DE2247280A1

DE2247280A1 - Mehrstufiges schieberegister

Info

Publication number: DE2247280A1
Application number: DE19722247280
Authority: DE
Inventors: David H Woods
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1971-10-04
Filing date: 1972-09-27
Publication date: 1973-04-12
Also published as: FR2156027A1; JPS5746250B2; AU467769B2; BE789604A; IT967962B; GB1378556A; CH559480A5; AU4587872A; FR2156027B1; US3743858A; BR7206677D0; ES407243A1; JPS4845148A

Description

pi.PL.-iNG. KLAUS NEUBECKER

Patentanwalt '9 9 A 7 9 ft Π

4 Düsseldorfi · S ο h a d ο w ρ I a t ζ 9 fcfrH / 4ÖU

///■ · --■ - · , ■■"■■■. _

. Düsseldorf, 26. Sep. 1972

• 43.075
72108

Westinghouse Electric Corporation
'Pittsburgh, Pa,, V. St, A,

.Mehrstufiges Schieberegister

,Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein störungssicheres bzw. störungsfrei arbeitendes Schieberegister.

In diesem Zusammenhang wird Bezug genommen auf die USA-Patentschrift 3 600 604 vom 3.12.1968 - Ser. No. 780,662 - bzw. die damit korrespondierende deutsche Patentanmeldung P 19 60 170.8.

Schieberegister, die aus einer Mehrzahl bistabiler Stufen wie Flipflops aufgebaut sind und zur Erzeugung eines Binärcodes dienen, um beispielsweise die Bewegung von Fahrzeugen zu steuern, sollen so ■ arbeiten, daß es zu keiner Fehlfunktion der einzelnen Komponenten kommen kann. Tritt jedoch eine solche FehIfunktion hinsichtlich einer Komponente auf, so muß diese Fe,hlfunktion in einem vorgegebenen Sinn eintreten. Diesem Gesichtspunkt kommt besondere Bedeutung in einem Fahrzeugsteuerungssystem zu, wo ein erzeugter Binärcode zur Regelung der Geschwindigkeit von mit dem System zusammenarbei-

309815/1085

Telefon (0211) 3208 58 Telegramme Cugtopat

tenden Fahrzeugen ausgewertet werden kann. Es versteht sich, daß die Erzeugung eines fehlerhaften Codes zu einer Fahrzeugkollision führen kann, die darin möglicherweise den Verlust von Leben und Sachschaden zur Folge hat.

Grundsätzlich können bei bistabilen Anordnungen wie Flipflops drei Arten von Fehlfunktionen auftreten, die ein falsches Arbeiten eines Schieberegisters verursachen könnten. Die erste dieser Fehlfunktionen besteht darin, daß ein Flipflop in seinem binären !-Zustand oder seinem binären O-Zustand hängen bleibt. Eine zweite Fehlfunktion ergibt sich beim Kurzschluß zwischen Stufen des Schieberegisters oder zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Schieberegisters. Praktisch kann das Schieberegister dann so arbeiten, daß eine oder mehrere Stufen des Schieberegisters kurzgeschlossen sind. Das führt dazu, daß das Schieberegister mit einer Wiederholungsfrequenz arbeitet, die höher als die normale Wiederholungsfrequenz liegt, für die das Schieberegister ausgelegt ist. Die dritte Art der Fehlfunktion kann auftreten, wenn ein Schieberegister synchron getaktet wird und eines oder mehrere der Flipflops des Schieberegisters beginnen, rückwärts und vorwärts zu kippen, als wenn durch Zwei geteilt würde. Wie ersichtlich, führt das Auftreten einer oder mehrerer dieser vorgenannten Fehlfunktionen zu einer mangelhaften Arbeitsweise des Schieberegisters, das dann dementsprechend einen falschen Binärcode liefern würde.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung eines Schieberegisters, das im wesentlichen störungsfrei arbeitet und bei dem die vorgenannten B'eh If unk tions arten eliminiert oder zumindest wesent-

30981 5/ 1 085

lieh verringert sind, so daß kein unerwünschter Binärcode von dem Schieberegister abgegeben v/erden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein mehrstufiges Schieberegister erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung, die auf eine bestimmte Stufe des Schieberegisters anspricht, wenn diese sich gleichzeitig mit der Lieferung eines Verschiebesignals zur Überführung des Binärzustande der der bestimmten Stufe folgenden Stufe in einen vorgegebenen Zustand in dem vorgegebenen Zustand befindet, sowie durch eine auf die Lieferung des Verschiebesignals ansprechende zweite Einrichtung zur Beaufschlagung der einzelnen Stufen des Schieberegisters mit einem Rückstellsignal.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

