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Analog-Digital-Umsetzer
EMI1.1
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EMI2.1
<tb>
<tb> oderDekadischeZahl <SEP> Stellenwerte <SEP> Binärzahl
<tb> der
<tb> Binärzahl <SEP> : <SEP> 4221
<tb> l <SEP> COOL <SEP>
<tb> 2 <SEP> 0L00
<tb> 3 <SEP> 0L0L
<tb> 4 <SEP> LOOO
<tb> 5 <SEP> LOOL
<tb> 6 <SEP> LLOO
<tb> 7 <SEP> LLOL
<tb> 8 <SEP> LLLO
<tb> 9 <SEP> LLLL
<tb>
Bei diesem Code ist jeder Binärzahl eindeutig eine dekadische Zahl zuzuordnen, nämlich jene, die gleich ist der Summe der gewogenen Ziffemwerte der Binärzahl.
Umgekehrt gibt es jedoch bei manchen
Zahlen keine eindeutige Zuordnung, denn wie die folgende Tabelle zeigt, entsprechen den Zahlen 2 - 7 nicht nur die oben angegebenen Binärzahlen, sondern auch die nachstehenden :
EMI2.2
<tb>
<tb> 2 <SEP> entspricht <SEP> nicht <SEP> nur <SEP> OLOO, <SEP> sondern <SEP> auch <SEP> OOLO
<tb> 3 <SEP> entspricht <SEP> nicht <SEP> nur <SEP> OLOL, <SEP> sondern <SEP> auch <SEP> OOLL
<tb> 4 <SEP> entspricht <SEP> nicht <SEP> nur <SEP> LOOO, <SEP> sondern <SEP> auch <SEP> OLLO
<tb> 5 <SEP> entspricht <SEP> nicht <SEP> nur <SEP> LOOL, <SEP> sondern <SEP> auch <SEP> OLLL
<tb> 6 <SEP> entspricht <SEP> nicht <SEP> nur <SEP> LLOO, <SEP> sondern <SEP> auch <SEP> LOLO
<tb> 7 <SEP> entspricht <SEP> nicht <SEP> nur <SEP> LLOL, <SEP> sondern <SEP> auch <SEP> LOLL
<tb>
Der oben gezeigte Umstand,
dass einem Messwert verschiedene Binärzahlen zugeordnet werden können, hat bei der Stufenverschlüsselung den Nachteil zur Folge, dass beim Auftreten von Messgrössen, die innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches gleich einem der Werte 2-7 sind, es von Zufälligkeiten abhängt, welche der beiden möglichen Binärzahlen dann tatsächlich gebildet wird.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich bei Codes, mittels derer Zahlen, die grösser als 9 sind, dargestellt werden können. Beim Code mit den Stellenwerten 8-4-2-1 kann beispielsweise die Zahl 10 durch 8 + 2 dargestellt werden, anstatt durch "Null" in der niederen Dekade und "Eins" in der nächst höheren Dekade.
Die angeführten Nachteile bekannter Einrichtungen zur Stufenverschlüsselung werden durch die Erfindung vermieden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Analog-Digital-Umsetzer zur Bildung mehrziffriger binärer Zahlen, deren Zahlenwerte gleich der Summe ihrer mit den zugeordneten Stellenwerten multiplizierten Ziffernwerte sind, insbesondere im tetradischen Code, wobei der Umsetzer eine Vergleichsschaltung aufweist, der einerseits die analoge Messgrösse und anderseits eine elektrische Vergleichsgrösse zugeführt ist, die durch die Summe einzelner Teilgrössen gebildet ist, von denen jede einer Ziffer der binären Zahl zugeordnet ist und ein deren Stellenwert entsprechendes Vielfaches eines Einheitswertes darstellt und die Vergleichsschaltung einen bei Überwiegen des analogen Messwertes gegenüber der jeweiligen Vergleichsgrösse belegten Ausgang aufweist,
und wobei weiters jede der Teilgrössen in Abhängigkeit von einer zugeordneten Schalteinrichtung dem Stromkreis der Vergleichsgrösse zuschaltbar ist und diese Schalteinrichtungen in Abhängigkeit von einem taktweise weitergeschalteten Schrittschaltwerk in vorgegebener Reihenfolge, vom höchsten zum kleinsten Vielfachen des Einheitswertes fallend, aktiviert sind, und jede Schalteinrichtung einen zweiten, an den Ausgang der Vergleichsschaltung angeschlossenen Eingang aufweist, wobei bei Belegung beider Eingänge die dauernde Zuschaltung der Teilgrösse in den Stromkreis der Vergleichsgrösse und die Belegung eines die Binärzahl bildenden, weiteren Ausganges erfolgt.
Die als Nachteile der bekannten Schaltungen dieser Art angeführte Unsicherheit bei der Bildung der Ziffern wird erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass bei jeder Schalteinrichtung, deren zugeordnetes Vielfaches einem vorhergehenden Vielfachen gleich ist oder deren Vielfaches summiert mit einem oder mehreren vorhergehenden Vielfachen einem andern vorhergehenden Vielfachen gleich ist, dem dem Ausgang der Vergleichsschaltung zugeordneten Eingang ein Koinzidenzgatter vorgeschaltet ist, an dessen Eingänge die Ausgänge der vorhergehenden Schalteinrichtungen, deren Vielfaches gleich ist dem Vielfachen der jeweiligen Schalteinrichtung oder deren Vielfaches gleich ist der Summe des Vielfachen der jeweiligen Schalteinrichtung und des oder der andern vorangehenden Vielfachen, geführt sind.
