DE1269176B

DE1269176B - Control arrangement for step lockers in analog-digital converters

Info

Publication number: DE1269176B
Application number: DEP1269A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Breuning
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-04-29
Filing date: 1963-04-29
Publication date: 1968-05-30

Description

Steueranordnung für Stufenverschlüßler in Analog-Digital-Umsetzern Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für Stufenverschlüßler in Analog-Digital-Umsetzern, bei der jeder Stufe des Verschlüßlers ein Speicherelement zugeordnet ist, das einen bestimmten Abgleichzustand der Kompensationsschaltung festlegt und das über eine Zählkette von einem Nullindikator gesteuert wird. Eine derartige Steueranordnung ist bereits bekanntgeworden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand bei derartigen Steueranordnungen zu verringern. Bei der bekannten Anordnung, von der die Erfindung ausgeht, war nämlich jedem Widerstand des Kompensationspotentiometers je ein aus Relais aufgebautes Zählkettenglied und ein Speicherglied zugeordnet.Control arrangement for step encoders in analog-digital converters The invention relates to a control arrangement for step encoders in analog-digital converters, in which each stage of the encryptor is assigned a storage element, the one defining certain balance state of the compensation circuit and that via a Counting chain is controlled by a zero indicator. Such a control arrangement has already become known. The invention is based on the problem of the effort to reduce in such control arrangements. In the known arrangement of The starting point of the invention was namely every resistor of the compensation potentiometer One counting chain link and one memory link each are assigned.

Es ist bereits eine Transistorzählanordnung bekanntgeworden, die eine Anzahl in Kaskade geschalteter bistabiler Transistorkippschalteinheiten enthält. Dabei ist die Kollektorelektrode einer vorangehenden Kippschalteinheit mit der Emitterelektrode einer darauffolgenden Kippschalteinheit gekoppelt, und Kippschaltimpulse werden gleichzeitig den Emitterelektroden der genannten Kippschalteinheiten zugeführt. Ferner ist bei dieser Zählschaltung vorgesehen, daß in den Kopplungsweg zwischen den aufeinanderfolgenden Kippschalteinheiten ein in Abhängigkeit vom Schaltzustand der jeweils vorhergehenden Einheit vorgespannter und an die gemeinsame Kippschaltimpulsleitüng angeschlossener Gleichrichter eingeschaltet ist und daß die Kollektorimpedanz einer jeden Kippschalteinheit einen derartigen Wert hat, daß der Spannungsabfall an dieser Impedanz, wenn die Kippschalteinheit im »Aus«-Zustand ist, zur Folge hat, daß eine Sperrvorspannung auf den entsprechenden Gleichrichter aufgedrückt wird, die ausreicht, zu verhüten, daß Eingangsimpulse die nächstfolgende Transistorkippschalteinheit erreichen, während im »Ein«-Zustand die damit verbundene Steigerung des Kollektorstroms die erwähnte Vorspannung des Gleichrichters hinreichend herabsetzt, um durch den Gleichrichter einen Kippschaltimpuls passieren zu lassen, der die folgende Transistorkippschalteinheit von dem »Aus«- in den »Ein«-Zustand schaltet.It has already become known a transistor counting arrangement, the one Contains number of bistable transistor switch units connected in cascade. The collector electrode is a preceding toggle switch unit with the emitter electrode coupled to a subsequent toggle switch unit, and toggle switch pulses are at the same time fed to the emitter electrodes of the aforementioned toggle switch units. It is also provided in this counting circuit that in the coupling path between the successive toggle switch units on depending on the switching state the previous unit biased and to the common Kippschaltimpulsleitüng connected rectifier is switched on and that the collector impedance of a each toggle switch unit has a value such that the voltage drop across this Impedance, when the toggle switch is in the "off" state, has the consequence that a Reverse bias is impressed on the corresponding rectifier, which is sufficient to prevent that input pulses the next following transistor toggle switch achieve, while in the "on" state the associated increase in the collector current sufficiently lowers the mentioned bias voltage of the rectifier to by the Rectifier to let a toggle switch pulse pass, which the following transistor toggle switch unit switches from the "off" to the "on" state.

