DE1280920B - Method for generating a voltage analogous to a binary-coded numerical value - Google Patents
Method for generating a voltage analogous to a binary-coded numerical valueInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL:Int. CL:
H 03k H 03k
Deutsche KL: 21 al - 36/00 German KL: 21 al - 36/00
Nummer: 1280 920Number: 1280 920
Aktenzeichen: P 12 80 920.0-31 (T 26197)File number: P 12 80 920.0-31 (T 26197)
Anmeldetag: 15. Mai 1964 Filing date: May 15, 1964
Auslegetag: 24. Oktober 1968Opening day: October 24, 1968
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer einem binär-codierten Zahlenwert analogen Spannung oder eines entsprechenden Stromes unter Verwendung eines Frequenzteilers, dem die Ausgangsspannung eines Wechselspannungsgenerators zugeführt wird, bei dem die im gleichen Code kurzzeitig am Teiler abgreifbaren, durch die Zählstellungen des Teilers gegebenen Zahlen mit dem eingegebenen codierten Zahlenwert verglichen werden und bei dem unter Ausnutzung dieses Vergleiches ein Spannungsverlauf erzeugt wird, dessen Integration den dem eingegebenen codierten Zahlenwert entsprechenden Analogwert ergibt.The invention relates to a method of production a voltage or a corresponding current analogous to a binary-coded numerical value Use of a frequency divider to which the output voltage of an alternating voltage generator is supplied, in which the briefly tapped in the same code on the divider, through the counting positions of the divisor given numbers are compared with the entered coded numerical value and in which a voltage curve is generated using this comparison, its integration results in the analog value corresponding to the coded numerical value entered.
Ein derartiges Verfahren zur Erzeugung der einem binär-codierten Zahlenwert entsprechenden Spannung ist aus der USA.-Patentschrift 2 907 021 bekant. Bei dem bekannten Verfahren werden aufeinanderfolgende Spannungsimpulse erzeugt, die den verschiedenen Potenzen von 2 (2° 21 22 usw.) dadurch zugeordnet sind, daß die Längen aufeinanderfolgender Impulse aufeinanderfolgenden Potenzen proportional sind. Von diesen Spannungsimpulsen verschiedener Länge werden jeweils die einem Integrator zugeführt, deren zugeordnete Potenzen von 2 bei Summation den digital vorgegebenen Zahlenwert ergeben.A method of this type for generating the voltage corresponding to a binary-coded numerical value is known from US Pat. No. 2,907,021. In the known method, successive voltage pulses are generated which are assigned to the various powers of 2 (2 ° 2 1 2 2 etc.) in that the lengths of successive pulses are proportional to successive powers. Of these voltage pulses of different lengths, those are each fed to an integrator, the associated powers of 2 of which, when added together, result in the digitally specified numerical value.
Derartige Schaltungsanordnungen werden beispielsweise gebraucht, um für die Frequenzeinstellung eines Gerätes der Nachrichtentechnik Spannungen von fern einstellen zu können. Man könnte das oben erläuterte Problem z. B. dadurch lösen, daß man am Ort, wo die Spannung gebraucht wird, einen Spannungsteiler mit einer der möglichen Zahlenwerte entsprechenden Anzahl von Abgriffen vorsieht und die Winkelstellung eines Schalters am Ort der Einstellung zu einem zweiten entsprechenden Schalter am Ort der Spannungserzeugung überträgt und diesen Schalter auf den gewünschten Abgriff nachstellt. Hierzu ist es jedoch notwendig, eine Vielzahl von hochkonstanten, individuell abgleichbaren Widerständen im Spannungsteiler zu verwenden, die auch bei Änderung der Umwelteinflüsse konstant bleiben müssen. Hierzu kommt, daß derartige Anordnungen nicht in Mikrominiaturtechnik aufgebaut werden können.Such circuit arrangements are used, for example, to adjust the frequency of a telecommunications device to be able to adjust voltages remotely. You could do that above explained problem z. B. solve by having a voltage divider at the place where the voltage is needed with a number of taps corresponding to the possible numerical values and the angular position of a switch at the location of the setting to a second corresponding switch transmits at the point of voltage generation and readjusts this switch to the desired tap. To do this, however, it is necessary to have a large number of highly constant, individually adjustable Use resistors in the voltage divider that are constant even when the environmental influences change have to stay. In addition, such arrangements are not built using microminiature technology can be.
