DE2143470C3

DE2143470C3 - Elektronischer Codewandler

Info

Publication number: DE2143470C3
Application number: DE2143470A
Authority: DE
Inventors: Stephen Davis Matawan N.J. Shoap (V.St.A.)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1970-09-02
Filing date: 1971-08-31
Publication date: 1979-07-19
Also published as: JPS5512613B1; FR2105203B1; FR2105203A1; DE2143470B2; BE772048A; GB1333278A; SE371061B; CA930065A; AU3277971A; DE2143470A1; AU461094B2; US3675236A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Codewandler zur seriellen Umwandlung eines Eingangscodewortes mit einem ersten Code in ein Ausgangscodewort mit einem zweiten Code, wobei jedes Codewort eine Vielzahl von η Ziffern vorbestimmter Dauer aufweist.

Die Grundgedanken der Erfindung lassen sich zweckmäßig auf Einrichtungen zur Umwandlung von Gray-Code in Binärcode anwenden.

Mit Gray-Code wird eine Klasse von Binärcodierungen bezeichnet, bei denen für jeden Zählschritt nur eine einzige Ziffer ihren Zustand ändert Andererseits stellt der Binärcode den üblichen binären Zählcode dar (d. h, 000,001,010,011,USW.).

Mit zunehmenden Ausbreitung von Digitalrechnern und digitalen Datenverarbeitungssystemen ist die Wahl der zu verwendenden digitalen Codierungen zunehmend wichtiger geworden. Auf der Suche nach einer Verbesserung des betrieblichen Wirkungsgrades der Anlagen hat sich gezeigt, daß bestimmte Teile von digitalen Anlagen bei bestimmten Codierungen mit größerem Wirkungsgrad arbeiten. Beispielsweise stellt der Gray-Code eine logische und zweckmäßige Wahl für die Codierung des Analogsignals dar, während der Binärcode besser für die Decodierstufen der Anlage geeignet ist

Aufgrund der Vorteile, die sich durch die Darstellung analoger Daten durch verschiedene Codierungen in verschiedenen Teilen einer Anlage ergeben, ist ein Bedürfnis nach schnellen, genauen und verhältnismäßig einfachen Codewandlern entstanden. In typischer Weise wird die Umcodierung nach einem Umwandlungs-Algorithmus vorgenommen, der mehr als eine Gleichung umfaßt Jede der Gleichungen gibt das Verfahren an, dem m?n bei der Umwandlung bestimmter Ziffern des umzuwandelnden Code zu folgen hat

Ein bekannter, häufig verwendeter Typ eines digitalen Codewandlers ist der sogenannte »Wellenoder Scheibenw-Wandler. Dabei handelt es sich um elektromechanische Einrichtungen, die Ziffern eines Codetyps in entsprechende Ziffern eines anderen Codetyps dadurch umwandeln, daß die Winkellage einer Welle verändert wird, mit der eine Scheibe verbunden ist, die aufgedruckte, Codierungen entsprechende metallische Muster trägt. Schleifbürsten berühren Teile der Scheibe und liefern digitale 1- oder 0-Werte in Abhängigkeit davon, ob sie einen leitenden oder einen isolierenden Abschnitt der Scheibe berühren. Es hat sich jedoch gezeigt, daß solche Scheibenwandler hinsichtlich ihrer Geschwindigkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit unbefriedigend sind.

In neuerer Zeit konnten die Codewandler unter Anwendung elektronischer Verfahren und Geräte mit Erfolg verbessert werden. Bekannte elektronische Codewandler sind im allgemeinen in Parallelform aufgebaut und verwenden Kombinationen von logischen Verknüpfungsgliedern und Flipflops. Diese Bauteile werden unter Verwendung von Wahrheitstabellen, Karnaugh-Plänen und Schaltfunktionen kombiniert. In allen Fällen sind elektronische Codewandler für einen Betrieb bei hohen Geschwindigkeiten vorgesehen.

Elektronische Codewandler auf der Grundlage eines Algorithmus mit mehreren Gleichungen benötigen im allgemeinen drei verschiedene Signalarten: das umzuwandelnde Digitalsignal, Zeitsteuerungssignale und Signale zur Angabe der Algorithmus-Gleichung, der die einzelnen Ziffern entsprechen. Bekannte Codewandler verlangen im allgemeinen ein koinzidentes Auftreten einiger oder aller Signale. Beispielsweise kann die Koinzidenz eines Digitalimpulses, eines Taktimpulses und eines Anzeigenimpulses eine bestimmte Algorithmus-Gleichung angeben, während die Koinzidenz nur eines Signalimpulses und eines Taktimpulses eine andere Gleichung bezeichnet.

Dieses Erfordernis nach einer Koinzidenz von Impulszeiten kann zu schwerwiegenden Einschränkungen für die Betriebsgeschwindigkeit der Codewandler

führen. Im allgemeinen verwenden Codewandler zur Sicherstellung der richtigen Koinzidenz der jeweiligen Impulszeiten Signalimpulse unterschiedlicher Länge. Dadurch kann man eine geringfügige Entschärfung bezüglich der zulässigen Zeitverzögerungen im System erreichen. Üblicherweise führt eine Übertragung von Signalen über getrennte Wege zu Jngleichmäßigen Zeitverzögerungen und daher zu beträchtlichen Phasenunterschieden. Dies wiederum kann eine Einschränkung der Betriebsgeschwindigkeit des Systems bedeuten, ν as dem Hauptsvunsch nach hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit widerspricht

Bei bekannten Codewandlern zur parallen Gray-Binär-Codeumwandlung ergibt sich demgemäß eine Zeitverzögerung zwischen den sich entsprechenden Eingangs- und Ausgangscodewörtern, die etwa gleich der Zeitdauer eines vollen Codewortes ist Bekannte Codewandler zur seriellen Gry-Binär-Codeumwandlung sind hinsichtlich der Zeitsteuerung kritisch, da eine vollständige und genaue Koinzidenz zwischen Codewort-Ziffern und Zeitsteuerungsimpulsen erforderlich ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Codewandler zu schaffen, bei dem die oben erläuterten Schwierigkeiten nicht auftreten. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Codewandler der eingangs genannten Art und ist gekennzeichnet durch erste Schaltungen, die das Auftreten der ersten Ziffer eines Eingangscodewortes anzeigen, durch zweite Schaltungen, die unter Ansprechen auf das Ausgangssignal der ersten Schaltungen die erste Ziffer eims Ausgangscodewortes mit einem logischen Wert erzeugen, der allein vom logischen Wert der ersten Ziffer des Eingangscodewortes bestimmt ist, und durch dritte Schaltungen, die unter Ansprechen auf das Ausgangssignal der ersten Schaltungen seriell die restlichen n— I Ziffern des Eingangscodewortes durch Erzeugen einer Ziffer eines Ausgangscodewortes decodieren, deren logischer Wert gleich dem logischen Wert der vorhergehenden Ziffer des Ausgangscodewortes ist, wenn die Ziffer des Eingangscodewortes einen ersten vorbestimmten logischen Wert hat, und deren logischer Wert gleich dem Komplement de:, logischen Wertes der vorhergehenden Ziffer des Ausgangscodewortes ist, wenn die Ziffer des Eingangscodewortes gleich dem Komplement des ersten vorbestimmten logischen Wertes ist

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die ersten, zweiten und dritten Schaltungen durch ein digitales Taktimpulssignal gesteuert sind, das wenigstens einen Zustandsübergang während der Dauer jeder Ziffer des Eingangscodewortes aufweist.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist darauf gerichtet, daß in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der ersten Schaltungen ein Teil der dritten Schaltungen während der ersten Ziffer des Eingangscodewortes und ein Teil der zweiten Schaltungen während der restlichen n-\ Ziffern des Eingangscodewortes abgeschaltet werden.

Schließlich ist eine Weiterbildung der Erfindung darauf gerichtet, daß die ersten, zweiten und dritten Schaltungen NOR-Glieder aufweisen.

Bei einem Gray-Binär-Codewandler nach der Erfindung werden viele der für bekannte Codewandler geltenden Schwierigkeiten vermieden. Durch die Abtastung von Impulsen mit den Übergangsabschnitten der Zeitsteuerungssignale statt der Notwendigkeit eines gleichzeitigen Auftretens von Impulsen wird eine wesentliche Verbesserung erzielt So benötigen Codewandler nach den Grundgedanken der Erfindung keine Impulse unterschiedlicher Breite, wodurch die Einschränkungen hinsichtlich der Zeitverzögerung verringen werden. Es können komplementierte Taktimpulse für eine sorgfältig gesteuerte Zeitverzögerung benutzt werden. Aufgrund dieser funktioneilen Verbesserung gegenüber bekannten Codewandlern können Codewandler nach der Erfindung die jeweils geeignete

ίο Algorithmus-Gleichung voraussagen. Erfindungsgemäß kann daher eine diskrete Steuereinrichtung geschaffen werden, die abwechselnd Umwandlungseinrichtungen entsprechend der vorhergesagten Algorithmus-Gleichung betätigt

Aufgrund dieser strukturellen und funktioneilen Eigenschaften können Codewandler nach der Erfindung bei hohen Geschwindigkeiten mit beträchtlicher Genauigkeit betrieben werden, ohne daß Probleme hinsichtlich einer Empfindlichkeit gegen Zeitverzögert) rangen auftreten. Außerdem können die erfindungsgemäßen Codewandler bezüglich ihrer Funktion und ihres Aufbaus einfach ausgebildet sein.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Gray-Codesignale, Halbperioden-Taktimpulse (d. h„

j*; Taktimpulse mit dem Tastverhältnis 1) und »Neuwort«- Anzeigensignale jeweils komplementiert Die Vorderflanken der Taktimpulse tasten die Gray-Codesignale und deren Komplement ab, und die Vorderflanken des Komplements der Taktimpulse tasten die Neuwort-An-

K) zeigensignale und deren Komplement ab. Immer dann, wenn das Abtasten der Neuwort-Anzeigesignale durch die komplementierten Taktimpulse den anstehenden Beginn eines neuen Gray-Codewortes angibt, wird eine Umwandlungssteuereinrichtung betätigt die wiederum

π entsprechend einer der Algorithmus-Gleichungen zwei abwechselnde Codewandlereinrichtungen voreinstellt. Im anderen Fall arbeiten die beiden Codewandlereinrichtungen entsprechend einer anderen Algorithmus-Gleichung. Die abgetasteten Gray-Codesignale werden

w dann mit der Taktfrequenz zu den Codewandlereinrichtungen zwecks Umwandlung in binäre Codesignale übertragen.

