DE2310624C3 - Taktsynchrone Zählkette für digitale Impulse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine bestimmte Zählkette, die insbesondere für die Anwendung in einem öffentlichen Fernsprech-Vermittlungssystem entwickelt wurde, aber auch auf anderen Gebiuen anwendbar ist. Zählketten unterscheiden sich von Zählanordnungen. Zur Erläuterung dieses Unterschiedes sei hier zunächst auf Zählanordnungen eingegangen.

Es ist bekannt, für die Zählung digitaler Impulse Zähl anordnungen zu verwenden, die ähnlich wie Schieberegister aufgebaut sind. Hier sind im allgemeinen die ersten Stufen in einem anderen Zustand als die restlichen Stufen der Zählanordnung, wenn diese mehrere Impulse gezählt hat. Bei diesen Zählanordnungen ist die Anzahl der jeweils eine Kippschaltung enthaltenden Stufen proportional der maximalen Anzahl der von dieser Zählanordnung jeweils zählbaren Impulse (vergleiche z. B. die aus zehn Stufen bestehenden Ringzählanordnungen in Rev. Scient. Instr. 17 [1946], Heft 5, S. 185 bis 189). Der Aufwand an Stufen bei einer ähnlichen Zählanordnung wurde durch die in der DT-AS 11 13 005 angegebene Maßnahme auf die Hälfte gesenkt.

Die bisher angegebenen Zählanordnungen haben den Vorteil, jeweils aus Moduln aufgebaut werden zu können, die für sich nur eine einzige oder wenige Stufen enthalten, wobei die Art der Verbindung zwischen aufeinanderfolgenden Moduln jeweils praktisch unabhängig von der Gesamtzahl der jeweils vorgesehenen Moduln ist. Die Anschlüsse zwischen den einzelnen Moduln sind hier also besonders einfach zu bewerkstelligen, indem nämlich unabhängig von der Gesamtzahl der Stufen bzw. Moduln die Anschlüsse zwischen zwei aufeinanderfolgenden Moduln stets in gleicher Art hergestellt werden können. Ein Nachteil dieser Zählanordnungen ist der hohe Aufwand an Stufen bzw. der hohe Aufwand an den Stufen entsprechenden Kippschaltungen, falls eine große maximale Anzahl von Impulsen zu zählen ist.

Daneben gibt es Zählketten, die im allgemeinen mit /i Stufen bis zu TV = (2"— 1) Impulse zu zählen vermögen, bei denen jedenfalls die Anzahl η der Stufen und damit die Anzahl der Kippschaltungen im allgemeinen außerordentlich viel geringer a's bei den bisher genannten Zählanordnungen ist. Die Verminderung der Stufenanzahl wird dadurch erreicht, daß nach Zählung mehrerer Impulse auch die ersten Stu fen der Zählkette im allgemeinen unterschiedliche Zustände aufweisen (vgl. die deutsche PatAnm M 19 190, S. 2, Zeile 98 bis 112). So kann z. B. eine Zählkette, die maximal bis zur Dualzahl 1111 1111

— das entspricht der Dezimalzahl N = 255 = 2^R

— 1 — zählen kann, aus nur η = 8 Stufen bestehen, statt aus 255 bzw. 128 Stufen, aus dene;i die zuerst genannten Zählanordnungen dann bestehen würden.

Die erfindungsgemäße Zählkette ist eine Zählkette dieser zuletzt beschriebenen Art. Unter diesen Zählketten kann man wiederum verschiedene Gruppen unterscheiden, nämlich insbesondere asynchrone Zählketten, vgl. Fig. 1, und taktsynchrone Zählketten, vgl. Fig. 2. Im folgenden soll der Unterschied dieser beiden Gruppen von Zählketten erläutert werden.

F i g. 1 zeigt das Prinzip einer bekannten asynchronen Zählkette, vergleiche z. B. den von der Firma Siemens hergestellten Baustein FLJ 181. Die in F i g. 1 schematisch dargestellte Zählkette besteht hier aus 6 Stufen bzw. Kippschaltungen 51... 56. Jede dieser Kippschaltungen weist einen negierten Ausgang Ό, einen nicht negierten Ausgang Q und einen Takteingang auf, wobei der negierte Ausgang 5 jeder vorhergehenden Stufe jeweils mit dem Takteingang der darauffolgenden Stufe verbunden ist.
Wird die Zählkette zunächst gelöscht, dann befinden sich alle Stufen in ihrem Grundzustand 5 = 0, in welchem am negierten Ausgang 2 jeweils noch kein Ausgangssignal auftritt. Diese asynchrone Zählkette zählt nun die Anzahl der dem Zählketteneingang T zugeführten digitalen Impulse auf folgende Weise: Beim ersten Impuls wird die Kippschaltung der Stufe 51 in ihren Nicht-Grundzustand S = 1 gesteuert. Vom zweiten, dem Zählketteneingang T zugeführten Impuls wird die Kippschaltung der Stufe 51 wieder in ihren Grundzustand ~Q = 0 gesteuert, wobei gleichzeitig die Kippschaltung der Stufe 52 in ihren Nicht-Grundzustand (2=1 gesteuert wird. Durch den dritten zu zählenden Impuls wird zusätzlich die Kippschaltung der Stufe 51 in den Nicht-

ao Grundzustand ζ? ⁼ 1 gesteuert. Durch den vierten zu zählenden Impuls wird die Kippschaltung der Stufe 53 in den Nicht-Grundzustand S=I gesteuert und gleichzeitig die beiden Kippschaltungen der Stufe Sl und 52 in deren Grundzustand 5 = 0 gesteuert. In tntsprechender V/eise steuern die folgenden Impulse die Zustände der verschiedenen Stufen bzw. Kippschaltungen, wobei von der in F i g. 1 gezeigten 6stufigen Zählkette insgesamt 2^e—1 = 63 Impulse maximal gezählt werden können.

