DE2535730A1

DE2535730A1 - Verfahren und vorrichtung zur feststellung vielfrequenter toene

Info

Publication number: DE2535730A1
Application number: DE19752535730
Authority: DE
Inventors: Robert Lawrence Carbrey
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1974-08-12
Filing date: 1975-08-11
Publication date: 1976-03-04
Also published as: FR2282202A1; GB1510859A; SE7508732L; CA1034210A; FR2282202B1; US3934097A; JPS5144407A

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München· Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237

Western Electric Company

Incorporated New-York, N.Y., 10007, USA Carbrey, R. L. 50

Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung vlelfrequenter Töne

Ih modernen Fernsprechanlagen 1st es üblich, vlelfrequente Töne zur Zeichengabe und für Datenübertragungen zu benutzen. Herkömmliche Empfänger für solche Töne benötigen für jede Frequenz, die Komponente eines solchen Tones sein kann, ein Individuelles hochselekttves Schmalbandfllter. Dabei ergibt sich die Schwierigkeit, dai? solche Schmalbandfllter groß und aufwendig sind, selbst wenn es sich um Zeltebenen-Filter oder Filter unter Anwendung einer phasenstarren Schleife handelt. AuFerdem eignen solche Filter sich nicht ohne Schwierigkelten für eine Grof? Integration, da sie üblicherweise Spulen und/oder genaue Kondensatoren benötigen. Weil darüberhinaus eine Vielzahl solcher Filter für einen einzigen Empfänger erforderlich ist, kann der Einfluß der Filter auf die Größe und den Preis beträchtlich sein.

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BeIm Empfang von Tönen werden zwei unterscheidbare Operationen durchgeführt, nämlich die Tonfeststellung und die Tonidentifizierung. Die Tonfeststellung, die üblicherweise mit Schmalbandfiltern durchgeführt wird, ist die Bestimmung, daß ein bestimmter Ton in einem empfangenen Signal vorhanden Ist. Die Ton-Verifizierung ist das Verfahren zur Bestätigung, daß ein richtiger Ton empfangen worden ist. Das Verfahren kann Operationen wie das Prüfen nach dem Vorhandensein dee festgestellten Tones für eine gewisse Minimal-Z eltspanne und darauf enthalten, daß die relativen Amplituden der Anteilsfrequenzen innerhalb eines gewissen vorbestimmten Verhältnisses liegen.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zu verbessern.

Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung zum efeen aus von einem Verfahren zur Festeteltang Jedes von m verschiedenen Tönen in einem Eingangssignal, wobei jeder Ton η Komponenten mit unterschiedlichen Frequenzen enthält und ist dadurch gekennzeichnet, daß Abtastwerte des Eingangssignale zu einem ersten Zeitpunkt und nachfolgenden Abtastzeitpunkten gewonnen werden, die gegenüber dem ersten Zeitpunkt um Halbperloden

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und Kombinationen von Halbperioden der Tonkomponenten verzögert sind, daß m Summierungen der Abtastwerte gebildet werden, daf? jede Summierung einem anderen Ton entspricht und je den Abtastwert zum ersten Zeitpunkt und 2 -1 nachfolgende Abtastwerte Ihres zugehörigen Tones enthält, und daß diejenige Summierung, welche im wesentlichen den Wert Null hat, das Vorhandensein des zugehörigen Tones im Eingangssignal anzeigt.

Die in jeder Summierung enthaltenen Abtastwerte können sequentiell addiert werden.

Jeder der Abtastwerte kann gespeichert werden und die to jeder Summierung enthaltenen Abtastwerte werden bei Empfang des letzten Abtastwertes für die Summierung addiert.

Die Erfindung geht zum anderen von einer Vorrichtung zur Feststellung jedes von m verschiedenen Tönen In einem Eingangssignal aus, wobei jeder Ton η Komponenten mit unterschiedlichen Frequenzen enthält, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung so ausgelegt ist, daß sie das Eingangssignal zu einem ersten Zeitpunkt und nachfolgenden Abtastzeltpunkten, die gegenüber dem ersten Zeitpunkt um Halbperioden und

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Komblnatlonen von Halbperloden der Tonkomponenten verzögert sind, zur Gewinnung einer Vielzahl von Abtaetwerten abtastet, daß sie die Abtastwerte zur Bildung von m Summierungen summiert, daß jede Summierung einem anderen Ton entspricht und Je den Abtastwert zum ersten Zeitpunkt und 2 -1 nachfolgende Abtastwerte Ihres zugehörigen Tones enthält, wodurch Im Betrieb diejenige Summierung, welche Im wesentlichen den Wert Null hat, das Vorhandensein des zugehörigen Tones im Eingangssignal anzeigt.

Die Vorrichtung kann gekennzeichnet sein durch eine Einrichtung zur Lieferung einer periodischen Folge von Taktimpulsen, eine Einrichtung, die in Abhängigkeit von den Taktimpulsen erste, zweite bzw. dritte Steuersignale erzeugt,

eine Einrichtung, die utter Ansprechen auf das erste Steuersignal das Eingangssignal zur Lieferung der Vielzahl von Abtastwerten abtastet, eine Einrichtung, die unter Ansprechen auf das zweite Steuersignal die Abtastwerte zur Bildung der m-Summlerungen summiert, und eine Einrichtung, die unter Ansprechen auf das dritte Steuersignal anzeigt, weiche der Summierungen Im wesentlichen den Wert Null hat.

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Elne Weiterbildung der Erfindung kann dadurch gekennzeichnet sein, dal? die Vorrichtung zur Erzeugung der Steuersignale feinen Abtastimpulszähler aufweist, dessen maximaler Zählwert der Gesamtzahl von Abtastwerten entspricht, daß der Abtastimpulszähler auf Impulsflanken im ersten Steuersignal anspricht, ferner einen Taktimpulszähler, der durch Impulse im ersten Steuersignal rückstellbar ist und einen maximalen Zählwert in+1 besitzt, eine Einrichtung, die unter gemeinsamem Ansprechen auf den Zählwert des AbtaatImpuls Zählers und des Taktimpulszählers einen Verzögerungszählwert, das zweite Steuersignal und das dritte Steuersignal liefert, und eine variable Verzögerungseinrichtung, die unter gemeinsamem Ansprechen auf die Taktimpulse und Impulse im ersten Steuersignal nachfolgende Impulse im ersten Steuersignal um eine durch den Verzögerungszählwert bestimmte Anzahl von Taktimpulsperioden verzögert.

Es besteht die Möglichkeit, daß die variable Verzögerungseinrichtung einen Zähler aufweist, der mit dem Verzögerunge zählwert bei Auftreten einer Impulsflanke im ersten Steuersignal einstellbar ist, um die Taktimpulse zu zählen, und eine Einrichtung aufweist, die unter Ansprechen auf einen vorbestimmten Zählwert des einstellbaren Zählers koinzident einen Impuls liefert, und daß die Folge der kolnzidenten Impulse dae erste Steuersignal ist.