Das oben beschriebene bekannte Verfahren weist den Nachteil auf, daß keine dezimal-binär-codierten Zahlenwerte in Analogwerte umgewandelt werden können. Gerade bei der oben beschriebenen Anwendungsmöglichkeit derartiger Verfahren wird es jedoch notwendig, dezimal-binär-codierte Zahlenwerte in Analogwerte umzuwandeln. Ein hierfür geeignetesThe known method described above has the disadvantage that no decimal-binary coded Numerical values can be converted into analog values. Especially with the possible application described above Such a method, however, makes it necessary to use decimal-binary-coded numerical values in To convert analog values. A suitable one for this
Verfahren zur Erzeugung einer einem
binärcodierten Zahlenwert analogen SpannungMethod for generating a one
binary coded numerical value analog voltage
Anmelder:
TelefunkenApplicant:
Telefunken
Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
7900 Ulm, Elisabethenstr. 3Patentverwertungsgesellschaft mb H.,
7900 Ulm, Elisabethenstr. 3
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dipl.-Ing. Ulrich Mester, 6200 Wiesbaden-IgstadtDipl.-Ing. Ulrich Mester, 6200 Wiesbaden-Igstadt
Verfahren zu schaffen, ist als der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe anzusehen.Creating a method is to be regarded as the object on which the invention is based.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Erzeugung einesThe inventive method is characterized in that for the purpose of generating a
ao einem dezimal-binär-codierten Zahlenwert η entsprechenden Analogwerts ein an sich bekannter dekadisch aufgebauter Frequenzteiler verwendet wird, an dem fortlaufend dezimal-binär-codierte Zahlenwerte abgreifbar sind, und daß der für die Integration benötigte Spannungsverlauf dadurch erzeugt wird, daß ein Spannungs- oder Stromerzeuger von einem Ausgangsimpuls des Frequenzteilers eingeschaltet und bei Übereinstimmung des eingegebenen codierten Zahlenwertes η und des am Teiler kurzzeitig abgreifbaren Zahlenwertes unter Zuhilfenahme von Vergleichsstufen abgeschaltet wird.ao an analog value corresponding to a decimal-binary-coded numerical value η a known decadically structured frequency divider is used, from which decimal-binary-coded numerical values can be continuously tapped, and that the voltage profile required for the integration is generated by a voltage or Power generator is switched on by an output pulse of the frequency divider and is switched off with the aid of comparison stages when the entered coded numerical value η and the numerical value that can be briefly accessed on the divider match.
Das Prinzip der Erfindung soll an Hand des einfachen Ausführungsbeispiels der Fig. 1 erläutert werden. Die Anzahl der erzeugbaren Spannungsstufen soll hier zehn sein. Der Frequenzteiler 1 besteht aus vier Flip-Flops la bis Id. Gespeist wird der Frequenzteiler mit einer Wechselspannung aus dem Generator 2, dessen Frequenz beliebig wählbar ist. Der Frequenzteiler 1 erreicht nach neun Impulsen seine Endstellung und geht nach dem zehnten Impuls in seine Ausgangsstellung zurück. Gleichzeitig gibt er einen Impuls an seinen Ausgang ab, der gemäß der Erfindung dazu benutzt wird, einen Spannungserzeuger in Betrieb zu setzen. Im vorliegenden Beispiel ist dieser Spannungserzeuger eine bistabile Stufe 3, die von dem Impuls des Teilers 1 gekippt wird und an deren Ausgang nunmehr eine Spannung UA erscheint. Am Glied 5 wird der Zahlenwert, dessen analoge Spannung erzeugt werden soll, eingestellt. Dieses Glied 5 ist in der Praxis ein Mehrfachschalter, von dessen vier Ausgängen bei Verwendung des 1-2-4-8-Codes und beispielsweiseThe principle of the invention will be explained with reference to the simple embodiment of FIG. The number of voltage levels that can be generated should be ten here. The frequency divider 1 consists of four flip-flops la to Id. The frequency divider is fed with an alternating voltage from the generator 2, the frequency of which can be selected as desired. The frequency divider 1 reaches its end position after nine pulses and returns to its starting position after the tenth pulse. At the same time it emits a pulse at its output which, according to the invention, is used to put a voltage generator into operation. In the present example, this voltage generator is a bistable stage 3, which is tilted by the pulse of the divider 1 and at the output of which a voltage U A now appears. The numerical value whose analog voltage is to be generated is set on element 5. This element 5 is in practice a multiple switch, of which four outputs when using the 1-2-4-8 code and, for example
809 628/152+809 628/152 +
bis 4 c sind noch an ein Und-Gatter 8 angeschaltet, welches nur bei gleichzeitigem Auftreten von Ausgangssignalen an allen Vergleichsstufen ein Ausgangssignal abgibt und damit bewirkt, daß die Spannung UA nur dann abgeschaltet wird, wenn die Stellungen aller drei Teiler mit den Einstellungen der zugehörigen Einstellglieder übereinstimmen. Am Ausgang des Integriergliedes 7 kann auch hier eine der Einstellung an den drei Einstellgliedern 5 α bisto 4 c are still connected to an AND gate 8, which emits an output signal only when output signals occur simultaneously at all comparison stages and thus causes the voltage U A to be switched off only when the positions of all three dividers match the settings of the corresponding adjustment members match. At the output of the integrating member 7, one of the settings on the three adjusting members 5 α to
einer Einstellung einer Sieben am Einstellknopf der erste Ausgang eme positive Spannung, der zweite Ausgang eine positive Spannung, der dritte wiederum eine positive Spannung und schließlich der vierte eine negative Spannung abgibt. Im Frequenzteiler 1 wird bei dem gewählten Beispiel von der Ausgangsstellung des Teilers an gerechnet nach sieben Perioden der Wechselspannung aus dem Generator 2, dem noch ein Impulsformer 6 nachgeschaltet ist, einea setting of a seven on the setting knob, the first output eme positive voltage, the second Output a positive voltage, the third in turn a positive voltage and finally the fourth emits a negative voltage. In the example chosen, the frequency divider 1 is from the starting position of the divider calculated after seven periods of the alternating voltage from generator 2, which is followed by a pulse shaper 6, one
