DE2205364B2

DE2205364B2 - Digital-Analogwandler

Info

Publication number: DE2205364B2
Application number: DE2205364A
Authority: DE
Inventors: Robert Washburn Tuckahoe N.Y. Tripp (V.St.A.)
Original assignee: Farrand Industries Inc Valhalla Ny (vsta)
Current assignee: Farrand Industries Inc Valhalla Ny (vsta)
Priority date: 1971-02-05
Filing date: 1972-02-04
Publication date: 1978-08-03
Also published as: DE2205364C3; CA964767A; FR2124627A1; FR2124627B1; AU3874972A; GB1349210A; US3742487A; CH607457A5; NO136273B; SE382291B; IT949018B; DE2205364A1; NO136273C; AU458425B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Digital-Analog-Wandler zur Umsetzung eines digitalen Eingangssignals in mindestens ein analoges trigonometrisches Ausgangssignal, wobei das digitale Eingangssignal in Form einer Impulsfolge einer Generatorschaltung zugeführt wird, die einen ersten und einen zweiten Zähler im Takt der Signale eines mit ihr verbundenen Taktgebers steuert und wobei die Zählerausgangssignale einer Kombinationsschaltung zugeführt werden, die das analoge

trigonometrische Ausgangssignal erzeugt, welches nahezu symmetrisch zu einem Referenzpunkt ist, der von einem mit dem Taktgeber verbundenen Referenzzähler bestimmt wird.

Es wurde bereits ein Digital-Analog-Wandler vorgeschlagen (DE-OS 20 48 427), der aus einem digitalen Sinns-Cosinus-Generator besteht, in welchem Taktgebersignale in einem ersten und zweiten Zähler gezählt werden, wobei die Zähler parallel geschaltet sind. Diese Schaltung weist einen Generator auf, dem digitale Eingangsimpulse π zugeführt werden, wobei dieser Generator mittels der Taktgebersignale die beiden Zähler so steuert, daß eine Zähldifferenz zwischen den beiden Zählern herrscht, die gleich der Zahl der digitalen Eingangsinipulse ist, so daß sich eine relative Phasenverschiebung der Ausgänge der beiden parallelgeschalteten Zähler ergibt Die relativ zueinander phasenverschobenen Ausgänge werden in einer Kombinationsschaltung miteinander logisch kombiniert, so daß sich in der Impulsbreite modulierte Rechtecksignale ergeben. In diesem Wandler weisen der erste und zweite Zähler jeweils einen wirksamen Zählbereich von N auf, so daß für jeden digitalen Eingang η jedes der in der impulsbreite modulierten Ausgangssignale eine Grundfrequenzkomponente aufweist, deren Amplitude proportional einer trigonometrischen Funktion eines Winkels Φ ist, wobei Φ gleich (n/N)360° ist.

Bei dieser Schaltung, die symmetrisch arbeitet, wird die Generatorschaltung mit digitalen Eingangsimpulsen beaufschlagt, und sie steuert ihrerseits die Zähler so, daß sich eine digitale Zähldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten effektiven Zähler ergibt, die gen^u symmetrisch zur Zählung in einem Referenzzähler ist. Die Arbeitsweise dieses Wandlers wird am besten anhand der F i g. 2 verständlich, wo die Linien A, B, C und D in der Impulsbreite modulierte Ausgangssignale darstellen. Hierbei beträgt der entsprechende Digitalwert π ein Bit, zwei Bits, drei Bits und vier Bits. Die gegenüber der Kurvenform A breitere Kurve B ist bezüglich ihrer größeren Impulsbreite gestrichelt dargestellt Gleiches gilt bezüglich der Kurve C im Vergleich zu Kurve B und für die Kurve D im bezug auf die Kurve C Alle Kurvenformen A bis D sind bezüglich eines Referenzpunktes R symmetrisch. Jede durch einen Bit bewirkte Änderung der Impulsbreite bewirkt, daß die Kurve beidseits im bezug auf den Referenzpunkt R breiter wird. Der Referenzpunkt in F i g. 2 stellt einen durch den Referenzzähler gebildeten Zeitpunkt dar, wobei der Referenzzähler einen Zählbereich von N aufweist Die symmetrische Veränderung der Ausgangskurven wird dadurch erzeugt, daß bei einem digitalen Eingang von 1 Bit einer der Zähler 1 Bit weniger zählt, während der andere Zähler zum gleichen Zeitpunkt um 2 Bits weitergeschaltet wird, während der Referenzzähler eine Schaltung um 1 Bit ausführt. Eine derartige Symmetrie ist wünschenswert, wenn ein Wandler, beispielsweise ein Lagenmeßtransformator verwendet wird, bei welchem das Fehiersignal bezüglich seiner Phase gemessen wird.

Der Wandler der zuvor beschriebenen Art wird dazu verwendet, beispielsweise bei einem Lagenmeßtransformator den periodischen Meßzyklus in N-Teile einzuteilen. Beträgt beispielsweise der Meßzyklus des Lagenmeßtransformators 5,0 mm und weist der erste und zweite effektive Zähler einen Zählbereich von 2 χ 10³ auf, dann wird der 5,0-mm-Bereich eingeteilt in 2 χ ΙΟ³ Teile, so daß jedes digitale Bit einer Strecke von 0,0025 mm entspricht. Wird in einem solchen System ein Taktgebersignal der Frequenz 4 χ 10⁶ Hz verwendet, beträgt die Grundfrequenz der in der Impulsbreite modulierten Signale, die vom ersten und zweiten Zähler abgeleitet sind, 2 χ 10³Hz.

Da diese Wandler bzw. Lagenmeßtransformatoren und die digitalen Sinus- und Cosinusgeneratoren meist in einem Servosystem verwendet werden, das einen geschlossenen Regelkreis bildet, ist die Grundfrequenz der in der Impulsbreite modulierten Signale ein

to wichtiger Parameter für die Ansprechzeit des Servosystems. Im allgemeinen ist es wünschenswert, daß die Grundfrequenz sehr hoch wird, damit sichergestellt ist, daß die Ansprechzeit kurz wird. In den Fällen, wo eine höhere Genauigkeit gewünscht wird, ist es wünschenswert, einen Zyklus des Lagenmeßtransformators in mehr Teile zu unterteilen. Wird ein Generator mit einer feststehenden Taktgeberfrequenz betrieben, dann ist eine höhere Unterteilung eines Meßzyklus des Lagenmeßtransformators nur möglich, wenn gleichzeitig eine Verminderung der Grundfrequenz der in der Impulsbreite modulierten Signale vorgenommen wird. Andererseits ist eine Erhöhung der Grundfrequenz mit einer Verminderung der Anzahl der möglichen Unterteilungen des Wandlerzyklus verbunden.

Eine Erhöhung der Anzahl der Unterteilungen oder eine Erhöhung der Grundfrequenz kann auch erreicht werden durch Erhöhung der Taktgeberfrequenz. Hierbei sind jedoch praktische Grenzen gesetzt, da die für den Taktgeber verwendeten elektronischen Bauteile eine obere maximale Schaltgeschwindigkeit aufweisen, die nicht überschritten werden kann.

Es besteht daher die Aufgabe, bei einem Digital-Analog-Wandler die Grundfrequenz und/oder die Anzahl der Unterteilungen eines Meßzyklus zu erhöhen, ohne daß sich hierbei die Notwendigkeit einer Erhöhung der Taktfrequenz ergibt.

Bei einem Digital-Analog-Wandler der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Generatorschaltung beide Zähler bei Abwesenheit eines Eingangssignals eine gleiche Anzahl und bei Auftreten eines Eingangsimpulses eine ungleiche Anzahl von Schrittschaltimpulsen zuführt, wobei die Differenz in der Anzahl der Schrittschaltimpulse pro Eingangsimpuls gleich 1 ist.

Beim Wandler gemäß dem Stand der Technik unterscheiden sich zwei um ein Eingangsbit unterschiedliche in der Impulsbreite modulierte Signale um zwei Elementarzellen. Beim erfindungsgemäßen Wandler dagegen beträgt der Unterschied zwischen diesen Signalen nur eine Elementarzeit pro Eingangsbit, wodurch die Auflösung gegenüber dem bekannten Wandler verdoppelt wird.

