DE1214732B - Synchronisierungskreis zum Steuern einer Zaehl-schaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESGHRIFT

Int. Cl.:

H03k

Deutsche KL: 21 al-36/22

Nummer: 1214 732

Aktenzeichen: M 50777 VIII a/21 al

Anmeldetag: 4. November 1961

Auslegetag: 21. April 1966

Die Erfindung betrifft einen Synchronisierungskreis zum Steuern einer Zählschaltung in Abhängigkeit von Zeitgebungssignalen mit mehreren bistabilen Kreisen, deren Leitfähigkeitszustand eine gegebene Zahl darstellt und die durch Torkreise miteinander verbunden sind.

Bei Geräten zum Auswerten von Daten und zur Durchführung anderer Funktionen benutzt man häufig ein Zählwerk in Zählschaltungen, das in Phase mit den äußeren Zeitgebungsimpulsen oder in zeitlieh richtiger Folge mit diesen arbeitet. Es ist wichtig, daß ein solches Gerät die Zählungen ordnungsgemäß durchführt, und zwar nach Maßgabe der von außen kommenden Zählimpulse und unabhängig von dem Zustand oder der Phasenlage des Zählwerks, wenn ein von außen kommendes taktgebendes Signal als erstes ankommt.

Es ist ein Synchronisierungskreis für Rechenmaschinen bekannt, der aus bistabilen Kreisen besteht, die durch Torkreise miteinander verbunden sind und im Takt mit den Zeitgebungssignalen arbeiten. Dieser Synchronisierungskreis ist insofern etwas umständlich, als er eine Matrize für dreifache Koinzidenz benutzt, wodurch der gesamte Aufbau umständlich wird und der Platzbedarf unverhältnismäßig groß ist.

Es ist ferner ein Impulsgenerator zum Erzeugen von Zeitgebungssignalen bekanntgeworden, der im wesentlichen einen Taktgeber darstellt, bei welchem der Programmgeber über logische Kreise (UND-Schaltung) mit der Zählkette verbunden ist.

Diese bekannten elektronischen Schaltungsanordnungen und Geräte erfüllen nicht alle Bedingungen, die an sie gestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synchronisierungskreis zum Steuern einer Zählschaltung in Abhängigkeit von Zeitgebungssignalen und mit mehreren bistabilen Kreisen so auszugestalten, daß der Zähler ungeachtet des Zustandes oder der Phase des Zählers auf Grund des äußeren Zeitgebungsimpulses die richtige Zählung durchführt, wenn ein äußeres Zeitgebungssignal zuerst eintrifft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Synchronisierungskreis der oben geschilderten Art mit entsprechenden Torkreisen, die Torkreise auf Grund von Signalen aus den bistabilen Kreisen und Zeitgebungssignalen wirksam werden und mindestens drei UND-Torkreise mit zugleich auftretenden Zeitgebungssignaleingängen umfassen, die das Auftreten eines Torkreisausgangssignals während einer gewählten Zeit verhindern, so daß der Synchronisierungskreis zum Steuern einer Zählschaltung

Anmelder:

Monroe Calculating Machine Company,

Orange, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:
William MacDonough,
Alamogordo, N. Mex. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 9. November 1960
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Zähler eine Zahl überspringt, wenn er sich mit den Zeitgebungssignalen nicht im Takt befindet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses neuen Synchronisierungskreises führen alle Torkreise dem zugehörigen bistabilen Kreis nur beim gleichzeitigen Auftreten eines Taktimpulses mit einem Impuls des bistabilen Kreises ein Eingangssignal zu, so daß auf Grund des Zusammenwirkens der Torkreise mit den zugehörigen bistabilen Kreisen der Zähler mit Sicherheit eine oder mehrere Zahlen überspringt, wobei dessen Zählung mit dem Taktimpuls synchronisiert wird.

