DE2418653C3

DE2418653C3 - Vorrichtung zum Anzeigen eines Extremwertes einer Folge von Digitalwerten

Info

Publication number: DE2418653C3
Application number: DE2418653A
Authority: DE
Inventors: Christopher John High Wycombe Buckinghamshire Bussey (Ver. Koenigreich)
Original assignee: POST OFFICE LONDON
Current assignee: POST OFFICE LONDON
Priority date: 1973-04-19
Filing date: 1974-04-18
Publication date: 1980-02-14
Also published as: DE2418653A1; US3924078A; JPS5048818A; CA1005919A; DE2418653B2; FR2226704A1; FR2226704B1; GB1485616A; NL7405367A; AU6773574A; SE403022B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Extremwertes einer Folge von Digitalwerten mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen. Eine solche Vorrichtung ist aus der GB-PS 788 993 bekannt.

Während bei der Vorrichtung gemäß dieser Druckschrift die höchste bzw. niedrigste Zahl aus einer endlichen Gruppe von Zahlen bestimmt werden soll, ist die vorliegende Erfindung für die Anwendung insbe-" > sondere beim Testen einer lmpulskodemodulationsschaltung bestimmt, wobei ein Extremwert in einer fortlaufenden Folge von Digitalwerten erkannt werden soll. Diese Aufgabenstellung steht auch im Gegensatz zu der Aufgabe, die der US-PS 2949228 zu-

i" gründe liegt; auch dort werden jeweils endliche Gruppen von Impulsen verglichen und die Vergleiche erfolgen mit Hilfe eines !Comparators, isoweit übereinstimmend mit der Lehre der vorliegenden Erfindung.

ι "> Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe erfordert jedoch eine dynamisch arbeitende Vorrichtung, deren Merkmale in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannt sind; diese Merkmale lassen sich den beiden erwähnten Druck-

'<> Schriften weder einzeln noch in Kombination entnehmen.

Die Unteransprüche definieren zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstands der Erfindung, insbesondere für den Fall, daß ein Vorzeichendigit zu be-

-'> rücksichtigen ist.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt als Blockdiagramm eine Ausführungs-

üi form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm der Betriebsweise der Vorrichtung von Fig. 1.

Ein Impulskodemodulationsrnultiplexeingangssignal y wird über eine Leitung 1 an ein UND-Gatter 2

τ. gelegt, das von einem über eine Leitung 3 ankommenden Zeitschlitzimpuls χ vorgegebener Länge gesteuert wird, so daß der Ausgang des Gatters 2 auf die Leitung 4 aus aufeinanderfolgenden Worten aus demselben Zeitschlitz besteht. Die Leitung 4 ist mit

in dem Eingang eines Speicherregisters 5 verbunden, das genügend Speicherelemente zum Speichern eines ganzen Wortes aufweist. Das Register 5 wird als A-Speicher bezeichnet. Die Speicherelemente des Registers 5 außer demjenigen für das signifikanteste Digit,

ι -, das das Vorzeichen des gespeicherten Wertes angibt, sind über eine Leitung oder über eine Gruppe von Leitungen 6 mit dem Eingang eines Digitalvergleichers 7 verbunden, dessen anderer Eingang über eine Leitung oder eine Gruppe von Leitungen 9 von Spei-

Mi cherelementen eines weiteren Speicherregisters 8, einem sogenannten B-Register, verbunden ist.

Der Vergleicher 7 hat drei Ausgänge, die mittels entsprechender Leitungen 10, 11 und 12 mit einer Steuerlogikeinheil 13 verbunden sind, wobei Aus-

,-> gangssignale auf den entsprechenden Leitungen erscheinen, wenn der Wert des A-Speichers 5 größer als der des B-Speichers 8, die beiden Werte gleich bzw. der Wert des A-Speichers 5 kleiner als der Wert des B-Speichers 8 ist.

mi Die Steuerlogikeinheit 13 liefert über eine Leitung 14 ein Steuersignal für ein UND-Gatter 15, das die Ausgänge der Speicherelemente des A-Speichers 5 hintereinander oder parallel zu den Eingänge der Speicherelemente des B-Speichers 8 koppelt. Eine Leitung 16 verbindet das Speicherelement für das signifikanteste Digit des Wertes, der im A-Speicher 5 gespeichert ist, mit der Steuerlogikeinheit 13, um auf diese Weise das Vorzeichen des Wertes, der im A-

