DE1233009B - Reversierbare Zaehlschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03k

Deutsche KL: 21 al - 36/22

Nummer: 1233 009

Aktenzeichen: G 3 803 9 VIII a/21 al

Anmeldetag: 26. Juni 1963

Auslegetag: 26. Januar 1967

Die Erfindung betrifft eine reversierbare Zählschaltung mit einer Mehrzahl bistabiler Schaltstufen mit dazwischenliegenden, verbindenden elektrischen Schaltern zur Herstellung einer nichtdezimalen, nämlich binären Schaltfolge, und mit einer Reversierschaltung mit Schaltern zum Umschalten der Verbindungsschalter in der Weise, daß die Zählschaltung zwar die gleiche vorbestimmte Schaltfolge wie beim Vorwärtszählen ausführt, dabei aber faktisch eine Rückwärtszählung bewirkt.

Solche reversierbare Zählschaltungen arbeiten für die Dekadenzähler mit unterschiedlichen Bewertungskoden. Bei dem 1-2-4-8-Bewertungskode ist beispielsweise eine komplizierte Schaltung erforderlich, um ein solch reversierbares Zählen zu ermöglichen. Außerdem machen Schaltungen dieser Bauaurt die Verwendung von mindestens einer zusätzlichen oder Ergänzungsstufe zum Ermöglichen eines umgekehrten Zählens in dem 1-2-4-8-Bewertungskode erforderlich, wobei diese zusätzliche Stufe beim Rückwärtszählbetrieb als erste Stufe dient, da die erste Stufe sich bei Beginn des Rückwärtszählens naturgemäß statt im »1 «-Zustand im »0«-Zustand befindet. Als weiteres Beispiel sei der 1-2-4-2-Bewertungskode bei einem reversierbaren Dekadenzähler der in »Electronic Engineering« vom September 1961 auf Seite 597 bis 599 in dem Aufsatz von LScollar »An Economical Reversible Transistor Decade Counter« beschriebenen Bauart genannt. Bei Einrichtungen dieser Art ist jedoch die Schaltfolge beim Vor- und Rückwärtszählen nicht die gleiche, obwohl bei dieser Schaltung die Verwendung von Diodentoren zum Verbinden entweder mit der »O«-Seite einer gegebenen Flip-Flop-Stufe zum Vorwärtszählen (Addition) oder von der »!«-Seite der Flip-Flop-Stufe zum Rückwärtszählen (Subtraktion) beschrieben ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer neuartigen und verbesserten reversierbaren Zählschaltung, die nicht mit den vorstehend beschriebenen Mängeln der Kompliziertheit, der Notwendigkeit zusätzlicher oder Ergänzungsstufen oder der unterschiedlichen Vor- und Rückwärtsschaltfolgen behaftet ist, sondern beim Vorwärts- und Rückwärtszäblen genau die gleiche vorbestimmte Schaltfolge und genau die gleiche vorbestimmte Bewertungskodezuordnung für die aufeinanderfolgenden Stufen benutzt, und zwar alles dies ohne die Notwendigkeit, ergänzende Flip-Flop-Stufen zu verwenden.

Erfindungsgemäß wird die vorerwähnte Aufgabe gelöst durch Rückkopplungsverbindungen zwischen der letzten Zählstufe und den ihr vorhergehenden, auf die erste folgenden Zählstufen; durch ein Gatter, das Reversierbare Zählschaltung

Anmelder:

General Radio Company,
West Concord, Mass. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Müller-Börner

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, Patentanwälte,

Berlin 33, Podbielskiallee 68

Als Erfinder benannt:

Richard W. Frank, Concord, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Oktober 1962
(233563)

zwischen die erste und die zweite Zählstufe beim Rückwärtszählen zwischenschaltbar und über eine Rückkopplung mit der letzten Zählstufe verbunden ist, durch eine beim Rückwärtszählen an Stelle der Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang der ersten und dem Eingang der zweiten Zählstufe einschaltbare Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang der ersten Zählstufe und dem Eingang der letzten Zählstufe sowie durch Umschaltmittel jeweils zwischen den »0«- und »1«-Zustand-Ausgängen der auf die erste folgenden Zählstufen und den Eingängen der jeweils nächstfolgenden Zählstufen.

Dabei können die Umschaltmittel in Auswirkung von zwei verschiedenen elektrischen Befehlssignalen zwischen zwei verschiedenen Schaltzuständen elektrisch betätigbar sein.

Sie können mit den »0«- und »!«-Zustand-Ausgangsansehlüssen verbundene Dioden enthalten.

Diese können auch durch Transistorschaltuagen ersetzt werden.

Dabei kann jede; Transistorschaltung zwei miteinander verbundene Transistoren enthalten, von denen einer mit einem der »0«- und »!«-Zustand-Ausgangsanschlüsse und der andere mit dem Schalter zum Anlegen eines der elektrischen Befehlssignale verbunden ist.

Die beiden elektrischen Befehlssignale können eine steigende bzw. abfallende Spannungsimpulsstufe haben.

Es können vier bistabile Stufen vorgesehen und der Kode ihrer Schalt- und Bewertungsfolge sowohl in

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Vorwärts- als auch in Rückwärtszählrichtung 1-2-4-2 sein.