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Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Steuersignale einen Abtastimpulszähler aufweist, dessen maximaler Zählwert der Gesamtzahl τοη Abtastwerten entspricht und der auf Impulsflanken im ersten Steuersignal anspricht, ferner eine Einrichtung, die unter Ansprechen auf den ZShlwert des Abtast impuls Zählers einen Verzögerungszählwert, das zweite Steuersignal und das dritte Steuersignal liefert, und eine variable Verzögerungseinrichtung aufweist, die unter gemeinsamem Ansprechen auf die Taktimpulse und Impulse im ersten Steuersignal nachfolgende Impulse im ersten Steuersignal um eine durch den Verzögerungszählwert bestimmte Anzahl von Taktimpulsperioden verzögert. Dabei kann vorgesehen sein, daf die variable Verzögerungseinrichtung einen Zähler aufweist, der durch den Verziigerungszählwert beim Auftreten einer Impulsilanke im ersten Steuersignal zur Zählung der Taktimpulse einstellbar ist, sowie eine Einrichtung, die unter Ansprechen auf einen vorbestimmten Zählwert des einstellbaren Zählers einen koinzidenten Impuls liefert, und daß die Folge von koinzidenten Impulsen das erste Steuersignal lsi.

Eine weitere Alternative sieht vor, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Steuersignale eine Einrichtung zur Zählung der Taktimpulse mit einem maximalen Zählwert aufweist, der innerhalb einer vorbestimmten, zur

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Feststellung eines Tones bewilligten Zeit auftritt, wobei der maximale Zählwert so gewählt ist, daJ? er die Zähleinrichtung zur Bereitstellung unterschiedlicher Zählwerte zu den jeweiligen Zeitpunkten, zu denen die Abtastwerte entnommen werden, veranlaßt, sowie eine Zähldecodierelnrichtung enthält, die unter Ansprechen auf jeden unterschiedlichen Zählwert der Zähleinrichtung das erste, zweite bzw. dritte Steuersignal liefert.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daP die Summiereinrichtung eine Einrichtung zur sequentiellen Addition jedes der Abtastwerte eines Tones und eine Einrichtung aufweist, die unter Ansprechen auf das zweite Steuersignal die von der Addiereinrichtung gelieferten Summierungen speichert, daß die Speichereinrichtung eine Vielzahl von Abschnitten je zur Speicherung von Summierungen besitzt, die einem unterschiedlichen der m-Töne entsprechen, und daß die Auswahl eines Abschnittes zu irgendeinem Zeitpunkt vom Wert des zweiten Steuersignals abhängt.

Alternativ ist vorgesehen, daß die Summlereinrichtung eine Einrichtung aufweist, die unter Ansprechen auf das zweite Steuersignal jeden der

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Abtastwerte in einem unterschiedlichen Abschnitt speichert und gleichzeitig den Inhalt von ^"-Abschnitten ausliest, daß die Auswahl der 2ⁿ-Abschnttte zu Jedem Zeitpunkt vom Wert des zweiten Steuersignals abhängt, und daß eine Einrichtung zur Addierung der Ausgangssignale der 2 -Absohnttte vorgesehen Ist.

Nach einer Weiterbildung steht die Erfindung vor, daß die Abtasteinrichtung einenAnalog-Digitalwandler aufweist, der unter Ansprechen auf das Eingangssignal eine Vielzahl von Ausgangsbits liefert, die die Amplitude des Eingangssignal β darstellen, sowie etne Einrichtung, die unter Ansprechen auf das erste Steuersignal die Ausgangsblts des Analog-Digttalwandlers speichert.

Schließlich 1st eine Weiterbildung der Erfindung gekennzeichnet durch etne Einrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Steuersignalen, einen Eingangsanschluß zur Aufnahme des Eingangssignals (fiber 15), einen gemeinsamen Anschluß zur Verbindung mit Erdpotential, einen ersten Speicherkondensator, oinen ersten und zweiten Kondensatorschalter, die unter Ansprechen auf ein spezielles Signal der Steuersignale einen Anschluß des Speicherkondensators mit dem Eingangsanschluß und den anderen Anschluß

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des Kondensators mit dem gemeinsamen Anschluß verbindet, einen Betriebsartenschalter, der auf ein spezielles Signal der Steuersignale anspricht und zwei Verblndungsanschlüsse besitzt, von denen einer mit dem EIngangsansehluß verbunden 1st, eine Vielzahl von zweipoligen Speichernetzwerken, die in Reihe zwischen den anderen Anschluß des Speicherkondensators und den anderen Verbindungsanschluß des Betriebsartenschalters gelegt sind, wobei jedes der Netzwerke eine Vielzahl von Spelcherkondensatoren aufweist, die mit einem Ende mit dem gleichen Speichernetzwerkanschluß verbunden sind, ferner eine Vielzahl von Schaltern, die je unter Ansprechen auf ein spezielles Signal der Steuersignale eine Verbindung zwischen dem anderen Ende eines der Kondensatoren und dem anieren Speichernetzwerkanschluß herstellt, eine Vielzahl von Netzwerkschalterpaaren, von denen jedes Paar auf ein spezielles Signal der Steuersignale anspricht und einem der Speichernetzwerke zugeordnet ist, wobei ein Schalter in jedem Paar eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluß des entsprechenden Speichernetzwerkes und dom Eingangsanschluß herstellt, und der andere Schalter in jedem Paar eine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluß des entsprechenden Speichernetzwerkes und dem gemeinsamen Anschluß herstellt, sowie einen Null-Detektor, der einen Eingangsanschluß und einen Auegangsanschluß aufweist und an seinem

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Ausgangsanschluß anzeigt, wenn ein an seinen Eingangsanschluß angelegtes Signal einen vorbestimmten Wert übersteigt, sowie einen Ausgangsschalter, der unter Ansprechen auf ein spezielles Signal der Steuersignale den ersten Anschluß des ersten Speicherkondensators mit dem Eingangsanschluß des Detektors verbindet.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der

Erfindung;

FIg. 2 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Abtastsummier-Tondetektors nach der Erfindung; Fig. 3 das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels

eines Abtastsummier-Tondetektors nach der Erfindung;

Fig. 4 das Schaltbild eines Abtastsummier-Tondetektors

nach der Erfindung zur Festellung von zwelfre-

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quenten FprnsprechzeichengabetÖne;

Flg. 5 ein Kurvendiagramm zur Erläuterung des Aus-

führungsbelspiels nach Flg. 4.

Vielfrequente Toneignale, die In NachrlchtenUbc rtragungsanlagen benutzt werden, sind gewöhnlich eine Überlagerung einer Vielzahl η von Signalkomponenten mit nichtharmonisch In Beziehung stehenden Frequenzen, die je aus einer Vielzahl von möglichen Frequenzen ausgewählt sind. Der "Wert" des Tonsignals zu irgendeinem Zeitpunkt wird durch die spezielle Kombination von Frequenzen bestimmt, die die Stgnalkomponenten annehmen, wobei jede bestimmte Kombination als Ton bezeichnet wird. Nimmt man als Betspiel an, daß die Signalkomponenten sinusförmig sind, so ergibt sich, daß, wenn der J-te Ton S (t) vorhanden ist, ein empfangenes

Tonsignal R(t) sich mathematisch wie folgt darstellen WPt:

η R(t) = s (t) «= σ ^Aii ^{slnd ?} * ^{J W.

J 1«=1 J¹ 5¹

wobei A die Amplitude der i-ten Komponente von S (t) und f deren Frequenz tat.

Es wurde gefunden, daß die Summe von 2ⁿ Abtastwerten eines entsprechend

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Gleichung (1) zusammengesetzten Tonsignals den Wert Null hat, wenn die Abtastwerte in noch anzugebenden Intervallen genommen werden, die in Beziehung zu den Perloden der Signalkomponenten stehen.