Stellung erreicht, bei der an den vier Ausgängen der io 5 c analoge Spannung abgegriffen werden. Flip-Flops des Teilers 1 die gleiche Kombination Bei den bisher beschriebenen Anordnungen be-Position reached in which analog voltage can be tapped at the four outputs of the io 5 c. Flip-flops of divider 1 the same combination. In the arrangements described so far,
von positiven und negativen Spannungen, wie oben stehen die Glieder 4 in der Praxis aus vier einzelnen
beschrieben, erreicht wird. Da die am Glied 5 ein- Vergleichsstufen mit zwei Und- und einem Odergestellte Spannungskombination mit den kurzzeitig Gatter, und für den notwendigen Vergleich der einan
den Flip-Flop-Ausgängen vorhandenen Span- 15 gestellten Zahl mit den Augenblickswerten des Teinungskombinationen
am Glied 4 verglichen wird, lers sind auch jeweils die Komplementwerte der einwobei,
bei Gleichheit der beiden zu vergleichenden gestellten Zahl und der Augenblickswerte des Teilers
Kombinationen ein Ausgangssignal an der Ver- notwendig. Beide Werte, einmal eingestellte Zahl
gleichsstufe 4 erscheint, wird bei dem gewählten und der Augenblickswert und zum anderen die Kom-Beispiel
bei Erreichen der Stellung 7, also nach so plemente dazu, werden miteinander in den Undsieben
Impulsen auf den Eingang des Teilers 1, am Gattern verglichen, und die Ausgangsimpulse dieser
Ausgang der Vergleichsstufe 4 ein Impuls erscheinen,
der dazu benutzt wird, die bistabile Stufe 3 in ihren
anderen stabilen Zustand zu kippen. Somit verschwindet im gewählten Beispiel nach sieben Ein- 35
gangsimpulsen die Ausgangsspannung UA der biof positive and negative voltages, as described above, the links 4 in practice from four individual ones is achieved. Since the comparison stages with two AND and one OR placed on element 5 are compared with the short-term gates, and for the necessary comparison of the number provided on one of the flip-flop outputs with the instantaneous values of the definition combinations on element 4 , lers, the complementary values of the individual, if the two numbers to be compared and the instantaneous values of the divider combinations are equal, an output signal is required at the circuit. Both values, once set number equal to 4 appears, will be with the selected and the instantaneous value and on the other hand the COM example when reaching position 7, so after so plemente to do so, are combined in the seven-and-seven pulses on the input of the divider 1, on Gates compared, and the output pulses of this output of the comparison stage 4 appear a pulse,
which is used to set the bistable stage 3 in their
to tilt another stable state. Thus, in the example chosen, after seven a 35
output pulses the output voltage U A of the bi
Gatter, die nur bei gleichzeitigem Auftreten von Spannung einen Ausgangsimpuls abgeben, werden dem Oder-Gatter zugeführt.Gates that only emit an output pulse when voltage occurs at the same time will be fed to the OR gate.
Man kann diese Schaltung noch vereinfachen, und zwar aus dem folgenden Grund: Wie bereits beschrieben, wird (bei einer eingestellten Zahl ti) durch den rc-ten Impuls die Spannung am Ausgang derThis circuit can be simplified for the following reason: As already described, the voltage at the output of the is (with a set number ti) due to the rc-th pulse
pulsfolgefrequenz ist -£-, wenn f0 die Frequenz des bistabilen Stufe 3 zu Null gemacht. Zwischen diesem r ° n /o ° ^ 30 η-ten Impuls und dem spater folgenden Ausgangspulse repetition rate is - £ - when f 0 made the frequency of the bistable stage 3 to zero. Between this r ° n / o ° ^ 30 η-th impulse and the subsequent output
impuls des Teilers dürfen durchaus noch weitere Impulse auf den Abschalteingang der bistabilen Stufe 3 kommen, ohne daß hierdurch etwas passiert.pulse of the divider, further pulses can definitely be sent to the switch-off input of the bistable Level 3 come without anything happening.
tn der Impulse ist t„ = f, wenn man mit η die am „ °ie gesamte Koinzidenzschaltung darf also mehr-/0 35 deutig sein, wenn man nur dafür sorgt, daß der erste t n of the impulses is t " = f, if one with η the am" ° ie entire coincidence circuit may be more / 0 35 clear, if one only makes sure that the first
Impuls, der auf den Abschalteingang der bistabilen Stufe kommt, vom «-ten der dem Teiler zugeführten Impulsfolge stammt. Eine derartige vereinfachte Schaltung zeigt Fig. 4. Die gewünschten ZahlenPulse that comes to the switch-off input of the bistable stage from the «th of the one fed to the divider Pulse sequence originates. Such a simplified circuit is shown in FIG. 4. The desired numbers
stabilen Stufe 3. Die Ausgangsspannung UA der bistabilen Kippstufe ist in Fig. 2 dargestellt. Die Im-stable stage 3. The output voltage U A of the bistable multivibrator is shown in FIG. The im-
Generators 2 ist. Der Abstand zweier aufeinanderfolgender Impulse ist dann At= ^, und die LängeGenerator 2 is. The distance between two successive pulses is then At = ^, and the length
/0/ 0
Glied 5 eingestellte Zahl bezeichnet. Im vorliegenden Beispiel ist tn—-f. Damit ist der Flächeninhalt derLink 5 denotes set number. In the present example, t is n -f. Thus the area is the
Impulse proportional der Zahl η und die durch diePulses proportional to the number η and those by the
Integration im Glied 7 hieraus gewonnene Gleich- 40 werden hier am Schalter 9 eingestellt, der entspre-Integration in the element 7 obtained from this 40 are set here at the switch 9, the corresponding
spannung Ug ebenfalls proportional der Zahl n. voltage U g is also proportional to the number n.