"■Fig* X schematisch ein Blockschaltbild eines entsprechend der Erfindung aufgebauten Schieberegisters;

Fig. 2 eine Decodiereinrichtung, wie sie in Verbindung mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 Verwendung finden kann;

Fig. 3 schematisch ein Schaltbild eines IMD-Gatters, wie es in Verbindung mit der Decodiereinrichtung der Fig. 2 Ver-

1 -

Wendung finden kann;
Fig. 4 ein Iiupulsdiagramm verschiedener in den Schaltungen

309815/roes,,..,-.".

nach Fig. 1 und 2 auftretender Signalfolgen; und

Fig. 5 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Schieberegisters der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Schieberegister mit η Stufen, wobei η eine ganze Zahl ist, - μ das eine Mehrzahl bistabiler Elemente wie die Stell-/Rückstellflipflops 2-7 aufweist. Zwischen die einzelnen Flipflopstufen des Schieberegisters sind n-1 Speicherstufen wie die Speicher 8-12 geschaltet. Ein Signalgenerator 14 liefert mit einer Frequenz f2 einen Informations- oder Lastimpuls über eine Leitung 15 an den Stelleingang des ersten Flipflops 2. Außerdem liefert der Signalgenerator 14 mit einer Frequenz fl über eine Leitung 16 und einen Zwischenverstärker 18 einen Schiebeimpuls an die ersten Eingänge 17, 23 - 26 der Speicher 8 - 12. Es gilt f2« fl/n, so daß das Lastsignal während des Zeitintervalls zwischen zwei Lastimpulsen durch jede der Schieberegisterstufen verschoben werden kann. Das vom Zwischenverstärker 18 abgegebene Ausgangssignal ist über eine Leitung 20 außerdem mit dem Eingang eines Impulsformers 19 gekoppelt. In Abhängigkeit von dem abgegebenen Schiebeimpuls liefert der Impulsformer 19 über eine Leitung 21 einen Rückstellimpuls an jede der Flipflopstufen.

Die in Fig. 1 und 2 eingetragenen Buchstaben A-J geben die Punkte der Schaltung an, an denen die mit Fig. 4 wiedergegebenen Impulsfolgen A - J in den Schaltungen nach Fig. 1 und 2 auftreten. Die Impulsfolgen der Fig. 4 sind idealisiert und repräsentieren einen logischen Zustand der entsprechenden Elemente zu einem be-

309815/1065

stimmten Zeitpunkt, nicht dagegen die tatsächlich in den Schaltungen erzeugten Impulsfolgen. -

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 4 sei nun die allgemeine Wirkungsweise des Schieberegisters nach der vorliegenden Erfindung betrachtet. Der Signalgenerator 14 liefert zu einem Zeitpunkt "ti" •(vgl. Impulsfolge A der Fig. 4) den Lastimpuls für den Setzeingang des Flipflops 2. Der letztgenannte Lastimpuls überfuhrt das Flipflop 2 in den binären 1-Zustand (vgl. Impulsfolge C der Fig. 4). Zum Zeitpunkt "t2" liefert der Signalgenerator 14 einen Schiebeimpuls an den Eingang des Zwischenverstärkers 18, der den Transistor 22 leitend werden läßt, und in Abhängigkeit davon wird den Eingängen 17, 23 - 26 der Speicher 8-12 ein positiver Schiebeimpuls zugeführt, ebenso wie dem Eingang des Impulsformers 19. Da das Flipflop 2 sich zum Zeitpunkt "t2" in seinem binären 1-Zustand befindet, befinden sich dann auch die beiden Eingänge des Speichers 8 im binären 1-Zustand, so daß der Speicher 8 dementsprechend einen binären 1-Setzimpuls an seinen Ausgang 32 und damit an den Setzeingang des Flipflops 3 liefert, so daß das letztgenannte Flipflop in den binären 1-Zustand übergeht. Kurz darauf liefert der Impulsformer 19 in Abhängigkeit von dem Schiebeimpuls zum Zeitpunkt "t2" ein Rückstelisignal an die. einzelnen Flipflopstufen, das diese in den binären O-Zustand übergehen läßt. Das Flipflop 3 bleibt jedoch im gesetzten Zustand, da die Impulsdauer des Setzimpulses größer als die Impulsdauer der Rückstellsignale ist. Dieses Merkmal wird nachstehend weiter ins einzelne gehend erläutert.

