DE1247396B - Pruef- und Korrekturschaltung fuer binaere geradzahlige n-stufige Ringzaehler - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESGHRIFT

Int. Cl.:

H03k

Deutsche Kl.; 21 al - 36/22

Nummer: 1247 396

Aktenzeichen: J 30216 VIII a/21 al

Anmeldetag: 2. März 1966

Auslegetag: 17. August 1967

Die Erfindung betrifft eine Prüf- und Korrekturschaltung für binäre geradzahlige η-stufige Ringzähler, bei denen der O-Ausgang jeder Stufe und der 1-Eingang der nachfolgenden Stufe mit einem Kondensator verbunden sind und bei der die zu zählenden Impulse auf eine bistabile Stufe gelangen, die bei jedem Eingangsimpuls an einer ihrer beiden Ausgangsleitungen einen Impuls abgibt und wobei die eine Ausgangsleitung dieser bistabilen Stufe mit den O-Eingängen aller geradzahligen Stufen und die andere Ausgangsleitung mit den O-Eingängen aller ungeradzahligen Stufen verbunden ist,

Solche Ringzähler sind aus dem Stand der Technik bekannt. Während des Normalbetriebes befindet sich nur eine einzige »1« im Zähler, d. h. alle Stuf en, ausgenommen eine, befinden sich im O-Zustand. Diese eine »1« wird entsprechend der Zählgeschwindigkeit im Zähler weitergeschaltet. Es muß also bei der Betätigung des Zählers eine »1« vorhanden sein. ao

Außerdem darf während des Zählvorganges ebenfalls nur eine »1« im Zähler sein. Sind mehrere »!«-Zustände im Zähler, werden diese ebenfalls weitergeschaltet, und das Zählergebnis ist falsch. ·

Es ist der Zweck der Erfindung, eine Prüf- und as Korrekturschaltung anzugeben, mit der solche Fehler selbsttätig berichtigt werden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung mindestens und höchstens einer »1« bei Beginn des Zählens von der Stellung 0 an folgende Schaltkreise vorgesehen sind;

a) eine UND-Schaltung mit N — 1-Eingängen, die mit den Q-Ausgängen von N—l bistabilen Stufen verbunden sind und deren Ausgang mit dem !-Eingang der freien Stufe verbunden ist;

ODER-Schaltungen,

b) eine Gruppe von -=- — 1

deren Ausgang mit den ungeradzahligen bistabilen Stufen und deren einer Eingang mit dem 1-Ausgang der ersten bistabilen Stufe und deren anderer Eingang mit der Steuerleitung für die ungeradzahligen Stufen verbunden ist;

c) eine Schaltung zur Markierung einer »1« in der ersten Stufe, die gleichzeitig über die Steuerschaltung bewirkt, daß die geradzahligen Stufen in den O-Zustand gelangen.

Die Erfindung wird nun an Hand der Figuren beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ringzählers mit den Ansteuer- und Überwachungsschaltungen,

Fig. 2 ein Zustandsdiagramm einiger bistabiler Stufen des Zählers,

Prüf- und Korrekturschaltung für binäre
geradzahlige «-stufige Ringzähler

Anmelder:

International Standard Electric Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. .Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:

Michel Louis Avignon, Nerally-sur-Seme

(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 3. März 1965 (7694)

Fig. 3 ein Schaltbild · einer bistabilen Kippschaltung,

Fig. 4 -ein Blockschaltbild eines Ringzählers, bei dem die bistabilen Kippschaltungen gemäß F i g. 2 verwendet werden und der eine besondere Überwachungsschaltung aufweist,

Fig. 5 eine sogenannte »SpannungsüberhÖhungsschaltung«.

