DE1111856B

DE1111856B - Counter circuits

Info

Publication number: DE1111856B
Application number: DEN10591A
Authority: DE
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1954-05-03
Filing date: 1955-05-03
Publication date: 1961-07-27

Description

Zählstromkreise Die Erfindung betrifft Zählstromkreise, insbesondere eine Ventilschaltung zum Koppeln ferroresonanter Flip-Flop-Kreise zu einem Binärzähler.Counting Circuits The invention relates to counting circuits, in particular a valve circuit for coupling ferroresonant flip-flop circuits to a binary counter.

Bekannt sind Binärzählstromkreise, die mit mehreren, in Serie geschalteten ferroresonanten Flip-Flops ausgestattet sind. Bisher war es üblich, Flip-Flop-Kreise, die als aufeinanderfolgende Stufen des Zählers arbeiten, durch Gleichrichtungs- und Differenzierungsmittel zwischenzukoppeln, wobei die Steuerimpulse zu einem Steuereingang der ersten Stufe geführt werden und das Gleichrichtungs- und Differenzierungsmittel zwischen der ersten und zweiten Stufe auf einen Wechsel des Zustandes des ersten, einen »Übertrag« anzeigenden Flip-Flops anspricht, so daß ein Steuerimpuls für die zweite Stufe erzeugt wird. In der gleichen Weise spricht das zwischen der zweiten und dritten Stufe vorgesehene Gleichrichtungs- und Differenzierungsmittel auf einen Wechsel des Zustandes der zweiten, einen »übertrag« anzeigenden Stufe an, so daß ein Steuerimpuls für die dritte Stufe erzeugt wird, usw.Binary counting circuits are known which have several connected in series ferroresonant flip-flops. Up until now it was customary to use flip-flop circles, which work as successive stages of the counter, through rectification and differentiating means to be inter-coupled, the control pulses being fed to a control input the first stage and the rectifying and differentiating means between the first and second stage to a change in the state of the first, a "carry" indicating flip-flops responds, so that a control pulse for the second stage is generated. It speaks in the same way between the second and third stage rectifying and differentiating means to one Change of the state of the second stage, which indicates a "carry over", so that a control pulse for the third stage is generated, etc.

Es muß zugegeben werden, daß beispielsweise durch »Altern« entstehende Schwankungen der Teilewerte in derartig vorstehend beschriebenen Anordnungen die elektrische Charakteristik der Stufen und/ oder des Gleichrichtungs- und Differenzierungsmittels beeinflussen. Als Folge dieser Schwankungen können die Amplitude und die Impulsbreite der abgeleiteten Steuerimpulse derart verändert werden, daß Fehlzählungen durch den Stromkreis entstehen. Es muß weiter zugegeben werden, daß ein Zählstromkreis, in welchem die »übertrag«-Arbeitsgänge nacheinander - wie vorstehend dargelegt - durchgeführt werden, in der Arbeitsweise unvermeidlich langsamer sein muß als eine Anordnung, in der die Steuerimpulse gleichzeitig jeder Stufe zugeführt werden.It must be admitted that, for example, "aging" gives rise to Fluctuations in the part values in such arrangements described above the electrical characteristics of the stages and / or of the rectifying and differentiating means influence. As a result of these fluctuations, the amplitude and the pulse width the derived control pulses are changed in such a way that miscounts by the circuit arise. It must also be admitted that a counting circuit, in which the "transfer" operations one after the other - as explained above - be carried out, in the operation must inevitably be slower than one Arrangement in which the control pulses are applied to each stage at the same time.

Die vorliegende Erfindung sucht diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß die von einer unabhängigen Impulsquelle abgeleiteten Steuerimpulse gleichzeitig jeder Stufe zugeführt werden, wodurch sichergestellt wird, daß die Amplitude und Breite der Steuerimpulse nicht den aus den Änderungen der Teilewerte entstehenden Schwankungen ausgesetzt sind. Diese Art der Zuführung der Steuerimpulse zu dem Zähler beschleunigt außerdem die Arbeitsgeschwindigkeit.The present invention seeks to avoid these disadvantages by that the control pulses derived from an independent pulse source are simultaneous are fed to each stage, ensuring that the amplitude and The width of the control impulses is not the same as that resulting from the changes in the part values Are exposed to fluctuations. This way of supplying the control pulses to the counter also accelerates the working speed.