309815/1065

Der Speicher 9 erhält nun über seinen zweiten Eingang 28 das binäre 1-Signal von dem 1-Ausgang des Flipflops 3, und in Abhängigkeit von dem nächsten Schiebeimpuls zum Zeitpunkt "t3" liefert der Speicher 9 einen binären 1-Ausgangsimpuls, der das Flipflop 4 in den binären 1-Zustand überführt» In Abhängigkeit von jedem weiteren Schiebeimpuls zu den Zeitpunkten "t4" - "t7" wird der ursprüngliche Lastimpuls verschoben, wie sich das aus den Impulsfolgen F H der Fig. 4 ergibt. Es kann nun von den Ausgängen der Flipflopstufen des Schieberegisters durch selektive Auskopplung der Ausgangssignale eine binärcodierte Nachricht erhalten werden. Da bei der Verwirklichung der Erfindung Setz-/Rücksetzflipflops verwendet werden, wird das Fehlfunktionsproblem, daß Flipflops zwischen ihrem einen und ihrem anderen binären Zustand hin und her kippen, eliminiert, da die Flipflops nicht synchron getaktet werden.

Fig. 2 zeigt eine Decodiereinrichtung, die an ausgewählte Ausgänge bestimmter Flipflopstufen des Schieberegisters angeschlossen werden kann, so daß ein vorgegebener Binärcode erzeugt wird. Die Decodiereinrichtung ist aus einer Reihe UND-Gatter wie den UND-Gattern 37 - 42 sowie einer Reihe ODER-Gatter wie den ODER-Gattern und 44 aufgebaut. Ein erster Eingang der verschiedenen UND-Gatter ist mit dem Ausgang eines Oszillators 45 verbunden, der ein periodisches Ausgangssignal von beispielsweise 155 kHz liefert. Wird dem zweiten Eingang einer bestimmten UND-Stufe einbinäres 1-Signal zugeführt, so tritt am Ausgang des UND-Gatters ein Ausgangssignal auf. Solange, wie gleichzeitig mit einem binären 1-Signal vom zugehörigen Flipflop ein periodisches Eingangssignal vom Oszillator geliefert wird, liefert auch das spezielle UND-Gatter ein Aus-

309815/1085

gangssignal. Die Ausgänge der UND-Gatter können ihrerseits in vorgegebener Weise mit den Eingängen der ODER-Gatter verbunden sein, so daß ein Binärcode erzeugt wird. Wie zu erkennen, tritt am AuSr gang des ODER-Gatters der Binärcode 101111 auf (vgl. Impulsfolge I der Fig. 4), während am Ausgang des ODER-Gatters 44 der Binärcode 101011 auftritt (vgl. Impulsfolge J der Pig. 4), wenn die aufeinanderfolgenden Schiebeimpulse die zwischengeschalteten Speicher der Schieberegister beaufschlagen. Wie man sieht, wird das UND-Gatter 38 nicht zur Erzeugung der letztgenannten Codes benötigt, jedoch kann es Verwendung zur Erzeugung nicht veranschaulichter Codes finden. Wenn die UND-Gatter 37 - 42 nur auf ein periodisches Signal ansprechen, das ihren zweiten Eingängen zugeführt „wird, die mit einem Flipflopausgang verbunden sind, dann wird das Fehlfunktionsproblem, daß ein Schieberegister entweder im 1- oder aber im 0-Zustand hängen bleibt, eliminiert, da das UND-Gatter unter dieser Bedingung ein Null-Ausgangssignal abgibt. Auf dieses Merkmal wird weiter unten noch eingegangen.

