DE1059031B

DE1059031B - Aus bistabilen Kippstufen aufgebaute Kettenschaltung zum Zaehlen elektrischer Impulse und zur Verschiebung des Zaehlergebnisses

Info

Publication number: DE1059031B
Application number: DES55273A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich-Karl Kroos
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-09-26
Filing date: 1957-09-26
Publication date: 1959-06-11
Also published as: FR1216314A; US3056044A

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, Zähler aus bistabilen Kippstufen aufzubauen, und zwar werden die Kippstufen so miteinander gekoppelt, daß das Zählergebnis rein binär entsteht, d. h., jede innerhalb der Kettenschaltung vorhandene bistabile Kippstufe wird nur mit der halben Impulsfolgefrequenz fortgeschaltet wie die vorhergehende Kippstufe. Derartige Zähler werden für die verschiedensten Zwecke in der Nachrichtentechnik, z. B. auch in der Technik der Rechenmaschinen, verwendet.

Ein weiteres Glied innerhalb von Nachrichtensystemen, insbesondere auch Datenverarbeitungssystemen, sind sogenannte Schieberegister. Auch Schieberegister werden bekanntlich aus bistabilen Kippstufen aufgebaut, wobei bei Auftreten eines Schiebeimpulses eine bestimmte Lage einer bistabilen Kippstufe der benachbarten Kippstufe in der Schieberichtung aufgedrückt wird. Derartige Schieberegister werden auch zur Geschwindigkeitsübersetzung, z. B. bei der Eingabe in Serienrechenmaschinen, eingesetzt, bei denen eine bestimmte Binärzahl zunächst mit einer verhältnismäßig geringen Impulsfolgefrequenz (Eingabetakt) eingegeben wird und zur weiteren Verarbeitung der Maschine bei Bedarf mit einer der Arbeitsfrequenz der Maschine angepaßten Verschiebefrequenz abgerufen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kettenschaltung bistabiler Kippstufen zu schaffen, die die Eigenschaften der beiden genannten Anordnungen in sich vereinigt, d. h. als Binärzähler und als Schieberegister arbeitet.

Es wäre denkbar, einige bekannte aus einer Kettenschaltung bistabiler Kippstufen bestehende Schieberegister dadurch als Binärzähler verwendbar zu machen, daß die Schiebeimpulsleitung für eine gewisse Zeit unterbrochen wird. Diese Maßnahme ist aber keineswegs bei allen bekannten Schieberegistern anwendbar.

Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf eine Kettenschaltung bistabiler Kippstufen, bei der die bistabilen Kippstufen in an sich bekannter Weise zur Bildung eines Binärzählers hintereinandergeschaltet und zusätzlich derart parallel mit einer Schiebeimpulsleitung verkettet sind, daß die Schiebeimpulse über rückwirkungsfreie Kopplungsglieder enthaltende Schiebeeingänge zugeführt werden und daß weiterhin Kopplungsglieder zwischen den einzelnen Stufen des Binärzählers vorgesehen sind, die die Zählausgänge und Zähleingänge benachbarter Kippstufen miteinander verbinden und gegen die Schiebeeingänge entkoppeln.

Im besonderen ist diese Schaltung dazu bestimmt, ein binäres Zählergebnis abzugeben, was bei den bekannten Zählern bisher nicht möglich war. Die Schaltung gemäß der Erfindung ermöglicht es also erstmals, Aus bistabilen Kippstufen aufgebaute

Kettenschaltung zum Zählen elektrischer Impulse und zur Verschiebung

des Zählergebnisses

Anmelder:
Siemens Sd Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Friedrich-Karl Kroos, München,
ist als Erfinder genannt worden

für die Eingabe in Rechenmaschinen einen bestimmten Wert einfach dadurch einzugeben, daß so viele Impulse, wie der einzugebenden Zahl entsprechen, dem Zähler zugeführt werden und daß das Zählergebnis dann einfach in die Maschine »hineingeschoben« wird. Darüber hinaus ermöglicht die Schaltung nach der Erfindung die Multiplikation eines Zählergebnisses mit Potenzen von 2, indem einfach das Zählergebnis um eine, zwei oder mehr Stufen verschoben wird. Zur Division eines Zählergebnisses müßte dementsprechend lediglich die Verschieberichtung vertauscht werden.

Einzelheiten der Schaltung nach der Erfindung und insbesondere eine vorteilhafte Schaltungsausführüng für die Anordnung und gleichzeitige Entkopplung der Eingangsleitungen für die Impulszählung und für den Schiebetakt werden an Hand eines Beispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Schaltungsanordnung einer dreistufigen Kettenschaltung zum Zählen und Weitergeben von elektrischen Impulsen und

Fig. 2 die Schaltungsausführung einer bistabilen Kippstufe innerhalb eines Zählers nach Fig. 1.

Die Schaltung nach der Erfindung besteht aus den drei bistabilen Kippstufen St. Jede einzelne Kippstufe hat zwei Eingangsleitungen b 1, b 2 und zwei Ausgangsklemmen al, α2. Die über die Klemme E zugeführten Eingabeimpulse werden entweder der ersten Kippstufe über die Impulszählleitung Z oder allen Kippstufen parallel als Schiebeimpulse über die Schiebeleitung Sch zugeführt. Die einzelnen Leitungen sind durch die Richtleiter Gl bis G 4 voneinander entkoppelt. Die Zählimpulse werden über die Kondensatoren C1 der bistabilen Stufe

' '- 909 530/267

zugeführt, wobei ein Zählimpuls, der entweder von einer vorhergehenden Kippstufe oder aber unmittelbar von der Impulszählleitung Z abgeleitet sein kann, am Kippstufeneingang auftritt, dessen vorgeschalteter Gleichrichter durch den über den Widerstand R1 gebildeten Rückkopplungsweg entsprechend vorbereitet ist. Ein Zählimpuls kann also dem Eingang b\ der ersten Kippstufe St nur dann zugeführt werden, wenn der Gleichrichter G 2 nicht durch ein von dem Ausgang al abgeleitetes Potential, das diesem Gleichrichter über den Widerstand Rl zugeführt wird, so gesperrt ist, daß der Impuls diesen Gleichrichter nicht passieren könnte. Derartige Zählschaltungen mit einer Rückkopplung vom Ausgang zum Eingang sind an sich bekannt.