Diese bekannte Schaltung mit nur einem Transistor wird wegen verschiedener Mängel und Empfindlichkeiten heutzutage nicht mehr angewendet. Vielmehr ist es üblich, Zählkettenglieder mit Transistoren nach Art eines bistabilen Multivibrators auszubilden.This known circuit with only one transistor is because of different Defects and sensitivities no longer applied these days. Rather, it is common Train counting chain links with transistors in the manner of a bistable multivibrator.

Gemäß der Erfindung läßt sich eine Verringerung des Aufwandes für eine Steueranordnung der eingangs geschilderten Art dadurch erreichen, daß nach Art einer Zählkette in bekannter Weise fortschaltbare bistabile, mit zwei Transistoren bestückte Kippstufen nach Art eines Multivibrators gleichzeitig als Speicherelement dienen, indem jeder Stufe jeweils von den Ausgängen der vorhergehenden Stufen eine Voreinstellspannung über derart gepolte Dioden zugeführt wird, daß der Schaltzustand der Stufen, die vor der jeweils zuletzt geschalteten Stufe liegen, erhalten bleibt, und daß die bistabilen Kippstufen jeweils nacheinander von Taktgeberimpulsen umgeschaltet werden, ihre Rückschaltung jedoch durch Zuführung einer Sperrspannung an eine Diode über einen von einem Nullindikator gesteuerten Kontakt verhindert wird, solange der Abgleichzustand noch nicht erreicht ist. Ist dagegen der Abgleichzustand erreicht, so werde die folgenden bistabilen Kippstufen jeweils nach Ansteuerung wieder durch den folgenden Impuls in ihren Ausgangszustand zurückgeführt. Durch den Einfluß der obenerwähnten Sperrdioden in den Voreinstelleitungen bleiben jedoch die Stufen, die bis zum Erreichen des Abgleichzustandes angesteuert wurden, umgeschaltet und von den Rückstellimpulsen unbeeinflußt. Die Voreinstelleingänge der bistabilen Kippstufen können auch gemäß einer Ausführungsform der Erfindung über ODER-Gatter mit den Ausgängen der jeweils nachfolgenden Stufen verbunden werden, dafür entfallen die Sperrdioden.According to the invention, a reduction in the cost of achieve a control arrangement of the type described in that after Kind of a counting chain in a known way switchable bistable, with two transistors Equipped multivibrator flip-flops at the same time as a storage element serve by adding one of the outputs of the previous stages to each stage Presetting voltage is supplied via diodes polarized in such a way that the switching state the steps that are before the last step that was switched are retained, and that the bistable flip-flops are switched one after the other by clock pulses are switched back, however, by applying a reverse voltage to a diode is prevented by a contact controlled by a zero indicator, as long as the adjustment status has not yet been reached. If, on the other hand, the balance state has been reached, so the following bistable flip-flop stages are carried out again after each activation the following pulse is returned to its initial state. Due to the influence of the The above-mentioned blocking diodes in the presetting lines, however, remain the stages which were controlled until the adjustment state was reached, switched over and unaffected by the reset pulses. The presetting inputs of the bistable multivibrators can also according to an embodiment of the invention via OR gates with the outputs of the subsequent stages are connected, the blocking diodes are omitted.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Steueranordnung für Stufenverschlüßler; F i g. 2 zeigt eine Schaltungsvariante mit über ODER-Gatter verbundenen Voreinstelleitungen; F i g. 3 zeigt die Schaltung eines Konstantstromgenerators; F i g. 4 zeigt die Schaltung einer bistabilen Kippstufe. In F i g. 1 sind mit K1 ... K"" i gleichartig aufgebaute bistabile Kippstufen bezeichnet, deren Schaltung im einzelnen aus F i g. 4 ersichtlich ist, die später erläutert wird. Von den Ausgängen A, bzw. A2 der bistabilen Kippstufen werden je nach ihrem Schaltzustand Stromgeneratoren Si ... S" angesteuert, deren Schaltung aus F i g. 3 ersichtlich ist. Werden die Stromgeneratoren S1 ... S" vom Ausgang der jeweils zugehörigen Kippstufe her angesteuert, so bewirken sie durch einen Kompensationswiderstand RK einen konstanten Stromfuß, der jeweils nach Anzahl der eingeschalteten Stromgeneratoren S1 ... Sn stufenweise veränderbar ist. Im allgemeinen erzeugen die Stromgeneratoren S1, ... S, Ströme mit unterschiedlichen, vorzugsweise dualgestuften Stänken. Der Stromgenerator S1 besitzt die höchste Wertigkeit, der Stromgenerator S2 die nächstniedrige usw. Der Stromgenerator S" besitzt die niedrigste Wertigkeit. An Stelle der Stromgeneratoren S1 ... S" kann auch ein stufenweise schaltbares Potentiometer vorgesehen sein. An den Klemmen M1 und M2 wird die Meßspannung zugeführt, und über einen Nullindikator f mit der am Kompensationswiderstand RK liegenden Kompensationsspannung verglichen. Der Nullindikator; z. B. ein polarisiertes Relais oder eine diesem in ihrer Wirkungsweise ähnliche Transistorschaltung bewirkt, sobald die Kompensationsspannung die Meßspannung übersteigt, eine Umschaltung des Kontakts K, so daß einer Sperrdiode DS über einen Widerstand RE eine negative Spannung zugeführt wird, welche diese für die von einem Impulsgenerator G gelieferten Impulse öffnet.The invention is explained below using the exemplary embodiments shown in the figures. F i g. 1 shows the block diagram of a control arrangement for step encryptors; F i g. 2 shows a circuit variant with preset lines connected via OR gates; F i g. 3 shows the circuit of a constant current generator; F i g. 4 shows the circuit of a bistable multivibrator. In Fig. 1, K1 ... K ″ ″ i denotes bistable flip-flops with the same structure, the circuit of which is shown in detail in FIG. 4 can be seen, which will be explained later. From the outputs A, and A2, respectively of the bistable multivibrators current generators Si ... S "the current generators S1 ... S driven, the circuit of F i g. 3 is visible. If" are, according to their switching state of the corresponding output from each Triggered flip-flop stage, they cause a constant current foot through a compensation resistor RK, which can be changed in steps according to the number of switched-on current generators S1... Sn. In general, the current generators S1, ... S, generate currents with different, preferably dual-stage levels. The current generator S1 has the highest value, the current generator S2 the next lowest, etc. The current generator S "has the lowest value. Instead of the current generators S1 ... S" , a stepwise switchable potentiometer can also be provided. The measurement voltage is fed to terminals M1 and M2 and compared with the compensation voltage across the compensation resistor RK via a zero indicator f. The zero indicator; z. B. a polarized relay or a transistor circuit similar to this in their mode of operation causes, as soon as the compensation voltage exceeds the measurement voltage, a switch of the contact K, so that a blocking diode DS is fed via a resistor RE a negative voltage, which this for the by a pulse generator G delivered pulses opens.

