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Schaltungsanordnung zum Umsetzen einer in einem Code beliebiger Basis
codierten Zahl in eine Binärzahl Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
zum Umsetzen einer in einem Code beliebiger Basis codierten Zahl in eine Binärzahl.
Derartige Anordnungen werden z. B. bei elektronischen Rechenmaschinen und ähnlichen
Anlagen benötigt. Elektronische Rechenmaschinen arbeiten im allgemeinen im binären,
Zahlensystem, während die zu verarbeitenden Zahlen außerhalb der Rechenmaschine
meist im Dezimalsystem vorliegen.
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Zur Durchführung solcher Codeumsetzungen sind mehrere Verfahren bekanntgeworden.
Bei der einen Art von Verfahren werden Umwandlungsnetzwerke derart verwendet, daß
bei der Umwandlung, z. B. einer Dezimalziffer in eine Binärzahl, einer der zehn
Eingangsleitungen ein Impuls zugeführt wird und entsprechend der Zuordnungsbedingung
an den Ausgangsleitungen des Umwandlungsnetzwerkes eine der eingegebenen Dezimalziffer
entsprechende binäre Impulskombination abgenommen werden kann. Wenn die umzusetzenden
Zahlen aber sehr groß sind, erfordert dieses Verfahren einen erheblichen Schaltungsaufwand.
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Bei einem anderen, für die Umwandlung von Dezimalzahlen in Binärzahlen
bekanntgewordenen Verfahren wird zunächst zu jeder Dezimalziffer die entsprechende
Binärzahl ermittelt. Soll z. B. die Dezimalzahl 132 in eine reine Binärzahl
umgewandelt werden, so werden zunächst die einzelnen Ziffern 1, 3, 2 in die binären
Zahlenfolgen 0001, 0011 und 0010 umgewandelt. Die erste dieser umgewandelten Ziffern
wird anschließend mit dem binären ÄquivaleInt der Dezimalzahl 100, d. h. mit der
binären Zahlenfolge 1100100, die zweite Ziffer mit dem binären Äquivalent der Dezimalzahl
10, d. h. mit der Binärzahl 1010, und die dritte Ziffer mit dem binären Äquivalent
der Dezimalzahl 1, d. h. mit 1 multipliziert. Als Ergebnis dieser Multiplikation
erhält man die Binärzahlen 1100100, 11110 und 0010. Diese binären Zahlen werden
anschließend addiert und man erhält dann die der Dezimalzahl 132 entsprechende binäre
Zahl 10000100.
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Bei einem weiteren Verfahren zur Umsetzung von Dezimalzahlen in Binärzahlen
wird ebenfalls von jeder Dezimalziffer zunächst das binäre Äquivalent ermittelt.
Soll z. B. wieder die Dezimalzahl 132 in eine reine Binärzahl umgewandelt werden,
so werden zunächst wieder die einzelnen Dezimalziffern 1, 3, 2 in die Binärzahlen
0001, 0011 und 0010 umgewandelt. Die erste umgewandelte Ziffer wird dann mit dem
binären Äquivalent der Dezimalzahl 10, d. h. mit 1010, multipliziert. Man erhält
dann im vorliegenden Fall die Binärzahl 1010. Hierzu wird das binäre Äquivalent
der zweiten Dezimalziffer, nämlich der Ziffer 3, d. h. 0011, addiert. Man
erhält im vorliegenden Fall dann die Binärzahl 1101. Anschließend wird wieder mit
der Binärzahl 1010 multipliziert, wodurch die Binärzahl 10000010 entsteht. Hierzu
wird das binäre Äquivalent der an der Einerstelle der Dezimalzahl stehenden Ziffer
2, d. h. die Binärzahl 0010, addiert. Man erhält dann die. Binärzahl 10000100,
die der Dezimalzahl 132 entspricht.
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Bei der einen Art von bekannten Verfahren ist als nachteilig anzusehen,
daß zur Umsetzung großer Zahlen ein erheblicher Schaltungsaufwand nötig ist, und
bei den anderen bekannten Verfahren ist die Multiplikation der durch die Umsetzung
gewonnen, den einzelnen Dezimalziffern entsprechenden Binärzahlen unerwünscht.
