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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine elektronische
Zählkettenschaltung mit mehreren Stufen, die jeweils einen Transistor enthalten
und deren statische Eingänge über ODER-Gatter mit Ausgängen von anderen Stufen derart
verbunden sind, daß nur ein Transistor im leitenden Zustand ist, während die übrigen
Transistoren gesperrt sind, und die jeweils einen dynamischen Eingang aufweisen,
der mit den dynamischen Eingängen der übrigen Stufen parallel an der gemeinsamen
Zählimpulsleitung liegt und dem Fortschaltimpulse zuggeführt werden.
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Es besteht vielfach die Aufgabe, mit Hilfe einer multistabilen elektronischen
Zählkettenschaltung Impulssignale in einem »1-aus-ii«-Code darzustellen. Hierzu
ist es bekannt, binäre Zählketten zu verwenden. Dies erfordert jedoch zur Lösung
der gestellten Aufgabe einen verhältnismäßig hohen Aufwand, der sich bei Verwendung
eines sogenannten Ringzählers, die üblicherweise mit bistabilen Kippstufen aufgebaut
sind, gegebenenfalls verringern läßt. Dabei ist jeweils nur eine bistabile Kippstufe
in den 1-Zustand geschaltet. Bei als Transistorschaltungen aufgebauten Kippstufen
sind dann doppelt so viele Transistoren nötig, wie mögliche Schaltzustände vorhanden
sind.
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Es sind auch bereits multistabile Schaltun , gen bekannt, bei
denen für jeden der möglichen Schaltzustände nur ein Transistor erforderlich ist.
Von den mehreren Transistoren ist jeweils nur ein einziger leitend. Die Kollektorelektroden
sind über ein Parallel-RC-Glied mit der Basis des jeweils in der Zählkette nachfolgenden
Transistors verbunden. über eine allen Stufen gemeinsame Zählimpulsleitung und ein
gemeinsames Differenzierglied werden den Basiselektroden der Transistoren über Entkopplungsdioden
Schaltimpulse zugeführt, die so gepolt sind, daß die Transistoren von den differenzierten
Impulsen gesperrt werden. Infolgedessen entsteht am Kollektor des jeweils leitenden
Transistors ein negativer Spannungssprung, der als Fortschaltimpuls über das erwähnte
Parallel-RC-Glied an die Basis des nachfolgenden Transistors gelangt. Die
Zeitkonstanten des gemeinsamen Differenziergliedes und des Parallel-RC-Gliedes sind
so gewählt, daß die differenzierten Schaltimpulse kürzer als die Fortschaltimpulse
sind, so daß die letzteren noch nach dem Abklin-en der Steuerimpulse wirksam sind
und der nachfolgende Transistor umgeschaltet wird. Zur Erhöhung der Schaltsicherheit
ist der Eingang einer jeden Stufe von den Ausgängen aller anderen Stufen gesperrt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine multistabile Schaltung
zu schaffen, die für jeden Schaltzustand nur einen einzi-en Transistor erfordert
un ' d bei der sichergestellt ist, daß unabhängig von der Anzahl der verwendeten
Stufen jeweils nur ein Transistor einen von den übrigen Transistoren abweichenden
Schaltzustand einnimmt und daß dabei der angestrebte Schaltzustand durch während
des Umschaltens in die Schaltung eingestreute #Störimpulse auch bei einer großen
Anzahl von Stufen nicht verändert wird.
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Die Zählkettenschaltung gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, daß jeweils über das einer Stufe zugeordnete ODER-Gatter die Ausgänge aller
übrigen Stufen mit dem statischen Eingang dieser Stufe und mit einem dem dynamischen
Eingang der nachfolgenden Stufe zugeordneten Vorbereitungseingang verbunden sind.