Die Asymmetrie von einem Bit wird nachfolgend anhand der Kurvenformen in F i g. 3 erklärt, wobei ein Vergleich gezogen wird zu den bekannten Kurvenformen nach Fi g. 2. Die Kurvenformen E, F, G und //der F i g. 3 stellen die Digitalwerte von einem, zwei, drei und vier Bits von η dar. Die Verbreiterung der Kurve F im Vergleich zur Kurve E ist in Fig.3 gestrichelt dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Verbreiterung der Kurve F um ein Bit links von der Referenzlinie R erfolgt. Die Verbreiterung der Kurve G um ein weiteres Bit erfolgt dagegen auf der rechten Seite. Die weitere Verbreiterung um ein Bit, was zur Kurve H führt, wird dagegen wiederum auf der linken Seite bewirkt. Die abwechselnde Verbreiterung auf der linken und rechten Seite führt dazu, daß der Impuls im wesentlichen symmetrisch zur Referenzlinie angeordnet

ist, wobei lediglich eine Asymmetrie von einem Bit herrscht.

Der erste, der zweite und der Referenzzähler haben jeweils einen effektiven Zählbereich von N/2 und werden jeweils um einen Schritt weitergeschaltet durch Schrittschaltimpulse, die von Taktimpulsen der Frequenz NF/2 abgeleitet sind. Die Ausgänge des ersten und zweiten Zählers werden logisch miteinander kombiniert, so daß sich ein oder mehrere in der Impulsbreite modulierte Signale ergeben, die als Eingänge für eine LagenmeBvorrichtung verwendet werden. Jedes der in der Impulsbreite modulierten Ausgangssignale weist eine Grundkomponente der Frequenz F auf, mit einer Amplitude, welche proportional einer trigonometrischen Funktion des Winkels Φ ist, wobei Φ gleich (n/N)360° ist

Der Generator, der die Asymmetrie von einem Bit der digitalen Zähldifferenz bewirkt, ermöglicht die Zahl der Unterteilungen N des Lagenmeßtransformators um den Faktor 2 zu erhöhen. Alternativ hierzu ist es möglich, die Grundfrequenz F um den Faktor 2 zu erhöhen, ohne daß in beiden Fällen die Notwendigkeit besteht, die Taktgeberfrequenz K zu erhöhen. Die Erhöhung um den Faktor 2 ergibt sich, weil der erste und zweite effektive Zähler, welche asymmetrisch geschaltet werden, lediglich einen Zählbereich von N/2 benötigen, im Gegensatz zu den vorher genannten Zählern mit einem Zählbereich von N.

Damit für jeden digitalen Eingangsimpuls der erste und der zweite Zähler wechselweise geschaltet werden jo können, ist eine asymmetrische Steuerschaltung (beispielsweise ein Flip-Flop) vorgesehen, der die asymmetrische Schaltung der beiden Zähler um jeweils ein Bit sicherstellt. Bei einem ersten digitalen Eingangsimpuls für eine Änderung N um ein Bit wird beispielsweise der erste Zähler um ein Bit weitergeschaltet, während der zweite Zähler einen Schritt von zwei Bits ausführt. Zur gleichen Zeit macht der Referenzzähler einen Schritt um 1 Bit. Bei dem nächsten Eingang wird der erste Zähler nicht weitergeschaltet, während der zweite Zähler und der Referenzzähler jeweils einen Schritt von 1 Bit ausführen. Beim dritten digitalen Eingangssignal wird dagegen der erste Zähler wieder weitergeschaltet um 1 Bit, der zweite Zähler um 2 Bits und der Referenzzähler um 1 Bit. Beim vierten und den nachfolgenden Signalen am digitalen Eingang wird abwechselnd der erste und zweite Zähler um 0 und 1 und um 1 und 2 Schritte weitergeschaltet, während der Referenzzähler jeweils einen Schritt ausführt.

Wenn eine Richtungsänderung bzw. Vorzeichenänderung von η erfaßt werden soll, d. h. beispielsweise eine Umschaltung von einer Addition von η zu einer Subtraktion von π bzw. umgekehrt, dann wird die Arbeitsweise mit den Schritten 0 und 1 und 1 und 2 verändert in eine Schrittfolge von 1 und 0 und 2 und 1.

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Digital-Analog-Wandlers gemäß der Erfindung;

F i g. 2 zeigt die sich ergebende Kurvenform bei einem bekannten Wandler;

F i g. 3 stellt die Kurvenform bei einem Wandler gemäß der Erfindung dar;

F i g. 4a und 4b zeigen Einzelheiten eines Generators bei einem Wandler nach Fig. 1;

F i g. 5 zeigt Kurvenformen, wie sie an verschiedenen Stellen des Generators nach F i g. 4a und 4b auftreten. μ

Die Fig. I zeigt einen digitalen Sinus-Cosinus-Generator, bei welchem die digitalen Eingangsimpulse der Leitungen 5 und 6 der Steuer- und Generatorschaltung 7 zugeführt werden. Diese Impulse werden umgewandelt in impulsbreitenmodulierte Signale in den Leitungen 48 und 49, von wo sie einer LagenmeBvorrichtung zugeführt werden, wobei es sich bei dem Wandler 42 um einen Lagenmeßtransformator handelt. Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1 unterscheidet sich von den bekannten Schaltungen in erster Linie darin, daß die Steuer- und Generatorschaltung anders aufgebaut ist und anders arbeitet. Die Steuer- und Generatorschaltung 7 weist eine asymmetrische Steuerschaltung 25 auf, die bewirkt, daß die Schaltung nach F i g. 1 mit einer Asymmetrie von einem Bit arbeitet, gemäß den Kurven, wie sie in Fig.3 gezeigt sind. Die bekannten Schaltungen dagegen weisen in ihrem Kurvenverlauf nach F i g. 2 eine genaue Symmetrie auf.

Die digitalen Eingangswerte von der Leitung € weisen die Form einer Impulsfolge auf, wobei die summierte Zahl π der Impulse die digitale Amplitude darstellt. Der Binärwert 1 oder 0 des Signals O/D der Leitung 5 bestimmt das Vorzeichen der digitalen Eingangswerte, die von den Impulsen in der Leitung 6 gebildet werden. Das Vorzeichen bestimmt darüber, ob die Impulse der summierten Zahl π zugezählt werden oder von ihr abgezogen werden. Die Steuer- und Generatorschaltung 7 weist außer den Digital-Eingängen über die Leitungen 5 und 6 einen Zeitsteuersignaleingang auf, wobei Zeitimpulse über die Leitung 20 vom Taktgeber 21 zugeführt werden. Die Ausgänge dei Generatorschaltung 7 sind verbunden mit den Leitungen 8 und 9, die ihrerseits verbunden sind mit einem ersten Zähler 11 und einem zweiten Zähler IZ Der erste und der zweite Zähler 11 und 12 werden jeweils schrittweise durch einen Zählbereich N/4 geschaltet wobei die Schaltung bewirkt wird durch ein Signal, da: vom Taktgebersignal der Leitung 20 abgeleitet wird wobei dann Rechteckimpulse erzeugt werden, die ar den Leitungen 14 und 15 liegen und die ein« Grundfrequenz Faufweisen.