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Darüber hinaus ist jedoch noch ein Verfahren bekannt, welches den
großen Aufwand und andererseits die umständliche Weiterverarbeitung, z. B. Multiplikation,
umgeht. Dieses Verfahren besteht darin, daß die in dem Code beliebiger Basis codierte
Zahl Ziffer für Ziffer nacheinander direkt in dem Stellenwert dieser Ziffern entsprechende
binäre Impulsfolgen umgesetzt wird, die zu der zugeordneten Binärzahl aufaddiert
werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer wenig aufwendigen
Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch,
daß für jede Stelle der in dem Code beliebiger Basis codierten Zahl eine Gruppe
von durch Taktimpulse nacheinander abtastbaren Magnetkernen mit annähernd rechteckförmiger
Hystereseschleife
vorgesehen ist, die über eine allen Kernen einer Gruppe gemeinsame Leitung ausgewählt
werden können, daß für jede Ziffer entsprechend ihrem Stellenwert und der diesem
Stellenwert zugeordneten Binärzahl eine weitere Leitung mit den Magnetkernen verknüpft
ist und für jeden Schaltzustand die zur Auswahl einer Ziffer und die zur Festlegung
des Stellenwertes dieser Ziffern vorgesehenen Leitungen hintereinandergeschaltet
sind. Die Magnetkerne werden vorteilhafterweise alle mit einer gemeinsamen Lesewicklung
verkettet, die über ein Addierwerk mit einem Ergebnisregister derart verbunden ist,
daß die durch das aufeinanderfolgende Abtasten der Magnetkerne entstehende, jeweils
dem Stellenwert der Ziffer entsprechende binäre Impulsfolge in diesem Register nach
vorhergehender Addition zu der bereits im Register gespeicherten Impulsfolge gespeichert
wird.
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Bei der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung wird die jeweils einer
Ziffer der umzusetzenden Zahl entsprechende binäre Impulsfolge durch die Ummagnetisierung
zugeordneter Magnetkerne gewonnen. Zur Ansteuerung der den einzelnen Ziffern der
umzusetzenden Zahl zugeordneten Magnetkerne ist es besonders vorteilhaft, die Leitung
für die Auswahl einer Gruppe von Magnetkernen und die Leitung für die Auswahl einer
Dezimalziffer derart mit den Magnetkernen zu verketten, daß bei Stromfiuß über diese
beiden Leitungen in den für die Erzeugung der biiären Impulsfolge nicht benötigten
Magnetkernen einander entgegengesetzte Magnetfelder hervorgerufen werden.
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Gegenüber den bekannten Ausführungsformen von Zahlenumsetzern bietet
die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung den großen Vorteil, daß bei verhältnismäßig
geringem Aufwand an Schaltelementen die der umzusetzenden Zahl entsprechende binäre
Zahl direkt durch stellenweise Umsetzung und einfache Addition der dabei entstehenden
binären Impulsfolgen erreicht wird.
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Die Wirkungsweise sowie Einzelheiten der Schaltungsanordnung gemäß
der Erfindung werden an Hand der F i g. 1 und 2 näher erläutert.
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Die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Schaltungsanordnungen dienen
als Beispiel zur Umsetzung von Dezimalzahlen in Binärzahlen.
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Die in F i g. 1 als Blockschaltbild dargestellte Anordnung besteht
aus einem Umsetzer U und einem Ergebnisregister ER, die beide von einem Taktgenerator
T gesteuert werden. Der Umsetzer besteht aus Magnetkernen, die durch vom Taktgenerator
T abgegebene Taktimpulse nacheinander abgetastet werden. Sämtliche in dem Umsetzer
U enthaltenen Magnetkerne enthalten eine gemeinsame Lesewicklung L, die, gegebenenfalls
unter Zwischenschaltung eines Leseverstärkers LV, mit einem Serienaddierwerk
A verbunden ist. Der zweite Eingang dieses Serienaddierwerkes A ist, ebenfalls über
einen Verstärker, mit dem Ausgang des Ergebnisregisters ER verbunden. Außerdem ist
zwischen dem Ausgang des Serienaddierwerkes A und dem Eingang des Ergebnisregisters
ER ein Umlaufverstärker eingeschaltet.