Die neue Zählkettenschaltung z' weist im Vergleich zu den bekannten eine hohe Arbeitsgeschwindi,-keit
und eine große Sicherheit gegen Fehlschaltungen auf. Die Anordnun.o, läßt sich beispielsweise
derart ausführen, daß zur Ansteueruno, der Vorbereitungseingänge ein Gatter vorgesehen
ist, welches gleichzeitig bewirkt, daß nur ein Transistor leitet, während alle übrigen
gesperrt sind. Eine bevorzugte Ausführungsforrn der Erfindung sieht vor, daß die
Basiselektrode dieser Transistoren mit den Kollektorausgängen jeweils der übrigen
Transistoren über ein Diodengatter verbunden ist, dessen Ausgang gleichzeitig mit
der Basis des folaenden Transistors derart verbunden ist, daß über eine Kapazität
zugeführte Schaltimpulse nur dann keine Sperrung des jeweiligen Transistors bewirken,
wenn der vorangehende Transistor sich in leitendem Zustand befunden hat. Bei Schaltungsanordnungen
mit einer größeren Anzahl von Stufen kann es zweckmäßig sein, daß die Ansteuerung,
der Vorbereitungseingänge über eine zusätzliche Negierungsstufe erfolgt, die an
den Ausgang der vorheraehenden Stufe an-eschlossen ist. In vielen Fällen
C t2 läßt sich die Schaltungsanordnung nach der Erfindung vorteilhaft derart
abwandeln, daß jeder Stufe je ein statischer Vorbereitungs- und ein dynamischer
Schaltimpulseingang zur Vorwärts- und Rückwärtszählung zugeordnet ist.
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Bei einem Anwendungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß zur
Bildung der Differenz zweier Impulsreihen die eine Impulsreihe an die Schalteingänge
für Vorwärtszähluno, und die andere an die Schalteingänge für Rückwärtszählung gelegt
ist und daß von den Ausgängen der ersten und der letzten Stufe gegebenenfalls jeweils
über ein Verzögerungsglied je eine Torschaltung gesteuert wird, die aus
C C
einer der Impulsreihen jeweils die einer Differenz der beiden Impulsreihen
entsprechende Anzahl von Impulsen durchläßt.
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Eine andere Ausführungsforin der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, daß zur Umformung eines Impulssignals mit beliebiger Impulsverteilung
in eine Impulsreihe mit festen Impulsabständen das umzuformende Sianal an die Schaltimpulseingänge
für Vorwärtszählung und ein Taktimpulssianal an die Eingänge für Rückwärtszählun-
sowie an eine Torschaltung gelegt ist. weiche vom Ausgang der ersten Stufe ae-ebenenfalls
über ein Verzö-erunos-lied C -,-C aesperrt wird.
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Die Erfindun- und weitere Einzelheiten sind C
nachstehend an
Hand der Zeichnunaen erläutert. C
Fig. 1 zeigt die symbolische Darstellung
eines C C
ODER-Gatters mit anschließender Umkehrstufe (NOR-Gatter) und deren
Funktionstabelle, Fig. 2 zeigt ein Prinzipschaltbild einer multistabilen elektronischen
Zählkette nach der Erfindung; F i g. 3 zeigt ein anderes Prinzipschaltbild
einer multistabilen elektronischen Zählkette für Vor- und Rückwärtszählung; Fig.
4 zeigt das Schaltbild einer multistabilen elektronischen Zählkette -emäß der Erfindung;
F i g. 5 zeigt die Anwendun- dieser Schaltungsanordnung zur Bildung der Differenz
zwischen zwei fortlaufenden Impulsreihen, F i g. 6 zeigt die Anwendung einer
Schaltungsanordnung nach der Erfindung zur Umformung C C
statistisch
ungeordneter Impulse in eine Impulsreihe mit vorgegebenen Impulsabständen.
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Zur Erläuterung der Erfindung sei zunächst auf F i g. 4 verwiesen.
Die dort gezeigte mit vier Transistoren T, ... T4 ausgeführte multistabile
Schaltungsanordnung besitzt vier stabile Zustände, in denen jeweils einer der Transistoren
leitend ist, während die übrigen gesperrt sind. Die Basiskreise der Transistoren
T, ... T4 sind über Diodengatter Gl « , , G 4 jeweils
mit den Kollektorausgängen a, . . . a4
der übrigen Transistoren
verbunden. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß nur einer der Transistoren im
leitenden Zustand bleibt, während die übrigen Transistoren gesperrt sind, wie noch
später erläutert wird. Die Basiselektroden der Transistoren T, . .
. T, werden durch an den Eingang S angelegte Schaltimpulse gleichzeitig
über die Kondensatoren C an(resteuert. Diese Kondensatoren werden dabei jedoch
nur dann aufgeladen, wenn über die Widerstände R", die den Vorbereitungseingang
der Stufen darstellen, ein Potential an die Dioden D, angelegt ist.