Im Gegensatz zu den bekannten Synchronisierungskreisen stellt der Erfindungsgegenstand also eine Zählersperre dar, in welcher ein Zähler wartet und sich selbst bei einem Zeitgebungssignal synchronisiert und erst dann beim Ankommen des Zeitgebungssignals zu zählen anfängt.

In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im ein-

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zelnen näher erläutert werden. In den Zeichnungen ist

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Zählers für einen Synchronisierungskreis nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Tabelle der Leitf ähigkeitszustände des Zählers für jeden von vier verschiedenen möglichen Ausgangszuständen,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Ausfuhrungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine Zeittabelle der Signale, die der in der F i g. 3 dargestellten Schaltung zugeführt oder von dieser abgegeben werden,

Fig. 5 eine Zeittabelle der Signale, die der in der F i g. 6 dargestellten Schaltung zugeführt oder von dieser abgegeben werden,

F i g. 6 eine symbolische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7, 8 je eine symbolische Darstellung der Einrichtung zum Erzeugen einiger der in den Fig. 5 dargestellten Signale,

Fig. 9 eine schematische Darstellung der Kippschaltungen nach den F i g. 6 und 7.

Bei der Erläuterung der Wirkung des Erfindungsgegenstandes werden die folgenden Definitionen benutzt:

I = äußere Zeitgebungsimpulse,

P = Schaltunpulse,

/' = Schaltimpulse über Torkreise,
Dl = Zähler-Kippkreise Nr. 1,
D 2 = Zähler-Kippkreise Nr. 2,

G = Torkreis.

Die F i g. 1 zeigt in vereint achter Darstellung eine Anordnung zum Zählen bis Vier mit Hilfe von zwei Kippkreisen, wobei die beiden Ausgänge eines jeden Kippkreises über Torkreise mit den Eingängen des anderen Kippkreises in Verbindung stehen. Damit den Eingängen der Kippkreise ein Impuls zugeführt werden kann, muß das zum Torkreis geleitete Steuersignal Dl, Dl', D 2 oder D 2' den Zustand »0« aufweisen. Die Schaltimpulse P werden allen vier Torkreisen 2, 4, 6 und 8 gleichzeitig zugeführt. Unter der Annahme, daß sowohl Pl als auch D 2 auf »EIN« geschaltet sind, sind die Ausgänge Dl und D2 von FIFl und FIFl beide hoch oder »1«, während DV und D2' niedrig oder »0« sind. Bei dem Auftreten des nächsten Schaltimpulses P erscheint ein Eingang, der durch Hindurchleiten eines Signals durch die Torkreise 6 und 4 Dl und D2' einzuschalten sucht. Da Dl ursprünglich auf »EIN« geschaltet war, so hat das Signal auf dem Leiter 12 keine Wirkung, während D 2 umgeschaltet wird bzw. seinen Zustand von D 2 in D 2' ändert.

Ebenso ändert Dl bei Auftreten des nächsten Schaltimpulses P infolge der Wirkung von FIFl seinen Zustand, während D 2 in dem von dem vorhergehenden Schaltimpuls verursachten Zustand verharrt. Diese abwechselnde Betätigung der Kippkreise setzt sich fort, bis die Ausgangszustände wiederkehren, wobei Dl und D2 hoch und Dl' und D2' niedrig sind. In der Tabelle 11 der F i g. 2 sind die oben beschriebenen Vorgänge graphisch dargestellt. Die Tabellen 13, 15 und 17 zeigen andere Ausgangszustände und die sich hieraus ergebenden Zählvorgänge, wobei die Ausgangszustände willkürlich gewählt werden können und die übrigen Zählungen automatisch folgen.

Bei einigen Anwendungen des Zählers ist es erwünscht, daß der Zähler ungeachtet des ursprünglichen Betriebszustandes sich jedesmal in demselben besonderen Betriebszustand befindet, wenn ein äußerer Zeitgebungsimpuls oder -signal vorliegt. Die F i g. 4 zeigt in graphischer Darstellung die Steuersignale für eine solche Anordnung, während die F i g. 3 die Schaltung einer Einrichtung zum Ausüben einer solchen Zeitgebungsfunktion zeigt.