Die Steueranordnung hat folgende Wirkungsweise: Der Verschlüsselungsvorgang beginnt mit dem Schließen des Startkontakts SK. Dadurch erhalten alle Kippstufen K1 ... K"+1 an ihrem Eingang R eine Rückstellspannung. Im damit bestehenden Augangszustand der Kippstufen K1 ... K"1 sind die Ausgänge A1 erregt (in F i g. 4 die Transistoren T1 geöffnet). Sind die Kippstufen von der Art, wie die in , F i g. 4 dargestellten, so führen die Ausgänge A1 Nullpotentiale; während die Ausgänge A2 negatives Potential führen. Dementsprechend liegen die Vorbereitungseingänge V1 der Kippstufen K, und K2 auf Nullpotential, so daß diese Kippstufen- durch positive Impulse an ihren Eingängen Ei umgeschaltet werden können. Die Vorbereitungseingänge V1 der übrigen Kippstufen sowie die Vorbereitungseingänge V2 liegen auf negativem Potential, so daß die zugehörigen Impulseingänge Ei bzw. E2 gesperrt sind.The control arrangement has the following mode of operation: The encryption process begins when the start contact SK closes. As a result, all flip-flops K1 ... K "+1 receive a reset voltage at their input R. In the resulting output state of flip-flops K1 ... K" 1, the outputs A1 are excited (in FIG. 4, the transistors T1 are open). Are the flip-flops of the type shown in FIG. 4, the outputs A1 carry zero potentials; while the outputs A2 carry negative potential. Accordingly, the preparation inputs V1 of the flip-flops K and K2 are at zero potential, so that these flip-flops can be switched over by positive pulses at their inputs Ei. The preparation inputs V1 of the other flip-flops and the preparation inputs V2 are at negative potential, so that the associated pulse inputs Ei and E2 are blocked.

