DE2146108A1 - Synchrone Pufferanordnung - Google Patents
Synchrone PufferanordnungInfo
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- DE2146108A1 DE2146108A1 DE19712146108 DE2146108A DE2146108A1 DE 2146108 A1 DE2146108 A1 DE 2146108A1 DE 19712146108 DE19712146108 DE 19712146108 DE 2146108 A DE2146108 A DE 2146108A DE 2146108 A1 DE2146108 A1 DE 2146108A1
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Description
PHN.5145. boss/evh.
flane-DietriA Zeil«
Patentanwalt / I H O I U W
*■"*«? MV. Philips' Gloeitampenfabrfek··
Akt. Ne. PHN- 5145
13. Sept. 1971
"Synchrone Pufferanordnung".
Die Erfindung betrifft eine synchrone Pufferanordnung mit einem aus mehreren Sektionen aufgebauten Register, welches mit einer
Informationsein- und Ausgangsklemme für die Zufuhr zur bzw. die Abgabe durch die Pufferanordnung von zeitweilig im Register zu speichernder
Information mit einer bestimmten Taktfrequenz gekoppelt ist und wobei ferner Zufuhrklemmen für die Zufuhr der Taktimpulse der einzuschreibenden
bzw. auszulesenden Information vorgesehen sind.
Eine derartige synchrone Pufferanordnung, bei der die der
Eingangsklemme zugeführte Information Bit ftir Bit in die aufeinanderfolgenden
Sektionen dee Registers geschrieben und die Information Bit für Bit aus den aufeinanderfolgenden Sektionen gelesen und der Informationsausgangeklemme
zugeführt wird, ist allgemein bekannt und wird unter anderem zum Koppeln von digitalen Fernmelde- und Datenübertragungssystemen angewendet. Diese Ubertragungsaysteme arbeiten mit Taktfrequenzen,
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die durchschnittlich gleich sind, die jedoch durch daa Auftreten von
Phasenänderungen, beispielsweise infolge von Laufzeitänderungen in den Uebertragungssystemen momentan voneinander abweichen können.
Die bekannte Pufferanordnung ist zum Schreiben von Information in ebenso wie für das Lesen von Information aus den aufeinanderfolgenden
Sektionen des Registers mit Selektionsanordnungen und Zählern versehen. Diese Selektionsanordnungen und Zähler verbinden die Informationseingangsklemme
bzw. Ausgangsklemme unter Steuerung von Taktimpulsen
der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information nacheinander mit den aufeinanderfolgenden Sektionen des Registers. Diese
Selektionsanordnungen und Zähler sind recht umfangreich, vor allem, wenn der momentane Unterschied in den Taktfrequenzen der Uebertragungssysteme,
zwischen denen die Pufferanordnung vorgesehen ist, gross sein kann. Es ist dann eine Pufferanordnung mit einer grosser« Speicherkapazität
erforderlich, mithin eine Pufferanordnung, die ein Register enthält,
deren Anzahl Sektionen gross ist und deren Selektionsanordnungen und Zähler entsprechend umfangreich sind·
Die Erfindung bezweckt, eine Pufferanordnung zu schaffen, ψ die insbesondere bei einer grossen Speicherkapazität weniger umfangreich
ist und die zum Erhalten einer grossen Speicherkapazität auf einfache Weise durch das Reihenschalten zweier oder mehrerer Pufferanordnungen
mit kleinerer Speicherkapazität erhalten werden kann. Ferner bezweckt die Erfindung, eine Pufferanordnung zu schaffen, die
eine Struktur mit einem starken Wiederholungscharakter aufweist, wodurch
die Pufferanordnung größtenteils aus nur einer Ar:: logischer Bausteine zusammengesetzt werden kann.
Die erfindungsgemSsβe Anordnung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Register ein Schieberegister ist, bei dem jede Sektion mit
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einer Steuerklemme für die Zufuhr von Schiebeimpulsen, versehen und
dass eine Reihe von bistabilen Elementen vorgesehen ist, wobei die
"bistabilen Elemente und die Sektionen der Schieberegister einander
einzeln zugeordnet sind und jedes bistabile Element mit zwei SignaleingShgen,
einem Taktimpulseingang und zwei zueinander inversen Signalausgängen
versehen ist, deren Taktimpulseingänge mit einer Taktimpulsansohlussklemme
verbunden sind für die Zufuhr von Taktimpulsen mit einer Taktimpulswiederholungsfrequenz, die mehr als das Zweifache der
Taktfrequenz der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information beträgt, und dass ein erster Taktimpulsselektor vorgesehen ist, der mit
der Taktimpulsanschlussklemme und der Zufuhrklemme für die Taktimpulse der einzuschreibenden Information und mit einem Signaleingang des
ersten bistabilen Elementes der erwähnten Reihe gekoppelt ist zum einmaligen Einstellen des ersten bistabilen Elements der erwähnten
Reihe innerhalb jeder Taktimpulsperiode der einzuschreibenden Information, und dass ein Signalausgang jedes bistabilen Elements mit einem Signaleingang
des folgenden bistabilen Elements verbunden ist zum Einstellen des erwähnten, nicht eingestellten folgenden bistabilen Elements unter
Steuerung der den Taktimpulsanschlussklemmen zugeführten Taktimpulse, wenn jedes der erwähnten bistabilen Elemente eingestellt ist, und dass
der andere Signaleingang jedes bistabilen Elements mit dem anderen Signalausgang des darauffolgenden bistabilen Elements verbunden ist
zum Rückstellen jedes erwähnten eingestellten bistabilen Elements, wenn das erwähnte darauffolgende bistabile Element im rückgestellten Zustand
steht, und dass der erwähnte andere Signalausgang jedes bistabilen Elements zugleich mit der Steuerklemme der zugeordneten Sektion des
Schieberegisters verbunden ist, um ihm einen Schiebeimpuls zuzuführen, wenn das bistabile Element eingestellt wird, und dass ein zweiter
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Taktimpulsselektor vorgesehen ist, der mit der Taktimpulsanschlussklemme
und mit der Zufuhrklemme für die Taktimpulse der auszulesenden Information und mit dem erwähnten anderen Signaleingang des letzten
bistabilen Elements der erwähnten Reihe zum einmaligen Rückstellen des letzten bistabilen Elements der erwähnten Reihe innerhalb jeder Taktimpulsperiode
der auszulesenden Information gekoppelt ist.
An dieser Stelle sei noch bemerkt, dass es asynchrone Pufferanordnungen gibt, die zum zeitweiligen Speichern von Information
gleichfalls ein Schieberegister verwenden. Diese Anordnungen sind jedoch weniger zuverlässig, da sie hohe Anforderungen an die Impulsdauer
der Taktimpulse der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information stellen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungs—beispiel einer erfindungsgemässen
Pufferanordnung,
Fig. 2a eine ausführlichere Darstellung eines Taktimpulsselektors der Pufferanordnung gemäss dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1,
Fig. 2b ein Diagramm der Signale, die in dem -in Fig. 2a dargestellten Taktimpülsselektor auftreten,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel von zwei in Reihe geschalteten
Pufferanordnungen nach Fig. 1.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung enthält ein Register mit beispielsweise η Sektionen F1 bis F , welches Register R1 mit den
Informationseingangsklemmen P1 und p„ und den Informationsausgangsklemmen
p, und p, versehen ist. Die Sektionen F1 bis F werden duroh
die bistabilen Elemente gebildet, die zur zeitweiligen Speicherung von Information verwendet werden. Zum Schreiben von Information in bzw.
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zum Lesen von Information aus diesen Sektionen enthält eine bekannte
Anordnung zwei Selektionsnetzwerke und zwei Zähler, Ein erstes Selektionsnetzwerk
ist zwischen den Informationseingangsklemmen P1 und p_
und den Eingängen der Sektionen P1 bis F vorgesehen. Dieses erste
Selektionsnetzwerk verbindet unter Steuerung der Taktimpulse der einzuschreibenden
Information mit Hilfe eines ersten Zählers die Informationseingangsklemmen P1 und ρ» nacheinander mit den Eingangsklemmen der aufeinanderfolgenden
Sektionen P1 bis P des Registers R1. Der Zähler
merkt sich, in welche Sektionen zuletzt Information eingeschrieben ist. Dieser Zähler kehrt nach dem Erreichen der höchsten Zählstellung wieder
in die Anfangsstellung zurück, wonach das Register R1 erneut eingeschrieben
wird. Das zweite Selektionsnetzwerk ist zwischen den Ausgängen der Sektionen P1 bis P und den Informationsausgängen p, und p. vorgesehen.
Unter Steuerung der Taktimpulse der auszulesenden Information C verbindet dieses Selektionsnetzwerk mit Hilfe des zweiten Zählers die
Informationsausgangsklemmen p, und p. nacheinander mit den Ausgangsklemmen
der aufeinanderfolgenden Sektionen P1 bis P des Registers R1.
Der zweite Zähler merkt sich, aus welcher Sektion zuletzt Information gelesen ist, wobei auch dieser Zähler beim Erreichen der höchsten
Zählatellung in die Anfangstellung zurückkehrt. Da das Register R1
η Sektionen enthält, entspricht der grösste Phaaenunterschied, der
zwischen der einzuschreibenden Information und der auszulesenden Information auftreten kann, η Taktimpulsperioden.
In solchen TJeb ertragungs sys temen, bei denen der momentane
Phasenunterschied zwischen der einzuschreibenden und der auszulesenden Information sehr gross sein kann, muss ein Register mit einer grosaen
Anzahl von Sektionen angewendet werden, und die Selektionsnetzwerke und die Zähler sind dementsprechend gross, was eine umfangreiche
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Pufferanordnung ergibt.