ίο Wie bei der Anordnung nach F i g. 1 sind die Schaltimpulse mit P bezeichnet, während nach der F i g. 3 /' einen durch Torkreise bestimmten Impulszug darstellt, der alle P-Impulse enthält mit Ausnahme des P-Impulses, der in dem Zeitpunkt erscheint, in dem der äußere Zeitgebungsimpuls auftritt. Die Zeitgebungsdiagramme in der F i g. 4 stellen die Arbeitsweise des Zählers und die Folge A dar, wobei Dl=I₅ DT = O, D2 = 0 und Dl'= 1 ist, welche Zustände als gewünschter Betriebszustand des Zählers bei Auftreten des äußeren Zeitgebungsimpulses / willkürlich gewählt sind.

Wie aus der F i g. 3 zu ersehen ist, werden die Torkreisschaltimpulse Γ den Torkreisen 2, 4 und 6 zugeführt, während die Schaltimpulse P dem Torkreis 8 zugeführt werden. Der Zähler arbeitet in genau derselben Weise, wie in bezug auf die F i g. 1 beschrieben mit der Ausnahme, wenn im /'-Impulszug kein Impuls vorliegt, welcher Fall in dem mit / bezeichneten Zeitpunkt als Darstellung eines äußeren Zeitgebungsimpulses eintritt. Aus diesem Grunde soll nur dieses Zeitintervall analysiert werden. Für die Folge A befindet sich im Zeitintervall / der Kippkreis Dl im Betriebszustand »1« und der Kippkreis D 2 im Betriebszustand »0«. Daraus ist zu ersehen, daß D1 sich von Dl=I nach D V = 1 ändert und für D 2 kein Eingang vorliegt, da kein Impuls aus Γ vorliegt. Da dies der gewünschte Zustand des Zählers im Zeitpunkt / ist, so setzt sich die Folge A ohne Änderung fort.

Aus der Darstellung der Folge B in der Fi g. 4 im Zeitpunkt / ist zu ersehen, daß der Zähler den Betriebszustand D1 = 0, Dl'= 1, D 2 = 0, D2' = l aufweist. Es wird darauf hingewiesen, daß in der F i g. 4 die Zeitbasis von rechts nach links fortschreitet. In diesem Zeitpunkt wird daher der Torkreis zum Umschalten von D 2 erregt, dessen Zustand sich jedoch nicht ändert, da bei Γ kein Impuls vorliegt. Es wird ferner der Torkreis zum Umschalten von DV erregt, und'auf Grund von P liegt ein Umschaltsignal vor; da jedoch DV bereits auf »EIN« geschaltet ist, so erfolgt keine Änderung des Betriebszustandes.

Daraus ist zu ersehen, daß im Zeitpunkt I keine Änderung erfolgt und daß der Zähler bei Ankunft des nächsten Schaltimpulses P oder Γ die normale Arbeit wieder aufnimmt. Dieses »Überspringen« hat jedoch bewirkt, daß der Zähler sich im gewünschten Betriebszustand Dl=I, D2 = 0 befindet, was beim nächsten Auftreten von I erfolgt.

In derselben Weise erfolgt ein »Überspringen« von der Folge C zur Folge j? und danach zur Folget als normale Arbeitsweise nach dem Auftreten von zwei Impulsen I. Nach dem Auftreten von drei Impulsen I erfolgt ein Übergang von der Folge E zui Folge B und danach zur Folge A.

Daraus ist zu ersehen, daß der Zähler ungeachtei des ursprünglichen Betriebszustandes nach spätestens drei Impulsintervallen in den gewünschten Betriebs-

zustand versetzt wird, der durch den Impuls im Zeitpunkt / dargestellt wird.