Die vier Stufen für das Vorwärts- und für das Rückwärtszählen können die nachfolgenden übereinstimmenden »0«- und »!«-Schaltzustände aufweisen:

Angelegte
Impulsnummer

Vorwärts

1
2
3
4
5
6
7
8
9
0

8
7
6
5
4
3
2
1
0

O	O	O
1	O	O
O	1	O
1	1	O
O	O	1
1	O	1
O	1	T-H
1	1	1
O	1	1
1	T-H	ι ■
O	O	O

Rückwärts

1	1	T-H
O	1	1
1	T-H	1
O	1	1
T-H	O	1
O	O	1
1	1	O
O	1	O
1	O	O
O	O	O

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

Anschlüsse und Schalter Z₂-S₂, bzw. /₃-S₃ an den Eingang der nachfolgenden Stufe angeschlossen, wobei der O-Ausgangsanschluß der Stufe F₄, über /₄ und S₄ an den End-»Ausgang« (letzten Ausgang) angeschlossen ist. Von dem »le-Zustand-Ausgangsanschluß der vierten Zählstufen ist ein Rückkopplungsweg3 mit jedem der »!«-Zustand-Eingangsanschlüsse der zweiten und dritten Stufe F₂ und F₃ verbunden zwecks Schaffung eines geeigneten Rückkopplungssignals zum Ermögliehen des Vorwärtszählens entsprechend der 1-2-4-2-Bewertungskodefolge, wie sie beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 521 788 beschrieben ist.

Die bevorzugte vorbestimmte Vorwärtszählfolge und -bewertung ist in der nachstehenden Tabelle I dargestellt:

Tabelle I
Vorwärts(-l-2-4-3)-Stufe

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beispielsweise, jedoch nicht beschränkend eine ihrer Ausführungsformen darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Blockdiagramm, das die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform bei Anwendung des bevorzugten 1-2-4-2-Bewertungskode veranschaulicht,

Fig. 2A, B ein Schaltbild der einzelnen Kreise der Einrichtung nach Fig. 1,

F i g. 3 ein schematisches Schaltbild eines bevorzugten Schaltkreises zum verhältnismäßig langsamen Rückwärtszählen und

F i g. 4 ein entsprechendes Schaltbild für ein verhältnismäßig schnelles Trägerschalten.

In F i g. 1 sind bei F₁, F₂, F₃ und F₄₁ vier übliche bistabile Flip-Flop-Schalt- oder Zählstufen oder -einheiten dargestellt, die zum Ermöglichen ihres Umschaltens je mit einem Eingangsanschluß versehen sind. Vom »Umschalten« einer Flip-Flop-Stufe spricht man, wenn ein Eingangssignal so angeschlossen ist, daß es bei seinem Anlegen bewirkt, daß die Flip-Flop-Stufe ihren entgegengesetzten Schaltzustand einnimmt, d. h., wenn die Zahl in der Flip-Flop-Stufe vor dem Anlegen des Impulses eine »1« ist, kehrt sie auf »0« zurück, und umgekehrt. In der Zeichnung ist jede Flip-Flop-Stufe mit auf der rechten Seite dargestellten 0-1-Ausgangsanschlüssen versehen. Bei den dargestellten Verbindungen ist der O-Ausgangsanschluß der ersten Stufe F₁ über den sich in Vorwärtsstellung befindenden Schalteranschluß (-kontakt) Z₁ und den Schalterkontaktgeber S₁ an den Eingang der Stufe F₂ angeschlossen. Die O-Ausgangsanschlüsse der zweiten und dritten Stufe F₂ und F₃ sind über die jeweiligen

20 Impuls	Fl	F,	O	F4
0	0	O	O	O
1	In	O	O	O
25 2	ο*"	1	O	O
3	In		1	O
4	O^		1	O
5	T-H	O	1	O
6	O^	1	In f.b.	O
7	J?	T-H	0-1-—	O
8	T-H	0-1*	1	-1
35 9	T-H	1

Die Pfeile geben das Umschalten aus dem »1«- in den »O«-Zustand an, wobei die Zahl der angelegten Eingangsimpulse in der ersten oder am weitesten Unken senkrechten Spalte und der Schaltzustand jeder Zählstufe F₁, F₂, F₃, F₁₁ in den auf diese Spalte folgenden senkrechten Spalten angegeben ist.

Es sei bemerkt, daß beim Auftreten des achten Eingangsimpulses der Schaltzustandswechsel der vierten Flip-Flop-Stufe F_4- die zweite und dritte Stufe F₂ und F_s (die auf 0 gestellt waren) mit Hilfe des in der vorstehenden Tabelle durch die Pfeile »f.b.« angegebenen Rückkopplungsanschlusses 3 wieder in den »1«-Zustand stellt. Die Dezimalzahl »8« wird also durch die Binärzahl Olli dargestellt.

Erfindungsgemäß wird genau dieselbe Schaltfolge und folglich die gleiche Bewertung der aufeinanderfolgenden Stufen, wie sie bei der Vorwärtszähllogik auftreten, beim Rückwärtszählen erzielt. Dies kann erreicht werden, indem die Schalter S₁, S₂, S₃ und S₄ (beispielsweise durch die gestrichelte gemeinsame Verbindung) auf ihre Stellung A₁, R₂, R₃ bzw. R₁ gestellt werden. In diesen Stellungen wird zwischen dem »1«-Zustand-Ausgangsanschluß der ersten Schalteinheftig und dem Umschalt-Eingangsanschluß der zweiten Flip-Flop-Stufe F₂ ein Tor oder »Und«- Kreis 5 eingeschaltet. Die Flip-Flop-Stufen F₂ und F₃ sind dann jeweils von ihren »le-Zustand-Ausgangsanschlüssen aus an den Umschalt-Eingangsanschluß der nachfolgenden Stufen F₃ bzw. F₄ angeschlossen. Der Ausgang von der letzten Stufe F_t wird ebenfalls an seinem »1 «-Zustand-Ausgangsanscbluß abgenommen.

