DE2509732A1

DE2509732A1 - Programmierbarer schwellenwertindikator

Info

Publication number: DE2509732A1
Application number: DE19752509732
Authority: DE
Inventors: James R Gaskill
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1975-03-06
Publication date: 1975-09-25
Also published as: IL46694A; NL7502893A; FR2264435A1; JPS50127528A; US3903405A; IL46694A0; DE2509732B2; NL176402C; JPS5535741B2; DE2509732C3; FR2264435B1; SE7502656L; NL176402B; SE397757B; GB1485700A

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 3» März 1975

Hughes Aircraft Company P 2982 S/kg

Oentinela Avenue and

Teale Street

Culver City, Calif_o, V₀St₀A.

Programmierbarer Schwellenwertindikator

Die Erfindung bezieht sich auf einen programmierbaren Schwellenwertindikator, der auf zwei Gruppen paralleler Binärsignale anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, ob die Anzahl einander entsprechender Bits in den beiden Gruppen, die den gleichen binären Zustand haben, eine vorbestimmte Zahl überschreitet oder nicht.

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Bei zahlreichen Anwendungen der Datenverarbeitung ist es erforderlich festzustellen, ob ein bestimmtes Ausmaß an Übereinstimmungen zwischen zwei Gruppen binärer Signale vorhanden ist oder nicht. Beispielsweise kann eine erste Gruppe binärer Signale f(x) als Prüffunktion und eine zweite Gruppe binärer Signale g(x) als Bezugsfunktion oder "Vektor" betrachtet werden. Das erforderliche Maß der Übereinstimmung wird durch einen Schwellenwert T bestimmt» Eine Anwendung für einen solchen Schwellenwertindikator bei dem der Bezugsvektor und der Schwellenwert vorzugsweise mit der nominellen Arbeitsgeschwindigkeit der Anordnung programmierbar sind, findet sich in Identifikationssystemeno Bei solchen Systemen bestätigt ein ausgewähltes Maß der Übereinstimmung zwischen entsprechenden Bits der beiden Gruppen binärer Signale die Identifikation der Quelle der einen Signalgruppe. Der Schwellenwert wird so gewählt, daß Abweichungen zugelassen werden, die auf die Übertragung, den Empfang und die Verarbeitung der Signale der ersten Gruppe zurückzuführen sind. Bei solchen Anwendungen ist es erwünscht, den Bezugsvektor g(x) schnell programmieren zu können, der beispielsweise dem Code des ausgewählten Flugzeuges im Fall einer Luftverkehrsüberwachung entspricht ο Da weiterhin Ungenauigkeiten der empfangenen Gruppe binärer Signale, die beispielsweise auf Rauschen zurückzuführen sind, eine Funktion der Entfernung des abgefragten Flugzeuges sind, ist es wünschenswert_s wenn der Schwellenwert, d«h· das geforderte Maß der Übereinstimmung für eine Bestätigung, als Funktion der Entfernung des abgefragten Flugzeuges programmiert werden kann.

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Ein zweites Beispiel für die Anwendung eines solchen ßchwellenwertindikators findet sich in Korrelations-Rechnern, wie beispielsweise solchen, welche die walshsche Einheitsverzögerungsfunktion (unit delay Walsh function) bilden, wofür es erforderlich ist zu bestimmen, ob das innere Produkt zweier binärer Gruppen, also ob J f(x)g(x)dx, gleich oder größer als ein Schwellenwert ist« In diesem lall werden die beiden binären Zustände als +1 und -1 betrachtet und es ist die gerade angegebene Berechnung die gleiche wie die Bestimmung, ob ein bestimmtes Ausmaß an Übereinstimmung zwischen ersten und zweiten Gruppen binärer Signale besteht«

Um die Forderungen nach hoher Arbeitsgeschwindigkeit, geringem Umfang und geringer Leistungsaufnahme zu er~ füllen, die an moderne Rechner gestellt werden, ist es erwünscht, wenn ein solcher programmierbarer Schwellen-· wertindikator so aufgebaut ist, daß er durch eine vollintegrierte Schaltung (large scale integration LSI verwirklicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen programmierbaren Schwellenwertindikator der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der die vorstehend angegebenen Forderungen nach einfacher Programmierbarkeit, schneller Arbeitsweise und Verwirklichung durch integrierte Schaltungen erfüllt.