Erfindungsgemäß werden verschiedene Verknüpfungsglied-Zusammenstellungen benutzt, um eine Ver-

-Ti ringerung der relativen Impulsbreite und der Impulsphasenabhängigkeit bei digitalen Codewandlern zu erzielen. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung beachtenswert hohe Umwandlungsgeschwindigkeiten ohne Zugeständnisse an die Umwandlungsgenauigkeit.

^r)D Außerdem weist die Erfindung eine Anzahl weiterer Merkmale auf. einschließlich einer Verringerung kritischer Überschneidungen zwischen parallel betriebenen Einrichtungen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeich-

■>^r) nungen näher beschrieben. Es zeigen:

F i g. 1 das Blockschaltbild eines Gray-Binär-Codewandlers nach der Erfindung;

F i g. 2 eine logische Schaltung, die bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung benutzt

W) wird;

F i g. 3 das Schaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des in F i g. 1 dargestellten Codewandlers;

F i g. 4A bis 4H die Kurvenform von Spannungen, die beim Betrieb des Ausführungsbeispieis nach F i g. 3

b"> auftreten.

Wie oben bereits erläutert worden ist, umfassen Gray-Codierungen alle Codierungen, bei denen sich für jeden Zählschritt nur eine Ziffer ändert. Bestimmte

Gray-Codierungen weisen jedoch größere Vorteile als andere auf. Eine dieser vorteilhaften Gray-Codierungen, die bei der Erfindung angewendet werden soll, läßt sich durch ihre Beziehung zu den Binärzahlen definieren, in die ein Gray-Codesignal umgewandelt wird. Der folgende Algorithmus beschreibt eine Gray-Binär-Codewandiung, die sich erfindungsgemäß durchführen läßt:

fc, =k, für fe = 1 (1)

= V»gt + Vi iU für k > 1 , (2)

wobei bic die Jt-te Ziffer in dem binären Ausgangswort, gk die Jt-te Ziffer im Gray-Eingangscodewort ist und Jt= 1 die höchststellige Ziffer in einem Wort bedeutet. Ein Querstrich über einer bestimmten Gray- oder Binärziffer bedeutet das Komplement dieser Ziffer. :r,

Der durch die Gleichungen (1) und (2) angegebene Algorithmus läßt sich wie folgt deuten. Die erste Gray-Ziffer wird direkt in die erste Binär-Ziffer umgewandelt Für nachfolgende Gray-Ziffern gilt Gleichung (2). Das heißt, wenn die Gray-Ziffer eine logische 0 ist, so ändert sich der Wert der entsprechenden Binär-Ziffer nicht gegenüber dem Wert der vorhergehenden Binär-Ziffer, und wenn die Gray-Ziffer eine logische 1 ist, so stellt die entsprechende Binär-Ziffer das Komplement der vorhergehenden jo Binär-Ziffer dar. Mit Ausnahme der ersten Gray-Ziffer könnte man also für alle Ziffern sagen, daß die Binär-Ziffer für Gray-Ziffern mit dem Wert 1 »umkippt«.

Fi g. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Gray-Binärco- y-, dewandlers nach den Grundgedanken der Erfindung. Der Codewandler nimmt Impulssignale von drei getrennten Quellen auf. Die umzuwandelnden Gray-Codeziffem kommen von einer Datenimpulsqueüe 101 und Zeitsteuerungsimpulse von einer Zifferntaktquelle 102 und einer Worttaktquelle 103. Die impulse aus der Zifferntaktquelle 102 stellen Zeitsteuerungsimpulse für das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 dar, während die Impulse aus der Worttaktquelle 103 als Markierungen zur Bestimmung von Übergingen zwischen Gray-Code-Wörtern dienen.