Fig. 3 veranschaulicht ein UND-Gatter, wie es sich in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung einsetzen läßt. Das veranschaulichte UND-Gatter ist Gegenstand der zuvor erwähnten älteren Patentanmeldung P 19 60 170.8. Seine Wirkungsweise ist dort ins einzelne gehend erläutert. Ein Oszillator 46 liefert ein periodisches Eingangssignal von beispielsweise 155 kHz über ein das Signalniveau verschiebendes Netzwerk 48 an die Basis eines Transistors 47. Der zweite Eingang des UND-Gatters liegt am Steuereingang 49, was einen negativen Spannungswert erforderlich macht, der ausreicht, um über die Primärwicklung eines Transformators 51' Arbeitspotential an

309815/1065

" ⁸~ 22A728Q

den Transistor 47 zu liefern. Wenn dieses negative Arbeitspotential an den Kollektor des Transistors 47 gegeben wird, wird der Transistor 47 in Abhängigkeit von dem seiner Basis zugeführten periodischen Signal periodisch leitend bzw. nicht-leitend. In Abhängigkeit von dem letztgenannten Eingangssignal liefert das UND-Gatter dann ein periodisches Signal an den Ausgang 51.

Ein Stell-/Rückstellflipflop 52 ist repräsentativ für eine Vielzahl von Steuereinrichtungen, die zur überwachung der Beaufschlagung des Steuereingangs 49 des UND-Gatters mit dem Steuersignal eingesetzt werden können. Es sei angenommen, daß das Flipflop 52 sich zunächst im rückgestellten oder binären O-Zustand befindet. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der !-Ausgang auf einem Potential von 0 V, und dieses Potential von 0 V beaufschlagt die Basen der Transistoren 53 bzw. 54. Der Transistor 54 ist dann nicht-leitend, da seine Basis und sein Emitter auf dem gleichen Potential liegen, während der Transistor 53 leitend ist, da sein Emitter positiver als seine Basis ist. Da der Transistor 53 leitet, liegt der Schaltungspunkt 55 im wesentlichen auf dem Potential +V, so daß die Diode 54' infolge der positiven Ladung des Kondensators leitend wird, so daß der Steuereingang 49 auf Masse- oder Nullpotential herabgezogen wird. Dieses Nullpotential hält den Transistor 47 leitend, so daß dementsprechend am Ausgang 51 kein Ausgangssignal abgegeben wird. Es ist klar, daß es einen sicheren Zustand darstellt, wenn das Flipflop 52 im O-Zustand hängen bleibt, da kein Ausgangssignal vom UND-Gatter abgegeben wird. Es sei nun angenommen, daß dein Stelleingang des Flipflops 52 ein Stellsignal zugeführt wird. In Abhängigkeit von diesem letzterwähnten Stell-

309815/1085

signal schaltet das Flipflop 52 in den binären 1-Zustand um, so daß ein positives (+V) oder binäres 1-Signal am 1-Ausgangssignal abgegeben wird, das seinerseits die Basen der Transistoren 53 und 54 beaufschlagt. Es wird nun der Transistor 53 nicht-leitend, da seine Basis und sein Emitter sich im wesentlichen auf dem gleichen Potential befinden. Dagegen wird jetzt der Transistor 54 leitend, da seine Basis positiver als sein Emitter ist. Da der Transistor 54 jetzt leitet, schaltet der Schaltungspunkt 55 vom Potential +V auf das Potential O V, so daß die Diode 54' nicht-leitend wird und das Spannungspotential am Steuereingang 49 von OV auf -V übergeht, nachdem der Kondensator 56 eine endliche Ladungsdifferenz zwischen dem Schaltungspunkt 55 und dem Steuereingang 49 aufrechterhält. Dieses negative Potential (-V) am Steuereingang 49 beaufschlagt den Kollektor des Transistors 47 über die Primärwicklung des Transformators 50, so daß der Transistor 47 leitend und das seiner Basis zugeführte periodische Signal am Ausgang 51 im wesentlichen reproduziert wird.

Es sei angenommen, daß das Flipflop 52 im binären 1-Zustand hängen bleibt. Dann entlädt sich der Kondensator 56 über dervleitenden Transistor 47 in einem durch die Kapazität des Kondensators 56 bestimmten Zeitintervall. Sobald der Kondensator 56 sich entladen hat, nimmt der Steuereingang 49 im wesentlichen das Potential 0 V an, und der Transistor 47 wird nicht-leitend, so daß am Ausgang 51 kein Ausgangssignal abgegeben wird. Wie ersichtlich, stellt dies einen sicheren Fehlfunktionszustand dar, da kein Ausgangssignal abgegeben wird. Werden daher die Stell-ZRückstellsignale dem Flipflop 52 nicht mit einer Folgefrequenz zugeführt, die schneller als

