DE1092706B - Elektronischer Stufenschalter - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein elektronischer Stufenschalter mit umkehrbarer Fortschaltrichtung, vorzugsweise zur Verwendung in elektronischen Rechenmaschinen zum Betreiben von Speicheranordnungen in Matrizenform.

In elektronischen Rechenmaschinen oder ähnlichen datenverarbeitenden Maschinen werden elektronische Stufenschalter für die verschiedensten Operationen in großer Anzahl verwendet. Diese Stufenschalteinrichtungen werden vorzugsweise aus bistabilen Schaltgliedern, wie beispielsweise Flip-Flops, aufgebaut und sind in vielen Ausführungen bekanntgeworden. Sie verarbeiten die ihnen zugeführten Impulse in einer durch ihre Schaltungsanordnung festgelegten Fortschaltrichtung.

Innerhalb einer daten verarbeitenden Anlage tritt jedoch häufig das Problem auf, eine Information in beiden möglichen Verarbeitungsrichtungen zugänglich zu machen. Wird beispielsweise eine Dezimalzahl mittels einer Eingabevorrichtung in der Ziffernreihenfolge von höheren zu niedrigen Dekaden in den Speicher einer Rechenmaschine eingegeben, wie es bei der Betätigung einer Tastatur üblich ist, so muß das Auslesen dieser Dezimalzahl aus dem Speicher in der Ziffernreihenfolge von niedrigen zu höheren Dekaden erfolgen, da die Maschine die Zahlen in dieser Reihenfolge verarbeitet. Der genannte Speicher muß also in zwei Richtungen betrieben werden. Mit bekannten Stufenschalteinrichtungen konnte dies nur dadurch ermöglicht werden, daß für jede Fortschaltrichtung ein besonderer Stufenschalter vorgesehen wurde. Dagegen wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen elektronischen Stufenschalters die Aufgabe der Fortschaltung in zwei entgegengesetzten Richtungen geschickt und mit geringem zusätzlichen Aufwand an Schaltungselementen gelöst, ohne daß die Zahl der Schaltstufen, wie sie sich für die Fortschaltung in einer Richtung ergibt, vergrößert wird. Demgemäß ist der elektronische Stufenschalter gemäß der Erfindung, bei dem die einzelnen Schaltstufen aus bistabilen Schaltgliedern, vorzugsweise Flip-Flops, bestehen und bei dem jeweils ein erster Eingang der bistabilen Schaltglieder mit Taktimpulsen beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umkehr der Fortschaltrichtung jeder der beiden Ausgänge eines bistabilen Umschalters, z. B. eines Flip-Flops, mit einer der um Eins verminderten Anzahl der Schaltstufen entsprechenden Gruppe von »Und«-Schaltungen in Verbindung steht, über die der Ausgang jeder Schaltstufe außer der ersten und der letzten, mit dem zweiten Eingang sowohl der nachfolgenden wie der vorhergehenden Schaltstufe, der Ausgang der ersten bzw. letzten Schaltstufe mit dem Eingang der nachfolgenden bzw. vorhergehenden Schaltstufe gekoppelt ist, und daß die zweiten Eingänge der ersten und letzten Schaltstufe mit der Eingangsklemme für den Auslöseimpuls über je eine »Und«-Schaltung verbunden sind, zu deren Vorbe-Elektronischer Stufenschalter

Anmelder:
Olympia Werke A. G., Wilhelmshaven

Dipl.-Ing. Hugo Reichert, Wilhelmshaven,

ist als Erfinder genannt worden

reitung ein zusätzliches bistabiles Schaltglied, z. B. ein Flip-Flop, vorgesehen ist.

Besondere Vorteile und Eigenschaften des Stufenschalters werden in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild' des elektronischen Stufenschalters,
Fig. 2 einen Impulsplan für die Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 bis 5 schaltungstechnische Ausführungen der in Fig. 1 schematisch dargestellten Blöcke.

In Fig. 1 werden der Einfachheit wegen nur vier Schaltstufen des Stufenschalters dargestellt. Gebildet werden die Schaltstufen durch die Flip-Flops f_x bis f_t und die »Oder«-Schaltungen O₁ bis O₄. Flip-Flop F₅ dient als bistabiles Schaltglied zur Umkehr der Fortschaltrichtung, F₆ zur Umschaltung des Auslöseimpulses an Eingangsklemme 2 bei Umkehr der Fortschaltrichtung, zu welchem Zweck zwischen der Klemme 2 und den »Und«-Schaltungen U₆ und U₁ leitende Verbindung besteht. Die mit M₀ bis U₇ gekennzeichneten Blöcke sind symbolische Darstellungen bekannter »Und«-Schaltungen. Die Eingangsklemme 1 ist mit den rechten Eingängen der Flip-Flops f_x bis Z₄ verbunden und wird mit einer Taktimpulsfolge beaufschlagt, die beispielsweise in elektronischen Rechenanlagen zur Synchronisation aller Schaltvorgänge zur Verfugung steht.

