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Anordnung zur Eingabe von Daten Die Erfindung betrifft eine Anordnung
zur Eingabe von Daten an eine Anlage unter Verwendung matrixartig ausgelegter Leitungen,
in deren Kreuzungspunkten Kontaktstrecken angeordnet sind. Dabei werden mittels
zweier Ringzähler periodisch die Kontakstrecken abgetastet und entsprechende Abtastsignale
gewonnen, die in einem Speicher gespeicherten Daten bereitgestellt, und unter Verwendung
eines Übernahmesignals wird die Eingabe der Daten bewirkt.
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Als Anlage kann beispielsweise ein Pernschreibsender vorgesehen sein.
Die Kontaktatrecken können mit Tasten betätigt werden.-Dabei ar jeder Taste je ein
Zeichen zugeordnet und bei Betätigung einer der Tasten werden die dem Zeichen entsprecnenden
Daten des Speichers an den Fernschreibsender abgegeben.
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Zur Erzielung einer sogenannten 'tLegato"-Schreibweise mit elektronischen
Tastaturen genügt es nicht, -den statischen Zustand einer betätigten Taste und geschlossenen
Kontaktstrecke zur Eingabe eines Datenwortes heranzuziehen. iEs ist vielmehr erforderlich,
den Übergang von der geöffneten Kontaktstrecke zur geschlossenen Kontaktstrecke
auszuwerten. Bei Tasten, die entweder die geöffnete Kontaktstrecke oder die geschlossene
Kontaktstrecke signalisieren, ist zur Real sierung einer "Legato"-Schreibweise eine
zusätzliche elektronische Schalturg erforderlich.
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Bei einer derartigen bekannten Schaltungsanordnung sind die Tasten
über RC-Differenzierglieder mit einer Diodenmatrix verbunden. Bei Betätigung der
Tasten werden mittels der Differenzierglieder kurze Impulse abgeleitet, und damit
wird die Diodemnatrix angesteuert. Die Ausgangsleitungen der Diodenmatrix sind an
Verstärker angeschlossen.
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Ein Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung ist darin zu sehen,
daß sie nur bei guten Kontakten der Tasten einwandfrei arbeitet. Im allgemeinen
treten unmittelbar nach Betätigung einer Taue und dem Schlieren einer Kontaktstrecke
Kontaktprellungen auf, die die unktionssicherheit der Tastatur beeinträchtigen.
Aufgrund dieser Kontaktprellungen sind Zeichenverfälschungen oder Mehrfachauslösung
des gleichen Zeichens möglich.
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Ein weiterer-Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung ist darin
zu sehen, daß sie nur schwierig in MOS-Technik realisiert werden kann, weil die
über die Differenzierglieder erzeugten und durch Kontaktprellungen verfälschten
Impulse derart kurz sein können, daß die in MOS-Technik erstellte Anordnung nicht
einwandfrei funktionieren würde.
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Die Erfindung bezweckt eine Anordnung zur Ausgabe von Daten anzugeben,
bei der die Nachteile der bekannten Schaltungsanordnung vermieden werden.
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Erfindungsgemäß ist bei einer Anordnung der eingangs genannten Art
ein Schaltwerk vorgesehen, das in Abhangigkeit vom Abtastsignal pro Kontaktstrecke
drei stabile Zustände einnehmen kann, von denen der erste Zustand die geschlossene
Kontaktstrecke und der zweite Zustand die geöffnete Kontaktstrecke repräsentieren.
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Dabei kann der erste Zustand vom zweiten Zustand aus nur iiber den
dritten Zustand erreicht werden. Beim Übergang vom ersten Zustand zum zweiten Zustand
wird das Übernahmesignal abgegeben, das die Eingabe der Daten an die Anlage bewirkt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß sie
hohe Zeicheneingabegeschwindigkeiten ermöglicht, da die Eingabe der Zeichen nicht
durch die Dauer der Kontaktprellungen begrenzt ist. Da unter Verwendung der erfindungsgemäßen
Anordnung bezüglich Prellfreiheit und geringem Übergangswiderstand der Kontaktstrecken
keine hohen Anforderungen gestellt werden, ist es möglich, relativ billige Kontaktstrekken
und Tasten zu verwenden.
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Um die Zeicheneingabegeschwindigkeit völlig unabhängig von den Kontaktprellungen
zu machen, ist es zweckmäßig, mittels eines Generators ein impulsartiges Signal
zu gewinnen, dessen Impulsdauer gleich der Zyklusdauer ist, die zur einmaligen-Abtastung-
aller Kontaktstrecken benötigt wird. Dabei beträgt die Periodendauer dieses Signals
ein Vielfaches der Zyklusdauer. Dieses Signal-wird dem Schaltwerk zugeführt, das
nur dann vom zweiten Zustand in den ersten Zustand übergeht, wenn das Abtastsignal
eine geöffnete Kontaktstrecke darstellt und die Abtastung während der Dauer des
Impulses des Signals erfolgt.
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Falls eine außerordentlich hohe Sicherheit gegen Störungen erwunsent
ist, ist es zweckmäßig, das Schaltwerk einen vierten Zustand einnehmen zu lassen,
der vom ersten Zustand aus erreicht wird, wenn das Abtastsignal eine geschlossene
Kontaktstrecke signalisiert.
