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Elektronisches Rechengerät, insbesondere Multipliziergerät In der
deutschen Patentschrift 957 080 ist eine dekadische, elektronische Rechenmaschine,
insbesondere zum Multiplizieren zweier Faktoren unter Verwendung von Zählringen
mit Elektronenröhren im Impulserzeuger und im Resultatwerk beschrieben, bei der
mit Hilfe eines ersten Zählringes über eine anschließende Schaltung bei jedem Durchlauf
des Zählringes an neun Leitungen ein, zwei, drei ... bzw. neun Impulse geliefert
werden, die über eine Speicherschaltung für den Multiplikanden und eine anschließende
Verteilerschaltung entsprechend der im Multiplikandenspeicher getroffenen Auswahl
gleichzeitig dem Resultatwerk zugeführt werden. An diesen ersten Zählring ist untersetzt
ein zweiter neungliedriger Zählring angekoppelt, der über eine anschließende Schaltung
Rechteckvorgänge von der Dauer 1 - 9 bis 9 - 9 Impulse des ersten Zählringes erzeugt,
die über eine Speicherschaltung für den Multiplikator ebenfalls der bereits genannten
Verteilerschaltung zugeführt werden. Von einem an den zweiten Zählring untersetzt
angekoppelten dritten Zählring werden ebenfalls Schaltimpulse an die Verteilerschaltung
geliefert, wobei die von dem zweiten und dritten Zählring stammenden Impulse so
gewählt werden, daß nur dann die Impulse des ersten Zählringes, soweit sie den Multiplikandenspeicher
durchlaufen, an die in Frage kommenden Stellen des Resultatwerkes gelangen, wenn
die Rechteckvorgänge der beiden nachgeschalteten Zählringe die gleiche Polarität
wie die zu zählenden Impulse haben.
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Die bekannteMultipliziereinrichtungist insbesondere bezüglich der
Bildung des Multiplikators noch relativ aufwendig. Auch besteht eine gewisse Unsicherheit
für die Einspeisung der Zählvorgänge in den Resultatspeicher durch die Überlagerung
zweier positiver Rechteckvorgänge.
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Die Erfindung vermeidet die obengenannten Nachteile der bekannten
Einrichtung. Nach der Erfindung soll ebenfalls ein von einem Impulsgenerator betätigter
erster Zählring einen bis neun Impulse an einen mehrstelligen Multiplikandenspeicher
liefern, die über eine entsprechende Verteilerschaltung gleichzeitig dem Resultatswerk
zugeführt werden. Auch ist hier vorgesehen, untersetzt an den ersten Zählring einen
zweiten Zählring anzukoppeln, der ebenfalls über einen vielstelligen Multiplikatorspeicher
die Verschiebeschaltung in der Weise steuert, daß 1 - 9 bis 9 - 9 Abzählimpulse
des Multiplikanden hindurchgelassen werden können. Auch benutzt die Multiplizierschaltung
nach der Erfindung einen an den zweiten Zählring untersetzt angekoppelten dritten
Zählring, der dazu dient, die einzelnen Stellen des Multiplikators aufzurufen, um
die an die Verschiebeschaltung gleichzeitig gelangenden Zählimpulse des Multiplikanden
stellenrichtig in den Ergebnisspeicher einzuordnen.
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Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, entsprechend der Anzahl der
vorhandenen Multiplikatorstellen Schaltmittel zwischen den Ausgängen des Multiplikatorspeichers
und der Verschiebeschaltung vorzusehen, die jeweils von der jedem Schaltmittel zugeordneten
Zählstelle des dritten Zählringes geöffnet und von dem zweiten Zählring entsprechend
der im Multiplikatorspeicher eingestellten Stellenzahl wieder geschlossen werden.
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Durch die Erfindung wird der erforderliche Schaltungsaufwand sowohl
für die Verschiebeeinrichtung als auch für die Bildung des Multiplikators verringert.
Auch ist die Betriebssicherheit gegenüber der bekannten Einrichtung erhöht. Besonders
vorteilhaft wird die Schaltung dadurch, daß die der Null im Multiplikator entsprechenden
Kontakte als Ruhekontakte ausgebildet sind und die von den einzelnen Zählstellen
des dritten Zählringes zu den Schaltmitteln verlaufenden Leitungen über diese Ruhekontakte
geführt werden. Dies bedeutet, daß, falls in der betreffenden Multiplikatorstelle
eine Null eingestellt wurde, der betreffende Kontakt geöffnet wird und damit das
zugeordnete Schaltmittel für den folgenden Multiplikatorzyklus geschlossen bleibt.
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Die beim Erfindungsgegenstand benutzte Verschiebeschaltung kann in
besonders einfacher Weise aus Halbleiterdioden aufgebaut werden, die von den entsprechenden
Sshaltmitteln normalerweise eine Sperrspannung erhalten. Wird das entsprechende
Schaltmittel in Öffnungslage gebracht, so sollen die Dioden für die vom Multiplikändenspeicher
kommenden Abzählimpulse durchlässig sein. An Stelle von Dioden lassen sich auch
andere, vorzugsweise Halbleiter
-Schaltelemente benutzen. Die Schaltmittel
können beispielsweise aus mittels Transistoren aufgebauten Bivibratoren bestehen.
An Stelle von Transistoren können hierfür auch andere Halbleiter-Bauteile, z. B.
Mehrschichtdioden od. dgl., verwendet werden.
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Bei der in der deutschen Patentschrift 957 080 beschriebenen Multipliziereinrichtung
werden die in dem Zeitintervall des Abzählens im Ergebnisspeicher auftretenden Übertragsimpulse
gespeichert und durch an die Abzählimpulse im Multiplikanden anschließende Steuerimpulse
aus den Übertragsspeichern in die einzelnen Dekaden des Ergebnisspeichers übergeführt.
Dies bedeutet, daß der Multiplikandenabzählring außer der Nullstufe zum Ansteuern
des Multiplikatorzählringes und des Verschiebezählringes neun Stufen zur Darstellung
des Multiplikanden bei einem m-stelligen Ergebnisspeicher noch (m-1) weitere Zählstufen
für die Durchführung der Zehnerschaltung benötigt.
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Demgegenüber wird nach der Erfindung vorgeschlagen, zur Impulserzeugung
im Multiplikandenspeicher einen vorzugsweise aus einer dekadischen Zählröhre bestehenden
zehngliedrigen Zählring zu benutzen, der beim Durchlauf eines Zyklus neun Impulse
an den Multiplikandenspeicher liefert und nur einen Impuls zur Weiterschaltung an
den zweiten bzw. dritten Zählring.
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Um hierbei mit Sicherheit die im Resultatspeicher entstehenden Übertragsimpulse
in die nächsthöhere Dezimalstelle zu erhalten, ist es lediglich notwendig, einerseits
den Abstand zweier aufeinanderfolgender Zählimpulse groß genug zu machen und andererseits
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zählstellen des Resultatspeichers eine Verzögerungsschaltung
vorzusehen, durch de der Übertragsimpuls in der Mitte zwischen zwei Zählimpulsen
an die nächsthöhere Zählstelle gelangt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels. In den Figuren stellt dar Fig. 1 das Gesamtschaltbild
eines nach der Erfindung vorgeschlagenen Rechengerätes für die Multiplikation zweier
dreistelliger Dezimalzahlen, Fig. 2 das Schaltbild für den ersten Zählring und den
Multiphkandenspeicher in einer anderen Ausführung, wie in Fig. 1 dargestellt, Fig.
3 das Schaltbild für den zweiten und dritten Zählring, den Multiplikatorspeicher
und den anschließenden Schaltmitteln. reit einem zusätzlichen Zählring für Addition
und Subtraktion; Fig. 4 zeigt den Aufbau eines Teiles der Verschiebeeinrichtung,
Fig. 5 ein Beispiel für den schaltungsmäßigen Aufbau der benutzten Zählringe, und
zwar für Addition 'und Subtraktion, Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für eine mit
Hilfe von Transistoren aufgebaute Schaltung zum Betätigen der Verschiebeeinrichtung,
Fig. 7 den Sshaltungsaufbau eines Impulsgenerators mit anschließendem erstem Zählring,
Fig. 8 eine Einrichtung zum An- und Abkoppeln des Impulsgenerators an den ersten
Zählring.
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In dem Multivibrator 1 sollen Rechteckimpulse erzeugt werden, die
über ein Tor 2 in de erste Stufe t eines zehngliedrigen Zählringes 3 gelangen. Mit
Hilfe einer Schaltvorrichtung 4, die beispielsweise von Hand durch den Schalter
5 eingeschaltet und über die Leitung 6 wieder ausgeschaltet werden kann, soll das
Tor 2 geöffnet bzw. geschlossen werden. Der Zählring 3 weist zehn Stufen auf, wobei
von der Null-Stufe aus eine Impulsleitung 7 zu einem weiteren Zählring 8 führt.
Die weiteren Schaltstufen 1 bis 9 des ersten Zählringes 3 sind direkt bzw. über
Dioden 9 an einen Umschalter 10 und von dort an die parallelen Leiter 11, 12, 13
und 14 eines Koppelfeldes geführt. Von diesem Koppelfeld gehen senkrecht zu den
Eingangsleitungen drei Leitungen 15,16,17 zu einer Verschiebeschaltung. Die Leitungsverbindung
zwischen dem Zählring 3 und dem anschließenden Koppelfeld ist so gewählt, daß beim
Durchlaufen eines Zyklus des Zählringes 3 der Leitung 11 von der Schaltstufe 1 ein
i Impuls, der Leitung 12 von den Schaltstufen 2 und 3 zwei Impulse, der Leitung
13 von den Schaltstufen 4, 5, 6 und 7 vier Impulse und der Leitung 14 von den Schaltstufen
8 und 9 zwei Impulse zugeführt werden. Zwischen den horizontalen und vertikalen
Leitungen des Koppelfeldes sind Schalter vorgesehen, so daß durch Schließen von
ein oder mehreren derselben die abgehenden Leitungen 15 bis 17 des Koppelfeldes
je nach Wahl einen, zwei, drei bis maximal neun Impulse erhalten. Der beschriebene
Zählring und das anschließende Koppelfeld denen zur Darstellung des Multiplikanden
und zwar für drei Dezimalstellen.
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Mit den Schaltstufen 1 bis 9 des an den ersten Zählring 3 untersetzt
angekoppelten Zählringes 8 sind neun horizontale Leitungen eines zweiten Koppelfeldes
verbunden, die mit den Ziffern 18 bis 26 bezeichnet sind. Senkrecht zu diesen Leitungen
18 bis 26 liegen die Leitungen 27, 28, 29, die zu den als Schalter dienenden Bivibratoren
30, 31, 32 geführt sind. An den Kreuzungsstellen zwischen den Leitungen 18 bis 26
einerseits und 27 bis 29 andererseits liegen wieder Schaltkontakte, die von Hand
oder auf andere Weise geschlossen werden können. Hierbei ist es jedoch notwendig,
daß immer nur ein Schalter geschlossen wird.
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An die Null-Stufe des Zählringes 8 ist über eine Leitung 33 ein dritter
Zählring 34 angekoppelt, dessen Stellenzahl gleich der Stellenzahl des Multiplikators
vermehrt um eine Zählstelle sein soll. Die erste Zählstufe 35 dieses Zählringes
34 dient, wie später noch beschrieben werden soll, als Vorlauf, d. h., sie ist nicht
mit einem Ausgang zum Betätigen derVerschiebeeinrichtung verbunden. Im vorliegenden
Fall sind die den drei dargestellten Multiplikatorstellen entsprechenden Zählstufen
des dritten Zählringes 34 über Ruhe-Kontakte 36, 37, 38 mit dem zweiten Eingang
der Bivibratoren 30 bis 32 verbunden. Mit den Ziffern 39 bis 47 sind Schaltelemente
einer Verschiebeeinrichtung bezeichnet, die beispielsweise aus Dioden bestehen können,
die durch eine angelegte Spannung entweder auf Durchlaß oder Sperrung geschaltet
werden. Zur Steuerung dieser Schaltelemente sind die von dem Bivibrator 30 abgehende
Leitung 48 mit den Schaltelementen 39, 40, 41, de von dem Bivibrator
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abgehende Leitung 49 mit den Schaltelementen 42, 43, 44 und die von dem
Bivibrator 32 abgehende Leitung 50 mit den Schaltelementen 45, 46, 47 verbunden.
