DE1263085B - Vorwaerts-Rueckwaerts-Zaehlwerk fuer zweiphasige Binaersignalfolgen mit gleichstromgekoppelten Untersetzerstufen - Google Patents
Vorwaerts-Rueckwaerts-Zaehlwerk fuer zweiphasige Binaersignalfolgen mit gleichstromgekoppelten UntersetzerstufenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
H03k
Deutsche Kl.: 21 al-36/22
Nummer: 1263 085
Aktenzeichen: C 37260 VIII a/21 al
Anmeldetag: 27. Oktober 1965
Auslegetag: 14. März 1968
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Vorwärts-Rückwärts-Zählwerk
für zweiphasige Binärsignalfolgen mit gleichstromgekoppelten Untersetzerstufen zur Weitergabe von Binärsignalfolgen gleicher
Art, wie sie am Eingang zugeführt werden, aber in ganzzahligem Verhältnis dazu untersetzt, entsprechend
der deutschen Patentschrift 1244 070.
Je nachdem, ob die beiden Binärsignalfolgen am Eingang eines solchen Zählwerkes in der einen oder
anderen Reihenfolge zueinander phasenverschoben ίο sind, zählt das Zählwerk vorwärts oder rückwärts,
und das momentane Vorzeichen wird durch die ganze Zählstufenkette übertragen.
Um den Bau von dekadischen Zählwerken dieser Art zu erleichtern, sind gemäß vorliegender Erfindung
im Zählwerk gleichstromgekoppelte Quinär-Untersetzerstufen zur Untersetzung der zweiphasigen
Binärsignalfolgen am Eingang im Verhältnis 5:1 vorgesehen, und jede dieser Quinärstufen besteht aus
vier Inverterpaaren mit je einer logischen Verknüpfungsschaltung zwischen deren Eingangs- und Ausgangszuständen,
derart, daß die Ausgangszustände zweier dieser Inverterpaare die im Verhältnis 5:1
gegenüber den Binärsignalfolgen am Eingang untersetzten und als Eingangssignalfolgen für eine nachfolgende
Untersetzerstufe brauchbaren Ausgangssignalfolgen bilden.
Die vorliegende Erfindung stellt also eine vorteilhafte Weiterentwicklung der in der erwähnten Patentschrift
offenbarten Erfindung dar, indem sie unter Beibehaltung aller aufgeführten Vorteile eine wesentliche
Verminderung des technischen Aufwandes für eine bestimmte Zählkapazität ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß in einer gleichstromgekoppelten Untersetzerstufe für
die Zählung von zweiphasigen Binärsignalfolgen im Sinne der ganzzahligen Untersetzung derselben unter
Beibehaltung von deren Zweiphasigkeit und ihres Vorzeichens bzw. ihrer Phasenfolge stets n+1 Inverterpaare
notwendig sind, wenn das Untersetzungs-Verhältnis N<2n ist. So sind für eine Untersetzung
im Verhältnis 2:1 gemäß der deutschen Patentschrift 1224 070 zwei Inverterpaare in Flip-Flop-Schaltung
notwendig. Bezogen auf die Zahl der notwendigen Inverterpaare pro Zählstufe ergibt sich also bei Verwendung
von gleichstromgekoppelten, zweiphasigen Binäruntersetzerstufen nach dem genannten Patent
eine Verdoppelung des technischen Aufwandes gegenüber
den bekannten Vorwärts-Rückwärts-Zählern mit kondensatorgekoppelten Zählstufen mit nur je einem
Inverterpaar.
Indem gemäß der vorliegenden Erfindung Unter-Vorwärts-Rückwärts-Zählwerk
für zweiphasige
Binärsignalfolgen mit gleichstromgekoppelten
Untersetzerstufen
Binärsignalfolgen mit gleichstromgekoppelten
Untersetzerstufen
Anmelder:
CONTRAVES A. G., Zürich (Schweiz)
Vertreter:
Dipl.-Ing. W. Paap, Dipl.-Ing. H. Mitscherlich
und Dipl.-Ing. K. Gunschmann, Patentanwälte,
8000 München, Steinsdorfstr. 10
Als Erfinder benannt:
Dr. se. techn. Theo Stutz,
Zollikerberg, Zürich (Schweiz)
Dr. se. techn. Theo Stutz,
Zollikerberg, Zürich (Schweiz)
Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 7. April 1965 (4849)
setzerstufen mit einem Untersetzerverhältnis 5:1 vorgesehen
sind (N — 5, η = 3), die ebenfalls durchgehend gleichstromgekoppelt sind und zweiphasige
Binärsignalfolgen gleicher Art wie am Eingang erzeugen, kann man mit vier Inverterpaaren in Flip-Flop-Schaltung
sowie der zugehörigen Verknüpfungsschaltung eine günstige Einsparung von Schaltgliedern erzielen,
wobei außerdem die Bildung von dekadischen Untersetzerstufen durch Kombination mit einer Binäruntersetzerstufe
wesentlich vereinfacht wird.
Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Quinäruntersetzers und Anwendungsbeispiele derartiger
Untersetzerstufen zur dekadischen Anzeige des Speicherinhaltes sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 das Schema einer Quinäruntersetzerstufe mit sparsamster Verknüpfungslogik,
F i g. 2 ein Schema eines vorwärts und rückwärts zählenden Zählwerkes mit gleichstromgekoppelten
Binäruntersetzerstufen gemäß der genannten Patentschrift und Quinäruntersetzerstufen gemäß F i g. 1,
F i g. 3 das Schema eines Dekadencodiergliedes DCH, wie es in F i g. 2 verwendet wird,
F i g. 4 das Schema eines anderen Dekadencodiergliedes DCV, wie es ebenfalls inF i g. 2 verwendet wird;
F i g. 5 zeigt Beispiele von zweiphasigen Binärsignalfolgen am Eingang und am Ausgang einer
Binäruntersetzerstufe und am Ausgang einer Quinäruntersetzerstufe.
809 518/611
Die gleichstromgekoppelte Quinäruntersetzersrufe QS gemäß F i g. 1 dient zur Realisierung von
Zuordnungen zwischen Zustandskombinationen von zwei Eingangssignalen X und Y und Zustandskombinationen
von vier Inverterpaaren G, J, L, N in Flip-Flop-Schaltung, und die Ausgangszustände von
zwei dieser Inverterpaare dienen ihrerseits wieder als Eingangszustände für eine nachfolgende Untersetzerstufe
bzw. Speicherstufe, bestimmen also deren Eingangssignale X, Y gemäß nachfolgender Tabelle.
Zuordnungstabelle
für eine gleichstromgekoppelte
Quinäruntersetzerstufe
X | Y | σ | O | L | N | VP | HP | GP |
O | O | O | O | O | 0 | 0 ^ | ||
O | L | O | O | .0 | . 0 | ι , | O | |
L | L | O | O | 0 | L | 2 ^ | 0 | |
L | O | O | O | 0 | L | 3 J | Γ * | |
O | O | O | O | L | L | 4 1 | ||
O | O |
L
L |
L | L | 5 . | ί 2 | ||
L
L |
L O |
O O |
L |
L
L |
L
L |
7 , | > 3 | 1 |
O | O | O | L | L | 0 | 8 1 | ||
O | L | O | L | L | 0 | 9 J | 4 | |
L | L | L | L | L | 0 | 10 ) | 2 | |
L | O | L | L | L | 0 | 11 J | 5 | |
O | O | L | L | L | L | 12 ] | ||
O | L | L | L | L | L | 13 j | 6 | |
L | L | L | L | 0 | L | 14 \ | 3 | |
L | O | L | O | 0 | L | 15 j | 7 | |
O | O | L | O O |
0 | L | 16 \ | ||
O L |
L
L |
L
L |
O | 0 0 |
L 0 |
17 ) 18 1 |
8 | > 4 |
L | O | L | O | 0 | 0 | 19 } | 9 | |
O |
(Γ
L |
O | O | 0 | ό 0 |
20 1 21 J |
10 | |
L | L | O | O | 0 | L | 22 1 | ||
L | O | O | O | 0 | L | 23 J | 11 | |
O | O | O | O | L | L | 24 \ | ||
O | L | O | L | L | L | 25 j | 12 | |
L | L | O | L | L | L | 26 Ί | D | |
L | O | O | L | L | 27 | 13 | ||
gängeZ, Y zu einer nachfolgenden Untersetzerstufe
verwendbar sind, indem sie eine zweiphasige Binärsignalfolge gleicher Art wie die Eingangssignalfolge,
aber mit fünffacher Periodenlänge darstellen. In der 5 obigen Tabelle sind mit je fortlaufender Zahlnumerierung
die Viertelsperioden VP, die Halbperioden HP und die ganzen Perioden GP der Eingangssignalfolge
X, Y aufgeführt.
