DE2011997A1 - Elektronischer Zaehler - Google Patents

Description

SCHNEIDERRADIOTELEVISION, Ivry (Frankreich)

Elektronischer Zähler

Die vorliegende Erfindung betrifft elektronische Geräte für numerische Messungen, und zwar insbesondere Zähler, welche.die Anzahl der zugeführten elektrischen Impulse zahlenmäßig wiedergeben.

In der Technik der Impulszählung und der zahlenmäßigen Wiedergabe ihrer Anzahl ist es bekannt, die zu zählenden Impulse oder Signale, nachdem diese Signale geformt wurden, einer Reihe von Zählern oder "Divisions-Dekaden" zuzuführen, welche zuvor in einen Grundzustand oder "Nullzustand" gebracht wurden. Jede Dekade weist zehn stabile Zustände auf und geht von einem Zustand zum folgenden gemäß einer bestimmten Reihenfolge und unter der Wirkung je eines von der Dekade empfangenen Impulses über. Außerdem , gibt jede Dekade ein Signal an die folgende Dekade, wenn sie einen ganzen Zyklus von zehn stabilen Zuständen durchlaufen hat. Zu einem bestimmten Zeitpunkt stellt die Gesamtheit der Zustände der Dekaden-

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reihe, also die Momentan-Konfiguration, die Zahl der erhaltenen und gezählten Impulse im Dezimalsystem dar_f wobei jede Ziffer von O bis 9 einem stabilen Zustand einer Dekade entspricht. Im allgemeinen benutzt man eine Korrespondenz zwischen der binären Zahlenangabe und der Zahlenangabe nach dem Dezimalsystem, indem man die Werte

1 und O oder umgekehrt dem Vorhandensein und dem Nichtvorhandensein einer elektrischen Spannung an gewissen Punkten des die Dekade bildenden Schaltkreises zuordnet. Es versteht sich jedoch, daß jedes andere Korrespondenz-System verwendet werden kann, denn das Wesentliche ist, daß jeder Zustand der Dekaden in eindeutiger Weise einer nach dem Dezimalsystem gebildeten Zahl entspricht.

Zur zahlenmäßigen Darstellung des Zustandes der Dekaden benutzt man üblicherweise eine elektronische Vorrichtung in Form eines Decodierers, der jeder der Dekaden zugeordnet ist und den Zustand analysiert, indem er ein Signal liefert, das von einer Vorrichtung zur Wiedergabe der Ziffern O bis 9 verwendet wird, im allgemeinen nach Verstärkung des Signals in einer Leistungsstufe

Fig. 1 stellt das Blockschaltbild eines solchen bekannten Impulszählers mit Zahlenwiedergabe dar, der drei Dekaden enthält.

Er hat eine Vorrichtung MF zur Formung von Impulsen, welche die zu zählenden Signale S empfängt und diese Signale an drei Dekaden D₁, D2 und D^ weiterleitet, welche auf Null zurückgestellt werden können durch die Wirkung eines Signals Z, das durch eine Vorrichtung RZ zur Rückstellung auf Null übermittelt wird. Die erste Dekade D₁ liefert der Dekade D2 ein Signal für jedes zehnte Signal, das sie empfängt. Ebenso gibt die Dekade D2 bei jedem zehnten Signal ein Signal an die Dekade D^ weiter. Außer-

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dem kann die Dekade D-, ein Signal S¹ für jede gewünschte Verwendung liefern* Da der Zustand' jeder Dekade im binären System vier simultanen Signalen im Wert von O oder 1 entspricht, ist jede der Dekaden mit je einer Decodier-Vorrichtung DC, bzw. DC₀ bzw. DC, durch vier Verbindungsleitungen verbunden, von denen jede ein Signal mit dem Wert O ' oder 1 überträgt. Beim Empfang dieser vier eine Zahl in binärer Form darstellenden Signale gibt jede Decodiervorrichtung auf einem ihrer zehn Ausgänge, an die je eine Zalilenwiedergabevorrichtung AN, bzw. AN~ bzw. 2MJ,- angeschlossen ist, über Leistungsstufen P, bzw. P₂ bzw. Pg ein Signal, das eine Ziffer von O bis 9 darstellt,weiter, wobei diese Ziffer dann durch die Zahlenwiedergabevorrichtung AN dargestellt wird.

In Fig. 1 ist auch eine angeschlossene Gruppe logischer Schaltungen CLA dargestellt, die je nach der Meßart, für die das Gerät bestimmt ist, variieren und zum Beispiel die Impulsformer MF und die Vorrichtung RZ zur Rückstellung steuern, um sie in Abhängigkeit von der Zeit zu sperren oder freizugeben.

Die Vorteile, welche die Technik der integrierten Schaltungen in der Technologie und der Fabrikation der Halbleiter benutzenden Vorrichtungen gebracht hat, sind bekannt. Beispielsweise erzielt man eine Steigerung der Schnelligkeit und der Zuverlässigkeit sowie eine Senkung der Kosten eines Gerätes, in dem solche Vorrichtungen verwendet sind. Die integrierten Schaltungen müssen jedoch nach ihrer Herstellung in einem Gehäuse eingekapselt werden, und dies bedingt bei dem gegenwärtigen Stand der Technik ganz erhebliche Einschränkungen in ihrer Verwendung. Die genormten Gehäuse der integrierten Schaltungen besitzen nämlich gegenwärtig höchstens sechzehn Anschlußstift-Stellen und eine Erhöhung dieser Zahl ist konstruktionsmäßig unmöglich.

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Es ist möglich, Vorrichtungen wie die Dekaden, die Impulsformer, die Rückstellkreise und die logischen Schaltungen als integrierte Schaltungen auszubilden, die in dem Impulszähler gemäß Fig. 1 verwendet sind, denn jede dieser Baugruppen hat nur wenige Anschlüsse. So hat eine Dekade drei Zuleitungsanschlüsse einschließlich eines Anschlusses für einen eventuellen Anschluß an Masse, einen Anschluß für die Rückstellung auf Null, einen Impulseingangs- und einen Impulsausgangsanschluß und schließlich vier Anschlüsse, welnhe die Informationen in den Binärzahlencode: übertragen. Insgesamt sind also zehn Anschlüsse zum Funktionieren einer Dekade erforderlich.

Die gegenwärtige Tendenz geht dahin, immer komplexere integrierte Schaltungen durch Zusammenfassung zahlreicher Elementarschaltungen auf ein und demselben großflächigen Halbleiter-Träger zu schaffen.

Hierbei stößt man. jedoch, wenn man eine integrierte Zählschaltung unter Einbeziehung aller vorstehend genannter Elemente als Einheit realisieren will, auf eine scheinbar unüberwindliche Schwierigkeit aufgrund der Tatsache, daß die erforderliche Anzahl von Anschlußstiften die Möglichkeiten der bekannten Kapselgehäuse übersteigt, selbst wenn man die Möglichkeit berücksichtigt, bestimmte Anschlüsse für mehrere Elemente der Schaltung gemeinsam zu verwenden, zum Beispiel die Masse- und Zuleitungsanschlüsse. So würde die Integrierung von nur drei Dekaden drei Zuleitungsanschlüsse, einen Rückstellanschluß, einen Impulseingangsund einen Impulsausgangsanschluß und zwölf Anschlüsse erfordern, welche die Informationen in den Binärzählcode übertragen, also insgesamt achtzehn Anschlüsse. Wünschenswert wäre es, in dieselbe Schaltung noch die Impulsformer, die Vorrichtungen zur Rückstellung auf Null und die logische Steuerung zu integrieren.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Problem der Integrierung mehrerer Elementarschaltungen eines Impulszählers zu lösen, und'zwar insbesondere der Dekaden-Schaltungen. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe gelöst durch eine wählbare Zahl von Dekadenschaltungen, eine Steuerschaltung mit einer der Zahl der Dekadenschaltungen entsprechenden Anzahl von stabilen Zuständen, eine Wahlschaltung sowie einen Einqanq "für. Taktsignale, welche die Steuerschaltung und vier Ausgänge steuern, wobei die Steuerschaltung sukkzessiv alle stabilen Zustände durchläuft und die Wahlschaltung sukzessiv die Dekadenschaltungen nacheinander entsprechend dem Zustand der Steuerschaltung mit den vier Ausgängen verbindet.