Die erfindungsgemässe Anordnung unterscheidet sich in
ihrem Entwurf wesentlich von dieser bekannten Anordnung, und zwar dadurch, dass das Register IL ein Schieberegister ist, wobei jede
Sektion F1 bis Ffl mit einer Steuerklemme T für die Zufuhr von Schiebeimpülsen
versehen ist, und dass eine Reihe R von bistabilen Elementen F '
bis F ' vorgesehen ist, wobei die bistabilen Elemente F1 1 bis F ' und
die Sektionen F.. bis F des Schieberegisters R1 einander einzeln zugeordnet
sind, welche bistabilen Elemente mit je zwei Signaleingängen J bzw. K, einem Taktimpulseingang T und zwei zueinander inverse Signalausgängen
Q bzw. Q versehen sind, deren TaktimpulseingSnge T mit einer
Taktimpulsanschlussklemme CL für die Zufuhr von Taktimpulsen el. verbunden
sind, mit einer Taktimpulswiederholungsfrequenz f„T, die mehr
OJb
als das Zweifache der Taktfrequenz der einzuschreibenden bzw. auszulesenden
Information beträgt, und dass ein erster Taktimpulsselektor C vorgesehen ist, der mit der Taktimpulsanschlussklemme CL und der Zufuhrklemme
für die Taktimpulse der einzuschreibenden Information C. und einem Signaleingang J des ersten bistabilen Elements F1» der erwähnten
Reihe zum einmaligen Einstellen des ersten bistabilen Elements F1'
der erwähnten Reihe innerhalb jeder Taktimpulsperiode der einzuschreibenden Information gekoppelt ist, und dass ein Signalausgang Q jedes
bistabilen Elements F1 1 bis F1 1 mit einem Signaleingang J des folgenden bistabilen Elements F2.1 bis F · zum Einstellen des erwähnten, nicht
eingestellten folgenden bistabilen Elements Fp' bis F ' unter Steuerung
der Taktimpulse el. verbunden ist, wenn jedes erwähnte bistabile Element F1 1 bis F1 1 eingestellt ist, und dass der andere Signaleingang
Q jedes bistabilen Elements F1* bis ^n-1 mit dem anderen Signalausgang
K des darauffolgenden bistabilen Elements F2' bis Fn 1 zum
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Rückstellen jedes erwähnten eingestellten bistabilen Elements P1· bis
P' . verbunden ist, wenn das erwähnte darauffolgende bistabile
Element P„ bis P. im rückgestellten Zustand steht, und dass der erwähnte
andere Signalausgang Q eines jeden bistabilen Elements P ♦ bis
P ' zugleich mit der Steuerklemme T der zugeordneten Sektion F.. bis P
des Schieberegisters R1 verbunden ist, um ihm einen Schiebeimpuls zuzuführen,
wenn das bistabile Element P1* bis F ' eingestellt wird, und
dass ein zweiter Taktimpulsselektor C vorgesehen ist, der mit der Taktimpulsanschlussklemme CL und mit der Zufuhrklemme C für die Taktimpulse
der auszulesenden Information und mit dem erwähnten anderen Signaleingang E des letzten bistabilen Elements P ' der erwähnten Reihe
gekoppelt ist zum einmaligen Rückstellen des letzten bistabilen Elements P ' der erwähnten Reihe innerhalb jeder Taktimpulsperiode der
auszulesenden Information.
Die in Fig. 1 dargestellten Sektionen P1 bis Pfl des
Schieberegisters R1 sowie die bistabilen Elemente F1' bis P ' der
Reihe R? sind als Master-Slave-Speicherelemente vom J-K Typ mit den
Informationseingängen J und K, einem Steuerimpulseingang T und zueinander inversen Informationsausgängen Q, und Q ausgeführt, wobei der
Inhalt jedes Speicherelements im eingestellten Zustand durch den logischen
Wert "1" und im rückgestellten Zustand durch den logischen Wert "0"
des Informationsausgangs Q gekennzeichnet ist.
Bekannterweise wird der Inhalt des erwähnten Master-Slave-Speicherelements
nach dem Auftreten des Steuerimpulses am Steuerimpulseingang T durch die logischen Werte der Informationseingänge J und K
und des Informationsausgangs Q vor dem Auftreten eines Steuerimpulses
bestimmt.
Vor dem Auftreten eines Steuerimpulses kb'nnen der logische
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Vert der Informationseingänge J und K und des Informationsausgangs Q
eines Elements P jeweils mathematisch dargestellt werden durch J , ,
K +» Q +» wShrend die logischen Werte des Informationsausgangs Q
g» x g»x
eines Elements P nach dem Auftreten eines Steuerimpulses mathematisch
durch Q . , wiedergegeben werden kann. Die Beziehung zwischen Q, . ,,
gfT+Ö gjT+Q
J .» K . und Q_ . eines Master-Slave-Speicherelements vom J-K Typ
g»x g*x g»x
kann nun durch die Boolesche Formel wiedergegeben werden» Qg,t+d - *g,t gg,t + 5gft Jgft (1)
Um ein Schieberegister zur zeitweiligen Speicherung von Information zu
erhalten, sind in an sich bekannte Weise der Informationsausgang Q ..
einer Sektion P-1 (g = 2, ... n) mit dem Informationseingang J und
der Informationsausgang Q 1 mit dem Informationseingang K der darauf
folgenden Sektion P verbunden.
Hierdurch gilt, dass
Jg,t" Vi.t (2)
Die logischen Werte des Informationsausgangs G nach dem Auftreten eines Steuerimpulses können deshalb in den logischen Werten der Informations
ausginge Q . Q i und Q vor dem Auftreten eines Steuerimpulses
g g~ ι g
ausgedruckt werden, so dass
Hieraus folgt, dass dann, wenn der Wert des Informationsausgangs Q1+
g—ι, t
- "1" bzw, Q ι + = "0" ist, der Wert des Informationsausgangs Q . , "1"
g—1,X g,X+a
bzw. "0" betragen wird, unabhängig von dem Wert von Q ., so dass die
Information vor dem Auftreten des am Informationsausgang Q 1 vorhandenen
Steuerimpulses nach dem Auftreten des Steuerimpulses am Informationsausgang Q vorhanden ist. Das Register R1 ist mithin ein Schieberegister.