Die in F i g. 1 schematisch dargestellte Quinärzählstufe QS umfaßt vier Eingänge X, X, Y, Y sowie
zehn Inverter /, deren Ausgänge mit G, H; J, K; L, M; N, O; P und Q bezeichnet sind. Die Inverter /
dienen zur Inversion der Zustände Ό, Ή; 7, X; Σ,
M; N, Ό; P und Q~ sowie zur Verstärkung im Sinne
einer höheren Belastbarkeit der betreffenden Ausgänge durch nachfolgende Logikelemente.
Die Invertereingänge sind gemäß nachfolgender Logiktabelle mit den Eingängen und den Inverterausgängen
verknüpft.
20
20
Logiktabelle für die Inverterausgänge der Quinärstufe
Ό = ΟΡΎ +H
Ή = OPX + G
Ή = OPX + G
7 = WXY + HNXY + K
X = LXY +GNXY + J
Z = KXY + GNXY + M
M = JXY +HNXY+ L
Ή = HQX +GQX +0
O = HQX +GQIi +N
T=JLY +KMY
Stufenkopplung:
der nächsten Stufe
Diese logischen Verknüpfungen sind im Schema gemäß Fig. 1 durch Und-Tore U und Oder-Tore Or
bekannter Art realisiert, wobei die Verbindungsdrähte zu den Anschlüssen aus Gründen der besseren
Übersicht weggelassen sind. Man sieht auch leicht sowohl aus dem Schema wie aus der obigen Logiktabelle,
daß je zwei Inverter mit den Ausgängen G, H bzw. J, K bzw. L, M bzw. N, O paarweise zu vier
Flip-Flops vereinigt sind, die in der Zuordnungstabelle nur mit ihren einen Gliedern G, J, L, N aufgeführt
sind. Die zwei übrigen Inverter mit den Ausgängen P und Q dienen der Einsparung von Dioden
in den Torschaltungen. Die Logikschaltung kann durch andere Logikschaltungen ersetzt werden,
welche die Bedingungen der vorstehenden Zuordnungstabelle ebenfalls erfüllen, in den meisten Fällen
In dieser Tabelle sind links die Zustandskombina- aber einen größeren technischen Aufwand bedingen
tionen zweier Eingangssignale X, Y bzw. von zwei 60 werden.
Leitern einer zweiphasigen Binärsignalfolge gemäß In F i g. 5 entsprechen die Signalfolgen X3, Y3 auf
der obersten beiden Zeilen von F i g. 5 eingezeichnet. den beiden untersten Zeilen den Ausgangssignalen G,
Diesen zweiphasigen Zustandskombinationen am / eines Quinäruntersetzers QS gemäß Fig. 1, sofern
Eingang sind Zustandskombinationen^on vier gleich- diesem als Eingangssignale die Signalfolgen X2', Y2'
stromgekoppelten Inverterpaaren in Flip-Flop-Schal- 65 der beiden Mittelzeilen aus F i g. 5 zugeführt werden,
tung G, J, L, N einer Quinäruntersetzerstufe züge- die sich ihrerseits gegenüber den Signalfolgen X„, Y2
ordnet, von denen die beiden erstgenannten bzw. auf den obersten Zeilen durch doppelte Periodenfänge
deren Ausgangsleitungen ihrerseits wieder als Ein- unterscheiden.
Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Realisierungsform eines vorwärts und rückwärts zählenden Zählwerkes
gemäß vorliegender Erfindung.
Mit ADC ist ein Analog-Digital-Converter in der Form eines Winkelwertgebers bezeichnet, der bei der
Verdrehung einer Eingangswelle We ein zweiphasiges
Binärsignalsystem Z0, Y0 abgibt, wenn die Welle We
sich mit vorbestimmtem Drehsinn dreht. Das Binärsignalsystem Z0, Y0 am Ausgang des Meßwertgebers
entspricht in seiner Form und Phasenfolge auch der Signalfolge Z2, Y2 in den obersten beiden Zeilen
von F i g. 5. Bei umgekehrtem Drehsinn der Welle We
ist das Signal Y2 gegenüber dem Signal Z2 nacheilend
statt voreilend.
Es ist leicht einzusehen, daß durch Vorschaltung einer gleichstromgekoppelten Binäruntersetzerstufe
BS, deren Ausbildung aus der obengenannten Patentschrift bekannt ist, vor eine Quinäruntersetzerstufe
QS eine dekadische Untersetzung im Verhältnis 10 :1 = (2:) · (5 :1) der Impulsfolgen erzielt wird. Dies
ist auch leicht aus F i g. 5 ablesbar, bei der die Signalfolge Z2, Y2 zuerst im Verhältnis 2:1 untersetzt
wird, so daß die Signalfolgen Z2', Y2' entstehen, die
ihrerseits im Verhältnis 5:1 untersetzt eine Periodendauer
der Signalfolge Z3, Y3 ergeben, die lOmal so
groß ist wie diejenige der Eingangssignalfolge Z2, Y2.