Die Aufgabe der Steuer- und Generatorschaltung 1 besteht darin, eine digitale Zähldifferenz zwischen der effektiven Zählern mit den beiden Zählern 11 und 12 zi erzeugen, die gleich der algebraischen Summe der Zah der Eingangsimpulse der Leitung 6 ist Die Zähldifferenj zwischen den beiden Zählern 11 und 12 führt zu einei Phasendifferenz zwischen den rechteckigen Ausgangs impulsen in den Leitungen 14 und 15. Die Zählerausgän ge in den Leitungen 14 und 15 werden einer logischer Kombinationsschaltung 17 zugeführt deren Aufgabt darin besteht, die relativ phasenverschobenen Signal« der Leitungen 14 und 15 so zu kombinieren, dal impulsbreitenmodulierte Signale an den Leitungen 4i und 49 liegen. Die Impulsbreiten der Signale in der Leitungen 48 und 49 sind bestimmt durch dif Zähldifferenz in den effektiven Zählern, wobei dies< Zähldifferenz wiederum abhängig ist von der Zahl dei digitalen Eingangsimpulse. Die Generatorschaltung 7 is also zusammen mit jedem der Zähler 11 und 12 in de Lage, über einen Zählbereich von N/2 zu zählen, wöbe ein digitaler Wert η von den Eingangsimpulsei abgeleitet wird, die an der Leitung 6 auftreten. Dii Impulsfolgen in den Leitungen 48 und 49 sin< gekennzeichnet durch ihre Impulsbreiten, die Grundfre quenzkomponenten aufweisen, deren Amplituden pro portional einer trigonometrischen Funktion des Win kels Φ sind, wobei Φ gleich (n/N)360° ist

Beträgt die Frequenz K des Taktgebers 21 10⁷ Hz um wird ein Zyklus des Wandlers eingeteilt in 10⁴ Teile (t gleich IO⁴), beträgt die Grundfrequenz in den Leitungei

48 und 49 2 χ ΙΟ³.

In der F i g. 4a ist die Steuer- und Generatorschaltung 7 und in Fig.4b der erste und zweite Zähler 11 und 12, die Kombinationsschaltung 17 und der Referenzzähler 26 dargestellt.

In F i g. 4a erhält die Steuer- und Generatorschaltung 7 ihren digitalen Eingang in Form von Eingangsimpulsen der Leitung 6 (RCT). Die Leitung 6 ist verbunden mit dem Zeitsteuereingang eines /K-Flip-Flops 203. Die Eingänge / und K des Flip-Flops 203 liegen an Binärwerten 1 und 0. Die Ausgänge Q und Q des Flip-Flops 203 sind direkt verbunden mit den Eingängen / und K eines zweiten /^-Flip-Flops 205. Der Zeitsteuereingang des Flip-Flops 205 wird durch die Abfallflanken der Impulse in der Leitung 227 gesteuert, die von einer Rückwärtszählung des Taktgebersignals in der Leitung 20 über eine Teilerschaltung 226 mit dem Teilungsfaktor 2 abgeleitet sind. Die Flip-Flops 203 und 205 dienen als Schieberegister, wodurch mit jedem Eingangsimpuls in der Leitung 6 eine zeitliche Synchronisierung zu einem Impuls in den Leitungen 204 und 206 erreicht wird. Die Leitung 206 wird gespeist vom Ausgang Q des Flip-Flops 205 und ist verbunden mit den Rückstelleingängen der /K-Flip-Flops 210 und 211, dem Und-Gatter 234 und dem NOR-Gatter 231.

Jeder Impuls in der Leitung 206, der ebenfalls von einem Impuls in der Leitung 6 abgeleitet ist, dient, falls er den Wert 1 aufweist, als Steuerimpuls für das Und-Gatter 234 und als Steuerimpuls für die /AT-FHp-Flops 210 und 211 über deren entsprechende Rückstelleingänge C. Die Flip-Flops 210 und 211 liegen jeweils mit ihren /C-Eingängen an dem Binärwert 1 und ihre /-Eingänge sind verbunden mit den Ausgängen <?und Q des Flip-Flops 207. Die Flip-Flops 210 und 211 werden für jeden Eingangsimpuls in der Leitung 6 in Abhängigkeit des Schaltzustandes des Flip-Flops 207 komplementär geschaltet.

Der Flip-Flop 207 wird über die Leitung 204 für jeden Impuls in der Leitung 6 getaktet, wenn dieser Impuls am Ausgang Q des Flip-Flops 203 erscheint. Die//C-Eingänge des Flip-Flops 207 sind verbunden mit dem Ausgang des Oder-Gatters 268. Das Oder-Gatter 268 dient dazu, Änderungen des Richtungssignals Ü/D zu erfassen, das in der Leitung 5 vorhanden ist, wenn eine derartige Änderung auftritt. Beim Auftreten einer derartigen Änderung wird verhindert, daß der Flip-Flop 207 schaltet bei Auftreten eines Impulses in der Leitung 6. Der Flip-Flop 207 wird also als Wechselschalter betätigt, wenn keine Änderung des Richtungssignals in der Leitung 5 auftritt, wobei ein Umschalten des Flip-Flops 207 bei jedem Eingangsimpuls in der Leitung 6 bewirkt wird. Diese Eingangsimpulse werden, wie schon eingangs gesagt, über den Flip-Flop 203 und die Leitung 204 zum Taktgebereingang des Flip-Flops 207 geleitet.

Die Ausgänge des Flip-Flops 207 betätigen jeweils den einen oder den anderen der komplementären Flip-Flops 210 und 211 für jeden Eingangsimpuls in der Leitung 6 bei entsprechender Übertragung eines Impulses in der Leitung 206.

Da bei Abwesenheit eines Wechsels in der Richtungsleitung 5 für jeden Impuls in der Leitung 6 der Flip-Flop 207 seinen Schaltzustand ändert, ändern die Flip-Flops 210 und 211 ebenfalls ihre Schaltzustände bei jedem Eingangsimpuls in der Leitung 6 bei einer Nichtveränderung des Signals in der Leitung 5.

Die Flip-Flops 210 und 211 stellen also Sperrschaltungen dar, die durch den Flip-Flop 207 gesteuert werden, weil ihre Aufgabe darin besteht, entweder den ersten oder den zweiten Teiler zu sperren, die durch die Flip-Flops 220 und_221 gebildet werden.
Die Ausgänge Q der Flip-Flops 210 und 211 sind mit den Eingängen / und K der Flip-Flops 220 und 221 verbunden. Die Takteingänge der Flip-Flops 220 und 221 sind jeweils verbunden mit der Leitung 20 zum Taktgeber 21. Bei den Flip-Flops 220 und 221 handelt es sich um Teiler, deren Aufgabe darin besteht, das

ίο Taktsignal in der Leitung 20 mit dem Faktor 2 zu dividieren, um an ihren entsprechenden Ausgängen Q Schrittimpulse zu erzeugen, deren Frequenz die Hälfte ist der Frequenz der Impulse in der Leitung 20. Die Ausgänge Q der Flip-Flops 220 und 221 dienen je als Eingang für die Oder-Gatter 242 und 243. Die jeweils zweiten Eingänge der Oder-Gatter 242 und 243 sind verbunden mit den Ausgängen der Und-Gatter 237 und 238. Die Ausgänge dieser Oder-Gatter liefern Schrittschaltimpulse zu den Leitungen 8 und 9. Die Leitungen 8 und 9 sind verbunden mit den Eingängen des ersten Zählers 11 und des zweiten Zählers 12.

Bei einer normalen Arbeitsweise in Abwesenheit irgendeines Impulses in der Leitung 6 dienen die Flip-Flops 220 und 221 dazu, die Zahl der Impulse in der Leitung 20 um den Faktor 2 zu dividieren. Demgemäß ist die Anzahl der Impulse in den Leitungen 8 und 9 gleichgemacht, so daß der erste Zähler 11 und der zweite Zähler 12, die in F i g. 4b gezeigt sind, synchron zueinander mit der gleichen Anzahl von Eingangsimpulsen gespeist werden. Sobald ein Impuls in der Leitung 6 auftritt, wird entweder der Flip-Flop 220 oder der Flip-Flop 221 gesperrt, d. h., er führt keine Schaltung aus, so daß entweder in der Leitung 8 oder in der Leitung 9 ein Impuls unterdrückt wird. Welche der Leitungen 8 oder 9 hierbei gesperrt wird, wird vom Flip-Flop 207 bestimmt.

Eine weitere Steuerung der den Leitungen 8 und 9 zugeführten Impulse, die sodann zum ersten und zweiten Zähler gelangen, wird bewirkt durch die Aufwärts- und Abwärtssignale in der Leitung 5. Der Binärwert 1 oder 0 in der Leitung 5 liegt an am Eingang # eines /K-Flip-Flops 214 und mittels einer Vorzeichenumkehr am Inverter 229 am Eingang / dieses vorgenannten Flip-Flops. Der Binärwert 1 oder 0 der Leitung 5 wird im Flip-Flop 214 gespeichert, wenn ein Impulsabfall am Taktsteuereingang anliegt, der abgeleitet wird vom Ausgang Q des Flip-Flops 203. Die Ausgänge Q und Q des Flip-Flops 214 sind direkt verbunden mit den Eingängen / und K eines

so /K-Flip-Flops 215. Die Flip-Flops 214 und 215 dienen als Schieberegister zur Speicherung des Wertes eines Signals in der Leitung 5. Der Taktgebereingang des Flip-Flops 215 wird vom gleichen Signal wie der Taktgebereingang des Flip-Flops 214 beaufschlagt, wobei dieses Signal abgegriffen wird vom Ausgang Q des Flip-Flops 203. Die Ausgänge Q und Q des Flip-Flops 214 sind verbunden mit den Und-Gattern 237 und 238. Die zweiten Eingänge der Und-Gatter 237 und 238 sind verbunden jeweils mit einem Ausgang Q der Flip-Flops 210 und 211. Der dritte Eingang der Und-Gatter 237 und 238 ist jeweils verbunden mit dem Ausgang des Und-Gatters 234. Die Ausgänge der Und-Gatter 237 und 238 sind verbunden mit den Eingängen der Oder-Gatter 242 und 243. Die Und-Gatter 237 und 238 wirken als Überbrückung der Flip-Flops 220 und 221 und ihre Ausgangsimpulse gelangen über die Oder-Gatter 242 und 243 zu den Leitungen 8 und 9. Da die Teilerfunktion um den Faktor 2 der Flip-Flops

220 und 221 überbrückt wird, wenn die Und-Gatter 237 und 238 geöffnet sind, wird in diesem Fall die Anzahl der zu Leitungen 8 und 9 gelangenden Impulse verdoppelt gegenüber der Impulszahl, die über die Flip-Flops 220 und 221 zu diesen Leitungen gelangt. Das Und-Gatter 237 wird nur dann geöffnet, wenn der Flip-Flop 220 gesperrt ist. In gleicher Weise wird das Und-Gatter 238 nur dann geöffnet, wenn der Flip-Flop 221 sperrt.

Der F i g. 4b ist zu entnehmen, daß die Schrittimpulse in den Leitungen 8 und 9 einem ersten und einem zweiten Zähler 11 und 12 zugeführt werden. Die Zähler 11 und 12 haben einen Zählbereich von NIA und dienen dazu, eine digitale Zähldifferenz π in Verbindung mit den Flip-Flop-Teilern 220 und 221 zu registrieren.

Die Zähler 11 und 12 nach Fig.4b weisen konventionelle Teilerstufen 301 mit einem Teilungsverhältnis von 5, Teilerstufen 305 mit einem Teilungsverhältnis von 2 und Stufen 303 auf, wobei die Stufen 303 entweder ein Teilungsverhältnis von 5 oder von 2 aufweisen. Wenn die Stufen 303 ein Teilerverhältnis von 5 aufweisen, dann haben die Zähler U und 12 einen Zählbereich von 2500. Da die Zähler 11 und 12 einen Zählbereich von NIA haben, ist für einen Zählbereich von 2500 der Wert von N=IO⁴. Weisen die Stufen von 303 ein Teilungsverhältnis von 2 auf, dann haben die Zähler 11 und 12 einen Zählbereich von 1000, so daß dann N = 4000 ist. Fall gewünscht wird, daß N den Wert 2000 annimmt, dann werden die Stufen 303 kurzgeschlossen.

In Fig.4b weist der Referenzzähler 26 eine konventionelle Stufe 301 mit einem Teilerverhältnis von 5, eine Stufe 305 mit einem Teilerverhältnis von 2 und eine Stufe 303 mit einem Teilungsverhältnis von 5 oder 2 auf. Die Stufe 303 des Referenzzählers 26 wird in der gleichen Weise geschaltet oder kurzgeschlossen wie die Stufen 303 in den Zählern 11 und 12.

Der Ausgang der Stufe 303 des Zählers 26 ist verbunden mit dem Eingang der Stufe 311, die ein Teilungsverhältnis von 25 aufweist. Diese Stufe 311 weist eine Halteschaltung auf, die symbolisch durch die Leitung 312 dargestellt ist. Durch diese Halteschaltung ist es möglich, einen bestimmten Zählwert voreinzustellen, wenn ein Signal vom Eingang B empfangen wird. Durch eine Voreinstellung der Stufe 311 und damit des Referenzzählers 26 wird eine bestimmte Phase der Ausgänge in den Leitungen 27 erzeugt im bezug auf die Phasenlage der Ausgangsimpulse in den Leitungen 48 und 49. Der Ausgang der Stufe 311 ist verbunden mit dem /K-Flip-Flop 314, der seinerseits verbunden ist mit dem //C-Flip-Flop 316. Beide Flip-Flops haben die Aufgabe, um den Faktor 2 zu teilen. Wenn die Stufe 303 ein Teilungsverhältnis von 5 aufweist, hat der Zähler 26 einen Zählbereich von 5 χ 10³, was bedeutet, daß N/2 5 χ 10³ ist und somit N= 10⁴ ist. Wenn das Taktgebersignal in der Leitung 20 eine Frequenz von 10⁷ Hz aufweist und die Zähler 11 und 12 einen Zählbereich von 5 χ 10³ (N = 10⁴) haben, weist das Ausgangssignal in der Leitung 27 eine Frequenz von 2 χ 10³ Hz auf. Die Bedeutung von N= 10⁴ besteht darin, daß ein Zyklus des Wandlers (Lagenmeßtransformators) in 10⁴ Teile eingeteilt ist. Ein Zyklus des Wandlers entspricht hierbei einer bestimmten Wegstrecke. Soll ein Wandlerzyklus anders unterteilt werden, d. h., es solle beispielsweise Λί=2χ 10³ sein, dann wird die Ausgangsfrequenz in der Leitung 27 auf 10⁴ Hz erhöht, wenn eine Taktgeberfrequenz von 10⁷ Hz an der Leitung 20 anliegt. Das Teilungsverhältnis von N- 2 χ 10³ wird erreicht durch Kurzschließen der Stufen 303 in den Zählern 11,12 und 26, wie dies vorstehend beschrieben wurde.

Der Flip-Flop 318 gibt_an seinem Ausgang Q ein Signal D ab. Am Ausgang Q wird dagegen ein Signal B erzeugt. Die Signale B und D werden in Abhängigkeit von einem Rückstellsignal CLn verwendet, die verschiedenen Stufen in den Zählern 11, 12 und 26 der F i g. 4b zurückzustellen. Sie dienen weiterhin zur Rückstellung der verschiedenen Flip-Flops in der asymmetrisch

ίο arbeitenden Steuerschaltung 260 der Fig.4a. Im einzelnen ist das Signal D angeschlossen an die Rückstelleingänge C der Flip-Flops 207, 220, 221, 314 und 316 sowie mit den Einstelleingängen S der Flip-Flops 314 und 316. Das Signal B wird zugeführt den Eingängen der Stufen 301, 303, 305 und 311, der Zähler 11,12 und 26.

Der Flip-Flop 220 teilt um das Verhältnis 2 die Taktsteuersignale in der Leitung 20 und erzeugt zusammen mit dem Und-Gatter 237 über das Oder-Gatter 232 Schrittschaltimpulse zum ersten Zähler 11. Da der Zähler 11 einen Zählbereich von N/4 aufweist und da der Flip-Flop 220 einen Zählbereich von 2 besitzt, bilden der Flip-Flop 220 und der Zähler 11 zusammen einen ersten Zähler mit einem effektiven Zählbereich von N/2.