Die Schiebeimpulse hingegen werden allen einzelnen bistabilen Kippstufen parallel zugeführt, und zwar an dem MittelabgrifE zwischen den Kondensatoren C 2. Eine definierte Lage einer Kippstufe hat jeweils eine definierte Vorspannung einer der Ausgangsleitungen so und damit einer der Gleichrichter Gl oder G 4 zur Folge, so daß beim Auftreten eines Schiebeimpulses dieser Schiebeimpuls jeweils nur an den Eingang" einer bistabilen Kippstufe gelangen kann, der eine Steuerung dieser Kippstufe derart auslöst, daß diese die Lage der vorhergehenden Kippstufe vor Auftreten des Schiebeimpulses einnimmt. Da bei der Verwendung als Schieberegister das Potential der Ausgangsklemme α 2 wechseln kann, würde dadurch die folgende Stufe über den Zähleingang (C₁, G₂ und G₃) zusätzlich angesteuert. Diese Fehlansteuerung wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Zeitkonstante R₂ C₂ des Schiebeeingangs größer gemacht ist als die Zeitkonstante R₁C₁ des Zähleingangs, z. B. um den Faktor 8. Die Wirkung des Schiebeimpulses überdeckt somit die Wirkung der beim Schieben eventuell auf die Zähleingänge kommenden Fehlansteuerung. Die überdeckende Wirkung des Schiebeimpulses wird noch dadurch erhöht, daß die Fehlansteuerung infolge der endlichen Laufzeit in einer Kippstufe stets später als der direkt zugeführte Schiebeimpuls in der nachfolgenden Stufe wirksam wird.

Die dargestellte Schaltungsanordnung besitzt einen Umschalter t/1., über den die an der Eingangsklemme B angelegten Impulse wahlweise zum Zählen der Leitung Z oder als Schiebeimpulse der Leitung Sch zugeführt werden können. Weiterhin ist ein Umschalter U 2 vorgesehen, der in seiner oberen Lage die von der letzten Kippstufe kommende Rückkopplungsleitung R unterbricht, dabei aber der ersten Kippstufe jeweils ein solches Potential zuführt, daß in dieser Kippstufe beim Auftreten eines Schiebeimpulses immer eine »0« eingespeichert wird. In seiner unteren Lage schließt dieser Umschalter U 2 den Rückkopp-· lungskreis, so daß beim Auftreten eines Schiebeimpulses die in der Kettenschaltung von bistabilen Kippstufen eingespeicherte Information im Kreise umläuft, bis sie ausgegeben oder verwertet wird.

Die Fig. 2 zeigt die Schaltungsaus führung einer bistabilen Kippstufe, wobei die Eingangs- und Ausgangsklemme mit dem Schaltsymbol nach Fig. 1 übereinstimmen. Als Ausführungsbeispiel ist eine Transistorkippstufe gewählt unter Verwendung von pnp-Transistoren, die durch positive Impulse angesteuert werden und bei denen am Kollektor die Ausgangsspannungen abgenommen werden.

Die Erfindung ist nicht auf Binärzähler beschränkt, die aus aus Transistoren aufgebauten bistabilen Kippstufen bestehen. Es können in analoger Weise auch Zähler zu einem Schieberegister gemäß der Erfindung ergänzt werden, die aus Röhren, z. B. auch KaItkathodenröhren, aufgebaut sind. In jedem Fall wird der Vorteil erreicht, daß ein bestimmtes Zählergebnis sehr einfach in Seriendarstellung ausgegeben werden kann, ohne daß ein Serienumsetzer benötigt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Kettenschaltung bistabiler Kippstufen zum Zählen elektrischer Impulse und zur Verschiebung des Zählergebnisses, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabilen Kippstufen in an sich bekannter Weise zur Bildung eines Binärzählers hintereinandergeschaltet und zusätzlich derart parallel mit einer Schiebeimpulsleitung verkettet sind, daß die Schiebeimpulse über rückwirkungsfreie Kopplungsglieder enthaltende Schiebeeingänge zugeführt werden, und daß weiterhin Kopplungsglieder zwischen den einzelnen Stufen des Binärzählers vorgesehen sind, die die Zählausgänge und Zähleingänge benachbarter Kippstufen miteinander verbinden und gegen die Schiebeeingänge entkoppeln.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kopplungsglieder der Schiebe- und Zähleingänge verschiedene Zeitkonstanten vorgesehen sind, so daß ein Schiebeimpuls die beim Schieben auf den Zähleingang kommenden Impulse überdeckt und nicht wirksam werden läßt.

3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Transistor-Kippschaltungen.

4. Schaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter zur Ringschaltung des Zählers bzw. zur Anschaltung eines definierten Potentials an die erste Kippstufe vorgesehen ist, wobei das Potential so gewählt wird, daß beim Auftreten eines Schiebeimpulses in der ersten Stufe jeweils der Ruhezustand, d. h. eine »0«, eingespeichert bzw. beibehalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 011 924;
Mi 11 man und Taub, Pulse and Digital Circuits, McGraw Hill Book Comp., New York, Toronto, London, 1956, S. 323 bis 327, 412, 413.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen