DE1925915A1 - Umsetzer - Google Patents

Description

33/74 19.5.1969

P A T E N T Λ N V/ Ä L T E

DR.-ING. v/OlFF, H. BARTELS, „ .,„ ₁₉₁₀,_ς

DR. BRANDES, DR.-ING. HELD Reg.-.Ir. 121 045

STUTTGAPJ-N, LANGE STRASSE 51

I.IPE^IAL CHr¹ICAL INDUSTiIIES LIlITClJ, London (Großbritannien)

Umsetzer

Die Erfindung betrifft einen Umsetzer zur Erzeugung standig zur Verfügung stehender Ausgangssignala ir. digitaler Form aufgrund von Eingangsgrö3sen in Fora von Frequenzen. Umsetzer dieser Art werden beispielsweise als Dateneingabeeinrichtungen in direkt an eine Datenverarbeitungsanlage angeschlossenen digitalen Computer-Steuerungssystemenverwendet. Eine der Aufgaben dieser Einrichtungen besteht darin, ständig verfügbare, eindeutige digitale Angaben zu liefern, die jederzeit abgefragt werden können.

Um eine schnelle, richtige Antwort auf ein Abfragesignal liefern zu können, müssen solche Einrichtungen die Eingabedaten in einen progressiven Kode umsetzen, welcher keine willkürlichen Uberjangszustände durchläuft, wahrend sich die Vierte ändern. Der einfachste Kode dieser Art ist der progressive Binärkode, aucn Graycode genannte.

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In verschiedenen bekannten Typen von Umsetzern, die analoge Grossen in digitale Grossen oder Frequenzen in digitale Grossen umsetzen, wird das Prinzip der kontinuierlichen Rückkopplung angewendet. Das britische Patent 1 071 491 offenbart beispielsweise einen Frequenzmesser mit einem solchen Umsetzer. Diese bekannten digitalen Konverter verwenden jedoch reine Binärkode oder Binär-Dezimalkode zum Zwecke des Zählens, weshalb sie weitgestreut liegende übergangszustände durchlaufen, welche Fehler in der Ausgangsgröße verursachen können, wenn während der Abfragung eine Wertänderung erfolgt. Wenn die Ausgangsgröße« solcher Umsetzer lediglich der visuellen Darstellung dient, wie sum Beispiel in einem digitalen Voltmeter, sind dies« nur kurzzeitig auftretenden Fehler unbedeutend und würden von der Bedienungsperson wahrscheinlich nicht wahrgenommen. Wenn jedoch die Ausgangsgröße durch einen Computer abgefragt wird, würden die speziellen Sicherheitsmaßnahmen, dl· notwendig wären, um ein· fehlerhaft· Ablesung su verhindern, zu einer erheblichen Ka*i>Usi«rung des Uasetters und su einer verzögerung bei der Abfrage führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe su Grunde, einon Umsetzer zu schaffen, der zu keinem Zeitpunkt eine falsche Ausgabegrösse liefert, also ohne Verzögerung die Ausgangsgrösse abgibt, trotzdem aber einfach im Aufbau ist. E lese Aufgabe ist erfindungsgeraäö gelöst durch a) einan ersten Impulszähler, der mehrere bistabile Bauelemente in einer din Ausgangsgrösse ira Graykode abgebenden Schaltung besitzt, wobei die bistabilen Bauelemente zur Umsetzung der Ausgangsgröße voiti Jraykode in einen Binärkode mit mehreren. Exklusiv-OJEPv-VerknüpfurijsQliedern verbunueh sind,

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sowie eine Einrichtung zur Erzeugung eines Paritätssignals auf Grund der Ausgangsgröße im Binärkode und eine Einrichtung zur Zuführung des Paritätssignals zu den bistabilen Dauelementen aufweist,

b) eine binäre Lnpulsfrequenz-Multiplizierschaltung, die direkt mit dem ersten Impulszähler gekoppelt ist und mehrere bistabile Bauelemente besitzt, die zu einem zweiten, die Ausgangsgröße im Graykode abgebenden Impulszähler zusammengeschaltet sind, sowie eine Einrichtung, durch welche die an den Eingängen dieser bistabilen Bauelemente ankommen·* den Impulse zu einer gemeinsamen Auegangslmpulsleitung über einzelne, zugeordnete Impulsfrequenz*· auswähltorschaltungen zugeleitet werden, wobei die Erregung der entsprechenden Auβwihltorschaltungen eine Ausgungsimpul«folge auf der Ausgangsirapulsleitung erzeugt, daran mittler· Impulsfrequenz aln gewählter Bruchteil der mittleren Impulsfolge-•frequenz der Übet eine Eingangsimpulsleitung dem _Λ

c) ein Frequenzkoraterator, der/Cingangsfrequenζsignale sowie Ruckkopplungssignale in Impulsform von der Multiplizierschaltung empfängt und Ausgangssignale an den ersten Zähler liefert, wobei die Folgefrequenz der Ruckkopplungsignale der Frequenz der Ausgangsgrößen im Graykode des ersten Zählers proportional ist, so daß die Ausgangsgröße des ersten Zählers in Graykode cia Ausgangsgröße des Umsetzers in digitaler Form bildet.

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BAD ORiQfNAL

Vorzugsweise enthält der erste Zähler eine Einrichtung zur richtungssteuerung, welche mittels eines Steuersignals zur Umkehrung des Paritätssignals steuerbar ist, wodurch eine Umkehrung der Zählrichtung des Zählers erzielt werden kann. Vorzugsweise werden die bistabilen üauelemente durch Flip-Flops gebildet, die zu einer Kaskade zusammengeschaltet sind.

Übergangsfehler sind bei den Zählern durch die Verwendung des Graykodes beseitigt, bei dem während des Übergangs von irgendeiner Zahl zur nächsten nur ein einziges bistabiles bauelement des Zählers seinen Zustand wechselt.

Die Einrichtung zur Umkehrung des Paritätssignals kann ein Nicht-Äquivalenz -Verknüpfungselement oder ein weiteres Exklusiv-ODER-Verknüpfungselement aufweisen. Die nicht-Äquivalenü-Verknüpfungsglieder oder die Exklusiv-ODER-VerknUpfungsglieder können aus NICHT-UliD-Tor schaltungen, auch NAND-Torschaltungen genannt, aufgebaut sein. Die verwendeten Flip-Flops sind zweckmäßigerweise vom Haupt-Hilfs-Typ, um die Änderung im Ausgangszustand des Elementes zu verzögern, bis der die Änderung auslösende Eingangsirapuls zu Ende ist. Auf diese V/eiso wird verhindert, daß irgend ein Eingangsimpuls mehr als eine Änderung im Zustand des Zählerausganj3 hervorruft.

Jer erpte Zähler kann so ausgebildet sein, daß kein Überlaufen in irgendeiner Richtung erfolgen kann, wenn additive Impulse, deren Zahl über die maximale Kapazität des Zählers hinausgeht, empfangen werden, oder wenn subtraktive Impulse empfangen werden, die einen Wert unter Hull ergeben würden.

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Dieses Überlaufen wird durch die Paritätssteuerung der Torschaltungen verhindert.

Der Zähler kann aber auch so ausgebildet sein, daß er ein überlaufen und infolgedessen ein kontinuierliches Zählen gestattet. Dieses Merkmal kann mit Hilfe eines zusätzlichen bistabilen Bauelementes erreicht werden, das ein Signal zu übertragen vermag, welches eine Umkehrung der Arbeitsweise des Zählers bev/irkt. Der Zähler kann dann so geschaltet werden, daß er kontinuierlich Eingangsimpulse addiert, bis der volle Zustand erreicht ist und dann die Eingangsimpulse subtrahiert, bis der leere Zustand erreicht ist. Porner kann, wenn dies erwUnscht ist, das Maß der Füllung und/oder Leerung in
Abhängigkeit von der Steuerung einer äußeren Einrichtung gleich oder verschieden sein.

Der Aufbau des Graykodes und des üblichen Binärkodes
geht aus Tabelle I hervor, in der die den dezimalen
Zahlen von 0 bis 16 entsprechenden Zahlen Im Graykode und im gewöhnlichen Binärkode dargestellt sind, wobei die Spalten a. und a, die am wenigsten bedeutenden
Stellen im Binärkode bzw. Graykode kennzeichnen.

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BAD ORlGfNAL

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909846/1128 BAD ORlQfNAl.

Die Parität einer Zahl Jbn Graykode ist damit definiert, ob in dieser Zahl eine ungerade oder eine gerade Zahl (einschließlich 0) der Ziffern "1" enthalten ist. Wenn die Parität einer Zahl ira Graykode gerade ist, ist deshalb dia a:n vrenigsten bedeutende Stelle der äquivalenten binären Zahl eine Q, und wenn die Parität einer Zahl ira Graykode ungerade ist, ist die am wenigstens bedeutende Stelle der äquivalenten binären Zahl eine 1.

Die Parität einer Zahl ira Graykode kann deshalb durch eine übersetzung der Graykode-Zahi in eine Binärkode-Zahl und die Prüfung des Zustandes der am wenigsten bedeutenden Stelle des binären Kodes bestimmt werden. Die übersetzung van Graykode in den Binärkode kann dadurch erfolgen, daß man die bedeutenste Stelle im Binärkode gleich der bedeutensten Stelle ini Graykode aetzt und dann die nächste Stelle im Binärkode durch Addition der nächsten Stelle ira Graykode mit der bedeutensten Stelle im Binärkode ermittelt. Die neue binäre Stelle, die auf diese Weise gebildet worden ist, wird dann zu der nächst niedrigeren Stelle des Binärkodes addiert, um die nächst niedrigere Stelle Im Binärkode zu bilden, wobei die üblichen Regeln für die Addition binärer Zahlen angewendet werden, jedoch Übertragungen außer Betracht lassen werden, wie dies das folgende Beispiel für die aus der Tabelle I eatno-Tunene dezimale Zahl 15 zeigt:

Graykoüe	0	d2 - ^i	C2 /€)	b2 ,Q / / /	a2 ^) -Dezimal 15
Binärkode	el	/' / Y	σ	/ ν- x bl	/ 1 t ai
	SO 9 8 BAD	k 6 / 1 1 2 ORIGINAL	8

In einen Kreis für die übersetzung einer Zahl vom Graykode in äen Binärkode können Nicht-Äquivalenz-Verknüpfungsglieder oder Exklus.tv-ODER-Verknüpfungsglieder verwendet werden, an die notwendige Addition ohne Ubertragungsoperationen ausführen zu können.

Sine Prüfung der Zahlen im Craykode in der Tabelle I zeigt, daß bei eine.n Zählvorgang mit zunehmenden» Zahlenwert eine gerade Paritätsbedingung immer einer Änderung des Zustandes der am wenigsten bedeutenden Stelle a_ vorausgeht. Umgekehrt geht bei einem Zählvorgant, mit abnehmendem Zahlenwert immer eine ungerade Paritätrbedingung einer Änderung in der letzten Stelle a₂ voraus. Änderungen des Zustandas aller höheren Stellen geht eine ungerade Paritätsbedingung bei steigendem Zählvorgang und eine gerade Paritätsbedingung bei fallendem Zählvorgang voraus. Eine Umkehr des Paritätssignals stellte daher ein Mittel zur Umkehrung der Zählrichtung dar. Dl© allgemeine P-.'äingung für eine Änderung doe Zustande« der höheren Stellen im Graykode ist, daß die nächst niedrigere Stelle im Zustand "1" und alle noch niedrigeren Stellen im "O"-Zustand sind.

Dies läßt sich durch die Verwendung von Zwischenverknüpfungsglieder erreichen, die zwischen die aufeinanderfolgenden bistabilen Elemente geschaltet sind, um eine Änderung des Zu~ Standes festzustellen.

Die Zwischenverknüpfungsglieder könren beispielsweise aus NAito-Torschaltungen oder HICHT-ODER-Torschaltungen rauch WOR-Torschaltungen genannt /aufgebaut sein. Auch andere Zusammenstellungen von Verknüpfungsgliedern können verwendet werden, um die notwendigen Sehaltbcdingungen, wie eic oben erwähnt wurden, festzustellen.

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Verschiedene bekannte binäre Impulsfrequenz-Multiplizierschaltungen verwenden binäre Zähler, die eine Kaskade aus bistabilen Bauelementen oder Flip-Flcps besitzen, wobei die Ausgangsgrösse jedes Bauelements mit Ausnahme des letzten die Eingangsgrosse des foljenden Elanentes ergibt. Dia zwei stabilen Zustände jedes dieser bistabilen Bauelemente sind normalerweise als "O^-Zustand und ^Ml^rt-Zustand bezeichnet, wobei der"O"-Zustand die "Aus"-Bedingung und der "1^H-Zustand die "Ein"-Bedingung repräsentiert. In einem solchen Zähler bewirkt die Ankunft eines Eingangsimpulses die Änderung von "O"-Zustand in den "1"-Zustand in nur einer einzigen Zählerstufe, v/o hingegen eine Änderung vom "1"-Zustand in den ^MO"-Zustand gleichzeitig in mehreren Stufen erfolgen kann. Diese übergänge von "O" nach "1" werden als Micht-Ubertragungs-Bedingungen und die übergänge von "1" nach "O" als Übertragungs-Bedingungen bezeichnet.

Die Impulse v/erden von den übergängen von "0^M nach "1" abgeleitet und können, da sie zu verschiedenen Zeiten erfolgen, zu einer einzigen Ausgangsfolge ohne die Gefahr einer Koinzidenz kombiniert werden. Eine Differenzierung der Ausgangszustände des binären Zählers kann einen positiven Impuls für jeden übergang von "O" nach "1" und einen negativen Impuls für jeden übergang von "1^H nach "O" ergeben. Die negativen Impulse der Differenzierschaltung können unterdrückt und die positiven Impulse zu rechteckigen Impulsen umgeformt warden. Da diese Inpulsa zeitlicht nicht zusammenfallen, können die Ausgangsimpulsfolgen selektiv kombiniert werden, um Ausgangsimpulsfolgen zu erhalten, deren mittlere Folgefrequenz irgendein Bruchteil der Folgefrequenz der Eingangsimpulse ist.

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SAD ORiQiNAt

In den bekannten binären Cnpulsf requenz-Multipiizierschaltungen dieser \rt sind jedoch sehr genaue lethoden erforderlich, um sicherzustellen, daß die Impulsfolgen jeder binären Zählerstufe aus Impulsen gleicher Länge und gleicher Amplitude bestehen. Im Gegensatz hierzu ist die bei dam erfindungsgemäßen Umsetzer verwendete .lultiplizierschaltung mit diesen Nachteilen nicht behaftet. Dies rührt daher, daÖ- diese Multiplisierschaltung auf einer nodifiziarten Version eines mit Torschaltungen versehenen Graykode-Impulszählers basiert·

Oie Kopplung zwischen den bistabilen Elementen kann mittels ;lehrf ach-lJICHT-UND-Torschaltungen, auch ilehrf ach-£IAUD-Torschaltungen genannt, gesteuert sein. Die Kopplung zwischen den bistabilen Bauelementen kann aber auch mittels Verknüpfungsgliedern gesteuert sein, die dieselben logischen Entscheidungen treffen können, beispielsweise iJICHT-ODER-Torschaltungen, auch NOR-Torschaltungen genannt, oder diskrete Kombinationen von UND-ODER-Torschaltungen und HICIIT-Torschaltungen. Die Tor schaltungen zwischen der tmpulseingangsleitung und den Eingängen der einzelnen bistabilen Bauelemente mit Ausnahme dee ersten, werden durch die Zustände aller vorhergehenden bistabilen Bauelemente gesteuert.

Vorzugsweise sind die verwendeten bistabilen Bauelemente vom Haupt-Hilfs-Typ oder JK-Typ, da solche Elemente eine Änderung Im Zustand der Ausgangsgrösse verzögern, bis der die änderung veranlassende Impuls zu Ende ist. Auf diese .feise ist verhindert, daß irgendeiner der Eingangsimpulse mehr als eine Änderung des Zustandes der Zählerausgangsgrösse herbeiführt.

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SAD ORIGINAL

- li -

Die Betriebspreise der Impulsfrequsnz-Multiplizierschaltung und Verwendung der Torschältungen ermöglicht es bei der Verwendung zusammen ;nit einem mehrphasigen Impulsgenerator, beispielsweise einoTi Taktgeber, mehrphasige Ausgangsgrössen zu erzeugen, die indiviuuell gesteuerte Frequenzen besitzen. Ein Tiehrfachar Taktgebor kann verwendet werden, es ist jedoch nicht notwendig, eine exakte Steuerung zu haben, vorausgesetzt, daß die verschiedenen Phasen zeitlich nicht zusammenfallen. Eine der Phasen bewirkt dlQTätigkeit des Zählers und erzeugt Ausgangsimpulsfolgen in derselben Weise wie bei einer einphasigen Multiplizlerschaltung. Jede der übrigen Phasen wird einen getrennten, zusätzlichen Satz von Torschaltungen zugeflhrt, die auch mittels derselben Schaltsignale wie diejenigen Torschaltungen gesteuert werden, welchen die Ausgangsgrössen der zugeordneten bistabilen Bauelemente direkt zugeleitet werdenα Diese Torschaltungen sind aber nicht mit der Zählerimpulsleitung verbunden. Jede dieser zusatzlichen Torschaltungen ergibt eine weitere binäre ^tisgangsimpulsfolge für jede Stufe dee Zählers, welche in Phase mit der entsprechenden zue&tzlichen Phase liegt. Versieht man diese zusätzlichen Testschaltungen je mit einer besonderen Eingangsklenrae^ so können sie auch ale tnpulsfrequenzausvähltorschaltungen zur Erzeugung kombinierter Ausgangsgrössen für die zugehörige Phase verwendet werden.

In einer Rechenanlage kann diese Ilultipli zier schaltung auch als Dividier schaltung verwendet werden, weil die Division einer Grosse A durch eine Grosse B nur die Multiplikation, der Grosso Ä. mit: dem reziproken Wert der- Grosse ß ist.

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Der Graykode ist, wie'bereits erwähnt, ein progressiver Kods, in dem nur ein einziges Element seinen Zustand für jedes Inkienent ändert. Alle Übergänge sind daher nicht koinzident. üie allgemeine Bedingung für eine Änderung des Zustandos einer höheren Stelle im Graykode besteht darin, daß sich die nächst niedrigere Stelle im "1"-Zustand und alle noch niedrigeren Stellen im ⁿO"-*Zustand befinden. Wenn die Torschaltungen die Erzeugung eines Impulses am zugehörigen Ausgang zulassen, ändert jedesmal eines der Elemente seinen Zustand von "0" nach "1" oder von "1" nach ¹¹O". Ein Zählvorgang von "0" bis "15" bewirkt deshalb acht Ausgangsimpulse in der der Spalte a~ entsprechenden Stelle, vier Ausgangsirapulse in der der • Spalte b_ entsprechenden Stelle, zwei Ausgangsimpulse in der der Spalte c» entsprechenden Stelle und einen Ausgangsimpuls in der der Spalte d₂ der Tabelle 1 entsprechenden Stelle. Die Impulse, die von den Torschaltungen verarbeitet werden, sind jene Eingangsimpulse, welche eine Zustandsänderung des Elementes bewirken.

Wie ferner der Tabelle. I zu entnehmen ist, treten bei einem Zählvorgang von 0 bis 15 acht NICHT-Ubcrtragungs-Bedingungen in der der Spalte a. entsprechenden Stelle, vier in der der Spalte b^ entsprechendenStelle, zwei in der der Spalte c^ entsprechenden Stelle und eine in der der Spalte d. entsprechenden Stelle auf. Die Impulse, die der Graykode-Zähler liefert, treten in denselben Intervallen auf wie jene, die von den übergängen von 0 nach 1 bei den verschiedenen bekannten binären Impulsfrequenz-Multiplizierschaltungen abgeleitet werden.

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Das Eingangsfrequenzsignal kann mit zwei oder mehr Hückkopplungsfrequenzsignalen in Komperator verglichen werden/ wodurch man ein jederzeit zur Verfügung stehendes Ausgangsfrequenzsignal vom Koiiperator erhält, das In einem vorbesti-iuaten Bereich zwischen 0 und einem Maiximalwert liegt und dem ersten Zähler zugeleitet wird, wobei das Ausgangsfrequenzsignal des Komperators, das der mit ΰ bezeichneten Ausgangsgrösse am ersten Zähler entspricht, einen endlichen Wert besitzt.

Der erste Zähler und/oder die Multiplizierschaltung können noch verschiedene andere, bisher nicht erwähnte Merkmale aufweisen.

Einer oder mehrere der erfindungsgemäßen Umsetzer können in einem digitalen Computer-Steuerungssystem als asynchrone Dateneingabeeinrichtungen für dieses System verwendet werden.

Die Multiplizierschaltung ist vorzugsweise aus Widerständen, Halbleiterdioden und Transistoren aufgebaut»

Ln folgenden ist die Erfindung anhand verschiedener auf der Zeichnung dargestellter Ausführungsbaispiala erläutert, wobei sich entsprechende Teil® mit gleichen 3azugszahlen gekennzeichnet sind.
Es zeigen;

Fig.l ein Schaltbild eines einfachen Zählers mit

einer Ausgabe im Binär ode,

Fig. 2 ein Schaltplan der log sehen Elemente eines siebenstufi-jcn Zählers fdr eine Ausführungsform des erfindungsgenäOen Umsetzers,

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Fig. 3 und 4 logische Schaltkreise,

Fig. 5 ein Schaltbild eines Zählers, der ein überlaufen gestattet,

Fig. 6 ein Schaltbild eines Zählers, der eine Synchronisation ermöglicht,

Fig. 7 ein Schaltbild der logischen Elenente einer

siebenstufigen binären Impulsfrequenz-ilulti- ' plizierschaltung für einphasige Impulse,

Fig. 8 ein Schaltbild entsprechend Fig. 7 einer

vierstufigen binären Impulsfrequenz-.'lultiplizierschaltung tu* zweiphasige Impulse,

Fig. 9 ein Schaltbild gemäß Fig. 7 einer Abwandun-j der Multiplizierschaltung gemäß Fig. 8,

Fig.10 ein Blockschaltbild ainer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Unisetzers,

Fig. 11 ein Schaltbild einer Fraquenz-aessar-PhaEenverriegelung, wie sie In den* umsetzer gemäß Fig. 10 verwendet ist,

Fig. 12 ein Schaltbild eines Frequenzkornparätors

und einee digitalen Filters, wie sie in der Ausführungsform des Umsetzers gemäß Fig.10 verwendet sind,

Fig. 13 eine abgewandelte Ausführungsforni des Umsetzers gatmß Fig.10 für eine zweiphasigs Eingangogrösse,

Fig*14 ein Blockschaltbild eines digitalen Computer-Vielfachleitumjssystems mit einen crflndungsge,näßen Umsetzers,

Ein in Fig. 1 dargestellter, bekannter Pulsationszähler besitzt eine Kaskade aus fünf bistabilen Bauelementen Λ1 bis Λ5 , die i."n Ausf Qhrungsbeispiel als Flip-Flops ausgebildet sind. Dia binäre Ausganjsgrössa der fünf Elemente steht an Ausgangsklemmen" a bis e zur Verfügung, Die* Aus-

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gangsgrösse jedes Elementes mit Ausnahme des letzten bildet die Eingangsgrösse für das folgende Element. In der Kaskade der bistabilen Elemente ist an der Ausgangskle-onie a der Wert der ara wenigsten bedeutenden Stalle und an der Ausgang ski entne e der tfert der bedeutensten Stelle der digitalen Grosse abnehmbar. Die Zustände der Flip-Flops repräsentieren also die binäre Zahl, welche der Gesar.tzahl der den Zähler zugeführten Impulse entspricht. Jeder weitere Impuls, der den Zähler erreicht, nuß die Zustände so vieler der Flip-Flops ändern, als dies zur Einstellung auf die entsprechende neue binäre Zahl erforderlich ist. Wenn beispielsweise 15 Impulse im Zähler gespeichert sind und ein 16. Impuls empfangen wird, müssen die Zustände des Zählers von der binären Zahl 0.1111 (dezimal 15) zu der binären Zahl 1.0300 (dezimal lx>)/. Bei diesem Beispiel, in dem fünf Flip-Flops nacheinander ihren Zustand ändern müssen, ehe der der neuen Zahl entsprechende bistabile Zustand des Zählers erreicht ist, durchläuft der Zähler verschiedene binäre Zustände swischan OQOOO und 10000 während «der Übergangsperiode. Es würden deshalb schwerwiegende Fehler auftreten, wenn der Zähler während der Übergangsperiode abgefragt werden würde.

Flg. 2 zeigt einen Zähler mit sieben als Flip-Flops ausgebildeten bistabilen Bauelementen Fa bis Fg, welche mittels Mahrfach-KAND-Torschaltungen & miteinander verbunden sind. Jede iJAND-Torschaltung S erzeugt die logische Ausgangsgrösse "0", wenn alle Eingangsgrössen "1" sind, und die logische Ausgangsgrösse "1" bei allen anderen Eingangsbedinyungen. Jedes bistabile Element Fa bis Fb bildet zusammen mit der zugeordneten NAND-Torschaltung & eine Stufe des Zählers,und alle Stufen mit Ausnahme der ersten und dor letzten sind identisch ausgebildet, so daß der Zähler auf jede gewünschte ZaIiI von Stufen erv/aitert werdon kann, v.*eim dies orvranccht i;/t.

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Die bistabilen Elemente Fa bis Fg erzeugen Ausgangsgrößen an den zugeordneten Ausgangsklemmen a~ bis g2 im Graykode_f also einem progressiven Binärkode. Die Ausgangsgrösse im Graykode wird in eine Ausgangsgrösse im Binärkode umgesetzt, welche an den Ausgangsklanmen a.. bis g. abnehmbar ist. Für diese umsetzung ist jeder Stufe ein Nicht -A'quivalenz-Verknüpfungsglied oder Exklusiv-ODER-Verknüpfungsglied ψ zugeordnet. Jedes Wicht -Äquivalenz-Verknüpfungsglied ψ besitzt, wie Fig. 3 zeigt, zwei Eingangsklemmen χ unü y und eine Ausgangsklemme S. Wie Fig. 3 ferr.er zeigt, kann ein solches Verknüpfungsglied aus mehreren liAWD-Torschaltungen & aufgebaut sein.

Von der au v/enigsten bedeutenden Stelle der Ausgangsgrösse im Binärkode erhält man ein Paritätssignal für die Ausgangsgrösse JLn Graykode, wie dies oben beschrieben worden ist. Dieses Paritätssignal wird der einen Einjangsklemme eines weiteren Nicht -Äquivaienz-Verknüpfungsgliedes ψ zugeführt. Zu der anderen Eingangsklemme dieses NichtÄquivalenz-Verknüpfungsgliedes gelangt ein Steuersignal. Die Ausgangsgrösse dieses Verknüpfunjsgliedes wird den bistabilen Bauelementen Fa bis Fg zugeführt. Die Ausgangsgrösses dieses Nicht-Xquivläenz-Verknüpfungsgliedes % kann mittels des diesem Verknüpfungsglied zugeführten Steuersignals umgekehrt werden, welches die Zählrichtung des Zählers steuert.

.3ie erste Stufe, die das bistabile Bauelement Fa enthält„ wird nur durch den Paritätszustand und die Eingangsinipulse gesteuert, üie höheren Stufen, welche das bistabile 3auelenent Fe bis Fg enthalten, v/erden alle durch da* Paritätszustand, die Eingangsimpulse und den Zustand aller vorhergehenden Stufen gesteuert. Zu addierende Impulse und zu subtrahierende Impulse, werden, wann die maxiuale

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BAD QRfGiNAI.

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Kapazität des Zählers bzw. s'sin iiullzustand erreicht sind, durch die Paritätssteuerung der Torschaltungan gesperrt, uirt ein überlaufen des Sählars in beiden Richtungen zu verhindern.

Die bistabilen Bauelement Fa bis Fg sind vom Haupt-Hilfa-Typ, auch JK-Typ genannt, weshalb sie eine Änderung ira Zustand ihrer Ausgangsgrösse verzögern, bis der die Änderung bewirkende Impuls su Ende ist= Dadurch wird verhindert, daß ein Eingangsimpuls mehr als eine Änderung im Zustand des Zählers bewirkt»

Fig» 5 zeigt ein Blockschaltbild aines Wählers für den erfindungsgemäßen U.nsetzer, der jedoch ein Überlaufen zuläßtaDieser Zähler besitst drei als Flip-Flops ausgebildete bistabile Bauelemente Fa _f Fb und Fc, awischengeschaltete Verknüpfungsglieder Al und A2 sowie di^ übersetzung vom Graykode in den Binärkode ermöglichende Verknüpfungsglieder *ß_e welche ähnlich den zum selben Zwecks vorgesehenen Verknüpfungsgliedern der AusfUhrungsfonn gemäß FIg₀ 2 sind₀ ILLn ein überlauf aß su gestatten j unterschoidefc sich dar Zähler gemäß FIg₀ 5 von demjenigen gemäß FIg₀ 1 daririi, daß ein susätslishes Zwischanverknüpfungsglied A3 rait dem Verknüpfungsglied A2 und der ElngangsiajpülslQitung verbunden ist und daß lim ein zusätzliches bistabiies Bauelement FK nachgeschsltafc ist_e Die Ausgangsgrüsson dieses bistabilen Bauelemönts FS wardan einem ersten Eingang und das Paritätssigruil PAR eint»m äwstten Ijin-j:iti:j einer Richtungasheuerung^s-üinheic LCU zugeführt.

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BAD ORIGINAl. . ,

Fig. 6 zeigt das Blockschaltbild eines Ilauptzählers MG und zweier Hilfszähler SCl und SC2, Der Hauptsähler KC enthält ein zusätzliches bistabiles, als Zwischenverknüpfung dienendes Bauelement FX entsprechend dem Bauelement FX des Zählers gemäß Pig. 5, Im übrigen ist der Hauptzähler in derselben Waise ausgebildet wie derjenige gemäß Fig. 2« Das Richtungssteuerungssignal, welches von dem Bauelement FX kommt, wird dam Hauptzähler MC und den Hilfszählern SCl und SC2 zugeführt, die parallel geschaltet sind und auch die auf der Eingangsimpulsleitun.j ankommenden Eingangaimpülse erhalten»

Ein solches System hält alle Zähler, also dan Hauptzähler und die Hilfazähler in Synchronismus, wann daa zusätzliche bistabile Bauelement FX, das dam liauptzähl@? nachgeschaltet ist, eine zweite Umkehrung erzeugt hat odar_f. in anderen Porten ausgedrückt/ das Richtungssteuerungssignal det& Zustand geändert hat«

Ein System _e wia es in Fig_s β dargestellt iat, kann für· ains periodische Fernmessung verwandet «®rd®n und Kann di® Basis für ein-s periodische arbeit an da Abtasteinrichtung tils dia übertragung von Signalen übar @ine sirs^ig® Sigsial™ lei'cung und Ssstraktion der Signale^ v;ie und nann &%"■ forderlich, bildete

Die Schaltung der oben beschriebenen Zähler kann unter Verwenciun-j von miniaturisierten und integrierten Bauteilen in Form von Baugruppen auf j»jbaut sein» Der Zähler gemäß Fig» 1 kann in einer binären yreTU-anz-ilviitipliziarschalturi'j verwendet werden, die Impulsfolgen λ;it ainer ge-

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wissen Folgefrequenz empfängt und die Elngangsimpulse mit den binären Faktoren 2,4,8,16 usw. dividiert. Dadurch erzeugt die -iultiplizierschaltung getrennte, nicht koinzidente Lapalsfolgen, deren Folgefrequenzen im Verhältnis der Binärzahlen stehen. Da diesa Ausgangsimpulsfolgen Inkoinzident sind, können sie einzeln zu einer AusgangsLapulsfolge kombiniert werden, deren mittlere Folgefrequenz ein Bruchteil der Folgefrequenz der Einyan-jsimpulse ist« Beispielswaise können bei einer Eingabe von X Impulsen pro Sekunde die Ausgangsgrössen mit den Folgefrequenzen X/2 und X/8 ausgewählt und zu einer Ausgang sJbipulsf ο Ige kombiniert werden, die eine Frequenz von 5 X/8 Impulse pro Sekunde besitzt. Dieser Vorgang stellt das logische Äquivalent der Multiplikation der Grosse X mit der binären Sahl O.IOIO dar« Die Einrichtung arbeitet also als Multiplizierschaltung»

Wie Fig„ 7 zeigt, besitzt die dessrfe dargestellt β Multiplizierschaltung sieben Stufen, von denen alle mit Ausnahme der ersten und der lets ten identisch ausgebildet sind, uto Multiplizierschaltung kann deshalb auf jede gewünschte Zahl ψοη Stuten erweitert werden* Di@ Kopplung zwischen. d«.n Flip-Flops Fx und Pa bis Ff ist je durch Mshrfach-NICIIT-UNS-Torschaltungen I, auch NAND-Torschaltuagen genannt, gesteuert. Jede HÄND-Torschaltung a liefert-die logische Äusgangsgrösse ^B0^K _t wenn alle Eingänge auf "lⁿ stehen, und dia logische Ausgangsgrösse ⁿl" unter jeder anderen Eingangsbedingung.

Alle Hingangsimpulse, die eine mittlere Folgefrequenz f ergeben, werden deira Flip-Flop Fx zugeführt _t das deshalb seinen Zustand nach Beendigung jedes Impulses ändert.

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BAD ORIGINAL·

Die Torschaltungen & zwischen der Eingangslmpulsloitung und dem Eingang des Flip-Flop Fa werden durch den Zustand des Flip-Flops Fx gesteuert, was es gestattet, dem Flip-Flop Fa wechselnde Eingangslnpulse zuzuführen. Die Torschaltungcn & zwischen der Impulseingangsleitung und den Eingängen aller anderen Flip-Flops Fb bis Ff werden durch die Zustände aller vorhergehenden Flip-Flops gesteuert. Außerdem sind sie so ausgebildet, daß die Flip-Flops Fa, Fb usw. als ein Graykode-Zähler arbeiten. Es gelangt deshalb nur jeder vierte Impuls an den Eingang des Flip-Flops Fb, jeder achte Impuls an den Eingang des Flip-Flops Fc usw. wobei die Zahl der zu den folgenden Flip-Flops gelangenden Impulse entsprechend den Binärzahlen abnimmt.

Die L-npulse, die den Eingängen der Flip-Flops Fa, Fb usw. des Graykode-Zählers zugeführt werden, könnten auch Über einzelne Ittpulsfrequenz-Auswähltorschaltungen einer gemeinsamen Ausgangsimpulsleitung zugeführt werden. Durch eine Erregung der entsprechenden Irapulefraquenz-Auawähltorschaltungen Gl bis G7 kann eine Ausgangsimpulefolge erzeugt werden, deren mittler« Folgefrequenz ein Bruchteil der Folgefrequenz der Eingangsimpulse ist, wobei dieser Bruchteil bei einem siebenstufigen Zähler zwischen 0 und 127/128 liegt.

Führt man dem Zähler eine kontinuierliche Folge von Eingangslnpulsen zu, so arbeitet er, als ob er die ersten Stufen eines Zählers mit unendlich vielen Stufen bilden würde. Der siebenstufige Zähler gemäß Fig. 7 kann für je 123 auf der Impulseingangsleitung zugeführten Eingangsimpulse maximal 127 Ausgangsitipulse abgeben. Das Maximum

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des Verhältnisses ve η Ausgangsimpulsen zu Eingangsimpulsen beträgt deshalb 127/128 entsprechend der Summe der Reihe. 1/2 + 1/4 + 1/b + 1/16 + 1/32 + 1/64 + 1/128. Jeweils einer von je 128 Eingangsi:a_tjulsen würde zu der nächsten Stufe gelangen, wenn der Zähler langer wäre. Die Anfügung einer geeigneten Torschaltung am Ende des Zählers erlaubt es, diese Impulse zu sammeln und einen Markierimpuls am Ende jeder vollständigen Gruppe von O bis 127 Ausgangsimpulsen zu erzeugen.

Fig. 8 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Zählers gemäß Fig. 7 für die Speisung mit zweiphasigen Takt impulsen. Diese Takt In pulse werden einen Flip-Flop Ft zugeführt, wodurch dieses am Ende jedes Impulses seinen Zustand umkehrt. An die beiden Ausgänge des Flip-Flops Ft ist je eine Torschaltung ϊ angeschlossen, deren zweiter Eingang vttlt dem Eingang des Flip-Flops Ft verbunden ist. Dadurch werden die ankommenden Eingangsimpulse abwechselnd einer ersten und einer zweiten Leitung zugeführt. Die eine raktphase, im Ausführungsbelepiel die Phase l,die dieselbe Folgefrequenz f Iesitzt wie die Phase 2, wird dem Zähler zugeführt und erzeugt in diesem Auegangsimpulsfolgen, die mittels Impulsfrequenz-Auswähltorschaltungen Gl bis G4 in derselben Weise wie bei einem Zähler für einphasige Einjangsirapulse kombiniert werden können, was bereits im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß Fig. 7 beschrieben worden ist. Jie andere Phase wird einem zusätzlichen Satz von Torschaltungen A, bis A, zugeführt, die auch durch dieselben statischen Schaltsignale gesteuert werden wie die Torschaltungen, die direkt von den Flip-Flops Fx, Fa, Fb und Fc gespeist werden. Die Torschaltungen A, bis A^. aind jedoch nicht mit der ZählerJLmpuleleitung verbunden. Sie erzeugen eine zweite binäre Impulsfrequenzausgangsgrösse für jede Stufe der Multiplizier schaltung.,

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welche in Phase mit der zugeflhrten zweiten Phase der Eingangssignale sind. Sieht man an diesen zusätzlichen Tor Schaltungen Λ1 bis A4 je eine besondere Eingang sklennn θ vor, so können diese Torschaltungen auch als Impulsfrequenzauswähltorschaltungen für die Erzeugung kombinierter Ausgang simpulsfolgen verwendet werden, wie dies Fig. 8 zeigt.

Die Schaltung gemäß Fig. 8 kann leicht auf jede gewünschte Zahl von Ausgangsphasen mit einzeln gesteuerten Frequenzen erweitert werden. Beispielswaise könnten die beiden getrennten Taktphasen der Ausführung3form gemäß Fig. 8 jeweils in zwei Phasen geteilt werden, wodurch man vier getrennte Phasen erhalten würde. Der Zähler würde dann drei zusätzliche Sätze von Torschaltungen steuern,um insgesamt vier individuell steuerbare Gruppen von Impulsfolgen zur Verfügung zu haben. 3a die Ausgangsgrößen in diesem Falle von verschiedenen Phasen desselben Taktinipulsgenerators abgeleitet sind, können die Impulse nicht zeitlich zusammenfallen, weshalb die Ausgangegrossen kombiniert wer den können, wenn dies gewünscht wird.

Fig. 9 zeigt eine Abwandlung der Schaltung gemäß Fly. 8, bei welcher die zweite Phase nicht den zusätzlichen NAHD-Torschaltungen Al bis A4 zugeführt wird, sondern zwei zusätzlichen NANL-Torschaltungen Sl und S2. Die Torschaltungen Al bis A4 werden von denselben statischen Schaltsignalen gesteuert wie die Torschaltungen, welche direkt von den Flip-Flops Fx bzw. Fa bzw. Fb bzw. Fc gespeist werden. DLe Impulsfrequenz-Auswählsignale für die zweite Phase werden an die Torschaltungen Al bis A4 angefegt, so daß die Ausgangsgrössen dieser Torschaltungen als statische logische Signale kombiniert werden. Jas Signal der zweiten Taktphase wird dann mittels der Torschaltungen Sl und

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S2 den kombinierten statischen logischen Signalen der Torschaltungen Λ1 bis A4 hinzugefügt,

Jei der Schaltung gemäß Fig. 9 können die Torschaltungen Al bis A4 je als dreistellige NAND-Torsehaltung anstelle einer vierstelligen NAND-Torschaltung ausgebildet sein, was die Kosten für die liultlpiizier schaltung vermindert. Die Schaltung gemäß Fig. 5 kann ebenfalls für jede gewünschte Zahl von Phasen erweitert werden.

Bei der Ausführungstorni gemäß Pig. 10 wird einem eine Eingangsgrösse in Form einer Frequenz in eine digitale Ausgangsgrösse umwandelnden Umsetzer eine Eingangsfrequenz als die eine Eingangsgröße zugeführt, und zwar über eine Phasenverriegelungseinrichtung PL, welche eine Ausjangsgrösse Pl als die eine Eingangsgrösse für einen Frequenzkomparator und ein digitales Filter FC liefert. Eine binäre Impulsfrequenz-rtultiplizierschaltung B erzeugt Rückkopplungsimpulse P₂ und Rückstellimpulse R als weitere EingangsgrössenfUr den Frequenzkoraperator und das mit ihm verbundene digitale Filter FC. Ferner liefert diese Multiplizier schaltung die Rücket el lirapul se R und Taktik pul se C₁ als weitere Eingangsgrössen an die Phasenverriegelungseinrichtung PL» Ein Impulszähler A mit umkehrbarer Zählrichtung und Ausgabe sowohl in Graykodc als auch im Binärkode, wie er im Zusammenhang mit den Fig.2 bis 6 bereits erläutert worden ist, und eine im Zusammenhang mit den Fig. 7 bis 9 bereits erläuterte binäre Impulsfre'iuenz-iiultiplizierschaltung B sind direkt miteinander verbunden, so daß die Rückkopplungsfrequenz P₂ iituier proportional der kodierten Ausgangsgrösse des Zählers ~Λ 1st. Der Zähler A besitzt einen Graykode-Zählerteil GCl und einon den Graykode in den Binärkode ausätzenden

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teil 3J. Die Multiplizierschaltung B besitzt einen Graykode-Zähler-Impulsgener*tor-reil GC2.

Der im einzelnen in Fig. 12 dargestellte Frequenzkanpsrator FC erzeugt als Ausgangsgröße eine Differenzfrequenz (P. - P₂) und ein lUchtungssignal "0" oder'*l" für die Vorwärtszählweise bzw. Riickwrätszählweise des Zählers A.

Die Phasenverriegelungseinrichtung PL, die im einzelnen in Fig. 11 dargestellt ist, hat die Aufgabe, zu verhindern, daß die Eingangsimpulse und die Rückkopplungsimpulse gleichzeitig am Frequenzkomperator FC ankommen. Diese Phasenverriegelungseinrichtung^wird von den Takt impulsen Cl gesteuert, die von der binären Frequenz-Ailtiplizierschaltung 3 abgeleitet v/erden und eine Frequenz 2f besitzen welche zweimal so groß ist wie die höchste Eingangsimpulsfrequenz. Eingang6Impulse, die an der Phasenverriegelungsainrichtung PL ankommen, wenn kein Taktimpuls C, vorhanden ist, werden sofort in einem Phasenverriegelungs-Flip-Flop (Fig.11) gespeichert. Hingegen werden Eingangβ impulse, die eintreffen, während ein Taktimpuls C, anliegt» bis zum Ende dieses iaktimpulses C, gespeichert. Serpeicherte Taktimpulse C^ werden vom nächsten Taktimpuls C, freigegeben. Eine Sperre L in der Phasenverriegelungseinrichtung PL verhindert, daß ein Eingangslnpuls grosser Länge mehr als einen einzigen Ausgangsimpuls erzeugt·

Mindestens zwei aufeinandarfolgsnde Impulse auf der gleichen Eingangsimpulsleitung Pl oder P2 zum Frequenzkomparator FC und kein Impuls aaf der anderen Eingangsimpulsleitung sind erforderlich, um einen Ausgangsimpuls (Pl - P2) zu erzeu-

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gen und dem Zähler Λ zuzuführen. Impulse, die mit derselben Frequenz wechselweise auf den beiden Impulsleitungen Pl und P2 des Frequenzkomp iators FC ankommen, werden deshalb unwirksam gedacht und bewirken daher kein Zittern des Zählers Λ nach oben und unten.

Die Rückkopplungsimpulse von der Multiplizierschaltung B werden für die meisten Frequenzen aus einer Folge von Impulsen P₂ mit .ungleichmäßigen Abständen bestehen, welche aber die gewünschte Folgefraquenz besitzen, wenn der Mittel· wert über einen vollständigen Zyklus der .iultipljLzierschaltung U genommen wird. Da zwei aufeinanderfolgende Impulse Pl oder P2 am Frequenzkoroperator FC notwendig sind, um eine Ausgangsgrosse (Pl - P2) zu erzeugen, wird kein Zittern des Zählers A hervorgerufen, auch wenn die Ungleichmäßigkeit der Abstände der Impulse P, durch das Fehlen einzelner Impulse in der Rückkopplungsimpulsfolge bedingt ist. Ein in" Zähler A durch das Fehlen von zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Impulsen P2 bedingtes Zittern kann durch die Hinzufügung besonderer Stufen an den Eingang des Frequenzkoroperators FC beseitigt werden, da hierdurch eine zusätzlich« digitale Filterung erreicht wird. Da das Zittern im Zähler A normalerweise auf die am wenigsten bedeutende Stelle beschränkt ist, ist jedoch das Zittern bei einer Abfragung durch einen Computer verhältnismäßig unbedeutend. Die zusätzliche Filterung wäre deshalb nur gerechtfertigt, wenn auch eine visuelle Darstellung verlangt wird.