Die Gray-Codeimpulse werden durch die Obergangsabschnitte von Impulsen aus der Zifferntaktquelle 102 in einer ersten Abtasteinrichtung 104 abgetastet wodurch sie zum Zweck der richtigen Zeitsteuerungsoperation synchronisiert werden. Außerdem werden die Impulse aus der Worttaktquelle 103 durch Impulse der Zifferntaktquelle 102 in einer zweiten Abtasteinrichtung 105 abgetastet

Nach Abtastung der Worttaktimpulse werden diese einem Erste-Ziffer-Detektor 106 zugeführt Dieser Detektor gibt an, ob die Umwandlung der zu erwartenden Gray-Codeziffer entsprechend Gleichung (1) oder Gleichung (2) erfolgen solL Wenn also der Erste-Ziffer-Detektor 106 das Vorhandensein eines bo abgetasteten Worttaktimpulses feststellt, was bedeutet, daß die erste Ziffer eines neuen Gray-Wortes ansteht, so gibt er an, daß Gleichung (1) zu verwenden ist, im anderen Falle ist Gleichung (2) zu benutzen. Dementsprechend liefert der Erste-Ziffer-Detektor 106 Steuer- b5 impulse, die entweder die Flipflop-Steuerglieder 107 oder die Hilfssteuerglieder 108 betätigen. Wenn also die anstehende, umzuwandelnde Ziffer die erste Ziffer eines Gray-Wortes ist, so werden die Hilfssteuerglieder 108 durch den Detektor 106 betätigt und die Flipflop-Steuerglieder gesperrt. Im anderen Fall werden die Flipflop-Steuerglieder 107 betätigt und die Hilfssteuerglieder 108 gesperrt.

Wenn der Zustand der Flipflop-Steuergiieder 107 und der Hilfssteuerglieder 108 durch den Erste-Ziffer-Detektor 106 bestimmt ist, werden die abgetasteten Gray-Codeimpulse von der ersten Abtasteinrichtung 104 auf die Leitung 109 gegeben. Die Gray-Codeziffer wird also von den Flipflop-Steuergliedern 107 oder den Hilfssteuergliedern 108 in die Binärform umgewandelt und zwar in Abhängigkeit davon, welche Steuerglieder jeweils betätigt sind.

Es sei beispielsweise angenommen, daß der Erste-Ziffer-Detektor 106 die Hilfssteuerglieder 108 betätigt und die Flipflop-Steuerglieder 107 gesperrt hat Die abgetastete Gray-Ziffer beaufschlagt dann die Hilfssteuerglieder 108 und abhängig davon, ob die Gray-Ziffer eine 1 oder 0 ist, wird entweder ein Impuls an das Gatter-Flipflop 110 angelegt bzw. nicht angelegt Wenn andererseits der Detektor 106 die Flipflop-Steuerglieder 107 betätigt hat, da die ankommende, abgetastete Gray-Ziffer nicht die erste Ziffer eines Gray-Wortes ist so beaufschlagen die Gray-Codedaten die Flipflop-Steuerglieder 107 gemäß Gleichung (2). Für alle Ziffern eines Gray-Wortes mit Ausnahme der ersten Ziffer wire also das Flipflop HO durch ankommende Gray-1 -Werte auf der Leitung 109 umgeschaltet.

Das Flipflop UO hat eine doppelte Funktion. Zum einen stellt der Ausgangszustand des Flipflops 110 am Anschluß 114 die umgewandelte binäre Ausgangsziffei dar. Zum anderen veranlaßt der Ausgangszustand des Flipflops 110 die Flipflop-Steuerglieder 107 das Flipflop HO über die Leitung 111 umzuschalten, indem die bk-\-Ziffer für jede 6*-Ziffer am Eingang der Flip-Flop-Steuerglieder 107 geliefert wird.

Bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 ist der relativen Zeitsteuerung und den Zeitverzögerungen, die bei der Übertragung der Signal und Taktimpulse über die Einrichtung auftreten, nui wenig Beachtung geschenkt worden. Dieser kritische Punkt beim Betrieb des Codewandlers soll nachfolgenc genauer erläutert werden.

Die Verbindungen 112 und 113 zwischen der Flipflop-Steuergliedern 107 und den Hilfssteuergliederr 108 dienen der Verhinderung von Überschneidungen Damit soll sichergestellt werden, daß die Gray-Codeimpulse durch die richtige Gruppe von Verknüpfungsgliedern 107 oder 108 entsprechend der richtigen Gleichung (1) oder (2) umgewandelt werden, und zwar dadurch daß die Verknüpfungsglieder im abgeschalteten Zu stand gesperrt gehalten werden.

Fig.2 zeigt eine logische Schaltung, die bei einen bevorzugten Ausführungsbeispiel des in F i g. 1 darge stellten Codewandlers benutzt wird. Die Schaltung nacl Fig.2 läßt sich in zwei Hauptteile unterteilen: eil Gatter-Flipflop mit NOR-Gliedern 201 und 202 und ehu impulsförmig beaufschlagte Steueranordnung mi NOR-Gliedern 203,204,205 und 206. Die Betriebsweis« der Schaltung nach Fig.2 soll so weit beschriebei werden, wie es für die Erfindung von Bedeutung ist Daher wird angenommen, daß das Signal am Anschhil 214 ummer das Komplement des Signals am Anschlul 216 ist

