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Schaltungsanordnung zum Umsetzen von Binärzahlen in Dezimalzahlen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen von reinen
Binärzahlen in Dezimalzahlen. Es ist unter anderem bekannt, die einer Binärzahl
zugeordnete Dezimalzahl durch Aufaddieren der den einzelnen Binärstellen entsprechenden
dezimalen Äquivalente zu bilden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
möglichst einfache und wenig aufwendige Schaltungsanordnung zur Durchführung des
genannten Verfahrens zu schaffen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß
für jede bei der Umsetzung mögliche Dezimalstelle eine Gruppe von Magnetkernen mit
rechteckiger Hystereseschieiie vorgz-ellen ist, deren Magnetkerne mit einer der
höchstmöglichen Binärstellenzahl entsprechenden Anzahl von Eingangswicklungen, denen
je eine Stelle der umzusetzenden Binärzahl zugeordnet ist, so verbunden sind, daß
in jeder Magnetkerngruppe für jede Binärstelle die dem jeweiligen Wert der zugeordneten
Dezimalstelle entsprechende Anzahl von Magnetkernen ummagnetisiert wird, deren Ausgangsimpulse
jeweils aufaddiert werden. Um die in jeder Magnetkerngruppe ummagnetisierten Magnetkerne,
d. h. ihr; Ausgangsimpulse, zu erfassen, ist es vorteilhaft, jeden Magnetkern mit
einer Abfragewicklung zu verbinden und die Magnetkerne jeder Gruppe nach erfolgter
Ummagnetisierung nacheinander abzufragen. Außerdem ist es zweckmäßig, alle Magnetkerne
einer Gruppe mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung zu verbinden, die an einen Zähler
angeschlossen ist, welcher die von den Magnetkernen der Gruppe durch die aufeinanderfolgende
Abfrage abgegebenen Impulse zählt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
haben die einzelnen Magnetkerngruppen nicht die gleiche, d. h. maximale Anzahl von
Magnetkernen, sondern in jeder Gruppe sind nur so viele Magnetkerne enthalten, wie
die Dezimalzahl in der dieser Gruppe zugeordneten Stelle verschiedene Werte annehmen
kann.
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An Hand der Fig. 1 und 2 werden eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung sowie deren Wirkungsweise näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Anordnung, die im wesentlichen aus einem Taktge'be,r
Tg, einem ersten Taktverteiler Tv l und einem zweiten Taktverteiler Tv 2, einem
Speicher S mit nachgeschaltetem Ausgabeverstärker AV sowie einem Umsetzer
U und vier Zählern Z1 bis Z_ 4 besteht. Während der Taktgeber, die Taktverteiler,
der Speicher mit nachgeschaltetem Ausgabeverstärker sowie die Zähler Z1 bis Z4 mit
ihren vorgeschalteten Verstärkern V:1 bis V 4 in bekannter Weise aufgebaut
werden können und deshalb nicht in allen Einzelheiten dargestellt wurden, zeigt
die Fig. 2 den erfindungsgemäßen Aufbau des Umsetzers U. Der Taktverteiler Tv 1
besteht aus insgesamt zwölf Stufen, die der Reihe nach die Taktimpulse
T, T',
T3, T 4 ... T12 liefern. Da der Taktverteiler
Tv 1, wie dargestellt, zum Ring geschaltet ist, folgt auf den Taktimpuls T12 wieder
ein Taktimpuls T. Die Taktimpulse T und T' dienen als Weiterschalteimpulse
für den Taktverteiler Tv 2. Dabei kann, wie im dargestellten Beispiel, der Taktimpuls
T' gleichzeitig noch die Funktion eines Ausspeichertaktimpulses für den Ausgabeverstärker
A17 des Speichers S übernehmen. Die Taktimpulse T 3, T 4 ...
T 11 dienen als Abfragetakte für die Magnetkerne des Umsetzers U, während
der Taktimpuls T12 einen Reservetakt für die Zählvorrichtung darstellt.
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Der Taktverteiler Tv 2 liefert insgesamt zweimal fünfzehn Taktimpulse,
und zwar die Taktimpulse t1 bis t 15 und die Taktimpulse t' 1 bis t'15. Die
Taktimpulse t1 bis t11 dienen als Abfragetakte für den Speicher S und die
Taktimpulse t' l bis t'! .I als sogenannte Verbietetakte in der Magnetkernanordnung
des Umsetzers U. Die Taktimpulse t 15 und t'15 dienen zum Ausschalten
der ganzen Vorrichtung. Der Taktverteiler Tv 2 ist nicht zum Ring geschaltet und
gibt damit also nach dem Taktimpuls t'15 keine Impulse mehr
ab.