Demgemäß geht die Erfindung aus von einem binären Zähler aus hintereinandergeschalteten bistabilen Stufen, von denen die erste Stufe durch jeden Eingangsimpuls und die folgenden Stufen jeweils dann umgeschaltet werden, wenn die vorhergehende Stufe von dem zweiten in den ersten stabilen Zustand übergeht; sie ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang der zweiten und jeder der folgenden Stufen über eine UND-Schaltung der Zählimpuls und die Ausgangsimpulse aller vorangehenden Stufen zugeleitet werden.Accordingly, the invention is based on a binary counter connected in series bistable stages, the first stage of which by each input pulse and the following levels are switched when the previous level transition from the second to the first stable state; it is characterized by that the input of the second and each of the following stages via an AND circuit the counting pulse and the output pulses of all preceding stages are fed in.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in Kaskade geschaltete, ferroresonante Flip-Flop-Stufen an einer Wechselspannungsquelle angeschlossen. Zu jeder Stufe gehören zwei Leitungszweige, von denen jeweils der eine verhältnismäßig stark und der andere verhältnismäßig schwach leitet. Die Leitungszustände der Zweige jeder Stufe sind durch Anlegung eines Steuerimpulses an den einzigen Eingang der Stufe umkehrbar. Die zu zählenden Impulse werden unmittelbar an den Eingang der ersten Stufe und über Diodenventilkreise an die Eingänge sämtlicher übrigen Stufen geleitet. Die Diodenventilkreise sprechen nicht nur auf diese zu zählenden Impulse, sondern auch auf die Ausgangswechselspannung der vorangehenden Stufe und auf den Ausgang des mit dem Eingang der vorangehenden Stufe gekoppelten Ventilkreises an. Die Eingänge eines jeden Ventilkreises sind über Kristalldioden, einen gemeinsamen Punkt und einen durch einen Kondensator nebengeschlossenen Begrenzungswiderstand mit einer positiven Gleichspannungsquelle verbunden. Der genannte Kondensator dient zum Ausfiltern der durch den Wechselstromeingang bewirkten Wechselstromwelligkeit an dem Ventilausgang. Der Ausgang des Ventilkreises kann entweder an verhältnismäßig hoher oder an verhältnismäßig niedriger Gleichspannung liegen. Die Zeitkonstante eines in dem Ausgang des Ventilkreises liegenden Kopplungskondensators mit dem Begrenzungswiderstand bewirkt, daß ein Spannungsanstieg an dem Ventilkreisausgang allmählich erfolgt. Andererseits bewirkt die Zeitkonstante dieses Ausgangskondensators mit dem niedrigen Widerstand der Kristalldiode, an welche Zählimpulse gelegt werden, daß ein Spannungsabfall an dem Ventilkreisausgang jäh erfolgt. Die von jedem Ventilkreis abgeleitete hohe oder niedrige Gleichspannung wird an den folgenden Ventilkreis weitergeleitet, während der jähe, durch den Kopplungskondensator abgetastete Spannungsabfall einen scharfen Impuls erzeugt, welcher an den Steuereingang jener Stufe gelegt wird, an die der Ventilkreisausgang angeschlossen ist.In one embodiment of the invention, cascaded, ferroresonant flip-flop stages connected to an alternating voltage source. to each level has two branches of the pipeline, one of which is proportionate strongly and the other leads relatively weakly. The line states of the branches of each stage are activated by applying a control pulse to the only input of the Level reversible. The pulses to be counted are sent directly to the input of the first stage and via diode valve circuits to the inputs of all other stages directed. The diode valve circuits not only respond to these pulses to be counted, but also on the output AC voltage of the previous stage and on the Output of the valve circuit coupled with the input of the previous stage. The inputs of each valve circuit are via crystal diodes, one common Point and a limiting resistor shunted by a capacitor connected to a positive DC voltage source. Said capacitor is used to filter out the AC ripple caused by the AC input at the valve outlet. The output of the valve circuit can either be relatively high or relatively low DC voltage. The time constant one in the output of the valve circuit lying coupling capacitor with the limiting resistor causes a voltage increase at the valve circuit output occurs gradually. On the other hand, the time constant affects this output capacitor with the low resistance of the crystal diode to which counting pulses are applied, that a voltage drop occurs suddenly at the valve circuit output. The ones from each valve circuit derived high or low DC voltage is applied to the following valve circuit passed on during the sudden voltage drop sensed by the coupling capacitor generates a sharp impulse which is applied to the control input of that stage, to which the valve circuit output is connected.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert, und zwar zeigt Fig. 1 ein Block-Schaltschema des in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zu beschreibenden Binärzählkreises, Fig. 2 ein Schaltschema eines einen einzigen Eingang aufweisenden ferroresonanten Flip-Flop-Kreises, Fig. 3 und 4 graphische Darstellungen der Arbeitsweise einer jeden der ferroresonanten Zweige des in Fig. 2 gezeigten Flip-Flop-Kreises, Fig. 5 eine Schaltschema des in dem Stromkreis gemäß Fig. 1 verwendeten Diodenventilkreises und Fig. 6 eine Zeittabelle der Spannungswellenform, aus der die Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten Stromkreises zu ersehen ist.The embodiment of the invention is described below with reference to Drawings explained, namely Fig. 1 shows a block diagram of the in one preferred embodiment to be described binary counting circuit, Fig. 2 is a circuit diagram a ferroresonant flip-flop circuit having a single input, Fig. 3 and 4 are graphs showing the operation of each of the ferroresonants Branches of the flip-flop circuit shown in FIG. 2, FIG. 5 shows a circuit diagram of the in The diode valve circuit used in the circuit according to FIG. 1 and FIG. 6 shows a time table the voltage waveform from which the operation of the circuit shown in FIG can be seen.

Das Blockschema in Fig. 1 zeigt drei aus Flip-Flop-Kreisen A 0, A 1 und A 2 bestehende Stufen 20, 21 und 22 eines Binärzählers. Jede Stufe ist mit der folgenden über einen Diodenventilkreis verbunden, und zwar verbindet der Ventilkreis G 1 die Stufe 20 mit der Stufe 21 und der Ventilkreis G2 die Stufe 21 mit der Stufe 2=. Ein gemeinsamer Eingangsleiter 9 liefert negative Quadratwellenimpulse C zum Umschalten der Stufen und ist unmittelbar mit dem Steuereingangsleiter 10 der Stufe 20 und über die Ventilkreise G1 und G2 mit den Steuereingangsleitern 19 und 31 der Stufen 21 bzw. 22 verbunden.The block diagram in FIG. 1 shows three stages 20, 21 and 22 of a binary counter consisting of flip-flop circuits A 0, A 1 and A 2. Each stage is connected to the following via a diode valve circuit, namely valve circuit G 1 connects stage 20 with stage 21 and valve circuit G2 connects stage 21 with stage 2 =. A common input conductor 9 supplies negative square wave pulses C for switching the stages and is directly connected to the control input conductor 10 of the stage 20 and via the valve circuits G1 and G2 to the control input conductors 19 and 31 of the stages 21 and 22, respectively.