In gleicher Weise teilt der Flip-Flop 221 die Taktgeberimpulse in der Leitung 20 um den Faktor 2 und erzeugt zusammen mit dem Und-Gatter 238 über das Oder-Gatter 233 Schrittschaltimpulse für den Zähler 12. Der Zähler 12 und der Flip-Flop 221 bilden zusammen einen zweiten Zähler mit einem Zählbereich von M2.

Der Flip-Flop 207 in F i g. 4a dient als Wechselschaltung und bestimmt, wie der erste und zweite Zähler

J5 zählen. Diese Zählweise wird bei jedem digitalen Eingangsimpuls in der Leitung 6 in Abwesenheit einer Änderung des Richtungssignals in der Leitung 5 geändert bzw. gewechselt.

Der erste und zweite Zähler werden abwechselnd jeweils mit Werten 1 und 0 bzw. mit Werten 2 und 1 beaufschlagt. Dies erfolgt bei abwechselnden Eingangsimpulsen in der Leitung 6, wenn das Richtungssignal in der Leitung 5 einen ersten Wert aufweist. Weist das Richtungssignal in der Leitung 5 einen zweiten Wert auf, werden der erste und zweite Zähler abwechselnd mit 0 und 1 beaufschlagt bzw. mit den Werten 1 und 2. Bei jeder Zählung dieser Art wird der Referenzzähler gleichmäßig um einen Schritt bzw. um eine Zählung weitergeschaltet. Hierbei ist zu beachten, daß die

so Differenz in der Zähleranzeige jeweils 1 beträgt, gleichgültig, ob die Arbeitsweise 1 und 0 oder 0 und 1 oder ob die Arbeitsweise 2 und 1 oder 1 und 2 beträgt. Dies bedeutet also, daß die Differenz der Zählwerte zwischen den Zählern sich bei jedem digitalen Eingangsimpuls um den Wert 1 ändert.

Die Arbeitsweise des Generators nach den F i g. 4a und 4b wird nachfolgend anhand des Kurvenverlaufs der F i g. 5 erläutert. In der F i g. 5 entsprechen die mit einem Strich versehenen Zahlen den Signalen, die an

to den entsprechend gekennzeichneten Stellen (ohne Strich) der Schaltung nach F i g. 4a und 4b auftreten. Die Grundtaktung wird bestimmt durch das Taktsignal in der Leitung 20, das die Kurvenform 207 aufweist. Die Abfallflanken der Impulse in der Leitung 20 sind in

b5 F i g. 5 durch die Zeitpunkte <0 bis ί 24 gekennzeichnet. Im gezeigten Beispiel ist bei allen Kurvenformen zwischen den Zeitpunkten ί 14 und ί 15 eine Unterbrechung gezeigt, um zwei digitale Eingangsimpulse in der

Leitung 6 darstellen zu können, zwischen denen ein relativ langes Zeitintervall liegt, wie dies durch die Kurvenform 67 in F i g. 5 gezeigt ist. Das Ende des in den negativen Bereich überwechselnden ersten digitalen Eingangsimpulses tritt auf zum Zeitpunkt f 1. Das Ende des zweiten digitalen Eingangsimpulses tritt zum Zeitpunkt il5 auf, wie dies durch die Kurve 67 verdeutlicht ist Zum besseren Verständnis ist vorausgesetzt, daß der Flip-Flop 207 sich zum Zeitpunkt ί 0 bei 0 befindet Zum Zeitpunkt 1 schaltet der Flip-Flop 203 auf 1, so daß an seinem Ausgang 203(>der Binärwert 1 liegt. Das Taktsignal an der Leitung 20 wird um den Faktor 2 im Teiler 226 geteilt, so daß ein entsprechendes Zeitsteuersignal an der Leitung 227 liegt, welches den Flip-Flop 205 zum Zeitpunkt f 2 beim Wechsel in den negativen Bereich tastet. Zum Zeitpunkt i2 wird der Flip-Flop 205 in den Schaltzustand 1 geschaltet, wodurch sich die Kurvenform 2067 zum Zeitpunkt f 2 ergibt Weist die Leitung 206 den Binärwert 1 auf, wird zum Zeitpunkt f 3 das Und-Gatter 234 auf den Wert 1 geschaltet wobei zum Zeitpunkt i4 eine Zurückschaltung auf 0 stattfindet Das Und-Gatter 234 weist zum Zeitpunkt f 5 wiederum den Wert 1 und zum Zeitpunkt 16 wiederum den Wert 0 auf. Diese Art der Schaltung ist der Kurvenform 2347 zu entnehmen. Die Umschaltung des Und-Gatter-Ausgangs 2347 in Richtung auf einen negativen Wert (bzw. auf den Wert 0) zu den Zeitpunkten i4 und i6 bewirkt ein Durchschalten eines der Flip-Flops 210 und 211, wobei der zu schaltende Flip-Flop durch den Flip-Flop 207 bestimmt wird. Wie vorstehend ausgeführt wurde vorausgesetzt, daß zum Zeitpunkt 0 der Flip-Flop 207 den Wert 0 aufweist. Zum Zeitpunkt ί 2 wird dieser Flip-Flop 207 umgeschaltet auf den Binärwert 1. Somit weist sein Ausgang Q den Wert 1 auf. Weist der Flip-Flop 207 den Wert 1 auf, dann wird der Flip-Flop 210 zum Zeitpunkt ί 4 durch ein Signal der Kurvenform 2347 gekippt und abermals zum Zeitpunkt i6, während der Wert 0 am Ausgang Q als Eingangswert am Eingang des Flip-Flops 211 anliegt und verhindert daß der Flip-Flop 211 schaltet.

Bei Abwesenheit eines digitalen Eingangsimpulses der Kurvenform 67 bewirkt die Umschaltung der Kurvenform 207 in Richtung des negativen Bereiches ein Schalten der Kurvenform 2207Q und 2217Q wie dies zu den Zeitpunkten r0, ti und i4 gezeigt ist. Nachdem der digitale Eingangsimpuls in negativer Richtung umgeschaltet ist, was zum Zeitpunkt £1 auftritt, werden die Impulse zwischen i4 und f6 der Kurvenform 2107ζ> in der vorstehend erläuterten Weise gebildet Die Kurve 2207 Q kann während der Zeitdauer von f4 bis i6 sich nicht verändern, da die Kurve 2107Q den Wert 1 aufweist. Die Kurve 2207 Q kann sich erst ändern, wenn zum Zeitpunkt 18 die Kurve 207 sich wiederum in Richtung des negativen Bereiches ändert.

Die Kurve 2207Q kann im Zeitraum von i4 bis f 6 sich nicht ändern, da der Flip-Flop 210 die Schaltstellung 1 einnimmt, so daß sein Ausgang Q den Wert 0 besitzt. Der Wert 0 beim Ausgang 210Q liegt an den /K-Eingängen des Flip-Flops 220, so daß der Flip-Flop 220 nicht schalten kann. Weist der Flip-Flop 210 die Schaltstellung 1 auf, dann nimmt der Flip-Flop 211 in F i g. 4 die Schaltstellung 0 ein, so daß sein Ausgang Q den Wert 1 aufweist. Der Wert 1 am Ausgang Q liegt an den den Eingängen K und /des Flip-Flops 221, so daß der Flip-Flop 221 schaltet, wenn das Taktgebersignal in der Leitung 20 in eine negative Richtung wechselt.