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 soll an Hand eines Zahlenbeispiels
erläutert werden. Es soll die reine Binärzahl 10000000000001 in die entsprechende
Dezimalzahl, d. h. 8193 umgesetzt werden. Mit Ausnahme des Taktgenerators Tg, der
an den Taktverteiler Tv 1 ständig Impulse liefert, befindet sich vor der Umsetzung
die gesamte Anordnung in Ruhe. Wird der Befehl zur Umsetzung gegeben, d. h. der
Taktverteiler Tv 1 für eine Weiterschaltung freigegeben, so bewirkt der nächste
vom Taktgeber Tg abgegebene Taktimpuls die Abgabe eines Taktimpulses T vom Taktverteiler
Tv 1, der seinerseits im Taktverteiler Tv 2 die Abgabe eines Taktimpulses
t 1 auslöst. Dieser Taktimpuls t1 bewirkt die Abfrage der niedrigstwertigen
Stufe der Speicheranordnung S. Da die umzusetzende Binärzahl in der niedrigstwertigen
Stelle eine Eins enthält, wird beim Abfragen dieser ersten Stufe des Speichers S
ein Impuls an den Ausgabeverstärker AV weitergegeben.
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Der nächste vom Taktgeber Tg gelieferte Impuls löst die Abgabe des
Taktimpulses T' im Taktverteiler Tv 1 aus, der einmal den Ausgabeverstärker AV abfragt
und dadurch den verstärkten, vom Speicher S gelieferten Impuls an den Umwerter U
weitergibt und zum anderen die Abgabe eines Taktimpulses t' l vom Taktverteiler
Tv 2 veranlaßt.
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Der durch den Taktimpuls T' aus dem Ausgabeverstärker AV ausgespeicherte,
vom Speicher S
stammende Impuls, der gleichzeitig mit dem vom Taktverteiler
Tv 2 abgegebenen Impuls t' l auftritt und der Magnetkernanordnung nach Fig.2 über
die allen Magnetkernen gemeinsame Wicklung A zugeführt wird, ist so eingerichtet,
daß sämtliche Magnetkerne in die »Eins«-Lage magnetisiert würden, wenn nicht zur
gleichen Zeit in bestimmten Magnetkernen durch den Taktimpuls t' l ein entgegengesetztes
Magnetfeld hervorgerufen würde. Aus der Darstellung in Fig. 2 ist zu erkennen, daß
nur in der ersten Gruppe von Magnetkernen, die der Dezimalstelle 100 zugeordnet
ist, ein Magnetkern von dem an die Wicklung A angelegten Impuls ummagnetisiert werden
kann. In den anderen Magnetkerngruppen, die den Dezimalstellen 101, 102 und 103
zugeordnet sind, wird die Wirkung des an der Wicklung A anliegenden Impulses durch
die Wirkung des Taktimpulses t' l kompensiert.
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Die nächsten vom Taktgeber Tg abgegebenen Impulse lösen die Abgabe
der Taktimpulse A 3 bis T 11 im Taktverteiler Tv 1 aus. Diese aufeinanderfolgenden
Taktimpulse T 3 bis T11 werden den mit den gleichen Bezugszeichen bezeichneten
Abfragewicklungen der Magnetkernanordnung nach Fig.2 zugeführt. Dadurch werden alle
vorher in die »Eins«-Lage gebrachten Magnetkerne, im erfindungsgemäßen Beispiel
nur ein einziger Magnetkern in der ersten Gruppe, in die »Null«-Lage zurückgeführt.
Der Taktimpuls T 12 wird dazu benötigt, einen gegebenenfalls in einer der Zähler
Z 1 bis Z 4 der Anordnung aus Fig.1 anfallenden 17bertragsimpulse aus den zugeordneten
übertragsmagnetkernen üK 1 bis ÜK 3, die als Zwischenspeicher dienen, abzufragen.
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Wie eingangs erwähnt wurde, folgt auf den Taktimpuls T12 wieder ein
Taktimpuls T, der nunmehr die Abgabe eines Taktimpulses t2 vom Taktverteiler
Tv2 bewirkt. Dieser Taktimpuls t2 fragt die zweite Stufe des Speichers S ab. Da
im Beispiel die umzusetzende Binärzahl an der zweiten Stelle keine »Eins« enthält,
wird bei der Abfrage auch kein Impuls an den Ausgabeverstärker AV weitergegeben.
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Der auf den Taktimpuls T folgende Taktimpuls T'
löst
im Taktverteiler Tv 2 den Taktimpuls t'2 aus und fragt gleichzeitig den Ausgabeverstärker
AV ab. Da aber in den AusgabeverstärkerA V vom Speichers her kein Impuls eingegeben
wurde, kann der Taktimpuls T' auch keinen Impuls aus dem Ausgabeverstärker AV an
den Umsetzer U weitergeben. Die Wicklung A der Anordnung nach Fig. 2 führt
also in diesem Fall keinen Strom. Nur über die Wicklung t'2 fließt, veranlaßt durch
den Taktimpuls t'2, ein Strom. Da aber die Wicklungen t' l bis t'14 so mit den Magnetkernen
verknüpft sind, daß sie bei Beaufschlagung mit einem Strom eine Magnetisierung in
die »Null«-Lage bewirken, bleiben alle Magnetkerne unverändert in der Ruhe- oder
Nullage. Die nachfolgenden Taktimpulse T 3 bis T11 können also auch keine
Rückmagnetisierung der Magnetkerne von der »Eins«-Lage in die »Null«-Lage verursachen.