Der Rückkopplungsanschluß 3 der Vorwärts-Zählverbindung kann unverändert bleiben, da er, wie später klar wird, beim Rückwärtszählvorgang keine Rolle spielt, jedoch wird er bei 3' erweitert zur Schaffung eines der Eingänge für den Torkreis 5, dessen anderer Eingang von dem »!«-Zustand-Ausgang der ersten Flip-Flop-Stufe F₁ kommt. Zusätzlich ist der »!«-Zustand-Ausgangsanschluß der ersten Schalteinheit F₁ außerdem (bei Stellung R des Schalters S) über den Leiter 4 an den »O«-Zustand-Eingangsanschluß der vierten Einheit F₁ angeschlossen zur Schaffung einer Schaltung, die in Übereinstimmung mit demselben 1-2-4-2-Bewertungskode der Vorwärtszählverbindung nach F i g. 1 und ihrer genau gleichen Schaltfolge oder ihrem Kode rückwärts zählt.

Dies ist aus der nachfolgenden Tabelle II, bei der die Übertragungspfeile die oben bereits benutzte Bedeutung haben, ersichtlich.

Tabelle II
Rückwärts-(l-2-4-2)-Stufe

Impulse	Dezimal zahl	F1	1	F3	1	Zustand von Tor 5
O	9	1	1	1	1	geschlossen
1	8	On	1	1	"o	geschlossen
2	7	l—l	τ-Ι	1	O	öffnet sich
3	6	On	0	T-H	O
4	5	I^	°n	1	O
5	4	On	I*"	1	O
6	3	T τ—Ι	1	0	O
7	2	ο-,	0	0	O
8	1	ι"	°n	0	O
9	0	°n		On	O
10	9	τ-Ι		schließt sich

Sofern sich die Schalter S, S₁, S₂, S₃ und S₄ nach F i g. 1 in ihrer jeweiligen R-Stellung befinden, führt ein Flip-Flop-Wechsel von »0« auf »1« zu einem zusätzlichen Umschalteingang für eine nachfolgende Flip-Flop-Stufe. Deshalb wird bei Annahme, daß, wie in der Tabelle II gezeigt, der Zustand des Zählers die Dezimalzahl »9« darstellt, ein erster Impuls einfach die erste Flip-Flop-Stufe F₁ umschalten, was bewirkt, daß die Dekade den der Dezimalzahl »8« entsprechenden Binärwert, nämlich die Binärzahl Olli, einnimmt. Beim Empfang des nächsten Impulses geht die erste Flip-Flop-Stufe F₁ von »0« auf »1« über, wobei dieser Wechsel die vierte Flip-Flop-Stufe F_t über den Leiter 4 aus dem »!«-Schaltzustand in den »0«-Zustand umstellt. Wenn die vierte Flip-Flop-Stufe P₄ den »O«-Zustand einnimmt, wird das zwischen der ersten und zweiten Flip-Flop-Stufe .F₁ und F₂ eingeschaltete bei der Vorwärtszählfolge nach Tabelle I übereinstimmt.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten, vorstehend erörterten Kreisen nach S c ο 11 a r und den damit zusammenhängenden oder davon abgeleiteten Kreisen besteht zwischen den Schaltfolgen und Bewertungskoden sowohl beim Vorwärtszählen als auch beim Rückwärtszählen bei der Einricntung nach F i g. 1 völlige Übereinstimmung.

Während in dem Blockdiagramm nach F i g. 1 die mechanisch wirkenden Schalter S, S₁, S₂ usw. schematisch veranschaulicht worden sind, sind diese in der Praxis vorzugsweise elektrisch betätigte Schaltvorrichtungen, wie Diodentore od. dgl. So enthält gemäß F i g. 3 die erste Flip-Flop-Stufe F₁ zwei über die Widerstände 29 und 30 mit parallelgeschalteten Kondensatoren mischgekoppelte Transistorenverstärkerrelais 5', 6 (Transistoren der Type pnp), wobei der Schalter S₁, wie nachstehend näher erläutert, den beiden für den Rückwärtszählvorgang angeschlossenen Diodentoren 16 und 17 entspricht (d. h. S₁ nach Fig. 1 in Stellung JR₁). Diese Schaltung eignet sich für verhältnismäßig langsames Zählen bei einer Höchstgeschwindigkeit in der Größenordnung von 100 kHz und einem Rückwärtszählen mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 50 kHz. F i g. 4 zeigt dagegen eine andere Schaltungsform für die erste Stufe F₁, die sich mehr für schnelleres Zählen eignet und bei der Transistoren 104 und 105, beispielsweise der Type MADT, verwendet werden, während die Diodenschaittore 16 und 17 nach F i g. 3 durch zwei Transistoren-»Und«-Tore 107 bis 109 und 106 bis 108 ersetzt worden sind, die sowohl ein Vorwärtsais auch ein Rückwärtszählen bei MHz-Frequenzen zulassen. In F i g. 2 A, 2 B ist ein vollständiges Schaltungsdiagrammder Einrichtung nach Fig. 1 dargestellt, das Flip-Flop-Stufen ^₁ bis F_t der in F i g. 3 dargestellten Bauart enthält. Selbstverständlich können gewünschtenfalls jedoch auch Elektronenröhren und sonstige Relais- und Schaltvorrichtungen verwendet werden.

Eine Vorbedingung für das Vorwärtszählen (die Addition eines Dezimalzustandes für jeden Eingangsimpuls) und für das Rückwärtszählen (die Subtraktion eines Zustandes für jedes Eingangssignal) liegt in der Notwendigkeit des Umkehrens (Reversierens) des Trägerimpulses beim Wechsel jeder Flip-Flop-Stufe, so daß beim Anlegen des Trägerimpulses beim Vorwärtszählen er sich in einem Wechsel einer gegebenen Flip-Flop-Stufe aus der Binärzahl »1« in die Binärzahl »0« äußert. Beim Rückwärtszählen erfolgt das Entgegengesetzte und muß der Trägerimpuls angelegt werden zum Subtrahieren beim Wechsel der Binärzahl »0« in die Binärzahl »1«. Dieses tatsächliche Schalten erfolgt in den Ausführungsformen nach F i g. 2A, 2B und 3 duich zwei Diodentore, wie beispielsweise die Diode 16, zum Rückwärtszählen in der Stufe F₁, und die Diode 17 zum Vorwärtszählen, die an die jeweilige Kollektorelektrode 5" bzw.