Der Diodenventilkreis G 1 besteht aus zwei Eingangsleitern 11 und 12 und aus in diese eingeschalteten, mit einem gemeinsamen Punkt 13 verbundenen Kristalldioden D1 und D2. Der Punkt 13 ist über einen durch einen Kondensator 16 nebengeschalteten Begrenzungswiderstand 15 an eine positive Gleichspannungsquelle B+ angeschlossen. Die Dioden D1 und D, sind so gerichtet, daß Strom von der Quelle B+ zu den niedrigere Spannung führenden Ventilkreiseingängen fließen kann. Der Ausgang A, des Flip-Flop-Kreises A 0 der ersten Stufe ist mit dem ersten Eingangsleiter 11 und der gemeinsame Eingangsleiter 9 mit dem zweiten Eingangsleiter 12 des Ventilkreises G 1 verbunden. Der gemeinsame Punkt 13 in dem Ventilkreis G 1 ist über einen Kondensator 18 mit dem Steuereingangsleiter 19 der den Flip-Flop-Kreis A 1 enthaltenden Stufe 21 gekoppelt. Der Ventilkreis G2 ist ähnlich geschaltet wie der Ventilkreis G 1 und hat drei Eingangsleiter 21, 22 und 23, in welche mit einem gemeinsamen Punkt 24 verbundene Kristalldioden D.;, D4 bzw. D5 eingeschaltet sind. Der gemeinsame Punkt 24 ist über einen durch einen Kondensator 27 nebengeschalteten Begrenzungswiderstand 26 mit der positiven Gleichspannungsquelle B 4- verbunden. Der Ausgang A1 des Flip-Flop-Kreises A 1 steht mit dem ersten Eingangs-Leiter 21 des Ventilkreises G2, der Ausgang G1 des Ventilkreises G 1 mit dem zweiten Eingangsleiter 22 des Ventilkreises G2 und der gemeinsame Eingangsleiter 9 mit dem dritten Eingangsleiter 23 des Ventilkreises G 2 in Verbindung. Der gemeinsame Punkt 24 des Ventilkreises G2 ist über einen Kondensator 30 mit dem Steuereingangsleiter 31 des Flip-Flop-Kreises A 2 gekoppelt. Falls weitere Stufen erforderlich wären, so wären diese durch einen drei Eingänge aufweisenden, dem Ventilkreis G2 ähnlichen Ventilkreis mit den vorangehenden Stromkreisen verbunden.The diode valve circuit G 1 consists of two input conductors 11 and 12 and crystal diodes D1 and D2 connected to them and connected to a common point 13. The point 13 is connected to a positive DC voltage source B + via a limiting resistor 15 connected in addition by a capacitor 16. The diodes D1 and D are directed in such a way that current can flow from the source B + to the lower voltage valve circuit inputs. The output A of the flip-flop circuit A 0 of the first stage is connected to the first input conductor 11 and the common input conductor 9 is connected to the second input conductor 12 of the valve circuit G 1. The common point 13 in the valve circuit G 1 is coupled via a capacitor 18 to the control input conductor 19 of the stage 21 containing the flip-flop circuit A 1. The valve circuit G2 is connected in a similar way to the valve circuit G 1 and has three input conductors 21, 22 and 23 in which crystal diodes D, D 4 and D5 connected to a common point 24 are switched on. The common point 24 is connected to the positive DC voltage source B 4- via a limiting resistor 26 connected in addition by a capacitor 27. The output A1 of the flip-flop circuit A 1 is connected to the first input conductor 21 of the valve circuit G2, the output G1 of the valve circuit G 1 to the second input conductor 22 of the valve circuit G2 and the common input conductor 9 to the third input conductor 23 of the valve circuit G 2 in connection. The common point 24 of the valve circuit G2 is coupled to the control input conductor 31 of the flip-flop circuit A 2 via a capacitor 30. If further stages were required, they would be connected to the preceding circuits by a valve circuit which has three inputs and is similar to valve circuit G2.

Zur besseren Verständlichmachung des Ausführungsbeispieles der Erfindung wird anschließend ein einen einzigen Eingang aufweisender, ferroresonanter Flip-Flop-Kreis, wie er in jeder Stufe des Zählers verwendet wird, erläutert.For a better understanding of the embodiment of the invention is then a single input, ferroresonant flip-flop circuit, how it is used in each stage of the counter explains.

Gemäß Fig. 2 besteht ein Flip-Flop-Kreis aus zwei Zweigen Pa und Pb. In dem Zweig Pa liegt ein mit einem Kondensator C1 in Reihe geschaltetes, induktives Element L1 und in dem Zweig Pb ein mit einem Kondensator C2 in Reihe geschaltetes, induktives Element L2. Beide Elemente L1 und L2 werden im weiteren Verlauf der Beschreibung kurz »Induktoren« genannt. Die einander entsprechenden Stromkreiselemente in den zwei Zweigen haben gleiche Werte. Die Enden der auf die Induktoren der Zweige Pa und Pb aufgebrachten Wicklungen sind über einen gemeinsamen Punkt 33 und einen Kondensator C2 mit einer Wechselspannungsquelle niedriger Impedanz verbunden. Der gemeinsame Punkt 33 ist ferner über eine Hochfrequenzdrossel 35 zur Erde nebengeschlossen. Die Induktoren L1 und L" bestehen aus auf Kerne 38 und 39 aufgebrachte Wicklungen 36 bzw. bzw. 37. Die Kerne 38 und 39 werden vorzugsweise durch Zusammenrollen dünner Blätter ferromagnetischen Materials gebildet, und das Verhältnis ihres Durchmessers zu ihrer Länge beträgt 1 :10.According to FIG. 2, a flip-flop circuit consists of two branches Pa and Pb. In the branch Pa there is an inductive circuit connected in series with a capacitor C1 Element L1 and in the branch Pb one connected in series with a capacitor C2, inductive element L2. Both elements L1 and L2 are used in the further course of the description called "inductors" for short. The corresponding circuit elements in the two branches have the same values. The ends of the on the inductors of the branches Pa and Pb applied windings are across a common point 33 and a capacitor C2 connected to a low impedance AC voltage source. The common one Point 33 is also shunted to earth via a high-frequency choke 35. The inductors L1 and L ″ consist of windings applied to cores 38 and 39 36 and 37, respectively. The cores 38 and 39 are preferably thinner by being rolled up Sheets formed of ferromagnetic material, and the ratio of their diameter to its length is 1:10.