Speicher 5 gespeichert ist, zu geben, um so zu ermöglichen, daß sowohl negative als auch positive Werte behandelt werden können. Auf einer weiteren Leitung 17 erzeugt die Steuerlogikeinheit 13 ein Rückstellsignal zum Rückstellen des im B-Speicher 8 gespeicherten Signals auf Null. In Abhängigkeit von einem Signal auf der Leitung 11 erzeugt die Einheit 13 auf einer Leitung 18 ein Signal, das ein UND-Gatter oder eine Gruppe von UND-Gattern 19 steuert, die die Übertragung hintereinander oder parallel dem Wert des B-Speichers 8 zu einem weiteren Speicherregister

20 ermöglichen, das als C-Speicher bezeichnet wird. Wie der A-Speicher 5 haben sowohl der B-Speicher 8 als auch der C-Speicher 20 genügend Speicherelemente zum Aufnehmen eines ganzen digitalen Wortes. Zusätzlich zu ihrer Verbindung mit der Steuerlogikeinheit 13 ist die Leitung 12 mit einem Zähler

21 zum Zählen der Zahl der Vergleiche verbunden, in denen der Wert des Α-Speichers kleiner als der des B-Speichers ist. Wenn die Gesamtzahl im Zähler 21 einen vorbestimmten Grenzwert erreicht, gibt er über eine Leitung 22 ein Signal zu der Steuerlogikeinheit 13, um zu bewirken, daß diese ein Signal auf die Leitung 17 zum Zurückstellen des B-Speichers 8 und ebenso des Zählers 21 auf Null gibt. Der im C-Speicher gespeicherte Wert wird über einen Binär-Dezimal-Dekodierer 23 auf eine Dezimal-Digital-Anzeige 24 gegeben. Die Steuerlogikeinheit 13 erhält noch über eine Leitung 25 von einem Vorzeichenbitentscheidungsschalter 26 einen anderen Eingang, wobei der Vorzeichenbitentscheidungsschalter 26 durch einen Operator gesetzt wird in Abhängigkeit davon, ob er einen positiven oder negativen Extremwert als Anzeige fordert.

Die Betriebsweise der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wird mit dem Flußdiagramm von Fig. 2 verständlich. Um dem Flußdiagramm zu folgen, wird angenommen, daß der B-Speicher 8 leer und der Zähler 21 auf Null bei Beginn einer neuen Folge zurückgestellt ist. Beim Start der Folge werden aufeinanderfolgende digitale Worte von dem gleichen Zeitschlitz des Impulskodemodulationsmultiplexeingangs durch das Gatter 2 wie vorher beschrieben ausgewählt und gelangen in den A-Speicher 5. Die Digits des A-Speichers 5 außer demjenigen für das signifikanteste Digit, das das Vorzeichen darstellt, werden dann in den Digitalvergleicher 7 gegeben, wo der Digitalwert mit dem im B-Spekher 8 (ursprünglich auf Null) gespeicherten verglichen wird. Die drei möglichen Resultate dieses Vergleiches sind:

1. Das A-Speicherbinärgewicht ist größer als das in dem B-Speicher (A> B). In diesem Fall werden die Inhalte des Α-Speichers S '-vie vorstehend beschrieben in den B-Speicher 8 aufgrund eines Steuersignals von der Steuerlogikeinheit 13 überführt. Um zu vermeiden, daß die Vorrichtung auf die A = ^-Bedingung reagiert, die zeitweilig dieser Überführung folgend auftritt, wird in der Logikeinheit 13 eine Bedingung zum A = ß-Sperren angewandt.

2. Das A-Speicherbinärgewicht ist gleich dem in dem B-Speicher (A = ß). In diesem Fall bewirkt ein Ausgangssignal von dem Vergleicher 7, daß die Steuerlogikeinheit 13 ein Steuersignal auf die Leitung 18 gibt, wodurch die Inhalte des B-Speichers 8 folglich in den C-Speicher 20 wie vorher beschrieben überführt werden, wobei der B-Speicher 8 unverändert bleibt. Der in dem C-Speicher 20 vorhandene Wert wird dann über den Binär-Dezimal-Dekodierer 23 verbunden, und ein Auslesen des Inhalts aes C-Speichers 20 wird auf dem Digitalanzeiger 24 angezeigt. ■"> 3. Das A-Speicherbinärgewicht ist geringer als das in dem B-Speicher (A< B). In diesem Fall wird das Auftreten eines Ausgangs von dem Vergleicher 7, der anzeigt, daß der Wert in dem A-Speicher 5 geringer als derjenige in dem B-Spei-Ki eher 8 ist, durch den Zähler 21 gezählt. Wenn