Diese Gleichspannung ist lediglich von η und der Maximalspannung des Gliedes 3 abhängig, nicht aber von der Frequenz /0. Damit ist die gestellte Aufgabe gelöst.This direct voltage is only dependent on η and the maximum voltage of the element 3, but not on the frequency / 0 . The task at hand is thus solved.
Der Einfachheit halber wurde für die Erklärung der Erfindung ein sehr einfaches Ausführungsbeispiel gewählt, an dem nur zehn verschiedene Zahlen einstellbar und mit dem entsprechend nur zehn Span-For the sake of simplicity, a very simple exemplary embodiment has been used to explain the invention selected, on which only ten different numbers can be set and with the correspondingly only ten span
chend seiner Stellung eine der Leitungen 13 an Masse legt. In den markierten Punkten 11 der Matrix 10 liegen Dioden, die durch das Anlegen der Masse leitend werden und eine der Leitungen 13 mit einer oder einigen der Leitungen 14 verbinden. Die Dioden sind jeweils so eingeschaltet, daß durch die Ausgangsspannungen auf den Leitungen 14 die eingestellte Zahl η erscheint. Diese wird mit dem Komplement der am Teiler 1 gerade stehenden Zahl inaccordingly its position puts one of the lines 13 to ground. In the marked points 11 of the matrix 10 there are diodes which become conductive when the ground is applied and which connect one of the lines 13 to one or some of the lines 14. The diodes are switched on in such a way that the set number η appears on the lines 14 through the output voltages. This is calculated with the complement of the number in divisor 1 in
nungen erzeugbar sind. Man kann die Anordnung 50 Und-Schaltungen 18 verglichen. An ihrem Ausgang zur Erzeugung von analogen Spannungen aber auch erscheint ein Signal (positive Spannung), wenn beide erweitern, z. B. auf tausend mögliche Einstellungen. Eingänge Spannung führen, bzw. keine Spannung, Ein derartiges Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3. Es wenn einer der Eingänge Massepotential aufweist, sind hier drei hintereinandergeschaltete Frequenz- Am Ausgang des Oder-Gatters 19 ändert sich der teiler la, Ib und Ic vorgesehen, denen über den 55 Spannungszustand, wenn alle Und-Gatter keine Aus-Impulsformer 6 Impulse zugeführt werden. Am Aus- gangsspannung aufweisen. Diese Spannungsändegang des Teilers Ic erhält man hier nach tausend rung wird zur Umschaltung des Gliedes 3 benutzt. Perioden der Eingangsfrequenz einen Ausgangs- Bei der im Ausführungsbeispiel eingestellten Zahl 2 impuls, der wie im Beispiel der F i g. 1 bewirkt, daß werden erstmals nach dem zweiten Impuls die Ausam Ausgang des Gliedes 3 eine Spannung erscheint. 60 gänge aller Und-Schaltungen spannungslos; damit Der Teiler la zählt hier die Einer, der Teiler Ib die - wird beim zweiten Impuls das Glied 3 umgeschaltet. Zehner und der Teileric die Hunderter. Jedem die- Nach dem vierten Impuls erscheint am Ausgang des ser Teiler ist eine Vergleichsstufe 4 a, 4 δ und 4 c zu- Oder-Gatters 19 wieder der ursprüngliche Spannungsgeordnet, die in ihrer Wirkungsweise der Vergleichs- zustand, der sich wiederum beim sechsten Impuls stufe 4 der F i g. 1 entsprechen. Für die drei Dekaden 6S verändert. Diese Spannungsänderung hat jedoch sind auch drei Einstellglieder 5 a, 5 b und 5 c vor- keinen Einfluß auf das Glied 3. gesehen, die ebenfalls dem Glied5 der Fig. 1 ent- Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erzeugungvoltages can be generated. The arrangement 50 and circuits 18 can be compared. At their output for generating analog voltages, however, a signal (positive voltage) also appears when both expand, e.g. B. to a thousand possible settings. Lead inputs voltage or no voltage, Such an embodiment is shown in FIG. 3. if having one of the inputs ground potential, here are three series-connected frequency at the output of the OR gate 19 changes the prime la, Ib and Ic are provided, which about the voltage state when all AND gates no off pulse shaper 6 pulses are supplied. Show output voltage at. This voltage change of the divider Ic is obtained here after a thousand tion is used to switch the element 3. Periods of the input frequency an output pulse, which, as in the example of FIG. 1 causes the output of element 3 to appear for the first time after the second pulse. 60 gears of all AND circuits de-energized; So that the divider la counts the units here, the divider Ib the - member 3 is switched over at the second pulse. Tens and the Teileric the hundreds. After the fourth pulse appears at the output of the divider there is a comparison stage 4 a, 4 δ and 4 c to-OR gate 19 again the original voltage order, which in its mode of operation is the comparison state, which in turn occurs with the sixth pulse level 4 of the F i g. 1 correspond. For the three decades 6 S changed. However, this change in voltage also has three adjusting members 5 a, 5 b and 5 c in front of no influence on member 3, which also corresponds to member 5 of FIG