Auf dem Kern 38 des Induktors L1 ist ferner eine Eingangsspule 40 und auf dem Kern 39 des Induktors L2 eine ähnliche Eingangsspule 41 angeordnet. Die Eingangsspulen 40 und 41 sind mit einem Eingangsleiter 42 so in Reihe geschaltet, daß durch ein an diesen angelegtes Signal beide Eingangsspulen gleichzeitig erregt werden. Ein Ausgangsleiter 43 ist an den Verbindungsleiter des Kondensators C2 mit dem Induktor L2 des Zweiges Pb und ein Ausgangsleiter 44 in ähnlicher Weise an den Zweig Pa angeschlossen.An input coil 40 is also located on the core 38 of the inductor L1 and a similar input coil 41 is disposed on the core 39 of the inductor L2. The input coils 40 and 41 are connected in series with an input conductor 42 so that that a signal applied to this excites both input coils at the same time will. An output conductor 43 is connected to the connecting conductor of the capacitor C2 the inductor L2 of the branch Pb and an output conductor 44 in a similar manner to the Branch Pa connected.

In dem an den Zweig Pb angeschlossenen Ausgangsleiter 43 z. B. liegt eine Diode 45 b sowie ein induktiver Widerstand in Form einer Steuerwicklung 47 b eines magnetischen Verstärkers 49 b. Der magnetische Verstärker 49 b dient als Puffer zwischen dem Flip-Flop-Kreis und der Belastung an dem Ausgangsleiter 48. Ein ähnlicher Ausgangskreis, enthaltend eine Diode 45a und eine Steuerwicklung 47a eines magnetischen Verstärkers 49 a, ist mit dem Ausgangsleiter 44 des Zweiges Pa verbunden. Diese Anordnung gewährleistet eine ausgeglichenere Belastung eines jeden Zweiges des Flip-Flop-Kreises und dadurch eine höhere Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit bei der Umschaltung des Flip-Flop-Kreises, wie in der deutschen Patentschrift 1027 23$ beschrieben.In the output conductor 43 connected to the branch Pb, for. B. is a diode 45 b and an inductive resistor in the form of a control winding 47 b of a magnetic amplifier 49 b. The magnetic amplifier 49b serves as a buffer between the flip-flop circuit and the load on the output conductor 48. A similar output circuit, containing a diode 45a and a control winding 47a of a magnetic amplifier 49a, is connected to the output conductor 44 of the branch Pa . This arrangement ensures a more balanced load on each branch of the flip-flop circuit and thus greater sensitivity and reliability when switching the flip-flop circuit, as described in German patent specification 1027 23 $.

Jeder der beiden LC-Zweige Pa und Pb des Flip-Flop-Kreises arbeitet den Grundgesetzen der Ferroresonanz entsprechend bistabil, d. h., er ist in zwei stabile Zustände schaltbar. Die Bistabilität z. B. des Zweiges Pa zwischen dem Punkt 33 und Erde läßt sich an Hand der Fig. 3 und 4 erläutern. Der Eisenkern 38 des Induktors L1 bewirkt, daß die Reaktanz XL des Induktors L1 als Funktion des durchfließenden Stromes variiert. Die Reaktanz XC des Kondensators C1 dagegen ist unveränderlich, und sein Wert ist gegenüber dem des Induktors L1 so gewählt, daß durch das Durchfließen von wenig Strom durch den Zweig Pa die wirklich vorhandene Reaktanz, wie in Fig. 3 gezeigt, induktiv wird. Fließt durch den Eisenkerninduktor L1 mehr Strom, so verringert sich die induktive Reaktanz des Stromes bis zu dem Punkt IR. Bei weiterer Verstärkung des Stromes wird der Eisenkern mit Wechselstrom gesättigt, wodurch die effektive, induktive Reaktanz des Induktors L1 noch weiter sinkt. Diese Änderung der wirklich vorhandenen Reaktanz in Abhängigkeit von dem Stromfluß ist für eine vorgegebene, an dem LC-Zweig liegende Arbeitsspannung immer wieder dieselbe, so daß der Strom sprunghaft zwischen zwei stabilen Punkten (Werten) geändert werden kann, nämlich einem stabilen Arbeitspunkt, an dem die tatsächliche Reaktanz induktiv ist, und einem stabilen Arbeitspunkt, an dem die tatsächliche Reaktanz etwas kapazitiv ist.Each of the two LC branches Pa and Pb of the flip-flop circuit works bistable according to the fundamental laws of ferroresonance, d. i.e., he's in two stable states switchable. The bistability z. B. des Branch Pa between point 33 and earth can be explained with reference to FIGS. Of the Iron core 38 of the inductor L1 causes the reactance XL of the inductor L1 as Function of the current flowing through varies. The reactance XC of the capacitor C1, on the other hand, is invariable and its value is opposite that of inductor L1 chosen so that the real flow of a little current through the branch Pa existing reactance, as shown in Fig. 3, becomes inductive. Flows through the iron core inductor L1 more current, the inductive reactance of the current decreases up to that Point IR. With further amplification of the current, the iron core becomes with alternating current saturated, which further increases the effective inductive reactance of inductor L1 sinks. This change in the reactance actually present as a function of the Current flow is always for a given working voltage on the LC branch again the same, so that the current jumped between two stable points (values) can be changed, namely a stable operating point at which the actual Reactance is inductive, and a stable working point at which the actual Reactance is somewhat capacitive.

Diese Eigenschaft des Springens richtig angelegter Betriebsspannung ist ferner durch die in Fig. 4 gezeigte Spannung-Strom-Kurve dargestellt. Beim Stärkerwerden der Wechselspannung steigt die Spannung ELC in dem LC-Zweig zuerst bis auf ein Maximum an und fällt alsdann wieder auf ein bei IR liegendes Minimum ab. Eine weitere Stromerhöhung über den Punkt IR hinaus bewirkt einen erneuten Anstieg der Spannung ELC. Es sei bemerkt, daß der Abfall 54 ein Gebiet negativer Reaktanz darstellt, in dem die Arbeitsweise des Stromkreises unstabil ist. Wird jedoch die richtige Betriebsspannung gewählt und ist der innere Widerstand des Stromkreises verhältnismäßig gering, so kann der LC-Zweig so betrieben werden, daß er zwei mögliche, stabile Werte von IAC (vgl. die graphische Darstellung in Fig.4) aufzeigt. Der Arbeitspunkt M in der graphischen Darstellung ist durch schwachen Strom und hohe, induktive Reaktanz und der Arbeitspunkt N durch starken Strom und eine leicht kapazitive Reaktanz gekennzeichnet.This property of jumping correctly applied operating voltage is also represented by the voltage-current curve shown in FIG. As you get stronger of the alternating voltage, the voltage ELC in the LC branch first rises to a maximum and then falls back to a minimum at IR. Another increase in current beyond the point IR causes the voltage ELC to rise again. Be it notes that the drop 54 represents an area of negative reactance in which the operation of the circuit is unstable. However, if the correct operating voltage is selected and if the internal resistance of the circuit is relatively low, the LC branch can be operated in such a way that it has two possible, stable values of IAC (cf. the graph in Figure 4) shows. The working point M in the graphic Representation is by low current and high, inductive reactance and the operating point N is characterized by a strong current and a slightly capacitive reactance.