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Für jede Ziffer einer umzusetzenden Binärzahl ist ein Schalter S1
vorgesehen. Weiterhin ist ein Schalter S2 vorhanden, mit Hilfe dessen der Stellenwert
der gerade umzusetzenden Ziffer eingestellt wird. Erfindungsgemäß wird eine umzusetzende
Zahl Stelle für Stelle nacheinander dem Umsetzer U zugeführt und am Ausgang des
Umsetzers, im dargestellten Beispiel der Leitung L, erscheint dann die dem Stellenwert
der umzusetzenden Ziffer entsprechende binäre Impulsfolge, die nach Vorverstärkung
im Leseverstärker LV über das Serienaddierwerk A und gegebenenfalls einem
weiteren Verstärker in das Ergebnisregister ER eingespeichert wird. Die nächste
Stelle der umzusetzenden Zahl wird wiederum durch Einstellung der Schalter S1 und
Festlegung des Stellenwertes mit Hilfe des Umschalters S2 in den Umsetzer eingegeben.
Nach Abtastung der in dem Umsetzer U enthaltenen Magnet-?:erne durch den Taktgenerator
T erscheint ebenfalls wieder stellenwertrichtig auf der gemeinsamen Ausgangsleitung
L die entsprechende binäre Impulsfolge, die über den Leseverstärker LV dem Serienaddierwerk
A zugeführt wird. Gleichzeitig mit der Abtastung der Magnetkerne in dem Umsetzer
U durch den Taktgenerator T wird die in dem Ergebnisregister ER gespeicherte binäre
Impulsfolge von der vorhergehenden umzusetzenden Ziffer über einen Verstärker dem
zweiten Eingang des Serienaddierwerkes zugeführt. Das durch die Addition entstehende
Ergebnis dieser beiden binären Impulsfolgen wird wiederum in dem Ergebnisregister
ER gespeichert. Das gleiche gilt für weitere Stellen einer umzusetzenden Zahl.
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F i g. 2 zeigt den besonderen Aufbau des Umsetzers U. Die in F i g.
2 dargestellte Anordnung dient ebenfalls als Beispiel zur Umsetzung von Dezimalzahlen
in Binärzahlen, und zwar besonders zur Umsetzung zweistelliger Dezimalzahlen in
die entsprechenden Binärzahlen. Entsprechend der besonders vorteilhaften Ausführungsform
der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist für jede Stelle der umzusetzenden
Zahl (Dezimalzahl) eine Gruppe von durch Taktimpulse nacheinander abtastbaren Magnetkernen
mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife vorgesehen. Da voraussetzungsgemäß
mit der dargestellten Schaltungsanordnung zweistellige Dezimalzahlen in entsprechende
Binärzahlen umgesetzt werden sollen, sind auch zwei Gruppen von Magnetkernen vorhanden.
Die erste Gruppe besteht aus den Magnetkernen K1, K2, K3 und K4, die zweite Gruppe
aus den Magnetkernen K5, K6, K7, K8, K9 und K10. Entsprechend einem weiteren
Merkmal der besonders vorteilhaften Ausführungsform können die Magnetkerne einer
Gruppe jeweils durch eine allen Kernen einer Gruppe gemeinsame Leitung, d. h. durch
deren Ansteuerung, ausgewählt werden. Aus der Anordnung nach F i g. 2 ist zu erkennen,
daß die Magnetkerne K1, K2, K3 und K4 mit der zur Stellenauswahl dienenden Leitung
LS1 und die Magnetkerne K5, K6, K7, K8, K9 und K10 mit der Leitung LS2 verkettet
sind. Darüber hinaus ist für jede Ziffer der umzusetzenden Dezimalzahl entsprechend
ihrem Stellenwert und der zugeordneten Binärzahl mit den Magnetkernen K1 bis K10
eine weitere Leitung verknüpft. Dies sind die mit den Schaltern S1 verbundenen Leitungen
LZ1 bis LZ9. Verfolgt man den Verlauf der beiden Leitungen LS1 und LS2 sowie der
Leitungen LZI bis LZ9, so erkennt man, daß für jeden Schaltungszustand der Schalter
S1 und S2 die zur Auswahl einer Ziffer vorgesehene Leitung LZ1 bis LZ9 und die zur
Festlegung des Stellenwertes dieser Ziffer vorgesehene Leitung LS1 und LS2 hintereinandergeschaltet
sind.