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Bei Verwendung eines Binärcodes, dessen Binärziffern in der Reihenfolge der Stellen die Werte 4, 2, 2 und 1 aufweisen, ist dem Schalter, der zur Einschaltung der der dritten Stelle zugeordneten Vergleichs- grösse dient, ein Koinzidenzgatter vorzuschalten, das mit zusätzlichen Eingängen an die Ausgänge der der ersten und der zweiten Stelle zugeordneten Schalter angeschlossen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es handelt sich hiebei um eine Schaltung, bei der die Messgrösse durch einen ihr proportionalen Strom J1 dargestellt wird, der als analoge Grösse dem Eingang der Schaltung zugeführt wird. Als Vergleichsgrösse dient hier ein aus einer
Konstantspannungsquelle K gewonnener Strom J2, der überwiderstände Rl... R4 aufgeteilt fliesst, deren Leitwerte im Verhältnis 4 : 2 : 2 : 1 gestuft sind.
Den Widerständen Rl... R4 sind je zwei Dioden Dl, Dl'... D4, D4'vorgeschaltet. Über die
Dioden Dl... D4 sind die Widerstände R1... R4 der Konstantspannungsquelle K unmittelbar parallelgeschaltet. Über die Dioden D1'... D4'sind die Widerstände Rl... R4 an Schalteinrich- tungen Sl... S4, die in folgenden kurz als "Schalter" bezeichnet sind, angeschlossen. Mittels dieser
Schalter können die Potentiale an den zu den Widerständen Rl... R4 führenden Dioden Dl'... D4' entweder so eingestellt werden, dass die letztgenannten Dioden gesperrt bleiben, oder so, dass die andern
Dioden Dl... D4 gesperrt werden.
Mit V ist ein empfindlicher Verstärker bezeichnet, an dessen Eingang zwei antiparallele Dioden
D5 und D6 geschaltet sind. Über die beiden Dioden verlaufen die Strompfade der Ströme J1 und J2 gegensinnig. Durch die Dioden D5 und D6 wird der Eingang des Verstärkers V gegen Übersteuerung geschützt, da die entsprechend ausgewählten Dioden bei zu grosser Spannung eine Bedämpfung bewirken.
Das Vorzeichen der Eingangsspannung hängt vom Überwiegen des Stromes J1 bzw. J2 ab.
Wenn durch den Schalter Sl die Diode Dl geöffnet wird, so fliesst ein durch den Widerstand R1 bestimmter Strom über die Diode D6 und erzeugt am Eingang des Verstärkers V einen entsprechen- den Spannungsabfall. Wird durch den Schalter Sl die Diode Dl gesperrt und dafür die Diode D1' geöffnet, so fliesst der Strom über den Widerstand Rl, die Diode Dl und den Schalter S l auf einem in den Zeichnungen nicht näher dargestellten Weg über Erde zur Konstantspannungsquelle zurück.
Mit T ist der Taktgeber eines Schieberegister bezeichnet, das die Stufen SR1... SR4 aufweist, die der Reihe nach durch den Taktgeber einzeln eingeschaltet werden und im Zustand der Einschaltung jeweils die zugeordneten Schalter Sl... S4 betätigen.
Die Schalter Sl... S4 sind als bistabile Kippstufen ausgebildet, die bei Betätigung ein Sperrpotential an die zugeordneten Dioden Dol*... D4'legen, wodurch die die zugehörigen Widerstände Rl... R4 durchfliessenden Teilströme über die entsprechenden Dioden D1... D4 an den Eingang des Verstärkers V geleitet werden.
Weiters sind die Schalter Sl... S4 mit je einem zweiten Eingang versehen, der an den Ausgang des Verstärkers V angeschlossen ist und über den gegebenenfalls Rückstellimpulse des Verstärkers empfangen werden. An die Ausgänge der Schalter Sl... S4 sind die den entsprechenden Stellenwerten der Binärzahl zugeordneten Eingänge eines Speichers Z angeschlossen. Dieser Speicher steuert in an sich bekannter Weise die Umsetzung der Binärzahl in die entsprechende dekadische Zahl.
Die den Schaltern Sl... S4 zugeordneten Stellenwerte 4-2-2-1 der Binärzahl sind in den Zeichnungen in den Schaltersymbolen in Klammern eingetragen.
Schliesslich ist noch beim Schalter S3 dem an den Verstärker V angeschlossenen Eingang ein Koinzidenzgatter G vorgeschaltet, das selbst mit zwei weiteren Eingängen versehen ist, die an die Ausgänge der Schalter Sl und S2 angeschlossen sind.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Analog-Digital-Umsetzers ist folgendermassen :
Die darzustellende Messgrösse wird auf nicht näher beschriebene Weise in einen proportionalen Strom J1 umgesetzt, der dem Eingang der erfindungsgemässen Schaltung zugeführt wird. Zur Durchführung einer Messung wird der Taktgeber T angelassen, der zunächst die Stufe SRI des Schieberegisters einschaltet, wodurch auch der Schalter Sl in seine Einschaltstellung gebracht wird.