Die in F i g. 1 gezeigte asynchrone Zählkette hat vorteilhafterweise einen einfachen Aufbau aus lauter gleichartigen Stufen, so daß eine solche Zählkette relativ leicht durch Hinzufügung weiterer Stufen nachträglich erweiterbar ist. Die jeweils zugefügten Stufen müssen dabei keinen anderen Aufbau aufweisen als die bisher vorhandenen Stufen der Zählkette, weil die Verbindungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen unabhängig von der Gesamtzahl der Stufen der Zählkette stets in gleicher Art hergestellt werden können. Weil im allgemeinen die Kippschaltungen in ihrem Inneren eine gewisse Verzögerung aufweisen, da sie z. B. Master-Slave-Kippschaltungen sind, tritt allerdings eine für manche Anwendungen zu große Gesamtverzögerung zwischen der Einspeisung des letzten zu zählenden Impulses am Zählketteneingang T und dem Ende aller in den verschiedenen Kippstufen dadurch hervorgerufenen Kippvorgänge auf, besonders wenn die Anzahl der Stufen sehr groß ist.

F i g. 2 zeigt das Prinzip einer bekannten taktsynchronen Zählkette, vergleiche z. B. den von der Firma Siemens hergestellten Baustein PLJ 211. Die in F i g. 2 schematisch gezeigte Zählkette besteht ebenfalls aus 6 Stufen 51... 5 6, die ebenfalls 6 Kippschaltungen, z. B. Master-Slave-Kippschaltungen, mit einer bestimmten inneren Laufzeit enthält. Diese taktsynchrone Zählkette benötigt zu ihrem Betrieb gleichzeitig zwei Signale, nämlich das Vorbereitungssignal am Eingang V und die Taktimpulse am Zählketteneingang T. Sowohl das Vorbereitungssignal als auch die Taktimpulse werden allen Stufen 51 ... 56 zugeführt, und zwar das Vorbereitungssignal jeweils über die Verknüpfungsschaltungen G. Nur bei Koinzidenz von Vorbereitungssignal und Taktimpulsen zählt diese Zählkette. Solange nur die Taktimpulse oder nur das Vorbereitungssignal dieser Zählkette zugeführt werden, zählt diese Zählkette noch nicht.

Im ersten Betricbsfall wird die Anzahl der dem synchron kippen, und daß daher nach dem Ende des Zählketteneingang T zugeführten Taktimpulse von Taktimpulses jeweils der neue Zählerstand sämtlicher dieser Zählkette gezählt, wobei am Vorbereitungs- Stufen 51... 56 praktisch sofort ausgelesen werden signaleingang V ein durch ein Dauersignal darge- kann, wohingegen bei der asynchronen Zählkette, wie stelltes Vorbereitungssignal liegt. Grundsätzlich kann 5 erläutert, hier zunächst noch eine längere, manchmal jedoch dieser Zählkette auch eine Folge von Takt- unangenehme Gesamtverzögerung abzuwarten ist. impulsen am Zählketteneingang T zugeführt und das Die in F i g. 2 gezeigte taktsynchrone Zählkette ge-Vorbereitungssignal durch einzelne Impulse gebildet stattet daher eine größere Zählgeschwindigkeit als die werden. In dem zuletzt genannten, zweiten Betriebs- in F i g. 1 gezeigte asynchrone Zählkette. Die taktfall zählt diese Zählkette die Anzahl jener dem Vor- io synchrone Zählkette hat jedoch gegenüber der asynbereitungssignaleingang V zugeführten Impulse, chronen Zählkette den manchmal störenden Nachteil, welche in Koinzidenz mit den dem Zählkettenein- daß die einzelnen Stufen jeweils einen unterschiedgang T zugeführten Taktimpulsen sind; falls die liehen Aufbau aufweisen, vgl. die Verschaltung der Dauer eines Vorbereitungssignalimpulses jedoch Verknüpfungsschaltung G, was eine nachträgliche Ermehrere Perioden der Taktimpulsfolge beträgt, dann 15 Weiterung der Stellenanzahl einer solchen Zählkette, liegt de facto der erste Betriebsfall vor, und es wird z. B. von 6 auf 20 Stellen, erheblich erschwert. Soll daher während der Dauer des Vorbereitungsimpulses nämlich die Anzahl der Stellen der taktsynchronen die Anzahl der dann auftretenden Taktimpulse gc- Zählkette vergrößert werden, so müssen jeweils Stuzählt. Im folgenden sei der Einfachheit halber der fen angeschlossen werden, die eine andere Verschalerste Betriebsfall angenommen, daß dem Vorberei- 20 tung aufweisen als alle übrigen Stufen der Zählkette, tungssignaleingang V ein Dauersignal als Vorberei- und insbesondere sind die elektrischen Verbindungen tungssignal zugeführt wird und daß die Anzahl der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen dieser dem Zählketteneingang T zugeführten Impulse von taktsynchronen Zählkette jeweils abhängig davon, wie der Zählkette gezählt wird. Der zweite Betriebsfall viele Stufen zwischen diesen Verbindungen und der verhält sich dazu analog, und der Fachmann kann 25 ersten Stufe Si dieser Zählkette insgesamt angeaus der folgenden Beschreibung des ersten Betriebs- bracht sind. Die nachträgliche Erweiterung einer taktfalls sich auch die Wirkungen im zweiten Betriebs- synchronen Zählkette ist also mitunter relativ umfall vorstellen, wenn er bedenkt, daß zur Weiter- ständlich und darüber hinaus auch aufwendig, da zählung um 1 Einheit jeweils nur die Koinzidenz von der Aufwand für Verbindungen und Verknüpfungs-Vorbereitungssignal und Taktimpuls nötig ist. 30 schaltungen je Stufe mit steigender Stellenzahl steigt.