Nach Betätigen des Startkontakts SK befinden sich sämtliche Kippstufen K1 : . . K", i in ihrer definierten Ausgangsstellung. _, Die Kippstufe K1 hat den- Stromgenerator S1 eingeschaltet, der einen Strom durch den Kompensationswiderstand RK liefert. Der- Spannungsabfall an diesem Widerstand wird mit der an den Klemmen Ml und M2 anliegenden Meßspannung verglichen. Ist die Meßspannung kleiner als die Kompensationsspannung, so ist die Diode Ds in Sperrichtung belastet, so daß die Impulse des Impulsgenerators G gesperrt werden. Beim nächsten Impuls werden nur die Eingänge Ei der Kippstufen K2 ... K"+1 angesteuert, von denen infolge der an den Vorbereitungseingängen anliegenden Spannungen nur die Kippstufe K2 umgeschaltet wird, so daß der Stromgenerator S2 eingeschaltet und Nullpotential an den Vorbereitungseingang V2 der Kippstufe K2 und an den Vorbereitungseingang V1 der Kippstufe K3 geführt wird. Am Ausgang A1 der Kippstufe K2 liegt nun negatives Potential, welches über die Dioden D2 und D1 auf den Vorbereitungseingang V1 gelangt und den Impulseingang Ei sperrt. Das negative Potential gelangt ferner auf den Eingang V, der Kippstufe K1, so daß auch deren Impulseingang Ei gesperrt ist. Eine Diode D3 dient dazu, das negative Potential von den nachfolgenden Stufen K3 ... K" f i fernzuhalten. Nach dem Umschalten der Kippstufe K2 werden nach einer gewissen Verzögerung, die z. B. von der Dauer des Umschaltimpulses bestimmt ist, wiederum die Kompensations- und die Meßspannung miteinander verglichen. Ist die Kompensationsspannung größer, so wird der Kontakt K im Nullindikator J umgeschaltet, und die Diode DS wird geöffnet. Der nächste Taktimpuls gelangt daher nicht nur auf die Eingänge Ei , sondern auch auf die Eingänge E2, so daß die Stufen K2 und K3 umgeschaltet werden, der Stromgenerator S2 wieder ausgeschaltet wird und über die Dioden D., D2 und D2 den Vorbereitungseingängen V1 und V2 Sperrsignal zugeführt wird. Da am Ausgang A2 der Kippstufe K2 Nullpotential liegt, ist zwischen den Ausgang A2 und die zugehörige Diode D1 ein Widerstand. RV. .geschaltet, der groß im Vergleich zum Durchlaßwiderstand der Diode, aber klein im Vergleich zu ihrem Sperrwiderstand ist. Die Taktimpulse schalten also nacheinander die Kippstufen K1 ... K" um, wobei gleichzeitig dann, wenn die Kompensationsspannung größer als die Meßspannung ist, die zuletzt umgeschaltete Stufe wieder zurückgeschaltet wird: Zuletzt wird die Kippstufe K"., 1 umgeschaltet, welche über ihren Ausgang A2 den Impulsgenerator G abschaltet. Damit ist der Verschlüsselungsvorgang beendet.After activating the start contact SK, all toggle stages K1 are:. . K ", i in their defined starting position. The flip-flop K1 has switched on the current generator S1, which supplies a current through the compensation resistor RK. The voltage drop across this resistor is compared with the measuring voltage applied to the terminals Ml and M2 If the measuring voltage is less than the compensation voltage, the diode Ds is loaded in the reverse direction, so that the pulses of the pulse generator G are blocked. With the next pulse, only the inputs Ei of the flip-flops K2 ... K "+1 are activated, of which as a result of the voltages present at the preparation inputs only the flip-flop K2 is switched over, so that the current generator S2 is switched on and zero potential is fed to the preparation input V2 of the flip-flop K2 and to the preparation input V1 of the flip-flop K3. At the output A1 of the flip-flop K2 there is now a negative potential, which reaches the preparation input V1 via the diodes D2 and D1 and blocks the pulse input Ei. The negative potential also reaches the input V, the flip-flop K1, so that its pulse input Ei is also blocked. A diode D3 is used to keep the negative potential away from the subsequent stages K3 ... K "fi. After switching over the trigger stage K2, after a certain delay, which is determined, for example, by the duration of the switching pulse, the compensation If the compensation voltage is higher, the contact K in the zero indicator J is switched and the diode DS is opened the stages K2 and K3 are switched over, the current generator S2 is switched off again and a blocking signal is fed to the preparation inputs V1 and V2 via the diodes D., D2 and D2 The associated diode D1 has a resistor RV connected which is large compared to the forward resistance of the diode, but small compared to its blocking resistance Thus mpulse sequentially shift the flip-flops K1 ... K "order, if the compensation voltage is at the same time larger than the measured voltage, the last switched level is switched back: Recently, the flip-flop K"., switched 1, which via its output A2 switches off the pulse generator G. The encryption process is now complete.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, enthält jede der bistabilen Kippstufen K1 ... K"" zwei Transistoren T1 und T2, die nach Art eines Multivibrators von den Eingängen Ei und E2 her angesteuert werden. Die Umschaltung kann von der Zuführung einer Voreinstellspannung an den Eingängen Y1 und V2 abhängig gemacht werden. Die an den Ausgängen A1 bzw. A2 erhaltene Spannung eignet sich zur Steuerung des in F i g. 3 dargestellten Stromgenerators, der einen Transistor T3 enthält, welchem an der Basis eine konstante Spannung, beispielsweise -10 V, zugeführt wird. Im Emitterkreis des Transistors T3 liegt der Bewertungswiderstand RB. Am Emitter wird vom Ausgang einer der oben beschriebenen Kippstufen K1 , . . K" eine Steuerspannung zugeführt, die so gewählt ist, daß der Transistor T3 entweder gesperrt ist oder einen konstanten Strom durch den Widerstand RK im Kollektorkreis der Stromgeneratoren leitet. Die Diode D ist hierbei gesperrt.As shown in FIG. 4, each of the bistable multivibrators K1 ... K "" contains two transistors T1 and T2, which are driven in the manner of a multivibrator from the inputs Ei and E2. The switchover can be made dependent on the supply of a preset voltage to the inputs Y1 and V2. The voltage obtained at the outputs A1 and A2 is suitable for controlling the process shown in FIG. 3, which contains a transistor T3, to which a constant voltage, for example -10 V, is fed to the base. The evaluation resistor RB is located in the emitter circuit of the transistor T3. At the emitter one of the above-described trigger stages K1,. . K "is supplied with a control voltage which is selected so that the transistor T3 is either blocked or a constant current passes through the resistor RK in the collector circuit of the current generators. The diode D is blocked in this case.