Die NOR-Glieder 201 und 202 arbeiten als Flipflop Dabei ist ein NOR-Glied dadurch definiert, daß es ai seinem Ausgang nur dann eine logische 1 liefert, wem

alle Eingangsanschlüsse auf O liegen. Wenn also ein Impuls mit einer Spannung, die einer logischen 1 entspricht, am Anschluß 210 ankommt, während am Anschluß 211 eine logische 0 ansteht, so liefert der Ausgangsanschluß 212 des NOR-Gliedes 201 eine logische 0, die wiederum dafür sorgt, daß der Ausgangsanschluß 213 des NOR-Gliedes 202 auf den Wert 1 geht. Dadurch wird wiederum dafür gesorgt, daß der Anschluß 2i2 im logischen Zustand 0 bleibt, nachdem der Impuls am Anschluß 210 beendet ist. Entsprechendes gilt, wenn ein Impuls am Anschluß 211 auftritt, wobei der Anschluß 213 im logischen Zustand 0 und der Anschluß 212 im logischen Zustand 1 gehalten wird. Auf diese Weise ergibt sich die Funktion eines Flipfiops. ι >

Die NOR-Glieder 203, 204, 205 und 206 arbeiten als Steuerschaltung für das aus den NOR-Gliedern 201 und 202 bestehende Flipflop. Immer wenn die Eingangsleitung 215 der Glieder 204 und 205 auf dem logischen Wert 1 liegt, bleiben die Anschlüsse 210 und 211 im logischen Zustand 0, und zwar unabhängig von den Signalen an den Anschlüssen 214 und 216. Wenn dagegen der Anschluß 215 den logischen Zustand 0 hat so bestimmt der Zustand der Anschlüsse 214 und 216 das Signal, das an den Anschlüssen 210 und 211 erscheint. Wenn beispielsweise der Anschluß 214 den logischen Wert 1 hat (und folglich der Anschluß 216 den logischen Wert 0), so führt die Einleitung des logischen Wertes 0 am Anschluß 215 zum logischen Zustand 1 am Anschluß 210. Dadurch wiederum wird das aus den NOR-Glie- jo dem 201 und 202 bestehende Flipflop in denjenigen Zustand geschaltet in welchem der Anschluß 212 den logischen Wert 0 und der Anschluß 213 den logischen Wert 1 hat Entsprechend erscheint immer dann, wenn der Anschluß 216 den logischen Wert 1 hat (und folglich der Anschluß 214 den logischen Wert 0), eine logische 1 am Anschluß 211, falls der Anschluß 215 auf den logischen Wert 0 gebracht wird, und das aus den Gliedern 201 und 202 bestehende Flipflop wird folglich in denjenigen Zustand umgeschaltet in welchem der Anschluß 212 den logischen Wert 1 und der Anschluß 213 den logischen Wert 0 hat Diese Arbeitsweise der NOR-Glieder 203,204 205 und 206 wird als Abtastoperation definiert anders gesagt das Signal am Anschluß 215 tastet die Signale an den Anschlüssen 214 und 216 ab.

Ein Merkmal der Schaltung nach F i g. 2 ist besonders wichtig. Wenn der Anschluß 212 mit dem Anschluß 214 und der Anschluß 213 mit dem Anschluß 216 verbunden werden, so ist die Schaltung nach Fig.2 zu einer Kippanordnung zusammengeschaltet Wenn ein Impuls mit dem Wert 0 am Eingangsanschluß 215 ankommt so tastet er die Spannung an den Anschlüssen 214 und 216 (und folglich 212 und 213) wie oben beschrieben ab, und es erscheint ein Impuls an einem der Anschlüsse 210 oder 211 in Abhängigkeit davon, ob der Anschluß 214 oder der Anschluß 216 den Wert 1 haben. Ein solcher Impuls am Anschluß 210 oder 211 bewirkt dann, daß das aus den Gliedern 201 und 202 bestehende Flipflop seinen Zustand ändert Wenn beispielsweise die bo Verbindung der Anschlüsse 212 und 214 den logischen Wert 1 und die Verbindung der Anschlüsse 213 und 216 den logischen Wert 0 haben, führt ein Abtastimpuls am Eingangsanschluß 215 zu einem logischen Zustand 1 am Anschluß 210. Dies wiederum bewirkt, daß die Verbindung der Anschlüsse 212 und 214 auf den logischen Wert 0 und die Verbindung der Anschlüsse 213 und 216 auf den logischen Wert 1 gebracht werden.

Diese Betriebsweise entspricht der Kipp-Definition gemäß Gleichung (2). (Das heißt, wenn das Signal am Anschluß 215 eine logische 0 wird, ändert sich der Zustand der Anschlüsse 212 und 213; wenn das Signal am Anschluß 215 eine logische 1 ist, bleibt der Zustand der Anschlüsse 212 und 213 unverändert).