Das Vorhandensein eines empfangenen Signals von irgendeinem von m möglichen vielfrequenten Tönen, die entsprechend der obigen Erläuterung zusammengesetzt ist, wird durch selektives Kombinleren aperiodischer Abtastwerte des Toneignais unter Bildung einer Vielzahl von iftrallelen Summte mngen und durch Abtasten festgestellt, welche Summlorung den Wert Null annimmt. Im einzelnen enthält ein Verfahren nach der Erfindung die folgenden Schritte:

(1) Abtasten des empfangenen Signals zu einem beliebigen Startzeltpunkt t = 0 zu J eiern η achfolgenden Zeltpunkt entsprechend einer Halbperiode der Signalkomponenten und zu nachfolgenden Zeitpunkten, die je einer Kombination von unterechiedlichen Zettperioden entsprechen;

(2) Für jede von m Gruppen von 2 gewählten dieser Abtastwerte durchführen einer kumulativen Abtaetsummierung entsprechend einem unterschiedlichen Empfangston, wobei In jede Summierung der anfängliche

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Abtastwert, Abtastwerte zu Zeitpunkten, die gegenüber dem anfänglichen Abtastwert um entsprechende Halbperioden der Signalkomponenten dieses Tons verzögert sind, und Abtastwerte zu Zeitpunkten enthält, die um Kombinationen von unterschiedlichen Halbperioden verzögert sind.

Wenn bei Abschluß dieses Vorgangs eine Summierung etwa Jen Wert Null hat, so wird dadurch das Vorhandensein des entsprechenden Tones im empfangenen Signal angezeigt.

Als Beispiel werden zwei spezielle Verfahren zur Durchführung der Summierung im Schritt (2) des oben angegebenen Verfahrene erläutert. Sie werden nach der Art benannt, wie die Abtastwerte addiert werden. Das erste Verfahren, das sequentielle Summierung genannt wird, sieht eine unabhängige Speicherung von Zwischenwerten (Teilsummierungen) jeder der kumulativen Summierungen und ein sequentielles Addieren neuer Werte zu jeder Summierung vor, wenn neue Abtastwerte gewonnen werden. Das zweite Verfahren, das gleichzeitiges Summieren genannt wird, sieht ein unabhängiges Speichern der in den angegebenen Intervallen gewonnenen Abtastwerte und ein gleichzeitiges Addieren aller Abtastwerte, die für eine gegebene Summierung benötigt werden, bei Empfang

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dee letzten Abtastwertes für diese Summierung vor.

Ee sei jedoch darauf hingewiesen, daß das oben beschriebene Verfahren nicht auf die Verwendung von Signalkomponenten in Form von Sinuseignalen beschränkt ist. Vielmehr ist jedes periodische Signal, deren abvechelnde Halbperioden gleich und entgegengesetzt sind, in gleicher Weise brauchbar.

Es sei jetzt auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein empfangenes Signal, das vlelfrequente Töne enthält, wird an einen Verstärker 12 mit automatischer Verstärkungsregelung (AGC) und eine bei einem Minimalpegel ansprechende Betätigungsschaltung 11 gegeben, und zwar über die Leitung 10. Die Betätigungesohaltung 11 ist eine Schwellenwertschaltung Üblicher Auslegung, die auf ein ankommendes Signal oberhalb einer vorbestimmten Amplitude anspricht und den AG C-Verstärker 12 betätigt. Dieser Verstärker ist eine Ausführung (üblicher Art, bei der Amplitudenänderungen eines Signals auegeregelt werden. Demgemäß stellt das auf der Leitung 15 erzeugte Signal ein Abbild des Empfangssignals dar, wobei alle Amplitudenschwankungen beseitigt sind. Ein solches Signal ist ideal, da Amplitudenänderungen Fehler bei den Abtastsummierwerten verursachen oder möglicherweise dazu führen können, daß eine Null-Summierung nicht erreicht werden kann.

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Der Oszillator 13 üblichen Aufbaue liefert einen kontinuierlichen Strom von Taktimpulien mit einer wesentlich höheren Frequenz als die irgendeiner Komponenten eines empfangbaren Tons. Die Taktimpulse werden zur Betätigung aller logischen Schaltungen im TönempfSnger benutzt.

Unter Steuerung der über die Leitung 16 zugeführten Taktlmpulse stellt der Abtastsummierdetektor 14 unter Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens da« Vorhandensein eines Vielfrequenttons in dem auf der Leitung 15 erscheinenden Signal fest. Im Ausgangssignal des Detektors 14 entspricht jedem empfangbaren Ton eine Binftrziffer (Bit), wobei der BinMrzustand Jedes Bits angibt, ob der entsprechende Ton vorhanden ist oder nicht. Die Bits können sequentiell oder parallel erzeugt werden. Bei allen nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Detektors 14 wird angenommen, daß die Bits sequentiell erzeugt werden. Demgemäß ist das auf der Leitung 20 erscheinende Auegangssignal des Detektors 14 eine Folge von Bits, wobei jede Bitposition in der Folge einem anderen empfangbaren Ton entspricht, m dieser Folge hat dasjenige Bit, welches dem im empfangenen Signal vorhandenen Ton entspricht, einen ersten BinXrzustand (hier als 1 angenommen), und alle anderen Bits haben einen zweiten Btnirzustand (hier als 0 angenommen).

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EIne Tonanzeigeschaltung 17 und Qualiflzicrungssehaltungen 19 führen zusammen die oben beschriebene Tonbestätigung durch. Solche Schaltungen sind bekannt, so daß eine genauere Beschreibung nicht erforderlich erscheint. Unter Steuerung von Taktimpulsen des Oszillators 18 fühlen die Qualtflzierungsschaltungen 19 die Auegang·signale des Abtastsummiertondetektors 14 auf der Leitung 20 und des vielfrequenten Tonsignale auf der Leitung 15 ab, um festzustellen, ob ein gültiger Ton vorhanden ist. Die Quallftzlerun^sechaltungen 19 führen in typischer Weise solche Funktionen durch, wie beispielsweise die Skiherstellung, daß ein einzelner Ton aus der Leitung 20 für eine gewlese Minimalzelt andauert (die üblicherweise der Zelt entspricht, die für eine Vielzahl von wiederholten Kststellungen erforderlich ist) und der Bestätigung, daß die relative Amplitude der Frequenzkomponenten dee empfangenen Tone innerhalb eines vorbestimmten Bereiches von Beziehungen liegt. Diese Operationen werden zeitlich verschachtelt für alle Bitpositionen des aus der Leitung 20 erscheinenen Signals durchgeführt. Wenn alle Anforderungen der Qualiflzierungsschaltungen 19 für eine bestimmte Bitposition der Bitfolge auf der Leitung 20 erfüllt sind, gibt die Tonanzeigeschaltung 17 auf der Leitung 18 an, daß der entsprechende Ton Im empfangenen Signal vorhanden war.

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F!g. 2 zeigt das Schaltbild eines Ausführungsbetsplels für einen Abtastsummler-Tondetektor unter Verwendung einer sequentiellen Summierung. Dieser Detektor enthält einen Steuersignalgenerator 21, einen Abtaster 25, einen Addierer, einen Speicher 27 mit beliebigem Zugriff und einen Null-Detektor 28. Unter Steuerung der über die Leitung 16 zugefUhrten Taktlmpulee erzeugt der Steuersignalgenerator 21 eine aperiodische Abtasttmpulsfolge auf der Leltun? 22 zur Steuerung des Abtasters 25, eine Adressenwortfolge auf den Leitungen 23 zur Steuerung des Speichers 27 mit beliebigem Zugriff und ein Signal auf der Leitung 24 zur Betätigung des Null-Detektors 28.