die gesamte Zählung kleiner als eine vorbestimmte Grenze ist, die durch die Wahrscheinlichkeit des Auffindens zweier gleicher Samples oder Muster in der Zählperiode bestimmt wird ι") und von der Frequenz der Testschwingung in bezug auf die Sampling- oder Musterfrequenz abhängig ist, findet eine Rückkehr zu »Start« statt, und der Zyklus wird fortgesetzt mit den Inhalten des nächsten Wortes. Wenn die Gesamtzahl in .'ο dem Zähler 21 die vorbestimmte Grenze erreicht, wird ein Signal auf die Steuerlogikeinheit 13 gegeben, wodurch die Erzeugung eines Ausgangssignals bewirkt wird, das den B-Speicher 8 und ebenso den Zähler 21 auf Null setzt, wonach .'■> wieder zu »Start« zurückgekehrt wird.

Aufeinanderfolgende Digitalworte aus demselben Zeitschiit: des Impulskodemodulationsmultiplexeingangs werden durch das Gatter 2 ausgewählt und über die Leitung 4 in den A-Speicher 5 gegeben. Nach jeiii dem Eintritt eines Wortes in den A-Speicher 5 werden die Digits außer dem signifikantesten, das nur das Vorzeichen des Wertes darstellt, entweder hintereinander oder gleichzeitig in den Digitalvergleicher 7 eingelesen, wo der Digitalwert mit dem in dem B-j-, Speicher 8 gespeicherten verglichen wird. In der üblicherweise bei impulskodemodulierten Signalen, für die die Vorrichtung gedacht ist, verwendeten Kodierung zeigen alle Digits eines Wortes außer dem signifikantesten die Größe des dargestellten Wertes und das κι signifikanteste Digit an, ob der Wert positiv oder negativ ist; aufgrund dessen kann der Vergleicher 7 in der gleichen Weise sowohl für positive als auch für negative Werte arbeiten. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird als Ausgang auf eine der Leitungen 10, r> 11 und 12, die mit der Steuerlogikeinheit 13 verbunden sind, gegeben. Wenn die Größe des Wertes in dem A-Speicher 5 größer als der in dem B-Speicher 8 ist, erzeugt die Einheit 13 einen Ausgang auf der Leitung 14, der es dem UND-Gatter oder den UND- -,(I Gattern 15 ermöglicht, die Überführung des Wertes aus dem A-Speicher 5 in den B-Speicher 8 vorzunehmen. Wenn jedoch der Inhalt des Α-Speichers kleiner als oder gleich dem Inhalt des B-Speichers ist, wird kein Signal auf der Leitung 14 erzeugt und keine -,■-, Übertragung über das Gatter 15 bewirkt.

Ein Ausgang auf dem Leiter 11 von dem Vergleicher 7, der anzeigt, daß der Wert in dem A- und B-Speicher gleich ist, bewirkt, daß die Steuerlogikeinheit 13 das UND-Gatter oder die UND-Gatter 19 mittels ,ο eines Signals auf der Leitung 18 öffnet bzw. öffnen, um die Überführung des Wertes aus dem B-Speicher 8 in den C-Speicher 20 zu bewirken. Der in dem C-Speicher 20 befindliche Wert wird permanent in DezimMform durch die Anzeige 24 nach dem Dekodieren ,-, der Binärinfomiation des Speichers 20 in Dezimalform durch den Dekodierer 23 angezeigt.