Fig.3 zeigt das Schaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Codewandlers gemäß Fig. 1. Zur Erleichterung des Verständnisses sind die Funktionsblöcke gemäß Fig. 1 in Fig.4 durch gestrichelte Umrahmungen angedeutet und mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Eine Ausnahme stellt die Eingliederung der zweiten Abtasteinrichtung 105 und des Erste-Ziffer-Detektors 106 in eine kombinierte Abtast- und Detektoranordnung 301 dar.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 verwendet in größerem Umfang Schaltungen, die denen nach F i g. 2 ähnlich sind. Die Funktion dieser Schaltungen ist daher den in Verbindung mit F i g. 2 beschriebenen Funktionen ebenfalls analog. Daher sollen im folgenden Blöcke von Verknüpfungsgliedern zusammen behandelt werden, wenn ihre Arbeitsweise der gemäß F i g. 2 entspricht

Die Betriebsweise des Ausführungsbeispiels nach F i g. 3 läßt sich leichter in Verbindung mit den in den Fig.4A bis 4H gezeigten Kurvenformen verstehen. F i g. 4A zeigt die Kurvenform für das Komplement des Signals aus der Ziffemtaktquelle 102. F i g. 4B zeigt das Signal aus der Worttaktquelle 103. F i g. 4C zeigt das Signal der Ziffemtaktquelle 102. Fig.4D zeigt ein typisches Gray-Codesignal aus der Datenimpulsquelle 101. F i g. 4E zeigt die Ziffern mit dem logischen Wert 0 aus den Gray-Daten (Fig.4D) nach ihrer Abtastung durch die Zifferntaktimpulse (Fig.4C). Fig.4F zeigt die Ziffern mit dem logischen Wert 1 aus den Gray-Daten (F i g. 4D) nach ihrer Abtastung durch die Zifferntaktimpulse (Fig.4C). Fig.4G zeigt die durch das Komplement der Zifferntaktimpulse (Fig.4A) abgetasteten Worttaktimpulse (F i g. 4B). F i g. 4H zeigt die binären Ausgangssignale.

Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 3 ist wie folgt Die Hauptzeitsteuerung wird von der Ziffemtaktquelle 102 übernommen, die Taktimpulse (Fig.4C) und deren Komplement (Fig.4A) auf den Leitungen 303 bzw. bzw. 304 erzeugt Die Komplement-Bildung übernimmt ein Inverter 3OZ Die Glieder 334, 335,336,337,338,339 und 340 führen Invertier-Funktionen aus.

Die Zifferntaktimpulse (F i g. 4C) werden NOR-Gliedem 305 und 306 der ersten Synchronisationseinrichtung zugeführt um das Gray-Codesignal (Fig.4D) abzutasten. Diese Abtastung erfolgt mit der negativ gerichteten Flanke eines Taktimpulses. Demgemäß tasten die Zifferntaktimpulse gemäß Fig.4C das Gray-Codesignal zu den Zeitpunkten Γι, T₂, T₃, usw. ab. Wegen dieses vorteilhaften Abtastverfahrens muß die Abtastflanke des Ziffemtaktimpulses nur zu irgendeinem Zeitpunkt während der Gesamtdauer der abzutastenden Gray-Ziffer (Dt, D₂, D₃, usw.) auftreten. Immer dann, wenn die umzuwandelnde Gray-Ziffer eine 1 (z. B. A, D₂, Ds, Di und D₉) ist, bewirkt die Abtastung der Gray-Codeziffern mit dem logischen Wert 1 durch die Taktimpulse (Tu T₂, T₅, T₇ und T₉) die Erzeugung von Impulsen auf der Leitung 310 (Fig.4F). Aus diesem Grund wird die Leitung 310 als »Eins«-Sammelleitung bezeichnet, wodurch angegeben wird, daß immer dann, wenn ein Impuls auf der Leitung 310 erscheint die entsprechende Gray-Codeziffer eine logische 1 ist Auf

entsprechende Weise erscheint, wenn die Gray-Codeziffer eine 0 ist (T₃, Ta, T₆ und T₈), ein Impuls auf der Leitung 309 entsprechend der Darstellung in Fig.4E. Daher wird die Leitung 309 als »Null«-Sammelleitung bezeichnet, wodurch angegeben wird, daß ein Impuls immer dann auf der Leitung 309 erscheint, wenn die entsprechende Gray-Ziffer eine logische 0 ist.

Zusammengefaßt erscheinen negativ gerichtete Impulse gemäß F i g. 4E und 4F auf der Null-Sammelleitung bzw. der Eins-Sammelleitung in Abhängigkeit von dem Zustand der Gray-Codeziffern beim Auftreten eines negativ gerichteten Spannungsübergangs in der digitalen Abtasttaktimpulsfolge (F i g. 4C).

Infolge der erfindungsgemäß benutzten Abtastung unter Verwendung von Taktimpulsübergängen ist es nicht erforderlich, Takt-, Anzeige- und Datenimpulse unterschiedlicher Breite vorzusehen. Folglich ist das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 so ausgelegt, daß Taktimpulse mit dem Tastverhältnis 1 (Halbperiodenimpulse) verwendet werden. Dadurch wird wiederum erfindungsgemäß die Möglichkeit geschaffen, daß eine diskrete Steuereinheit verwendet werden kann, die in einer Vorhersage-Arbeitsweise betrieben wird. Da die Taktimpulse Halbperiodenimpulse sind, kann man das Komplement der Taktimpulse auch als eine Halbperioden Phasenvorverschiebung des Taktimpulssignals ansehen. Daher kann man sich einen negativ gerichteten Spannungsübergang beim Komplement der Taktimpulse aucli als eine genaue, um eine halbe Periode vorgerückte Vorhersage eines negativ gerichteten Spannungsübergangs im Taktimpulssignal vorstellen. Diese Tatsache kann durch eine diskrete Steuereinheit ausgenutzt werden, von der ein Ausführungsbeispiel später genauer beschrieben werden soll.