F i g. 2 zeigt die Anwendung von z. B. Transistor-ODER-Gattern OG in den Schaltungswegen zwischen den Ausgängen A 2 der Kippstufen und den Voreinstelleingängen V2 bzw. V1. Diese Schaltung hat den Vorteil, besonders störungsunempfindlich zu sein.F i g. 2 shows the application of e.g. B. transistor OR gates OG in the circuit paths between the outputs A 2 of the multivibrators and the preset inputs V2 or V1. This circuit has the advantage of being particularly insensitive to interference be.

Claims

Claims: 1. Control arrangement for level encryptors in analog-to-digital converters, in which each level of the encryptor is assigned a storage element which defines a certain balance state and which is controlled by a counting chain of a zero indicator, characterized in that, in the manner of a Counting chain in a known manner progressive bistable flip-flops (Kl ... Kn) equipped with two transistors, like a multivibrator, simultaneously serve as storage elements, in that each stage receives a preset voltage from the outputs (A1) of the preceding stages via diodes (D1, D1, D2, D3) is supplied that the switching status of the stages that preceded each. last switched stage is retained, and that the bistable multivibrators (K1 ... K ") are switched one after the other by clock pulses, their switching back, however, by supplying a reverse voltage to a diode (DS) via a zero indicator (J) controlled Contacts (K) is prevented as long as the balance state has not yet been reached (F i g. 1).

2. Control arrangement according to claim 1, characterized in that the preset inputs (V1, V2) of the bistable multivibrators (K1 ... Kn) are connected via OR gates (OG) to the outputs (A1) of the respective subsequent multivibrators (F i g. 2).

3. Control arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the flip-flops (K1... Kn) is followed by a further flip-flop (K "- + 1), which, when switched from its initial state to the other state, the clock pulse generator (G) switches off (Fig. 1). Considered publications: German patent specification No. 963 615.