Dadurch, daß der P-Eingang zu dem in Betracht kommenden Torkreis geleitet wird, kann der Zähler auf jeden gewünschten Betriebszustand als normaler Arbeitsmodus eingestellt werden.

Die Torkreise 2, 4, 6 und 8 können natürlich aus einer der bisher bekannten Ausführungen bestehen, wobei für die Praxis dieser Ausführungsform der Erfindung nur erforderlich ist, daß zum Hindurchleiten eines Impulses zu den Eingängen der Kippkreise das dem Torkreis zugeführte Steuersignal niedrig ist und daß die Änderung des Betriebszustandes in der Abfallzeit des Zeitgebungsimpulses / erfolgt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann jede bekannte Kippschaltung oder eine andere bistabile Schaltung verwendet werden.

Die F i g. 5 bis 9 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung und deren Arbeitsweise. Die in der F i g. 5 dargestellten Wellenformen stellen die Signale dar, die im Betrieb der Schaltungen nach den F i g. 6 bis 8 vorliegen.

Bei einer Ausführungsform wird die Erfindung mit einem Trommelrechner benutzt, der drei Schaltoder Zeitgebungsspuren aufweist, die als Hauptspur, Sektorschaltspur und Sektoranrufspur bezeichnet werden können.

Die Hauptspur erzeugt ein Signal, das nach einer Verstärkung als Hochgeschwindigkeits-Schaltsignal oder Z 2 bezeichnet werden kann und das in der Fig. 5 auf Zeile 3 dargestellt ist. Dieses Signal Z2 kann einer Aufzeichnung entnommen werden, die auf der Trommel beim Bau des Elektronenrechners vorgenommen wurde, obwohl dies für die erfolgreiche Praxis der Erfindung nicht wesentlich ist. Die Wiedergabe aus dieser Hauptspur ähnelt einer Sinuswelle, wie sie in der F i g. 5 allgemein in der Zeile 1 dargestellt ist. Dieses Wiedergabesignal aus dem Z2-Kopf 29 der Fig. 8 wird verstärkt und vom Verstärker 30 beschnitten, wobei das Signal Z12 erzeugt wird, das in der F i g. 5 als Wellenform Nr. 2 dargestellt ist. Dieses Signal Z12 wird dann verstärkt und vom Formungsverstärker 31 zu der Wellenform Z 2 gestaltet, wobei das Hochgeschwindigkeits-Schaltsignal Z2 erzeugt wird, das in der Fig. 5 als Wellenform Nr. 3 dargestellt ist. Der Z2-Verstärker erzeugt ferner ein verzögertes Schaltsignal dZ 2, das in der F i g. 4 auf Zeile 4 dargestellt ist und das zum Aufzeichnen beispielsweise an einer allgemeinen Speicherstelle benutzt werden kann.

Zum Zählen der Z2-Impulse kann ein nach einem Schlüssel zählender Zähler irgendeiner bekannten Ausführung benutzt werden. Die Ausgänge P 21 und P22 des Zählers sind in der Fig. 5 als Wellenformen Nr. 5 und 6 dargestellt. Die beiden Signale P 21 und P 22 stellen mit deren »Nicht«-Signalen P2I und JP2~Z vier mögliche Betriebszustände, genannt Phasenintervalle, dar. Diese Phasenintervalle sind als Phase 0, 1, 2 und 3 beziffert und mit PO, Pl, P 2 und P 3 bezeichnet, wobei deren zeitliche Lagen in der F i g. 5 auf Zeile 7 dargestellt sind. Die Signale P 3 und Z12 ergeben zusammen die auf Zeile 8 in der F i g. 5 dargestellte Wellenform P3', Z12. Da P3 in jedem vierten Z2-Intervall einmal auftritt, so stellt das auf Zeile 8 abgebildete Signal tatsächlich jeden vierten Z12-Impuls dar. Dieses Signal erzeugt nach Verstärkung und Formung durch den Z3-Verstärker ein niederfrequentes Schaltsignal Z3, das in der Fig. 5 auf Zeile 9 dargestellt ist. Da P 3 zum Erzeugen des Z3-Signals benutzt wird, so liegt PO immer im ersten Phasenintervall, das auf den Z3-Impuls folgt.
Die Sektorschaltspur wird zum Erzeugen des Sektorschaltimpulses Zl (Zeile 11 in der Fi g. 5) benutzt. Diese Spur kann aus Impulsen bestehen, die auf der Trommel gleich der Hauptspur aufgezeichnet ist mit 'der Ausnahme, daß die Polarität jeder 128.