Die an den Informationseingangsklemmen P1 und p_ empfangene Information
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wird somit unter Steuerung der Steuerimpulse, die den Steuerklemmen T
der bistabilen Elemente P1 bis F zugeführt werden, zu den Informationsausgangsklemmen
p, und p. weitergeschoben.
Um zu erreichen, dass das Schieberegister R^ als Speicher
for die Pufferanordnung B wirksam ist, muss die an den Informationseingangsklemmen
P^ und ρ« vorhandene Information im Rythmus der Taktimpulsfrequenz
der einzuschreibenden Information eingeschrieben und die in der Sektion F vorhandene Information mit der Taktimpulsfrequenz
des anzuschliessenden Uebertragungssystems ausgelesen werden. Ausserdem
muss vermieden werden, dass sich in einer Sektion F des Schieberegisters R1 befindliche Information durch die in der ihr vorhergehenden
Sektion F 1 gespeicherte Information Überschrieben wird.
Hierzu sind die Taktimpulsselektoren C . und C , eine
si su
Reihe R„ von bistabilen Elementen F1 1 bis F · und die Taktimpulsanschlussklemme
CL vorgesehen. Die Reihe R? von bistabilen Elementen F '
bis F ' wird als Buchführungs-register zum Registrieren derjenigen
Sektionen des Schieberegisters R1 verwendet, in denen Information gespeichert
ist. Mit Hilfe der im Buchfiihrungsregister registrierten Sektionen des Schieberegisters R1, die Information enthalten, wird der
Informationsstrom im Schieberegister R1 in den Taktzeitpunkten der
Taktimpulse el. gesteuert.
Die bistabilen Elemente F.,1 bis F ' der Reihe R- sind den
in 2
bistabilen Elementen F1 bis F des Schieberegisters R1 zugeordnet und
sind gleichfalls als Master-Slave-Speicherelemente vom J-K Typ ausgeführt.
Zur Unterscheidung von den J-K-Speicherelementen F1 bis F des Schieberegisters
R1 werden die Eingänge, Ausgänge und der Steuerimpulseingang
der J-K Speicherelemente F1 1 bis F · der Reihe R_ als SignaleingSnge,
Signalausgänge ur;5 als TRktiapöj.tiC-.."liigp.pg lese:' rhpetc
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-Vi- PHN.5H5.
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Die TaktimpulseingMnge T der bistabilen Elemente F · "bis
F ' sind mit der Taktimpulsanschlussklemme CL verbunden.
Die SignalausgMnge Q der bistabilen Elemente P1· bis P '
sind mit den Signaleingangen J der Elemente F ' bis P ' verbunden, und
die Signalausgänge Q der Elemente F · bis P ' sind mit den Signaleingängen
K der Elemente P1 1 bis Pn-1 1 verbunden, so dass für ein
Element P ' gilt, dass
Jg.t-Vi.t (5)
Kg,t = Vi,t (6)
Der logische Wert des Signalausgangs Q nach dem Auftreten eines Taktimpulses
am Taktimpulseingang T kann mit Hilfe von (i), (5) und (6) mit
den logischen Werten der Signalausgänge Q1 Q _1 und Q 1 vor dem Auftreten
eines Taktimpulses ausgedrückt werden, so dass Qg,t+d = Qg,t Qg+i,t + 5gft Vi,t
Hieraus folgt, dass dann, wenn der Wert von Q+= "0" und somit der
g» τ
Wert von Q = "1", der Wert von Q_ . - ausschliesslich durch den
g,t g,T+a
Wert von Q„ Λ + bestimmt wird. Der Wert "0" von Q wird nach dem Aufg—ι,x
g
treten eines Taktimpulses nur dann in den Wert "1" übergehen, wenn
Q1 den Wert "1" aufweist. D.h., dass der Wert "1" eines Speicherelements
zum folgenden Speicherelement weitergeschoben wird, und dies wird nur dann erfolgen, wenn das folgende Speicherelement den Wert "0"
hat. Auf analoge Weise geht der Wert "1" von Q nach dem Auftreten eines Taktimpulses nur dann in den Wert "0" über, wenn Q_+1 den Wert "0"
hat, d.h. dass der Wert "1" eines Speicherelements dann in den Wert "0"
geändert wird, wenn das folgende Speicherelement den Wert "0" hat.
Wie in Pig. 1 dargestellt, sind die Signalausgänge Q der bistabilen Elemente P1 1 bis P · der Reihe R3 mit den SteuerimpulseingSngen
T der Sektionen P1 bis P des Schieberegisters R., verbunden·
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- vf - PHN.5Η5.
ΛΑ
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Um Information in die erste Sektion P1 des Schieberegisters R1 zu
schreiten, wird, wie im weiteren beschrieben wird, das der Sektion zugeordnete bistabile Element P1' der Reihe R in den Einstellzustand "1"
versetzt. Dadurch tritt an der Eingangsklemme Q, eine Anstiegflanke
und an der Ausgangsklemme Q eine abfallende Flanke auf. Wie bereits
beschrieben, sind die bistabilen Elemente dieser Sektionen F1 bis F
derart ausgeführt, dass auf der Röckflanke der den Steuerklemmen T zugeflihrten Impulse diese Elemente entsprechend der den Eingangsklemmen T
und K zugeführten Signalwerte eingestellt werden, so dass die an den Informationseingangsklemmen P1 und p„ vorhandene Information durch das
bistabile Element F1 übernommen wird. Der erstfolgende Taktimpuls el.