In dem in Fig. 2 gezeigten Flip-Flop-Kreis ist die Reaktanz der gemeinsamen Impedanz C3 so gewählt, daß jeweils nur einer der Zweige Pa und Pb ganz allein in Resonanz oder stark leitend sein kann. Sollten beide Zweige in Resonanz zu gehen versuchen, so würde die Spannung an Punkt 33 infolge des Spannungsabfalles im Kondensator C3 so weit abfallen, daß weder der Zweig Pa noch der Zweig Pb genügend Spannung haben würde, um weiter in Resonanz zu bleiben. Andererseits würde, falls beide Zweige Pa und Pb außer Resonanz zu gehen versuchen sollten, die Spannung an Punkt 33 so hoch ansteigen, daß die Resonanz in dem einen oder anderen Zweig erzwungen würde. Der Leitungszustand des Flip-Flop-Kreises wird mittels der relativen Stärke an dem Ausgangsleiter 48 auftretender Wechselspannung abgefühlt. Leitet der Zweig Pb stark, so liegt an dem Ausgangsleiter 48 eine verhältnismäßig hohe Wechselspannung. Dieser Zustand entspricht einem »0«-Zustand des Flip-Flop-Kreises. Andererseits führt der Ausgangsleiter 48 bei schwach leitendem Zweig Pb verhältnismäßig niedrige Wechselspannung, und dieser Zustand entspricht dem »1«-Zustand des Flip-Flop-Kreises. Jedesmal, wenn sich der Flip-Flop-Kreis in seinem »1«-Zustand befindet, leuchtet eine mit dem Zweig Pa einer jeden Stufe verbundene Lampe 50 auf.In the flip-flop circuit shown in Fig. 2, the reactance is common Impedance C3 is chosen so that only one of the branches Pa and Pb is completely alone in each case Can be resonant or highly conductive. Both branches should go into resonance try, the voltage at point 33 would be due to the voltage drop in the capacitor C3 drop so far that neither the branch Pa nor the branch Pb have enough voltage would have to continue to resonate. On the other hand, if both branches would Pa and Pb should try to go out of resonance, the voltage at point 33 so rise high that the resonance would be forced in one branch or another. The conduction state of the flip-flop circuit is determined by means of the relative strength of the Output conductor 48 sensed alternating voltage occurring. If the branch Pb leads strongly, so there is a relatively high alternating voltage at the output conductor 48. This State corresponds to a "0" state of the flip-flop circle. On the other hand, he leads Output conductor 48 with weakly conductive branch Pb relatively low alternating voltage, and this state corresponds to the "1" state of the flip-flop circuit. Whenever if the flip-flop circle is in its "1" state, one with the branch lights up Lamp 50 associated with each stage.

Der Flip-Flop-Kreis läßt sich von Hand nullstellen. und zwar mittels eines Druckknopfes 51, der die Diode 45 a normalerweise mit der Steuerwicklung 47 e des magnetischen Verstärkers 49 a verbindet. Durch Drücken des Druckknopfes 51 wird der Zweig Pa mit Erde kurzgeschlossen, was bewirkt, daß der Zweig Pb in Resonanz geht (falls er nicht schon in Resonanz ist) und der Flip-Flop-Kreis somit seinen »0«-Zustand annimmt.The flip-flop circuit can be set to zero manually. by means of a push button 51 which normally connects the diode 45 a to the control winding 47 e of the magnetic amplifier 49 a. By pressing the push button 51, the branch Pa is short-circuited to earth, which has the effect that the branch Pb goes into resonance (if it is not already in resonance) and the flip-flop circuit thus assumes its "0" state.

Die folgende Tabelle läßt erkennen, wie die Binärzählerstufen der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung bei Empfang nacheinander an den gemeinsamen Eingangsleiter 9 angelegter Eingangsimpulse C so wechseln, daß ihre kombinierten Zustände aufeinanderfolgende Zählungen in dem Zähler darstellen. Wie bereits erwähnt, wird die jeweilige Zählung durch mit je einem der Flip-Flop-Kreise verbundene Lampen 50 angezeigt. Eingangs- Binärstufen impulse Zu 21 I 2= C A0 f A1 A2 0 0 0 0 1 1 0 0 2 0 1 0 3 1 1 0 4 0 0 1 5 1 0 1 6 0 1 1 7 1 1 1 Aus der Tabelle geht hervor, daß der zur Stufe 20 gehörende Flip-Flop-Kreis A 0 seinen Zustand bei jedem neuen Eingangsimpuls C, der zur Stufe 21 gehörende Flip-Flop-Kreis A 1 seinen Zustand dagegen bei Empfang eines Eingangsimpulses C nur dann, wenn sich die Stufe 20 in einem »1«-Zustand befindet, und der zur Stufe 2= gehörende Flip-Flop-Kreis A 2 seinen Zustand bei Empfang eines Eingangsimpulses C nur dann, wenn sich beide Stufen 21 und 22 in einem »1«-Zustand befinden, ändert. Daraus folgt. daß der Eingangsventilkreis G 1 durch den Zustand des Flip-Flop-Kreises A 0 und der Eingangsventilkreis G 2 durch die Zustände der Flip-Flop-Kreise A 0 und A 1 gesteuert wird.The following table shows how the binary counter stages of the embodiment of the invention shown in FIG. 1 change upon receipt of input pulses C applied one after the other to the common input conductor 9 so that their combined states represent successive counts in the counter. As already mentioned, the respective count is indicated by lamps 50 connected to one of the flip-flop circles. Input binary levels impulses to 21 I 2 = C A0 f A1 A2 0 0 0 0 1 1 0 0 2 0 1 0 3 1 1 0 4 0 0 1 5 1 0 1 6 0 1 1 7 1 1 1 The table shows that the flip-flop circuit A 0 belonging to stage 20 changes its state with each new input pulse C, whereas the flip-flop circuit A 1 belonging to stage 21 only changes its state when an input pulse C is received if stage 20 is in a "1" state, and the flip-flop circuit A 2 belonging to stage 2 = only changes its state when an input pulse C is received if both stages 21 and 22 are in a "1" -State is changing. It follows. that the input valve circuit G 1 is controlled by the state of the flip-flop circuit A 0 and the input valve circuit G 2 by the states of the flip-flop circuits A 0 and A 1.