Die von dem Multiplikandenspeicher kommende Ausgangsleitung 15 führt zu den Schaltelementen
39, 42, 45 und in entsprechender Weise die Ausgangsleitung 16 zu den Schaltelementen
40, 43, und 46 und die Ausgangsleitung 17 zu den Schaltelementen 41, 44, 47. Die
Ausgänge der Schaltelemente 39 bis 45 sind in geeigneter Weise mit den Eingängen
eines
im vorliegenden Fall aus sechs dekadischen Zählstufen bestehenden Resultatspeichers
verbunden. Die erste Zählstufe ist mit 51, die zweite mit 52, die dritte mit 53,
die vierte mit 54, die fünfte mit 55 und die sechste mit 56 bezeichnet. Zwischen
je zwei Zählstufen befindet sich eine Verzögerungsstufe, die alle einheitlich mit
57 bezeichnet sind. Die Ausgangsleitung 58 des Schaltelementes 39 führt zu dem Eingang
der ersten Zählstufe 51, die Ausgangsleitung 59 des Schaltelementes 40 und die Ausgangsleitung
60 des Schaltelementes 42 führen zu dem Eingang der zweiten Zählstufe 52. Die Ausgangsleitung
61 des Schaltelementes 41, die Ausgangsleitung 62 des Schaltelementes 43 und die
Ausgangsleitung 63 des Schaltelementes 45 führen zu dem Eingang der dritten Zählstufe
53. Die Ausgangsleitung 64 des Schaltelementes 44, die Ausgangsleitung 65 des Schaltelementes
46 führen zu dem Eingang der vierten Zählstufe 54. Die Ausgangsleitung 66 des Schaltelementes
47 führt zu dem Eingang der fünften Zählstufe 55. Die sechste Zählstufe 56 ist zur
Aufnahme von Überträgen nur über das Verzögerungsglied 57 mit der vorausgehenden
Zählstufe 55 verbunden.
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Die Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 dargestellten ersten Zählring und den
Multiplikandenspeicher in einer anderen Ausführung, und zwar ist hier jeder Ausgang
der Zählstufen über eine Diode 9 mit dem Ausgang der nächsten Stufe verbunden, wobei
sämtliche neun Leitungen mit neun parallelen Leitungen 67 bis 75 verbunden sind.
Dem Schaltschema in Fig. 2 entnimmt man, daß beim einmaligen Durchlaufen des Zählringes
3 die Leitung 67 einen, die Leitung 68 zwei, die Leitung 69 drei usw. und schließlich
die Leitung 75 neun Impulse von dem Zählring 3 erhält. Den abgehenden Leitungen
15 bis 17 kann somit durch Schließen eines einzigen der vorgesehenen Schalter wahlweise
eine Impulszahl zwischen eins bis neun zugeführt werden. In Fig.2 ist weiterhin
noch die Ausbildung des in Fig. 1 mit Ziffer 10 bezeichneten Komplementumschalters
im einzelnen dargestellt. Zwischen den abgehenden Leitungen des Zählringes 3 und
den Leitungen 67 bis 75 des Multiplikandenspeichers liegen insgesamt neun Schalter
76, die gemeinsam umlegbar sein sollen. Der Figur entnimmt man, daß nach dem Umlegen
der Schalter 76 nunmehr die Leitung 67 acht, die Leitung 68 sieben usw. und die
Leitung 75 null Impulse erhält, d. h. also, durch die vorgesehenen zusätzlichen
Leitungsverbindungen wird nunmehr das Neunerkomplement an Impulsen auf die Leitungen
67 bis 75 gegeben. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung kann durch eine entsprechende
Ausbildung dieses Umschalters und eine entsprechende Leitungsführung in den Eingangsleitungen
11 bis 14 ebenfalls eine Impulszahl entsprechend dem Komplement zu neun gebildet
werden. Die Leitung 11' in Fig. 1 und die Leitung 67' in Fig. 2 erhalten hierbei
jeweils neun Impulse.