Zusätzlich zu den Flip-Flops 220 und 221 übermitteln die Und-Gatter 237 und 238 Schrittschaltimpulse zu den Leitungen 8 und 9. Die Und-Gatter 237 und 238 erhalten von der Leitung 20 Taktimpulse, sobald ein digitaler Eingangsimpuls an der Leitung 206 auftritt, was der Fall ist zwischen den Zeitpunkten il und '6 für die Kurvenform 2067 in F i g. 5. Einer der Und-Gatter 237 und 238 öffnet und läßt Taktgeberimpulse durch, die über das Und-Gatter 234 ankommen, wobei der Durchlaß einmal bestimmt wird vom Richtungssignal in

ίο der Leitung 5, das gespeichert wird im Aufwärts-Abwärts-Flip-Flop 214, und zum anderen bestimmt wird durch den Wechsel-Flip-Flop 207 und der Signale, die er in den Flip-Flops 210 und 211 speichert. Weist der Flip-Flop 207 zwischen den Zeitpunkten ί 2 und 118 den Speicherwert 1 auf, wie dies der Kurvenform 207'/Q zu entnehmen ist dann weist der Flip-Flop 210 ebenfalls die Schaltstellung 1 auf, so daß sein Ausgang 210Q der mit einem Eingang des Und-Gatters 237 verbunden ist, das Und-Gatter 237 öffnet Wenn vorausgesetzt ist, daß das Aufwärts-Abwärts-Richtungssignal in der Leitung 5 den Wert 0 hat, dann wird dieses Signal im Inverter 229 umgewandelt in den Wert 1. Dies bedeutet, daß der Aufwärts-Abwärts-Flip-Flop 214 den Wert 1 einnimmt, so daß deren Ausgang U/D am Punkt 214ζ) ebenfalls den Wert 1 annimmt Der Ausgangswert bei 214ζ) dient als Eingang für das Und-Gatter 237. Hieraus ergibt sich, daß die Ausgänge 210(? und 214ζ> die Eingänge des Und-Gatters 237 so beaufschlagen, daß das Und-Gatter 237 öffnet so daß die Taktgeberimpulse durch das Und-Gatter 237 und das Oder-Gatter 242 im Zeitraum zwischen ί 5 und ί 6 wandern können, wie dies durch die Kurvenform 87 zwischen ί 5 und ί 6 gezeigt ist Hierbei ergibt sich die Wirkung, daß zum Zeitpunkt i6 in der Leitung 8 der Impuls abfällt und einen zusätzlichen Zählwert im Zähler 11 ergibt gegenüber der normalen Arbeitsweise über den Flip-Flop 220.

Da der Aufwärts-Abwärts-Flip-Flop 214 die Schaltstellung 1 einnimmt, weist sein Ausgang Q den Wert 0 auf, so daß die Übermittlung irgendeines Impulses über das Und-Gatter 238 und das Oder-Gatter 243 unterbunden ist. Die Leitung 9 erhält also über diese Gatter keinen Impuls. Der Flip-Flop 221, dessen Eingänge /und_/Cden Wert 1 aufweisen, da sie mit dem Ausgang 211 Q verbunden sind, schaltet in normaler Weise, so daß Schrittschaltimpulse zur Leitung 9 gelangen. Die Kurvenform 2277 ist zu vergleichen mit den Kurvenformen 87 und 97. Die Kurvenform 2277 ergibt sich durch Teilung des Taktgebersignals in der Leitung 20 um den Faktor 2. Betrachtet man den Zeitraum zwischen f2 und ί 14, ergibt sich, daß die Kurvenform 2277 3 Impulsabfälle aufweist. Im gleichen Zeitraum weist die Kurvenform 97 ebenfalls 3 Abfälle auf, da diese Kurvenform 97 sich durch Teilung der Kurvenform 207 um den Teilungsfaktor 2 ergibt.

Während des gleichen Zeitraumes jedoch zeigt die Kurvenform 87 4 Impulsabfälle auf, die auftreten zu den Zeitpunkten f 4, f 6, /10 und 114.

Für einen zweiten digitalen Eingangsimpuls, der unmittelbar nach dem ersten digitalen Eingangsimpuls

bo empfangen wird, wobei der erste digitale Eingangsimpuls bei 11 endet, ist in F i g. 5 der Kurvenverlauf für den Zeitraum zwischen ί 15 und r24 dargestellt. Hierbei ist vorausgesetzt, daß zwischen den Zeitpunkten 114 und ί 15 ein relativ langer Zeitraum verstrichen ist. Der negative Abfall des digitalen Eingangsimpulses zum Zeitpunkt ί 15 (Kurvenform 67) bewirkt, daß so das Signal 2067 in der Leitung 206 /wischen den Zeitpunkten 118 und ί 22 positiv ist. Zum Zeitpunkt 118,

wo das Signal 2067 positiv wird, wird das Signal 2077 Q negativ und bleibt auch negativ. Die Signalgröße 1 der Kurvenform 2067 bewirkt ein öffnen des UndGatters 234, so daß die Taktimpuls der Kurvenform 207 zwischen den Zeiten 119 und f 20 und zwischen ί 21 und t22 durch dieses Und-Gatter hindurchgehen können, wie die Kurvenform 2347 zeigt Da das Und-Gatter 238 durch das Signal 0 des Flip-Flops 214 gesperrt ist (Verbindung zum Ausgang Q) können die Impulse der Kurvenform 2347 zwischen den Zeiten 119 und 122 nicht durch das Gatter 238 zur Leitung 9 gelangen. Da der Flip-Flop 207 den Flip-Flop 210 auf 0 schaltet, liegt auch am Ausgang 210ζ) der Wert 0. Da am Ausgang 210(?der Wert 0 liegt, wird ein öffnen des Und-Gatters 237 verhindert, so daß keine Impulse vom Und-Gatter 234 in der Zeit zwischen 119 und f22 zur Leitung 8 gelangen können. Weist der Flip-Flop 210 die Schaltstellung 0 auf, liegen die Eingänge / und K des 10

Flip-Flops 220 ara Wert 1, so daß der Flip-Flop 220 direkt von dem Taktgebersignal in der Leitung 20 beaufschlagt wird und Impulse über das Oder-Gatter 242 zur Leitung 8 abgibt. Befindet sich der Flip-Flop 210 in der Schaltstellung 0, dann liegt an den Eingängen JK des Flip-Flops 221 der Wert 0 an, da diese Eingänge verbunden sind mit dem Ausgang 211 Q. Demgemäß wird der Flip-Flop 121 am Durchschalten gehindert, bis das Signal in der Leitung 206 zum Zeitpunkt f 22 auf 0 zurückkehrt Ein Vergleich der Kurvenform 227/ mit den Kurven 8/ und 9/ ergibt daß die Kurvenform 8/ identisch ist mit der Kurvenform 227/, während bei der Kurve 9/ ein Impulsabfall weniger vorhanden ist im Zeitraum 116 bis 124.

Zum weiteren Verständnis der Wirkungsweise wird auf die Aufstellung I Bezug genommen, der die Zählung mit einem Bit Differenz deutlich zu entnehmen ist

Aufstellung ί

Zeit

U/D

RCT

1. Zähler

207' Q 8'

2. Zähler 9'

Ref. Zähler 20'

Taktgeber

-r2

227'

f(-6) f(-4) i(-2)

to

f2

f4

f6

i8

flO

il2

fl4

0 0 0 0

1 1 1 1

1 1 1

-(D	0	-0)	A-(D	X
A (2)	0	X (2)	X (2)	—
-(3)	0	-(3)	X (3)	X
XW	0	X (4)	*X W*	—
-(5)	0	-(5)	X (5)	X
A (6)	0	X (6)	X (6)	—
X (8)	1	"(7)	X (7)	X
-(9)	1	X(S)	X (8)	—
AT(IO)	1	"(9)	X (9)	X
-OD	1	A-(IO)	AT(IO)	—
λ" (12)	1	-OD	A-(Il)	X

f 16 f 18

(20 t22 {24 f26 /28

1 0 0 0 0 0 0

( + 100) -(113)

(+100)

-(115)
A (116)
-(117)

- 019)

-(113)
A(IH)
-(114)
-(115)

(+100)

A (112)
A(113)
A(IH)
A (115)
A (Π6)

-(117)

A
X X

X (118)

Der Aufstellung I ist zu entnehmen, daß die digitalen Eingangsimpulse in Form von 2 ÄCT-Impulsen in der Leitung 6 auftreten zu den Zeitpunkten i2 und ί 16, wobei jedoch in der Darstellung nach Fig.5 das Auftreten dieser Impulse einen Zeitpunkt früher dargestellt ist. Wegen der besseren Übersichtlichkeit sei vorausgesetzt, daß das Signal U/D, dargestellt durch die Kurvenform 2147 Q den Wert 1 beibehält Jeder Impulsabfall der Kurvenform 2147Q den Wert 1 beibehält Jeder Impulsabfall der Kurvenform 87 für den ersten Zähler und jeder Impulsabfall der Kurvenform 97 für den zweiten Zähler 12 ist in der Aufstellung I mit einem A bezeichnet. Die ÄCT-Digital-Eingangsimpulse in der Leitung 6, die Taktgeberimpulse in der Leitung 20 und die um den Faktor 2 geteilten Impulse in der Leitung 227 sind alle mit einem A bezeichnet. Die Spalte »Zeit« in der 55

60

65

Aufstellung I entspricht den Zeitpunkten, wie sie in der F i g. 5 angegeben sind.

