DE1512235C3 - Logisches Verknüpfungsglied, bestehend aus einer Streifenleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein logisches Verknüpfungsglied mit mehreren Eingängen zur Zuführung von binären Schaltvariablen. Eine Streifenleitung besteht dabei aus zwei geerdeten metallischen Flächen, zwischen denen eine mit Hilfe einer dielektrischen Abstandshalterung jeweils im gleichen Abstand gehaltene, zentrale Leitung, oder auch Zentralleiter ge-. nannt, verläuft. Eine solche Streifenleitung stellt also eine abgewandelte Art einer Übertragungsleitung dar, deren Verwendung als Verknüpfungsglied zur Durchführung logischer Operationen bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden ist. Verknüpfungsglieder, die unter Verwendung von Streifenleitungen als Übertragungsleitungen aufgebaut sind, lassen sich sehr viel einfacher herstellen und gestatten eine größere Arbeitsgeschwindigkeit als bisherige Anordnungen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verknüpfungsglied der beschriebenen Art bereitzustellen, das in seinem Aufbau relativ einfach und damit leicht herzustellen ist, durch die Art der Einkopplung betriebssicher betrieben werden kann und eine große Anzahl von Eingängen der binären Schaltvariablen zuläßt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Richtungskoppler ausgebildete Streifenleitungskoppler mit dem Zentralleiter der Streifenleitung zur Zuführung der impulsförmigen Schaltvariablen derart gekoppelt sind, daß sich die sich in Richtung auf einen zentralen Punkt des Streifenleiters ausbreitenden Impulse an diesem zentralen Punkt überlagern und die sich dort ergebende, die durchzuführende Verknüpfung darstellende Impulsamplitude als Einrichtung ansprechen läßt, deren Ausgangssignal die durchgeführte Verknüpfung darstellt.

In einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird eine Gruppe von bis zu vier Richtungskopplern dem Zentralleiter in der Weise zugeordnet, daß sich am zentralen Punkt koinzidierende Impulse im Ansprechen auf gleichzeitig an die Richtungskoppler angelegte Schaltvariable ergeben. Die sich hierbei am zentralen Punkt ergebende resultierende Impulsamplitude entspricht der Anzahl der auftretenden Impulse, so daß sich diese Anordnung in hervorragender Weise zur Durchführung von Antivalenzverknüpfungen eignet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Gruppen von bis zu vier Richtungskopplern in jeweils unterschiedlichen Abständen

vom zentralen Punkt angeordnet. Auch hier wiederum koinzidieren die jeweils von Richtungskopplern eingekoppelten Impulse am zentralen Punkt. Die Richtungskoppler sind hierbei zweckmäßigerweise paarweise dem Zentralleiter der Streifenleitung zugeordnet, wobei die Richtungskoppler eines Paars in bezug auf den Zentralleiter gegenüberliegend angeordnet sind. Sind die paarweise angeordneten Richtungskoppler einer Gruppe jeweils im gleichen Abstand rechts und links vom zentralen Punkt angeordnet, dann koinzidieren gleichzeitig an die Richtungskoppler angelegte Schaltvariable mit ihren entsprechenden Impulsen am zentralen Punkt. In vorteilhafter Weise können dabei zwei Richtungskoppler einer Gruppe so eingerichtet sein, daß sie Impulse negativer Polarität einkoppeln, während die beiden anderen Impulse positiver Polarität auf den Zentralleiter koppeln. In diesem Falle ergibt sich eine einfachere Pegelabhängigkeit am zentralen Punkt zur Durchführung einer Antivalenzverknüpfung, so daß die Einrichtungen zur Abtastung des am zentralen Punkt entstehenden Pegels einen wesentlich geringeren Aufwand erfordern.

Sind nun, wie oben erwähnt, mehrere Gruppen von vier Richtungskopplern in unterschiedlichen Abständen vom zentralen Punkt angeordnet, und werden gleichzeitig alle Richtungskoppler mit Schaltungsvariablen beaufschlagt, dann treffen natürlich aufeinanderfolgend, d. h. seriell, Antivalenzverknüpfungsergebnisse darstellende Pegel am zentralen Punkt ein, so daß dann eine entsprechende Folge von Ausgangsimpulsen am Ausgang der Einrichtung zur Abtastung des Pegels am zentralen Punkt auftritt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht diese Einrichtung aus einem Pegeldetektor, dem eine bistabile Kippschaltung nachgeschaltet ist, die anzeigt, ob eine ungerade oder eine gerade Anzahl von Antivalenzsignalen am Ausgang des Pegeldetektors auftritt. Die bistabile Kippschaltung zeigt damit also das Antivalenzergebnis aller Schaltvariablen an, die an die Eingänge der Richtungskoppler aller Gruppen angelegt worden sind.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die an Hand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert sind und aus den Patentansprüchen.