Das Hauptbauteil Im Steuersignalgenerator 21 1st der Nur-Lesespelcher (ROM) 34. Er 1st unterteilt In eine Vielzahl von Bereichen, die durch den Zähler 3Γ; adressiert werden. Jeder Bereich enthält eine Vielzahl von Zellen, die je durch einen unterschiedlichen Stand des Zählers 48 adressierbar sind. Jede Zelle speichert ein Binärwort, das den Zeltpunkt zur Entnahme des nächsten Abtastwertes, die Adresse des Speichers 27, zu der ein Zugriff erfolgen soll, sowie den Umstand definiert, ob der Null-Detektor 28 zu betätigen 1st oder nicht. Wenn unter Erzeugung einer Bereichsund Zellenadresse ein Zugriff zu einer bestimmten Zelle erfolgt, erscheint das dort gespeicherte Wort als Ausgangswort des Speichers 34 (d. h., die

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Zusammensetzung der auf den Leitungen 35, 23 und 24 erscheinenden Wörter). Der auf den Leitungen 35 erscheinende Teil des Auegangswortes ist gleich für alle Zellen in einem Bereich. Er wird allein bestimmt durch den Stand des Zählers 33 und Steuert das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Abta ttimpuleen auf der Leitung 22, Der auf den Leitungen 23 und 24 erscheinende Tefl des Ausgangewortes wird gemeinsam durch beide, dem Speicher 34 zugsfUhrte Zählerstände bestimmt. Für jeden Stand des Zählers 33 Icann sich die Adresse auf den Leitungen 23 mit jedem unterschiedlichen Stand des Zählers 48 ändern, wodurch ein Zugriff zu anderen Abschnitten des Speichers 2? erfolgt und, falls erforderlich, die Addition jedes Abtastwertes vom Abtaster 25 zu unterschiedlichen Teilsummierungen durchgeführt wird. Das Signal auf der Leitung 24, das den Null-Detektor 28 betätigt, ist 0 in allen Fällen mit Ausnahme derjenigen Zellen, welche zum ? -ten Abtastzeltpunkt Jeder Summierung adressiert werden.

Nur-Lesespelcher sind bekannt, so daf die gnezietle Auslegung des Speichers 34 nicht beschrieben wird. Das spezielle Wort, das in jeder Zelle des Speichers 34 gespeichert werden muß, wird durch Zuordnung der erforderlichen Folge von Auegangswörtern zu der bekannten Folge von

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Elngangsadressen bestimmt.

Ein Feststellzyklus beginnt, wenn der AbtastImpulszähler 33 seinen niedrigsten Zählwert (nur O-Werte) annimmt. Bei der Schaltung nach Fig. 2 wird angenommen, dal? der Zähler 33 ein umlaufender Zähler ist, der demgemäß immer wieder diesen Zählwert im Verlauf von aufeinanderfolgenden Feststellvorgängen annimmt. Man kann jedoch auch rinen Zähler verwenden, der beim Erreichen eines maximalen Zählwertes anhält. Ih diesem Fall muß ein Startimpuls zugeführt werden, um eine Rückstellung des Zählers durch den nächsten Abtastimpuls zu erzwingen. Diese Alternative ist durch die gestrichelte Linie 54 dargestellt, lh beiden Fällen wird der durch das UND/Gatter 40 (auf eine noch zu beschreibende Weise) erzeugte Abtastimpuls dem Zähler 33 über die Leitungen und 32 zugeführt und seine Vorderflanke läPt ihn in Richtung auf seinen niedrigsten Zählwert laufen. Im Ergebnis wird ein vorbestimmtes Wort dem einstellbaren Zähler 36 über die Leitungen 35 zugeführt. Der gleiche Abtastimpuls stellt über die Leitungen 30, 32 und 47 den Zähler 48 auf den Zählwert mit nur O-Werten zurück. Wenn der Zähler 48 in diesem Zustand ist, verhindert das auf den Leitungen 23 erzeugte Wort alle Lese- und Schreibvorgänge beim Speicher 27 mit beliebigem Zugriff,

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und das auf der Leitunp 24 erzeugte Signal kann keine Betätigungsimpulse enthalten. Die Rückflanke des Abtaetimpulses stellt über die Leitungen 80 und 31 den Zähler 36 auf die auf den Leitungen 35 erscheinende Zahl ein. Der Steuersignalgenerator 21 ist jetzt vorbereitet und es folgt der normale Feststellvorgang.

Im Betrieb wird der Zähler 35 durch die Vorderflanke jedes Abtastimpulees in Vorwirterichtung weitergeschaltet, bis eine automatische Rückstellung bei einem maximalen' zahlwert erfolgt, der um 1 kleiner ist als die Gesamtzahl von Abtastimpulsen, d.h., der maximale ZShlwert ist gleich p+C, wobei ρ die Gesamtzahl von Frequenzkomponenten und C die Gesamtzahl von unterschiedlichen Kombinationen von Frequenzkomponenten 1st, die in empfangbaren Tönen auftreten kör» en). Jeder Abtasttmpuls stellt außerdem den Zähler 48 zurück, der durch die Rückflanken von Über die Leitung 48 zugeföhrten Taktimnuisen wpltergeschaltet wird. W mn d^r Zähler 4P seine Zählfolge durchläuft, erfolgt ein Zugriff zu jedrr Zplle In demjenigen Bereich de» Speichere 84, wacher durch don ZSh¹ or 88 adressiert wird. Dies bewirkt etaon sequentiellen Zugriff zu untrrechtrMinteh'n Abschnitten dps Speichnrs ?7.

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Dor Zähler 4B weist einen maximalen ZäWwert m + 1 auf, wenn m empfangbare Töne vornan Vn sind und enthäH logischr· Schaltungen, die ihn auf seinem maximalen Zählwert haHen, wenn -Hrsr-r elnma* errolcht ist, bis ein Rückstoi! impuls an di Leitung 47 angel >gt wird. Wenn der ZaTiI er 4? auf seinem maximalen ZäWwert ist, verhindert das auf den Leitungen 23 erzeugte Signal das Lesen und Schreiben d^s Spricte rs 27, und das Signal auf der Leitung ?4 enthält keine Betätigungsimpulse. Das Signa¹ auf den Leitungen 35 wird iurch den Zäh¹ er 48 nicht beeinfluPt.