F i g. 2 zeigt weiterhin, wie mit Hilfe eines Quinärzählers QS1 und eines davon gesteuerten Dekadencodiergliedes
DCV1 die Viertelperioden der Signal- *
folge Z0, Y0 am Ausgang des Gebers ADC nach 30 Das Schema nach F i g. 4 für Dekadencodierglieder
~ " DCV umfaßt Inverter / und realisiert mit UND-
Toren U und Oder-Toren Or folgende logische Verknüpfungstabelle:
stufen ist aber je eine Binärzählstufe BS3, BS^ BS5
usw. vorgeschaltet, so daß die zugeordneten Lämpchentetraden A1 bis A1 in Einheiten von 100 bzw.
1000 Viertelsperioden der Gebersignalfolge X0, Y0
fortschreiten. Es bestehen natürlich andere Möglichkeiten zur Anzeige des Speicherinhaltes der einzelnen
Untersetzerstufen der Zählwerkkette, beispielsweise die direkte Decodierung nach dekadischen Ziffernanzeigeröhren.
Ein Ausführungsbeispiel von Gliedern DCH ist in Fig. 3 und ein Ausführungsbeispiel von Gliedern
DCF ist in Fig. 4 der Zeichnung dargestellt, wobei ebenfalls die Verbindungsleitungen nicht gezeichnet
sind. Das Schema von Fig. 3 umfaßt vier Inverter mit den Ausgängen A2 bzw. Z2 und A3 bzw. Z3. Mit
Hilfe von Und-Toren U und Öder-Toren Or werden
folgende logische Verknüpfungen realisiert:
Logiktabelle
für Halbperioden-Dekadencodierglieder DCH
für Halbperioden-Dekadencodierglieder DCH
A1 | XT" | + | HM |
= JX | + | GL | |
= HK | |||
= G | |||
einem Tetradengewichtscode, beispielsweise mittels entsprechender Anzeigelämpchen A1, A2, A3, A^
sichtbar gemacht werden können.
Ein solcher Tetradengewichtscode ist in der obengenannten Patentschrift ebenfalls offenbart worden
und entspricht folgender Tabelle:
40 Logiktabelle für Glieder DCV
+XY
Ai | A3 | A2 | A1 | = Lämpchen | 1 | = Gewichte | 0 | 0 | |
Dezimalziffer | Ausgänge = | 2 | 0 | 0 | L | ||||
4 | 3 | 0 | L | 0 | |||||
0 | 0 | L | |||||||
0 | 0 | L | L | 0 | |||||
1 | 0 | L | 0 | L | |||||
2 | 0 | 0 | L | 0 | |||||
3 | 0 | 0 | 0 | L | |||||
4 | 0 | L | L | 0 | |||||
5 | L | L | L | L | |||||
6 | L | L | |||||||
7 | L | ||||||||
8 | L | ||||||||
9 | L |
A2 = NXY + NXY + HLO + GMO
a"s = GMY + HLY + /PZ + KPX
+GK +HLY + JMY
Der nächsten Zählstufe QS2 von Fig. 2 ist statt
eines Dekadencodiergliedes DCV1 für Viertelperioden
VP ein Dekadencodierglied DCH2 für Halbperioden
HP zugeordnet, so daß die dort vorgesehenen vier Anzeigelämpchen A1 bis A1 Halbperioden
der Ausgangssignalfolgen Z1, Y1 der ersten Quinärstufe
QS1 zählen und damit in je zehn Einheiten, d. h.
zehn Viertelperioden VP der Gebersignalfolge Z0 Y0 fortschreiten.
Gleiche Dekadencodierglieder DCH3, DCH1 usw.
sind den folgenden Quinäruntersetzerstufen QS3, QS1,
QS5 usw. der Zählkette zugeordnet. Diesen Quinär-Das
Zählwerk nach Fig. 2 spart in den dekadischen Zählstufen mit den Quinäruntersetzern 0^1
und QS2 je eine Binärstufe BS1 und BS2 durch Verwendung
der Dekadencodierglieder DCV1 bzw. DCH2. Dabei wird außerdem die Anzeige der Viertelperioden
der Ausgangssignalfolge Z0, Y0 des Meßgrößengebers
möglich gemacht.