Der in Fig. 1 gezeigte Ringzähler enthältN — 2η bistabile Stufen Bl.. .Bin- 1, Bln. Weiterhin sind Kondensatoren Cl.. .Cln—1, CIn vorgesehen, die den O-Ausgang der einen bistabilen Stufe mit dem 1-Eingang der folgenden bistabilen Stufe verbinden. Mit A ist eine Schaltung bezeichnet, die, gesteuert durch Impulse, die auf ihren Eingang E gelangen, abwechselnd positive Impulse an den Ausgangsleitungen / und P abgibt, wobei die Leitung / mit dem O-Eingang der bistabilen Stufen B1, B3 . . . B2n—1, d. h. mit den ungeradzahligen bistabilen Stufen und die Leitung P mit dem Q-Eingarig der bistabilen Stufen Bl, B4 . . . Bin, d. h. mit den geradzahligen bistabilen Stufen verbunden ist.

Die Stufe A kann z. B. eine bistabile Stufe sein, die als Teilerstufe verwendet wird und die bezüglich ihrer Phasenlage entgegengesetzte Impulse an ihren

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1- und O-Ausgängen abgibt und die über eine Fig. 1 auftretenden Signale tragen die Bezugszeichen

Differenzierstufe mit den Leitungen / und P ver- Sls,S2s,S3s.

bunden ist, die nur für positive Impulse durchlässig Im normalen Betrieb des Zählers darf sich nur

sind. eine einzelne 1 im Zählet befinden.

Mit α ist eine UND-Schaltung bezeichnet, deren 5 Daß sich mindestens eine. 1 beim Beginn der

(N — 1)-Eingänge mit den O-Ausgängen der (N — 1) Zählimpulse im Zähler befindet, wird von den

bistabilen Stufen B 2, B 3, B 2 η verbunden sind und logischen Stufen α, b und e sichergestellt. Befinden

deren Ausgang mit einem der beiden Eingänge der sich beim Zählanfang alle Stufen im O-Zustand, dann

ODER-Schaltung b verbunden ist, deren anderer sorgen die bistabilen Stufen B2 ... B2n — 1, B2n

Eingang mit dem O^Ausgang der bistabilen Stufe io dafür, daß sich die bistabile StufeBl im 1-Zustand

B2n über den Kondensator C 2η verbunden ist. Die befindet. Da die O-Ausgänge der bistabilen Stufen

Ausgangsleitung dieser Stufe b führt zum 1-Eingang Bl... Bin — 1, B2n positives Potential aufweisen,

der bistabilen StufeBl über die ODER-Schaltung e. wenn sie sich im O-Zustand befinden, wird dieses

Mitd3 bis din— 1---sind ODER-Schaltungen mit- - -Potential-auf tleir !--Eingang der bistabilen StufeBl zwei Eingängen bezeichnet, von denen der eine mit 15 über die logischen Stufen α, b und e übertragen, vordem 1-Ausgang der bistabilen Stufe Bl und der ausgesetzt, daß sie sich im O-Zustand befindet. Die andere mit der Leitung / verbunden ist. Die bistabile Stufe Bl gelangt dann in den 1-Zustand Ausgangsleitung, dieser· ODER-Schaltung, ist mit Wegen ihrer besonderen Aufgabe wird die bistabile den OrEingängen der bistabilen Stufen B3, StufeBl Anfangsstufe genannt. Die ÖDER-Schal- BS... B2n — 1 verbunden. 20 tung b ermöglicht die Steuerung der bistabilen Stufe

An den 1-Ausgängen der bistabilen Stufen sind Bl entweder durch das Signal, das von der bistabilen

die Ausgänge Sl ... S2« der Zählschaltung an- Stufe Bin kommt, oder durch das Signal, das die

geschlossen. UND-Stufe« liefert. Diese Überwachungsschaltung

Es wird nun die Wirkungsweise dieses Ring- verhindert allerdings nicht, daß mehr als eine bizählers..beschrieben,, wobei angenommen wird, daß 25 stabile Stufe sich im 1-Zustand befindet, und inssich die bistabile StufeBl im 1-Zustand und die besondere auch nicht, daß die bistabilen- Stufen anderen im O-Zustand befinden, d.h., daß der B2.. .B2n— 1,52 η in den 1-Zustand gelangen.
Zähler den Stand 10 000 ... 00 hat. Der. positive Daß sich nur eine einzige 1 im Zähler befinden Impuls, der auf Gxund eines zu zählenden Impulses kann, wird im Verlauf des Zählvorganges sicheram Eingang JE der "Stufet von dieser ausgegeben 30 gestellt, und zwar dadurch, daß die bistabile Stufe Bl wird, gelangt auf die "O-Eingänge der bistabilen z. B. eine Überwachungsfunktion aufnimmt, die mit Stufen mit ungerader Ordnungszahl, und zwar über der Aufgabe der Anfangsstufe zusammenfällt. Diese die Torschaltungend3 bis d2n — 1 und bringt Überwachungsfunktion besteht darin, daß die undiese bistabilen Stufen in den 0-Zustand, sofern sie geradzahligen bistabilen Stufen in den 0-Zustand sich nicht bereits in: diesem Zustand befanden. Da 35 gebracht werden, wenn die·bistabile Stufe Bl in den auf der Leitung P in diesem Zeitpunkt kein Impuls ·■- 1-Zustand gelangt. Hierzu dienen die ODER-Schalauftritt, verbleiben die geradzahligen bistabilen tungen d3 . . . d2n — l. Der Impuls von der Stufen im O-Zustand. Aus.diesem Grunde gelangt Stufet, der die Weitergabe des 1-Zustandes von die bistabile Stufe B lallein in den 0-Zustand, und der Stufe B 2 η zur Stufe Bl bewirkte^ gelangt das positive Signal,- dal ah ihrem 0-Ausgang auftritt, 40 außerdem über' die Leitung P zu den geradzahligen wird vom Kondensator Cl differenziert, so daß ein ■,'· Stufen, die auf diese Weise in den 0-Zustand zurüekpositiver Impuls am 1-Eingang der bistabilen Stufe gestellt wurden. Es wird also erreicht, daß die B 2 auftritt, die in den 1-Zustand gelangt, da kein ungeradzahligen Stufen durch das Signal von der Impuls auf-der Leitung P^vorhanden ist. Wenn die Stufe Bl und die geradzahligen Stufen vom Signal, bistabile StufeB2 in den 1-Zustand gelangt, liefert 45 das die Stufe52« in·den Ö-Zustand gebracht hatj sie an ihrem 'O-Ausgang ein Signal, das etwa Erd- ' in den 0-Zustand gebracht werden. Es befindet sich potential aufweist. Dieses wird zu einem negativen also nur noch eine einzige »1« on Zähler, und zwar Impuls durch den Kondensator Cl differenziert, und in der Stufe B1. Gelangt während des Zählvorganges dieser gelangt dann auf den 1-Eingang der bistabilen die Stufe B1 in den 1-Zustand, so ist dies nicht Stufe B3, die, da. sieben im O-Zustand befand, in 50 notwendigerweise die einzige, da die geradzahligen diesem Zustand verbleibt. Auf diese Weise wurde Stufen dann keinen Impuls von der Stufe A erder 1-Zustand von "der bistabilen Stufe Bl zur halten. Die Korrektur wird deshalb jedesmal dann bistabilen StufeB2:übertragen, und der Zähler weist ausgeführt, wenn die bistabile Stufe Bl in den nun den Stand 0100 :.. 00 auf. 1-Zustand gelangt, und ein Fehler kann deshalb nur ■ Beim folgenden zuzählenden Impuls liefert die 55 während eines vollen Zählzyklusses, d. h. während Stufest über die LeitungP einen positiven Impuls, IV-Impulsen am EingangE'der Stufet vorhanden der die geradzahligen bistabilen Stufen in den sein.

0-Zustand bringt. Dacauf der Leitung/ zu diesem Es ist möglich, die Anfangsstufe und nur diese Zeitpunkt kein Signal" vorhanden ist, verbleiben die während des Zählvorganges in den 1-Zustand zu üngeradzahligen Stufen im 0-Zustand. Der 1-Zustand 60 bringen, indem man am 1-Eingang der Stufe Bl eine wird dann von der bistabilen Stufe B 2 zur bistabilen ' ODER-Schaltung e vorsieht Diese logische Schal-Stufe B 3, wie oben beschrieben, übertragen, und tung wird entweder vom Signal der ODER-der neue Zählerstand ist 0010 ... 00. Schaltung b oder von dem Eingangssignal gesteuert, ·■' Die Fig. 2 zeigt ,die Weiterschaltung des 1-Zu- das eine kurze Zeit während des Zählvorganges auf Standes synchron mit^rden von der Stufet gelieferten 65 der LeitungM vorhanden ist. Dieses Signal auf der Impulsen. Mit .Es sind die Eingangs- und mit Is * Leitung M bringt die Stufe Bl in den 1-Zustand, und Pi die Ausgarigsimpulse der Stufe A bezeichnet. wodurch-weiter bewirkt wird, daß die Stufen B 3 Die an den AusgängenSl,Sl,S3 des Zählers nach bis B2n — 1 über die Torschaltungen d3...din — 1