Tor 5 geöffnet. Die nachfolgenden Wechsel der ersten 60 6' der Transistoren 5' bzw. 6 angeschlossen sind. Da Flip-Flop-Stufe F₁ von »0« auf »1« schalten dann die die Flip-Flop-Schaltung 5', 6 dem Fachmann bekannt zweite Flip-Flop-Stufe F₂ um. Deshalb führt beim ist, kann die vollständige Beschreibung ihrer Arbeits-Empfang des vierten Impulses die erste Flip-Flop- weise unterbleiben. Der Transistor 6 und in Wirk- StufeF₁ einen Wechsel von »0« auf »1« aus, wodurch lichkeit in Fig. 2A, 2B sämtliche paarzahligen die zweite Flip-Flop-Stufe F₂ aus einem »1«- in einen 65 Transistoren 6, 8, 10 und 12 der jeweiligen Flip-Flop- »0<'-Zustand gebracht wird. Deshalb registrieren die Stufen F₁, F₂, F₃ bzw. F₄, sind zur Darstellung der Zählkreise den Binärwert der Dezimalzahl »5«, d. h. Binärzahl »0« eingeschaltet, d. h. leitend. Die Tran-1010. Es sei bemerkt, daß dies mit der Dezimalzahl »5« sistorenrelais mit ungeraden Zahlen 5', 7, 9 und 11

I 233

der jeweiligen Stufen JF₁, F₃, F₃ bzw. F₁ sind ausgeschaltet, d. h. nichtleitend, im Binär-»O«-Zustand. Wie vorstehend erörtert, muß das Ausgangssignal jeder Stufe zum Umschalten der nächsten Flip-Flop-Stufe der Zählkette beim Vorwärtszählen angelegt werden, wenn die Flip-Flop-Stufe F₁ einen Wechsel aus einem »!«-Schaltzustand (Transistor 5' leitend) in den »O«-Zustand (Transistor 6 leitend) ausführt. Wie durch die Wellenform W an dem Transistor 6 dargestellt, steigt beim Übergang der Flip-Flop-Stufe Jf₁ aus dem »1«- in den »O«-Schaltzustand die Kollektorspannung bei 6' von Null auf beispielsweise -{-10 V an. Dies ist eine positive Stufe von IQV in dem Potential an dem Widerstand 28 an der Kollektorverbindung. Zum Vorwärtszählen befindet sich die Vorwärts-Befehlsleitung 34 auf Nullpotential, so daß beim Verändern des Kollektors 6' des Transsistors 6 von Null auf +10 V die Diode 17 leitet und an dem mit der Diode 17 verbundenen Widerstand 49 eine positive Spannungsstufe auftritt. Diese positive Spannungsstufe wird zum Erzeugen eines Eingangssignals für die zweite Flip-Flop-Stufe F₂ über den Kondensator 39 gekoppelt. Dies sind dann die Bedingungen beim Vorwärtszählen.

Zum Rückwärtszählen wird die Vorwärts-Befehlsleitung 34 beispielsweise von Null auf +12 V gebracht. Dadurch kann die Diode 17 auf keinen Wechsel des Transistors 6 leiten. Gleichzeitig wird die Rückwärts-Befehlsleitung 35 von +12 V auf Null gebracht, so daß die Diode 16 leitend wird und beim Einschalten des Transistors 5' einen positiven Impuls liefert. Dies ist der erwünschte »O-1«-Wechsel für einen Trägerimpuls. Bei diesem »0-1«-Wechsel leitet die Diode 16 beim Einschalten des Transsistors 5' und liefert über den Kondensator 40 den zum Umschalten der Flip-Flop-Stufe F₂ erforderlichen positiven Ausgangsimpuls.

Beim wirklichen Betrieb dieser vorwärts- oder rückwärtszählenden-Dekade werden die Vorwärts-Befehlsleitung 34 und die Rückwärts-Befehlsleitung 35 durch einen schnellen elektronischen Schalter, gewöhnlieh durch eine übliche Flip-Flop-Stufe an sich, betrieben, die allen vier Flip-Flop-Stufen F₁ bis F₁ der Dekade und allen sonstigen zu der Schaltung gehörenden Dekaden Vorwärts-Rückwärts-Stufen-Wellenformen C" und C" (F i g. 3) zuführt.

Die Ausführungsform nach F i g. 3 ist, wie vorstehend erläutert, für ein langsameres Zählen zufriedenstellend, wobei die Geschwindigkeit (Frequenz), mit der sie vom Vorwärtszählen auf ein Rückwärtszählen reversiert werden kann, durch die Zeit bestimmt wird, die notwendig ist, um bei einer Rückwärts-auf-Vorwärts- oder Vorwärts-auf-Rückwärts-Befehlsspannung C" oder C" die Kondensatoren 39 und 40 über die Widerstände 48 und 49 aufzuladen.