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Das in Fig. 3 dargestellte Schaltbild entspricht im wesentlichen dem
in Fig. 1. Hier ist lediglich zur Abkürzung der Zeit für eine Addition oder Subtraktion
an Stelle des zehngliedrigen Zählringes 8 ein nur drei Glieder umfassender Zählring
vorgesehen. Dieser Zählring weist eine Vorlaufstufe 77, eine Einschaltstufe 78 und
eine Abschaltstufe 79 auf. Die Einschaltstufe 78 ist über eine Leitung 80 an die
Einschaltleitung des Bivibrators 30 und die Abschaltstufe 79 über eine Leitung 81
an die Abschaltleitung 27 des gleichen Bivibrators geführt. Dem einmaligen Durchlaufen
des dreigliedrigen Zählringes 77 bis 79 entspricht somit eine Multiplikation des
im Multiplikanden eingestellten Wertes mit der Ziffer Eins.
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Die Leitung 6' ist mit der Abschaltleitung 6 verbunden. Die in Fig.
1 mit Ziffer 39, 49 und 41 bezeichneten Schaltelemente sind in Fig. 4 noch näher
dargestellt. Sie bestehen im wesentlichen aus Dioden 82, 83, 84, die mit ihrem einen
Pol über Widerstände 85, 86, 87 an Erde 88 gelegt sind. Der zweite Pol dieser Dioden
82 bis 84 ist über Widerstände 89, 90, 91 mit der von dem Bivibrator 30 kommenden
Leitung 48 verbunden. Diese drei Dioden sind nun einerseits über Kondensatoren 92,
93, 94 mit den Leitungen 15, 16, 17 verbunden und andererseits über Kondensatoren
95, 96, 97 mit den ersten drei Eingängen des Resultatwerkes.
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Es soll angenommen werden, daß die Dioden 82 bis 84 für positive Impulse,
die auf den Leitungen 15 bis 17 ankommen, normalerweise durchlässig sein sollen.
Wird nun über die Leitung 48 eine geeignet hohe negative Spannung an die Eingänge
der Dioden 82 bis 84 gelegt, so sind diese für positive Impulse gesperrt. Das öffnen
und Schließen dieser Schaltelemente erfolgt durch den Bivibrator 30.
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Die nach der Erfindung vorgesehenen Zählringe können an sich in beliebiger
Weise mit Hilfe von Röhren-, Transistorschaltungen od. dgl. aufgebaut werden. Einen
besonders einfachen, zuverlässigen Aufbau zeigt Fig.5, und zwar für den nach der
Erfindung zum Addieren und Subtrahieren vorgeschlagenen dreigliedrigen Zählring.
Mit Ziffer 98 sind gasgefüllte Glimmröhren dargestellt, die außer einer Kathode
und einer Anode noch eine Zündelektrode und eine Hilfszündelektrode enthalten. Solche
Zählringe sind an sich bekannt und in der Literatur beschrieben.
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Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau der in Fig. 1
dargestellten Bivibratoren 39 bis 32 mit Transistoren 99. Mit Hilfe dieser Bivibratoren
können die Leitungen 48 bis 50 entweder mit einer negativen Sperrspannung oder mit
einer positiven Spannung beschickt werden, so daß also die in Fig. 4 dargestellte
Schalteinrichtung für Impulse durchlässig oder gesperrt ist.