wird, da das bistabile Element F1 1 in der "1" Stellung steht, das
bistabile Element F2 1 in die "1" Stellung bringen, wenn das bistabile
Element F2 1 in der "0" Stellung steht. Durch die unter Steuerung des
bistabilen Elements P ' über den Signalausgang Q abgegebene abfallende
Planke am Steuerimpulseingang T der Sektion P? des Schieberegisters R1
wird die in der Sektion P1 vorhandene Information in die Sektion F„
des Schieberegisters R1 eingeschrieben. Der danach auftretende Taktimpuls
schiebt die Information auf dieselbe Veise von der Sektiorv F?
nach F,, usw. Dieses in den Taktimpulszeitpunkten stattfindende Weiterschieben von Information geschieht, solange die folgende Sektion des
Schieberegisters R1 keine Information enthält, d.h. solange das zugeordnete
bistabile Element der Reihe R„ in der "0" Stellung steht.
Steht jedoch das folgende bistabile Element der Reihe R2 in der "1"-Stellung,
so wird wie oben beschrieben die ""!"-Stellung des betreffenden Elementes beim erstfolgenden Taktimpuls nicht weitergeschoben und es
erfolgt kein Steuerimpuls am Steuerimpulseingang T der nachfolgenden Sektion des Schieberegisters.
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Auf diese Weise wird erreicht, dass ausgehend von einem
keine Information enthaltenden Schieberegister das erste Informationsbit,
das eingeschrieben wird, das Schieberegister durchläuft und in der Sektion F gespeichert wird, das zweite Informationsbit in der Sektion
Dadurch, dass wie im folgenden näher beschrieben wird, beim Auslesen der in der letzten Sektion F des Schieberegisters E1
gespeicherteil Information zur gleichen Zeit das bistabile Element F '
in die Stellung "0" gesetzt wird, wird beim erstfolgenden auftretenden Taktimpuls die Information von der vorletzten Sektion F 1 zur letzten
Sektion F des Schieberegisters weitergeschoben. Der folgende Taktimpuls
schiebt die Information von der Sektion F o zur Sektion F .,, usw.
n—d. n— 1
Die Geschwindigkeit, mit der ein Informatiorisbit durch das Schieberegister R1 geschoben wird, solange keine Information in der
folgenden Sektion vorhanden ist, ist gleich der Taktimpulsfrequenz der
der Taktimpuls anschlussklemme CL zugeftihrten Taktimpulse.
Da das Weiterschieben von Information unter Steuerung der der Taktimpulsanschlussklemme CL zugeführten Taktimpulse el. eine
gewisse Zeit erfordert, hat die Pufferanordnung B eine gewisse minimale
Speicherkapazität, die grosser ist als 0. Wird beim Dauerschreiben von
Information in das Schieberegister R angenommen, dass jedes die
Sektion F1 erreichende Informationsbit unmittelbar in die letzte
Sektion F des Schieberegisters R1 eingeschrieben werden kann, so
befindet sich noch immer der auf eine ganze Zahl abgerundete Wert von ·.
f.
Τ=2· Χ η Bits (7)
1CL
im Schieberegister, wobei f. die Taktfrequenz der einzuschreibenden Information und fCL die Taktfrequenz der der Taktimpulsanschlussklemme CL zugeführten Taktimpulse el. ist. Diese Speicherkapazität ist die
im Schieberegister, wobei f. die Taktfrequenz der einzuschreibenden Information und fCL die Taktfrequenz der der Taktimpulsanschlussklemme CL zugeführten Taktimpulse el. ist. Diese Speicherkapazität ist die
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minimale Speicherkapazität der Pufferanordnung B.
Wird beim Dauerlesen von Information aus dem Schieberegister R1 angenommen, dass jedesmal, wenn die erste Sektion F1 des
Schieberegisters R1 eingeschrieben wird, diese Information nicht direkt
an P2 abgegeben werden kann, ist die maximale Speicherkapazität der
Pufferanordnung erreicht. Diese maximale Speicherkapazität beträgt die auf eine ganze Zahl abgerundete Anzahl von
( 1 - -^- ) η Bits (8)
1CL
wobei f die Taktimpulsfrequenz der auszulesenden Information ist.
wobei f die Taktimpulsfrequenz der auszulesenden Information ist.
Da die beim Lesen von Information aus der letzten Sektion F des Schiebe-
registers R1 entstehende freie Speicherstelle eine gewisse Zeit braucht,
um zur ersten Sektion F1 zurückgeschoben zu werden, ist diese maximale
Speicherkapazität kleiner als die der Gesamtanzahl von Sektionen η des Schieberegisters R1 entsprechende Speicherkapazität.
Die maximale Aenderung der Speicherkapazität der Pufferanordnung B ist der Unterschied zwischen der maximalen und der minimalen
Speicherkapazität, was der auf eine ganze Zahl abgerundete Wert von
( 1 - ) . η Bits (9)
1CL
ist. Da f. ungefähr gleich f ist, geht dies über in
ist. Da f. ungefähr gleich f ist, geht dies über in
( 1 _ —iS. ) , n Bits (10)
rCL
Für eine in der Praxis verwirklichte Pufferanordnung, die ein Schieberegister
mit 100 Sektionen enthielt und wobei f. = f = 2 MHz gewählt
war, betrug die SpeicherkapazitätsSnderung bei einer Taktimpulsfrequenz f.,. von 10 MHz 60 Bits, und 80 Bits bei einer Taktimpulsfrequenz
f„T von 20 MHz, Hieraus geht hervor, dass die Taktimpulsfrequenz fCL
der Taktimpulse el. vorzugsweise ungefähr das 5 bis 10-fache der Taktfrequenz der zu puffernden Information betragen muss.