Dagegen wird die Betriebsgeschwindigkeit durch die in F i g. 4 dargestellte Ausführungsform, bei der ein 2-Transistor-»Und«-Tor zur Erzeugung der Vorwärts- oder Rückwärts-Ausgangs-Trägerimpulse verwendet wird, erheblich gesteigert. In F i g. 4 stellt das Leiten oder Einschalten des Transistors 104 der Flip- 6q Flop-Stufe F₁ den Binärzustand »0« dar. Der Ausgang dieses Transistors ist über einen Kondensator 112 mit der Basis des Transistors 106 gekoppelt. Sofern die FHp-Flop-Stufe 104,105 einen »Q-1«-Wechsel ausführt, wird die Basis des Transistors negativ. Wenn der 6g Transistor 108 eingeschaltet oder leitend ist, dient er zum Anlegen eines an dem Widerstand 117 entwickelten positiven Ausgangsimpulses an den Ausgang bei Kondensator 118, Deshalb muß der Transistor 108 für diesen »0-1«-Wechsel der Flip-Flop-Stufe F₁ zwecks Erzeugung eines Trägerimpulses zum Rückwärtszählen eingeschaltet werden. Die Basis des Transistors 108 muß deshalb zum Rückwärtszählen durch Wechseln des Potentials an dem Leiter 120 auf Null-Potential eine Vorspannung in Vorwärtsriehtung erhalten.

In entsprechender Weise bringt man zum Bewirken eines Voxwärtszählens das Basispotential des Transistors 108 auf +12 V, so daß sein Leiten beendet oder er abgeschattet wird, während das Basispotential des Transistors 109 auf Null geändert wird, so daß er eingeschaltet oder leitend wird. Wenn der Flip-Flop-Transistor 105 nichtleitend wird, erzeugt folglich der »l-0«-Wechsel einen negativen Impuls über den Kondensator 113, der das Leiten des Transistors 107 bewirkt, so daß dieser zum Vorwärtszählen einen Ausgangsimpuls an den Kondensator 118 anlegt. Bei dieser Schaltung sind deshalb die Trägerausgänge an den Kondensatoren 112 und 113 zu ihren jeweiligen Transistoren 106 bzw. 107 an den Befehlsleitungen 120 und 121 von den Vorwärts- und Rückwärts-Befehlsspannungen C" und C" völlig isoliert. Es besteht deshalb keine zwischenkoppelnde Kapazität, wobei eine viel höhere Reversierbefehlsgeschwindigkeit möglich ist.

Nach F i g. 2A, 2B hat die Rückwärts-Befehlsleitung 35, sofern die Vorwärts-Befehlsleitung 34 auf Null-Potential gebracht worden ist und die verschiedenen Diodentore zur Erzeugung des Vorwärtszählens eine Vorspannung erhalten haben, ein Potential von +12 V, das über die Widerstände 48,50,52 und 54 aufgedrückt wird, um die Dioden 16, 18, 20 und 22 alle umgekehrt vorgespannt zu halten. Es sei angenommen, daß die Dekade vorher so eingestellt worden ist, daß sie die Dezimalzahl Null darstellt. Somit sind also der Transistor 6 der Flip-Flop-Stufe ,F₁, der Transistor 8 der Flip-Flop-Stufe F₂, der Transistor 10 der Flip-Flop-Stufe F₃ sowie der Transistor 12 der Flip-Flop-Stufe F₄ leitend. Beim Anlegen eines Eingangsimpulses bei 37 wird die Flip-Flop-Stufe F₁ in den »1 «-Zustand gebracht, wobei der Transistor 6 ausgeschaltet oder nichtleitend und der Transistor 5' eingeschaltet, d. h. leitend, wird. Da der Transistor 6 nichtleitend ist, fällt das Potential an seinem Kollektor 6' von etwa +10 V bis auf etwa Null ab und wird an die Diode 17, deren Kathode vorher auf +12 V gebracht worden ist, eine negative Stufe (Impulsstufe) angelegt. An dem Widerstand 49 tritt dann keine Veränderung auf. Deshalb ändert beim Anlegen dieses Impulses nur die erste Flip-Flop-Stufe F₁ ihren Schaltzustand.

Der an den Eingangsanschluß 37 angelgte zweite Impuls macht den Transistor 5' nichtleitend und den Transistor 6 wieder leitend. Die erste Flip-Flop-Stufe F₁ kehrt also wieder in den »0«-Zustand zurück. Mit dem Einschalten des Transistors 6 steigt die Spannung an der Anode der Diode 17 von Null auf +10 V an, wobei sie einen positiven Impuls erzeugt, der über den Kondensator 39 den Dioden 14 aufgedrückt wird, die die zweite Stufe F₂ umschalten. Darauf wird der Transistor 8 nichtleitend und der Transistor 7 leitend. Da die +12 V betragende Spannung C" der Vorwärts-Befehlsleitung 34 über den Widerstand 51 der Diode 19 aufgedrückt wird, ist die Situation genau die gleiche wie bei der ersten Flip-Flop-Stufe F₁ und wird für die dritte Stufe F₃ kein Trägersignal erzeugt. Die Schaltzustände der vier Stufen F₁ bis F₄ sind deshalb

9 10

jetzt in der Stellung zur Darstellung der Dezimal- des Transistors 5' wird übsr die Diode 16 gekoppelt

zahl »2« (d. h. 0100). und entwickelt an dem Widerstand 48 einen positiven

Der dritte Impuls reversiert einfach den Zustand Impuls. Da sich alle vier Stufen F₁, F₂, F₃ und F₄

der ersten Stufe .F₁ erneut. Beim Anlegen des vierten im »Oft-Schaltzustand befinden, ist der Transistor 11

Eingangsimpulses wird die erste Stufe F₁ aus »1« auf 5 der vierten Flip-Flop-Stufe F₄ nichtleitend, und sein

»0« umgeschaltet, wobei er zur zweiten Stufe F₂ Kollektor befindet sich auf einem Potential von etwa

gelangt, die aus »1« auf »0« umgeschaltet wird. Die 0 V. Dieses Potential wird über den Widerstand 56

zweite Stufe F₂ schaltet über die Diode 19 und den an die Kathode der Diode 24 angelegt, so daß sich