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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Anzahl Kaskode-Schalteinheiten mit Je zwei Eingängen und Ausgängen vorhanden ist, deren Ein-rgangen jeweils ein Bit einer der beiden Gruppen paralleler Binärsignale zugeführt wird und deren Ausgänge parallel geschaltet sind und die jeweils eine Stromschalteinrichtung enthalten, die einen Schaltstrom mit einem vorbestimmten Wert am ersten Ausgang erzeugt, wenn die beiden zugeführten Bits den gleichen binären Zustand haben, und am zweiten Ausgang, wenn die binären Zustände der beiden zugeführten Bits verschieden sind, daß eine in Abhängigkeit von der vorbestimmten Zahl entsprechender Bits mit gleichem binären Zustand programmierbare Differenzstromquelle mit zwei Ausgängen vorhanden ist, daß mit den Ausgängen der Kaskode-Schalteinheiten und der Differenzstromquelle eine Summierschaltung gekoppelt ist, die für die Summe der auf den ersten bzw. den zweiten Ausgängen der Kaskode-Schalteinheiten und der Differenz,stromquelle charakteristische erste und zweite Summensignale bildet," und daß die Summensignale einem Komparator zugeführt werden, dessen Ausgangssignal anzeigt, ob der Wert des ersten Summensignales den Wert des zweiten Suraraensignals überschreitet oder nicht, ob also die Anzahl entsprechender Bits in den beiden Signalgruppen, die den gleichen binären Zustand haben, die vorbestimmte Zahl überschreitet oder nicht.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die von der Summierschaltung gebildeten Summensignale Lastwiderständen zugeführt und es wird die gebildete Differenz-

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spannung durch zwei entgegengesetzt gepolte Dioden festgeklemmt, die an die Knotenpunkte der beiden Lastwiderstände angeschlossen sind. Die Spannungen an beiden Knotenpunkten können dann ggf. in Verbindung mit zur Pegelverschiebung dienenden Dioden Emitterfolger-Transistoren zugeführt werden, um zwei komplementäre Ausgangssignale zu bilden.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung wird ein Differentialkomparator dazu benutzt, die Größe der beiden Summensignale zu vergleichen und ein Ausgangssignal zu erzeugen, das anzeigt, welches der beiden Summensignale größer ist.

Bei einer bevorzugten Ausführuugsform der Erfindung ist die Differenzstromquelle leicht mit der nominellen Arbeitsgeschwindigkeit des Schwellenwertindikators programmierbar. Die Kaskode-Schalteinheiten sind mit einer Ruhestrom-Injektion versehen, die mit Hilfe einer Diodenanordnung erfolgt und dazu dient, die Arbeitsgeschwindigkeit dea Schwellenwertindikators zu erhöhen_o Weiterhin werden die Ausgangssignale der Kaskode-Schalteinheiten und der Differenzstromquelle mit Hilfe von in Basisschaltung betriebenen Transistoren summiert, um weiterhin die Ansprechverzögerung der Anordnung zu vermindern.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in der

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Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen

Fig. 1 das vereinfachte Schaltbild eines Schwellenwertindikators nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Schaltfunktionen, die der Schwellenwertindikator ausführt,

Figo 3 das Blockschaltbild eines Teiles einer datenverarbeitenden Anlage, die einen Schwellenwertindikator enthält, zur Erläuterung der Signalverbindungen zum Schwellenwertindikator,.

Fig_o 4- das Schaltbild einer Kaskode-Schalteinheit des Schwellenwertindikators nach Fig. 1 und

Figo 5 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform eines Schwellenwertindikators.

Der Aufbau und die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schwellenwertindikators wird leichter verständlich, wenn zunächst Fig. 2 betrachtet wird, die veranschaulicht, wie zwei parallele Gruppen f(x) und g(x) binärer Signale verglichen werden können, um ein Ausgangssignal zu liefern,