Es folgt eine Beschreibung des in Fig. 5 gezeigten, in dem Binärzählerstromkreis gemäß Fig. 1 verwendeten Ventilkreises G2. Die positive Gleichspannungsquelle B -I- mit - angenommen - 100 Volt ist über einen Begrenzungswiderstand 26 von z. B. 100 000 Ohm und einen Nebenschlußkondensator 27 von z. B. 50 Pikofarad mit den Anodenseiten parallel geschalteter Germanium-Kristalldioden D3, D4 und D" verbunden. Kathodenseitig ist die Diode D3 mit dem Ausgang A1 des Flip-Flop-Kreises A 1, an dem ein Wechselstromsignal mit einer Amplitude von entweder ± 20 oder etwa 0 Volt liegt, die Diode D,1 mit dem Ausgang G1 des Ventilkreises G 1, an dem eine Gleichspannung von entweder 0 oder -20 Volt liegt, und die Diode D, mit dem gemeinsamen Eingangsleiter 9, der negative Impulse C mit einer Amplitude von -20 Volt liefert, verbunden. Der Kopplungskondensator 30 mit einem Wert von z. B. 1000 Pikofarad unterstützt die Steuerung der Spannungsanstiegs- und -abfallzeit zwischen 0 und -20 Volt an Punkt 24. The following is a description of the valve circuit G2 shown in FIG. 5 and used in the binary counter circuit according to FIG. The positive DC voltage source B -I- with - assumed - 100 volts is via a limiting resistor 26 of z. B. 100,000 ohms and a shunt capacitor 27 of z. B. 50 picofarads connected to the anode sides of parallel-connected germanium crystal diodes D3, D4 and D ". On the cathode side, the diode D3 is connected to the output A1 of the flip-flop circuit A 1, at which an alternating current signal with an amplitude of either ± 20 or is about 0 volts, the diode D, 1 with the output G1 of the valve circuit G 1, to which a direct voltage of either 0 or -20 volts is applied, and the diode D, with the common input conductor 9, the negative pulses C with an amplitude The coupling capacitor 30 with a value of 1000 picofarads, for example, assists in controlling the voltage rise and fall time between 0 and -20 volts at point 24.

Die Diode D3 dient zur wirksamen Gleichrichtung des Wechselspannungsausschlages zwischen 0 und @-20 Volt und der Nebenschlußkondensator 27 zum Glätten der Welligkeit des Wechselspannungsausschlages (zwischen 0 und -20 Volt) an Punkt 24. Die Wirkung einer an einem Diodeneingang zu einem Ventilkreis auftretenden Wechselspannung von -r- 20 Volt auf den Ventilkreisausgang kann somit als gleichbedeutend mit derjenigen einer an einen Diodeneingang gelegten Gleichspannung von -20 Volt angesehen werden. Damit an dem Ventilkreisausgangsleiter G2 eine Ausgangswellenform mit dem gewünschten, jähen Spannungsabfall entsteht, müssen bei Anlegung eines negativen Eingangsimpulses C an den Eingangsleiter 23 beide Eingangsleiter 21 und 22 zu dem Ventilkreis G2 im wesentlichen an einer Spannung von 0 Volt liegen. Der Gleichspannungswechsel an Punkt 24 wird über den Ventilkreisausgang G.., an den Ventilkreiseingang der folgenden Stufe weitergeleitet, während die steile, negative Wellenfront durch den Kondensator 30 differenziert und dadurch ein an den Eingangsleiter 31 der Stufe 22 zu legender, scharfer Impuls 55 geschaffen wird.The diode D3 is used to effectively rectify the alternating voltage excursion between 0 and @ -20 volts and the shunt capacitor 27 to smooth the ripple of the alternating voltage excursion (between 0 and -20 volts) at point 24. The effect an alternating voltage of -r- 20 volts on the valve circuit output can thus be synonymous with that a DC voltage of -20 volts applied to a diode input. So that an output waveform with the desired, sudden voltage drop occurs when a negative input pulse is applied C to the input conductor 23 both input conductors 21 and 22 to the valve circuit G2 are essentially at a voltage of 0 volts. The DC voltage change at point 24 the valve circuit output G .., to the valve circuit input the next stage, while the steep, negative wavefront passes through the Differentiated capacitor 30 and thereby connected to the input conductor 31 of the stage 22 to be laid, sharp impulse 55 is created.