Der oinsteHbare ZähTpr 36, dor Zähierdoco-liorer 39 und das UND-Gatter 4ObPdOn zwoekmäfig ein variab'es VerzSgerungsMoment, das unter Steuorung !ps auf df^n Leitungen 35 erscheinenden Signals vom Ausgang des UND-Gatters 40 übor IV- Leitungen 30 und 31, den Zäh¹ er 36 und dm Decodierer 39 zurück zum Gatter 40 geknppeHe Abtastimpu'se um eine ganze Zahl von Taktimpu^sperlodrn verzögert. Wenn ein Abtast-Impu's auf d^r Leitung 31 erscheint, wird -3rr einstellbare Zäh'->r 36 auf einen ZähVert entsprechend dr m Wort auf den Loltungen 35 eingeeteMt. Danach zählt der Zäh¹ or 36 weiterhin über lie Leitung 37 zugeführte Taktimpulse. Der ZäTtferdecoder 39 tastet den Stand des ZäWers

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ab und betätigt las UND-Gatter 40 über die Leitung 41, wenn der Zähler 36 einen vorbestimmten ZäWwert erreicht, beispielsweise den Stand mit nur 1-Worten. Demgemäf wird ein einziger, über die Leitung 3P zugeftthrtor Taktimpuls durch las UND-Gatter 40 durchgelassen. Es dürfte klar sein, dar dieser Impuls ein Abtastlmpuls ist. Die Differenz zwischen -I'T au?" T^n Leitungen 3Γ ersch'-incndcn Zah¹ und lern vom Decodierer 39 d' dotierten Zäh'wert bestimmt die Anzahl von Taktimpulsen, dl·" zwischen Abtas'lmpu'sen auftreten. Demgemäß müssen zur Erzeugung von Abtast impulsen zu den erforderlichen Zeitpunkten bestimmte Wörter In den Zöllen des Nur-Lesespelchers 34 gespeichert sein, der die richtigen Zahlen auf den Leitungen 3E für jeden Stand des ZäWers 33 erzeugt.

Der Abtaster 25 tastnt das über die Leitung 15 zugeführte Empfangssigna¹ ledesmal dann ab, wenn ein Abtastlmpuls auf der Leitung ?? erschelnt,und und hält den abgetasteten Wert. Dor Analog-Digital wandler 42 wandelt die AmpMtude dos auf der Leitung 15 erscheinenden Empfangssignals In eine BlnärdarsteUung um. Wenn ein Abtastixnpu'e auf der Leitung 2? erscheint, wird diese Blnärzah^T In Speicherregister 44 aufgenommenunl auf den Leitungen 45 wiedergegeben. Die Binärzahl wird Im Register festgehalten,

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bis ein neuer Abtastlmpule auftritt. Sowohl der Analog-DigitalwandT or a^e auch das SpelcherreglBter 44 sind bekannte logische Standardbauteile, die Im Hände¹ verfügbar sind. Der Addierer 26 und der Speicher 27 mit bf* iebigem Zugriff erzeugen zusammen alle Abtaetwert-Summierungen. Dor Addierer 26 addiert den fiber die Leitungen 45 zugeffihrten Abtastwert zu Irgendeiner vorhergehenden Summe (Teilwerte) der Im Speicher 27 gespeicherten Abtaetwert-Summierungen, die In dem Addierer 26 Ober die Leitungen 46 zugeführt werden. Der Speichor ?7 mit beliebigem Zugriff enthalt m unabhlngtge Speicherabschnitte, die je zur Speicherung von Tef weiten einer anderen Abtastwert-Summierung vorgesehen und je fiber ein besonderes Adressenwort auf den Leitungen 23 adressierbar sind. Die Impulse auf der Leitung 16, die dem Speicher 27 fiber die Leitung 29 zugeführt werden, bewirken ein Lesen des Speichers gefolgt von einem Einschreiben bei aufeinanderfolgenden Taktimpulsflanken. Dies bewirkt, daß der Addierer 26 einen auf den neuesten Stand gebrachten Tel¹ summenwert bei der Vorderflanke eines Taktimpulses erzeugt und daß diese auf den neuesten Stand gebrachte Teil ramme beim Auftreten der Rttckftanke des Taktimpulses gespeichert wird. Bei diesem Ausffihnmgsbeispiel leitet das Auftreten eines Abtast Impulses eine Folge von Adreseeowurtern auf den Leitungen 28 ein, wobei das Erscheinen der

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Wörter mit aufeinanderfolgenden Taktimpulsrttckfianken zusammenfällt. Jedes Wort wird In ein Adressenregleter eingegeben, das Im Speicher 27 enthalten let, wenn die nächste Takttmpulsvorderf tnke auftritt, und bewirkt die Addition des Abtastwertes zu einer anderen Summierung, von der angenommen wird, daP sie diesen Abtastwert enthält. Auf diese Welse werden die Abtastwert-Summierungen auf der Grundlage zeltlicher Unterteilung gebildet.

Jede au^r den neuesten Stand gebrachte Summierung wird dem NuH-Detektor ?8 über die Leitungen ΡΠ zugeWhrt. Der ZähVertdecodierer 51 tastet diese vom Addierer ?6 gelieferten Summlerungm ab und zeigt an, wenn 1er Wert der Summierungen Innerhalb eines vorbestimmten Bereiches um d**n Wert Null liegt (positive und negative Werte sind mög'ieh), und «war durch Erzeugung eines Signais mit einem ersten Btnärzustand (der hler als 1 angenommen wird). Nimmt man beispielsweise an, daß der Addierer 26 j-Blts erzeugt und Summen a's Zweier-Komplement liefert, so muß der Zählerdecodierer 51 lediglich das Auftreten des Zustandes mit nur 1-Werten oder nur O-Werten bei den J-I höchst st eil igen Bit· abtasten, um Summierungen Im Nu1l-Berelch -2 bis 2 -1 festzustellen. Beim Auftreten eines Betätigungsimpulses auf der Leitung ?4 kann das vom Zählerdecodterer 51 er-

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zougte Signal Ober das UND-Gatter 53 zur Ausgangsleitung ?0 laufen. Diese Bctätigungstmpulse werden auf der Leitung 24 fcoinzldent mit jedem Abtasttmpu!β entsprechend der letzten Abtastung einer Summierung erzeugt. Das Betfttigungssignal für den Null-Detektor enthält also einen Impuls tcotnztdent mit jedem der letzten m-Abtastimpulse bei einem Festste¹ lvorgang.

Die Zahler (33, 36 und 48), ZShIerdecodlerer (39, 51), und Gatter(40, 53), der Addierer (26) und dor Speicher (27) mit be¹ lebigem Zugriff sind alte ¹ogische Bauteile bekannter Art. Nur-Lesespelcher sind ^benfaUs bekannt. Es müssen jedoch vorbestimmte Wörter in bestimmten Zeilen ies Nur-Lesespelohers 34 gespeichert sein, um den Null-Detektor ?P zu don richtigen Zeltpunkten zu brüttgen, immer die richtigen Adressen auf den Leitungen 23 zu erzeugen und Zahlen auf den Leitungen 35 zu liefern, die zu einer Folgo von Abtastimpulsen mit dem richtigen Abstand führen. Dies 18ßt sich auf das Problem reduzieren, das gewünschte Wort auf don Ausgangs! etungen des Nur-Lesespeicbers 34 für 1edes Eingangswort zu liefern, das gemeinsam von den Zahlern 33 und 48 erzeugt wird. Da· richtige Ausgangswort erhält man durch Feststellung der Signale, die für jede mögliche Efngangsadresse aftf den Leitungen ?3, 24 und

erforderilch sind. Wenn diese Korrespondenz mit Hilfe einer WahrheltstabeUe hergestellt Ist, zeigt sich, daß Wörter In je-ler Zelle des Nur-Lesespelchers 34 gespeichert sein müssen.