Um zu erreichen, dasa das bistabile Element F1 1 während
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der Zeit, in der ein Informationsbit an den Informationseingangsklemmen
p..» P2 dea Schieberegisters R1 vorhanden ist, einmal wahrend
höchstens einer Taktimpulsperiode der Taktimpulsfrequenz f„T in die
Stellung "1" gesetzt wird, oder dass das "bistabile Element P · direkt
nach dem Zeitpunkt, dass eine Information von den Informationsausgangsklemmen p, und p. des Schieberegisters R. ausgelesen wird, einmal
während höchstens einer Taktimpulsperiode mit der Taktimpulsfrequenz f_T
in die Stellung "0" gesetzt wird, sind wie in Fig. 1 dargestellt, Taktimpulsselektoren C . und C vorgesehen. Diese Taktimpulsselektoren
SX Su
C . bzw. C haben eine Zufuhrklemme c. bzw. c , um ihnen die Taktimpulse
SxSu. Xu.
der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information zuzuordnen, und
sind mit der Taktimpulsanschlussklemme CL, um dieser die Taktimpulse el.
zuzuführen, und mit einer Ausgangsklemme d. bzw. d verbunden. Das Schema eines derartigen Taktimpulsselektors ist in Fig. 2a wiedergegeben
und mit C angedeutet. Der Klemme c werden die Taktimpulse der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Informationen zugeführt und der
Klemme CL die Taktimpulse el.. Die Klemme CL ist mit der Steuerklemme T
eines J-K-Flipflop-Schalters F verbunden. Wie an sich bekannt ist und
mit Hilfe von (i) leicht überprüft werden kann, wird der Wert des Ausgangs Q beim Zuführen der Werte "1" und "0" zu den Eingängen J und K
einer J-K-Flipflop-Schaltung, unabhängig vom Wert von Q vor dem Auftreten
eines Taktimpulses an der Steuerklemme T, nach dem Auftreten eines Taktimpulses "1". Ebenso wird beim Zuführen der Werte "0" und "1"
zu den Eingängen J und K der Wert des Ausgangs Q, unabhängig vom Wert von Q, vor dem Auftreten eines Taktimpulses, nach dem Auftreten eines
Taktimpulses "0"» Diese Sigenschaft einer J-K-Flipflop-Schaltung wird
dazu verwendet, aus jedem Impuls der der Klemme c zugeführten Impulsreihe einen PuIa mit einer Dauer zu schaffen, die gleich einer Impula-
j^u:,-k ·.:.,- 209816/1333
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2 HS 108
periode der Taktimpulse cl> ist. Für die Zufuhr der erwünschten Signalwerte der Eingangskieminen J und K der J-K-Flipflop-Schaltung F enthält
der Taktiapulsselektor C ein UND-Tor E1 und eine Flipflop-Schaltting FF»
Die Flipflop-Schaltung FF enthält zwei NICHf-UND-Tore E2 bzw» E , deren
Ausgänge U bzw. ϊΐ mit einem der Eingänge der NICHT-ÜND-Tore E, bzw, E_
verbünden sind. Der mit einem Eingang des UND-Tors E1 verbundene Ausgang
Ü bestimmt, ob die der Eingangsklesune c zugeführten Impulse dem
Eingang J der J-K-Flipflop-Schaltung F zugeführt werden» Die Klemme c ist dazu mit dem anderen Eingang des UND-Tors E.. verbunden, das über
einen Leiter g mit dem Eingang J der J-K-Flipflop-Schaltung F verbunden ist. Der Ausgang TJ der Flipflop-Schaltung FF ist mit dem Eingang K der
J-K-Flipflop-Schaltung F verbunden. Die Flipflop-Schaltung FF ihrerseits
wird einerseits durch den Signalwert r*es Ausgangs Q der J-K-Flipflop-Schaltung
F gesteuert, welche Klemme Q dazu mit dem anderen Eingang dee
NICHT-tJND-Tors E» verbunden ist» und wird andererseits durch die der
Klemme c zugefüh-rten Impulse gesteuert, welche Klemme c dazu mit dem
anderen Eingang des NICHT-UND-Tors E, verbunden ist.
Die Wirkungsweise des Selektors C wird anhand des in
Fig. 2b dargestellten Diagramms näher erläutert. Hierbei wird davon ausgegangen, dass der Ausgang U der Flipflop-Schaltung FF und der
Ausgang Q der J-K-Flipflop-Schaltung F in einem Zeitpunkt t den Wert "1" haben. Wird zum Zeitpunkt t.. ein Taktimpuls der einzuschreibenden
bzw. auszulesenden Information an der Klemme c empfangen, gibt das UND-Tor E1, deren beiden Eingängen dann ein Signal mit dem Wert "1"
zugeführt wird, ein Signal mit dem Wert "1" an den Eingang J der J-K-Flipflop-Schaltung
F ab. Dem Eingang K der J-K-Flipflop-Schaltung F wird ein Signal mit dem Wert "0" zugeführt. Während der positiven
Periode eines Taktimpulses wird das Master-Speicherelement der J-K-Flipflop-
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PHN. 5145·
Schaltung F eingestellt, wobei die Vorderflanke des Taktimpulses
wie in der Figur angegeben, im Zeitpunkt t„ auftritt. Beim Auftreten
der RÜckflanke des Taktimpulses im Zeitpunkt t, wird das Slave-Speicherelement
der J-K-Flipflop-Schaltung F eingestellt. Der Signalwert des
Ausgangssignala an der Ausgangsklemme Q der J-K-Flipflopschaltung F
wird dadurch 11V, der Wert des Signals am Ausgang Q, wird mithin "0".