Fig. 3 zeigt die schaltungstechnische Ausbildung der in Fig. 1 mit F₁ bis F₄ bezeichneten Blöcke, also der Schaltstufen F₁ bis F₄ mit ihren »Oder«-Schaltungen O₁ bis o₄. Es ist ersichtlich, daß die Flip-Flops in bekannter Weise aus zwei Transistoren T₁ und T₈ aufgebaut sind und daß die in bekannter Weise mit zwei Dioden ausgeführten »Oder«-Schaltungen O₁ bis O₄ auf einfache Weise über die i?C-Glieder aus C₀ und R₀ mit der Basis des Transistors T₁ verbunden sind. Die Wirkungsweise der Flip-Flops und der »Oder«-Schaltungen sind bekannt, so daß auf ihre Beschreibung verzichtet werden kann. Die mit Ziffern bezeichneten Ein- und Ausgänge der Schaltung nach

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Fig. 3 sind mit den mit entsprechenden Ziffern gekenn- und die »Oder«-Schaltung O₁ auf den linken Eingang des

zeichneten Punkten des Blockschaltbildes nach Fig. 1 Flip-Flops f_x geleitet. Gleichzeitig trifft der in Fig. 2 in

verbunden zu denken. Weiterhin zeigt Fig. 4 die schal- Kurve 1 dargestellte Taktimpuls auf den rechten Eingang

tungstechnische Ausführung der Umkehrschaltglieder F₅ des Flip-Flops f_v Um zu gewährleisten, daß bei den

und F₆ in ebenfalls bekannter Bauweise als Flip-Flops aus 5 Flip-Flops f_x bis f_t gleichzeitig mit dem Taktimpuls auf

den Transistoren T₃ und T₄. Auch hier sind die mit Ziffern dem rechten Eingang die am linken Eingang über die

bezeichneten Ausgänge mit den entsprechenden Punkten »Oder«-Schaltungen O₁ bis O₄ eintreffenden Impulse die

in Fig. 1 verbunden zu denken. Die mit den BuchstabenR Flip-Flops in den zweiten stabilen Zustand (T₁ leitend,

und L versehenen Eingänge der Flip-Flops F₅ und F₆ sind T₂ sperrend [Fig. 3]) umschalten können, ist die Ein-

mit den Eingangsklemmen R und L in Fig. 1 in der io gangszeitkonstante T₁ = C₁R₁ der rechten Eingänge

gezeichneten Weise zu verbinden. kleiner gewählt worden als die Eingangszeitkonstante T₀

Bei der Schaltung nach Fig. 1 handelt es sich um eine = C₀A₀ (Fig. 3) (T₀ > T₁), zweckmäßiger Weise T₀ am Ende offene Stufenschalteinrichtung im Gegensatz =2T_X. Der am linken Eingang des Flip-Flops /\ einzum geschlossenen Ringzähler, bei dem die letzte Stufe treffende Auslöseimpuls schaltet daher f_x in den in Fig. 1 mit der ersten zu einem Ring verbunden ist. Daher sind 15 dargestellten Zustand um. Wie die Kurven 3 und 4 in zum Löschen der Schalteinrichtung keine weiteren Hilfs- Fig. 2 zeigen, wird dabei am Ausgang 3 ein positiver, am mittel notwendig; wie im folgenden noch beschrieben Ausgang 4 ein negativer Spannungssprung erzeugt. Der wird, braucht dazu nur die Zufuhr des Auslöseimpulses folgende zweite Taktimpuls am Eingang 1 bewirkt die am Eingang des Stufenschalters unterbrochen zu werden, Rückführung des Flip-Flops F₁ in seinen ersten stabilen so daß nach Ablauf der Schaltvorgänge die Stufenschalt- 20 Zustand (T₁ sperrend, T₂ leitend) und damit das Aufeinrichtung im gelöschten Zustand verharrt. Die Ver- treten eines negativen Spannungssprungs am Ausgang 3 wendung der offenen Schalteinrichtung bietet die Gewähr, und eines positiven am Ausgang 4. Der negative Impuls daß beim Auftreten eines Fehlimpulses dieser nach Been- am Ausgang 3 wird über die in beschriebener Weise für digung eines Durchlaufes die Schalteinrichtung bereits die Weiterleitung vorbereitete »Und«-Schaltung M₀, die verlassen hat. 25 Eingangsklemme 13 und die »Oder«-Schaltung O₂ an den

