Ein ideales Impulsglied

Bei den hier betrachteten Impulsgliedern handelt es sich um solche, die z.B. zur Ansteuerung von Flipflops eingesetzt werden können. Hierzu werden i.a. RC-Glieder verwendet, die z.B. vor den Setz- und/oder Rücksetzeingang geschaltet werden (siehe Abb. 2). Ein 1-Signal an den RC-Kombinationen bewirkt, dass nur ein Impuls an den S- bzw. R-Eingang des Flipflops gelangt, der ausreicht, um das Flipflop in den entsprechenden Ausgangszustand zu schalten.

Für die Zeitkonstante t=RC ergeben sich 2 widersprüchliche Forderungen:
  1. Sie muss groß genug sein, damit das Flip-Flop sicher schalten kann.
  2. Sie soll möglichst klein sein, damit der Kondensator schnell entladen wird, um einen erneuten Impuls zu ermöglichen.

Aus diesen beiden Forderungen muss ein Kompromiss gefunden werden.
Solche RC-Glieder schränken die Grenzfrequenz stark ein.
Abb. 2 RS-Flipflop mit RC-Gliedern

Welche grundlegenden Forderungen sind an ein ideales Impulsglied für solche Einsatzfälle zu stellen?

1. Form des Ausgangssignals:möglichst Rechteckinpuls
2. Dauer des Ausgangssignals:  so kurz wie möglich bzw. so lang wie nötig
3. Erholzeit:extrem kurz

Das ideale Impulsglied sollte eine weitere Eigenschaft haben, deren Bedeutung aber erst bei der späteren Anwendung deutlich erkennbar wird:
Es sollte solange keinen weiteren Impuls zulassen, solange dazu keine Notwendigkeit besteht. D.h., wenn das RS-FF gesetzt wurde, wird solange kein weiterer Setz-Impuls zugelassen, bis das RS-FF zurückgesetzt wurde. Entsprechendes gilt für das Rücksetzen.

Solch ein ideales Impulsglied soll jetzt beschrieben werden.   Die Realisierung der minimal möglichen Impulslänge wird erreicht durch eine Rückmeldung des durch den Impuls auszulösenden Schaltvorganges.

Und so sieht das ideale Impulsglied (IIG) aus (s. Abb. 3):


Es besteht aus den beiden RS-Flipflops FF1 und FF2.

Der Eingang ‚E’ aktiviert in geeigneter Weise das Ausgangssignal am Ausgang ‚A’ .
Der Eingang ‚Rm’ ist für den Empfang der Rückmeldung bestimmt.

Die Schaltung hat folgende Eigenschaften:
  • Nur wenn an ‚E’ eine Signaländerung von 0->1 auftritt, während an ‚Rm' 0-Signal anliegt, wird das Ausgangssignal am Ausgang ‚A’ aktiviert (Übergang von 0->1)

  • Sofort nach Erhalt der Rückmeldung (1-Signal an ‚Rm’) erhält der Ausgang ‚A’ wieder 0-Signal und das Impulsglied ist sofort wieder bereit, bei einem erneuten 0->1 Übergang an ‚E’ ein Signal an ‚A’ auszugeben.


Abb. 3 Ideales Impulsglied (IIG)

Wichtiger Hinweis:
Nur bei einer Änderung an ‚E’ von 0 auf 1 (bei 0 an ‚Rm’) tritt eine Reaktion am Ausgang ‚A’ auf. Liegt am Eingang ‚E’ 1-Signal und ‚Rm’ schaltet von 1 auf 0, dann erfolgt keine Reaktion am Ausgang ‚A’!

Dieses Impulsglied erfüllt ideal die o.g. Forderungen. Der Aufbau dieses Impulsgliedes mit NAND-Gattern ist äquivalent. D.h., die NOR-Gatter werden durch NAND-Gatter, alle Eingänge und Ausgänge sowie Signalfolgen durch die invertierten Werte ersetzt.

Das vereinfachte Impulsdiagramm dieser Schaltung sieht folgendermaßen aus:

Abb. 4 Impulsdiagramm

Damit wurde ein ideales Impulsgatter für die genannten Forderungen gefunden!

Es wird deutlich, dass diese Schaltung in der gewünschten Weise nur dadurch funktioniert, dass eine gleichzeitige Belegung der Eingänge eines RS-Flipflops mit 1-Signal (bei NAND-Gattern 0-Signal) möglich ist und zugelassen wird.

Im nachfolgenden Kapitel Neues JK-Flipflop wird ein Anwendungsbeispiel für dieses Impulsglied gezeigt.