In der zweiten Abtasteinrichtung und dem Erst-Ziffer-Detektor 301 findet eine Abtastoperation statt, die der in der ersten Abtasteinrichtung 104 entspricht Bei der zweiten Abtasteinrichtung und dem Detektor 301 tastet jedoch das Komplement der digitalen Taktimpulse (F i g. 4A) die Worttaktimpulse (F i g. 4B) ab. Da der Abtastübergang der Komplement-Impulse eine halbe Taktperiode vor dem entsprechenden Abtastübergang der Taktimpulse auftritt, ermöglicht eine den bevorstehenden Beginn eines neuen Gray-Codewortes anzeigende Abtastung in der zweiten Abtasteinrichtung und dem Detektor 301 eine Vorhersage für den Beginn eines neuen Wortes und eine Vorbereitung der Codewiindlerschaltung mit den Flipflop-Steuergliedern 107 und den Hilfssteuergliedern 108 zur Erzielung der Gray-Binärumwandlung.

Die komplementären Taktimpulse (F i g. 4A) werden fiber die Leitung 304 den NOR-Gliedern 314 und 315 als Abtasteingangsignal zugeführt Die an den Anschlüssen 316 und 317 erscheinenden Signalformen hängen daher von der Abtastung des Worttaktsignals durch das Komplement des Zifferntaktsignals ab, und die Impulse an den Anschlüssen 316 und 317 beaufschlagen das aus den NOR-Gliedern 318 und 319 bestehende Flipflop. Fig.4C zeigt die abgetastetn Wortimpulse auf der Leitung 320.

Die Kurvenform in F i g. 4G läßt sich wie folgt deuten. Wenn ein Worttaktimpuls durch einen Zifferntaktimpuls abgetastet wird und dadurch ein Obergang zwischen Gray-Codewörtern angezeigt wird, tritt ein Impuls auf der Leitung 316 auf und die Leitung 320 wird in den logischen Zustand 1 gebracht Zu allen anderen Zeiten hat die Leitung 320 den logischen Zustand 0 und die Leitung 321 hat den logischen Zustand 1.

Beim Auftreten eines Worttaktimpulses, der einen Übergang zwischen aufeinanderfolgenden Gray-Codewörtern angibt, wird die sich durch das abgetastete Worttaktsignal ergebende und auf der Leitung 320 ■> auftretende logische 1 (F i g. 4G) zu den NOR-Gliedern

322 und 323 der Flipflop-Steuerglieder 107 übertragen, wodurch diese Glieder abgeschaltet werden, so daß sie nicht auf irgendwelche logischen Null-Werte ansprechen können, die irgendeinem ihrer anderen Eingänge

in zugeführt sein können. Darüber hinaus wird, wie bereits in Verbindung mit der Schaltung gemäß F i g. 2 erläutert, durch die Abschaltung der Glieder 322 und

323 eine Abschaltung der Flipflop-Steuergiieder 107 bewirkt, wodurch verhindert wird, daß Gray-Codesi^r> gnale auf der Eins-Sammelleitung 310 die Schaltungsanordnung der NOR-Glieder 322, 323, 324, 325, 330 und 331 zum Umschalten bringt. Wenn jedoch die Steuerglieder 107 abgeschaltet sind, befindet sich die Leitung 321 im logischen Zustand 0, wodurch die Hilfssteuerglieder 108 in Abhängigkeit vom Zustand des abgetasteten Gray-Codesignals auf der Null-Sammelleitung 309 und der Eins-Sammelleitung 310 betätigt werden können. Wenn die erste Gray-Ziffer 1 ist und folglich ein Impuls auf die Eins-Sammelleitung gegeben

r, wird, ist das NOR-Glied 328 betätigt Im anderen Fall wird das NOR-Glied 329 betätigt.

Die Ausgangsanschlüsse der die Hilfssteuerglieder 108 bildenden beiden NOR-Glieder 328 und 329 führen zu den Eingangsa·"' Müssen 326 und 327 des Flipflops

j« 110 sowie zu NOR-Gliedern 322 und 323. Die Verbindung zu den Gliedern 322 und 323 verhindert, wie oben bereits erwähnt eine Überschneidung Das heißt ein Impuls von demjenigen NOR-Glied 328 bzw. 329, welches betätigt worden ist, wird zum Eingang eines der

r> NOR-Glieder 322 bzw. 323 übertragen, wodurch sichergestellt ist, daß die Flipflop-Steuerglieder 107 gesperrt sind. Dasjenige Signal also, das entsprechend Gleichung (1) in die erste Binärziffer umgewandelt wird, steuert auch dei Flipflop-Steuerglieder 107, wodurch