ίο binären Einheit (bit = 2 Zeichen im binären System) umgekehrt wird, wie in Zeile 10 der F i g. 5 dargestellt. Diese Spur unterteilt dann die Trommel in sechzehn Sektoren. Diese Signale werden vom Aufnahmekopf 32 (vgl. F i g. 7) abgetastet. Der Ausgang des Sektorschalt-Wiedergabeverstärkers 33 wird vom Z2-Schaltimpuls am Eingang zum Wiedergabe-Kippkreis 34 verteilt. Der Ausgang des Wiedergabe-Kippkreises 34 in der Fig. 7 ist auf Zeile 11 in der Fig. 5 dargestellt und als ZI-Signal bezeichnet.

Da der Phasenzähler beim Einschalten mit irgendeinem seiner vier Betriebszustände beginnen könnte, so ist eine Synchronisation des Phasenzählers mit dem ZI-Signal vorgesehen. Das ZI-Signal wird dem Phasenzähler in einer solchen Weise zugeführt, daß jede Änderung des Betriebszustandes des Zählers verhindert wird mit Ausnahme von P 3 nach PO. Befindet sich der Zähler aus dem Takt, d. h. während ZI nicht im Betriebszustand P3 ist, so wird der Zähler während des ZI-Impulses jedesmal eine Zählung auslassen, bis er seinen Betriebszustand von P 3 nach PO ändert, wenn ein ZI-Impuls auftritt. In diesem Zeitpunkt befindet sich der Zähler im Takt mit dem ZI-Signal und verbleibt im Takt, solange der Elektronenrechner eingeschaltet ist. Diese Synchronisierung kann nach dem Einschalten des Elektronenrechners höchstens drei Wortzeiten dauern.

Dies ist leicht aus der Beschreibung der Arbeitsweise der in der Fig. 6 dargestellten Schaltung zusammen mit den in der F i g. 5 dargestellten Zeitgebungssignalen zu ersehen. Die Kippkreise 40 und 50 sind als Zähler durch die vier UND-Torkreise 41, 42,43 und 44 zusammengeschaltet. Die Ausgänge 45, 46, 47 oder 48 der Kippkreise 40 und 50 werden nur dann von »0« auf »1« umgeschaltet, wenn das entsprechende UND-Signal aus 41, 42, 43 oder 44 hoch oder »1« ist, wenn das Torsignal Z 2 auftritt. Dadurch, daß den drei UND-Kreisen 41, 43 und 44 das negative ZI-Signal ZI zugeführt wird, wird verhindert, daß drei Kippkreise während des Auftretens von ZI ihren Betriebszustand ändern. Der vierte, vom UND-Torkreis 42 betriebene Kippkreis kann seinen Betriebszustand ändern, wenn F2Z hoch gewesen ist und Z 2 auftritt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Zähler mit den Zl- und Z2-Signalen synchronisiert wird und im Takt bleibt. Soll der Zähler seine Phase in einer anderen Beziehung zu den Zeitgebungsimpulsen ändern, so kann dies ohne weiteres dadurch erzielt werden, daß allen UND-TorkreisendasZI-SignalzugeführtwirdniitAusnahme desjenigen UND-Kreises, bei dem in diesem Zeitpunkt eine Änderung des Betriebszustandes erfolgen soll.
Die F i g. 9 zeigt eine für den obengenannten Zweck geeignete Schaltung mit den Kippkreisen 40 und 50. Bei der Ausführungsform der Erfindung, für die diese Schaltung entworfen wurde, weisen die Eingangssignale eine Spannung von — 6 oder 0 Volt