Der Zähler stellt also ein integriertes Bauelement dar, das fähig ist, mehrere der zur Zählung erforderlichen elementaren logischen Funktionen auszuüben, wobei trotz einer beliebigen ,Zahl von Dekaden eine Anzahl von Anschlußstiften beibehalten wird, die eine Einkapselung in den beim gegenwärtigen Stand der Technik zur Verfügung stehenden Gehäusen mit sechzehn Anschlußstiften ermöglicht.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die codierte Information über den Zustand der Dekaden über vier Anschlüsse sukzessive für jede der Dekaden angegeben, wenn Taktsignale an die Steuerschaltung abgegeben werden. Die Zahl der in der Zählschaltung integrierten Dekaden ist deshalb nicht mehr abhängig von der Zahl der Anschlüsse, die das Einkapselgehäuse der integrierten Schaltung zuläßt, was einen beträchtlichen Vorteil darstellt.

Die beschränkte Zahl von zur übertragung der codierten Information über den Zustand der Dekaden erforderlichen Anschlüssen läßt eine ausreichende Zahl von Anschlüssen

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frei, damit für eine eventuelle Integrierung weitere logische Schaltungen verfügbar sind entsprechend den diversen Verwendungsmöglichkeiten, für die die Vorrichtung gemäß der Erfindung vorgesehen werden kann, wie Impulsformer, Polaritätsanzeige-Schaltungen usw. j

Im allgemeinen wird die codierte Information über den Zustand der Dekaden an eine Decodiervorrichtung gegeben, die diese Information in Dezimalzahlenform oder in eine alphanumerische Form bringt, wobei die eine oder die andere Form für die Steuerung der Wiedergabevorrichtung verwendbar ist. Auf dieses Anwendungsbeispiel ist jedoch die Vorrichtung gemäß der Erfindung keineswegs beschränkt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiele bei Verwendung zur Messung elektrischer Spannungen;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Spannungsmessers mit einem Zähler gemäß Fig. 2,

Ein elektronischer Zähler EI, der als integrierte Schaltung ausgebildet ist, besitzt drei Dekaden D₁, D₂ und D₃, eine Steuerschaltung P und eine Wahlschaltung, die als Ganzes mit S bezeichnet ist. Die anderen dargestellten Elemente sind logische Hilfselemente, die in der üblichen Weise dargestellt sind und, da sie nicht zu der vorliegenden Erfindung gehören, nicht im einzelnen beschrieben werden.

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Ihr Vorhandensein in dem integrierten Zähler EI macht · jedoch die Vorteile recht deutlich, welche die Reduzierung der Zahl von Anschlüssen des Zählers mit sich bringt.

Der Zähler ist dargestellt mit neunzehn Anschlüssen, die mit den Ziffern von 1 bis 16 und mit a, b und c bezeichnet sind. Das Kapselgehäuse der integrierten Schaltung besitzt jedoch nur sechzehn.Anschlußstifte, denn die Punkte a, b und c sind keine wirklichen Anschlüsse, sondern nur mög- , liehe Anschlüsse bei Verzicht auf Verwendung einer gleichen Anzahl wirklicher Anschlüsse. Diese Anordnung macht auch den Vorteil- deutlich, den die Erfindung mit sich bringt in Bezug auf.die Veränderlichkeit der Verwendung des Zählers, der verschiedenen Funktionen angepaßt werden kann.

Die vier Anschlüsse, welche jeweils die codierte Information über den Zustand einer der Dekaden D,, D, und D^ übertragen, sind mit 9, 10, 11 und 12 bezeichnet. Die Steuerschaltung P empfängt Taktsignale über den Anschluß 2. Die Dekaden empfangen die zu zählenden Signale zum Beispiel über den Anschluß b oder auch über den Anschluß 3 und die sich anschließende logische Hilfsschaltung. -Der gesamte Zähler wird über die Anschlüsse 8, 13 und 14 mit Energie versorgt.