Die Zählung^der Anzahl jener Taktimpulse, die Durch die DT-OS 20 22 810 ist eine Zählkette bewährend der Zuführung des Vorbcreitungssignals dem kannt, die die angegebenen Nachteile sowohl der Zählketteneingang T zugeführt werden, erfolgt im asynchronen Zählkette als auch der taktsynchronen ersten Betriebsfall dabei in folgender Weise: Im ge- Zählkette gleichzeitig weitgehend vermeidet und löschten Zustand der Kette befinden sich alle Stufen 35 gleichzeitig die angegebenen Vorteile beider Zählbzw. Kippschaltungen in ihrem Grundzustand 5 = 0. ketten weitgehend beibehält: Bei dieser Zählkette ist Vom ersten zu zählenden, dem Zählketteneingang T angestrebt, die einzelnen Stufen jeweils gleichartig zugeführten Taktimpuls wird nur die Kippschaltung aufzubauen, so daß eine nachträgliche Erweiterung der Stufe 51 in ihren Nicht-Grundzustand ~Q = 1 der Zählkette um beliebig viele weitere Stufen jeweils gesteuert, weil wegen der inneren Laufzeit in dieser 4° in relativ einfacher Weise möglich ist. Die Art der Kippschaltung, die ja z. B. eine Master-Slave-Kipp- Verbindungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden schaltung ist, das negierte Ausgangssignal ~Q dieser Stufen ist nämlich unabhängig von der Gesamtanzahl Stufe erst nach dem Ende des ersten Taktimpulses der Stufen der Zählkette. Die einzelnen Stufen könals Steuersignal V einem Signaleingang E jeder fol- nen daher auch in in integrierter Technik hergestellgenden Stufe 52... 56 über die Verknüpfungsschal- 45 ten Moduln enthalten sein, wobei zur Erweiterung tungen G zugeführt wird. Der zweite zu zählende, der Zählkette stets Moduln gleichen Aufbaues verdem Zählketteneingang T zugeführten Taktimpuls wendet werden können. Der Aufwand je Stufe ist steuert die Kippschaltung der ersten Stufe 51 wieder unabhängig vom Stellenwert dieser Stufe. Diese Zählin ihren Grundzustand (7 = 0 und die Kippschaltung kette ist außerdem schneller als die entsprechende der zweiten Stufe 52 in den Nicht-Grundzustand 50 asynchrone Zählkette, indem bereits kurze Zeit nach (7=1- Weil am negierten Signalausgang (7 dieser dem Ende des Taktimpulses aus sämtlichen Stellen zweiten Stufe S2 wegen der Verzögerung im Inneren der Zählerkette der neue Zählerstand ausgelesen der Stufe 52 während des zu zählenden Taktimpulses werden kann.

noch kein Steuersignal V auftritt, verbleibt die Stufe Die zuletzt genannte Zählkette ist taktsynchron,

53 und ebenso die nachfolgenden Stufen 54 ... 56 55 von einem Vorbereitungssignal vorbereitet und ent-

zunächst noch im Grundzustand 5 = 0· Erst durch hält mehrere Stufen, die jeweils eine Kippschaltung

die späteren Taktimpulse werden in entsprechender mit einer inneren Laufzeit aufweisen, welche minde-

Weise auch die Kippschaltungen der Stufen 53... 56 stens gleich der Taktimpulsdauer und höchstens etwa

in ihren Nicht-Grundzustand 5 ■= 1 gesteuert. Die gleich der Periode der Dauer der Taktimpulse ist. Bei

Zählung erfolgt hier also grundsätzlich ähnlich wie 60 dieser Zählkette werden den Takteingängen aller

bei der asynchronen Zählkette, jedoch insbesondere Stufen gleichzeitig Taktimpulse zugeführt. Der Vor-

mit dem Unterschied, daß gleichzeitig mit den zu bereittingssignaleingang ist mit den Signaleingängen

zählenden Taktimpulsen ein Vorbereitungssignal am zur Zuführung von Steuersignalen in der Weise ver-

Vorbereitungssignaleinpang V der Zählkette liegen bundcn, daß der ersten Stufe stets das originale oder

muß. 65 stets das negierte Vorbereitungssignal selbst als

Gegenüber der asynchronen Zählkette besitzt die Steuersignal zugeleitet wird und daß jeder einer vor-

taktsynchronc ZählkcUc den Vorteil, daß alle Stufen hergehenden Stufe folgenden Stufe jenes Steuersignal

bzw. Kippschiiliimircn. Miucit mc jeweils kippen, dann zugeleitet wird, das jeweils ein Ausoanc einer der

vorhergehenden Stufe zugeordneten Verknüpfungsschaltung liefert. Dem ersten Eingang dieser Verknüpfungsschaltung wird das dieser vorhergehenden Stufe zugeleitete Steuersignal und dem zweiten Eingang dieser Verknüpfungsschaltung wird ein Ausgangssignal dieser vorhergehenden Stufe zugeleitet.

Ein Nachteil der zuletzt genannten Zählkette besteht darin, daß sowohl für Vorwärtszählung als auch für Rückwärtszählung jeweils mehrere durch die ganze Zählkette hindurchgehende, mit jeder einzelnen Stufe verbundene Leitungen benötigt werden, vgl. die Vorbereitungssignalleitungen für jede Zähleinrichtung. Darüber hinaus ist die Belastung der Signalquellen, welche diesen durchgehenden Leitungen Signale zuleiten, nicht konstant, sondern abhängig von der Anzahl der Stufen der Zählkette, was die beliebige Erweiterbarkeit der Anzahl der Stufen dieser Zählkette einschränkt. Zusätzlich sind sowohl für das Vorwärtszählen als auch für das Rückwärtszählen jeweils Verknüpfungsschaltungen I und III mit je drei Signal eingängen vorgesehen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine der zuletzt genannten Zählkette entsprechende Zählkette mit gleich hoher Zählgeschwindigkeit und mit stufenanzahlunabhängigem Stufenaufbau zur Verfügung zu stellen, bei welcher jedoch der Aufwand verringert ist, nämlich dt-r Aufwand für durchgehende Leitungen und der Aufwand für die Verknüpfungsschaltungen. Insbesondere soll höchstens die den Taktimpuls den Stufen zuführende Taktleitung in der Weise durch die ganze Zählkette hindurchgehen, daß die Signalquelle, nämlich die Zählimpulsquelle, abhängig von der Anzahl der Stufen der Zählkette belastet wird — Taktimpulsgeneratoren haben ohnehin normalerweise eine hohe Ausgangsleistung. Hingegen sollen aber alle anderen Signalleitungen der Zählkette eine stufenanzahlunabhängige Belastung aufweisen. Insbesondere wird die Anbringung einer eigenen Zählaufrufleitung, welche bei der in der DT-AS 20 22 801 beschriebenen Zählkette enthalten ist, vermieden. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Zählkette ist also besonders einfach, und die Anforderungen an die Leistung der die Vorbereitungssignale liefernden Signalquellen sind besonders gering, wodurch auch dort der Aufwand gering sein darf.