Jer vSraykode-Zähler A-und die binäre Frequenz-Multipliziarschaltung B können nur in Schritten entsprechend eine.* 3it der unbedeutendsten Stelle verstellt werden, aber die Ein-

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gangsfrequenz ara Umsetzer kann kontinuierlich variieren. IUn Zwischenwert der Eingangsfrequenz könnte deshalb eine Minderung des Zählers zwischen zwei definierten Werten über und unter dem tatsächlichen 'Jert der Eingangsfrequenz hervorrufen, wenn der Jert nicht abgerundet würde. Dieser Abrundung sprozeß wird mittels eines ilückstellimpulses Λ durchgeführt, der am Ende jedes vollständigen,Zyklusses der Multiplizierschaltung 3 erzeugt wird und welcher dazu verwendet wird, die Phasenverrisgelungseinrichtung PL· und den Frequenzko-a^arator FC auf die gleichen Anfangsbedingungen zurückzustellen. Frequenzen mit Zwischenwerten werden deshalb im Zähler wie definierte Werte unter den tatsächlichen .fert gespeichert.

Die Phasenverriegelungseinrichtung PL und der Frequenzkcraperator FC bilden zusanraen die Frequenzein-rangseinheit C.

Der Abrundungsprozeß und die digitale Filterung führen, wenn sie In Kombination angewendet werden, zu einem Fehler von einen einzigen Bit, der auf das untere Ende der Skala beschränkt ist. 3er Fehler beeinflußt also η irgendwie Genauigkeit. Der Fehler entsteht, weil dann, wenn ein einzelnes Bit In Zähler A gespeichert ist, die .-IuItI-plizierschaltung' B nur einen einzigen Rückkopplungsimpuls an das digitale Filter abgeben kann, ehe es zurückgestellt wird. Dieser einzelne Impuls reicht nicht aus, die Ausgabe einer Ausgangsgrösse art Frequenzkomperat or FC zu erzeugen» Der Zähler kann deshalb nicht auf O zurückkehren und ist deshalb auf einen Minimalwert* von einen 3it begrenzt» Oa die meisten Wandler, die ein Frequenzausgangssignal er« zeujen, wie dies beispielsweise bei Laufradströmungsinessemder Fall ist, nicht bis zur Frequenz O heruntergehen, ist diese Begrenzung des Zählers norvnalervseiae ohne» Folgen.

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Fig. 13 zeigt einen Frequenzwerte in digitale 'Werte urawandlenden Umsetzer für eine zweiphasige Eingangsgrösse. Jiese Ausführungsform stellt eine Abwandlung der Ausfuhrungsform ge:näß Fig. 10 dar. Getrennte Sätze von Torschaltungen PSl und PS2 für die Auswahl und Kaabi- , nation von Impulsfolgen sind hier in der binären Irapulsfrequenz-Multiplizierschaltung D für zwei Phasen vorgesehen. Die Signale von diesen beiden Torschaltungssätzen PSl und PS2 werden als Eingangsgrössen dem Frequenzkomparator und dem digitalen Filter FC eingegeben. Die zweiphasige .lultipllzierschaltung B wurde 1λ einzelnen im Zusammenhang mit den Fig. 7 bis 9 beschrieben. Sie kann für jede gewünschte Zahl von Phasen erweitert werden.

Die Schaltung gemäß Fig. 13 kann auch zum Eichen oder Einstellen einer O-Skala der Ausgangsgrösse im Gvaykode für einen Computer verwendet werden. Zu diesem Zwacke kann der Frequenzmesser, der Multiplizier schaltung B so ausgebildet sein, daß er erhöhte O-Signale aus eines Frequenzbereich von beispielsweise 5 000 bis 6 000 Zyklen aufnimmt und eine entsprechende Ausgangsgrösse im Graykode erzeugt, deren Skala beispielsweise von 0 bis 1 000 erreicht. Man erreicht dies durch die Verwendung der mehrphasigen Einrichtung, die durch die zweite und die folgenden Phasen zur Verfügung steht, weiche von der Multiplizierschaltung B erhältlich sind. Mit anderen Worten gesagt wird ein O-Erhöhungs- oder Bezucrssiqnal,bei dem es sich im ein nicht koinzidantes Signal handelt, von der zweiten oder folgenden Phase der mehrphasigen Einrichtung in die Rückkopplungsimpulsleitung der ersten Phase oder Uauptphase von den zugeordneten Torschaltungen zur Iinpuisfrequenzauswahl und Kombination als Eingangsgrösse in cnn

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Frejuenzkomparator und das digitale Filter eingespeist.

Der Umsetzer ge;näß den Fig. 10 bis 13 kann für die Umsetzung analoger Spannungssignale in digitale Signale durch eine erste Umsetzung der analogen SpannungsSignaIe in Frequenzsignale mittels bekannter Einrichtungen angepaßt werden, die Frequenzsignale werden dann mit einer Au3führungsform des Umsetzters gemäß den Tig. 10 bis 13 in digitale Signale umgewandelt.

Der Umsetzer gemäß den Fig. 10 bis 13 kann,wie Fig. 14 zeigt, dazu verv/endet werden, verschiedene gemessene variable Grossen H in parallele digitale Signale im Graykode umzusetzen . Solche Umsetzer können durch schaltende Verknüpfungstorschaltungen parallel zu einer gemeinsamen Adresse CA und einer Datenvielfachleitung DH (Eingang und Ausgang) eines Computers geschaltet verden. Jie schaltenden Verknüpfung3torschaltungen bilden die Umsetzerwähler JU und verbinden den Ausgang der zugeordneten Eingangs- oder Ausgangseinrichtung IJ bzw. OD mit der Datenvielfachleitung auf Grund des Empfangs einer Adresse auf der Adressenvielfachleitung AH, wie 3ies Fig. 14 zeigt.

Der Computer kann deshalb jeden beliebigen dieser Umsetzer auf Befehl abfragen, in-dem die zugeordnete Adress erzeugt und über die Adressen-Vielfachleitung AK in derselben ifeise übertragen wird,in der interne Computerspeicherstellen adressiert und abgefragt werden.

-4ethode der Kopplung des Computers mit einer iJetriebs anlage mittels asynchroner üateneinjangseinrichtungen überwindet die den üblichen .lethoden eigenen Synchronisationsprobleme und ergibt eine flexible Installationstechnik. Außerdem vereinfacht sie sowohl die Bauelemente als auch die Projrammierungsarfordsrnissc.

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Claims (20)

1. Patentansprüche

   Umsetzer zur Erzeugung ständig zur Verfügung stehender Ausgangssignale in digitaler Form aufgrund von Eingangsgrößen in Form von Frequenzen, gekennzeichnet durch

   a) einen ersten Impulszähler (A, Fig. 2, Fig. 5), der mehrere bistabile Bauelemente (Fx, Fa bis Fg) in einer die Ausgangsgröße im Graykode abgebenden Schaltung besitzt, wobei die bistabilen Bauelemente zur Umsetzung der Eingangsgröße vom Graykode in einen Binärkode mit Exclusiv-ODER -Verknüpfungsgliedern (ji) verbunden sind, sowie eine Einrichtung zur Erzeugung eines Paritätssignals (PAR) aufgrund der Ausgangsgröße im Binärkode und eine Einrichtung zur Zuführung des Paritätssignals zu den bistabilen Bauelementen aufweist,

   b) eine binäre Impulsfrequenz-Multiplizierschaltung (B, Fig. 7 bis 9), die direkt mit dem ersten Impulszähler (A) gekoppelt ist und mehrere bistabile Bauelemente (Fx, Fa bis Fc) besitzt» die zu einem zweiten, die Ausgangsgröße im Graykode abgehenden Impulszähler zusammengeschaltet sind, sowie eine Einrichtung (G₁ bis G₇), durch welche die an den Eingängen dieser bistabilen Bauelemente (Fa bis Ff) ankommenden Impulse zu einer gemeinsamen Ausgangsimpulsleitung über einzelne,zugeordnete Impulsfrequenzauswähltorschaltunfien (Gj bis G₇) zugeleitet werden, wobei die Erregung der entsprechenden Auswähltorschaltungen eine Ausgangs impuls folge auf der Ausgangsimpulsleitung erzeugt, deren mittlere Impulsfolgefrequenz ein gewählter Bruchteil der mittleren Irapulsfolgefrequenz der über eine Eingangsinpulsleitung dem zweiten Zähler zugeführten Eingangsimpulse ist.