Die Signalwertänderung am Ausgang Q lasst die Flipflop-Schaltung FF
umkippen, wodurch der Ausgang U ein Signal mit dem Vert "1" und der Ausgang Ü ein Signal mit dem Wert "0" abgibt. Das Signal mit dem Wert "0"
des Ausgangs U sperrt das UND-Tor E.., wodurch dem Eingang J der J-K-Flipflop-Schaltung
F der Signalwert "0" zugeführt wird. Dem Eingang K
der J-K-Flipflop-Schaltüng F wird Ober den Ausgang U ein Signal mit
einem Wert 1M" zugeführt. Die im Zeitpunkt t. auftretende erstfolgende
Vorderflanke des Taktimpulssignals löscht das Master-Speicherelement,
und die im Zeitpunkt t,- auftretende Rückflanke löscht das Slave-Speicherelement.
In diesem Zeitpunkt wird der Signalwert am Ausgang Q der J-K-Flipflop-Schaltung F "0" und der Signalwert des Ausgangs Q "1".
Der Signalwert "1" des Ausgangs Q hat keinen Einfluss auf die Stellung
der Flipflop-Schaltung FF, weil diese nur beim Hinüberwechseln des Signalwerts von "1" nach "Ö" an einem Eingang umkippt. An den Eingängen
J und K der J-K-Flipflop-Schaltung F bleiben dadurch die zugeführten Signalwerte "0" und "1" bestehen, so dass die folgenden auftretenden
Taktimpulse nicht mehr die Stellung der J-K-Flipflop-Schaltung ändern können. Nur dann, wenn der Impuls an der Eingangsklemme c zum Signalwert "0" zurückkehrt, wie im Zeitpunkt t/- geschieht, wird über den
anderen Eingang dea NICHT-UND-Tors E, die Flipflop-Schaltung FF gelöscht.
Das UND-Tor E. gibt jedoch weiterhin den Signalwert "0" an den Eingang J
der J-K-Flipflop-Schaltung F ab, weil dem anderen fJinganp ein von der
2 0 9 8 16/1333 ßÄD original
PHN.5U5.
Eingangsklemme c herrührendes Signal mit dem Wert "O" zugeführt wird.
Die Stellung der J-K-Flipflop-Schaltung F ist durch die Zufuhr eines
Signals mit dem Wert "0" zu den beiden Eingangsklemmen J und K im gelöschten Zustand fixiert, was leicht aus der Formel (i) abzuleiten
ist. Der Taktimpulsselektor C ist im Zeitpunkt t,, in die Anfangsstellung wie beim Zeitpunkt t zurückgekehrt. Wie aus der vorhergehenden
Beschreibung ersichtlich ist, tritt dann, nachdem dem Eingang c ein Impuls zugeführt ist, unter Steuerung des erstfolgenden Taktimpulses
el. einmal ein Impuls an der Ausgangsklemme auf, die mit dem Ausgang Q der J-K-Flipflop-Schaltung F verbunden ist, welcher Impuls
die erforderliche !Dauer einer Periode des Taktimpulses el. aufweist.
Wenn eine Pufferanordnung mit einer sehr grossen Speicherkapazitätsänderung
erforderlich ist, kann diese einfach dadurch aufgebaut werden, dass, wie in Fig. 3 angegeben mehrere Pufferanordnungen B in
Reihe geschaltet werden, Hierzu sind wie in Fig. 1 angegeben, die ODER-Tore O1 und Op vorgesehen. Mit den Eingängen des ODER-Tors 0 ist
der Ausgang d. des Taktimpulsselektors C . und eine Eingangsklemme i.
X SX X
verbunden. Die Ausgangsklemme dieses ODSR-Tora ist mit dem Eingang J
des bistabilen Elements F1' verbunden. Mit den Eingangen des ODER-Tors 0„
sind der Ausgang d, des Taktimpulsselektors C und eine Ausgangsklemme b_
U SU c.
verbunden. Ferner ist eine Eingangsklemme b.. vorgesehen, die mit dem
Q Ausgang des bistabilen Elements F1 1 verbunden ist, und eine Ausgangsklemme
i , die mit dem Q Ausgang des Elements F ' verbunden ist.
In der in Fig. 3 dargestellten Reihenschaltung einer ersten mit einer zweiten Pufferanordnung werden alle Elemente der ersten
Pufferanordnung mit einem zusätzlichen Indexzeichen 1 und die Elemente der zweiten Pufferanordnung mit einem zusätzlichen Indexzeichen 2
angedeutet. Dadurch, dass die Informations ausgangsklemmen p,.. und p...