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das anzeigt, o"b die Anzahl einander entsprechender Bits der beiden Gruppen, die den gleichen binären Zustand haben, eine vorbestimmte Anzahl überschreitet oder nicht. Wie dargestellt, werden einander entsprechende Bitfc aus beiden Gruppen als Eingangssignale einer Gruppe 10 von Verknüpfungsgliedern zugeführt, so daß jedes Verknüpfungsglied zwei Bits empfängt, nämlich eines von jeder Gruppe. Beispielsweise werden die ersten Bits ty. und g,. jeder Gruppe dem Verknüpfungsglied 11 und die letzten Bits f^Q und g._Q dem Verknüpfungsglied zugeführt. Die Verknüpfungsglieder der Gruppe 10 bilden eine Antivalenz-Verknüpfung und sind in Fig. 2 durch das Symbol "©" gekennzeichnet. Beispielsweise bewirkt das Glied 11 die Verknüpfung f^ θ gp* Die Verknüpfungsglieder der Gruppe 10 liefern einen Einheitsstrom, wenn die beiden zugeführten Binärsignale den gleichen Zustand haben, und im wesentlichen keinen Strom, wenn die zugeführten Signale verschiedene Zustände aufweisen. Die Ausgangssignale der Verknüpfungsglieder der Gruppe werden in einer Summierschaltung 22 summiert, die den Summenstrom einem Komparator 24 zuführt. Der andere Eingang des !Comparators 24 ist ein Schwellensignal T₀ Das Ausgangs signal des !Comparators ist auf einem hohen Pegel oder im Wahr-Zustand, wenn der von der Summierschaltung 22 gelieferte Summenstrom das Schwellensignal T überschreitet. Beispielsweise kann das Schwellensignal auf den 7»5-fa-chen Wert des von den einzelnen Verknüpfungsgliedern der Gruppe 10 gelieferten Einheitsstromes gesetzt werden. In diesem Fall liefert der Komparator

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ein Ausgangssignal mit hohem Pegel, wenn acht oder mehr einander entsprechende Bits der parallelen Gruppen f(x) und g(x) binärer Signale den gleichen binären Zustand haben. Infolgedessen liefert der Komparator 24 ein Aus gangs signal Έ mit hohem Pegel, wenn Jf (x)g(x)dx >T.

Die in S¹Xg. 1 dargestellte Ausführungsform eines Schwellenwertindikators umfaßt eine Anzahl Kaskode-Schalteinheiten 31 > 32 ... 40, von denen Jede ein binäres Eingangssignal von einer der beiden parallelen Gruppen binärer Signale empfängt. Die beiden Signale, eines von jeder Gruppe, deren binäre Zustände miteinander zu vergleichen sind, werden der gleichen Kaskode-Schalteinheit zugeführt. Beispielsweise werden die ersten Bits der parallelen Gruppen f(x) und g(x), nämlich f^ und g^, als Eingangssignale der Kaskode-Schalteinheit 31 zugeführt. Die zweiten Bits fp und go werden der zweiten Kaskode-Schalteinheit 32 und die letzten Bits f^Q und der Kaskode-Schalteinheit 40 zugeführt.

Alle Kaskode-rSchalteinheiten 31 "bis 40 haben den gleichen Aufbau und arbeiten in der gleichen Weise, so daß nur eine Kaskode-Schalteinheit 31 im einzelnen beschrieben zu werden braucht. Obwohl in Fig. 1 nur Kaskode-Schalteinheiten 31» 32 und 40 schematisch bzw» in Blockform dargestellt sind, versteht es sich, daß für das dargestellte Beispiel der Signalgruppen f(x) und g(x) identische Kaskode-Schalteinheiten 33 bis 39 vorhanden sind.

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Wie für die Kaskode-Schalteinheit 31 im einzelnen dargestellt, enthält jede Kaskode-ßchalteinheit Transistoren 41 bis 46, die zu einer solchen Stromschalteinrichtung verbunden sind, daß ein Schaltstrom Iq derart durch den von diesen Transistoren gebildeten "Baum" gesteuert wird, daß eine Antivalenz-Verknüpfung, also f^ © g^, verwirklicht wird. Wenn beispielsweise die Signale g. und f^ den gleichen binären Zustand haben, wird der Schaltstrom I_Q auf einer Leitung 26 geführt. Haben die Signale f^ und g* verschiedene binäre Zustände, fließt der Schaltstrom I_Q über die Leitung 28. Im einzelnen fließt der Schaltstrom Iq, wenn die Signale f^, und g^ beide auf hohem Pegel sind, von der Leitung 26 über die Transistoren und 46 sowie eine Diode 52 zu einer Stromquelle 48„ Sind die Signale f^ und g- beide auf niedrigem Pegel, so fließt der Schaltstrom I_Q von der Leitung 26 über die Transistoren 42 und 43 und eine Diode 50 zu der Schaltstromquelle 48. Wenn dagegen das Signal f. hoch und das Signal g. niedrig ist, wird der Schaltstrom I_Q von der Leitung 28 über die Transistoren 41 und 43 und die Diode 50 zu der Schaltstromquelle 48 geleitet, und es fließt der Schaltstrom Iq von der Leitung 28 über die Transistoren 44 und 46 und die Diode 52 zur Schaltstromquelle 48, wenn das Signal f^ niedrig und das Signal g^ hoch ist.