Flg. 3 zeigt das Schaltbild eines Abtastsummier-Tondetektors, der nach dem Verfahren der gleichzeitigen Summierung arbeitet. Der Detektor enthält einen Steuorslgnalgenerator 65, einen Abtaster 60, eine Speicherschaltung ei, einen Addierer 63 und etnen Null-Detektor 64. Die Funktion des Steurrslpnaigenerators 65 1st Identisch mit der des Steuersignal generators 21 gemttP Flg. ?, d. h., er erzeugt unter Steuerung von ttbor die Leitung 16 zugeführten Taktlmpuleen Abtastimpulse auf der Leitung ??,

Adressen for dlo Speicherschaltung 61 auf den Leitungen ?3A,-?3A und

1 L

?3B t53B (Im folgenden Leitungen ?3A bzw. ?3B genannt, wenn eine Be-1 L

zugnahme als Gruppe erfolgt) unl ein BetStlgungaslgnal für don Null-Detektor 64 auf dor Leitung 24.

Der Steuerslgnaigenerator 65 1st Identisch mit dem Steuersignal generator 21 In Flg. 2 mit der Ausnahme, daß der ZBhier 48 weggelassen Ist und daP eine andere Anordnung von Wörtern Im Nur-Lesespeicher 34' als Im Nur-Lesespelcher 84 verwendet wird. Der Zäh'er 48 kann, wie nach-

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folgend er'Sutert wird, wegfallen, wol¹ jeder Abtastwert getrennt gespetcher t wird und dte g¹ etchzettlge Summierung von Abtastwerten die Notwendigkeit vermeidet, einen Abtastwert auf unterschiedliche Spelcherabachnttte zu verteilen. Der Nur-Leseepelcher 34^V In Flg. 3 besitzt eine andere Wortauslegung ale der entsprechende Speicher In Flg. 9. well die Adreseteranfordernngen dor Speicherschaltung 61 verschieden von denen des Speichers 27 mit willkürlichem Zugriff sind. Im einzelnen benötigt die Speicherschaltung 61 Adressen nur mit der Abtastfrequenz Im Vergleich zu den mehrfachen Änderungen je Abtasttatervail, die bei dem Speicher 27 In Flg. 2 erforder'lch sind. Dte Spezielle Anordnung von Wörtern Im Nur-Lesespelcher 34' erhäU man durch das gleiche Verfahren, das oben für den Nur-Lesespelcher 34 beschrieben worden Ist. Wegen der weltgehenden Identität der beiden Steuer-■tgna¹ generatoren erseheint hler keine wettere ErlHuterung der Operationen des Generators 65 erforderlich zu sein.

Die Signa¹ e, die auf den Leitungen 2? und 24 erzeugt werden, sind die gleichen wie tn Flg. 2. Die auf den Leitungen 2SA erzeugten Adressen bewirken eine Speicherung von L-Abtastwerten vom Abtaster 60 während einer Feststeiloperatlon (L «= p+C+1, wobei ρ die Gesamtzahl von Frequenz-

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2 b 3 b 7 3 U

antetfen uni C die Gesamtzah¹ von Kombinationen von Frequenzantellen ist, die in empfangbaren Tönen erscheinen). Die Adressenwörter mit L-Bits haben je ein einziges 1-Bit, das in jedem Wort eine andere Position besitzt. Lidern man also für die Steuerung jedes unterschiedlichen Abschnittes der Speicherschaltung 61 ein anderes Bit vorsieht, bewirkt Jodes Adressenwort eine Einspeicherung in einen anderen Einzelabschnitt. Dt^ auf den Leitungen P3B erzeugten Auelese-Adressenwörter mit L-Bits haben je eine andere Anordnung von 2 1-Werten und bewirken demgemäß ein gleichzeitiges Auslesen von 2 unterschiedlichen Abschnitten. Dies geschieht jedoch nicht, bevor dor letzte Abtastwert für jede Summierung auftritt. Demgemäß haben Mc Auslespadressen alle den Zustand mit nur O-Werten, bis das letzte Wort m der Wörter auf den Leitungen ?3A auftritt.

Unter Steuerung von über die Leitung 22 zugeführten Abtastlmpulsen erzeugt der Abtaster 60 Abtastwerte des über die Leitung 15 ankommenden Empfangssignale. Der Abtaster 60 1st ein analoges Abtast- und Haltegatter üblicher Art mit einer ausreichend niedrigen Impedanz, um jeden der Kondensatoren 56 In einem Abtastintervall voll aufzuladen.

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Die Speicherschaltung 61 speichert joden vom Abtaster 60 or zeugten Abtastwort und Hefert vorbestimmte Gruppen von ? dieser Abtastworte an den Addierer 63 auf den Leitungen 6?. Joder der Speicherkondensatoren 56 bildet einen unterschiedlichen Abschnitt der Speicherschaltung 61 und ist einem Im Verkaufe einer Feststelloperation erzeugten, speziellen Abtastwert zugeordnet. Die Kondensatoren 56 sind mit einem Ende mit Erdpotential verbunden. Jeder der normalerweise offenen, gesteuerten SchaHer 57 ermöglicht eine Einspeicherung to einen Kondensator, wenn dor SchaHer beim Auftreten einer 1 auf derjenigen Leitung ?3A geschlossen wird, die den gleichen Index besitzt. DIo SchaHer ?7 und 5P können Irgendwelche bekannten Arten sein, beispielsweise Feldeffekttransistoren mit Isoliertem Gatter, die auf bekannte Wolso Im DurehiafjDetrieben werden, bei dem ein an das Gatter angel egios Signal dlo Stromleitung zwischen dem Draln-und Source-An schluT steuort. Dies te' durch "Ue Legende In Flg. 4 angegeben, m der Praxis wird Joder SchaUer 57 nach einander dadurch geschlossen, dal? das 1-Blt sequentiell bei aufeinanderfolgenden Adressenwörtern auf jede der Leitungen 23A gegeben wird, wodurch eine sequentielle Speicherung der Abtastwerte ermöglicht wird. Der Abtaster 60 hält die Abtastwerte zwischen aufeinanderfolgenden Abtastimpulsen fest. Bei jedem neuen Zählwert desZählers 33 erscheint

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2&3573Q

elne neue Adresse auf ^en Leitungen ?3A (das 1-Blt wird vorschoben), und einer der SchnHer F7 wird geechiossen, so daP sich der entsprechende Kondensator aufladen kann.

Nachdem a"e Abtastwerte gespeichert sind, wird das Auslesen je !es der Kondpnsatoren £6 durch Schliefen desjenigen Schalters 58 erreicht, der -ion Solchen Ihdexhat, Indern ein 1-Btt auf derjenigen Leitung ?.3B erzeugt wird, welche ebenfalls den gleichen Index besitzt. Dir übertragung über UND-Gatter P9, die durch Abtastimpulse auf der Leitung 55 betätigt werfen, stellt sicher, daP Ablesungen nur währmd der Abtastimpulse auftroten. Im Betrieb wird eine Gruppe von 9 von Kondensatoren Γ β gielchzettlg ausgelesen. Jede sotchn Gruppe von Kondensatoren enthält aHe Abtastwerte, dip bei dem Verfahren mit gleichzeitiger Summierung erforderHch sind.