Das erfindungsgemäße Antivalenzglied ist mit seiner Schaltung in der Zeichnung dargestellt.

Einer Anzahl von Eingangsklemmen 12 werden binäre Schaltvariablen zugeführt, und das Verknüpfungsergebnis wird an der Ausgangsklemme 13 dargestellt. Der wesentliche Teil der Verknüpfung wird dabei mit Hilfe einer Streifenleitung durchgeführt. Die in der erfindungsgemäßen Anordnung verwendete Streifenleitung besteht aus flachen, parallel zueinander liegenden, elektrisch leitenden geerdeten Flächen, zwischen denen ein flacher, dünner Leiter mit Hilfe von dielektrischen Abstandsgliedern gehalten ist. In der Zeichnung stellt die Leitung 14 diesen Zentralleiter dar. Andere geeignet geformte flache Leiter können dabei in der Ebene des Zentralleiters 14 angebracht sein, um so Richtungskoppler oder andere Schaltelemente zu bilden.

In der Schaltungsanordnung nach der Zeichnung sind die Enden des Zentralleiters 14 jeweils über einen Abschlußwiderstand 15 geerdet. Jeder Eingangsklemme 12 ist eine Treiberschaltung 16 und ein Streifenleitungskoppler 17 zugeordnet. Das jeweilige andere Ende des Streifenleitungskopplers 17 liegt über einem Widerstand 18 an einer Bezugspegel-Klemme 19. Geeignete Treiberschaltungen und Koppler der hier erforderlichen Art sind an sich bekannt. Der Streifenleitungskoppler 17 ist dabei so ausgebildet, daß ein an ihn angelegter Impuls längs des Zentralleiters 14 sich nur in einer Richtung ausbreiten kann. Bei einer Streifenleitung der hier verwendeten Art können zwei Streifenleitungskoppler an gegenüberliegenden Seiten des Zentralleiters 14 so angebracht sein, daß gleichzeitig eingekoppelte Impulse auf den Zentralleiter koinzidieren. Dies gilt z. B. für Schaltvariable B und F, die den entsprechenden Streifenleitungskopplern 17 zugeführt werden. Zwei Streifenleitungskoppler, die so eingerichtet sind, daß deren Ausgangsimpulse sich jeweils in entgegengesetzter Richtung ausbreiten, im vorliegenden Falle nämlich zum Punkt 20 des Zentralleiters 14, können auch jeweils in gleichen Abständen von diesem Punkt 20 angebracht sein, so daß hierüber eingekoppelte Impulse dann an dieser Stelle koinzidieren. Im vorliegenden Falle ist am Punkt 20 der Ausgang der Streifenleitung. Die soeben beschriebenen Beziehungen gelten z. B. für die Schaltvariablen B und C oder auch für die Schaltvariablen B und G.

Mit dem als Ausgang dienenden Punkt 20 ist ein Pegeldetektor 25 verbunden, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang einer bistabilen Kippschaltung 30 verbunden ist, die zum Zählen der Ausgangsimpulse des Pegeldetektors 25 dient. Zunächst soll jetzt die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im Ansprechen auf die vier Schaltvariablen B, C, F und G beschrieben werden, die in der Weise in die Streifenleitung eingekoppelt werden, daß ihre entsprechenden Impulse am Punkt 20 koinzidieren.

Wie bereits gesagt, stellen die Eingangssignale an den Eingangsklemmen 12 binäre Schaltvariable dar, zur Darstellung von L und 0. Die von den Treiberschaltungen 16 abgegebenen Impulse stellen dann ebenfalls binäre Schaltvariablen dar. So stellt ein Impuls vorgegebener Amplitude ein L und das Fehlen eines solchen Impulses eine 0 dar. Die Impulsamplitude kann in üblicher Weise auch als Eins-Pegel bezeichnet werden. Zwei der genannten Treiberschaltungen sind so eingerichtet, daß sie positive Impulse einkoppeln, während die anderen beiden Treiberschaltungen zur Einkopplung von negativen Impulsen eingerichtet sind. Die Zuordnung dieser Polaritäten zu den einzelnen Treiberschaltungen ist rein willkürlich. Für die vorliegende Erläuterung sollen die oberen Treiberschaltungen in der Zeichnung positive und die untere Treiberschaltungen negative Impulse einkoppeln.

Die Antivalenz-Verknüpfung von z. B. vier Schaltvariablen ist erfüllt, wenn drei dieser Schaltvariablen dem Wert L entsprechen, oder allgemein ausgedrückt, wenn eine ungerade Anzahl von Schaltvariablen den Wert L besitzt. Die Kombination von zwei positiven und zwei negativen Treiberschaltungen der oben beschriebenen Anordnungsart gewährleistet eine relativ einfache Beziehung zwischen dem Spannungspegel am Punkt 20 und der Anzahl von Schaltvariablen mit dem Wert L. Eine gerade Anzahl von eingekoppelten Impulsen können einen Null-Pegel ergeben, wenn alle vier Treiberschaltungen mit Schaltvariablen beaufschlagt sind (BCFG = 1), wenn zwei Treiberschaltungen, die sich jeweils in be-

zug auf den Zentralleiter 14 gegenüberliegend beaufschlagt sind (BCFG + ECFG = 1), wenn zwei Treiberschaltungen, die in bezug auf Punkt 20 diagonal gegenüberliegend angeordnet sind, beaufschlagt sind (BJJFG + JtCFU = 1), und natürlich dann, wenn keine der Treiberschaltungen mit einem Signal beaufschlagt ist (ECFG = 1). Sind hingegen zwei Treiberschaltungen auf der gleichen Seite in bezug auf den Zentralleiter 14 mit Signalen beaufschlagt (BCFG + BVFG = 1), dann entsteht am Punkt 20 je nachdem ein positives oder negatives Signal doppelter Amplitude oder ein Zwei-Pegel, da die Impulse dann gleicher Polarität sind und sich addieren. Das heißt aber, daß die komplementäre Antivalenzverknüpfung entweder einen Null-Pegel oder einen positiven oder negativen Zwei-Pegel am Punkt 20 ergibt.

Wird die Antivalenzverknüpfung erfüllt, dann entsteht jedenfalls eine ungerade Anzahl von Impulsen auf den Zentralleiter 14, so daß die Spannung am Punkt 20 einen positiven oder negativen Eins-Pegel ergibt. Für jede ungerade Anzahl von Impulsen, die kleiner als vier ist, bleibt also ein Impuls übrig, für den es keine Kompensation durch einen Impuls entgegengesetzter Polarität gibt. So gibt es für drei Impulse z. B. entweder zwei positive Impulse und einen negativen Impuls (BCFG + BCFG = 1), oder zwei negative Impulse und einen positiven Impuls (ECFG + BCFG = 1). Die Polarität des Spannungspegels am Punkt 20 entspricht dann der Polarität der Mehrheit der den Schaltvariablen entsprechenden Impulsen.

Eine gleiche Untersuchung läßt sich anstellen, wenn alle eingekoppelten Impulse gleiche Polarität besitzen. In diesem Falle erzeugt eine ungerade Anzahl von Impulsen einen ungeradzahlig gewichteten Spannungspegel und eine gerade Anzahl von Impulsen einen geradzahlig gewichteten Spannungspegel. Obgleich Streifenleitungskoppler in herkömmlicher Weise nicht so angeordnet werden können, daß mehr als vier koinzidierende Impulse gleichzeitig angelegter Schaltvariabler angekoppelt werden können, kann die oben gebrachte Untersuchung für vier Schaltvariable auf jede Anzahl von Schaltvariablen erstreckt werden. Allerdings ist bei einer Schaltungsanordnung zur Verarbeitung von mehr als vier Schaltvariablen die Beziehung zwischen den Spannungspegeln nicht so einfach, wie es oben beschrieben worden ist.