3 0 9 8 15/1065

die Entladungs-Zeltkonstante des Kondensators 56 ist, so erhält der Ausgang 51 kein Ausgangssignal. Ein Störungesicheres UND-Gatter entsprechend Fig. 3 eliminiert daher bei seiner Verwendung in Verbindung mit dem Stell-/Rückstellflipflop des in Fig. 1 veranschaulichten Schieberegisters den Fehlfunktionszustand eines unerwünschten Binärcodes, der erzeugt werden könnte, wenn ein Flipflop entweder im binären 1- oder im binären O-Zustand hängen bleibt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 sei nun die Arbeitsweise der Speicher 8-12 und des Impulsformers 19 im einzelnen beschrieben, wobei zu ersehen ist, daß der Feh1funktionszustand eines Kurzschlusses zwischen dem Eingang und dem Ausgang von Flipflopstufen eliminiert wird, da die Speicher zwischen den Schieberegisterstufen für eine Wechselspannungskopplung sorgen und daher die Möglichkeit einer Gleichstromkopplung zwischen den Stufen ausschalten. Die Speicher dienen außerdem dazu, während eines bestimmten Zeitintervalls ein Signal zu speichern, das für den Binärzustand der Flipflopstüfe repräsentativ ist, die mit ihrem zweiten Eingang verbunden ist. Dabei ist dieses bestimmte Zeitintervall größer als das Zeitintervall des Rückstellimpulses, der rait dem Rückstelleingang der einzelnen Flipflopstufen gekoppelt ist. Diese Funktion wird weiter unten im einzelnen erläutert.

Es sei jetzt die Funktion des Speichers 8 im einzelnen beschrieben, wobei darauf hinzuweisen ist, daß die Speicher 9 - 12 in der gleichen Weise arbeiten. Der Speicher 8 weist Transistoren 57 und 58 auf, deren leitende Strecken über die Primärwicklung 59 eines Transformators 60 miteinander gekoppelt sind. Die Basis 61 des

3 0 9 8 15/1065

Transistors 57 ist mit dem Eingang 27 des Speichers 8 verbunden, und die Basis 62 des Transistors 58 liegt über einen Widerstand am Eingang 17 des Speichers 8. Die mit ihren leitenden Strecken parallel-geschalteten Transistoren 57 und 58 arbeiten als UND-Gatter ,da entsprechende Eingangssignale gleichzeitig an den Eingängen 17 und 27 des Speichers anstehen müssen, damit Strom durch die Primärwicklung 59 des Transformators 60 fließt. Die Sekundärwicklung 64 des Transformators 60 dient als Energiespeicher, der festhält, ob Eingangssignale gleichzeitig an die Eingänge 17 und 27 gegeben wurden, was sich durch Stromfluß durch die Primärwicklung 59 und die anschließende Unterbrechung dieses Stromflusses manifestiert, wenn""das eine der beiden Eingangssignale endet. Der eine Anschluß der Sekundärwicklung 64 liegt an Masse, während der andere Anschluß mit der Baas des Transistors 65 verbunden ist, dessen Emitter an Mass'e liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand 66 mit einem Arbeitspotential +V verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 65 ist ebenfalls mit dem Ausgang 32 des Speichers 8 verbunden. Der Transistor 65 wirkt als Schalter, der ein für den binären Signalzustand, den der Speicher 8 zu einem bestimmten Zeitpunkt speichert, repräsentatives Ausgangssignal liefert.

Es sei nun im einzelnen die Arbeitsweise eines Speichers wie des Speichers 8 sowie des Impulsformers 19 betrachtet, der zum Setzen bzw. Rücksetzen der Flipflopstufen des Schieberegisters dient, wobei insbesondere auf Fig. 1 und Fig. 5 Bezug zu nehmen ist. Das Flipflop 2 befindet sich zu diesem Zeitpunkt in einem binären 1-Zustand, d. h. es ist zuvor durch einen Lastimpuls, der seinem Stelleingang mittels des Signalgenerators 14 zugeführt worden ist,