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Das Prinzip der Schaltungsanordnung nach der Erfindung läßt sich aus
der Darstellung mit logischen Schaltsymbolen gemäß F i g. 2 erkennen. Diese
zeigt eine multistabile elektronische Zählkette nach der Erfindung, deren Stufen
aus einem ODER-Gatter OGI «""0G4 und einer Schaltstufe ST, « "
» ST, bestehen. Ein ODER-Gatter und eine Umkehrstufe bilden, wie aus
F i g. 1 ersichtlich, ein sogenanntes NOR-Gatter, dessen Ausgang jeweils
erregt ist, wenn die Eingänge nicht erregt sind. Betrachtet man die ODER-Gatter
0G1 ... 0G4 und die Schaltstufen ST1 ... ST4 als NOR-Gatter, so wird
deutlich, daß bei dieser Anordnung jeweils nur eine einzige Stufe einen von dem
Zustand der übrigen Stufen abweichenden Zustand haben kann. Die Weitergabe dieses
Zustandes erfolgt nun durch an den Eingang S
angelegte Schaltimpulse über
sogenannte Dynamikvorsätze VD1 , , , VD 4' Diese weisen
je einen Vorbereitungseingang auf, der am Ausgang des ODER-Gatters
OG der vorangegangenen Stufe liegt, wäh-C c C rend die dynamischen
Eingänge parallel geschaltet sind.
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Wie aus F i g. 3 ersichtlich, läßt sich durch Hinzuf ügen
je eines weiteren Dynamikvorsatzes VR , ... VR:,
bei
der hier gezeigten dreistufigen Schaltungsanordnung aucli eine Umkehrung der Richtung
der Weitergabe des Schaltzustandes erreichen. Es sind also zwei Schaltirnpulseingänge
V und R vorgesehen, die jeweils mit den Dynamikvorsätzen VR, VR."
VR" bzw. VD" VD_ VD" verbunden sind. Mit 0G111 OG#," OG" sind ODER-Gatter
zwischen den Dynamikvorsätzen für Vorwärts- und Rückwärtszählung bezeichnet. 0G1.,
0G-, 0G3-1 sind die ODER-Gatter. welche jeweils zwei der Ausgängeap
a- a3 mit den Schaltstufen STJ' ST" ST3 verbinden.
Die in F i g. 2 und 4 dargestellten vierstufigen und die in F i
g. 3 dargestellten dreistufigen Anordnungen können auf beliebig viele Stufen
sinngemäß erweitert werden.
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In F i cy. 5 ist mit M eine multistabile elektronische Zählkette
der oben beschriebenen Art bezeichnet, die aus beliebig vielen Stufen bestehen kann.
An den Eingängen A und B wird je eine Impulsreihe
J,
bzw. .1, zugeführt, deren Differenz gebildet werden soll.
Die Impulse der an der Klemme A zugeführten Impulsreihe Ji können die Torschaltung
TS, nur passieren, wenn die multistabile elektronische Zäh]-kette M in ihrer rechten
Endlage (Ausgang al erregt) steht. Eingangsimpulse an der Klemme B stellen die Zählkette
M stufenweise zurück, wenn nicht gleichzeitig Impulse an der Klemme A zurückgeführt
werden. Damit ergibt sich am Ausgang der Torschaltung TS 1 die Differenz
Ji-i2. Dementsprechend entsteht am Ausgang der Torschaltung TS" die Differenz der
Impulsreihen J2-J1. Zwischen die Torschaltung TS, und TS" und die Endstufen
der reversiblen Zählkette M sied zweckmäßig noch Verzögerungsschaltungen, z. B.
monostabile Kippstufen VS,
und VS." eingeschaltet.
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Eine Änordnung zur Umformung statistisch ungeordneter Impulse in eine
Impulsreihe mit vorgegebenen Abständen unter Verwendung einer Schaltungsanordnung
nach der Erfindung zeigt F i g. 6. An den Klemmen A und B werden jeweils
Impulse zugeführt. Dabei sind die an der Klemme A
zugeführten Impulse J. ",
welche die Schaltungsanordnung M in Vorwärtsrichtung umschalten, statistisch ungeordnet.
Die an der Klemme B zugeführten Impulse sind Taktimpulse JT mit gleichmäßigen Impulsabständen.
Diese passieren die Torschaltung TSO und stellen gleichzeitig die Schaltungsanordnung
M stufenweise zurück. Ist diese in ihrer Anfangslage (Ausgang a, erregt) angelangt,
so wird über die Verzögerungssehaltung VSO und die Umkehrstufe N die Torschaltung
TS,) gesperrt. An der Ausgangsklemme AZ erhält man also dieselbe Anzahl Impulse,
wie sie an der Eingangsklemme A
zugeführt wurden. Die Abstände dieser Impulse
entsprechen jedoch einem durch die an der Klemme B zugeführten Impulse JT vorgegebenen
Raster.