Das Signal f,. wird den Basen der Transistoren 41 und über einen Transistorkreis 47 und das Signal g^ der Basis

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des Transistors 43 über einen Transistorkreis 49 zugeführt. Ein Spannungspegelschieber 51 verschiebt die von ihm übertragenen Signale in den Spannungsbereich, der für die Steuerung des Transistors 43 bevorzugt wird. Der Aufbau des Spannungspegelschiebers 5t ist in Fig. 4 im einzelnen dargestellt.

Die Spannungsquelle 54 ist so gewählt, daß dann, wenn das Signal f,, niedrig ist, der Schalt strom I_Q über einen der Transistoren 42 oder 44 fließt, je nach dem Zustand der Transistoren 43 und 46. Die Spannungsquelle 56 ist so gewählt, daß der Schaltstrom I_Q während der Zeit durch den Transistor 46 fließt, während der das Signal g,. hoch ist. In der Zeichnung ist allgemein eine Stromquelle durch ein von einem Kreis umgebenes V und eine Stromquelle durch einen von einem Kreis umgebenen Pfeil veranschaulicht.

Die Stromquellen 58 und 60 sorgen in Verbindung mit den Dioden 50 und 52 für einen kleinen Ruhestrom, der die Transistoren der Kaskode-Schalteinheiten durchfließt, so daß alle Transistoren stets in einem aktiven Bereich arbeiten und nicht zwischen aktiven und Sperrzuständen wechseln. Wenn Transistoren im aktiven Arbeitsbereich bleiben und Schaltstößen ausgesetzt werden, so werden die mit den Emitter-Basis- und Kollektor-Basis-Übergängen verbundenen parasitären Kapazitäten nicht in dem gleichen Maße geladen und entladen, wie es sonst der Fall wäre. Weiterhin wird, wenn die Transistoren leitend bleiben, die Zeit zur Ausbildung eines

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Minoritäts-Profils im Basisbereich des Transistors reduziert«, Infolgedessen wird die Signallaufzeit verkürzte Weiterhin ist zu bemerken, daß durch Zuführen eines Ruhestromes zu den unteren Stufen, also den Transistoren 4-3 und 46, die Schaltfunktion des unteren Stromschalters verbessert wirdo Hierdurch wird die sonst etwas größere "Verzögerung in der unteren Schaltstufe reduziert und eine bessere Symmetrie des Betriebs der oberen und unteren Stufen erzielt» Die zuletzt genannten beiden Faktoren reduzieren in Verbindung mit den Wirkungen des Ruhestromes auf die Transistoren der oberen Stufen der Kaskode-Schalteinheit 10 den störenden "Kaskode-glich" (cascode glich), der bei anderen Schalteinheiten angetroffen wird.

Die Wirkungsweise der beiden Dioden 50 utid 52 besteht darin, entweder das Fließen eines Schaltstromes I_Q von der Schaltstromquelle 48 freizugeben oder zu sperren, wie es durch den Zustand der Eingangssignale bestimmt wird. Wenn eine dieser Dioden gesperrt ist und das Fließen des Schaltstromes I_Q verhindert, fließt trotzdem Strom von der zugeordneten Ruhestromquelle 58 oder über den Emitter des Transistors der unteren, nichtleitenden Schaltstufe und hält dadurch den Transistor eingeschaltet, so daß die oben erwähnten Vorteile erzielt werden. Weiterhin sei erwähnt, daß der Ruhestrom, der die Transistorstufe des unteren Stromschalters durchfließt, der keinen Schaltstrom Iq führt, über den Kollektor dieses Transistors dem gemeinsamen Emitterpunkt des

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zugeordneten oberen Stromschalters zuführt. Dadurch werden auch die Transistoren des oberen Ütromschalters stets im aktiven Bereich gehalten, was mit der oben behandelten Verbesserung der Eigenschaften verbunden ist. Für sehr schnell arbeitende Vorrichtungen werden für die Dioden 50 und 52 vorzugsweise Schottky-Dioden verwendet.