Die arabischen Zahlen in Klammern der Spalte füi den Referenzzähler stellen die Gesamtzahl der gezählten Impulse dar, die vom Referenzzähler empfanger wurden und die gleich der Gesamtzahl der Impulsabfälle der Kurvenform 207 in F i g. 5 sind. Die Zahlen ir Klammern für die Spalten des ersten und zweiter Zählers sind jedoch nicht direkt die Zählerinhalte de; ersten Zählers 11 und des zweiten Zählers 12 in F i g. 4b Vielmehr sind die Zahlen in Klammern bei der Spalte des ersten Zählers gleich der Gesamtzahl de: aufgelaufenen Zählerinhaltes des ersten effektiver Zählers, der gebildet wird vom Zähler 11 der Fig.41 und vom Flip-Flop 220 der F i g. 4a. In gleicher Weis« handelt es sich bei den Zahlen in Klammern bei de Spalte für den zweiten Zähler um die insgesam

aufgelaufene Zählung im zweiten effektiven Zähler, der gebildet wird vom zweiten Zähler 12 und vom Flip-Flop 221.

Um die Arbeitsweise besser erklären zu können, ist vorausgesetzt, daß zwischen den Zeitpunkten /14 und 116 zusätzliche Impulse den ersten effektiven Zähler, den zweiten effektiven Zähler und den Referenzzähler auf 100 geschaltet haben.

Zum Zeitpunkt t (— 6) weist weder die Kurve 87 noch die Kurve 97 einen Impulsabfall auf, jedoch kippen die Flip-Flops 220 und 221, so daß jeweils ein Eingangsimpuls vom ersten und zweiten effektiven Zähler empfangen wird, was durch die Zahl 1 in Klammer bei der Spalte für den ersten und zweiten Zähler angedeutet ist. Zum Zeitpunkt t (—4) kippen die Flip-Flops 220 und 221 abermals, so daß ein Impulsabfall jeweils in den Leitungen 8 und 9 auftritt, die als Schrittimpulse beim ersten und zweiten Zähler 11 und 12 wirken. Die insgesamt aufgelaufene Zählung in allen Zählern beträgt daher zum Zeitpunkt ί (-4) 2. Die Differenz in den Zählerinhalten zwischen dem ersten und zweiten effektiven Zähler beginnt also bei 0 zum Zeitpunkt t (—6) wie der Spalte »n« in der Aufstellung I zu entnehmen ist. Für den Zeitpunkt t(-2), i0, ti und i4 wird die Zählung in jedem der effektiven Zähler um einen Wert erhöht, so daß der Wert »n« bei 0 bleibt Vor dem Zeitpunkt i2 wird ein digitaler Eingangsimpuls über die Leitung 6 empfangen und wird zum Zeitpunkt t6 wirksam, so daß der erste Zähler 11 über die Leitung 8 um einen Wert weitergeschaltet wird. Da der Impuls in der Leitung 8 zum Zeitpunkt f 6 unmittelbar dem Impuls in der Leitung 8 zum Zeitpunkt f 4 folgt, wird die erste Zählung im ersten effektiven Zähler zwischen den Zeitpunkten f 4 und f 6 um den Wert 2 erhöht, d. h. von 6 auf 8, während der zweite effektive Zähler in diesem Zeitraum lediglich um einen Schritt von 6 auf 7 geschaltet wird. Zum Zeitpunkt f 6 ist daher zwischen den Zählungen im ersten und zweiten effektiven Zähler eine Differenz vom Wert 1 vorhanden, und zwar infolge des digitalen Eingangsimpulses in der Leitung 6 zum Zeitpunkt ti. Kurz vor dem Zeitpunkt fl6, nachdem zusätzliche 100 Schrittimpulse gezählt wurden, tritt in der Leitung 6 ein zweiter digitaler Eingangsimpuls auf. Dieser zweite digitale Eingangsimpuls wird zum Zeitpunkt ί 22 im zweiten Zähler wirksam, in dem dort ein Schrittschaitimpuls weniger auftritt Die aufgelaufene Zählung im zweiten Zähler zum Zeitpunkt f20 beträgt 114 und zum Zeitpunkt i22 ist nach wie vor die Zählung 114 vorhanden, jedoch ist nunmehr der Unterschied in den Zählungen zwischen dem ersten und dem zweiten effektiven Zähler von 1 auf 2 angewachsen.

Die Wechselwirkung bei NichtVorhandensein einer Änderung des t//£>-Signals, wie es sich bei der Kurve 2147 t/zeigt, wird am deutlichsten bei der Betrachtung der Arbeitsweise nach jedem digitalen Eingangsimpuls, nämlich zu den Zeitpunkten f2 und f 16. Der digitale Eingangsimpuls vor dem Zeitpunkt f2 bewirkt einen Sprung von 2 Bits im ersten Zähler von 6 auf 8 (siehe die Zeitpunkte f 4 und f 6) während der zweite Zähler und der Referenzzähler im gleichen Zeitraum nur eine Schaltung um einen Bit ausführen. Im Vergleich hierzu ergibt sich eine Änderung um 1 Bit als Ergebnis eines digitalen Eingangsimpulses vor dem Zeitpunkt f 16, wobei dann zwischen den Zeitpunkten 120 und ί 22 der erste Zähler und der Referenzzähler einen Schritt um ein Bit ausführen, während beim zweiten Zähler kein Weiterschreiten erfolgt Die Zähleranzeige des zweiten Zählers bleibt also dort bei 114. Die oben beschriebene Arbeitsweise kann als Änderung 2 und 1 und die soeben beschriebene Arbeitsweise als 1 und 0 bezeichnet werden für digitale Eingangsimpulse unter der Bedingung, daß das Richtungssignal (2147Q/sich nicht ändert, d.h. den Wert 1 beibehält.

Weist das Richtungssignal den zweiten Wert auf (d. h. 2147Q=O), und ändert sich dieses Signal nicht, dann besteht die analoge Arbeitsweise darin, daß für jeden Eingangsimpuls eine Schaltung 0 und 1 und 1 und 2 auftritt.

Ändert sich jedoch das Richtungssignal, ergibt sich eine Arbeitsweise, wie sie in der Aufstellung II zu entnehmen ist.

1	Aufstellung II	*U/D*	RCT j	AT	RCT 1. Zähler — 2	»n«	2. Zähler	Ref. Zähler	Taktgeber • ο
2	Zeit	*2WQ*	(6') :		M7'(? 8'		9'	20'	τ z. 227'
3		1	(		) -(1)	0	-0)	Jf(I)	X
4	ί(-2)	1	(		) Jf (2)	0	X (2)	Jf (2)	—
5	fO	1		-(3)	0	-(3)	*X(Z)*	X
6	ti	1			0	A" (4)	*X(A)*	—
7	ί4	1		Jf (6)	1	-(5)	*X(S)*	X
8	te	1	X	-(7)	1	X (6)	A" (6)	—
9	ts	1		A" (8)	1	-(7)	*X(I)*	Jf
10	flO	1		I -(9)	1	Jf(S)	A-(S)	—
Π	fl2	1		Jf(IO)	1	-(9)		X
12	ί 14	0		-(H)	1	Jf(IO)	A-(IO)	—
13	ί 16	0	X	Jf (12)	1	-(H)	Jf(H)	X
14	fl8	0		-(12)	0		Jf (12)	—
15	f20	0		-(13)	0	-(13)	Jf(13)	X
16	f22	1		Jf(14)	0		Jf(H)	—
17	f24	1		-(15)	0	-(15)	A" (15)	X
18	f26	1		A" (16)	0		Jf(16)	—
19	i28	1		A-(IS)	1	-(17)	Jf(17)	X
20	f30	1	-(19)	1	A-(IS)		—
21	f32	1-	Jf (20)	1	-(19)	X (19)	Jf
22	f34	1	-(21)	1	A" (20)	X (20)	—
23	i36