in den O-Zustand gelangen. Das Signal auf der LeitungM bewirkt außerdem, daß die Stufest auf der Leitung P einen Impuls abgibt, der die geradzahligen StufenB2 bis 52« in den O-Zustand bringt, während die ungeradzahligen Stufen im O-Zustand S bleiben, da die Leitung / keinen Impuls führt.

Für den Ringzähler nach F i g. 1 können an sich beliebige bistabile Stufen verwendet werden. Eine besondere Art bistabiler Stufen ist jedoch besonders günstig, vor allem bezüglich des Leistungsverbrauches des ganzen Ringes. Demnach ist die bistabile Stufe gemäß F i g. 3, in der zwei Transistoren gleichzeitig leitend oder nichtleitend sind, für diesen Zähler besonders geeignet, da nur die bistabile Stufe, die sich im 1-Zustand befindet, allem Leistung verbraucht. Die bistabile Stufe gemäß F i g. 3 besteht aus zwei Transistoren, und zwar ist ßl ein PNP-Transistor und β 2 ein NPN-Transistor, von denen jeder einen Kollektorwiderstand aufweist, der mit 8 für ßl und mit 2 für Q2 bezeichnet ist. Der KoI-lektor des Transistors β 1 ist mit der Basis des Transistors Q 2 über einen Widerstand 4 und einen diesem parallelgeschalteten Kondensator verbunden. Der Kollektor des Transistor ß'2 ist.mit .der Basis des Transistors β 1 über die Parallelschaltung eines Widerstandes 3 und eines Kondensators verbunden, und die Basis des Transistors β 1 ist mit der positiven Versorgungsspannung + V- über eine Diode 7 verbunden, die dazu dient, den Transistor ßl zu schützen, wenn die positive Steuerspannung zu hoch wird. Der Emitter von β 2 und der Widerstand 8 sind geerdet. Das Steuersignal gelangt an die Basis des Transistors: β 1 am Punkt D, und das Ausgangssignal wird am Punkt F abgenommen. Wird ein positiver Impuls auf die Stufe am Punkt D gegeben, dann werden die Transistoren ßl und β2 nichtleitend, und der Punkt F nimmt Erdpotential an. Ein negatives Signal am Punkt D bringt die Stufe in den 1-Zustand, und das Potential am Punkt F wird positiv. Diese bistabile Stufe wird also an einer einzigen Eingangsklemme D durch Signale unterschiedlicher Polaritäten gesteuert.