In gleicher V/eise wird ein Schaltstrom der Größe Iq auf der Leitung 26* geführt, wenn die der Kaskode-Schalteinheit 32 zugeführten Signale g£ und t^ den gleichen Binärzustand haben. Haben diese Signale entgegengesetzte Binärzustände, wird der Schaltstrom auf der Leitung 28¹ geführt» Wie oben angegeben, ist die Wirkungsweise aller Kaskode-Schalteinheiten identisch und es wird demgemäß auch die Kaskode-Schalteinheit 40 auf einer Leitung 26" führen, wenn die zugeführten Signale f^Q und g^,Q den gleichen binären Zustand haben, während der Strom auf einer zweiten Ausgangsleitung 28" geführt wird, wenn die zugeführten binären Signale von entgegengesetztem Zustand sind.

Wie Fig. 1 weiter zeigt, werden die Schaltströme auf den Ausgangsleitungen 28 der Kaskode-Schalteinheiten parallel dem Emitter eines Transistors 64 zugeführt, der in Basisschaltung betrieben wirdo Der Kollektor dieses Transistors ist mit dem positiven Eingang eines Differenzverstärkers 24· mit hohem Verstärkungsfaktor verbunden. Die Ausgangsleitungen der Kaskode-Schalteinheiten, welche die Bezugsziffer 26 tragen, werden parallel

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dem Emitter eines ebenfalls in Basisschaltung betriebenen Transistors 66 zugeführt, dessen Kollektor mit dem negativen Eingang des Differenzverstärkers 24' verbunden ist.

In Fig. 1 ist der Strom, der den Kaskode-Schalteinheiten 31 bis 40 von dem in Basisschaltung betriebenen Transistor 64 zugeführt wird, mit I ,. bezeichnet» Entsprechend ist der Strom, der den Kaskode-Schalteinheiten 31 "bis 40 von dem in Basisschaltung betriebenen zweiten Transistor 66 zugeführt wird, mit K bezeichnet, Bei dem Differenzverstärker 24' kann es sich um jede geeignete Einrichtung handeln, die ein Ausgangssignal mit einem ersten vorgegebenen Pegel liefert, wenn das ihrem Eingang 69 zugeführte Signal positiver ist als das ihrem Eingang 59' zugeführte Signal. Wenn die Widerstände 63 und 65 den gleichen Wert haben, ist das Ausgangssignal des Verstärkers 24' positiv, was im folgenden gelegentlich als Wahr-Zustand bezeichnet wird, wenn der den Transistor 66 durchfließende Strom I größer ist als der den Transistor 64 durchfließende Strom I₀ Dioden 61 und 67 begrenzen die Maximalspannung, die zwischen den Klemmen 69 und 69*des Verstärkers 24' auftreten können, so daß vergrößerte Signallaufzeiten vermieden werden, die durch eine Übersteuerung des Verstärkers 24* bedingt sein könnten» Wie im folgenden noch erläutert wird, liefert eine programmierbare Differenzstromquelle 70 eine Spannungsverschiebung um 0,5 Iq, um den mehrdeutigen Fall Ι_χ = I zu vermeiden.

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Die in Fig. 1 rechts dargestellte, programmierbare Differenzstromquelle 70 enthält Schaltkreise 71, 72 und 73» die so angeordnet sind, daß der erste Ausgang aller Schaltkreise dem Emitter des in Basisschaltung betriebenen Transistors 64 parallel geschaltet sind, während die zweiten Ausgänge der Schaltstufen dem Emitter des anderen in Basisschaltung betriebenen Transistors 66 parallel geschaltet sindo Die Werte der Stromquellen in den Schaltstufen können Vielfache des Schaltstromes I_Q der Kaskode-Schalteinheiten 31 bis 40 sein» Beispielsweise können die Schaltkreise 71» 72 und 73 Ströme mit den Werten 2⁰I₀, 2¹I_Q und 2²I_Q schalten, um eine digitale Programmierung des Schwellenwertes zu ermöglichen. Eine Stromquelle 75 liefert einen Verschiebestrom von 0,5 Iq, um Mehrdeutigkeiten bei dem Schwellenwertvergleich, zu vermeiden. Hierzu sei bemerkt, daß dann, wenn alle Stromquellen auf ganze Vielfache des Stromes Iq eingestellt sind, ausgenommen die Stromquelle 75, dann können I und I niemals gleich sein»