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Von diesem viedrAustand aus wird in der folgenden Abtastperiode
der
zweite Zustand erreicht, falls das Abtastsignal eine geschlossene Kontaktstrecke
signalisiert.
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Es ist günstig, als Teile des Schaltwerkes zwei Umlaufspeicher vorzusehen,
die ebenso viele Speicherzellen haben wie Kontaktstrecken vorgesehen sind und deren
Informationen seriell von einer Speicherzelle zur anderen im Takt der Abtastung
der Kontaktstrecken verschoben werden. Außerdem ist es zweckmäßig, eine Logikschaltung
vorzusehen, die über zwei Ausgänge bzw. zwei Eingänge mit den Eingängen bzw. Ausgängen
der Umlaufspeicher verbunden ist und der das Abtastsignal oder ein davon abhängigem
Signal und das Signal oder ein davon abhängige Signal zugeführt werden. Diese Logikschaltung
gibt das Übernahmesignal oder ein dieses Übernahmesignal beeinflussendes Signal
ab, wenn der Abtastimpuls eine geschlossene Kontaktstrecke signalisiert.
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Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren
1 bis 9 beschrieben, wobei in mehreren Piguren dargestellte gleiche Bauteile und
Signalemit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung
zur Eingabe von Daten, Fig. 2 Diagramme, anhand derer die Wirkungsweise der und
3 Schätungsanordnung nach Fig. 1 erläutert wird, Fig. 4,Zustandsdiagramme von Schaltwerken,
die als 5 und7 Teil der Schaltungsanordnung nach Fig. i yerwendbar sind, Fig. 6
ein Diagramm, anhand dessen die Wirkungsweise des Zustandsdiagramms nach Fig. 5
erläutert wird, Fig-.- 8 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des in Sig. 1 schematisch
dargestellten Schaltwerkes und Fig. 9 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise
des in Fig. 8 dargestellten Schaltwerkes.
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Die Figur 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Eingabe von Daten unter
Verwendung eines Tastenfeldes 2, eines Multiplexers 3, eines Ringzählers 4, eines
Festwertspeichers 5, eines Gatters 6, eines Pufferspeichers 7, eines zweiten Ringzählers
8, eines Generators 9 und eines Schaltwerkes 10.
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Das Tastenfeld 2 besteht aus insgesamt 80 Tasten, die schematisch
als Kreise in den Kreuzungapunkten der leitungen x1 bis x8 mit den Leitungen y1
bis y10 eingezeichnet sind. Diese Tasten wirken wie Schalter und stellen bei Betätigung
eine leitende Verbindung her zwischen den y-Leitungen einerseits und den x-Leitungen
andererseits. Eine dieser Tasten, die Taste 12 im Kreuzungspunkt der eitung x1 und
der leitung y1 ist deutlicher dargestellt. In Serie zu dieser Taste 12 ist eine
Diode 13 angeordnet. In ähnlicher Weise sind in Serie zu allen weiteren Tasten ebenfalls
je eine Diode angeordnet.
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Jede der Tasten des Tastenfeldes 2 ist je einem Zeichen zugeordnet.
Die in Figur 1 dargestellte Schaltungsanordnung hat die Aufgabe, nach Betätigung
einer der Tasten über die leitungen a Daten abzugeben, die der betätigten Taste
entsprechen. Diese Daten haben die Form von Binärsignalen. Die beiden Werte dieser
und anderer Binärsignale werden im folgenden als O-ert und 1-Wert bezeichnet.
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Signale, die einen O-Wert bzw. 1-X7ert annehmen, werden als O-Signale
bzw. 1-Signale bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die beiden Zustände, die bistabile
Schaltstufen !einnehmen können, als Zustand bzw. 1-Zustand bezeichnet.
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Der Multiplexer 3 besteht im wesentlichen aus insgesamt zehn UND-Elementen
- von denen nur zwei eingezeichnet sind - und einem ODER-Element. Die leitungen
y1 bis yiO
sind mit je einem Eingang der UND-Elemente verbunden.
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Die leitungen b1 bis b10 sind mit je einem zweiten Eingang der UND-Elemente
verbunden. Die Ausgänge der UND-Elemente sind an die Eingänge des ODER-Elementes
angeschlossen, dessen Ausgang ist über die Leitung c an das Schaltwerk 10 angeschlossen.
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Der Ringzähler 4 gibt über je eine der leitungen b1 bis b10 ein 1-Signal
ab und Signale über alle übrigen leitungen. Die zyklische Fortschaltung dieses 1-Signals
erfolgt im Takt der über die eitung d zugeführten Taktimpulse. jenen über die leitungen
b1 bis b10 1-Signale abgegeben werden, dann werden auch über die entsprechenden
leitungen ei bis e10 1-Signale und über alle übrigen Signale abgegeben. Wenn über
die leitung b10 ein 1-Signal abgegeben wird, dann wird dieses 1-Signal dem Ringzähler
8 als Taktsignal zugeführt, der über je eine der Leitungen xl bis x8 ein 1-Signal
und über alle übrigen x-leitungen Signale abgibt. Gleichzeitig mit den 1-Signalen
auf den x-ieitungen werden 1-Signale über die entsprechenden leitungen h1 bis h8
abgegeben. Das über die leitung x8 abgegebene 1-Signal wird auch über die Leitung
i dem Impulsgenerator 9 zugeführt, der rechteckförmige Impulse S erzeugt und über
die leitung s an das Schaltwerk 10 abgibt.
