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Die Erfindung betrifft einen elektronischen Digital-Analog-Umsetzer
mit einem vorzugsweise biquinär arbeitenden Zähler und mit einer Anzeigevorrichtung.
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Digital-Analog-Umsetzer mit einem biquinären Zähler dienen neben der
Zählung zur Umsetzung eines digital vorliegenden Zählstandes in ein entsprechendes
analoges Signal oder umgekehrt. Zur Gewinnung dieses analogen Signals sind gesonderte
Stromkreise mit Präzisionswiderständen vorgesehen, deren einzelne Ströme entsprechend
dem »Gewicht« der Ziffern abgestuft sind. Diese Ströme werden in Flip-Flop-Stufen
geschaltet, wie dies beispielsweise das Bild 4 auf Seite 182 der Zeitschrift »Nachrichtentechnik«,
1961, Heft 4, zeigt. Der biquinäre Zähler des Digital-Analog-Umsetzers dient zur
dekadischen Zählung der Impulse. Er besteht aus einer vorgeschalteten Flip-Flop-Untersetzerstufe
für gerade und ungerade Zahlen und einem nachgeschalteten Quinärumsetzer, der nach
Art eines 5stufigen Ringzählers aufgebaut ist. Ein solcher biquinärer Zähler ist
in Bild 1 b auf Seite 135 der Zeitschrift »Elektronik«, 1962, Nr. 5, gezeigt. Soll
das Zählergebnis digital angezeigt werden, so wird an diesen biquinären Zähler eine
gesonderte Anzeigevorrichtung angeschlossen. Die Schaltung einer solchen Anzeigevorrichtung
zeigt Bild 5 auf Seite 137 der gleichen Zeitschrift. Für die Ansteuerung der 10
Ziffernkathoden der Glimmanzeigeröhre werden jeweils eigene Verstärkerstufen benötigt.
Zur Zählung und Anzeige eines digitalen Wertes werden also zwei gesonderte Schaltungen
benötigt, die wegen der vielen Funktionsorgane sehr aufwendig sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Aufwand weitgehend zu beschränken
und eine einfache Schaltungsanordnung eines Digital-Analog-Umsetzers mit Zähler
und digitaler Anzeige des Zählerstandes anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aktiven
Schaltelemente des Zählers sowohl in an sich bekannter Weise die Ziffernkathoden
einer Anzeigeröhre als auch über Bewertungswiderstände in an sich ebenfalls bekannter
Weise Ströme schalten, deren Gesamtsumme dem Zählerstand proportional ist.
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Die aktiven Schaltelemente werden gleichzeitig zur Erfüllung mehrerer,
insbesondere zweier Funktionen ausgenutzt. Die eine Funktion der aktiven Schaltelemente
ist die des Zählers im biquinären Zählteil des Analog-Digital-Umsetzers. Gleichzeitig
mit dem Zählen, das durch das sukzessive Kippen der jeweiligen aktiven Schaltelemente
markiert wird, werden die Ströme in den Bewertungsstromkreisen für den Analogwert
geschaltet. Hierdurch wird der zum digitalen Eingangswert gehörende analoge Ausgangswert
; generiert. Die zweite Funktion der aktiven Schaltelemente besteht darin, daß sie
die Ziffernkathoden einer Anzeigeröhre steuern und damit eine digitale Anzeige des
Zählbestandes erfolgt.
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Die notwendige Entkopplung der Bewertungsströme untereinander geschieht
gemäß der Erfindung durch Halbleiterdioden, die entweder in Reihe mit den Bewertungswiderständen
geschaltet sind oder die die Kollektoren der als Verstärkungselemente benutzten
Transistoren mit dem Bezugspotential verbinden. Eine weitere vorteilhafte Maßnahme
gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Bewertung einer ungeraden Ziffer durch
die Summe der Bewertungen der nächst kleineren geraden Ziffern und der Ziffer 1
erfolgt, und daß die Bewertung der Ziffer 8 durch die Summe der Bewertungen der
Ziffern 2 und 6 gebildet wird.
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In der F i g. 1 ist das Schaltbild des Digital-Analog-Umsetzers gemäß
der Erfindung dargestellt, F i g. 2 gibt eine zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Schaltung besonders für die unteren Dekaden wieder.