An dem Blockschaltbild nach Fig. 1 wird die Wirkungs- linken Eingang der zweiten Schaltstufe, des Flip-Flops f₂, weise des erfindungsgemäßen elektronischen Stufen- geführt, wo er gleichzeitig mit dem zweiten Taktimpuls schalters beschrieben. Zur Erläuterung dient der Impuls- am rechten Eingang von f₂ eintrifft. Wegen der schon plan nach Fig. 2, in dem die Potentialverläufe der wesent- beschriebenen Bemessung der Eingangszeitkonstanten lichsten, durch Ziffern gekennzeichneten Punkte des 30 führt auch hier der negative Ausgangsimpuls des Flip-Blockschaltbildes Fig. 1 dargestellt sind. Flops f_x zur Umschaltung des Flip-Flops f₂ in seinen

Wie bereits erwähnt, ist die Eingangsklemme 1 mit den zweiten stabilen Zustand (T₁ leitend, T₂ sperrend). Der rechten Eingängen der Schaltstufen F₁ bis F₄, also jeweils folgende dritte Taktimpuls übernimmt die Rückschaltung mit der Eingangsschaltung des Transistors T₂ in Fig. 3 in den ersten Zustand, wodurch ein weiterer negativer verbunden. Die Klemme 1 wird mit der als Fortschalt- 35 Impuls über die »Und«-Schaltung U₂, Eingang 15 und impulse dienenden Taktimpulsfolge aus negativen Im- »Od endschaltung O₃ an den linken Eingang des Flippulsen, wie sie Fig. 2 in der Kurve 1 zeigt, beaufschlagt, Flops f₃ geleitet wird. Die »Und«-Schaltung U₁ ist, wie so daß ohne Einwirkung anderer Impulse in jeder Schalt- bereits beschrieben, für die Fortleitung des Impulses gestufe sich die rechten Hälften, also jeweils die Tran- sperrt. Auf die geschilderte Weise wandert der Schaltsistoren T₂ (Fig. 3), in leitendem Zustand befinden. Die 40 impuls von Schaltstufe zu Schaltstufe von links nach Schalteinrichtung hat ihre Ruhestellung eingenommen, rechts (Fig. 1). Fig. 2 stellt die zugehörigen Potentialsie ist gelöscht. Die Umkehr-Schaltglieder F₅ und F₆ verlaufe dar. Der Stufenschalter bleibt nach Rückkönnen sich dabei in irgendeinem ihrer beiden stabilen führung der letzten Schaltstufe gelöscht, bis ein weiterer Zustände befinden. Die weitere Wirkungsweise des erfin- Auslöseimpuls eine erneute Auslösung des Schaltvorgangs dungsgemäßen Stufenschalters ergibt sich bei Betrachtung 45 bewirkt,
der beiden Fortschaltrichtungen.