Am Ausgang des Pegeldetektors 25 entstehen auf der Leitung 27 binäre Ausgangssignale, die die sich aus der Antivalenzverknüpfung ergebenden positiven oder negativen Eins-Pegel und den Null-Pegel oder die mit dem Komplementärwert der Antivalenzverknüpfung verbundenen positiven oder negativen Zwei-Pegel jeweils unterschiedlich darstellen. Hierfür geeignete Pegeldetektoren sind allgemein bekannt und brauchen deshalb nicht weiter beschrieben zu werden. So kann z. B. der Pegeldetektor eine erste Schaltung von vorgespannten Dioden enthalten, die so angeordnet sind, daß sie einen positiven Eins-Pegel übertragen, sowie höherwertige Pegel und negative Pegel zurückweisen. Eine zweite, in ähnlicher Weise aufgebaute Schaltungsanordnung ist nur zur Übertragung negativer Eins-Pegel eingerichtet und die beiden sich ergebenden Ausgänge werden dann in einer geeigneten Schaltungsanordnung kombiniert, wie z. B. einer Oder-Schaltung. Einem dieser Ausgänge kann dabei ein Inverter zugeordnet werden, um das Ausgangssignal einer der obenerwähnten Schaltungen zu invertieren, wie z. B. bei einer Zwei-Transistor-Schaltung mit gemeinsamer Emitterverbindung, so daß die beiden Schaltungsausgänge zusammengefaßt sind und ein Signal im Ansprechen auf einen positiven oder negativen Eins-Pegel am Punkt 20 entsteht.

In der Zeichnung sind weitere Treiber- und Streifenleitungskoppler-Paare zur Zuführung weiterer Schaltvariabler A und E, sowie D und H dargestellt. Die beiden Unterbrechungen im gezeichneten Zentralleiter 14 bedeuten dabei, daß es sich um eine verallgemeinerte Beziehung zwischen diesen Paaren und dem Punkt 20 handelt. Dabei können die beiden Paare symmetrisch in bezug auf den Punkt 20 angeordnet sein, so daß ihre, abgegebenen Impulse, wie oben beschrieben, koinzidieren oder sie können auch ungleiche Abstände vom Punkt 20 aufweisen, so daß unabhängige Antivalenz-Verknüpfungen durchgeführt werden können. Die Betriebsweise solcher paarig oder unpaarig angeordneter Treiberschaltungen und Streifenleitungskoppler ist dabei ähnlich wie es für die Schaltung zur Verknüpfung von vier Schaltvariablen BCF und G beschrieben worden ist, mit der Ausnähme allerdings, daß zu berücksichtigen ist, daß angemessene Zeitintervalle erforderlich sind, um die Ausbreitung der Impulse zum Punkt 20 zu gestatten. Die in unterschiedlichen Abständen vorgesehenen Treiberschaltungs- und Streifenleitungs-Koppler werden einfach in entsprechender Weise in der Streifenleitung durch geeignete Zuordnung zum Zentralleiter 14 angebracht, um den Pegeldetektor 25 zur Erzeugung unabhängiger Antivalenz-Ausgangssignale ansprechen zu lassen. Vorzugsweise jedoch wird in der vorliegenden Schaltung von der auftretenden Verzögerung zwischen aufeinanderfolgenden Spannungspegeln am Punkt 20 Gebrauch gemacht, um Antivalenz-Verknüpfungen einer großen Anzahl von Schaltvariablen zu erhalten.

Werden allen Eingangsklemmen 12 in Form von Eingangsimpulsen Schaltvariable zugeführt, dann werden auch gleichzeitig entsprechende Impulse auf den Zentralleiter 14 eingekoppelt, die sich dann in Richtung auf den Punkt 20 ausbreiten. Das hat zur Folge, daß in Abhängigkeit vom Eintreffen der Impulse am Punkt 20 eine Serie von Spannungspegeln erscheint, und zwar von einer Gruppe von vier oder auch weniger Streifenleitungskoppler die jeweils in diskreten Abständen hintereinander in bezug auf den Punkt 20 der Streifenleitung zugeordnet sind. Das bedeutet aber, daß auch eine entsprechende Folge von Binärwerten am Ausgang 27 des Pegeldetektors 25 auftreten muß. Über die mit dem Ausgang des Pegeldetektors 25 verbundene Leitung 27 wird dann der erste Eingang der bistabilen Kippstufe 30 angesteuert, deren Ausgangszustand im Ansprechen auf ein signifikatives Antivalenz-Ausgangssignal des Pegeldetektors 25 entsprechend geschaltet wird. Der zweite Eingang der bistabilen Kippschaltung 30 liegt an einer Rückstell-Leitung 31, der dann ein Signal zugeführt wird, wenn der Arbeitsgang der erfindungsgemäßen Schaltung eingeleitet werden soll, um die bistabile Kippschaltung 30 damit in einen Schaltzustand zu bringen, der für einen Komplementärausgang signifikativ ist. Nach jeweiligem Erreichen einer geraden Anzahl von Impulsen, wird die bistabile Kippschaltung 30 in diesen Schaltzustand zurückgeschaltet. Im jeweiligen Ansprechen auf eine ungerade