Daraus geht hervor, wie der Kondensator 30 nur scharfe Spannungsabfälle, d. h. einen durch die Führungskante eines negativen Eingangsimpulses C hervorgerufenen Abfall von 0 bis -20 Volt, an die Stufe 22 durchläßt. Die Größe RC - Zeitkonstante des Stromkreises genannt - gilt als Maßstab für die Schnelligkeit, mit der die Spannung an Punkt 24 auf einen Wechsel angelegter Spannung anspricht. Wenn die Zustände an den Eingängen des Ventilkreises einen Spannungsanstieg an Punkt 24 bewirken, wird der Kondensator 30 in einer Stärke aufgeladen, die dem hohen Wert des Begrenzungswiderstandes 26 mal dem Wert des Kondensators 30 entspricht. Andererseits wird, wenn die Zustände an den Eingängen des Ventilkreises an Punkt 24 einen Spannungsabfall bewirken, der Kondensator 30 in einem Ausmaß entladen, welches dem geringen Vorwärtswiderstand der Diode DJ _ mal dem Wert des Kondensators 30 entspricht. Daraus folgt, daß bei einem Spannungsabfall an Punkt 24 die RC-Zeitkonstante relativ kleiner ist und dadurch bewirkt, daß der genannte Spannungsabfall jäh erfolgt.This shows how the capacitor 30 only allows sharp voltage drops, that is to say a drop of 0 to -20 volts caused by the leading edge of a negative input pulse C, to the stage 22. The variable RC - called the time constant of the circuit - is a measure of the speed with which the voltage at point 24 responds to a change in applied voltage. If the conditions at the inputs of the valve circuit cause a voltage increase at point 24, the capacitor 30 is charged to an extent which corresponds to the high value of the limiting resistor 26 times the value of the capacitor 30. On the other hand, if the conditions at the inputs of the valve circuit at point 24 cause a voltage drop, the capacitor 30 is discharged to an extent which corresponds to the low forward resistance of the diode DJ - times the value of the capacitor 30. It follows from this that if there is a voltage drop at point 24, the RC time constant is relatively smaller, which means that the aforementioned voltage drop occurs suddenly.

Der soeben beschriebene und in Fig. 5 gezeigte Mehrdioden-Eingangsventilkreis unterscheidet also zwischen relativ hoher und relativ niedriger Wechselspannung und läßt dementsprechend negative Taktimpulse nur dann passieren, wenn die an einen Eingang gelegte Wechselspannung relativ niedrig ist, d. h. im wesentlichen bei 0 Volt liegt, und die übrigen Ventilkreise gleichzeitig eine Gleichspannung von ebenfalls 0 Volt aufweisen.The multi-diode input valve circuit just described and shown in FIG differentiates between relatively high and relatively low alternating voltage and accordingly lets negative clock pulses happen only when the at one AC voltage applied to the input is relatively low, i.e. H. essentially at 0 Volts, and the other valve circuits at the same time a DC voltage of as well Show 0 volts.

Die Arbeitsweise des Zählstromkreises wird nun an Hand der Fig. 6 erläutert, welche graphisch die Spannungswellenformen zeigt, wie sie zu verschiedenen Zeiten an verschiedenen Punkten in den Stromkreisen gemäß Fig.l. auftreten. Die Taktimpulswellenform C ist an der Vorderfront eines jeden folgenden negativen Eingangsimpulses C mit t1, t2 . . . t6 bezeichnet, und sie gilt als eine Anzeige für die Zeit des Auftretens eines solchen Impulses. Die übrigen Spannungswellenformen sind in zeitlicher Beziehung zu den Taktimpulsen gezeigt.The operation of the counting circuit will now be explained with reference to FIG. 6, which graphically shows the voltage waveforms as they occur at different times at different points in the circuits according to FIG. appear. The clock pulse waveform C is at the front of each subsequent negative input pulse C at t1, t2 . . . t6, and is considered to be an indication of the time of occurrence of such a pulse. The remaining voltage waveforms are shown in relation to the timing of the clock pulses.

Man nehme an, der Inhalt der Flip-Flop-Kreise A 0, A 1 und A 2 des Zählers beträgt zu Beginn »000«. Somit liegt an den Ausgangsleitern A o, A 1 und A 2 der Fhp-Flop-Kreise A 0, A 1 bzw. A 2 anfänglich eine relativ hohe Wechselspannung mit einer Amplitude von -i-20 Volt.Assume that the contents of the flip-flop circles A 0, A 1 and A 2 of the counter are "000" at the beginning. Thus, initially a relatively high AC voltage with an amplitude of -i-20 volts is applied to the output conductors A 0, A 1 and A 2 of the Fhp-Flop circuits A 0, A 1 and A 2.

Zum Zeitpunkt t1 wird der erste Eingangsimpuls C an den gemeinsamen Eingangsleiter 9 gelegt und dadurch eine Umschaltung des Flip-Flop-Kreises A 0 in einen »1«-Zustand bewirkt. Dieser Eingangsimpuls C wird jedoch an den Eingang keiner der anderen Stufen weitergegeben, da die Ventilkreise G1 und G2 effektiv geschlossen sind. Infolgedessen wird die Wechselspannung am Ausgang A 0 in einen Wechselstrom von im wesentlichen 0 Volt umgewandelt, und die Gleichspannung am Ausgangsleiter G1 des Ventilkreises G 1 (Fig. 1) steigt mit einer Schnelligkeit, die im Verhältnis zu der RC-Zeitkonstante des Belastungswiderstandes 15 und des Kopplungskondensators 18 steht, allmählich von -20 auf 0 Volt an. Die Spannungen an den Ausgängen A1 und Az der Flip-Flop-Kreise A 1 bzw. A 2 bleiben unverändert. Diese Zustände sind in Fig. 6 durch die Wellenformen zwischen t1 und t2 dargestellt. Bei t2 bewirkt der zweite Eingangsimpuls C ein erneutes Umschalten des Flip-Flop-Kreises A 0 in den »0«-Zustand. Ferner wird, da der Ventilkreis G 1 nun geöffnet ist, der durch die Vorderfront des zweiten Eingangsimpulses C bewirkte jähe Spannungsabfall an Punkt 13 des Ventilkreises G 1 durch den Kopplungskondensator 18 so differenziert, daß ein Impuls entsteht, welcher den Flip-Flop-Kreis A 1 in den » 1 «-Zustand schaltet. Der Spannungsabfall an Punkt 13 wird ferner an den Ventilkreisausgang G1 zu dem Eingang des Ventilkreises G2 gelegt, was bewirkt, daß der Ventilkreis G2 den nächsten Eingangsimpuls C nicht durchläßt. Bis jetzt ist der durch die Wellenform A., dargestellte Zustand des Flip-Flop-Kreises A 2 unverändert. Diese Zustände des Zählers sind durch die in Fig. 6 zwischen t2 und t3 gezeigten Wellenformen dargestellt.At time t1, the first input pulse C is applied to the common input conductor 9, thereby switching the flip-flop circuit A 0 to a “1” state. However, this input pulse C is not passed on to the input of any of the other stages, since the valve circuits G1 and G2 are effectively closed. As a result, the AC voltage at the output A 0 is converted into an alternating current of essentially 0 volts, and the DC voltage at the output conductor G1 of the valve circuit G 1 (FIG. 1) increases with a speed which is in relation to the RC time constant of the load resistor 15 and of the coupling capacitor 18 is, gradually from -20 to 0 volts. The voltages at the outputs A1 and Az of the flip-flop circuits A 1 and A 2 remain unchanged. These states are illustrated in Figure 6 by the waveforms between t1 and t2. At t2, the second input pulse C causes the flip-flop circuit A 0 to switch again to the “0” state. Furthermore, since the valve circuit G 1 is now open, the sudden voltage drop caused by the front of the second input pulse C at point 13 of the valve circuit G 1 is differentiated by the coupling capacitor 18 in such a way that a pulse arises which causes the flip-flop circuit A. 1 switches to the »1« state. The voltage drop at point 13 is also applied to the valve circuit output G1 to the input of the valve circuit G2, which has the effect that the valve circuit G2 does not let the next input pulse C through. So far, the state of the flip-flop circuit A 2 represented by waveform A., is unchanged. These states of the counter are represented by the waveforms shown in Figure 6 between t2 and t3.