Um festzustellen, ob der Wert in dem B-Speichcr größer als wenige oder viele aufeinanderfolgende

Werte ist, die auf den Α-Speicher aufgebracht werden, zählt der Zähler 21 die Ausgänge an dem Leiter 12 von dem Vergleicher 7, die anzeigen, daß der Wert in dem Α-Speicher kleiner als der Wert in dem B-Speicher ist. Wenn die Gesamtzahl in dem Zähler 21 eine vorbestimmte Grenze erreicht, erzeugt er ein Ausgangssignal auf der Leitung 22, die bewirkt, daß die Steuerlogikeinheit 13 einen Ausgang auf der Leitung 17 erzeugt, um sowohl den B-Speicher als auch den Zähler 21 auf Null zurückzustellen. Der Zähler 21 ist derart ausgestaltet, daß dann, wenn die Eingangssignalhöhe abnimmt, der Wert, der angezeigt ist, dieser ziemlich schnell folgt. Mit einem Schwellwert von 4096 und einer Impulskodemodulationsmultiplexeinrichtung mit 8000 Bildern pro Sekunde wird der Zähler den Schwellwert in etwas mehr als einer halben Sekunde erreichen, die einer Herabsetzung in der Signalhöhe folgt.

Das Vorzeichendigit, das in dem Speicherelement für das signifikanteste Digit in dem Α-Speicher S gespeichert ist, wird über die Leitung 16 zu der Steuereinheit 13 überführt, wo es mit dem Eingang auf der Leitung 25 von dem Zeichenbitentscheidungsschalter 26 verglichen wird, um zu bestimmen, ob die Polarität des Wertes in dem A-Speicher 5 diejenige ist, die durch den Schalter 26 vorgegeben wird. Obwohl die Eingangsschwingung der Impulskodemodulationseinrichtung ausgeglichen ist, kann doch eine leichte Unausgeglichenheit in der Einrichtung sein, die den Maximalwert in Digitalform abhängig von seinem Vorzeichen wiedergeben und dadurch die Genauigkeit des an der Einrichtung durchgeführten Testes reduzieren könnte. Es ist daher wünschenswert, beide Polaritäten unabhängig voneinander zu testen. Wenn die Vorzeichendigitanzeige, die von der Einheit 13 über die Leitung 16 erhalten wird, nicht diejenige ist, die durch den Schalter 26 vorgegeben ist, wird die Einheit 13 daran gehindert, ein Signal auf der Leitung 14 zu erzeugen, um eine Überführung von dem A-Speicher in den B-Speicher zu ermöglichen. Das Vorzeichendigit muß nicht notwendigerweise die Stellung des signifikantesten Digits einnehmen, und die Verbindung der Leitung 16 zu dem A-Speicher 5 könnte entsprechend geändert werden. Die anderen Ausgänge von dem A-Speicher müssen dann ebenso ge- ändert werden. Die Speicherregister 5,8 und 20 können alle vom gleichen Aufbau sein und typischerweise aus bistabilen Triggern vom Typ 8 D bestehen, die eine Takteingang erfordern, um Daten vom Eingang zum Ausgang zu überführen. Die Register können so ■ angeordnet sein, daß hintereinander oder zeitgleich gearbeitet wird, wobei jedoch bei zeitgleichem Betrieb in Betracht gezogen werden muß, daß die Eingangsund Ausgangsverbindungen zu den Speichern entsprechend vielfach vorhanden sein müssen. Der Ein- -gang zu dem A-Speicher 5 muß natürlich hintereinander sein, da er von einem Impulskodemodulationsmultiplexzeitschlitz erhalten wird.

Der digitale Vergleicher 7 muß hintereinander oder parallel in Abhängigkeit von der in den A- und B-Speichern 5 und 8 verwendeten Betriebsweise arbeiten können. Betrachtet man den Betrieb des Vergleichers 7 in bezug auf hintereinander einkommende Eingänge, woraus eine äquivalente Betriebsweise für parallele Eingänge leicht abgeleitet werden kann, werden die zweitsignifikantesten Bits (wobei angenommen ist, daß das signifikanteste Digit dem Vorzeichen zugeordnet ist) von den A- und B-Speichern 5 und 8 auf ein Aquivalenzgatter gegeben, wenn sie gleich sind, werden die nächstsignifikantesten Bits auf das Gatter gegeben und so weiter, bis ein Unterschied gefunden wird und sämtliche Digits verglichen worden sind. Wenn alle Digits gleich sind, sind die gespeicherten Werte in ihrer Größe gleich. Andererseits wird der gespeicherte Wert, der die signifikanteste »1« aufweist, die nicht in dem anderen Wert aufgefunden wird, der größere sein. Wenn einmal ein Unterschied zwischen den beiden Werten gefunden worden ist, ist es nicht zweckmäßig, den Vergleich der Bits weiter durchzuführen.