Die aus der Speicherschaltung 61 ausgelesene Gruppe von Abtastwerten wird fiber die Leitungen β? gleichzeitig mit dem Erscheinen des letzten Abtastwertps der Gruppo an den Addierer 63 gegeben. Dieser erzeugt ein Signal, desson Amplitude glHteh der Summe der Abtastwerte 1st. Der Addierer 63 1st ein Analog-Addlerer mit einer bekannten Konstruk-

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- Pl-

tlon, beispielsweise ein Operationsverstärker In der bekannten Summterschaltung. Es wird ht^r angenommen, daP der Addierer 6? Eingänge hnhor Impedanz besitzt, um eine Entfaiung der Kondensatoren F 6 zu verhindern. Wenn dies nicht zutrifft, müssen Trennverstärker Irgendeiner bekannten Arte zwischen die Speicherschaltung 61 und den Addierer 63 eingefügt werden.

Der Null-Detektor 64 wird durch Impulse betätigt, dlo mit dem letzten Abtastwert leder Gruppe zusammenfallen und In dem Signal auf der Leitung ?4 erscheinen. Der Null-Detektor 64 spricht auf Addlerer-Ausgangsslgnnle In einem vorbestimmten Bereich um den Wort Null dadurch an, daß er auf der Leitung ?0 ein Signal mit einem ersten Binär zustand (hler als 1 angenommen) erzeugt. Im anderen Fall liefert er ein Signal mit dem entgegengesetzten Binärzus⁽and. Dor Nu"-Detektor 64 kann Irgendeinen bekannten Aufbau habon. Beispiel swolse kftnnen zwei Komparatorcn vorgesehen sein, die den AmpUtudenwert Null eingrenzen. Eine Steuerung der NuH-Anzetge über die Leitung ?4 wird durch Zuführung des Signals vom Addierer 63 gesteuert.

Flg. 4 zeigt das Schaltbild eines Abtastsummler-Tondetektors zur Durch-

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Ehrung ¹Pf? Verfahrens mit g¹ pichzeitiger Summterung, dpr für die Anzeige v>n zwei^frcmientpn Ferasprpch-Zptchengabetttnon geeignet Ist. Auf dem Tastenfeld nines Fernspr^chapparates sind di<^ Drucktasten ta drei Spalten angeordnet, dir> 1p vier Tastpn enthalten, und beim Drücken jp'lpr Tnsip wird pin nnderer zwpifrpouontnr Ton przeugt Dies wird erreicht, tadpm jeder Spa¹te und Z^Pe eine un^fprsphtedlirhe Frequenz zugeordnet wird (im folgenden Spalten- und Zeilenfremienzen genannt) und indem die Kombination der entsprpchenden Spa¹ ten- und Zeflenfrpquenzen erzeugt wird, wenn man eine bestimmte Taste drückt. Die SpaUenfrecfuenzen sollen ta der Rplhonfotge abnehmender Frequenz mit ~—, —— und

_t ^Γ1 ^T2

•ψ— bezeichnet werden und din Zei'enfroquenzon ebenfalls ta abnehmen-

^S 1111

der Reihenfolge mit -fr, —7 ·=— und —.

4 5 6 7

Bei etaem Abtast-Summiertondetektor für Fernsprech-Zeichengabetöne enthll't Jede Abtast summierung vier Abtastwerte, beispielsweise enthält diejenige Summierung, welche den Ton mit dem Frequenzpaar fc-, ■=-)

1 4 11

entspricht, Abtastwerte, die zu Zeitpunkten t «= 0, - T , — T uni

Z X Z 4

- (T-+T ) entnommen worden sind. Die Bildung aHer dieser vier Abtastwert-Summierungon erfordert etae Gruppp von zwanzig Abtastwerten, die folgende Tolle umfaPt: den Anfangsabtastwert, einen Abtastwert zu jedem

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Zeltpunkt, der gegenüber dem Anfangsabtastwert um die Halbperiode einer Komponente verzögert 1st (Insgesamt sieben Haibperloden-Abtastworte) un 1 einen Abtastwert zu jedem Zettpunkt, der gegenüber dem Anfangeabtastwert um die Summe einer Spalten- und einer Zellen-Halbperlode verzögert Ist (Insgesamt zwölf kombinierte Haibpertoden-Abtastwerte).

Bei dem Ausftthrungsbeisplei nach Flg. 4 werden der Anfangsabtastwert und jeder der Halbperloden-Abtastwerte In einem anderen Speicherkondensator aufgenommen. Jeder der kombinierten Halbperioden-Abtastwerte entspricht dem letzten Abtaitwert In einer unterschiedlichen Summierung. Demgemäß wird jede Summierung gleichzeitig mW der Entnahme Ihres letzten Abtastwertes gebildet. Dies geschieht zu jedem Zeitpunkt einer kombinierten Halbpertode durch Reihenschaltung derjenigen Kondensatoren, die den Anfangsabtastwert und jeden der Halbperioden-Abtastwerte speichern, und durch Reihenschaltung dieser Kondensatorkette mit der Quelle des Empfangssignals, d.h., zum Zeltpunkt t = - (T+T) werden die Kondensatoren, die die Abtastwerte 0. - T und —T speichern, In Reihe zu dem empfangenen Signal geschaltet. Auf diese Weise wird jede Abtastwert-Summierung bei Empfang

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-34-lhres ϊ etzten Abtastwertes gebildet.

Der Steuerstgnalgenerator 93 spricht auf Takt impulse über die Leitung 16 an und erzeugt auf ien Leitungen 66 eine Folge von Binärwörtern, die die Operation der Berechnungssclu^tung 94 und des Schalters 76 steuern. Diese Folge von Binärwörtern enthält eine Vielzahl von parallelen Blnärsigna'en A bis I·, die in dem Zeitdiagramm in Fig. B a¹«; Kurvenformen A bis L dargestellt sind. In Fig. 4 sind die Leitungen 66 mit A bie L bezeichnet worden, um diejenigen Leitungen anzugeben, aufweichen jedes Signal erzeugt wird. Man beachte, daß m Flg. 5 die Zeit nicht mal?stabsgerecht aufgetragen Ist. Obwohl also die angegebenen Zeitpunkte aus Bequomllchkeitsgrttnden In gleichem Abstand gezeichnet sind, haben sie in der Praxis ungleichen Abstand. Die Taktimpulse besitzen jedoch gleichen zeitlichen Abstand.

Der Zähl er 91 im Steuersignalgenerator 93 markiert den Fortschritt bei einer Feststell operation durch Zählen der über die Leitung 16 zugeführten Taktimpulse. Er muP selbstverständlich einen maximalen Zählwert besitzen, der groß grsng ist, um die Gesamtzahl von Taktimpuleon aufzunehmen, die während einer einzelnen Feststelloperatlon auftreten. Die

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mtntmal brauchbare Taktfrequenz 1st im Zusammenhang mit dem Tontdentlfizierungeverfahren durch die Auflösung festgelegt, die zur Unterscheidung der Interessierenden Abtastzettpunkte benötigt wird Bei der vorliegenden Verwirklichung wird angenommen, daP der Zähler 91 bekannten Aufbau besitzt und sich selbst rückstelU, um wiederholte Feststelloperationen zu ermöglichen. Die Operationen können jedoch In gleicher Welse auch extern gesteuert werden durch Rückstellung mit Start-Impulsen, wie durch die gestrichelte Leitung 54 angedeutet Ist.

Der ZMhlerdecodierer 92 1st eine Logikechaltung bekannter Art. Kurz getagt enthält ein solcher Decodierer eine Anordnung von logischen Gattern, die auf bestimmte Zlhlwerte des Zählers 91 ansprechen und für jeden Ausgang A-L einen Wert (1 oder 0) erzeugen, wobei die Folge dieser Werte jede der Kurvenformen A-L In Flg. 5 bildet. Dies erfordert selbstverständlich, daP jeder der auf der Zeltachse In Fig. 5 angegebenen Zettpunkte einem besonderen Zählwert des Zählers 91 zugeordnet 1st.