Claims (3)
1. Vorwärts-Rückwärts-Zählwerk für zweiphasige Binärsignalfolgen mit gleichstromgekoppelten
Untersetzerstufen zur Weitergabe von Binärsignalfolgen gleicher Art wie die Eingangssignalfolgen,
aber in ganzzahligem Verhältnis untersetzt, dadurchgekennzeichnet, daß es gleichstromgekoppelte Quinär-Untersetzerstufen
(QS) zur Untersetzung der zweiphasigen Binärsignalfolgen am Eingang im Verhältnis 5 :1
enthält und daß diese je aus vier Inverterpaaren (H, G; K, J; M, L; O, N) und je einer logischen
Verknüpfungsschaltung (U, Or) zwischen deren Eingangs- und Ausgangszuständen besteht, der-
art, daß die Ausgangszustände (G, O; /, 7) zweier
dieser Inverterpaare die im Verhältnis 5:1 gegenüber den Eingangssignalfolgen (Zn, Z0; Y0,
Y0) untersetzten und als Eingangssignalfolgen für
eine nachfolgende, weitere Untersetzerstufe brauchbaren Ausgangssignalfolgen (X1, X1; Y1,
Y1) bilden.
2. Zählwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quinäruntersetzerstufen
(QS), die zweiphasige Eingangssignalfolgen (X^X;
U=H= OPX + .
B = G = OPX + i
F1F) verarbeiten, vier Inverterpaare mit primären
Ausgangszuständen (G, H; K, J; L, M; N, O), die zusätzliche Inverter zur Bildung von Hilfssignalen
(P, Q) sowie logische Torschaltungen (U, Or) zur Realisierung folgender logischer Verknüpfungen
enthalten:
J =
X =
K=MXY+ΗΝΎΥ+K)
J = LXY +GNXY + J j
Z = M = KXY + GNXY + M M= L = JXY +HNXY+ L
77= O = HQX +GQX +0 O=N = HQX + GQX + N
T= JLY + KMY\
Q= P J
wobei als Eingänge (Z1Z1: F1Y1) zu einer nachfolgenden
Zählstufe folgende Ausgänge zweier Inverterpaare dienen:
X1 = G,
Z1 = H = Ό,
Y1 = J,
Y1 = K = J.
3. Zählwerk nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur dekadischen Anzeige
von Viertelsperioden (FPJ den zweiphasigen Eingangssignalfolgen (Z0, X0; Y0, Y0) des
Zählwerkes bzw. der entsprechenden Ausgangssignalfolgen eines Gebers (ACD) an den Eingang
anschließend ein Quinäruntersetzer (OS1) mit
einem davon gesteuerten Viertelsperioden-Dekadencodierglied (DCV1) zur Anzeige von ein-Inverterpaar
G, H
Inverterpaar K, J
Inverterpaar L, M
Inverterpaar N, O
Zusatzinverter
Inverterpaar K, J
Inverterpaar L, M
Inverterpaar N, O
Zusatzinverter
zelnen Viertelsperioden (VP0) in einer dekodierten
Anzeigetetrade (A1 + A1), anschließend an
den ersten Quinäruntersetzer (OS1) ein zweiter
(QS2) mit einem davon gesteuerten Halbperioden-Dekadencodierglied
(DCH2) zur Anzeige von Einheiten zu je 101 Viertelperioden (VP0) bzw.
5 · 10° Halbperioden (AP0) in einer Anzeigetetrade
und dahinter dekadierte Untersetzergruppen, bestehend aus einer Quinäruntersetzerstufe
(QS3 — QS4^ usw.) mit je einem zugeordneten
davon gesteuerten Halbperioden-Dekadencodierglied (DCH3 — DCH1 usw.) zur Anzeige
von Einheiten zu je 103 bzw. 104 usw. Viertelsperioden (VP0) der Eingangssignalfolgen hintereinandergeschaltet
sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1224 070.
Deutsche Patentschrift Nr. 1224 070.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 518/611 3. 68 © Bundesdruckerei Berlin
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CH537062A CH397773A (de) | 1962-05-04 | 1962-05-04 | Zähleinrichtung für bestimmte Signalmerkmale und Verwendung davon |
CH1041763A CH421185A (de) | 1963-08-23 | 1963-08-23 | Logisches Netzwerk zur Verarbeitung zweiphasiger Inkrementsignalfolgen |
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CH1255966A CH441438A (de) | 1962-05-04 | 1966-08-30 | Vorwärts-Rückwärts-Zählwerk |
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