Die Leitung für die Auswahl einer Gruppe von Magnetkernen LS 1 und LS
2 und die Leitung für die Auswahl einer bestimmten Ziffer LZ1 bis LZ9 ist
jeweils derart mit den Magnetkernen verkettet, daß bei Stromfiuß über diese Leitungen
in den Magnetkernen, die nicht zur Erzeugung der entsprechenden binären Impulsfolge
beitragen sollen, einander entgegengesetzte Magnetfelder hervorgerufen werden. Dies
ist durch den entgegengesetzten Wicklungssinn der mit den Magnetkernen verknüpften
Leitungen dargestellt.
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Als Beispiel der Umsetzung einer Dezimalzahl in eine entsprechende
Binärzahl wird die Umsetzung der Dezimalzahl 37 näher erläutert. Zur stellenrichtigen
Umsetzung der an der niedrigsten Dezimalstelle stehenden Ziffern 7 wird der Schalter
S 2 in seine obere Lage, die Lage 10°, umgelegt, wodurch die mit den Magnetkernen
K 1, K 2, K 3 und K 4 verbundene Leitung LS1 in den Stromkreis eingeschaltet wird.
Weiterhin wird in der Schaltergruppe S1 der Schalter für die Dezimalziffer 7 geschlossen,
so daß die mit diesem Schalter verbundene Leitung LZ 7 ebenfalls in den Stromkreis
eingeschaltet ist. Durch den Stromfluß über die Leitungen LS1 und LZ7 werden in
dem Magnetkern K4 zwei gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder
induziert. Das resultierende Magnetfeld in dem Magnetkern K4 ist also Null. In den
Magnetkernen K 1, K 2 und K 3 wird dagegen ein Magnetfeld durch die mit den Magnetkernen
K1, K2 und K3 verkettete Leitung LS1 hervorgerufen, während die Leitung LZ7 nicht
mit den Magnetkernen K1 bis K3 verkettet ist und demzufolge ein Stromfluß über diese
Leitung kein Magnetfeld erzeugen kann. Die Magnetkerne K1 bis K3 werden durch das
Magnetfeld von ihrer »Null«-Lage (Ruhelage) in ihre »Eins«-Lage ummagnetisiert.
Nach erfolgter Ummagnetisierung der Magnetkerne in die »Eins«-Lage wird der Taktgenerator
T gestartet und liefert an seinen Ausgängen T 1 bis T 7 nacheinander
je einen Abtastimpuls. Diese Abtastimpulse verursachen durch über die Abtastwicklungen
A 1
bis A10 der Magnetkerne K1 bis K10 fließenden Ströme solche Magnetfelder,
daß die Magnetkerne nacheinander wieder in die »Null«-Lage zurückgeführt werden.
Von den Magnetkernen K1 bis K10 waren aber durch die Ansteuerung nur die Magnetkerne
K1, K2 und K3 vormagnetisiert worden, so daß auch nur von diesen drei Magnetkernen
bei der aufeinanderfolgenden Ummagnetisierung unter der Einwirkung der Taktimpulse
T l, T2 und T 3 je ein Ausgangsimpuls an die Lesewicklung L abgegeben werden
kann. Alle anderen Magnetkerne liefern keine Ausgangsimpulse, da sie ja bereits
vor Auftreten der auf den Abtastwicklungen auftretenden Stromimpulse in ihrer Ruhelage
waren. Die auf der Lesewicklung L erscheinende binäre Impulsfolge lautet 0000111.