sprechen. Die Ausgänge der drei Vergleichsstufen 4 α von analogen Spannungen kann auch dort zur An-speak. The outputs of the three comparison stages 4 α of analog voltages can also be used there for
wendung kommen, wo die gewünschte Gleichspannung eine nichtlineare Funktion der eingestellten Zahl η ist. Gerade bei der elektronischen Abstimmung von Geräten der Nachrichtentechnik ist es zur Steuerung von z. B. Kapazitätsdioden notwendig, Spannungen zu erzeugen, die nicht proportional dem eingestellten Frequenzwert sind, da bekanntlich die Abstimmspannung und die eingestellte Frequenz nichtlinear zusammenhängen. Bei einer derartigen Aufgabe wird zwischen Einstellorgan und den Vergleichsschaltungen, in denen bei der bis jetzt beschriebenen Anordnung die eingestellte Zahl mit den kurzzeitigen Stellungen des Teilers verglichen wird, noch eine Umwandlungsmatrix eingeschaltet, an deren Eingang die Zahl η eingestellt ist und an deren Ausgang die Zahl/(n; zur Verfügung steht. Diese Zahl f,n> wird dann wie bisher die Zahl η zur Erzeugung der analogen Spannung benutzt, wobei natürlich auch hier diese Zahl im gleichen Code vorliegen muß, in welchem auch die Zahlenwerte im Teiler kurzzeitig zur Verfügung stehen. Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Anordnung zeigt F i g. 5, wobei hier angenommen ist, daß die Abhängigkeit der gesuchten Gleichspannung von der Zahl η quadratisch ist (JJg = n2). Es ist hier der Einfachheit halber angenommen, daß nur zehn Werte 0 bis 9 umgewandelt werden sollen. Diese Werte können am Schalter 9 eingestellt werden. Sie müssen in der Umwandlungsmatrix 10 in Werte 0, 1, 4, 8, 16 ... 81 umgewandelt werden. An den markierten Punkten 11 der Matrix liegen in der Praxis Dioden, die durch die Spannung der Gleichspannungsquelle 12 bei entsprechender Stellung des Schalters 9 leitend werden und eine der querliegenden Verbindungsleitungen 13 mit einer oder mehreren hierzu senkrechten Verbindungsleitungen 14 verbinden. Hierdurch erhalten einige der Schaltungen 15 Pluspotential. Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die der Zahl 5 zugeordnete Leitung 13 a gerade am Pluspotential. Auf Grund der Durchschaltung der Dioden liegen somit auch die Leitungen 14 a, 14 b und 14 c an Pluspotential. Diese Konstellation der Leitungen 14 repräsentiert den Zahlenwert 25 (52). Die Leitungen 14 sind den jeweils darunterliegenden Flip-Flops des Teilers 1 zugeordnet. An diesem sind über die Leitungen 16 nach dem fünfundzwanzigsten Impuls aus dem Impulserzeuger 2 und 6 die gleichen Spannungsverhältnisse wie an den Leitungen 14 abgreifbar. Damit werden alle Glieder 15 in dieser Stellung des Teilers am Ausgang positiv, denn diese Glieder 15 sind derart ausgelegt, daß bei Gleichheit der anliegenden Spannungen (beide Spannungen, positiv = 1 oder negativ = 0) ein positives Ausgangssignal erzeugt wird. Das Und-Gatter mit negiertem Ausgang wird seinerseits bei gleichzeitigem Eingang von acht positiven Spannungen am Ausgang negativ. Dieses Signal macht den Ausgang der bistabilen Stufe 3 spannungslos. Wie beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 erscheint am Ausgang der bistabilen Stufe 3 eine Ausgangsspannung, wenn der Teiler 1 an seinen Ausgang ein Signal abgibt, was im vorliegenden Fall beim hundertsten Impuls geschieht. Die Ausgangsspannung der bistabilen Stufe wird auch hier im Glied 7 integriert und an seinem Ausgang eine Gleichspannung abgenommen, die im gewählten Beispiel der Zahl 25 analog ist. Die Spannung Ug ist somit, wie gewünscht, proportional n2. where the desired DC voltage is a non-linear function of the set number η . Especially when it comes to the electronic coordination of telecommunications equipment, it is important to control z. B. varactor diodes necessary to generate voltages that are not proportional to the set frequency value, since it is known that the tuning voltage and the set frequency are non-linearly related. In such a task, a conversion matrix is switched on between the setting element and the comparison circuits, in which in the arrangement described up to now the set number is compared with the brief positions of the divider, at whose input the number η is set and at whose output the number / (n; is available. This number f, n> is then used, as before, the number η to generate the analog voltage, whereby this number must of course also be present in the same code in which the numerical values in the divider are briefly available stand. an exemplary embodiment of such arrangement is shown in F i g. 5, it being assumed here that the dependence of the desired DC voltage from the number η square is (JJ g = n 2). It is assumed here for simplicity that only ten values are to be converted from 0 to 9. These values can be set at switch 9. They must be converted into values 0, in the conversion matrix 10. 