Die Erfindung geht also aus von einer taktsynchronen, von einem Vorbereitungssignal vorbereiteten Zählkette mit mehreren Stufen, die jeweils eine Kippschaltung mit einer inneren Laufzeit, welche mindestens gleich der Taktimpulsdauer und höchstens etwa gleich" der Periode der Dauer der Taktimpulse ist, enthalten, wobei den Takteingängen aller Stufen gleichzeitig Taktimpulse zugeführt werden und der Vorbereitungssignaleingang mit den Signaleingängen zur Zuführung von Steuersignalen in der Weise verbunden ist, daß der ersten Stufe stets das originale oder stets das negierte Vorbereitungssignal selbst als Steuersignal zugeleitet wird und daß jeder einer vorhergehenden Stufe folgenden Stufe jenes Steuersignal zugeleitet wird, das jeweils ein Ausgang einer der vorhergehenden Stufe zugeordneten Verknüpfungsschaltung liefert, wobei dem ersten Eingang dieser Verknüpfungsschaltung das dieser vorhergehenden Stufe zugeleitete Steuersignal und dem zweiten Eingang dieser Verknüpfungsschaltung ein Ausgangssignal dieser vorhergehenden Stufe zugeleitet wird.

Die erfindungsgemäße Zählkette ist dadurch gekenn?cichnet. daß für eine bestimmte Zählrichtiins in jeder Stufe nur ein einziger Steuersignaleingang oder Vorbereitungssignaleingang vorgesehen ist und daß der nur zwei Signaleingänge aufweisenden Verknüpfungsschaltung jeweils nur das der zugeordneten Stufe zugeführte Steuersignal und das Ausgangssignal der zugeordneten Stufe als Eingangssignale zugeführt werden.

Wie bereits erwähnt, zeigen die Fig. 1 und 2 das Prinzip bekannter Zählketten.

ίο Die Erfindung wird an Hand der in den Fig. 3 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert, wobei die

Fig. 3 und 4 zwei Varianten einer vorwärts zählenden Zählkette,

Fig. 5 eine Variante einer wahlweise vorwärts oder rückwärts zählenden Zählkette,

F i g. 6 eine einzelne Dekade einer vorwärts zählenden dekadischen Zählkette und

F i g. 7 einen Baustein mit zwei Stufen einer wahlweise vorwärts oder rückwärts zählenden Zählkette, die im Innern des Bausteins mit Teilen des Dekodierers verbunden ist, zeigen.

Das in F i g. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt eine taktsynchrone Zählkette dar, welehe von einem Vorbereitungssignal vorbereitet wird. Das Vorbereitungssignal wird dem Vorbereitungssignaleingang V zugeführt. Die zu zählenden digitalen Impulse, die hier jeweils Taktimpulse darstellen, werden den verschiedenen taktgesteuerten Stufen Sl, S 2, 53, S 4, S 5 und S 6 gleichzeitig zugeführt, und zwar jeweils dem Takteingang dieser Stufen.

Die Stufen enthalten jeweils eine Kippschaltung, die eine innere Laufzeit aufweist, welche mindestens gleich der Taktimpulsdauer und höchstens etwa gleich der Periodendauer der Taktimpulse ist. Die Kippschaltung kann z. B. jeweils durch einif Master-Slave-Kippschaltung gebildet sein, also durch eine solche Kippschaltung, deren innere Laufzeit vorteilhafterweise jeweils durch die Dauer der Taktimpulse selbst gesteuert wird.

Der Vorbereitungssignaleingang V ist mit den Signaleingängen E der verschiedenen Stufen Sl... S6 in besonderer Weise verbunden, nämlich so, daß während des Zählvorgangs ein aus dem Vorbereitungssignal erzeugtes Steuersignal V diesen Signaleingängen jeweils zugeleitet wird. Das Steuersignal V wird dabei jeweils in folgender Weise erzeugt:

Den Signaleingängen E der ersten Stufe Sl wird hier das negierte Vorbereitungssignal als Steuersignal direkt zugeführt — bei entsprechender Polarität des Vorbereitungssignals könnte dieser ersten Stufe Sl auch das originale Vorbereitungssignal als Steuersignal direkt zugeleitet werden. Den Signaleingängen E der übrigen Stufen wird jeweils ein Vorbereitungssignal V zugeleitet, das jeweils einerseits au; dem der vorhergehenden Stufe zugeleiteten Vorbe reitungssignal V und andererseits aus dem Ausgangs signal dieser vorhergehenden Stufe durch Verknüp fung gebildet wird. Dies erfolgt dabei in der Weise daß den Signaleingängen E jeder einer vorhergehen den Stufe, z.B. S3, folgenden Stufe, hier S4, jene Steuersignal V zugeleitet wird, das jeweils ein Aus gang einer der vorhergehenden Stufe, hier S3, züge ordneten Verknüpfungsschaltung liefert. An de ersten Eingang dieser Verknüpfungsschaltung wir das dieser vorhergehenden Stufe, hier S3, zugeleitet Steuersignal V gelegt und an den zweiten Eingan dieser Verknüpfungsschaltung wird das Ausgangs