Diese binäre Impulsfolge entspricht aber genau der Dezimalziffer 7.
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Die nächste Dezimalziffer der umzusetzenden Dezimalzahl 37 lautet
3. Diese 3 hat aber den Stellenwert 101. Als binäre Impulsfolge muß also eine Impulsfolge
erscheinen, die der Dezimalzahl 30 entspricht. Dies wird dadurch erreicht, daß der
Schalter S2 in seine untere Lage, die Lage 101, umgelegt wird. Durch dieses Umlegen
des Schalters S2 wird die mit den Magnetkernen K5, K6, K7, K8, K 9 und K10
verkettete Leitung LS2 in den Stromkreis eingeschaltet. Gleichzeitig wird in der
Schaltergruppe S1 der Schalter für die Dezimalziffer 3 geschlossen, wodurch die
Leitung LZ3 in den Stromkreis eingeschaltet wird. Der Stromfluß über die Leitungen
LS2 und LZ 3 verursacht in den Magnetkernen K 5 bis K10 ein, Magnetfeld,
welches versucht, die Magnetskerne K5 bis K10 in die »Eins«-Lage umzumagnetisieren.
Dadurch, daß die Leitungen LS 2 und LZ 3 hintereinandergeschaltet
sind und ihr Wicklungssinn entgegengesetzt ist, wird aber in den Magnetkernen K
9 und K10 jeweils ein gleich großes, aber entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld
induziert. Die Magnetkerne K9 und K10 können demnach nicht ummagnetisiert werden.
Eine Ummagnetisierung in die »Eins«-Lage findet nur bei den Magnetkernen K5,
K 6, K 7 und K 8 statt. Mit der Leitung LZ 3 sind aber außerdem
noch die beiden Magnetkerne K3 und K4 verkettet. Der Wicklungssinn dieser Wicklung
LZ3 ist aber so, daß ein Stromfluß über diese Leitung in den Magnetkernen K 3 und
K 4 ein Magnetfeld induziert, welches diese beiden Magnetkerne in ihre »Null«-Lage,
in der sie sich aber sowieso befinden, magnetisiert. Die Magnetkerne K3 und K4 bleiben
also unverändert in der Ruhelage.
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Nach erfolgter Ummagnetisierung der Magnetkerne K5 bis K8 wird wieder
der Taktgenerator T gestartet. Er gibt wie im Fall der Umsetzung der Ziffer 7 an
den Ausgängen 71 bis T7 nacheinander je einen Impuls ab. Der erste wirksame
Impuls tritt am Taktgeneratorausgang T2 auf. Es folgen dann die Taktimpulse an den
Ausgängen T 3, T 4 usw. Durch die über die Ausspeicherwicklungen
A 5, A 6,
A 7 und A 8 fließenden Taktimpulsströme werden die
Magnetkerne K5 bis K8 derart magnetisiert, daß sie nacheinander in ihre »Null«-Lage
zurückkehren. Dabei entstehen auf der gemeinsamen LesewicklungL nacheinander Impulse
mit der Folge 0011110, die der Dezimalzahl 30 entsprechen. .
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Wie bereits an Hand der F i g. 1 erläutert worden ist, wird die bei
der Umsetzung der zweiten Dezimalziffer entstehende binäre Impulsfolge mit Hilfe
eines an die Lesewicklung angeschlossenen Serienaddierwerkes zu der von der Umsetzung
der Dezimalziffer 7 herrührenden binären Impulsfolge zu dem Gesamtergebnis addiert.
Das der Dezimalzahl 37 entsprechende Ergebnis lautet 0100101.
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Die Erfindung wurde an Hand eines Umsetzers für Dezimalzahlen in Binärzahlen
erläutert. Dies ist aber keineswegs die einzige Anwendungsmöglichkeit der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung, sie ist vielmehr für -die Umsetzung von jedem beliebigen Code
in den Binärcode möglich.