3 09815/1065

in den 1-Zustand gebracht worden. Dementsprechend wird nun der zweite Eingang 27 des Speichers 8 (vgl. Impulsfolge E der Fig. 5) mit einem binären 1-Signal beaufschlagt. Zu diesem Zeitpunkt sind jedoch die Transistoren 57 und 58 nichtleitend, da die Basis 62 des Transistors 58 zu diesem Zeitpunkt keinen Eingangsimpuls erhält. Zum Zeitpunkt "to" wird der Basis des Transistors 22 mittels des Signalgenerators 14 ein Schiebeimpuls (vgl. Impulsfolge A der Fig. 5) zugeführt, so daß in Abhängigkeit davon am Emitter ein positiver Impuls erzeugt wird, der seinerseits den ersten Eingang 17 des Speichers 8 und die Basis 70 des Transistors 71 beaufschlagt, der Bestandteil des Impulsformers 19 ist. In Abhängigkeit von dem der Baäs 62 des Transistors 58 zugeführten Schiebeimpuls werden die beiden Transistoren 57 und 58 gleichzeitig leitend, da ihre Basen sich beide auf einem positiven Potential befinden, so daß ein Strom die beiden vorgenannten Transistoren, ferner den Widerstand 72 sowie die Primärwicklung 59 des Transformators 60 zu durchfließen beginnt. Aufgrund der in der Sekundärwicklung 64

negativ induzierten negativen Spannung wird die Basis des Transistors "65 / und dieser damit nichtleitend, wie das mit der Impulsfolge Ö der

Fig. 5 veranschaulicht ist, die den Potentialverlauf an der Basis des Transistors 65 veranschaulicht. Zum Zeitpunkt "ti" verschwindet der dem Eingang 17 zugeführte Schiebeimpuls (vgl. Impulsfolge A der Fig. 5), so daß der Transistor 58 jetzt nichtleitend wird. Demr entsprechend fließt auch kein Strom mehr durch die Primärwicklung 59. Jedoch versucht der Transformator 60, den Stromfluß aufrechtzuerhalten, und die Gegen-EMK des Transformators läßt den Strom von Masse durch die Sekundärwicklung 64 in die Basis des Transistors 65 fließen, so daß der Transistor 65 leitend wird, worauf infolge

3098 15/1065

224728Q

einer Abnahme der Kollektorspannung ein negativer Spannungsimpuls zum Ausgang 32 (vgl. Impulsfolge C der Fig. 5) gelangt. Die Dauer des Aus gangs impulses am Ausgang 32 wird durch die Zeit3constante LR des Transformators 60 bestimmt. Die Dauer des Setzimpulses am Ausgang 62 hat den Wert Δ ti (vgl. Impulsfolge C der Fig. 5).

Während des Zeitintervalls Δ ti gibt die Sekundärwicklung 64 des Transformators 60 im wesentlichen gespeicherte Energie frei, die repräsentativ für das zuvor im binären 1-Zustand gewesene Flipflop 2 ist.

Es sei nun das Verfahren zur Erzeugung der Rückstellimpulse erläutert. Zum Zeitpunkt "to" wird - wie zuvor erläutert - der Schiebeimpuls der Basis 70 des Transistors 71 zugeführt, so daß der Transistor 71 leitend wird und ein Strom durch die Primärwicklung 73 des Transformators 74 fließt. Am Ausgang 76 des Impulsformers 19 wird in Abhängigkeit vom anfänglichen Stromfluß durch die Sekundärwicklung 75 des Transformators (vgl. Impulsfolge D der Fig. 5) ein positiver Spannungsimpuls erzeugt. Zum Zeitpunkt "ti" endet der Schiebeimpuls, und der Transistor 71 wird nichtleitend. Der Transformator 54 sucht den Stromfluß infolge seiner Gegen-EMK, aufrechtzuerhalten, so daß zu diesem Zeitpunkt ein negativer Spannungsimpuls der Dauer Δ t2 erzeugt wird, der durch die Zeitkonstante LR des Transformators 74 (vgl. Impulsfolge D der Fig. 5) bestimmt ist. Dieser letzterwähnte negative Spannungsimpuls wird gleichzeitig allen Rückstelleingängen der Flipflops 2 - 7 des Schieberegisters zugeführt. Wie ersichtlich, ist die Zeitdauer oder Impulsbreite (-δ. t2) des Rückstellimpulses wesentlich kürzer als