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ίο

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J. .ei de, in P₁' 2

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Die erfindungsgemäße, in Fig 3 eezeiete Zähl Ι!!ίί! ^das. ^ne8^ie _A ^rte Ausgangssignal £, sondern das kette unterscheidet sich also von der bekannte? ή ,ο S Se „TY ^AusS^ang^ssig^naI Q der zugeordneten der F i g. 2 gezeigten Zählkette insbesonderdadurch ^al dn?SS Γΐί' "^ ^- Vo.bereitungsdaß bei der erfindungsgemäßen Zählkette vorteilS en Durch crnsn^H v^g i^r,?^ahII\^e.^{tte vorbere}" terweise jede der Stufen 51... 56 jeweils gleichartie F^an« _m?5^P " Verbindung dieses zweiten aufgebaut ist, wohingegen bei dir bekannten in Werfen A- ^*" ^' "* ^™ "^ "'" Fig. 2 gezeigten Zählkette jede Stufe einen unter- *₅ S also T"⁸v^de^^7uS^eo/^dneten Kippschaltung schiedlichen Aufbau aufweist, der jeweils vom £ - JhLa L · ^{VorwartszahIun}S "der Rückwärtslenwert der betreffenden Stufe in der Zählkette ab- Glied L u*™ ^vorg^{esehen werden}· ^{Jedes UND}" hängt. Die einzelnen Stufen der erfindun, gemäßen de £n Fin " ^einem.^ODER-^GIied äquivalent, an Zählkette weisen also vorteilhafterweise einen beson" fen inven"ne"!? T"¹?" ^" ^^{schdebenen Sl}^^na" ders einfachen Aufbau auf, wobei die einzelnen Stu ,o ^Ien'^nver^tiei}^e Signale gelegt werden. fen unter sich gleichartig aufgebaut sind, wodurch dune Je^fiot ^ iT ^Au _u ^sfü.h™ngsbeispiel der Erfineine nachträgliche Erweiterung der Zählkette /ß So? _Vlf rI ^elches _K ^{sehr ahn}^h wie das in Fig. 3 von 6 auf 20 Stufen, vorteilhafterweise in besonders SK '^^fuhTun^^be\^¹ aufgebaut ist. Es untereinfacher Weise möglich ist. Es müssen dann näm ££,ϊ ™ ^wesent^hen dadurch, daß als Verlieh zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen n^r 3, Gh"eder ^ η ⁸I" ⁿ'^{Cht ausschließlic}h UND-der Ausgang V der vorhergehenden Stufe mit dem UND Glied"^de™ ^abwechse!"^d ODER-Glieder und Eingang V der nachfolgenden Stufe und ähnlich ™ und NAN?r, η ' ^Stre"^{g eenommen} NOR-Glieder entsprechende Ausgang und Eingang der mit dim Eingang diuN^riT^n ^-^ ^d? '^' Eingang T verbundenen Taktimpulsleitune verbun- ordn2 r ^UND-Gheder wird jewe.ls das der zugeden werden, also keine solchen Verbindung S ₄₀ g_ef_e"t "JT ^ ^zu^^eleitete Steuersignal V Verdrahtungen vorgesehen werden die jeweils ab' IJNn rr η ⁸· ^ge" ^a" ^zweiten Einaang dieser hängig vom betreffenden Stellenwert der nachfolsen- AiKfiih I ^JC'^Vei'^{S W}'^{e bei dem in F}' §· ³ gezeigten den Stufe ist, vgl. hierzu die insofern nachteiligere derT_Uo^ ?^SP^'' ^{das negierte} Ausgangssignal S Zählkette in F i g. 2. Die Zählgeschwindigkeit der _er- ersten F ü Kippschaltung gelegt wird. An den findungsgemäßen Zählkette ist dabei außerordentlich 45 S^₁SSS ^der °^DEff^{Iieder wird} i^e»^{eils das} hoch, wed die innere Laufzeit in den genannten V- si/n f ^gf^ordneten Kippschaltung zugeleitete Steuerknüpfungsschaltungen üblicherweise klein ist Die 1 t c" ^ne?^{ierter Form} gelegt, wohingegen an den maximal erreichbare Zählgeschwindigkeit ist im we 2 _A ^tlngan2 ^dleser ODER-Glieder das nicht nesentlichen durch die innere Laufzeit in diesen V- f ^Ausg^ang^ssignal Q der zugeordneten Kippschalknüpfungsschaltungen begrenzt. Falls sehr viele Stu « ρ,^η8,^§εΙεδ^ι ^^VIrd- ^Das Ausgangssignal der ODER-fen S vorgesehen sind, dann liegen zwar entsprechend ^h- zusätzlich negiert und stellt dann viele Verknüpfungsschaltuneen in Reihe iedoch ist Z ^Qiese^_f ^neg'^erten Form das den Signaleingäneen E die Gesamtlaufzeit durch alle Verknüpfungsschaltun da " ^{iolgenden Stufe} zugeleitete Steuersignal V

gen hindurch im allgemeinen sogar erheblich kleiner !w* ;„ r- ,

als die Gesamtverzögerung der bekannten asynchro- « wekt t \ '^g" §^ezeiS^te Ausführungsbeispiel nen, in Fi g.l gezeigten Zählkette. Die Zähleeschwin n'fu^{8 gen}"^{ber dem in Fi}S-3 gezeieten Ausfühdigkeit der in F ig. 3 gezeigten, erfindungfgemTßTn HSh^''¹ f? ^V°^{rleil auf}' ^{daß d}ie^aufzeit der Zählkette ist also ähnlich groß wie die Zählgeschw^ ~„ t |^eS,.^Cn^aIteten Verknüpfungsschaltungen der digkeit der in F i g. 2 gezeigten, bekannten taktsvn- fnShSi τ ?^{te etWa haIb so} ?^{roß ist wie die ent}" chronen Zählkette. Die Pause zwischen zwei aufein- 60 füh™«?- f^{ZClt des in Fi}8³ gezeigten Ausanderfolgenden, zu zählenden TaktimpulsenTaLn AusförStTh * T ^ ^{dem in Fi}S"³ ^igten also bei der erfindungsgemäßen Zählkette relativ kurz wSt 2 «?^{Spi ISt nämlich dav}"n ausgegangen sein, nämlich bei Verwendung von Master-Slav " · ρ , ^}ede Verknüpfungsschaltung für sich