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Im Festwertspeicher 5 sind 80 Worte zu je 7 Bit gespeichert. Die zur
Auswahl einer dieser Worte erforderlichen Schaltungen sind innerhalb des Festwertspeichers
5 zu denken. Mit einem 1-Signal auf einer der leitungen e und einem zweiten 1-Signal
auf einer der leitungen h wird somit ein ganz bestimmtes W-ort ausgewählt und über
die Leitungen f1 bis f7 an die Torschaltung 6 abgegeben.
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Jedes der im Festwertspeicher 5 gespeicherten 8u orte ist genau einer
der Tasten des Tastenfeldes 2 zugeordnet.
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wDas Tor 6 gibt über die leitungen ml bis m7 die Signale ab, wenn
über die leitung u ein Übernahme signal U zugeführt wird. Die über die leitungen
m abgegebenen Signale werden im Pufferspeicher 7 gespeichert und über die Leitungen
a an einen Fernschreibsender (nicht dargestellt) abgegeben.
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Das Schaltwert 10 hat die Aufgabe, das Ubernahmesignal U zu erzeugen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das Schaltwerk 10
im wesentlichen aus der logikschaltung ii und den beiden Schieberegistern 14 und
16. Auf Details dieses Schaltwerkes 10 wird an anderer Stelle ausführlicher eingegangen.
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Die Figur 2 zeigt einige Signale, die beim Betrieb der Schaltungsanordnung
nach Figur 1 anfallen. In Abszissenrichtung sind Einheiten der Zeit t, in Ordinatenrichtung
sind die Amplituden der dargestellten Signale aufgetragen.
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Nun wird die Vlirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Figur ;
anhand der in Figur 2 dargestellten Signale erläutert.
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Das Taktsignal D wird über die leitung d dem Ringzähler 4 zugeführt.
Der Impuls Di bewirkt den Impuls Bi, der über die leitung bi abgegeben wird. Die
folgenden Impulse des Signals D bewirken Signale, die über-die weiteren leitungen
b abgegeben werden (nicht dargestellt), bis schließlich der Impuls D10 das Signal
B10 bewirkt, das über die leitungen b10 und g an den Ringzähler 8 abgegeben wird
und das Signal X1 bewirkt. In ähnlicher Weise erden über alle Leitungen bl bis biO
bzw. xi bis x8 Signale Bi bis B10 bzw. X1 bis X8 abgegeben, wodurch zeitlich nacheinander
alle Tasten des Tastenfeldes 2 abgetastet werden.
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Beispielsweise bewirkt der Impuls Dii das Signal B1, das
über
die leitung b1 an einen Eingang des UlTD-Elementes 15 gegeben wird. Außerdem liegt
an Leitung xl ein. 1-Signal des Signals Xi, das bei gedrückter Taste über die leitung
yi an einen zweiten Eingang des UND-Elementes 15 gegeben wird.
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Vom Ausgang des UND-Elementes 15 wird somit über das ODeR-Element
und über die leitung c ein Impuls C an das Schaltwerk 10 abgegeben,der den geschlossenen
Kontakt der Taste 12 charakterisiert.
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Bei geöffnetem Kontakt dieser Taste 12 wird über die Leitung y1 ein
O-Signal an das UND-Element 15 abgegeben, so daß vom Ausgang dieses UND-Elementes
15 kein Impuls abgegeben wird und das Signal C einen OT;;ert annimmt. In ähnlicher
Weise werden ab dem Zeitpunkt ti bis zum Zeitpunkt t2 während der Zykluszeit tz
alle Tasten des Tastenfeldes 2 abgetastet.
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Bei Betätigung der Tasten des Tastenfeldes 2 treten Kontaktprellungen
auf, die anhand der Diagramme der Figur 3 näher erläutert werden. In Abszissenrichtung
sind Einheiten der Zeit t aufgetragen. Die Kurve K stellt die Betätigung einer Taste
in Abhängigkeit von der Zeit dar. Die Ordinate K1 bezieht sich auf eine nichtbetätigte
Taste, deren Kontaktstrecke geöffnet ist. Die Ordinate K2 bezieht sich auf eine
betätigte Taste, deren Kontaktstrecke geschlossen ist.
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Wenn im Zeitpunkt t3 die Taste betätigt wird, dann treten bis zum
Zeitpunkt t7 Kontaktprellungen auf, die in rascher Folge ein Öffnen und Schließen
der Kontaktstrecke bewirken.
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Erst nach dem Zeitpunkt t7 bleibt die Kontaktstrecke geschlossen.
Die ab dem Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t7 auftretende Kontaktprellung mit einer
Dauer tpi wird als Schließprellung bezeichnet.
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Wenn zum Zeitpunkt t10 die bis dahin geschlossene Kontaktstrecke geöffnet
wird, dann tritt ebenfalls eine Kontaktprellung
auf, die als Öffnungsprellung
bezeichnet wird und die bis zum Zeitpunkt ti2 andauert und eine Dauer tp2 hat. W1ährßnd
der Dauer dieser Kontaktprellungen ist der Widerstand der Xontaktstrecke nicht definiert,
weil abwechselnd ein großer bzw. kleiner Übergangswiderstand auftritt.