Beim Betrieb des Schwellenwertindikators nach Fig. 1 wird ein Aus gangs signal im Wahr-Zustand vom Verstärker 24' geliefert, wenn die Anzahl entsprechender binärer Bits in den beiden Signalgruppen f(x) und g(x), welche den gleichen binären Zustand haben, um den Schwellenwert die Anzahl derjenigen Bits überschreiten, deren Zustand verschieden istο In Fig. 1 ist der programmierte Strom, welcher den Transistor 64 durchfließt, mit I . bezeichnet» Der programmierte Strom, der den Transistor 66 durchfließt, ist I

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Der eingestellte Schwellenwert ist I « - ^-_όλ' Wenn beispielsweise bei dem Schwellenwertindikator nach Fig„ die Schwellenwert-Steuersignale Zq, Z. und Zp zur Programmierung der Schaltkreise 71» 72 und 73 die Werte O, 1 und O haben, dann ist Ip - I- = 2,5 Iq₅ ^s0 äaß I * den Strom I₂ u^{111 den} Wert 3 Iq überschreiten muß, wenn der Verstärker 24' ein Ausgangssignal im Wahr-Zustand liefern soll. Anders ausgedrückt, müssen die zugeführten binären Signalgruppen f(x) und g(x) wenigstens drei Sätze einander entsprechender Bits mit gleichem binären Zustand mehr aufweisen als Sätze einander entsprechender Bits mit verschiedenem Zustand vorhanden sind. Wenn als zweites Beispiel für eine Programmierung des Schwellenwertes mittels der Schaltkreise 71» 72 und 73 die Signale Z_Q, Z^ und Z₂ alle den Wert 0 haben, dann ist I₂ — -^,yi ^s 6,5 Iq· 2?ür diesen Schwellenwert müssen die Signalgruppen f(x) und g(y) mindestens sieben Sätze einander entsprechender Bits mit gleichem binären Zustand mehr aufweisen als solche Sätze mit Bits mit entgegengesetztem Zustand vorhanden sind.

Die vorstehende Beschreibung der Wirkungsweise der programmierbaren Differenzatromquelle nach Fig. 1 läßt leicht erkennen, daß durch richtige Wahl der Größe der Stromquellen in den Stufen der Differenzstromquelle und die Anzahl der programmierbaren Stufen der Schwellenwert für den Schwellenwertindikator nach Fig. 1 digital auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden kann.

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In welcher Weise die Signalgruppen f(x) und g(x) und die Schwellenwert-Programmiersignale dem Schwellenwertindikator nach Fig_o 1 zugeführt werden, ist in Fig. 3 veranschaulicht. Die Anordnung nach Fig. umfaßt ein mehrstufiges Schieberegister 80, das zur Aufnahme der Signalgruppe f(x) bestimmt ist, die in das Schieberegister seriell eingegeben wird₀ Jede Stufe des Schieberegisters 80 ist über ein zugeordnetes UND-Glied, wie beispielsweise das UND-Glied 82 für das Bit f*, mit einer zugeordneten Kaskode-Schalteinheit des programmierbaren Schwellenwertindikators 21 verbunden. In gleicher Weise wird eine zweite Gruppe paralleler Binärsignale g(x) seriell in ein Schieberegister 83 gegeben., dessen Stufen über UND-Glieder, wie dem UND-Glied 86 für das erste Bit g,., mit der entsprechenden Kaskode-Schalteinheit des Schwellenwertindikators 21 verbunden ist. Gemäß der Betriebsweise der Anordnung nach Fig. 3 werden die binären Signalgruppen f(x) und g(x) in die Schieberegister 80 und 83 in Abhängigkeit von Taktsignalen eingegeben. Nach dem vollständigen Eingeben der Signalgruppen werden die entsprechenden Bits jeder Signalgruppe der zugeordneten Kaskode-Schalteinheit des Schwellenwertindikators in Abhängigkeit von einem Abtastsignal zugeführt, das an die Steuerleitungen 88 und 89 angelegt wird. Es sei erwähnt, daß die anhand Fig. 3 erläuterte Technik der Signaleingabe und -Übertragung nur ein Beispiel für die Signalzuführung zu dem programmierbaren Schwellenwertindikator 21 ist und daß statt dessen eine Vielzahl anderer, geeigneter Anschlußtechniken benutzt werden kann, wie es der Fachmann leicht erkennt.