1, 4, 8, 16 ... 81 can be converted. In practice, diodes are located at the marked points 11 of the matrix, which become conductive when the switch 9 is in the appropriate position and which connect one of the transverse connecting lines 13 to one or more perpendicular connecting lines 14. This gives some of the circuits 15 positive potential. In the embodiment shown in FIG. 5, the line 13 a assigned to the number 5 is at the plus potential. Because the diodes are switched through, lines 14 a, 14 b and 14 c are also at positive potential. This constellation of lines 14 represents the numerical value 25 (5 2 ). The lines 14 are assigned to the respective underlying flip-flops of the divider 1. After the twenty-fifth pulse from the pulse generator 2 and 6, the same voltage ratios as on the lines 14 can be tapped on this via the lines 16. This means that all elements 15 are positive at the output in this position of the divider, because these elements 15 are designed in such a way that a positive output signal is generated if the voltages applied are equal (both voltages, positive = 1 or negative = 0). The AND gate with a negated output becomes negative if eight positive voltages are input at the same time at the output. This signal de-energizes the output of the bistable stage 3. As in the embodiment of FIG. 1, an output voltage appears at the output of the bistable stage 3 when the divider 1 sends a signal to its output, which in the present case happens at the hundredth pulse. The output voltage of the bistable stage is also integrated here in the element 7 and a DC voltage is taken off at its output, which is analogous to the number 25 in the example chosen. The voltage U g is thus, as desired, proportional to n 2 .
Die Stufen 15 zur Feststellung der Äquivalenz können eingespart werden, wenn man die im Teiler 1 kurzzeitig vorhandenen Zahlen mit der durch die Stellung des Schalters 9 vorgegebenen Matrixzahl in der Matrix selbst vergleicht und bei Gleichheit der Zahlen die bistabile Stufe 3 zurückkippen läßt. Man muß dann aber Teiler, Schalter und Matrix räumlich eng zusammenfassen, da je nach Frequenz /0 Schaltkapazität und Leitungslängen eine Rolle spielen.The steps 15 for determining the equivalence can be saved if the numbers briefly present in the divider 1 are compared with the matrix number specified by the position of the switch 9 in the matrix itself and if the numbers are equal, the bistable step 3 can be tilted back. In this case, however, the divider, switch and matrix must be grouped closely together, since switching capacitance and line lengths play a role depending on the frequency / 0.
ίο Wenn man auch zweistellige dekadische Zahlen berücksichtigen will, nimmt der Aufwand an der Umwandlungsmatrix und am Zähler sehr stark zu (z. B. 992 = 9801). Man braucht einen Teiler mit vier Dekaden und eine komplizierte Umwandlungsmatrix.ίο If you also want to take two-digit decadic numbers into account, the effort on the conversion matrix and on the counter increases significantly (e.g. 99 2 = 9801). You need a divisor with four decades and a complicated conversion matrix.
Für jede zusätzliche Dezimalziffer braucht man zur Bildung des Quadrates zwei zusätzliche Zähldekaden und eine große Umwandlungsmatrix.For each additional decimal digit you need two additional counting decades to form the square and a large conversion matrix.
Wie bereits erwähnt, ist die gewählte Umwandlung nur als Beispiel anzusehen. In der gleichen Weise, lediglich durch andere Anordnung der Dioden in der Matrix, kann auf jede andere Umwandlung gemäß der gegebenen Funktion /,„, realisiert werden.As already mentioned, the selected conversion should only be viewed as an example. In the same Way, simply by changing the arrangement of the diodes in the matrix, can be used for any other conversion according to the given function /, ", realized will.