Bei der zum Zeitpunkt t3 erfolgenden Anlegung des dritten Eingangsimpulses C wird der Flip-Flop-Kreis A 0 in den »1«-Zustand geschaltet, wobei an dem Ausgang Ao eine relativ niedrige Spannung liegt. Die Spannung an Punkt 13 und demzufolge an dem Ventilkreisausgang G1 dagegen kehrt mit einer Schnelligkeit, die im Verhältnis zu der RC-Zeitkonstante des Wertes des Begrenzungswiderstandes 15mal dem Wert des Kopplungskondensators 18 steht, allmählich auf 0 Volt zurück. Der Ventilkreis G 1 ist somit nun für den nächsten Eingangsimpuls C effektiv geöffnet. Da die Spannung am Ausgang A I noch immer im wesentlichen 0 Volt beträgt, steigt die Spannung am Ventilkreisausgang G, ebenfalls auf 0 Volt an. Demnach wird nun auch der Ventilkreis G2 für den nächsten Eingangsimpuls C geöffnet. Diese Zustände sind durch die in Fig. 6 zwischen t2 und t4 gezeigten Wellenformen dargestellt.When the third input pulse is applied at time t3 C, the flip-flop circuit A 0 is switched to the "1" state, with the output Ao is a relatively low voltage. The tension at point 13 and consequently on the other hand, at the valve circuit output G1, it returns with a rapidity that is in proportion to the rc time constant of the value of the limiting resistor 15 times the value of the Coupling capacitor 18 is, gradually back to 0 volts. The valve circuit G 1 is now effectively open for the next input pulse C. Because the tension at output A I is still essentially 0 volts, the voltage on increases Valve circuit output G, also at 0 volts. The valve circuit now also becomes accordingly G2 open for the next input pulse C. These states are defined by the in Figure 6 illustrates waveforms shown between t2 and t4.

Bei t4 schaltet, da nun beide Ventilkreise G 1 und G2 geöffnet sind, der vierte Eingangsimpuls C alle drei Flip-Flop-Kreise effektiv in ihren anderen Zustand um, wie durch die Änderungen der in Fig. 6 zwischen t4 und t5 gezeigten Wellenformen Aa, A1 und A" dargestellt. Der Zähler wird also in einen »001«-Zustand geschaltet. Dies bewirkt, daß sich die Ventilkreise G 1 und G 2 schließen und den nächsten Eingangsimpuls C nicht durchlassen, so daß der Zähler bei Anlegung des fünften Eingangsimpulses C auf »101« geschaltet wird.At t4, since both valve circuits G 1 and G2 are now open, the fourth input pulse C effectively switches all three flip-flop circuits to their other state, as indicated by the changes in the waveforms Aa shown in FIG. 6 between t4 and t5, A1 and A ". The counter is thus switched to a" 001 "state. This causes the valve circuits G 1 and G 2 to close and not allow the next input pulse C to pass is switched to »101« .

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Binary counter made up of bistable stages connected in series, of which the first stage is switched by each input pulse and the following stages each time the previous stage changes from the second to the first stable state, characterized in that the input of the second and the counting pulse and the output pulses of all preceding stages are fed to each of the following stages via an AND circuit. z. Binary counter according to claim 1, characterized in that each control circuit (e.g. G l ) contains, in addition to the coincidence gate, an impedance (e.g. 18) which is in the output of the gate in series with the control input circuit (19) of the following bistable device (A 1) is connected, said impedance (18) in response to the voltage oscillation at the output of the gate so that a voltage pulse for controlling the subsequent ferroresonant device (A 1) is generated in its other electrical state. 3. Binary counter according to claim 2, characterized in that the alternating voltage from each bistable device is supplied to the cathode of a one-way conductive element (z. B. 11) of the subsequent gate and said element works so effectively that only the negative , half periods of the alternating voltage are passed through, and that an impedance (e.g. 15, 16) connected between the anode of the element and the source of the positive, high voltage serves to smooth the rectified alternating voltage appearing at the output of the gate . 4. Binary counter according to claim 2 or 3, characterized in that the impedance (z. B. 15, 16) connected between the output circuit of each gate and the source of the positive, high voltage has a resistor (15) connected in parallel across it Contains condenser (16). Publications considered: CB Tompkins, JH Wakelin and WW S tif 1 er, "High-Speed Computing Devices", Mc.Graw Hill Book Comp. Inc., New York-Toronto-London, 1950, pp. 40 and 41; Electronics, April 1952, pp. 121-123.