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Der Digital-Analog-Umsetzer nach F i g. 1 enthält eine zählende binäre
Untersetzerstufe 1 mit nachfolgendem Quinäruntersetzer 2. Die Koppelnetzwerke 3
und 4 bewirken, daß einerseits der Binäruntersetzer durch jeden eingegebenen Impuls
jeweils in die andere stabile Lage kippt und dessen Übertrag die Quinärstufe um
jeweils einen Schritt weiterschaltet. Das Koppelnetzwerk 4 ist so ausgelegt, daß
nur jeweils ein Transistor des Quinäruntersetzers leitet und durch einen Eingangsimpuls
des Quinärteiles der gerade leitende Transistor gesperrt und der in der Zählrichtung
nachfolgende in den leitenden Zustand gesteuert wird. Natürlich können die erwähnten
Koppelnetzwerke auch so ausgebildet sein, daß sowohl Zählung in Vorwärtsrichtung
als auch in Rückwärtsrichtung möglich ist. Neben dieser Funktion des Zählens schalten
gemäß der Erfindung die Transistoren 20, 21, 22, 23, 24 auch die Ziffernkathoden
einer Glimmlicht-Anzeigeröhre 17. Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Einsparung
an Bauelementen. Ist z. B. Transistor 22 leitend, so werden die Kathoden der Ziffernröhre
17 mit den Ziffern 4 und 5 an Potential von z. B. - 60 V gelegt. Nach der gewählten
Anordnung sind die Transistoren 20, 21, 23, 24 gesperrt, und ihr Kollektorpotential,
mithin auch das Potential der mit den Kollektoren verbundenen Glimmkathoden der
Röhre 17
liegen auf z. B. -f- 60 V. Ob die Ziffer 4 oder 5 leuchtet, hängt
davon ab, welcher der beiden Transistoren der bistabilen, mit den Anoden verbundenen
Kippstufe 18 leitet. Die Kippstufe 18 ist über ein Koppelnetzwerk
19 mit der bistabilen Eingangsstufe 1 verbunden und läuft mit dieser synchron.
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Gemäß der Erfindung erfüllen die als aktive Schaltelemente verwendeten
Transistoren 21, 22, 23, 24, 25 neben dem Zählen und dem Schalten der Ziffernkathoden
der Anzeigeröhre 17 die Funktion des Schaltens der Bewertungsströme zur Gewinnung
eines dem digitalen Zählerstand zugeordneten Analogsignals. Transistor 25 ist immer
dann leitend, wenn von der Stellung »0« an gerechnet eine ungerade Impulszahl an
den Zähleingang 27 gelangt ist. Über die Diode 5 liegt dann der Widerstand 11 mit
dem Leitwert G am Referenzpotential von z. B. - 60 V. Ist z. B. von den Transistoren
20 bis 25 nur Transistor 21 leitend, leuchtet Ziffer 2 der Röhre
17, und der Widerstand 12 mit Leitwert 2 G liegt am Referenzpotential. Wird
der Zähler um eine Stufe weitergeschaltet, werden die Transistoren 21 und 25 leitend,
wodurch die Ziffer 3 leuchtet und die Summe der Leitwerte der Widerstände 11 und
12 wirksam werden. Die übrigen mit dem Analogausgang 26 verbundenen Widerstände
liefern keinen Strom in den Ausgang 26, weil die ihnen zugeordneten Dioden sperren.
Erfindungsgemäß erfolgt die analoge Bewertung der Ziffer »8« dadurch, daß der bei
dieser Ziffer leitende Transistor 24 über die Dioden 9 und 10 die Widerstände
12 und 14 mit den Leitwerten 2 G und 6 G einschaltet. Hierdurch wird
ein aufwendiger
Präzisionswiderstand mit Leitwert 8 G eingespart.
Entsprechend erfolgt die Bewertung der Ziffer »9« durch Einschaltung der Widerstände
11, 12, 14, wobei die Summe der Leitwerte 9 ergibt.
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Die in F i g. 1 gezeigte Schaltung der Entkoppeldioden 5 bis 10 ist
nur dann anwendbar, wenn die über die Bewertungswiderstände 11 bis 14 fließenden
Ströme sehr groß gegenüber den Sperrströmen der Entkoppeldioden 5 bis 10 sind. Dies
ist im allgemeinen für die höchsten Dekaden, z. B. Hunderter- oder Tausenderdekaden,
der Fall. In den Dekaden mit kleiner Wertigkeit kann es vorkommen, daß die Bewertungsströme
in der Größenordnung der Sperrströme der Entkoppeldioden liegen. In diesem Fall
wird die Schaltung nach F i g. 1 so modifiziert, wie in F i g. 2 dargestellt. In
F i g. 2 sind Elemente mit der gleichen Wirkung wie in F i g. 1 mit den gleichen
Bezugszahlen gekennzeichnet. Die Entkoppeldioden bewirken nun, daß die Kollektorspannung
der Transistoren 21. bis 25 nicht positiver werden können, als es die Schleusenspannungen
der Dioden 5 bis 10 zulassen. Der durch die Schleusenspannung verursachte Fehler
stört im allgemeinen nicht, da vorausgesetzt wurde, daß die Bewertungsströme sehr
klein, also von geringem Einfluß auf die Höhe des Analogsignals sind. Eine Einsparung
des Bewertungswiderstandes mit Leitwert 8 G ist allerdings nicht mehr möglich, ist
aber nicht so entscheidend, weil wegen des kleinen »Stellengewichtes« hier Widerstände
billiger Ausführung mit geringeren Anforderungen an Präzision verwendet werden können.
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Der mit der Erfindung erzielte Vorteil liegt in der erheblichen Einsparung
von Bauelementen durch die Mehrfachausnutzung ein und derselben aktiven Schaltelemente
für die Digital-Analog-Umsetzung, das Zählen und die gleichzeitige Schaltung der
Ziffernkathoden einer Anzeigeröhre zur digitalen Anzeige des Zählerstandes.