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eines nicht dargestellten Schieberegisters R11I wie in Fig. 3 angegeben,
mit den Informationseingangsklemmen P1 ? und p„_ eines nicht
dargestellten Schieberegisters R12 verbunden werden, ist ein in der
Figur nicht dargestelltes Schieberegister R erhalten, das eine Speicherkapazität
hat, die gleich der Summe der Speicherkapazitäten der Schieberegister R11 und R12 ist. Zum Erhalten eines in der Figur nicht
dargestellten Buchführungsregisters R1 für das Schieberegister R werden
die Ausgangsklemmen i .. des nicht dargestellten Buchführungs regis ters Rp
und die Klemme b21 mit den Eingangsklemmen i-2 des nicht dargestellten
Buchführungsregisters R21 und der Klemme b12 verbunden.
Die Taktimpulse der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information werden den Klemmen c.., und c „ der nicht dargestellten
Taktimpulsselektoren Cgi1 und C2 zugeführt. Den Klemmen c . und c "
eines nicht dargestellten Taktimpulsselektors C 1 und C .„ werden
keine Signale zugeführt, wodurch die Ausgänge d-2 und d . den nicht
dargestellten ODER-Toren O31 bzw. O12 ein Signal mit dem Wert "0" abgeben,
wodurch der im Buchführungsregiater R1 auftretende Strom von
Signalwerten nicht gestört wird. Die Taktimpulsanschlussklemmen
CL1 und CL2 werden durchverbunden und mit der Taktimpulsanschlussklemme
C1 verbunden, um den Taktimpulseingängen T der bistabilen
Elemente F1 der nicht dargestellten Buchführungsregister R21 und R22
die Taktimpulse el. abzugeben.
Es sei noch bemerkt, dass es auch möglich ist, wortorganisierte Information zu puffern. Hierzu wird jede Sektion F des Schieberegisters
R1 des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels mit einer
Anzahl von J-K-Flipflop-Schaltungen F versehen, welche Anzahl gleich
der Anzahl Bits pro Wort der wortorganisierten Information ist. Die
Steuerklemmen T der bistabilen Elemente F (g = 1 ... n) einer Sektion
CJ
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2H6108
des Schieberegisters R1 werden mit dem Q Ausgang des diesen Sektionen F
zugeordneten bistabilen Elements F T verbunden. Der Eingangsklemme c.
des Taktimpulsselektors C . und der iingangsklemme c des Taktimpulsselektors
C müssen dann Impulsreihen zugeführt werden, die von der Wortfrequenz der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information
hergeleitet werden.
209816/13 3 3
Claims (1)
- - 20 ·■ PHN.5145.214610PATENTANSPRUCH«Synchrone Pufferanordnung mit einem aus mehreren Sektionen aufgebautem Register, welches mit einer Informationsein- und Ausgangsklemme für die Zufuhr zur bzw. die Abgabe durch die Pufferanordnung-von zeitweilig im Register zu speichernder Information mit einer bestimmten Taktfrequenz gekoppelt ist, und wobei Zufuhrklemmen für Zufuhr der Taktimpulse der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Register ein Schieberegister ist, bei dem jede Sektion mit einer Steuerklemme für die Zufuhr von Schiebeimpulsen, versehen ist und dass eine Reihe von bistabilen Elementen vorgesehen ist, wobei die bistabilen Elemente und die Sektionen des Schieberegisters einander einzeln zugeordnet sind und jedes bistabile Element mit zwei SignaleingUngen, einem Taktimpulseingang und zwei zueinander inversen Signalausgängen versehen ist, deren Taktimpulseingänge mit einer Taktimpulsanschlussklemme verbunden sind für die Zufuhr von Taktimpulsen mit einer Taktimpulswiederholungsfrequenz, die mehr als das Zweifache der Taktfrequenz der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information beträgt, und dass ein erster Taktimpulsselektor vorgesehen ist, der mit der Taktimpulsanschlussklemme und der Zufuhrklemme für die Taktimpulse der einzuschreibenden Information und mit einem Signaleingang des ersten bistabilen Elements der erwähnten Reihe gekoppelt ist zum einmaligen Einstellen des ersten bistabilen Elements der erwähnten Reihe innerhalb jeder Taktimpulsperiode der einzuschreibenden Information, und dass ein Signalausgang jedes bistabilen Elements mit einem Signaleingang des folgenden bistabilen Elements verbunden ist zum Einstellen des erwähnten, nicht eingestellten folgenden bistabilen Elements unter Steuerung der den Takt-20981 ß/ 1333- 21 - PHN.5145.2H6108impulsanschlusskiemmen zugeführten Taktimpulse, wenn jedes der erwähnten bistabilen Elemente eingestellt ist, und dass der andere Signaleingang jedes bistabilen Elements mit dem anderen Signalausgang des darauffolgenden bistabilen Elements verbunden ist zum Rückstellen des erwähnten eingestellten bistabilen Elements, wenn das erwähnte darauffolgende bistabile Element im rückgestellten Zustand steht, und dass der erwähnte andere Signalausgang jedes bistabilen Elements zugleich mit der Steuerklemme der zugeordneten Sektion des Schieberegisters verbunden ist, um ihm einen Schiebeimpuls zuzuführen, wenn daa bistabile Element eingestellt wird, und dass ein zweiter Taktimpulsselektor vorgesehen ist, der mit der Taktimpulsanschluaaklemme und mit der Zufuhrklemme für die Taktimpulse der auszulesenden Information und mit dem erwähnten Signaleingang des letzten bistabilen Elements der erwähnten Reihe zum einmaligen Rückstellen des letzten bistabilen Elements der erwähnten Reihe in jeder Taktimpulsperiode der auszulesenden Information gekoppelt ist.209816/ 1333
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