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Figo 4 zeigt die Kaskode-Schalteinheit 31 nach Fig. 1 mehr im einzelnen. Wie Fig. 4 erkennen läßt, werden die Stromquellen 60, 48 und 58 von Transistorstufen gebildet, die von einem zugeordneten Referenzstromkreis gesteuert werden, der einen Transistor 29 enthält. Der Transistor 29 ist als Diode geschaltet und dient dazu, Schwankungen in den Parametern der in den Stromquellen 60, 48 und 58 verwendeten Transistoren auszugleichen. Der Spannungspegelschieber 51 weist einen Transistor 25 und Widerstände auf, welche den Emitter mit der Basis und die Basis mit dem Kollektor so verbinden, daß die gewünschte Spannungspegelverschiebung von beispielsweise 1,2 V erzielt wird. Die Stromquellen 59 und 27 der Kaskode-Schalteinheit nach ]?ig. 1 werden gemäß Fig. 4 durch große Widerstände 27 und 59 gebildet, die an eine negative Spannung -V angeschlossen sind.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform eines programmierbaren Schwellenwertindikators arbeiten Transistor-Widerstands-Kombinationen 90 und 92 als Stromquellen, die mit den Kollektoren der in Basisschaltung betriebenen Transistoren 64 und 66 verbunden sind. Eine Bezugsstromstufe 95 steuert die Stromquellen 90 und 92 in der V/eise, daß diese Stufen Ströme vorbestimmter Werte liefern. Wenn die Schaltungsanordnung beispielsweise K Kaskode-Schalteinheiten umfaßt, dann können die Ströme Iy, und I^ jeweils den Wert NIq/2 haben. Dioden 61 und 67 dienen dazu, die Maximalspannung

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zwischen den Knotenpunkten 92 und 94- auf einem vorbestimmten Wert zu halten, der beispielsweise -0,8 V betragen kann·

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist eine Verschiebestromquelle 75' vorgesehen, die einen Verschiebestrom I_Q liefert. Das Ausgangssignal eines Emitterfolger 96 ist wahr, wenn I- ~ ^_c*i gleich oder größer ist als Ip - I ,.

Das Ausgangssignal F eines als Emitterfolger geschalteten Transistors 98 ist das Komplement des von dem Transistor gelieferten Signals. Es sei darauf hingewiesen, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 5 die Stromquellen 90 und 92 mit der die Dioden 61 und 67 enthaltenden Schaltungsanordnung so zusammenwirkt, daß die Funktion eines Komparators 24· entsteht, ohne daß eine spezielle Komparator-Schaltung verwendet werden müsste.

Fig, 5 zeigt weiter im einzelnen eine Schwellenwert-Programmierstufe 73t die eine einen Transistor 97 aufweisende Stromquelle enthält, die von einer Referenzstromquelle gesteuert wird, die einen als Diode geschalteten Transistor 95 umfaßt. Die anderen Stufen der Differenzstromquelle 70 wie beispielsweise die Stufen 71 und 72, können in der gleichen Weise aufgebaut sein wie die beschriebene Stufe 73- Für alle Schwellenwert-Programmstufen kann die gleiche Bezugsstromquelle benutzt werden. Der Emitterwiderstand in den Schwellenwert-Programmstufen ist so gewählt, daß die einzelnen Stufen den gewünschten Strom liefern, bei-

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spielsweise 2 I_Q, 2 Iq, 2 Iq usw..

o/.