Kondensator 41 die dritte Stufe F₃ um, so daß der die Diode 24 in leitendem Zustand befindet und den

Zustand der Dekade jetzt 0010 ist. io an dem Widerstand 48 entwickelten positiven Impuls

Der fünfte Impuls schaltet einfach die erste Stufe F₁ dem Kondensator 40 zuführt. Der Kondensator koperneut um, wobei er die Binärzahl 1010 erzeugt. pelt den Impuls mit den Umschaltdioden 14, um das Beim Anlegen des sechsten Impulses führt das Um- Umschalten der Flip-Flop-Stufe F₂ zu bewirken, schalten der ersten Stufe F₁ zur zweiten Stufe F₂, Somit wechselt F₂ in den »!«-Schaltzustand, wird der die einen »0-1 «-Wechsel ausführt und die die Dezimal- 15 Transistor 7 leitend und erzeugt die Stufe F₂ über die zahl »6« darstellende Binärzahl 0110 erzeugt. Das Diode 18 einen an dem Widerstand 50 entwickelten Anlegen des siebenten Impulses schaltet erneut die und über den Kondensator 42 gekoppelten positiven erste Stufe F₁ um, wobei der Schaltzustand 1110 Impuls zum Umschalten der Stufe F₃ in den »1«- erzeugt wird. Beim Anlegen des achtem Impulses wird Zustand. Beim Umschalten der Stufe F₃ von »0« auf »1« die Stufe F₁ aus »1« auf »0« umgestellt, so daß sie zu 20 wird der Transistor 10 wieder nichtleitend, während der zweiten Stufe .F₂ führt. Die zweite Stufe F₂ wechselt der Transistor 9 leitend wird, wobei die Stufe F₄ über von »1« auf »0« und führt zur dritten Stufe F₃, die über die Diode 20 und den Kondensator 44 in den »1«-Zudie »Eins«-Diode 21 und den Kondensator 43 ebenfalls stand gebracht wird. Beim Anlegen des ersten Impulses von »1« auf »0« wechselt (F i g. 2A, 2B). Somit wird ist die Dekade von 0000 auf 1111 (Tabelle II) überdie vierte Stufe F₄ also umgeschaltet. An dieser Stelle 25 gegangen, wobei der Schaltzustand aus der Dezimalhat die Dekade vorübergehend den Zustand 0001. zahl »0« des Vorwärts-Zählvorgangs in die Dezimal-Wenn jedoch die vierte Stufe F₄ ihren Wechsel von zahl »9« dieses Vorgangs reversiert wurde. Wenn der »0« auf »1« ausführt, erzeugt der leitend werdende Transistor 11 der Stufe .F₄ leitend ist, wird sein Kollektor des Transistors 11 ein positives Signal in Kollektor positiv, wobei diese positive Spannung dem Leiter 57, der über den Kondensator 47 und die 30 über den Widerstand 56 angelegt wird, um die Diode Dioden 26 und 27 mit den Basen der Transistoren 8 24 zu sperren, so daß dem Kondensator 40 und der und 10 der Flip-Flop-Stufen F₂ bzw. F₃ gekoppelt ist, zweiten Stufe F₂. keine weiteren positiven Impulse so daß diese Transistoren nichtleitend werden. Die zugeführt werden können. Auch sei bemerkt, daß das Stufen F₂ und F₃ werden somit in den »le-Schaltzu- Erregen der Rückwärts-Befehlsleitung 35 die Diode 22 stand gebracht. Schließlich äußert sich diese Rück- 35 mit einer Vorwärts-Vorspannung versehen hat, so kopplung so, daß der Schaltzustand Olli entsteht. daß beim Leiten des Transistors 11 der vierten Stufe F₄

Der neunte Eingangsimpuls schaltet einfach die erste ein an dem Widerstand 54 entwickelter positiver Stufe F₁ um, wobei somit also die Zahl 9 durch 1111 Impuls über die Diode 22 angelegt und als Trägerdargestellt wird. Beim Anlegen des zehnten Impulses impuls, der der Ausgangs- (oder Träger-) Impuls der wird die erste Stufe F₁ umgeschaltet, indem sie von 40 Dekade für das Rückwärtszählen ist, über den Konden- »1« auf »0« übergeht, zur zweiten Stufe F₃ führt, die sator 4f» einer Stelle 38 zugeführt wird,
von »1« auf »0« übergeht, und zur dritten Stufe F₃ Das Anlegen eines zweiten Impulses an diese führt, die ebenfalls von »1« auf »0« übergeht, und zur Rückwärtszählform stellt die Zahl von »9« auf »8« um, vierten Stufe F₁ führt. Die vierte Stufe geht ebenfalls da nur die erste Stufe F₁ umgeschaltet wird. Der von »1« auf »0« über, so daß der Schaltzustand der 45 Wechsel von »0« auf »1«, der ein negativer Wechsel an Dekade wieder 0000 und die Folge der Tabelle I dem Kollektor des Transistors 5' ist, wird den folgenbeendet ist. Beim Ausführen des Wechsels der vierten den Stufen nicht durch die Diode 16 zugeführt. Das Stufe F₄ von »1« auf »0« wird ein Trägerimpuls erzeugt, Anlegen dieses Impulses bewirkt also, daß der Zustand der den nachfolgenden Dekaden oder dem Ausgang der Dekade Olli (Tabelle II), d. h. genau derselbe zugeführt wird. Dieser Trägerimpuls wird für den 50 Binärzustand, wie der beim Vorwärtszählen zum Vorwärtszählzustand durch die aus der Vorwärts- Darstellen der Dezimalzahl »8« (Tabelle I) ist. Das Befehlsleitung 34 über den Widerstand 55 erregte Anlegen des dritten Impulses schaltet die erste Stufe F₁ Diode 23 erzeugt. Das Ausgangssignal wird über wieder von »0« auf »1« um. Der an dem Kollektor den Kondensator 45 abgenommen. des Transistors 5'entwickelte positive Impuls wird über