Linkslauf

Rechtslauf Vor Beginn des Schaltvorgangs wird zur Einstellung

der Fortschaltrichtung ein negativer Impuls auf den Ein-

Vor Beginn des Schaltvorgangs wird zur Einstellung 50 gang L, »Linkslauf«, (Fig. 1 und 4) gegeben, der die Umder Fortschaltrichtung ein negativer Impuls auf den Ein- kehr-Schaltglieder, die Flip-Flops F₅ und F₆, in ihren gang R »Rechtslauf« (Fig. 1 und 4) gegeben, der die Um- zweiten stabilen Zustand (T₃ leitend, T₄ sperrend) umkehr-Schaltglieder, die Flip-Flops F₅ und F₆, die gezeich- schaltet. Die beim Rechtslauf geschilderten Potentialnete Lage einnehmen läßt. Wie aus der Fig. 4 zu ersehen Verhältnisse werden umgekehrt, wodurch nun die »Und«- ist, werden dadurch die Transistoren T₄ leitend, so daß 55 Schaltungen (nach Fig. 5) U₀, U₂, U₁ und W₆ für die Weiterdie an den Ausgangsklemmen 20 und 22 auftretenden leitung von Impulsen gesperrt, die »Und«-Schaltungen U₁, Spannungen annähernd dem Spannungswert der positiven u₃, M₆ und M₇ jedoch für die Fortschaltung der Impulse Gleichspannungsquelle (+) entsprechen, während die vorbereitet werden. Der an der Eingangsklemme 2 ein-Spannungen an den Ausgangsklemmen 19 und 21 etwa treffende Auslöseimpuls trifft nach dieser Umkehr der den Spannungswert der negativen Gleichspannungs- 60 Fortschaltrichtung über die »Und«-Schaltung M₇, Einquelle (—) beibehalten. Infolgedessen sind die »Und«- gang 18 und die »Oder«-Schaltung o₄ auf den linken Einschaltungen (bei der in Fig. 5 dargestellten, hier ver- gang der durch den Flip-Flop /"₄ gebildeten Schaltstufe, wendeten Polung der Dioden) U₁, u₃, u_b und u₇ durch ihre Alle unter dem Absatz »Rechtslauf« geschilderten Schaltals bekannt vorausgesetzte Wirkungsweise für die Fort- vorgänge laufen in umgekehrter Fortschaltrichtung ab. schaltung von Impulsen gesperrt, die »Und«-Schaltun- 65 Der negative Ausgangsimpuls des Flip-Flops f₄ am Ausgen U₀, u₂, M₄ und «„ jedoch zur Weiterleitung von Im- gang 9 wird über die vorbereitete »Und«-Schaltung M₅, pulsen vorbereitet. Tritt jetzt an der Eingangsklemme 2 Eingang 16 und die »Oder«-Schaltung O₃ auf den linken der Auslöseimpuls zur Auslösung des Schaltvorgangs auf, Eingang der Schaltstufe F₃ weitergeleitet, der negative wie er in der Kurve 2 in Fig. 2 gezeigt wird, so wird er Ausgangsimpuls der Schaltstufe F₃ am Ausgang 7 über über die »Und«-Schaltung M₆, Klemme 11 (Fig. 1 und 3) 70 die »Und«-Schaltung U₃, Eingang 14 und die »Oder«-

Schaltung O₂ auf den linken Eingang der Schaltstufe F₂ usw.

Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, daß mit Hilfe der Umkehr-Schaltglieder F₅ und F₆ mit ihren zugehörigen »Und«-Schaltungen eine Umkehr der Fortschaltrichtung erreicht werden kann durch wechselweise Verbindung der Ausgänge und Eingänge der einzelnen aufeinanderfolgenden Schaltstufen und durch Umschaltung des Auslöseimpulses von einem Ende des elektronischen Stufenschalters zum anderen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronischer Stufenschalter, bei dem die einzelnen Schaltstufen aus bistabilen Schaltgliedern, z. B. Flip-Flops, bestehen und bei dem jeweils ein erster Eingang der bistabilen Schaltglieder mit Taktimpulsen beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umkehr der Fortschaltrichtung jeder der beiden Ausgänge (21, 22) eines bistabilen Umschalters, z. B. eines Flip-Flops (F₅), mit einer der um Eins verminderten Anzahl der Schaltstufen (F₁ bis F₄) entsprechenden Gruppe von »Und«-Schaltungen (ti₀, u₂, M₄ bzw. U₁, U₃, U₅) in Verbindung steht, über die der Ausgang jeder Schaltstufe (F₂ und F₃), außer der ersten und der letzten, mit dem zweiten Eingang (12, 13; 14, 15; 16, 17) sowohl der nachfolgenden wie der vorhergehenden Schaltstufe, der Ausgang der ersten bzw. letzten Schaltstufe (F₁ bzw. F₄) mit dem Eingang (13 bzw. 16) der nachfolgenden bzw. vorhergehenden Schaltstufe gekoppelt ist, und daß die zweiten Eingänge (11, 18) der ersten und letzten Schaltstufe (F₁ und F₄) mit der Eingangsklemme (2) für den Auslöseimpuls über je eine »Und«-Schaltung (u_e und U₁) verbunden sind, zu deren Vorbereitung ein zusätzliches bistabiles Schaltglied, z. B. ein Flip-Flop (F₆), vorgesehen ist.

2. Elektronischer Stufenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Eingänge der Schaltstufen (F₁ bis F₄) mit den zugehörigen zweiten Eingängen ihrer bistabilen Schaltglieder {f₁ bis f₄) über »Oder«-Schaltungen (O₁ bis O₄) verbunden sind.

3. Elektronischer Stufenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs-Schaltelemente (C₀, C₁, R₀, R₁) der bistabilen Schaltstufen (F₁ bis F₄) so bemessen sind, daß die Eingangs-Zeitkonstante für den Taktimpuls kleiner als die Eingangs-Zeitkonstante für den Auslöse- bzw. Fortschaltimpuls ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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