4<) eine Umwandlung entsprechend Gleichung (2) verhindert ist. Die Impulse der Hilfssteuerglieder 108 veranlassen das Flipflop 110 das binäre Ausgangssignal an den Anschlüssen 332 und 333 zu liefern.
Zusammengefaßt bewirkt das Auftreten eines Wort-

4^r> taktimpulses, der die erste Ziffer eines Gray-Codewortes angibt daß die Flipflop-Steuergiieder 107 gesperrt und die Hilfssteuerglieder 108 unter Erwartung der ersten abgetasteten Gray-Ziffer betätigt werden. Die Hilfsteuerglieder 108 veranlassen wiederum das FHpflop 110 in Erfüllung von Gleichung (1) zu arbeiten.

Wenn die erwartete, umzuwandelnde Ziffer nicht die erste Ziffer eines Gray-Codewortes ist wird die Leitung 320 auf den logischen Zustand 0 und die Leitung 321 auf den logischen Zustand 1 gebracht, wodurch die

« Hilfssteuerglieder 108 gesperrt und die NOR-Glieder 322 und 323 der Flipflop-Steurglieder 107 betätigt werden. Dadurch können die abgetasteten Gray-Codeziffern (Fig.4D) bei 1-Werten umschalten, wobei die Umschaltanordnung die Flipflop-Steuergiieder 107 und das Flipflop HO umfaßt, Diese Umschaltoperation verläuft auf die gleiche Weise wie die in Verbindung mit Fig.2 beschriebene Arbeitsweise. Immer dann also, wenn die erwartete Gray-Codeziffer eine 1 ist und zu einem Impuls auf der Eins-Sammelleitung führt werden

b^r> die Flipflop-Steuergiieder 107 und das Flipflop HO entsprechend der Erläuterung in Verbindung mit F i g. 2 umgeschaltet Das zugehörige binäre Ausgangssignal ist in Fig.4H gezeigt Es sei unter Hinweis auf die

Π 12

Beschreibung der Schaltung gemäß Fig. 2 daran der 108 durch den logischem Zustand 1 am Anschluß321

erinnert, daß diese Umschaltoperation einer Verwirkli- gesperrt und die Flipflop-Steuerglieder 107 betätigt, so

chung von Gleichung (2) entspricht. daß Impulse auf der Eins-Sammelleitung 310 die aus den

Zusammengefaßt werden in Abwesenheit eines Flipflop-Steuergliedern 107 und dem Flipflop 110

Impulses aus der Worttaktquelle 103 die Hilfssteuerglie- 5 bestehende Schaltungsanordnung umschalten können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronischer Codewandler zur seriellen Umwandlung eines Eingangscodewortes mit einem ersten Code in ein Ausgangscodewort mit einem zweiten Code, wobei jedes Codewort eine Vielzahl von π Ziffern vorbestimmter Dauer aufweist, gekennzeichnet durch

erste Schaltungen (103,105, 106), die das Auftreten der ersten Ziffer eines Eingangscodewortes anzeigen, durch

zweite Schaltungen (104, 108, HO), die unter Ansprechen auf das Ausgangssignal der ersten Schaltungen die erste Ziffer eines Ausgangscodewortes mit einem logischen Wert erzeugen, der allein vom logischen Wert der ersten Ziffer des Eingangscodewortes bestimmt ist und durch
dritte Schaltungen (104, 107, HO, Hl), die unter Ansprechen auf das Ausgangssignal der ersten Schaltungen seriell die restlichen n—1 Ziffern des Eingangscodewortes durch Erzeugen einer Ziffer eines Ausgangscodewortes decodieren, deren logischer Wert gleich dem logischen Wert der vorhergehenden Ziffer des Ausgangscodewortes ist, wenn die Ziffer des Eingangscodewortes einen ersten vorbestimmten logischen Wert hat und deren logischer Wert gleich dem Komplement des logischen Wertes der vorhergehenden Ziffer des Ausgangscodewortes ist, wenn die Ziffer des Eingangscodewortes gleich dem Komplement des ersten vorbestimmten logischen Wertes ist

2. Codewandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Schaltungen (103, 105,106), die zweiten Schaltungen (104,108,110) und die dritten Schaltungen (104,107, HO, 111) durch ein digitales Taktimpulssignal gesteuert sind, das wenigstens einen Zustandsübergang während der Dauer jeder Ziffer des Eingangscodewortes aufweist.

3. Codewandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der ersten Schaltungen (103, 105, 106) ein Teil (107) der dritten Schaltungen (104,107,110, 111) während der ersten Ziffer des Eingangscodewortes und ein Teil (108) der zweiten Schaltungen (104, 108, 110) während der restlichen n-\ Ziffern des Eingangscodewortes abgeschaltet werden.

4. Codewandler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten, zweiten und dritten Schaltungen (103,105,106; 104,108,110; 104, 107,110) NOR-Glieder aufweisen.

ίο