Da es drei Dekaden sind, besitzt die Steuerschaltung P drei stabile Zustände, von denen jeder das öffnen einer Reihe von Toren steuert, die im Innern der Wählschaltung S. für den Fachmann deutlich erkennbar dargestellt sind.

Je nach dem Zustand, in dem sich die Steuerschaltung P befindet, verbindet die Wählschaltung S eine der Dekaden D,, D2 oder Dß mit den Anschlüssen 9, 10, 11 und 12, an denen Spannungen auftreten, die in Binärcode den Zustand der betreffenden Dekade wiedergegeben.

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Im Ausführungsbeispiel liefert die Steuerschaltung P den Anschlüssen 6, 7 und c eine Angabe über den stabilen Zustand, in dem sie sich befindet, wodurch bestimmt werden kann, auf welche der Dekaden D., D₂ oder D^ sich die an den Anschlüssen 9, 10, 11 und 12 erscheinende Information bezieht. Jedoch bedingen diese Anschlüsse nicht zwangsläufig eine Be- ! grenzung der Zahl verfügbarer Anschlußstifte in Abhängigkeit von der Zahl der Dekaden, denn andere Diskriminatorsysteme sind ebenfalls verwendbar, so zum Beispiel ein Diskriminatorsystem, welches auf einer Synchronisation mit den Taktsignalen basiert, die auf den Anschluß 2 gegeben werden.

In Fig. 3 ist als Beispiel das Blockschaltbild eines Spannungsmeßgerätes, eines sog. "numerischen Voltmeters",dargestellt, bei dem der integrierte Zähler gemäß Fig. 2 verwendet ist, der in seiner Gesamtheit mit EI bezeichnet ist und der drei Dekaden D₁, D₂, D₃, eine Wählschaltung S, eine Steuerschaltung P und eine logische Schaltung L enthält. Der Zähler EI gibt Signale an eine Decodierschaltung DC, die ihrerseits die Kathoden von drei Vorrichtungen AN₁₇AN₂ und ANo zur numerischen Wiedergabe über eine Leistungsstufe PC steuert, wobei die Steuerschaltung die Anoden der Wiedergabevorrichtungen über eine Leistungsstufe PA steuert.

Der Zähler EI empfängt Signale, die von einem Digital-Analog-Wandler bekannten Typs kommen, der mit A/D bezeichnet ist und der außer logischen Schaltungen, die nicht im einzelnen beschrieben zu werden brauchen, einen Taktsignalgenerator GH umfaßt, der die Steuerschaltung P steuert.

Schematisch dargestellt sind Eingangsanschlußstifte B des Gerätes, eine Baugruppe F zur Formung und Filterung der über die Anschlußstifte B eingegebenen Signale und eine mit Alim. bezeichnete Energieversorgungseinrichtung.

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Dieses Beispiel veranschaulicht insbesondere die Vereinfachung eines solchen Gerätes, die sich aus der geringen Zahl von Anschlüssen ergibt, die der Zähler benötigt, wenn es in Form einer integrierten Schaltung' gemäß der Erfindung ausgeführt wird.

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Claims (3)

1. - 10 Patentansprüche

   1, Elektronischer Zähler, gekennzeichnet durch eine wählbare Zahl von Dekadenschaltungen (D₁, D₂, D₃), eine Steuerschaltung (P) mit einer der Zahl der Dekadenschaltungen entsprechenden Anzahl von stabilen Zuständen, eine Wählschaltung (S) sowie einen Eingang (b, 3) für Taktsignale, welche die Steuerschaltung (P) und vier Ausgänge (9,10,11,12) steuern, wobei die Steuerschaltung (P) sukzessive alle stabilen Zustände durchläuft und die Wählschaltung (S) sukzessive die Dekadenschaltungen (D₁, D2, D3) entsprechend dem Zustand der Steuerschaltung (P) mit den vier Ausgängen (9,10,11,12) verbindet.
2. 2. Zähler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Ausbildung als integrierte Schaltung.
3. 3. Zähler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine den Einbau in ein genormtes Gehäuse zulassende räumliche Zuordnung der einzelnen Schaltungen zueinander.

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