Wie bereits oben erwähnt, wächst der Aufwand an der Umwandlungsmatrix und am Teiler sehr stark an, wenn man mehrziffrige Zahlen umwandeln und dann zu diesen umgewandelten Zahlen analoge Spannungen erzeugen will. Man kann nun zur Verkleinerung des Aufwandes, wenn man mit einer Näherung auskommt, interpolieren. Hierzu erzeugt man gleichzeitig die beiden analogen Spannungen benachbarter umgewandelter Zahlen und sieht einen Spannungsteiler vor, an dessen Abgriffen man z. B. zehn Zwischenwerte abnehmen kann. Sehr viel günstiger, insbesondere bei Fernabstimmung, ist jedoch eine Schaltung, die hierfür die ähnlichen logischen Stufen wie in der bisher beschriebenen Anordnung benutzt. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Fig. 6. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Zahlen η = 0, 10, 20 usw. bis 90, die an dem Schalter 20 einstellbar sind, in der Umwandlungsmatrix 21 in ihre Quadratzahlen umgewandelt. Diese Umwandlungsmatrix ist derart aufgebaut, daß bei einer Einstellung der Zahl η an ihrem einen Ausgang (22 a und 22 b) die Zahl ri = n- und an ihrem anderen Ausgang (23 α und 23 b) die Zahl n" — {n +I)-zur Verfügung steht. Diese Zahlen werden mit den durch die kurzzeitigen Stellungen des zweidekadischen Teilers 24, der wie beschrieben arbeitet, gegebenen Zahlen in den Äquivalenzschaltungen 25 a und 25 b bzw. 26 a und 26 b verglichen, wobei ein Ausgangssignal zustande kommt, wenn jeweils die beiden mehrpoligen Eingänge dieser Schaltungen gleiches Eingangssignal aufweisen. Ist in beiden Stufen des Teilers 24 die Stellung erreicht, durch die n' == n- gegeben ist, so erhält die Und-Schaltung 27 auf beiden Eingängen ein Signal und läßt die bistabile Kippstufe, die der bisherigen Stufe 3 entspricht, zurückkippen, wodurch ihre Ausgangsspannung UA = 0 wird. In die Stellung, bei der die Ausgangsspannung dieser Stufe 28 einsetzt, wird die Stufe 28 durch ein Signal aus dem Teiler 24 gebracht, wobei wie bei den bisherigen Ausführungsbeispielen dieses Signal beim Übergehen des Teilers 24 in die Ausgangsstellung auftritt. Die Länge des Ausgangsimpulses der Stufe 28 ist somit proportional der Zahl n2. Da die bistabile Stufe 29 von dem Signal aus der Stufe 27 in die Stellung gekippt wird,As already mentioned above, the effort on the conversion matrix and on the divider increases very strongly if you want to convert multi-digit numbers and then generate voltages analogous to these converted numbers. You can now interpolate to reduce the effort if you can get by with an approximation. For this purpose, the two analog voltages of neighboring converted numbers are generated at the same time and a voltage divider is provided. B. ten intermediate values can decrease. However, a circuit that uses the similar logic stages as in the arrangement described so far is much more favorable, especially in the case of remote voting. An exemplary embodiment for this is shown in FIG. 6. In this exemplary embodiment, numbers η = 0, 10, 20, etc. to 90, which can be set on the switch 20, are converted in the conversion matrix 21 into their square numbers. This conversion matrix is constructed in such a way that when the number η is set at its one output (22 a and 22 b) the number ri = n- and at its other output (23 α and 23 b) the number n "- {n + I) - is available These numbers are compared with the numbers in the equivalent circuits 25 a and 25 b or 26 a and 26 b given by the brief positions of the two-decadic divider 24, which operates as described, whereby an output signal is produced the aND circuit 27 when each of the two multi-pole inputs of these circuits have the same input signal. if in both stages of the divider 24 reaches the position is given by n '== n, it receives on two inputs of a signal and makes the Flip back the bistable multivibrator, which corresponds to the previous stage 3, as a result of which its output voltage U A = 0. The stage 28 is brought into the position in which the output voltage of this stage 28 begins by a signal from the divider 24 , whereby, as in the previous exemplary embodiments, this signal occurs when the divider 24 passes into the starting position. The length of the output pulse of stage 28 is thus proportional to the number n 2 . Since the bistable stage 29 is tilted into the position by the signal from stage 27,
in der eine Spannung an ihrem Ausgang erscheint, und ihr Zurückkippen durch die Und-Schaltung 30 bewirkt wird, ist die Länge des Ausgangsimpulses der Stufe 29 proportional der Zahlin which a voltage appears at its output, and its tilting back due to the AND circuit 30 is effected, the length of the output pulse of stage 29 is proportional to the number
Die Ausgangssignale der beiden Stufen 28 und 29 sind in den Fig.7a und 7b dargestellt, wobei in F i g. 7 a die Ausgangsspannung der Stufe 28 und in Fig. 7b die Ausgangsspannung der Stufe29 aufgezeichnet ist. Gemäß der Weiterbildung der Erfindung ist dem zweidekadischen Teiler 24 noch ein weiterer Teiler 31 vorgeschaltet, dem aus dem Impulsgeber 2, 6 die Impulse mit der Impulsfolgefrequenz 10/0 zugeführt wird, wenn man mit /0 die dem Teiler 24 zugeführte Impulsfolgefrequenz bezeichnet. Auch diesem Teiler 31 ist ein Einstellschalter 32 für die Zahlen 0 bis 9 zugeordnet. Die an ihm eingestellte Zahl wird in der Stufe 33 mit den durch die Stellungen des Teilers 31 gegebenen Zahlen verglichen, wobei bei der Stellung des Teilers 31, bei der sich die beiden Zahlen entsprechen, ein Ausgangssignal an der Stufe 33 erzeugt wird. Die bistabile Stufe 34 wird von jedem