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Wie oben angegeben, enthält der Schwellenwertindikator eine Differenzstromanordnung mit einer Diodenanordnung zur Injektion eines Ruhestromes in jeder der Kaskode— Schalteinheiten 51 bis 40, eine Differenzstrom-Programmierung zum digitalen Programmieren des Schwellenwertes, in Basisschaltung betriebene Transistorstufen zur Bildung der Summe der von den Kaskode-Schalteinheiten und den Programmierstufen gelieferten Differenzströme. Diese Technik trägt zu der erhöhten Arbeitsgeschwindigkeit der programmierbaren Schwellenwertindikatoren nach der Erfindung bei, die für eine Ausführung als vollintegrierte Schaltungen geeignet sind·

Obwohl nur eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und dargestellt worden ist, versteht es sich im Licht der vorstehenden Ausführungen, daß zahlreiche Abwandlungen und Änderungen im Rahmen der Erfindung möglich sind, die der Fachmann leicht erkennt. Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Gruppe von Kaskode-Schalteinheiten benutzt worden ist, die zehn solcher Einheiten umfaßt, versteht es sich, daß die Erfindung keineswegs auf eine bestimmte Anzahl von Kaskode-Schalteinheiten beschränkt ist. Je nach der beabsichtigten Anwendung kann der erfindungsgemäße Schwellenwertindikator jede beliebige Anzahl von Kaskode-Schalteinheiten umfassen. Ebenso kann die Programmiereinheit 70 so viel Stufen aufweisen, v/ie es für die jeweilige Anwendung am zweckmäßigsten ist.

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Claims

- 20 Patentansprüche

rl J Programmierbarer ßchwellenwertindikator, der auf zwei Gruppen paralleler Binärsignale anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, ob die Anzahl einander entsprechender Bits in den beiden Gruppen, die den gleichen Zustand haben, eine vorbestimmte -Zahl überschreitet oder nicht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Kaskode-Schalteinheiten (31 bis 40) mit Je zwei Eingängen und Ausgängen vorhanden ist, deren Eingängen jeweils ein Bit (f bzw. g) einer der beiden Gruppen paralleler Binärsignale zugeführt wird und deren Ausgänge parallel geschaltet sind und die jeweils eine Stromschalteinrichtung (41 bis 46) enthalten, die einen Schaltstrom mit einem vorbestimmten Wert (Iq) am ersten Ausgang (26) erzeugt, wenn die beiden zugeführten Bits den gleichen binären Zustand haben, und am zweiten Ausgang (28), wenn die binären Zustände der beiden zugeführten Bits verschieden sind, daß eine in Abhängigkeit von der vorbestimmten Zahl entsprechender Bits mit gleichem binären Zustand programmierbare Differenzstromquelle (70) mit zwei Ausgängen vorhanden ist, daß mit den Ausgängen der Kaskode-Schalteinheiten (31 his 40) und der Differenzstromquelle (70) eine Summierschaltung (64, 66) gekoppelt ist, die für die Summe der auf den ersten bzw. den zweiten Ausgängen der Kaskode-Schalteinheiten und der Differenzstromquelle charakteristische erste und zweite Summensignale bildet, und daß die

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Stimmensignale einem Komparator (24') zugeführt werden, dessen Ausgangssignal (F) anzeigt, ob der Wert des ersten Summiersignals den Wert des zweiten Summiersignals überschreitet oder nicht, ob also die Anzahl entsprechender Bits in den beiden Signalgruppen, die den gleichen binären Zustand haben, die vorbestimmte Zahl überschreitet oder nicht.
2. Schwellenwertindikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzstromquelle (?O) digital programmierbar ist.
Schwellenwertindikator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschalteinrichtung (41 bis 46) jeder der Kaskode-Schalteinheiten (31 bis 40) Schalttransistoren (41 bis 46) und mit den Schalttransistoren gekoppelte Ruhestrom-Injektionskreise (50, 52, 58, 60) umfaßt, die bewirken, daß diejenigen Sehalttransistoren, die keinen Schaltstrom (Iq) führen, einen Ruhestrom führen.
4. Schwellenwertindikator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhestrom-Injektionskreise (50, 52, 58, 60) eine die Sperrung der Transistoren verhindernde Diodenanordnung (50» 52) umfassen.

5· Schwellenwertindikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierschaltung (64, 66) zwei Transistoren in Basisschaltung

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aufweist, deren Emitter mit den ersten bzw. zweiten Ausgängen der Kaskode-Schalteinheiten (31 bis 40) und der Differenzstromquelle (70) verbunden sind, so daß die Kollektorströme dieser Transistoren für das erste bzw. zweite Summensignal charakteristisch sind ο

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