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   c) einen Frequenzkomparator CC), der die dem Umsetzer zugeführten Eingangsfrequcnzsignale sowie Rüclckopplungssignale in Impulsform von der Multiplizierschal tun β (B) empfängt und Ausgangssignale an den ersten Zähler (A) liefert, wobei die Folgefrequenz der Rückkopplungssignale der Frequenz der Ausgangsgrößen im Graykode des ersten Zählers (Λ) proportional ist, so daß die Ausgangsgröße des ersten Zählers (A) im. Graykode die Ausgangsgröße des Umsetzers (A, B, C) in digitaler Form bildet.
2. 2) Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsfrequenzsignal im Komparator (C) mit zwei oder mehr Rückkopplungsfrequenzsignalen verglichen wird, um ein ständig zur Verfügung stehendes Ausgangsfrequenzsignal des Komparators in einen bestimmten Bereich zwischen den Werten O und einem Maximalwert für die Speisung des ersten Zählers (A) zu erzeugen, wobei das Ausgangsfrequenzsignal des Komparators entsprechend der mit O bezeichneten Ausgangsgröße des ersten Zählers einen endlichen Wert besitzt.
3. 3) Umsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rückkopplungsfrequenz und eventuell vorhandene weitere Rückkopplungsfrequensen von einer mehrphasigen Multiplizierschaltung (Fig. 8 und 9) abgeleitet sind.
4. 4) Umsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rückkopplungsfrequenz und eventuell vorhandene weitere Rückkopplungsfrequenzen von einer äußeren Quelle abgeleitet sind«

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   BAD ORIQiNAl,
5. 5) Unisetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabilen Bauelemente (Fx, Fa bis Ff) jedes Zählers (A, P, S-) zu einer Kaskade zusammen^eschaltet sind,
6. G) Umsetzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zähler (A₁ P, S-) mehrere Stufen besitzt^ von denen jede ein bistabiles Bauelement aufweist und mit der nächsten Stufe durch eine Ionische Verknüpfungsschaltunn (& , Α., A2) verbunden ist, wobei jede Verknüpfungsschaltung mit der geneinsamen Impuls le it ung und mit den übrigen Verknüpf ungsschaltungen über eine Richtungssteuerungsleitung verbunden ist.
7. 7) Umsetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die logischen Verknüpfungsschaltungen (& , A-, A2) die logische Ausgangsgröße "0", wenn alle Eingangsgrößen "1" sind, und die logische Ausgangsgröße "1" unter allen anderen Ausgangsbedingungen erzeugen.
8. 8) Umsetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede logische Verknüpfungsschaltung (& , A-, A-) NAND-Torschaltungen oder NOR-Torschaltungen aufweist.
9. 9) Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe (Fa) und alle folgenden einschließlich der vorletzten Stufe identisch ausgebildet sind.
10. 10) Umsetzer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das bistabile Bauelement (Fx) in'der ersten Stufe des ersten Zählers (A) durch den Paritätszustand und die Eingangsimpulse gesteuert wird und die bistabilen Bauelemente in

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    BAD ORIGINAL =.

    der zweiten und allen folgenden Stufen je durch den Paritätszustand, die Eingangsinpulse und den Zustand aller vorhergehenden Stufen gesteuert sind.
11. 11) Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabilen Bauelemente (Fx, Fa bis Ff) jedes Zählers (A, B) von einer eine Änderung im Aus gangszustand bis zur Beendigung des die Änderung bewirkenden Impulses verzögernden Ilaupt-IIilfs-Type sind.
12. 12) Umsetzer nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine ein Überlaufen durch Addition von Impulsen über eine maximale Zahl hinaus und Subtraktion von Impulsen unter 0 verhindernde Paritätssteucrung durch Torschaltungen (DCU) im ersten Zähler (A),
13. 13) Umsetzer nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein ein Oberlaufen und kontinuierliches Zählen im ersten Zähler (A) erlaubendes zusätzliches bistabiles Bauelement (FX), das ein Signal überträgt, welches eine Umkehrung der Arbeitsweise des ersten Zählers bewirkt.
14. 14) Umsetzer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche bistabile Bauelement (FX) mit einer zusätzlichen logischen Verknüpfungsschaltung (A₃) zusammengeschaltet ist, welche Eingangssignale von der gemeinsamen Impulsleitung so\*ie der logischen Verknüpfungsschaltung (A₂) der vorhergehenden Stufe empfängt, wobei die Ausgangsgröße des zusätzlichen bistabilen Bauelementes (FX) ein Richtuntrssteuerungssignal ist, das mit der Richtungssteuerungsleitung über eine Richtungssteuerungseinheit (DCU) verbunden ist, welche auch das Paritätssignal (PAR) von der Ausgangsgröße im Binärkode empfängt.

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15. 15) Umsetzer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß

    ' der erste Zähler (MC) mit einem oder mehreren ähnlichen, zusätzlichen Zählern (SC*_t SC^) zusammengeschaltet ist und das Richtungssteuerungssignal vom zusätzlichen bistabilen Bauelement (FX) des ersten Zählers (MC) auch den zusätzlichen Zählern zugeführt wird, welche parallel geschaltet sind und Signale von der Eingangsimpulsleitung erhalten.
16. 16) Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltunpen (&) zwischen der Eingangsimpulsleitung und dem Eingang der einzelnen bistabilen Bauelemente (Fa bis Ff) des zweiten Zählers

    (B) mit Ausnahme des ersten bistabilen Bauelementes (Fx) durch die Zustände aller vorhergehenden bistabilen Bauelemente des zweiten Zählers gesteuert sind,
17. 17) Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplizierschaltung (B, Fig. 8 und 9) an einen mehrphasigen Taktimpuls generator anschließbar ist und daß die eine Taktphase den zweiten Zähler speist und in derselben Weise wie bei einer einphasigen Multiplizierschaltung Ausgangsimpulsfolgen erzeugt, wohingegen jede zusätzliche Taktphase einem zusätzlichen Satz von Torschaltungen (A.. bis A,) zugeführt wird, die auch durch dieselben Schaltsignale wie die direkt von den Ausgangsgrößen der zugeordneten bistabilen Bauelemente gespeisten Torschaltungen (G₁ bis G.) gesteuert werden, jedoch nicht mit der Zählerinpulsleitung verbunden sind, so daß jede der zusätzlichen Torschaltungcn eine weitere binäre Inpulsausgangsgröße für jede Stufe des zweiten Zählers erzeugt, die in Phase

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    mit der zupehörigen zusätzlichen Taktphase liegen, wodurch die MuItipIiζ verschaltung mehrphasige Ausgangsgrößen nit individuell steuerbaren Frequenzen besitzt.
18. 18} Unsetzcr nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Torschaltunren (G- bis G₇) je eine besondere, eine Verwendung als Impulsfrequenzausv.-ähltorschaltung gestattende Eingangsklorame aufweisen. '

    "
19. 19) Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplizierschaltung aus 'widerständen, Halbleiterdioden und Transistoren aufgebaut ist.
20. 20) Umsetzer nach einen der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß er in einen Analog/Digital-Unisetzer einen Analog/Frequenz-Umsetzer als Frequenz/Digital-Umsetzer nachgeschaltet ist.

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