Um das Rückwärtszählen dieser Dekadenschaltung 55 die Diode 16 geleitet und an dem Widerstand 48 bei gleicher Kodierung zu bewirken, wird die Vorwärts- entwickelt zum Erzeugen eines positiven Impulses, Befehlsleitung 34 von Null auf z. B. +12 V gebracht, der seinerseits über den Kondensator 36 angelegt wird, wodurch die Dioden 17,19,21 und 23 gesperrt werden. um den Transistor 11 der vierten Stufe F₄ über die Das Potential der Rückwärts-Befehlsleitung 35 wird Dioden 25' und 26' zu sperren. Wenn der Transistor 11 von +12 V auf Null, C", herabgesetzt, so daß die 60 nichtleitend wird, wird der Transistor 12 der vierten Dioden 16, 18, 20 und 22 leitend werden. Wenn Stufe F₄ leitend, so daß der Schaltzustand der vier angenommen wird, daß sich die Dekade, wie bei Stufen F₁ bis F₄ nunmehr 1110 ist.
Beginn der Beschreibung der Vorwärtszählanordnung, Wenn der Transistor 11 nichtleitend und der Tranin Nullstellung befindet, bewirkt beim Empfang des sistor 12 leitend wird zur Darstellung des Zustandes ersten Impulses am Eingangsanschluß 37 die erste 65 »0« der vierten Stufe F₄, wird die Leitung 57 erneut Stufe F₁ das Umschalten aus dem Binärzustand »0« positiv und die Diode 24 geöffnet, so daß der nachin den Binärzustand »1« und wird der Transistor 5' folgende Wechsel der ersten Stufe F₁ von »0« auf »1« leitend. Der positive Spannungswechsel beim Leiten über die Dioden 16 und 24 und übsr den Konden-

satof 40 zur zweiten Stufe F₂ geleitet wird. Das Anlegen des fünften Impulses an die Dekade bewirkt einfach das Umschalten der ersten Stufe F₁, so daß die Dezimalzahl »6«, wiederum in Übereinstimmung mit der Binärzahl für »6« beim Vorwärts-Zählvorgang (Tabelle I), durch 0110 dargestellt wird. Bei diesem Wechsel entsteht, da der Kollektor des Transistors 5' negativ wird, kein Trägerimpuls. Das Anlegen des nächsten oder sechsten Impulses bewirkt das Umschalten der Stufe F₁ von »0« auf »1«, wobei der daraus entstehende positive Wechsel an dem Kollektor des Transistors 5' über die Diode 16 und die Diode 24 durch den Kondensator 40 gekoppelt wird, um die zweite Stufe F₂ von »1« auf »0« umzuschalten. Da der Kollektor des Transistors negativ wird, wird von der Diode 18 ein Signal abgegeben und bleibt die dritte Stufe F₃ in ihrem »!«-Schaltzustand. Die Dezimalzahl »5« wird somit, wieder in Übereinstimmung mit der Dezimalzahl »5« beim Vorwärtszählvorgang (Tabelle I), durch 1010 (Tabelle II) dargestellt.

Der nächste Impuls schaltet die erste Stufe F₁ einfach wieder um, woraus sich die Dezimalzahl »4«, d. h. die Binärzahl 0010 ergibt. Beim Anlegen des nächsten Impulses wird die erste Stufe F₁ von »0« auf »1« umgeschaltet, so daß sie zur zweiten Stufe F₂ führt und diese von »0« auf »1« umschaltet. Das an dem Kollektor des Transistors 11 positiv werdende Signal wird dann über die Diode 18 und den Kondensator 42 sowie über die Umschaltdioden 15 der Stufe F₃ gekoppelt, so daß die Stufe F₃ aus ihrem »1 «-Zustand in den »0«-Zustand wechselt. Folglich wird die Dezimalzahl »3« durch die Binärzahl 1100 dargestellt, was wiederum die die Dezimalzahl »3« beim Vorwärtszählen darstellende übereinstimmende Binärzahl ist.

Beim Anlegen des nächsten Impulses schaltet die Stufe F₁ einfach um und gibt während ihres Wechsels von »1« in »0« kein Signal ab. Beim Anlegen des nächsten Impulses schaltet jedoch die Stufe F₁ von »0« auf »1« um, wobei sie zur zweiten Stufe F₂ führt, die von »1« auf »0« umschaltet und die die Dezimalzahl »1« darstellende Binärzahl 1000 erzeugt. Dann schaltet das Anlegen des zehnten Impulses die erste Stufe F₁ um, so daß die die Dezimalzahl »0« (Null) darstellende Binärzahl 0000 entsteht. Die Dekade hat nunmehr vor- und rückwärts bis in ihre Ausgangsstellung gezählt, so daß sich beim Anlegen des nächsten Impulses die Situation wiederholt.