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Das Diagramm Z in Figur 3 bezieht sich auf die Abtastzyklen, deren
Zykluszeit tz im Vergleich zur Darstellung nach Figur 2 in einem verkleinerten Maßstab-wiedergegeben
ist. Es wird willkürlich angenommen, daß während der Dauer tp1 der Schließprellung
und während der Dauer tp2 der ÖffnungsprellVng genau zwei Abtastzyklßn tz auftreten.
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Einer dieser Abtastzyklen beginnt zum Zeitpunkt t3 und dauert bis
zum Zeitpunkt t6. Das Signal C, das während der Dauer dieses Abtastzyklus gewonnen
wird, hängt davon ab, zu welchem Zeitpunkt die betreffende Taste während der Dauer
dieses Abtastzyklus abgetastet wird. Brfolgt die Abtastung zum Zeitpunkt t4, dann
wird ein Signal C abgegeben, das die geschlossene Kontaktstrecke kennzeichnet. Erfolgt
die Abtastung dagegen etwas später zum Zeitpunkt t5, dann wird in diesem Fall kein
Signal C abgegeben, so daß eine geöffnete Kontaktstrecke signalisiert wird, obwohl
die Kontaktstrecke ab dem Zeitpunkt t3 bereits geschlossen sein sollte.
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Bei der Auswertung der Signale C (die das Ergebnis der Abtastung des
Tastenfeldes 2 darstellt) ergibt sich das Problem, trotz der auftretenden Kontaktprellungen
ein Abtastsignal zu gewinnen, das anzeigt, ob die Kontaktstrecke der betreffenden
Taste als geschlossen oder als geöffnet anzusehen ist.
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Der lösung dieses Problems liegt die Konzeption zugrunde, das Schließen
einer Kontaktstrecke und damit den Übergang von der geöffneten Kontaktstrecke zur
geschlossenen durch ein Übernahme signal anzuzeigen. Dieses Übernahmesignal soll
einerseits durch Kontaktprellungen nicht beeinfluß werden, und andererseits soll
auch der statische Zustand der Kontaktstrecke (geschlossene Kontaktstrecke bzw.
geöffnete Kontaktstrecke) und der Übergang von der geschlossenen Kontaktstrecke
zur geöffneten Kontaktstrekke das Übernahme signal nicht beeinflussen.
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Zur Erzeugung eines derartigen Übernahmesignais U aient das Schaltwerk
10 (Figur 1). Einem derartigen Schaltwerk können mehrere Systeme zugrundeliegen,
die anhand der Figuren 4, 5 und 7 behandelt werden.
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Die Figur 4 zeigt das Zustandsdiagramm eines ersten Systems, das zwei
Zustände Q1, Q2 pro Taste einnehmen kann.
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Übergänge vom Zustand Ql zum Zustand Q2 und umgekehrt können jeweils
nur zu den Abtastzeitpunkten im Abstand der Zykluszeit tz (Figuren 2 und 3) erfolgen.
Der Zustand Q1 ist der Grundzustand und bedeutet, daß die Kontaktstrecke geöffnet
ist. Der Zustand Q2 bedeutet, daß die Kontaktstrecke geschlossen ist.
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Die Schleifen kennzeichnen die möglichen Übergänge von einem Zustand
zum anderen. Vor dem Schrägstrich sind die Werte des dem System zugeführten Eingangssignals
C angegeben. Nach dem Schrägstrich sind die Werte des vom System-abgegebenen Übernahmesignals
U angegeben. Ausgehend vom Zustand Q1 ergibt sich bei 0=0 (Kontaktstrecke geöffnet)
ein Übernahmesignal U=O und der Zustand 'v1 als nächster Zustand. Bei einem Signal
0=1 ergibt sich, ausgehend vom Zustand 41, ein Übernahmesignal U und der Zustand
Q2 als nächster Zustand. Bei einem Signal 0=1 ergibt sich
ausgehend
vom Zustand Q2 das Übernahmesignal U=O, wobei das System im gleichen Zustand Q2
verbleibt. Dagegen kehrt das System bei einem Signal 0=0 vom Zustand Q2 in den Zustand
Qi zurück, wobei ein Übernahme signal U=O abgegeben wird.
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Dieses System erfüllt somit eine der gestellten Sorderungen, wonach
ein Übernahmesignal U=1 nur dann auftreten soll, wenn ein Übergang von der geöffneten
Kontaktstrecke (Zustand Q1) zur geschlossenen Kontaktstrecke (Zustand Q2) auftritt.
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Um den Einfluß der Kontaktprellungen auszuschließen, müßte allerdings
bei Anwendung eines derartigen Systems die Zyklus zeit tz größer sein als -die maximal
auftretenden Werte der Prellzeitdauern tpi, tp2. Eine derartige Lösung hätte den
Nachteil, daß die Zeicheneintastgeschwindigkeit begrenzt ist, da die Zykluszeit
tz gleich dem Zeitabstand ist, in dem zwei Tasten des Tastenfeldes 2 nacheinander
gedrückt erden dürfen.
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Eine andere Möglichkeit, den Einfluß von Kontaktprellungen auszuschließen,
besteht darin, die Ringzähler 4 und 8 unmittelbar nach Erkennen eines Kontaktüberganges
von einer geöffneten Kontaktstrecke zur geschlossenen Kontaktstrecke bzw. von einer
geschlossenen Kontakt strecke zur geöffneten Kontaktstrecke für die Dauer tpl der
Schließprellung bzw. für die Dauer tp2 der Öffnungsprellung anzuhalten. Nach einer
vorgegebenen Zeit, die größer als -die maximal auftretenden Prellzeitdauern tp1,
tp2 sein müßte, könnten die Ringzähler 4 und 8 mit der Abtastung des Tastfeldes
2 fortsetzen.
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Dieses Verfahren hätte jedoch den Nachteil, daß sich beim Drücken
bzw. beim Loslassen mehrerer Tasten die Verzögerungszeiten
addieren,
in denen die Ringzähler 4 und 8 angehalten werden. Dies würde dazu führen, daß der
Zustand der geschlossenen Kontakt strecke der zuletzt betätigten Taste länger andauern
müßte als die Summe der vorhergehenden Verzögerungszeiten, damit das Drücken der
Taste überhaupt erkannt werden kann. Auf diese Weise würde indirekt die Zeicheneintastgeschwindigkeit
begrenzt werden, besonders, wenn die Prellzeiten groß sind.
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Wegen der genannten Nachteile des anhand der Pig. 4 dargestellten
Systems ist die Anwendung dieses Systems unzweckmäßig. Im Gegensatz dazu haben sich
die Systeme, deren Zustandsdiagramme die Figuren 5 und 7 darstellen, als vorteilhaft
erwiesen, weshalb Ausführungsbeispiele des Schaltwerkes 10 (Fig. ) nach diesen Systemen
arbeiten.
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Um die Nachteile des anhand der Fig. 4 beschriebenen ersten Systems
zu vermeiden, ist es zweckmäßig, außer dem Signal C ein weiteres Signal S als Eingangssignal
zu verwenden. Dieses Signal S wird unter Verwendung des Impulsgenerators 9 erzeugt,
ist in Fig. 2 dargestellt und besteht aus Impulsen, deren Dauer gleich der Zykluszeit
tz ist. Die Periodendauer ts des Signals S ist größer als die'maximal vorkommende
Prelldauer tpi, tp2. Beispielsweise kann die Periodendauer ts des Signals S gleich
das sechsfache der Zykluszeit tz sein.
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Die Fig. 5 ze#$ ein Zustandsdiagramm eines zweiten Systems, das
die drei Zustände Ql, Q2, Q3 pro Taste einnehmen kann.
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Der Zustand Ql kemlzeichnet eine geöffnete Kontaktstrecke, der Zustand
Q2 eine geschlossene Kontakt strecke und der Zustand Q3 kennzeichnet einen Zustand,
der von 2 aus erreicht werden kann, wenn das Signal 0=0 und das Signal S=1 ist.
Das Bezugszeichen P kennzeichnet die Binärwerte 0 und 1.
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Ausgehend vom Zus-tand Q1 ergibt sich bei geöffneter Kontaktstrecke
und einem Signal C=O bei beliebigem Signal S ein Übernahmesignal U=O. Unabhängig
vom Signal S bleibt somit der Zustand Q1 beliebig lange erhalten.
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Wenn dagegen das Signal C=1 wird, dann geht das System bei beliebigem
Signal S, ausgehend vom Zustand Qi in den Zustand Q2 über, wobei ein Übernahmesignal
U=1 abgegeben wird. Der erste Kontaktübergang von der geöffneten Kontaktstrecke
zur geschlossenen Kontaktstrecke bewirkt somit den Ubergang in den Zustand Q2, wobei
der wichtige 1-Wert des Übernahmeimpulses U abgegeben wird. Ein neuer 1-Wert des
Übernahmesignals U ist erst wieder möglich1 wenn das System vom Zustand Q2 über
den Zustand W3 in den Zustand Q1 übergegangen ist und erneut ein 1-Wert des Signals
C auftritt.
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Ausgehend vom Zustand Q2 ist der nachste Zustand immer wieder Q2,
solange die Signale C=1, 5=1 oder die Signale C=P, S=O sind, wobei das Übernahmesignal
U=O ist.
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Ausgehend vom Zustand Q3 führen die Signale C=O, S=O zum Zustand Q3
zurück, wobei ebenfalls das Übernahmesignal U=O ist. Dagegen führt das Signal C=1
vom.Zustand Q3 zum Zustand Q2 (bei beliebigem Signal S), wobei ebenfalls das Übernahmesignal
U=O ist.
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Die Figur 6 zeigt einige Diagramme, anhand derer eine der Möglichkeiten
im zeitlichen Ablauf der Zustan'dsübergänge erläutert wird, wobei der Zustand Q3
in der minimal möglichen Zeit erreicht wird In Abszissenrichtung sind Einheiten
der Zeit t aufgetragen. Die Kurve K bezieht sich wieder auf den Zustand der Kontaktstrecken,
wobei die Ordinate Ki die geöffnete und die Ordinate K2 die geschlossene;Kontaktstrecke
kennzeichnet. Die Kurve Q kennzeichnet
die Speicherzustände, in
denen sich das System gemäß figur 5 befinaet, und darunter sind die Signale C, S
und das Übernahmesignal U dargestellt.