Ausgangssignal des Teilers 31, also bei jedem Übergehen des Tei- «5 lers 31 in die Ausgangsstellung, in die Lage gekippt, in der sie am Ausgang 35 eine Spannung abgibt. In die andere Stellung wird diese bistabile Stufe 34 durch einen Ausgangsimpuls der Stufe 33 gekippt. Damit entsteht am Ausgang der Stufe 34 der in 3<> Fig. 7c dargestellte Spannungsverlauf, wobei die Breite der Impulse proportional der am Einstellschalter eingestellten Zahl ist. Die Ausgänge der Stufen 29 und 34 werden einer Und-Schaltung 36 zugeführt, an deren Ausgang man den in Fig.7d dargestellten Spannungsverlauf erhält. Die Länge der Ausschnitte aus der Impulsfolge der Fig. 7c entspricht hierbei der Länge der Impulse der Fig.7b, d. h., die Länge der Ausschnitte ist proportional der ZahlThe output signals of the two stages 28 and 29 are shown in FIGS. 7a and 7b, with FIG. 7 a shows the output voltage of stage 28 and FIG. 7 b shows the output voltage of stage 29. According to the development of the invention the two decade divider 24 is connected upstream of still another divider 31, which is supplied from the pulse generator 2, 6, the pulses at the pulse repetition frequency of 10/0, if the designated 24 supplied pulse repetition frequency / 0 the divider. A setting switch 32 for the numbers 0 to 9 is also assigned to this divider 31. The number set on it is compared in stage 33 with the numbers given by the positions of divider 31, an output signal being generated at stage 33 when the divider 31 is in the position in which the two numbers correspond. The bistable stage 34 is toggled into the position in which it emits a voltage at the output 35 by every output signal of the divider 31, that is to say with every transition of the divider 31 to the starting position. This bistable stage 34 is tilted into the other position by an output pulse from stage 33. The voltage curve shown in FIG. 3 <> FIG. 7c thus arises at the output of stage 34, the width of the pulses being proportional to the number set on the setting switch. The outputs of the stages 29 and 34 are fed to an AND circuit 36, at the output of which the voltage profile shown in FIG. 7d is obtained. The length of the sections from the pulse sequence of FIG. 7c corresponds to the length of the pulses from FIG. 7b, ie the length of the sections is proportional to the number
Die Ausgänge der Stufe 36 sowie der Stufe 28 werden einem Oder-Gatter 37 zugeführt, wodurch der in Fig. 7e dargestellte Spannungsverlauf entsteht. Dieser Spannungsverlauf wird im Glied 38 integriert. Die am Ausgang dieses Gliedes erhaltene Spannung ist analog einer Zahl, die zwischen n2 und (ra+1)2 liegt, wobei der Abstand zu der Zahl n2 durch die am Schalter 32 eingestellte Zahl gegeben ist. Bei einer Einstellung z. B. der Zahl 5 am Schalter 32 ist die Spannung am Ausgang des Integriergliedes 38 analog der in der Mitte zwischen den Zahlen n2 und (n+1)2 liegenden Zahl, also gleichThe outputs of stage 36 and stage 28 are fed to an OR gate 37, which results in the voltage profile shown in FIG. 7e. This voltage curve is integrated in link 38. The voltage obtained at the output of this element is analogous to a number between n 2 and (ra + 1) 2 , the distance to the number n 2 being given by the number set on switch 32. When setting z. B. the number 5 at the switch 32, the voltage at the output of the integrator 38 is analogous to the number lying in the middle between the numbers n 2 and (n + 1) 2 , that is, the same
Bei dieser Art der Digital-Analog-Wandlung muß die Gleichspannung nur an einer einzigen Stelle konstant sein. Ihre Aufteilung auf den gewünschten Wert geschieht mit digitalen logischen Schaltungen, die eine weitgehende Miniaturisierung in integrierter Schaltungstechnik erlauben.With this type of digital-to-analog conversion, the DC voltage only needs to be applied at a single point be constant. Their allocation to the desired value is done with digital logic circuits, which allow extensive miniaturization in integrated circuit technology.
Außerdem ist die Einstellung leicht fernsteuerbar und kann in einem beliebigen binären Code praktisch auf unbegrenzte Entfernungen vorgenommen werden.In addition, the setting can be easily controlled remotely and can be used in any binary code can be made at unlimited distances.
Nach dem zuletzt beschriebenen Verfahren mit linearer Interpolation lassen sich beliebige Kurven Ug = /{n) darstellen, indem man die Kurve durch Grobpunkte unterteilt und dazwischen die Interpolation linear vornimmt.According to the last-described method with linear interpolation, any curves Ug = / {n) can be represented by dividing the curve by coarse points and performing the linear interpolation in between.
Wird eine große Genauigkeit gefordert, so kann man die Abszisse, über der die Kurve aufgezeichnet ist, für den gewünschten Kurvenbereich anstatt in zehn z. B. in hundert Teile teilen und Zwischenwerte wieder durch lineare Interpolation herstellen.If great accuracy is required, the abscissa over which the curve is plotted can be used is, for the desired curve area instead of ten z. B. divide into hundred parts and intermediate values restore by linear interpolation.
Claims (4)
USA.-Patentschrift Nr. 2 907 021.Considered publications:
U.S. Patent No. 2,907,021.
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Family Applications (1)
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US2907021A (en) * | 1956-12-31 | 1959-09-29 | Rca Corp | Digital-to-analogue converter |
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