Kippschaltungen enthaltenden Stufen etwa gleich der Fi α Γ α ^heS^ende Verstärker enthält, wie in Laufzeit der in Reihe geschalteten VerknüpfunPs- 6, AuffiihnmK — ,^1S'· ^{Bei dem in Fi}g-⁴ gezeigten ichaltungen, wohingegen bei der in Fig 1 gezeiefen J^us;^uh'^URg^sbeis_P1el genügt es, einen einzigen Verjekannten asynchronen Zählkette die Pause zwi Darilh· ,T ^VerknüP^fungsschaltung vorzusehen, ichen zwei aufeinanderfolgenden, zu zählenden Im- eezeiaVTn T ^di^e _u ^ZahIS^eschwindigkeit des in Fig. 4

gezeigten Austuhrungsbeispiels etwa doppelt so groß

11 12

wie die Zählgeschwindigkeit des in F i g. 3 gezeigten hinaus sind bei diesem Ausführungsbeispiel in dem

Ausführungsbeispiels. Modul jeweils noch Teile eines Decodierers ange-

Da jedoch auch die in Fig. 3 gezeigten UND- bracht, das die DecodlergatterDG mit den Ausgän-Glieder statt aus zweistufigen Verstärkern auch aus gen 0', 1', 2', 3' enthält. Eine Zählkette, die aus meh-Anordnungen mit sehr viel kürzerer Laufzeit, z.B. 5 reren, gemäß Fig. 7 aufgebauten Moduln besteht, aus einstufigen Anordnungen gebildet werden kön- enthält also bereits Teile jenes Decodierers, über den nen, kann prinzipiell auch das in F i g. 3 gezeigte der Zählerstand der Zählkette in decodierter Form Ausführungsbeispiel so ausgestaltet werden, daß eine abgelesen werden kann. Da jedes Modul nur die besonders hohe Zählgeschwindigkeit erreicht wird — Decodiergatter DG enthält, wird innerhalb jedes Moz. B. stellen als Emitterfolge gestaltete Verstärker io duls nur gemäß »eins aus vier« decodiert. Zusätzlich solche mit einem einstufigen Verstärker ausgestattete sind auf dem Modul noch die Ausgänge QT, (72 vorUND-Glieder dar. deren Ausgangssignal nicht ne- gesehen, an denen der Zustand der zugeordneten giert ist. Kippschaltungen abgefragt werden kann.

Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel weist Die in Fig. 5 gezeigten Löschschaltungen RG diezwar nur in jeder zweiten Stufe den jeweils gleichen 15 nen zum Löschen der Zählkette und sind in der Aufbau auf, so daß bei einer nachträglichen Erwei- Weise eingefügt, daß eine Löschung eintritt, falls terung des in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels gleichzeitig beide Vorbereitungssignale den Eingänjeweils zwei verschiedene Stufentypen zur Verfugung gen V und R, und außerdem ein Taktimpuls dem gestellt werden müssen, e^c sei denn, daß Bausteine Zählketteneingang T zugeführt werden. In diesem Bl, B2 bzw. /?3 verwendet werden, die jeweils für 20 Falle wird die Zählkette praktisch sofort gelöscht, sich bereits zwei Stufen enthalten. Bei solchen Bau- Entsprechende Löschschaltungen sind ebenfalls bei steinen B können die Verbindungen zwischen zwei dem in F i g. 6 und 7 gezeigten Modul vorgesehen,
aufeinanderfolgenden Bausteinen jeweils unabhängig Dem in F i g. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt von der Gesamtanzahl der Stufen der Zählkette aus- ein allgemeineres Prinzip zugrunde, nämlich folgengestaltet werden, wie in Fi g. 4 erkennbar ist. Bei der 25 des:

in F i g. 4 gezeigten Variante des erfindungsgemäßen Es weist einen 1. und einen 2. Vorbereitungs-

Ausführungsbeispiels sind also im wesentlichen samt- signaleingang V und R auf, wobei der 1. Vorberei-

Iiche Vorteile der erfindungsgemäßen Zählkette eben- tungssignaleingang V mit den Signaleingängen aller

falls vorhanden trotz des streng genommen unter- Stufen in zwei verschiedenen Weisen verbunden sein

schiedlichen Aufbaus jeweils zweier direkt aufein- 30 kann: nämlich so, daß die Verknüpfungsschaltung

anderfolgender Stufen. jeder Stufe jeweils ein UND-Glied ist, an deren zwei-

Bei der genannten Verschaltung der Verknüpfung.-.- ten Eingang das negierte Ausgangssignal Q der der schaltungen des in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbei- Verknüpfungsschaltung zugeordneten Stufe gelegt spiels bereitet das Vorbereitungssignal eine Vorwärts- wird, so daß das !.Vorbereitungssignal eine Vorzählung der Zählkette vor. Würde man an die zweiten 35 wärtszählung vorbereitet, oder so, daß die Verknüp-Eingänge der verschiedenen Verknüpfungsschaltun- lungsschaltungen von aufeinanderfolgenden Stufen gen jeweils statt des negierten das nicht negierte abwechselnd ein UND-Glied bzw. ein ODER-Glied Ausgangssignal der zugeordneten Kippschaltung bzw. sind, und zwar jeweils ein UND-Glied, dessen 2. Einumgekehrt das nicht negierte statt des negierten Aus- gang das negierte Ausgangssignal Q der jeweils zugeuangssignals der zugeordneten Kippschaltung legen. 40 ordneten Stufe geleitet wird, und ein ODER-Glied. dann würde diese Ausgestaltung durch ein Vorberei- an dessen 2. Eingang das nicht negierte Ausgangstungssignal für eine Rückwärtszählung dieser Zähl- signal Q der jeweils zugeordneten Stufe gelegt wird, kette vorbereitet. so daß das 1. Vorbereitungssignal eine Vorwärtszäh-