F i g. 4 zeigt ein Schaltbild eines Ringzählers mit vier bistabilen Stufen gemäß Fig. 3 und mit besonderen Überwachungsschaltungen. Die vier bistabilen Stufen sind mit 51, B 2, 53 und B 4, die Verbindungskondensatoren mit Cl, C2, C3 und C4 und die Dioden der beiden Steuerleitungen / und P mit Dl, D 2, D 3 und D 4 bezeichnet. Die Überwachungsschaltung, die dafür sorgt, daß zu Beginn des Zählvorganges mindestens eine bistabile Stufe im 1-Zustand ist, besteht aus den Dioden DS,D6, D7, D8, dem Kondensator C 5 und dem Widerstand R. Zur Überwachung, ob nicht mehr als eine bistabile Stufe im 1-Zustand ist, dient die Diode D 9. Die Teile der Schaltung, die aus dem Schalter N und der Diode D10 bestehen, dienen dazu, einen einzigen 1-Zustand, nämlich den der bistabilen Stufe B1, herbeizuführen. Die Stufe A gemäß F i g. 1 besteht hier aus einer bistabilen Stufe H, die als Teilerstufe verwendet wird und die Signale mit entgegengesetzter Phasenlage an ihren Ausgängen 1 und 0 liefert. Die Ausgangsleitungen sind mit den Leitungen I und P verbunden. Die bistabile Stufe H und damit die positiven Signale auf den Leitungen I und P werden von den zu zählenden Impulsen gesteuert, die gleichzeitig auf die beiden Eingänge der bistabilen Stufe H gelangen. Die bistabile Stufe H kann wie die bistabilen Stufen 51 usw. an die positive Speisespannung + V angeschlossen sein. Sie liefert dann Signale, deren Amplitude bei + V liegt. Es wird angenommen, daß die zu zählenden Impulse wiederkehrende Impulse sind oder daß das Intervall, das zwei aufeinanderfolgende Impulse trennt, klein ist im Vergleich zur Zeitkonstante des Vorspannungsgliedes, bestehend aus dem Widerstand i? und dem Kondensator C 5.

Die mit U bezeichnete Stufe ist eine Spannungsweitergabeschaltung, die aus einer nicht geerdeten Batterie oder einer Zenerdiode besteht. Um jedoch bei der Zählschaltung mit einer einzigen Versorgungsspannung + V auszukommen, kann die Stufe U gemäß Fig. 5 verwendet werden.. Diese enthält einen Kondensator 51, dessen Entladezeitkonstante klein ist im Vergleich zur Dauer desSteuerimpulses. Eine der Klemmen des Kondensators liegt beispielsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt wegen des Signals 52 auf Erdpotential, während die andere Klemme an +V über die Diode .50 liegt. Während dieser Zeit lädt sich der Kondensator 51 und erreicht nach einer gewissen Zeit eine Ladung mit einer Spannung von V. Nimmt nun das Signal 52 ebenfalls den Wert + V an, dann tritt eine Spannung in der Größenordnung von + 2 V an der Ausgangsleitung 53 auf, die mit der Basis des Transistors β 1 (F i g. 3) verbunden ist. Der Kondensator 51 entlädt sich. Aber da die-Zeitkonstante der Schaltung groß ist bezüglich der Zeit, während der die ' Spannung + V des Signals 52 vorhanden ist, wird die Entladung klein sein und Un übrigen konpensiert, wenn das Signal 52 wieder den Wert 0 V annimmt.

In der Ruhestellung ist das Potential am Punkt G, an dem die Kathoden der Dioden D S, D 6, D 7- und D 8 liegen, an. Massepotential über den Widerstand R, da der Kondensator C 5 entladen ist. Wenn die bistabilen Stufen 51,52,53 und B 4 während des Zählbetriebes in den O-Zustand gelangen, liegen die Ausgänge der bistabilen Stufen 5 2, 53 und 5 4 auf Massepotential, während der Eingang der bistabilen Stufe 51 positives Potential aufweist. Die Diode D 5, die in Reihe mit den Widerständen 2 und 3 der Kippstufe hegt, ist dann leitend, wodurch zunächst deren Anodenspannung abnimmt. Durch diese Potentialänderung gelangt die bistabile Stufe 51 hi den 1-Zustand. Durch die Aufladung des Kondensators C 5 steigt das Potential am Punkt G an, so daß zuerst die DiodenZ)6, Dl, D8 und dann die Diode D 5 gesperrt werden, wenn die bistabile Stufe 51 im 1-Zustand ist. Es ist also möglich, daß eine der bistabilen Stufen 5 2,53 oder 54 beispielsweise beim. Einschalten in den 1-Zustand gelangt. Die Diode, die mit dem Ausgang der im 1-Zustand befindlichen bistabilen Stufe verbunden ist, im betrachteten Beispiel D 8, wird leitend und ladet den Kondensator C 5 und sperrt damit die Dioden D 6 und D 7. Die Diode D S wird ebenfalls gesperrt, wenn die bistabile Stufe 51 im 1-Zustand ist, und die genannte bistabile Stufe verbleibt in diesem Zustand. Andererseits gelangt sie in den 1-Zustand, wenn sie im O-Zustand war, da, solange die Diode D 5 leitend igt, eine negative Potentialänderung an der Basis des gesteuerten Transistors auftritt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die bistabile Stufe 51 im 1-Zustand ist während der Ansteuerung der Stufe. Im Normalbetrieb verbleibt das Potential des Punktes G auf einem Wert in der Nähe von + V,