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Ausgehend vom Zustand Q1 wird zum Zeitpunkt t15 mit 0=1 und S=O der
Zustand Q2 eingenommen, wobei das Übernahmesignal U=l abgegeben wird. Zum Zeitpunkt
t-16 geht das System mit 0=0 und S=1 vom Zustand Q2 in den Zustand Q3 über, in dem
es bis zum Zeitpunkt t17 verbleibt. Ab dem Zeitpunkt t17 bis zum Zeitpunkt t 18
verbleibt das System mit 0=1 und S beliebig im Zustand 22. Zum Zeitpunkt t18 geht
das System mit 0=0 und 5=1 in den Zustand Q3 über, in dem es bis zum Zeitpunkt t19
verbleibt. Ab dem Zeitpunkt t19 bis zum Zeitpunkt t20 verbleibt das System mit 0=0
oder 1 und S=O im Zustand Q2. Zum Zeitpunkt t20 geht das System mit 0=0 und 5=1
in den Zustand Q3 über, in dem es bis zum Zeitpunkt t21 verbleibt. Zum Zeitpunkt
t21 geht das System in den Zustand Q1 über, da das Signal C=O und das Signal 5=1
ist.
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Das anhand der Figur 5 und 6 beschriebene System mit drei Zuständen
Q1, Q2, Q3 zeichnet sich somit dadurch aus, daß die Zykluszeit tz beliebig klein
sein darf, ohne daß ein störender Einfluß von Kontaktprellungen zu befürchten ist.
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Die Zeicheneintastgeschwindigkeit wird somit nicht durch die Zykluszeit
tz begrenzt. Da die Periodendauer ts des Signals S voraussetzungsgemäß größer als
die maximale Prelldauer tpi und tp2 gewählt ist, sind Kontaktprellungen bei erneutem
Auftreten des Signals S (beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6-nach dem Zeitpunkt
t17) bereits abgelungen und mit dem Signal C=1 bleibt das System im Zustand Q2,
solange die Taste gedrückt ist. Beim Loslassen der Taste nimmt das System die Zustände
2 und Q3 ein. Der Übergang in den Zustand Q1 ist jedoch nur möglich, wenn während
einer Periodendauer ts des Signals S die Bedingung
0=0 (Kontaktstrecke
geöffnet) erfüllt ist.
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Der prinzipielle Unterschied des anhand der Figur 5 und 6 beschriebenen
Systems im Vergleich zum System gemäß Figur 4 besteht somit darin, daß die Zyklus
zeit tz beliebig klein, die Zeicheneintastgeschwindigkeit beim Drücken verschiedener
Tasten jedoch beliebig groß gemacht werden kann. Die Periodendauer ts begrenzt lediglich
den zeitlichen Abstand, in der die gleiche Taste nacheinander betätigt werden kann.
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Dieser Zeitabstand ist minimal gleich der Periodendauer ts und maximal
gleich der zweifachen Periodendauer ts, da das Signal S in keiner festen Phasenlage
zum jeweiligen Abtastzeitpunkt steht. Bei einer maximalen Prellzeit (tp1, tp2) von
etwa 2ms beträgt die doppelte Periodendauer ts maximal 4 ms, eine Zeit, wie sie
bei manuellem Eintasten praktisch nie erreicht werden kann.
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Die Figur 7 zeigt das Zustandsdiagramm eines Systems mit vier Zuständen
Qi, 2, 023, Q4. Im Vergleich zum System nach Figur 5 kann das System gemäß Figur
7 somit zusätzlich den Zustand Q4 einnehmen. Da ein Binärspeicher nur zwei Zustände
einnehmen kann, bei den System gemäß Figur 5 jedoch drei Zustände nötig sind, erfordert
die technische Realisierung des Systems gemäß Figur 5 zwei Binärspeicher.
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Diese beiden Binärspeicher können vier Zustande einnehmen, von denen
jedoch beim System gemäß Figur 5 nur die drei Zustände Qi, Q2 und Q3 eingenommen
werden. Beim System gemäß Figur 7 wird der verbleibende vierte Zustand Q4 genutzt,
um die Störsicherheit zu vergrößern.
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Dieser vierte Zustand Q4 stellt sich dann ein, wenn mit dem Signal
C=1 eine geschlossene Kontaktstrecke festgestellt wird. Wenn beim nächsten Abtastzeitpunkt
wieder das Signal 0=1 ist, dann geht das System vom Zustand Q4 in den Zustand <2,
wobei das Übernahmesignal U=1 abgegeben
wird. Ist jedoch das Signal
0=0 (Kontaktstrecke geöffnet), dann geht das System vom Zustand Q4 in den Zustand
Q1 zurück. Ein Übernahme signal U=1 wird also nur dann erzeugt, wenn die Kontaktetrecke
mindestens zwei Zykluszeiten tz lang geschlossen ist. Im Gegensatz dazu ist bei
dem Systemgemäß Figur 5 nur eine Zykluszeit tz erforderlich, um ein Übernahme signal
U=1 zu erzeugen.
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Hinsichtlich der Zustände Q2 und Q3 gleicht das System gemäß Figur
7 dem System gemäß Figur 5.
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Die Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel des in Figur 1 schematisch
dargestellten Schaltwerkes 10. Dieses Schaltwerk kann pro Taste drei Zustände einnehmen
und ist somit nach dem System gemäß Figur 5 aufgebaut. Es besteht aus dem Taktgeber
16, den Frequenzteilern 17 und 18, den Schieberegistern 14 und 16, der Logikschaltung
11 und den bistabilen Stufen 19, 20 und 21.