Bei dem in F i g. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel lung der Zählkette vorbereitet. Die Zählkette weist der Erfindung sind zusätzliche Maßnahmen vorge- 45 ferner den zweiten Vorbereitungssignaleingang R auf, sehen, damit diese Zählkette wahlweise vorwärts und der mit den Signaleingängen aller Stufen ebenfalls auf rückwärts zählen kann. Hierzu ist in Unterschied zu zwei verschiedene Weisen verbunden sein kann, nämdem in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel vorge- lieh so, daß die Verknüpfungsschaltung jeweils ein sehen, daß diese Zählkette zwei Vorbereitungssignal- UND-Glied ist, an deren 2. Eingang das nicht neeingänge, nämlich einen ersten Vorbereitungssignal- 50 gierte Ausgangssignal Q der zugeordneten Stufe geeingang V für die Vorwärtszählung und einen zweiten legt wird, so daß das 2. Vorbereitungssignal eine Vorbereitungssignaleingang R für die Rückwärts- Rückwärtszählung der Zählkette vorbereitet, oder so, zählung aufweist; zunächst sei vernachlässigt, daß daß die Verknüpfungsschaltungen von aufeinanderzusätzlich die Löschschaltungen RG vorgesehen sind. folgenden Stufen abwechselnd ein ODER-Glied bzw. Die vorwärts zählende bzw. rückwärts zählende Wir- 55 ein UND-Glied sind, und zwar jeweils ein ODER-kung der beiden verschiedenen Vorbereitungssignale, Glied, an dessen 2. Eingang das negierte Ausgangswobei normalerweise nur eines von beiden zugeführt signal Q der jeweils zugeordneten Stufe gelegt wird wird, ergibt sich bereits aus den oben zu F i g. 4 ge- und ein UND-Glied, an dessen 2. Eingang das nicht machten Ausführungen hinsichtlich der Wirkung, die negierte Ausgangssignal Q der jeweils zugeordneten jeweils die Zuleitung des negierten Ausgangssignals 60 Stufe gelegt wird, so daß der 2. Vorbereitungssignaloder des nicht negierten Ausgangssignals der Kipp- eingang eine rückwärts zählende Zählkette vorbereitet, schaltung zu dem zweiten Eingang der dieser Stufe Durch diese nach diesem allgemeineren Prinzip zugeordneten Verknüpfungsschaltung mit sich bringt. aufgebaute Zählkette wird erreicht, daß während des

Zwei einzelne, auf einem gemeinsamen Modul an- Zählvorganges ein dem 1. Vorbereitungssignaleingebrachte Stufen einer ganz ähnlich aufgebauten 65 gang V zugefühltes 1. Vorbereitungssignal eine Vor-Zählkette sind in F i g. 7 gezeigt — dort sind jedoch wärtszählung, hingegen ein dem 2. Vorbereitungsdie Signaleingänge E zusätzlich jeweils mit einem signal R zugeführtes zweites Vorbereitungssignal eine Setz-Eingang SSl bzw. SS2 verbunden. Darüber Rückwärtszählung vorbereitet.

In F i g. 6 ist nochmals das in F i g. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel gezeigt, jedoch mit dem Unterschied, daß nunmehr zusätzliche Ausgänge ASl. AS2, AS3, AS4 und Ü bzw. V' vorgesehen sind, welche mit Hilfe des Gatters UG teilweise miteinander so verknüpft sind, daß die Ausgänge dieser Stufen ASl, AS2, AS3, AS4 bzw. einzelne dieser Stufen eine rückkoppelnde Verbindung mit einem oder mehreren Eingängen der Stufen über UG aufweist, wodurch die maximale Anzahl der von der Zählkette zählbaren Impulse kleiner ist als diese Anzahl ohne Rückkopplung wäre. Bei dem in F i g. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Rückkopplung jeweils so ausgestaltet, daß die gezeigten vier Stufen die Schaltung für die einzelne Dekade eines vorwärts zählenden dekadischen Zählers darstellt. Das Gatter UG stellt hier sozusagen einen Decodierer dar, der beim übergang von der Zählerstellung 9 auf die nächste Zählerstellung ein Rücksetzen aller Stufen bewirkt, wobei gleichzeitig

am Ausgang Ü ein den Übertrag auslösendes Signal am Aussang V" entsteht. Dieser Ausgang V" ist mit dem i/Vorbereitungssignaleingang V der nächsten Dekade zu verbinden. Die Eingänge R aller Dekaden

sind miteinander nicht verbunden — ihnen wird nur dann ein zweites Vorbereitungssignal zusammen mit der Zuführung eines ersten Vorbereitungssignals an den Eingang V der ersten Dekade zugeführt, wenn die gesamte^Zählkette gelöscht werden soll. Bei diesem

ίο Ausführungsbeispiel werden also die durchgestrichenen Glieder nahe den Ausgängen V" und «"nicht benötigt, ebenso werden diese Ausgänge V", R" selbst an sich nicht mehr benötigt. Sie sind hier nui deswegen vorhanden, weil hier ein Modul mit viei