d. h. der Speisespannung der bistabilen Stufen. Dadurch, daß die Diode D 5 leitend ist und in Reihe mit der Diode Dl liegt, die von den Impulsen auf der Leitung / gesteuert wird, bleiben die anderen Dioden D 6, D 7 und D 8 gesperrt, und die Vorspannungsschaltung beeinflußt den Zähler nicht. Während des Normalbetriebes des Zählers, wenn die bistabile Stufe BX in den 1-Zustand gelangt, gesteuert von dem Signal, das über den Kondensator C 4 von der bistabilen Stufe B 4 geliefert wird, gibt sie ein positives Signal der bistabilen Stufe #3 über die Diode 9 und über die Stufe U ab, das diese bistabile Stufe in den O-Zustand zurückstellt. Gleichzeitig gelangt das Signal auf der Leitung P, das die bistabile Stufe B 4 in den O-Zustand zurückgestellt hat, an den Eingang der bistabilen Stufe B 2, um diese Stufe in den O-Zustand zu bringen, wenn sie sich im 1-Zustand befand. Auf diese Weise wird erreicht, daß nur die bistabile Stufe JBl sich im 1-Zustand befindet!

Wenn gefordert wird, daß der Zählvorgang beginnt, wenn sich nur die bistabile Stufe Bl im 1-Zustand befindet, ist es ausreichend, während einer kurzen Zeit Massepotential an den Eingang der bistabilen Stufe Bl zu legen, die dadurch in den 1-Zustand gelangt und an den 1-Eingang der bistabilen Stufe ff, die dadurch in den O-Zustand gebracht wird und ein positives Signal auf der Leitung P abgibt. Da sichBl im 1-Zustand befindet, befindet sich jB3 im O-Zustand, Wegen der Stufe TJ, D9, bleibt das Signal auf der Leitung/ wirkungslos. · Die bistabilen Stufen Bl und BA werden in den O-Zustand gebracht durch das positive Signal auf der Leitung P. Während des Normalbetriebes ist der Schalter geöffnet.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Prüf- und Korrekturschaltung für binäre geradzahlige η-stufige Ringzähler, bei denen der O-Ausgang jeder Stufe und der 1-Eingang der nachfolgenden Stufe mit einem Kondensator verbunden sind und bei der die zu zählenden Impulse auf eine bistabile Stufe gelangen, die bei jedem Eingangsimpuls an einer ihrer beiden Ausgangsleitungen einen Impuls abgibt und wobei die eine Ausgangsleitung dieser bistabilen Stufe mit den O-Eingängen aller geradzahligen Stufen und die andere Ausgangsleitung mit den O-Eingängen aller ungeradzahligen Stufen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung mindestens und höchstens einer > >1« bei Beginn des Zählens von der Stellung 0 an folgende Schaltkreise vorgesehen sind:

   a) eine UND-Schaltung (d) mit N — 1-Eingängen, die mit den 0-Ausgängen von N—l bistabilen Stufen verbunden sind und deren Ausgang mit dem 1-Eingang der freien Stufe verbunden ist;

   b) eine Gruppe yon -^- — 1 ODER-Schaltungen

   (dd.,. dl η — 1), deren Ausgang mit den ungeradzahligen bistabilen Stufen (3...N—T) und deren einer Eingang mit dem 1-Ausgang der ersten bistabilen Stufe und deren anderer Eingang mit der Steuerleitung für die ungeradzahligen Stufen verbunden ist;
   ■ c) eine Schaltung zur Markierung einer »1« in der ersten Stufe, die gleichzeitig über die Steuerschaltung (A) bewirkt, daß die geradzahligen Stufen in den O-Zustand gelangen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   709 637/596 8.67

   ι Bundesdruckerei Berlin