Es kann wünschenswert sein, den Ausgang des Vergleichers 7 auf der Leitung 12 mit dem Zeitschlitzimpuls auf der Leitung 3 zu kombinieren, so daß der Zähler 21 am Ende eines Zeitschlitzes erhöht wird. Dies hat den Vorteil, daß irgendeine Entscheidung, die von dem Zähler herrühren kann, der erhöht wird, die Eingänge des Vergleichers 7 nicht beeinträchtigen kann, die Anlaß zu dieser Entscheidung geben.

In einer modifizierten Ausführungsform der oben beschriebenen Vorrichtung kann der Zähler 21 so angeordnet sein, daß er einen zusätzlichen Ausgang erzeugt, wenn die Gesamtzahl in ihm einen Schwellwert unter dem vorbestimmten Grenzwert erreicht, wobei das Gatter oder die Gatter 19 auf den zusätzlichen Ausgang ansprechen, um eine Anzeige des Wertes in dem B-Speicher 8 zu bewirken. In diesem Fall ist der Ausgang auf der Leitung 11 (A = B) des Vergleichers 7 nicht erforderlich.

Obwohl weiter oben von einer Anzeige in Dezimalform ausgegangen wurde, können auch andere Anzeigenformen gewählt werden. Beispielsweise kann die Angabe in Dezibel vorgenommen werden, so daß eine logarithmische Umwandlung erforderlich ist. Die Anzeige kann aber auch im Binärkode belassen werden.

Der tatsächliche Grenzwert, bei dem der Zähler 21 den Ausgang auf der Leitung 22 erzeugt, wird zur optimalen Leistungsfähigkeit der Vorrichtung bis zu einem gewissen Grad von der Statistik der Eingangsinformation auf der Leitung 1 abhängen, wobei es für einige Anwendungen wünschenswert sein kann, den Schwellwert einstellbar z. B. durch wahlweises Hinzufügen weiterer Stufen zu dem Zähler 21 zu gestalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Vorrichtung zum Anzeigen eines Extremwertes einer Folge von Digitalwerten, mit einem ersten und einem zweiten Speicherregister, von welchen das erste Speicherregister Eingabeeinrichtungen zum Eingeben aufeinanderfolgender Daten und zu deren Speicherung in dem ersten Register aufweist, mit einer Einrichtung zum Übertragen von Digitalwerten von dem ersten Speicher und zu deren Speicherungin dem zweiten Speicherregister, mit einer Einrichtung zum Vergleichen der Größe eines in dem ersten Register gespeicherten Wertes mit der eines in dem zweiten Register gespeicherten Wertes, wobei der Vergleicher einen ersten Ausgang (^4> B), einen zweiten Ausgang (A = B) und einen dritten Ausgang ( A < B) schafft, wenn der Wert in dem ersten Register größer, gleich bzw. kleiner als der Wert in dem zweiten Register ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerlogik (13) auf den ersten Ausgang (A> B) von dem Vergleicher (7) anspricht, um wahlweise den in dem ersten Register (5) gespeicherten Wert an das zweite Register (8) zu übertragen, und daß eine Einrichtung (24) zum Anzeigen einer Darstellung des Wertes in dem zweiten Register (8) und ein Zähler (21) zum Zählen der Anzahl des Auftretens des dritten Ausgangs (A< B) vorgesehen sind, wobei die Steuerlogik (13) auf die Gesamtzahl in dem Zähler (21) anspricht, wenn diese einen vorbestimmten Grenzwert erreicht, um das zweite Regiser (8) zu löschen und um den Zähler (21) auf einen vorgegebenen Wert zurückzustellen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (24) auf den zweiten Ausgang (,4 = ß) anspricht, um eine Darstellung des Wertes in dem zweiten Register (8) anzuzeigen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (24) auf die Gesamtzahl in dem Zähler (21) anspricht, wenn diese einen Schwellenwert erreicht, um eine Darstellung des Wertes in dem zweiten Register (8) anzuzeigen.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein besonderes Digit der Digitalwerte, die in das erste Speicherregister eingegeben sind, das Vorzeichen des Wertes darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (16) vorgesehen ist, die auf das besondere Digit anspricht, um eine Übertragung von Digitalwerten von dem ersten Register (5) an das zweite Register (8) und um die Anzeige des Digitalwertes in dem zweiten Register (8) nur aufgrund solcher Digitalwerte zu ermöglichen, die ein bestimmtes Vorzeichen aufweisen.