Somit wurde eine Schaltung hergestellt, die durch Verwendung einer Rückkopplungskombination für das Vorwärtszählen und eines Schaltens mit Hilfe der Diode 24 und des Widerstades 56 beim Rückwärtszählen zu einer sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtszählrichtung übereinstimmenden Binär-»0-1«-Schaltung führt. Da beim Darstellen der Dezimalzahlen sowohl beim Vorwärts- als auch beim Rückwärtszählen die gleichen Binär-Schaltzustände bestehen, gibt es kerne weiteren Komplikationen beim Anschließen der Zählvorrichtung an eine Anzeigeeinrichtung, wie sie oberhalb der gestrichelten Linie in F i g. 2 A, 2 B dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform soll eine Anzeige-Glühlampe aufleuchten, die die in der Binärzählemrichtung enthaltene Dezimalzahl darstellt. Beispielsweise bewirkt die durch die sich in der Zähldekade in leitendem Zustand befindenden Transistoren 6, 8, 10 und 12 dargestellte Dezimalzahl »0« das Leiten der Transistoren 68 a und 69 a in der Anzeigebetätigungseinheit nach Fig. 2A, 2B. Der Transistor 68 a ist für jede gerade Zahl leitend, während der Transistor 5' nichtleitend ist, und über den Widerstand 27 kein Strom fließt. Deshalb erhält der Tranistor 68a eine Vorwärts-Vorspannung von beispielsweise —10 V über die Befehlsleitung 71. Der Transistor 69 a ist leitend, da die Transistoren 7 und 9 der Stufen F₂ bzw. F₃ nichtleitend sind und durch die Widerstände 58 bzw. 62 kein Strom fließt. Die Bais des Transistors 69 a erhält somit eine Vorwärts-Vorspannung durch den über den Widerstand 72 zur Befehlsleitung 71 fließenden Strom. Da die Transistoren 68 a und 69 a leitend sind, leuchtet die Null-Anzeigelampe L-O auf. Das gleiche gilt für die entsprechenden die Anzeigelampen L-I bis L-9 betreibenden Schaltungen.

Selbstverständlich ist die Verwendung vieler anderer Anzeigemittel möglich. Beispielsweise könnten sämtliche zu den Anzeigemitteln nach Fig. 2A, 2B hin die gestrichelte Linie kreuzenden Leitungen geerdet sein, wobei die Binärinformation von den Zählmitteln über die an den Widerständen 68, 69, 70 und 71' auftretenden Spannungen abgelesen oder angezeigt werden könnte, die an eine Schreibvorrichtung oder eine andere übliche Einrichtung zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung angelegt werden. Da sowohl beim Vorwärts- als auch beim Rückwärtszählen genau die gleiche Zusammenstellung von Nullen und Einsen auftritt (d. h. die gesamte Rückwärts- oder Vorwärtsprogrammierung in der Zähldekade selbst erfolgt), kann jede beliebige Anzeige-, Aufzeichen- oder Datenausgangs-Anzeigeeinrichtung mit Hilfe dieser Form von vorwärts- oder rückwärtszählender Dekade in geeigneter Weise betrieben werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Reversierbare Zählschaltung mit einer Mehrzahl bistabiler Schaltstufen mit dazwischenliegenden, verbindenden elektrischen Schaltern zur Herstellung einer nicht dezimalen, nämlich binären Schaltfolge und mit einer Reversierschaltung mit Schaltern zum Umschalten der Verbindungsschalter in der Weise, daß die Zählschaltung zwar die gleiche vorbestimmte Schaltfolge wie beim Vorwärtszählen ausführt, dabei aber faktisch eine Rückwärtszählung bewirkt, gekennzeichnet durch Rückkopplungsverbindungen (3) zwischen der letzten Zählstufe (F₄) und den ihr vorhergehenden, auf die erste (F₁) folgenden Zählstufen (F₂₅F₃); durch ein Gatter (5), das zwischen die erste (F₁) und die zweite Zählstufe (F₂) beim Rückwärtszählen zwischenschaltbar und über eine Rückkopplung (3') mit der letzten Zählstufe (F₄) verbunden ist, durch eine beim Rückwärtszählen an Stelle der Verbindungsleitung (J₁, S₁) zwischen dem Ausgang der ersten (F₁) und dem Eingang der zweiten Zählstufe (F₂) einschaltbare Verbindungsleitung (4) zwischen dem Ausgang der ersten Zählstufe (F₁) und dem Eingang der letzten Zählstufe (F₄) sowie durch Umschaltmittel (S₂, S₃) jeweils zwischen den »0«- und »1«-Zustand-Ausgängen (R₂, /₂; R₃, f₃) der auf die erste (F₁) folgenden Zählstufen (F₂; F₃) und den Eingängen (c) der jeweils nächstfolgenden Zählstufen (F₃; F₄).

2. Zählschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltmittel (S₂, S₃)

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in Auswirkung von zwei verschiedenen elektrischen Befehlssignalen zwischen zwei verschiedenen Schaltzuständen elektrisch betätigbar sind.

3. Zählschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltmittel mit den 5 »0«- und »1 «-Zustand-Ausgangsanschlüssen verbundene Dioden enthalten.

4. Zählschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden durch Transistorschaltungen ersetzt sind. xo

5. Zählschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Transistorschaltung zwei miteinander verbundene Transistoren enthält, von denen einer mit einem der »0«- und »1«-Zustand-Ausgangsanschlüsse und der andere mit dem 15 Schalter zum Anlegen eines der elektrischen Befehlssignale verbunden ist.

6. Zählschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden elektrischen Befehlssignale eine steigende bzw. abfallende Spannungs- 20 impulsstufe sind.

7. Zählschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier bistabile Stufen (F₁ bis F^) vorgesehen sind und der Kode ihrer Schalt- und Bewertungsfolge sowohl in Vorwärts- als auch in 25 Rückwärtszählrichtung 1-2-4-2 ist.

8. Zählschaltung nach Anspruch-7, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Stufen F₁, F₂, F₃ und Fi für das Vorwärts- und für das Rückwärtszählen die nachfolenden übereinstimmenden »0«0- und 30 »!«-Schaltzustände aufweisen:

Angelegte JUnpulsnumnier

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 14

F₁

Vorwärts

Rückwärts

0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0

1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 977 539.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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