3098 15/1065

die Zeitdauer des Setzimpulses (Δ. ti). Dadurch wird gewährleistet, daß bei der Rückstellung aller Flipflops das spezielle Fiipflop, dessen Setzeingang ein binäres 1- oder Stellsignal zugeführt wird, nach der Beendigung des Rückstellimpulses im Setz-Zustand bleibt. Das ist notwendig, um zum nächsten, dem Rückstel!signal folgenden Schiebeimpuls-Zeitpunkt das binäre 1-Signal zum folgenden Fiipflop verschieben zu können. V7ie ersichtlich, wird zum Zeitpunkt "ti" das Flipflop 3 vom Setzimpuls in den binären 1-Zustand überführt (vgl. Impulsfolge F der Fig. 5), und gleichzeitig wird seinem Rückstelleingang ein Rückstellimpuls zugeführt, der daf Flipflop in denbinären Null-Zustand zu bringen sucht. Die anderen Flipflops, beispielsweise das Flipflop 2, werden in den Null-Zustand überführt (vgl. Impulsfolge E der Fiq. 5). Das Flipflop 3 befindet sich zu diesem Zeitpunkt jedoch gleichzeitig im binären 1- und Null-Zustand. Der 1-Ausgang des Flipflops 3 befindet sich im 1-Zustand (vgl. Impulsfolge F der Fig. 5), und der O-Ausgang des Flinflops 3 befindet sich im 1-Zustand (vgl. Impulsfolge G der Fig. 5). Wenn jedoch zum Zeitpunkt "t2" der Ruckstellimpuls endet (vgl. Impulsfolge D der Fig. 5), so bleibt das Flipflop 3 im binären 1-Zustand, da der Stellimpuls sich bis zum Zeitpunkt "t3" (vgl. Impulsfolge E der Fig. 5) noch auf negativem Niveau befindet. Das binäre 1-Signal kann dann zum nächsten Schiebeimpuls-Zeitpunkt an das Flipflop 4 weitergeschoben werden. _:

Da bekanntlich die zeitliche Stromänderung der Spannung an der Induktivität gleich ist, können die Impulsbreiten der ffetz- und Rücksetzimpulse leicht durch geeignete Wahl der zügeführten Spannung und der Induktivität des speziellen Transformators festgelegt» werden,

30 9 8 15/ 106 5

da die Impulsbreite dem Wert di/dt proportional ist. Soll beispielsweise die Impulsbreite A ti des von einem Speicher gelieferten Setzimpulses dreimal so groß wie die Impulsbreite At2 des Rückstellimpulses sein, so kann die folgende allgemeine Formel zur Berechnung der Induktivität der Transformatoren 60 und 74 verwendet v/erden.

Es sei Ll die Induktivität des Transformators 60 und L2 die Induktivität des Transformators 74. Ferner sei angenommen, daß die Spannung an den Transformatoren 60 und 74 bzw. die Änderung des Stroms (di) durch die Transformatoren 60 und 74 jeweils gleich seien. Dabei handelt es sich um eine zu ERläuterungszwecken getroffene Vereinfachung, und es versteht sich, daß die Sekundarspannungen an den entsprechenden Transformatoren in, dem beschriebenen Ausführungsbeispiel unterschiedlich sind und in den Gleichungen eine entsprechende Maßstabsveränderung erfahren müssen.

1) Δ, ti = 3 Δ t3

2) Λ ti = dt = di Ll

3) Δ t3 = dt = di L2

(2) und (3) eingesetzt in (1):

4) di . Ll = 3 di L2,

V V

so daß

5) Ll =3L2

Man sieht dahe.r, daß die Dauer Zs.ti des Setzimpulses etwa das Dreifache der Dauer des Rückstellimpulses At2 beträgt, wenn die Induktitvität des Transformators 60 dreimal so groß wie die Induk-

309815/1065

tivität des Transformators 74 gemacht wird.

Insgesamt wird erfindungsgemäß ein Schieberegister mit η-Stufen und n-1 Speicherstufen zur Verfügung gestellt, die jeweils zwischen benachbarte Schieberegisterstufen geschaltet sind. In Abhängigkeit von einem Lastimpuls der Frequenz f2 wird in der ersten Flipflop-Stufe ein binäres 1-Signal gespeichert und in Abhängigkeit von Schiebeimpulsen einer Frequenz f1, wobei f2 = fl/n, sukzessive in die aufeinanderfolgenden Flipflopstufen verschoben.

