dort zu beobachtende Impulsbilder geben.
Stromlaufpläne, die sich über mehrere Schaltungseinheiten erstrecken, werden
mit einer Tabelle versehen (eingetragen entweder im Stromlaufplan oder auf einem besonderen Blatt). Diese Tabelle gibt Hinweise auf die den einzelnen Schaltungseinheiten zugeordneten Stromlaufpläne, Bauschaltpläne und Bezeichnungen. Die in der Tabelle aufgeführten Bezeichnungen stimmen mit denen im Stromlaufplan überein. Umfangreiche Stromlaufpläne können am Rand mit Planquadrateinteilung versehen werden, die das Auffinden der Bauelemente beim Lesen des Strom-
laufplanes an Hand der zugehörigen Beschreibung erleichtert.
6.3. Bauschaltpläne (Ms) Bauschaltpläne sind bildliche, aber nicht maßstäbliche Darstellungen, die die Anordnung und Verdrahtung der Bauteile in den Konstruktionseinheiten aufzeigen. Die Geräte werden im allgemeinen in ihrer Betriebslage dargestellt. Bauteile und Verdrahtung sind so gezeichnet, wie sie beim Anschließen
(Löten, Anklemmen) zu sehen sind. Bauteile, nicht zu sehen sind, werden um eine gedachte dargestellt, daß die Anschlußpunkte sichtbar artig geschalteten Einheiten eines Gerätes wird
an denen die Anschlußpunkte Achse (Kippkante) so gedreht werden. Von mehreren gleichjeweils nur die erste gezeichnet,
die übrigen werden durch einen entsprechenden Text angedeutet.
Die Bezeichnung der Bauteile im Bauschaltplan stimmt mit der Bezeichnung der Schaltzeichen im zugehörigen Stromlaufplan überein. 6.4. Darstellungsbeispiele Für einen in Transistor-Schaltkreistechnik gebauten Fernschreib-Zeichengeber und einen in Magnetkern-Schaltkreistechnik ausgeführten Kernspeicher sind abschließend die wichtigsten Schaltungsunterlagen als Darstellungsbeispiele gezeigt (Bilder 75 bis 83). Bei den Schaltplänen sind berücksichtigt die Schaltzeichen der Abschnitte 1 und 2, die Ausführungen der Abschnitte 3, 4 und 5 und die Erläuterungen des Abschnitts 6.
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Bild 76 Stromlaufplan (Str) eines Fernschreib-Zeichengebers mit Parallel-Serie-Umsetzer
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Stromlaufplan (Str) eines Parallel-Serie-Umsetzers
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5811/1
B
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5811/1
A
3xBK
5811/1
*Baugruppe Fs Str 5811/7 kann nach Bedarf
durch diese Baugruppen ersetzt werden.
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(Str) der Schaltungsplatte eines Parallel-Serie-Umsetzers
Hm
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BR
—I— VoYHV
103
vol Bild79
Bauschaltplan (Ms) der Schaltungsplatte eines Parallel-Serie-Umsetzers
Informationseingang
Schreitbefehleingang
lesebefehleingang Ausgänge:
Ausgänge:
— 1.705 165 (Schreiben) —— TV8 I>—
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#707
Y
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A
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Schreiten *_
It
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4
Vormagnetisierung
Rückstellung
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Patroaugrunne
Vorverstärker
Loschbefehleingang Informations-
ausgang
vb
um
Bild 80
Übersichtsschaltplan (Up) eines Kernspeichers 105
Information
Eingang
Schreibbefehl Eingang
TV6 v7
TV5
Zähl-
Ausgänge
IV5 v7 v6
lesebelehl Eingang
Bild 81
Stromlaufplan (Str) eines Kernspeichers
Hinweistabelle hierzu und Schaltzeichen siehe Seite 108!
106
—— [öschbefehl
Information Ausgang +6V
IV -bV
107
624
3
1
39
3
2
% 38 2
23
R
Bild 82
Stromlaufplan (Str) der Baugruppe A bzw. B eines Kernspeichers
Hinweistabelle und Schaltzeichen zu Bild 81
Index ! Name der Baugruppe
A
B
Taktgeber
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c
Taktverteiler (Y)
D
Taktverteiler (X)
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Bauschaltplan
TCL
Fs Str 5831/12
Fs Ms 5831/12
TV
Fs Str 5831/14
Fs Ms 5831/14
E
Taktverteiler (Z)
F
Matrixbaugruppe
M 210
Fs Str 5832/11
Fs Ms 5832/11 Bl. 1-3
G
Leseverstärker
LV
Fs Str 5831/13
Fs Ms 5831/13
H 108
Taktgeber “Schreiben“
Kurzbez. | Stromlauf
Stiflleiste (31-polig) für den Anschluß des Speichers
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2
345
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8453
Schaltzeichen für Magnetkern-Transistor-Baustein:
1 2
34567 N.
|
1 Kollektor
| |
2 Emitter
3 Abfragewicklung 4 5 6 7
Einstellwiclung Vormagnetisierung Rückstellung in Abfragerichtung Rückstellung in Einstellrichtung
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