Anzahl von Impulsen wird die bistabile Kippschaltung 30 in ihren anderen Ausgangszustand geschaltet, um so anzuzeigen, daß die zugeführten Schaltvariablen einer Antivalenz-Verknüpfung genügen.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung läßt sich aber wie bereits angeschnitten, so abwandeln, daß die Streifenleitungskoppler nicht paarweise an-

geordnet sind, so daß alle auf dem Zentralleiter 14 auftretenden Impulse seriell am Punkt 20 auftreten. Diesen Impulsen wird dann zweckmäßigerweise die gleiche Polarität zugeordnet, wobei dann die bistabile Kippschaltung 30 direkt mit dem Punkt 20 verbunden wird, um dann durch einfaches Zählen die Antivalenz-Verknüpfung durchzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 649/20

Claims (8)

Patenansprüche:

1. Logisches Verknüpfungsglied mit mehreren Eingängen zur Zuführung von mehreren binären Schaltvariablen, bestehend, aus einer Streifenleitung, dadurch gekennzeichnet, daß als Richtungskoppler ausgebildete Streifenleitungskoppler (17) mit dem Zentralleiter (14) der Streifenleitung zur Zuführung der impulsförmigen Schaltvariablen (A bis H) derart gekoppelt sind, daß sich die sich in Richtung auf einen zentralen Punkt (20) des Streifenleiters (14) ausbreitenden Impulse an diesem zentralen Punkt (20) überlagern und die sich dort ergebende, die durchzuführende Verknüpfung darstellende Impulsamplitude eine Einrichtung (25 und/oder 30) ansprechen läßt, deren Ausgangssignal die durchgeführte Verknüpfung darstellt.

2. Verknüpfungsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von bis zu vier Richtungskopplern (17) dem Zentralleiter (14) in der Weise zugeordnet ist, daß sich am zentralen Punkt (20) koinzidierende Impulse im Ansprechen auf gleichzeitig an die Richtungskoppler (17) angelegte Schaltvariable (B, C, F, G) ergeben.

3. Verknüpfungsglied nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gruppen von bis zu vier Richtungskopplern (17) in jeweils unterschiedlichen Abständen vom zentralen Punkt (20) angeordnet sind.

4. Verknüpfungsglied mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude aller auf dem Zentralleiter (14) eingekoppelten Impulse gleich ist, so daß der Pegel am zentralen Punkt (20) der Anzahl der eingekoppelten Impulse entsprechend einer vorbestimmten logischen Verknüpfung, insbesondere einer Antivalenz-Verknüpfung, entspricht.

5. Verknüpfungsglied mindestens nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Richtungskoppler · (17) einer Gruppe zur Abgabe positiver Impulse ausgelegt ist, während die anderen Richtungskoppler (17) dieser Gruppe zur Abgabe negativer Impulse eingerichtet sind, so daß beim Beaufschlagen einer ungeraden Anzahl von Richtungskopplern (17) der Pegel am zentralen Punkt (20) der Amplitude nur eines Impulses und die Polarität dieses Pegels der Majorität der eingekoppelten Impulse entspricht.

6. Verknüpfungsglied nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Punkt (20) am Eingang eines Pegeldetektors (25) liegt, der in unterschiedlicher Weise zu Antivalenz-Verknüpfung darstellenden Pegeln und zu Komplement-Werten dieser Verknüpfung darstellenden Pegeln anspricht.

7. Verknüpfungsglied nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem zentralen Punkt (20) verbundene Einrichtung einen Pegeldetektor (25) enthält, der in unterschiedlicher Weise auf Antivalenz-Verknüpfungswerte und deren Komplementverte darstellende Pegel anspricht, so daß an seinem Ausgang eine Folge von binären Ausgangssignalen im Ansprechen auf das nacheinander erfolgende Auftreten unterschiedlicher Pegel entsteht, und daß der Ausgang des Pegeldetektors (25) mit dem Signaleingang einer bistabilen Kippstufe (30) verbunden ist, die in unterschiedlicher Weise das Auftreten einer Folge einer ungeraden Anzahl von Impulsen und einer geraden Anzahl von Impulsen anzeigt.

8. Verknüpfungsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungskoppler (17) einen jeweils unterschiedlichen Abstand zum zentralen Punkt (20) besitzen, so daß die dort seriell auftretenden Impulse gleicher Amplitude und gleicher Polarität eine hieran angeschlossene, bistabile Kippschaltung (30) zur Zählung direkt ansteuern.