In diesem Fall erscheinen also auf den jeweils den Magnetkernen einer Gruppe gemeinsamen
Ausgangswicklungen L 1 bis L 4 keine Ausgangsimpulse.
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Die Anordnung läuft nun so lange ohne Abgabe von Impulsen an den Ausgangsleitungen
L 1 bis L 4 weiter, bis der Taktimpuls t14 von dem Taktverteiler Tv 2 die letzte
Stufe des Speichers S abfragt. Die im erfindungsgemäßen Beispiel umzusetzende Binärzahl
hat in der höchstwertigen Stelle wieder eine »Eins«. Damit wird durch den Taktimpuls
t14 wieder die Abgabe eines Impulses vom Speicher S an den Ausgabeverstärker AV
veranlaßt. Der darauffolgende Taktimpuls T' löst im Taktverteiler Tv 2 die Abgabe
eines Taktimpulses t'14 aus und fragt gleichzeitig den Ausgabeverstärker AV ab.
Dadurch führt in der Anordnung nach Fig. 2 sowohl die Wicklung A als auch die Wicklung
t'14 Strom. Dies bewirkt, daß in der ersten Magnetkerngruppe zwei Magnetkerne, in
der zweiten Magnetkerngruppe alle, d. h. neun Magnetkerne, in der dritten Gruppe
ein Magnetkern und in der letzten Gruppe wiederum alle, d. h. acht Magnet kerne
von ihrer »Null«-Lage in die »Eins«-Lage ummagnetisiert werden. Durch die danach
folgenden Taktimpulse T 3 bis T11, die alle Magnetkerne der Anordnung wieder
in die »Null«-Lage zurückführen, werden an der Ausgangswicklung L 1 zwei Impulse,
an der Ausgangswicklung L2 neun Impulse, an der Ausgangswicklung L 3 ein Impuls
und an der Ausgangswicklung L 4 acht Impulse abgegeben. Wie die Fig.1 zeigt,
sind die Ausgangswicklungen L 1 und L 4
über die Verstärker V 1 bis
V 4 mit den Zählern Z 1 bis Z4 verbunden.
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Nach dem letzten Taktimpuls T11 weisen die Zähler Z 1 bis Z 4 folgende
Zählerstände auf: Der Zähler Z 1 steht auf 3, wobei er einen Impuls von der Umsetzung
der ersten Binärstelle und zwei Impulse von der Umsetzung der letzten Binärstelle
erhielt. Der Zähler Z2 sowie die Zähler Z3 und Z4 erhielten nur bei der Umsetzung
der letzten Binärstelle Impulse. Der Zähler Z 2 steht auf 9, der ZählerZ 3 auf 1
und der Zähler Z4 auf B. Insgesamt wird also durch die Zählerstände der Zähler Z
1 bis Z 4 die Dezimalzahl 8193 wiedergegeben, was der Binärzahl 10000000000001 entspricht.
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Der nächste vom Taktgeber Tg abgegebene Impuls löst einen Impuls T
vom Taktverteiler Tv 1 und damit einen Impuls t'15 aus, der den Taktgeber Tv 1 und
damit die gesamte Anordnung abschaltet.
Eine andere Möglichkeit
für die Verknüpfung der Magnetkerne des Umsetzers U ist folgende: Der Wicklungssinn
der Wicklung A bleibt gleich. Bei den t'-Takten wird jedoch in den Fällen, in denen
im dargestellten Fall eine Wicklung vorhanden ist, die Wicklung weggelassen, während
an den Stellen, wo bisher keine Wicklung vorhanden war, eine Wicklung angebracht
wird. Dazu ist allerdings notwendig, daß noch eine Taktwicklung, die gleichzeitig
mit jedem t'-Takt alle Magnetkerne in »Null«-Richtung beaufschlagt, vorgesehen wird.
Das Ergebnis hinsichtlich der Ummagnetisierung der Magnetkerne in den verschiedenen
Gruppen ist das gleiche wie in dem beschriebenen Fall, doch kommt man mit weniger
Wicklungen aus. wenn die Anzahl der umzusetzenden Binärstellen groß ist. Bei kleinen
Umsetzern, d. h. bis etwa sechs Binärstellen, empfiehlt sich die beschriebene Methode.
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Abschließend sei noch kurz die Funktion der Übertragszwischenspeicher
üKl bis üK3 aus Fig.1 beschrieben. Steht beispielsweise der Zähler Z 1 auf 9, so
wird er bei dem nächsten vom Verstärker V 1 gelieferten Impuls auf 0 zurückgestellt
und liefert an seinem Ausgang einen Impuls. Dieser Impuls, der die Dezimalziffer
»Eins« darstellt, muß jedoch vorläufig gespeichert werden, da er sonst mit einem
gleichzeitig von der Ausgangsleitung L 2 kommenden Impuls zusammentreffen
würde. Er wird in dem übertragszwischenspeicher üKl gespeichert und erst durch den
Taktimpuls T12, also zu einer Taktzeit, zu der aus dem Umsetzer keine Impulse kommen
können, wieder abgefragt und dem Zähler Z2 zugeführt. Die Wirkungsweise der beiden
anderen übertragungszwischenspeicher üK2 und üK3 ist die gleiche.