Stufen mit dem Aufbau ähnlich wie das in F i g. f gezeiete Ausführungsbeispiel als ein eine Dekade enthaltendes Modul verwendet ist; das Gatter UG kann dabei ursprünglich als ein Bestandteil eines am Modul ancebrachten Dekodierteils sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Taktsynchrone, von einem Vorbereitungs-Bgnal vorbereitete Zählkette mit mehreren Stufen, die jeweils eine Kippschaltung mit einer inneren Laufzeit, welche mindestens gleich der Taktimpulsdauer und höchstens etwa gleich der Periode der Dauer der Taktimpulse ist, enthalten, wobei den Takteingängen aller Stufen gleichzeitig Taktimpulse zugeführt werden und der Vorbereitungssignaleingang mit den Signaleingängen zur Zuführung von Steuersignalen in der Weise verbunden ist. daß der ersten Stufe stets das originale oder stets das negierte Vorbereitungssignal selbst als Steuersignal zugeleitet wird und daß jeder einer vorhergehenden Stufe folgenden Stufe jenes Steuersignal zugeleitet wird, das jeweils ein Ausgang einer der vorhergehenden Stufe zugeordneten Verknüpfungsschaltung liefert, wobei dem ersten Eingang dieser Verknüpfungsschaltung das ao dieser vorhergehenden Stufe zugeleitete Steuersignal und dem zweiten Eingang dieser Verknüpfungsschaltung ein Ausgangssignal dieser vorhergehenden Stufe zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß für eine bestimmte Zählrichtung (vorwärts oder rückwärts) in jeder Stufe nur ein einziger Steuersignaleingang bzw. Vorbereitungssignaleingang (V) vorgesehen ist und daß der nur zwei Signaleingänge aufweisenden Verknüpfungsschaltung jeweils nur das der zügeordneten Stufe zugeführte Steuersignal sowie das Ausgangssignal der zugeordneten Stufe als Eingangssignale zugeführt werden (F i g. 3).

2. Zählkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltung jeweils eine Master-Slave-Kippschaltung ist.

3. Zählkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung ein UND-Glied ist, an deren zweiten Eingang das negierte Ausgangssignal (Q") der der Verknüpfungsschaltung zugeordneten vorhergehenden Stufe (53) gelegt wird, so daß das Vorbereitungssignal eine Vorwärtszählung vorbereitet (Fig. 3).

4. Zählkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung ein UND-Glied ist, an deren zweiten Eingang das nicht negierte Ausgangssignal (Q) der zugeordneten Stufe (53) gelegt wird, so daß das Vorbereitungssignal eine Rückwärtszählung der Zählkette vorbereitet.

5. Zählkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltungen von aufeinanderfolgenden Stufen (52, 53) abwechselnd ein UND-Glied bzw. ein ODER-Glied sind, und zwar jeweils ein UND-Glied, an dessen zweiten Eingang das negierte Ausgangssignal (Q") der jeweils zugeordneten Stufe (52) geleitet wird, und ein ODER-Glied, an dessen zweiten Eingang das nicht negierte Ausgangssignal (Q) der jeweils zugeordneten Stufe (53) gelegt wird, so daß das Vorbereitungssignal eine Vorwärtszählung der Zählkette vorbereitet (F i g. 4).

6. Zählkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltungen von aufeinanderfolgenden Stufen abwechselnd ein ODER-Glied bzw. ein UND-Glied sind, und zwar jeweils ein ODER-Glied, an dessen zweiten Eingang das negierte Ausgangssignal (2) der jeweils zugeordneten Stufe gelegt wird und ein UND-Glied, an dessen zweiten Eingang das nicht negierte Ausgangssignal (Q) der jeweils zugeordneten vorhergehenden Stufe gelegt wird, so daß das Vorbereitungssignal eine Rückwärtszählung der Zählkette vorbereitet.

7. Zählkette nach Anspruch 3 oder 5 und nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie nur einen einzigen für Vorwärtszählung bestimmten ersten und nur einen einzigen für Rückwärtszählung bestimmten zweiten Vorbereitungssignaleingang (V, R) aufweist, daß der erste Vorbereitungssignaleingang (V) mit den Signaleingängen aller Stufen gemäß Anspruch 3 oder Anspruch 5 verbunden ist und daß der zweite Vorbereitungssignaleingang (R) mit den Signaleingängen aller Stufen gemäß Anspruch 4 oder Anspruch 6 verbunden ist.

8. Zählkette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Signaleingang/-eingänge (£) jeder Stufe (51, 52, 53, .^C4) mit einem Setz-Signaleingang verbunden ist (Fig. 7).

9. Zählkette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählkette aus mehreren Moduln (51, 52, 53, 54, 55, 56 bzw. Bl, B2, B3) zusammengesetzt ist, die jeweils eine oder mehrere Stufen enthalten (Fig. 3, Fig. 4).

10. Zählkette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleingänge der Stufen mit den Signaleingängen eines Decodierers verbunden sind (F i g. 6 und 7).

ti. Zählkette nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge mehrerer Stufen (ASi, /452, /153, /154) eine rückkoppelnde Verbindung mit einem oder mehreren Eingängen der Stufen (über UG) aufweisen, so daß die maximale Anzahl der von der Zählkette zählbaren Impulse wegen der Rückkopplung kleiner als die maximale Anzahl der zählbaren Impulse ohne Rückkopplung ist (F i g. 6).

12. Zählkette nach Anspruch 9 und nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Moduln jeweils Teile des Decodierers angebracht sind (F i g. 7).

13. Zählkette mit nur einem einzigen für Vorwärtszählung bestimmten ersten und nur einem einzigen für Rückwärtszählung bestimmten zweiten Vorbereitungssignaleingang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Signaleingang (E) der Kippschaltung jeweils ein Verknüpfungsglied (RG), das das der Vorwärtszählung und das der Rückwärtszählung entsprechende Steuersignal miteinander verknüpft, vorgeschaltet und den Ausgängen (Q, Q") der Kippschaltung jeweils Verknüpfungsglieder (AG), die die Ausgangssignale (Q, Q~) der Kippschaltung jeweils mit dem Eingangssignal der Kippschaltung verknüpft, nachgeschaltet sind, welche bei gleichzeitigem Anlegen identischer Signale an die Vorbereitungssignaleingängc (V, R) ein Löschsignal der zugeordneten Stufe und den nachfolgenden Stufen zuführen (F i g. 5 bis 7).