P atentanspräche ι

309815/1065

Claims

Patentansprüche

. Mehrstufiges Schieberegister, gekennzeichnet durch eine erste
Einrichtung, die auf eine bestimmte Stufe des Schieberegisters
anspricht, wenn diese sich gleichzeitig mit der Lieferung eines Verschiebesignals zur überführung des Binärzustands der der bestimmten Stufe folgenden Stufe in einen vorgegebenen Zustand
in dem vorgegebenen Zustand befindet, sowie durch eine auf die
Lieferung des Verschiebesignals ansprechende zweite Einrichtung zur Beaufschlagung der einzelnen Stufen des Schieberegisters mit einem Rückstellsignal.
2. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Einrichtung mindestens einen Speicher aufweist, der
während eines Zeitintervalls, das größer als die Dauer des
Rückstellsignals ist, festhält, daß die bestimmte Stufe sich in dem vorgegebenen Binärzustand befand.
3. Schieberegister nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Speicher an die der bestimmten Schieberegisterstufe folgende Schieberegisterstufe ein Setzsignal mit einem ersten gewählten Zeitintervall abgibt,
4. Schieberegister nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine Signalformeinrichtung aufweist, die das Rückstellsignal mit einer zweiten ausgewählten
Zeitdauer liefert, die kleiner als die erstgenannte ausgewählte Zeitdauer ist.

309815/1065

— 1 ö
5. Schieberegister nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderflankendes Setzsignals und des Rücksetzsignals zeitlich im wesentlichen zusammenfallen.
6. Schieberegister nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Einrichtung aufweist, die anspricht, wenn die Schieberegisterstufen während vorgegebener periodischer Intervalle sich in ausgewählten Binärzustanden befinden, und die dann ein entsprechendes codiertes Ausgangssignal liefert.
7. Schieberegister nach einem oder mehreren der Ansprüche 2- 6, das η-Stufen enthält, wobei η eine ganze Zahl ist, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Signalerzeugungseinrichtung zur Abgabe eines Schiebesignals mit einer Frequenz fl und eines Lastimpulses mit einer Frequenz f2 = fl/n, wobei der Lastimpuls der ersten Stufe des Schieberegisters zugeführt wird, ferner n-1 Speichereinrichtungen mit ersten und zweiten Eingängen sowie einem Ausgang aufweist _f wobei der Ausgang der ersten Stufe des Schieberegisters mit dem ersten Eingang der ersten Speichereinrichtung verbunden ist und der Ausgang des ersten Speichers mit dem Eingang der zweiten Stufe des Schieberegi-

Stufe sters verbunden ist etc. und wobei der Ausgang der (n-1)ten/ des Schieberegisters mit dem ersten Eingang des η-ten Speichers und der Ausgang des (n-1)ten Speichers mit dem Eingang der η-ten Stufe des Schieberegisters verbunden ist, während der zweite Eingang jedes Speichers auf das Schiebesignal anspricht, um jedesmal einen Stellimpuls am Ausgang abzugeben,

309315/ 1065

22472

wenn der erste Eingang des Speichers sich gleichzeitig auf einem vorgegebenen binären Niveau befindet.
8. Schieberegister nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Schieberegisterstufen ansprechende Einrichtung eine Mehrzahl mit den Ausgängen der Schieberegisterstufen gekoppelter UND-Gatter mit jeweils einem Signaleingang, einem Steuereingang und einem Ausgang aufweist, wobei am Ausgang ein periodisches Signal so lange ansteht, wie am Signaleingang eine periodisches Signal ansteht und gleichzeitig der Steuereingang vom Ausgang einer ausgewählten Schieberegisterstufe mit einem ausgewählten binären Niveau bei vorgegebener Frequenz beaufschlagt wird.
9. Schieberegister nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (8 - 12) jeweils erste und zweite Transistoren (57, 58) aufweisen, deren leitende Strecken mit der Primärwicklung (59) eines Transformators (60) in Reihe geschaltet sind, daß die Basis des ersten Transistors (57) den ersten Eingang des Speichers und die Basis des zeiten Transistors (58) den zweiten Eingang des Speichers bildet und daß die Sekundärwicklung (64) des Transformators (60) an der Basis eines dritten Transistors (65) liegt, dessen Ausgangselektrode den Ausgang des Speichers bildet.
10. Schieberegister nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer (19) einen Transistor (71) aufweist, dessen Basis mit dem das Schiebesignal liefernden Ausgang des Signal-

309815/1065

generators (14) und dessen leitende Strecke mit der Primärwicklung (73) eines Transformators (74) in Reihe geschaltet ist, dessen Sekundärwicklung mit den Rückstelleingängen der einzelnen Stufen des Schieberegisters in Verbindung steht.

Kw/hs/me 5

309815/ 1065

Leerseite