Zu Beginn des Messvorganges befinden sich alle Schalter Sl... S4 in der Ruhestellung, in der alle Dioden Dl... D4 gesperrt sind, während die Dioden Dl'... D4'die die Widerstände Rl... R4 durchfliessenden Ströme über die Erde an die Konstantspannungsquelle zurückführen. Nach Einschaltung des Schalters Sl wird die Diode Dl'gesperrt und die Diode Dl geöffnet, so dass der den Widerstand Rl durchfliessende Strom seinen Weg nunmehr über die Dioden D1 und D6 nimmt und als Vergleichsstrom J2 dem Eingangsstrom J1 am Eingang des Verstärkers V entgegenwirkt, der dort seinen Weg über die Diode D5 nimmt.
Wenn der Eingangsstrom J1 kleiner ist als der Vergleichsstrom J2, so liefert der Verstärker V ein Ausgangssignal, das den Schalter Sl in seine Ruhelage
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zurückstellt und damit die Abschaltung des Stromes J2 bewirkt. Bei Überwiegen des Eingangsstromes J1 erhält der Verstärker V ein Eingangssignal mit umgekehrter Polarität und liefert dann kein Ausgangs- signal. Somit bleibt dann der Schalter Sl in seiner Einschaltstellung, was mit der Ziffer "L" an der ersten Stelle registriert wird. Auch der Vergleichsstrom J2 fliesst in einer Stärke, die vier Stromeinhei- ten entspricht, weiter.
Beim nächsten Impuls des Taktgebers T wird die Stufe SRI des Schieberegisters abgeschaltet und dafür die Stufe SR2 und mittels dieser der Schalter S2 eingeschaltet, wodurch die Diode D21 gesperrt und die Diode D2 geöffnet wird. Dadurch wird der Vergleichsstrom J2 um den über den Wi- derstand R2 fliessenden Strom vermehrt.
Das Vorzeichen der Differenz zwischen dem Eingangsstrom J1 und dem neuen Wert des Vergleichs- stromes J2 entscheidet neuerdings in entsprechender Weise, ob der Schalter S2 zurückgestellt wird oder eingeschaltet bleibt und die Ziffer "0" oder "L" registriert wird.
In der angegebenen Weise werden auch die Schalter S3 und S4 betätigt und durch schrittweisen Vergleich des Eingangsstromes J1 mit dem jeweiligen Vergleichsstrom J2 in Abhängigkeit vom Vorzeichen der Differenz beider Ströme die entsprechenden Binärziffern festgestellt und darauf im Spei- cher Z festgehalten.
Wenn die Messgrösse gleich einem Zahlenwert ist oder sich um die Abgleichtoleranz der Vergleichsströme davon unterscheidet, kann es ohne die erfindungsgemäss vorgesehene Gatterschaltung zu einer Fehlanzeige dadurch kommen, dass beispielsweise bei Anzeige der Zahl "2" beim zweiten Schritt über den Widerstand R2 ein etwas zu grosser Vergleichsstrom J2 geführt wird, der also den Eingangsstrom J1 überschreitet und somit an der zweiten Stelle zur Ziffernanzeige "0" Anlass gibt.
Beim dritten Schritt könnte jedoch der Fall eintreten, dass durch eine inzwischen eingetretene geringfügige Vergrösserung des Eingangsstromes J1 oder durch einen etwas zu kleinen Vergleichsstrom J2 über den Widerstand R3 an der dritten Stelle die Ziffer"L"angezeigt wird, welche Anzeige jedoch unrichtig wäre, da für die Zahl"2"die Binärzahl"OLOO"und nicht"OOLO"vorgesehen ist.
Um solche Fehlanzeigen zu vermeiden, ist dem Schalter S3 das an die Ausgänge der Schalter Sl und S2 angeschlossene Gatter G vorgeschaltet, das die Anzeige der Ziffer "L" an der dritten Stelle verhindert, wenn nicht an der ersten und zweiten Stelle ebenfalls die Ziffer "L" steht. Dass diese Bedingung für die Bildung der Zahlen des 4-2-2-1-Codes hinreichend ist, kann aus der oben angeführten Tabelle entnommen werden.
Bei allen Codes sind die Koinzidenzgatter dem bzw. den Schaltern vorzuschalten, bei denen die Gefahr besteht, d ass durch Ungenauigkeiten der über die entsprechenden Widerstände fliessenden Ströme unrichtige Vergleichsströmeund dadurch falsche Ziffernkombinationen Zustandekommen. Die Eingänge der Koninzidenzgatter sind hiebei an jene Schalter anzuschliessen, die im Zuge der schrittweisen Festlegung der Ziffernwerte vorher betätigt werden und deren vorangegangene Einschaltung die Bildung eines unrichtigen Vergleichsstromes ausschliesst.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.