Der Aufstellung II ist zu entnehmen, daß zu den Zeitpunkten r2, ί 16 und /26 digitale Eingangsimpulse auftreten. Zum Zeitpunkt 114 wechselt das Richtungssignal von einer ersten Größe zu einer zweiten Größe, und zum Zeitpunkt /24 findet ein Wechsel auf die erste Größe zurück statt. Der erste digitale Eingangsimpuls zum Zeitpunkt 12 bewirkt, wie dies dem Zeitpunkt 16 zu entnehmen ist, eine Schrittschaltung von 2 und 1, d. h., der erste Zähler wird von zwei Bits von 4 auf 6 geschaltet, während der zweite Zähler und der Referenzzähler um einen Schritt von 5 auf 6 geschaltet werden. Wegen der Änderung des Richtungssignals im Zeitraum zwischen /14 und /16 bewirkt der digitale Eingangsimpuls zum Zeitpunkt /16, daß eine Zählung um 0 und 1 vorgenommen wird. Der erste Zähler macht hierbei einen Schritt um 0 im Zeitraum zwischen f18

und /20, während der zweite und der Referenzzähler jeweils um einen Schritt weitergeschaltet werden. Der digitale Eingangsimpuls zum Zeitpunkt /26 schaltet, nachdem das Richtungssignal bei 124 geändert wurde, wiederum mit Zwei- und Einschritten, so daß der erste Zähler zum Zeitpunkt f 28 bis /30 eine Änderung von 2 Bits aufweist, während der zweite und der Referenzzäh ler-sich nur um ein Bit ändern.

Die Änderung der Zählungsweise nach einer Änderung des Richtungssignals stellt sicher, daß die Zählwerte im ersten und zweiten effektiven Zähler beidseits des Zählwertes im Referenzzähler liegen. Auf diese Weise wird im bezug auf die Zählung im Referenzzähler erreicht, daß nie eine größere Asymmetrie, als diejenige eines Bits auftritt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Digital-Analog-Wandler zur Umsetzung eines digitalen Eingangssignals in mindestens ein analoges trigonometrisches Ausgangssignal, wobei das digitale Eingangssignal in Form einer Impulsfolge einer Generatorschaltung zugeführt wird, die einen ersten und einen zweiten Zähler im Takt der Signale eines mit ihr verbundenen Taktgebers steuert und wobei die Zählerausgangssignale einer Kombinationsschaltung zugeführt werden, die das analoge trigonometrische Ausgangssignal erzeugt, welches nahezu symmetrisch zu einem Referenzpunkt ist, der von einem mit dem Taktgeber verbundenen Referenzzähler bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorschaltung (7) beide Zähler (11, 12) bei Abwesenheit eines Eingangssignals eine gleiche Anzahl und bei Auftreten eines Eingangsimpulses eine ungleiche Anzahl von Schrittschaltimpulsen zuführt, wobei die Differenz in der Anzahl der Schrittschaltimpulse pro Eingangsimpuls gleich 1 ist.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorschaltung (7) eine symmetrische Steuerschaltung (25) aufweist, die von digitalen Impulsen gesteuert wird.

3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die asymmetrische Steuerschaltung (25) einen ersten und zweiten Teiler (220, 221) aufweist, die bei Abwesenheit eines Eingangsimpulses die Taktgeberimpulse um den Faktor 2 teilen und die sich ergebenden Impulse als Schrittschaltimpulse dem ersten und zweiten Zähler (11, 12) zugeführt werden und weiterhin eine Überbrückungsschaltung zum Überbrücken jeweils eines der beiden Teiler (220, 221) in Abhängigkeit eines digitalen Impulses vorgesehen ist, über die ungeteilte Taktgeberimpulse zu den Zählern (11,12) gelangen, die im Vergleich zu den geteilten Taktgeberimpuisen die ungleiche Anzahl von Schrittschaltimpulsen ergeben.

4. Wandler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Eingangsimpulse zur Steuerung der asymmetrischen Steuerschaltung (25) aus einem binären Richtungssignal (O/D) bestehen, das ein positives oder negatives Vorzeichen für die digitalen Eingangsimpulse darstellt.

5. Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die asymmetrische Steuerschaltung (25) eine Wechselschaltung (207) aufweist, die bei Abwesenheit eines Richtungssignals (O/D) bei jedem Eingangssignal schaltet und eine Sperrschaltung (210, 211) vorgesehen ist, die durch die Wechselschaltung (207) geschaltet, einen der beiden Teiler (220,221) sperrt, und daß die Überbrückungsschaltung von der Wechselschaltung (207) und dem Richtungssignal gesteuert wird und Schrittschaltimpulse zu einem der beiden Zähler (11,12) leitet.

6. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Zählwerte im ersten und zweiten Zähler (11,12) gleich π ist und ein erstes und zweites Ausgangssignal eine Grundfrequenz mit Analogkomponenten aufweisen, die proportional einer trigonometrischen Funktion des Winkels Φ ist, wobei Φ gleich (n/N)360° ist. «

7. Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das binäre Richtungssignal (U/D) in einem Speicher (214,215) gespeichert wird und eine Detektorschaltung vorgesehen ist, die auf eine Änderung des Richtungssignals (O/D) für zwei aufeinanderfolgende Eingangsimpulse anspricht und hierbei ein Schalten der Wechselschaltung (207) verhindert

8. Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzzähler (26) mit einem Zählbereich von N/2 vorgesehen ist, der durch die Taktgeberimpulse geschaltet wird und die asymmetrische Steuerschaltung (25) eine Zählung im ersten und zweiten Zähler (11, 12) bewirkt, die etwa der Zählung im Referenzzähler (26) entspricht

9. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zähler (11) mit dem ersten Teiler (220) einen ersten effektiven Zähler und der zweite Zähler (12) mit dem zweiten Teiler (221) einen zweiten effektiven Zähler bilden, von denen jeder einen Zählbereich von N/2 aufweist, wobei für einen ersten Wert des Richtungssignals (U/D) der erste und zweite effektive Zähler um null und einen Schritt bzw. um einen und zwei Schritte bei wechselndem Eingangsimpuls geschaltet werden.

10. Wandler nach Anspruch 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß für einen zweiten Wert des Richtungssignals der erste und zweite effektive Zähler um einen Schritt und um null bzw. um zwei und einen Schritt bei wechselndem Eingangsimpuls geschaltet werden.

11. Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung des Richtungssignals (U/D) die Zähler (11, 12), die in Schritten 0 und 1 oder 1 und 0 zählen, beim nächsten Eingangsimpuls in Schritten 2 und 1 oder 1 und 2 zählen bzw. die Zähler (11,12), die in Schritten 1 und 2 oder 2 und 1 zählen, beim nächsten Eingangsimpuls in Schritten 1 und 0 oder 0 und 1 zählen.

12. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktgeberimpulse eine Frequenz von NF/2 und die Zähler (11, 12) einen zyklischen Zählbereich von NIA aufweisen, die Generatorschaltung (7) eine digitale Zähldifferenz von η erzeugt, wobei η zwischen 1 und N ist, der erste und zweite effektive Zähler (11, 220, 12, 221) jeweils einen Zählbereich von N/2 besitzen und die Zählerdifferenz π der beiden effektiven Zähler (11, 220, 12, 221) für jeden Eingangsimpuls gleich 1 ist und die Ausgangssignale eine Grundfrequenz von F aufweisen.

13. Wandler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzzähler (26) einen Zählbereich von N/2 aufweist und die asymmetrische Steuerschaltung (25) eine Zählung der beiden effektiven Zähler (11, 220, 12, 221) bewirkt, die im wesentlichen symmetrisch zur Zählung des Referenzzählers (26) ist.