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In den Fig. 7 und 8 ist noch der Aufbau des Impulsgenerators sowie
des Abzählringes 3 zur Darstellung des Multiplikanden und zur Gewinnung eines Steuerimpulses
für den Multiplikator und die Verschiebeeinrichtung sowie die Vorrichtung zum An-
und Abkoppeln des Impulsgenerators an den ersten Zählring dargestellt. Ziffer 100
stellt eine Doppeltriode in Multivibratorschaltung dar, die Schaltimpulse an den
Impulsformer 101 über die Leitung 102 liefert.
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Die in dem Impulsformer 101 entstehenden Rechteckimpulse werden dem
Eingang einer dekadischen Zählröhre 103 zugeführt. Die Leitung 102 ist über einen
Widerstand 104 mit Erde verbunden, so daß die über die Diode 105 ausgekoppelten
Impulse zur Erde abgeleitet werden und der Impulsformer 101 und der Zählring 103
keine Schaltimpulse erhalten. Wird jedoch der Leitung 102 über die Leitung 106 und
die Diode 107 eine positive Spannung erteilt, so können die Impulse an den Eingang
des Impulsformers 101 gelangen und damit den zehngliedrigen Zählring 103 weiterschalten.
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Zum An- und Abschalten des Multivibrators 100 an den ersten Zählring
3 bzw. an die erste Zählröhre 103 ist noch folgende Einrichtung vorgesehen. Die
beiden.
Kaltkathodenröhren 108 und 109 sind in einer an sieh bekannten Schaltung mit ihren
Kathoden durch einen Kondensator 110 verbunden, so daß sie ebenfalls einen Divibrator
bilden. Das heißt also, wenn die eine Röhre gezündet ist, ist. die andere gelöscht
und umgekehrt. Die Röhre 108 soll vor Beginn des Rechnens gezündet sein und somit
die Röhre 109 gelöscht, so daß die von der Kathode der Röhre 109 abgehende Leitung
106 ein negatives Potential oder das Potential »Null« hat. Durch den von Hand zu
betätigenden Schalter 111 wird ein Kondensator 112 aufgeladen, der sich beim (Offnen
des Schalters 111 über die Widerstände 113 und 114 entlädt. Der hierbei entstehende
Schaltstoß wird über die Kondensatoren 115 und 116 an die Zündelektrode 117 der
Röhre 109 gelegt, so daß, wenn der Schalter 118 geschlossen ist, jetzt die Röhre
109 zündet und die Röhre 108 erlöscht. Hierdurch erhält die Kathode der Röhre 109
ein positives Potential, so daß der Multivibrator an den Eingang des ersten Zählringes
angekoppelt ist.
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist den Figuren ohne Schwierigkeit
zu entnehmen. Die Zählringe 3 und 8 stellen zusammen mit den zugeordneten Koppelfeldern
die Einrichtung zur Bildung von Multiplikand und Multiplikator dar. Die vom Multiplikandenspeicher
abgegebenen Impulse gelangen bei einem Zyklus des Zählringes 3 über die Verschiebeschaltung
39 bis 45 gleichzeitig an die Eingänge des Ergebniswerkes. Durch die Stufe 35 des
Verschiebezählringes 34 laufen die Zählringe 3 und 8 am Anfang einmal ganz durch,
ohne daß gerechnet wird. Die nächste Zählstufe des Ringes 34 schaltet den Bivibrator
30 auf »Öffnen«, so daß die erste Serie von Impulsen in die ersten Stufen des Ergebniswerkes
gelangt. Je nach der eingestellten Ziffer im Multiplikator wird nach einem bis neun
Durchgängen über die Leitung 27 der Bivibrator 30 umgeschaltet, so daß eine Multiplikation
mit der ersten Stelle des Multiplikators abgeschlossen ist, usf. Durch Eintasten
einer Null in eine Multiplikatorstelle werden die Ruhekontakte 36, 37 bzw. 38 geöffnet,
so daß in der betreffenden Dekade keine Impulse in das Ergebniswerk gelangen. Über
die Leitungen 6 bzw. 6' wird die Anlage selbsttätig stillgesetzt.