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Über die Leistung c wird das Signal o und über die Leitung s das Singal
S zugeführt. Über die Be-itung u wird das Signal U abgegeben. Die im Schaltwerk
10 auftretenden Signale sind in Figur 9 dargestellt.
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Der Taktgeber 16 erzeugt die Taktimpulse T und gibt sie an die beiden
Frequenzteiler 17 bzw. 18 ab, die die Signale D bzw. E und G erzeugen. Die Schieberegister
14 und 16 enthalten je 80 Speicherzellen, entsprechend den 80 Tasten des Tastenelementes
2 (Pigur 1). Diese Schieberegister 14 und 16 werden seriell betrieben, so daß die
in die Speicherzellen eingeschriebenen Informationen mit jedem Signal E um eine
Speicherzelle weitergeschoben werden. Da das Signal D (das den Abtastrhythmus der
Tasten bestimmt) und das Signal E (das die serielle Verschiebung der Informationen
in den Schieberegistern 14 und 16 bewirkt) phasenstarr miteinander verkoppelt sind,
wird der Inhalt der Speicherzellen der
Schieberegister 14 und 16
synchron mit den einzelnen Impulsen des Signale D und der Abtastung der einzelnen
Tasten verschoben.
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Die Logikschaltung 11 erhält als Eingangssignale die Signale R1, R2,
01, S1 und gibt die Signale Wi, W?, U1 als Ausgangssignale ab. Die Werte der Ausgangssignale
W1, W2, U1, die in Abhängigkeit von den Eingangssignalen R1, R2, C1, S1 abgegeben
werden, sind der Tabelle 1 zu entnehmen.
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Die bistabilen Stufen 19, 20, 21 nehmen ihren Zustand ein, wenn sie
über den Ausgang r ein 1-Signal und über den Ausgang p ein O-Signal abgeben. Sie
nehmen ihren 1-Zustand ein, wenn sie über den Ausgang r ein O-Signal und über den
Ausgang p ein 1-Signal abgeben. Der Übergang vom Zustand zum 1-Zustand erfolgt dann,
wenn am Eingang h ein O-Signal anliegt und am Eingang n ein Übergang von einem O-Wert
zu einem 1-Wert stattfindet. Der Übergang vom 1-Zustand zum Zustand erfolgt dann,
wenn am Eingang h ein 1-Signal anliegt und wenn am Eingang n ebenfalls ein Übergang
von einem O-Wert auf einen 1-Wert stattfindet. Außerdem werden die Stufen von ihrem
1-Zustand in ihren Zustand versetzt, wenn am Eingang q ein Signal anliegt.
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Die Kombinationen der von den Ausgängen der Schieberegister 14 und
16 abgegebenen Signale R1 und R2 stellen die Zustände des anhand der Figur 5 beschriebenen
Systems dar. Diese Signale R1 und R2 sind die Informationen, die in den letzten
Speicherzellen der Schieberegister 14 und 16 gespeichert sind. Dabei wird der Zustand
Q1 mit R1=0 und R2=0 dargestellt, der Zustand Q2 mit R1=1 und R2=0, der Zustand
Q3 mit R1=1 und R2=1.
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Der vierte Zustand <4 mit R1=0 und R2-1 wird bei diesem
Ausführungsbeispiel
nicht ausgewertet. Die von der Logikschaltung 11 abgegebenen Signale W1 und W2 kennzeichnen
den nächsten Zustand, der einer bestimmten Taste zugeordnet ist. Insbesondere ergibt
sich der Zustand Q1 mit W1=0 und W2=0, der Zustand Q2 mit Wi=1-und W2=0 und der
Zustand Q3 mit W1=1 und W2=1. Die Signale W1=0 und W2=1 entsprechen dem vierten
Zustand Q4.
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Die Stufen 19, 20 und 21 dienen im wesentlichen zur Einphasung der
Signale C, S und Ul. Das in Fig. 5 dargestellte System, das pro Taste drei Zustände
vorsieht, ist somit f-ür 80 Tasten im wesentlichen unter Verwendung der Schieberegister
14 und 16 und unter Verwendung der Logikschaltung 11 realisiert. Insgesamt nimmt
das mit den Schieberegistern 14, 16 und der Logikschaltung 11 realisierte System
320 (80x4) verschienene Zustände ein, von denen jedoch nur 240 (80x3) verwendet
werden.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Schaltwerkes 10 (Fig.1)
wird das System der Fig.7 realisiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht
der Zustand Q1 den Signalkombinationen R1=O, R2=O und W1=0, W2=O; der Zustand Q2
den Signalkombinationen R1=1, R2=1 und-Wi=i, W2=1; der Zustand Q3 den Kombinationen
R1=0, R2=1 und W1=0, W2=1 und der Zustand Q4 den Kombinationen R1=1, R2=O und W1=1,
W2=O.
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Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der in Fig. 8 dargestellten
Anordnung nur durch eine andere Logikschaltung 11. Die Abhängigkeit der Ausgangssignale
1, W2 und U1 von den Eingangssignalen R1, R2, C1, S1 ist in Tabelle 2 dargestellt.
enn die Logikschaltung 11 somit derart aufgebaut ist, daß sie die Funktion der Tabelle
2 erfüllt, dann wird pro Taste das System nach Fig. 7 realisiert.