Claims (2)

7 8 auf, wobei ein Umschalten nur dann erfolgt, wenn 6, 8) dem zugehörigen bistabilen Kreis (Dl, D 2) der Eingang einen Wert von 0 Volt für eine Zeit- nur beim gleichzeitigen Auftreten eines Taktperiode aufweist, die vor dem Schalt- oder Z2-Signal impulses mit einem Impuls des bistabilen Kreises liegt, das von — 6 zu 0 Volt überwechselt. Nach- ein Eingangssignal zuführen, so daß auf Grund stehend wird eine Zusammenstellung der Werte für 5 des Zusammenwirkens der Torkreise mit den zudie bei der Ausführungsform nach der F i g. 9 ver- gehörigen bistabilen Kreisen der Zähler mit wendeten Schaltungselemente gegeben: Sicherheit eine oder mehrere Zahlen überspringt, wobei dessen Zählung mit dem Taktimpuls syn- Schaltungselement Wert chronisiert wkd. Kondensatoren 50 27OpF 10 3. Synchronisierungskreis nach Anspruch 1, Kondensatoren 52 500 pF dadurch gekennzeichnet, daß die bistabilen Widerstände 54 47 Kiloohm Kreise (D 1, D 2) so gesteuert werden, daß sie bei Widerstände 56 4,7 Kiloohm gleichzeitigem Auftreten eines Signals aus einem Widerstände 58 470 0hm der UND-Torkreise und eines zweiten Zeit-Widerstände 60 68 Kiloohm 15 gebungssignals (F) ihren Betriebszustand ändern. Transistoren Type 2N404 4. Synchronisierungskreis nach Anspruch 3, Patentansprüche· dad?rch gekennzeichnet daß die Frequenz des r zweiten Zeitgebungssignals (F) die Frequenz des

1. Synchronisierungskreis zum Steuern einer erstgenannten Zeitgebungssignals (/') um einen Zählschaltung in Abhängigkeit von Zeitgebungs- 20 Faktor übersteigt, der gleich der Anzahl der Signalen mit mehreren bistabilen Kreisen, deren Zählungen des Zählers ist.
Leitfähigkeitszustand eine gegebene Zahl dar- 5. Synchronisierungskreis nach Anspruch 4, stellt, und die durch Torkreise miteinander ver- dadurch gekennzeichnet, daß das erstgenannte bunden sind, dadurch gekennzeichnet, Zeitgebungssignal (J') allen UND-Torkreisen (2, daß die Torkreise (2, 4, 6, 8) auf Grund von 25 4, 6, 8) mit Ausnahme eines Torkreises zugeführt Signalen (Dl, Dl', Dl, DT) aus den bistabilen wird und einen Signalteil enthält, der eine Än-Kreisen(Dl,D2) und Zeitgebungssignalen (/', F) derung des Betriebszustandes aller bistabilen wirksam werden und mindestens drei UND-Tor- Kreise (D 1, D 2) mit Ausnahme eines Kreises kreise mit zugleich auftretenden Zeitgebungs- verhindert, wobei· der Zähler synchron mit dem signaleingängen (/') umfassen, die das Auftreten 30 erstgenannten Zeitgebungssignal arbeitet.

eines Torkreisausgangssignals während einer ge-

gewählten Zeit verhindern, so daß der Zähler

eine Zahl überspringt, wenn er sich mit den Zeit- In Betracht gezogene Druckschriften:

gebungssignalen nicht im Takt befindet. Deutsche Auslegeschrift Nr. 1036 921;

2. Synchronisierungskreis nach Anspruch 1, 35 Proceedings of the IRE, September 1951, S. 1051 dadurch gekennzeichnet, daß alle Torkreise (2, 4, bis 1054.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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