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Tabelle 1
| R1 R2 C1 S1 W1 W2 U1 |
| 0 0 0 0 0 0 0 |
| ~ 0 0 1 0 0 Ö |
| 0 0 1 0 1 0 1 |
| 0 0 1 1 1 0 1 |
| 1 O 0 0 1 o 0 |
| 0 1 0 1 0 0 0 |
| o 0 1 1 0 0 1 0 0 |
| 0 1 1 1 1 0 0 |
| 1 0 0 0 1 0 0 |
| ~ 0 0 0 0 1 1 1 0 |
| 1 0 0 1 1 1 0 |
| 1 0 1 0 1 0 0 |
| 1 0 1 1 1 0 0 |
| 1 1 0 0 1 1 0 |
| ~ 1 00 | 1 || 0 | 0 | 0 |
| 1 1 1 0 1 0 0 |
| 1 1 1 1 1 0 0 |
Tabelle 2
| R1 R2 C1 S1 W1 W2 U1 |
| 0 0 0 0 0 0 0 |
| 0 0 0 0 1 0 0 0 |
| 0 0 1 0 1 0 0 |
| 0 0 1 1 1 0 0 |
| O 1 0 0 0 1 0 |
| 0 1 0 1 0 0 0 |
| O 1 1 0 1 1 | 0 |
| O 1 1 1 1 1 0 |
| 1 0 0 0 0 0 0 |
| 1 0 0 1 0 0 0 |
| 1 0 1 0 1 1 1 |
| 1 0 1 1 1 1 1 |
| 1 1 0 0 1 1 0 |
| 1 1 0 1 0 1 0 |
| 1 1 1 0 1 1 0 |
| 1 1 1 1 1 1 0 |
Hinsichtlich der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig.
8 wird auf die Impulsdiagramme nach Fig. 9 verwiesen, die sich auf das System gemäß
Fig. 7 beziehen. Die Abszissenrichtung dieser Impulsdiagramme bezieht sich auf die
Zeit t. Zum Zeitpunkt t31 wird so der negativen Flanke des Taktsignals D je ein
1-Signal über die Leistung b1 und xl (siehe Fig.1) abgegeben und die Taste 12 abgetastet,
die sich im Kreuzungspunkt der Leitungen xl und yl befindet. Bei geschlossener Kontaktstrecke
wird über die Leistung c ein Impuls C abgegeben. Außerdem wird die Stufe 19 über
den Eingang q angesteuert und durch das Signal D=O in den Zustand versetzt, so daß
von dessen Ausgang p das Übernahmesignal U=O über die Leitung u abgegeben wird.
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Zum Zeitpunkt t32 erscheinen mit der positiven Flanke des Signals
E (das die Funktion von Schiebeimpulsen erfüllt) am Ausgang der Schieberegister
14 und 16 die Signale Ri und R2, die als Besesignale bezeichnet werden könnten.
Mit dem Signal R1=1 und R2=0 ist die Anordnung zum Zeitpunkt t32 im Zustand Q4 (Fig.7).
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Im Zeitpunkt t3-3 liegt das Signal 0=1 am Eingang h an, und am Eingang
n entsteht eine positive Flanke des Signals D, wodurch uber den Ausgang r das Signal
C1 abgegeben wird, das um die Zeitspanne t33-t31 gegenüber dem Signal C verzögert
ist. Ab dem Zeitpunkt t33 ist somit in der Stufe 20 das Signal Cl gespeichert. Die
Logikschaltung 11 verknüpft die Signale R1, R2 und C1 und erzeugt die Signale W1
und W2, die den neuen Zustand Q2 (bezogen auf eine spezielle Taste) der Anordnung
repräsentieren.
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Zum Zeitpunkt t34 wird mit der positiven Flanke des Signals G (bei
einem Signal U1=1) die Stufe 19 in ihren
1-Zustand versetzt, währenddem
sie über den Ausgang p das Ubernahmesignal U=1 abgibt, mit dem die Torschaltung
6 (Fig.1) geöffnet wird, so daß die Daten des Festwertspeichers 5 über die Torschaltung
6 in das Pufferregister 7 eingegeben werden.
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Zum Zeitpunkt t35 wird die Stufe 19 wieder in den O-Zustand zurückversetzt.
Die Ringzähler 4 und 8 (Fig.1) geben nunmehr über die Leistung b2 bzw. x1 je ein
1-Signal ab, wodurch die Kontaktstrecke im Kreuzungspunkt der Leitungen xl und y2
abgetastet wird.
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Der in Pig. 1 umrandete Teil 25 eignet sich vorzugsweise für eine
Integration in MOS-Technik. Eine Ausführung in MOS-Technik wird erleichtert, weil
der teil 25 nur Gatter und bistabile Kippstufen enthält, aber keine Widerstände
und Kondensatoren, die schwer zu integrieren sind. Bei der technischen Realisierung
dieses Teiles 25 ist es außerdem vorteilhaft, daß die Ringzähler 4 und 8, der Festwertspeicher
5 und die Schieberegister 11 und 14 als MOS-Standardzellen erhältlich sind.
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7 Patentansprüche 9 Figuren