Die BerechnungsBchaltung 94 arbeitet m zwei getrennten Betriebsarten, nämlich der Speicher-Betriebsart, bei welcher Individuelle Abtastwerte in Spetcherkondeneatoren aufgenommen werden, und der Summler-Be-

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trlebswelse, bei weicher Abtastwert-Summierungen durch Reihenschaltung von Speicherkondensatoren entsprechend der obigen Erläuterung gebildet werden. DemgemäP beinhaltet die Berechnungsschaitung 94 die Funktionen des Abtasters 60 der Speicherschaltung 61 und des Addierers 63 In Flg. 3.

m Flg. 4 1st der Kondensator 74 für die Speicherung des Anfangsabtastwertes vorgesehen. Die Kondensatoren 78, 80 und 82 dienen der Speicherung von Abtastwerten, die gegen den Anfangsabtastwert um eine Halbperiode einer Spaltenfrequenz verzögert sind. Diese Kondensatoren werden daher Spaltenkondensatoren genannt. Auf entsprechende Weise speichern die Kondensatoren 83, 85, 87 und 89 Abtastwerte, die gegen den Anfangsabtastwert um eine Halbperiode einer Zellenfrequenz verzögert β Ind. Sie werden daher Zellenkondensatoren genannt.

Die Arbeitsweise der Berechnungsschaltung 94 WPt sich gut mit Hilfe 1er Flg. 5 erläutern, die die vom Generator 93 auf den Leitungen 66 erzeugten binären Steuersignale als Kurvenformen A-L mit gemeinsamer Zeltbasis darstellt. Wie die Legende in Flg. 4 zeigt, wird angenommen, daß die normalerweise offenen Schalter, die durch die Steuersignale A-L gesteuert werden, Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gatter (IGFET" s)

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sind, die als Übertragungsgatter arbeiten. Es wird ferner angenommen, daP das Auftreten einer binären 1 in irgendeinem Steuersignal das Schließen aller derienigen Schalter bewirkt, welche die gleiche Buchstabenbezeichnung wie das Steuersignal besitzen.

Ein Feststellvorgang beginnt mit der Speicherung eines Anfangsabtastwertes des empfangenen Signals, der der Berechnungssohaltung 94 über ile Leitung 15 zugeführt wird, im Kondensator 74. Der Kondensator 74 ist zwischen die Knotenpunkte 95 und 96 geschaltet, der Schalter 67 zwischen die Leitung 15 und den Knoten 95 und der Schalter 71 zwischen den Knoten 96 und Erde. Wenn demgemXß der Impuls in der Kurvenform A zum Zeitpunkt t * 0 erscheint, wird der Kondensator 74 auf die Amplitude des empfangenen Signals durch Schließen der Schalter 67 und 71 aufgeladen. Wenn 1er Impuls in der Kurvenform A verschwindet, wird diese Ladung im Kondensator 74 festgehalten. Die Spaltenkondensatoren 78, 80 und B? sind zwischen die Knotenpunkte 96 und 97 durch die Schalter 77, 79 bzw. Rl geschaltet. Der Schalter 68 verbindet den Knoten 96 mit der Leitung If. Der Schalter 7? verbindet den Knoten 97 mit Erde. Wenn demgemäP die Kurvenform B auf hohe Spannung geht, schließen die Schalter 6P und 7? und Impulse in den Kurvenformen E, F unri G bewirken das Einspeichern

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von Abtastwerten in den Kondensatoren 78, 80 bzw. 82 mit Hilfe des sequentiellen Schlief ens der Schalter 77, 79 und 81.

Die Zeilenkondensatoren 83, 85, 87 und 89 liegen zwischen den Knotenpunkten 97 und 98 über die Schalter 84, 86, 88 bzw. 90. Der Schalter 69 verbindet den Knoten 97 mit der Leitung 15. Der Schalter 73 verbindet den Knoten 98 mit Erde. Wenn demgemäß die Kurvenform C auf hohes Potential geht, wodurch die Schalter 69 und 78 geschlossen werden, bewirken die Impulse In den Kurvenformen H, I, J und K ein Einspeichern von Abtastwerten in die Kondensatoren 83, 85. 87 bzw. £9 durch seouentlelles Schliefen der Schalter 84, 86, 88 und 90.

Die Summler-Betrlebsweise beginnt zum Zeitpunkt t **— (T +T), wenn die Kurvenform D auf hohe Spannung geht und den Knotenpunkt 18 durch Schließen des Schalters 70 mit der Leitung IF verbindet. Gleichzeitig bewirken Impulse, die in den Kurvenformen E und H auftreten, die Reihenschaltung der Kondensatoren 74, 78 und 83 zwischen die Knotenpunkte 95 und 98 durch gleichzeitiges Schließen der Schalter 77 und 84. Dadurch wird die erste Abtastwert-Summierung am Knotenpunkt 95 gebildet. Der gleichzeitig auftretende Impuls in der Kurvenform L echafft die MögHch-

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keit, daP die Summierung Über den Schalter 76 zum Null-Detektor 64 übertragen wird. Weitere Summierungen warden durch Reihenschaltung unterschiedlicher Kombinationen von Zeilen- und Spaltenkondensatoren zwischen die Knotenpunkte 96 und 98 gebildet, wobei Jede solche Summierung durch einen Impuls im Signal L begleitet wird. Schließlich werden zum Zeitpunkt t * — (T +T) die Kondensatoren 8? und 89 in Reihe

Z 8 7

zwischen die Knotenpunkte 96 und 98 unter Bildung der letzten Abtastwert-Summierung geschaltet. Wiederum ist ein Impuls in der Kurvenform Ii vorhanden, der den Feststellvorgang beendet.

Der Pufferverstttrker 75 bewirkt eine Trennung zwischen der Berechnungeschaltung 94 und dem Null-Detektor 64, um eine Entladung der Speicherkondensatoren zu verhindern. Dieser Verstärker kann beispielsweise ein IGFET sein, der in bekannter Wetse a's Source-Foiger betrieben wird.

Der Null-Detektor 64 ist Identisch mit dem entsprechend bezeichneten Bauteil in Fig. 3, Sn Fig. 4 ist lediglich das in Reihe geschaltete Gatter zur Betätigung des Null-Detektors 64 getrennt in Form des IGFET-Schalters 76 gezeigt. Die gestrichelte Erweiterung des Null-Detektors 64, die den Schalter 76 enthält, soll bedeuten, daß der Schalter in der Praxis Teil

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- 40-des Null-Detektors let.

Man beachte, daP die Schaltungsauslegung des Steuersigna¹ generators 9S In Flg. 4 und des Steuersignal generators 65 In Flg. S austauschbar 1st. D.h., daP jede Schaltung bei der jeweils anderen Anwendung verwendet werden kann, wenn die speziellen Schaltungen, Insbesondere der Nur-Lesespeicher 34 oder der Zähl erdecodlerer 92 so ausgelegt sind, dal? sich die gewünschten Steuersignale ergeben.

Eine Vorrichtung, die die Erfindung verwirklicht, 1EPt eich mit Hilfe von Integrierten Schaltungen hoher Packungsdichte verwirklichen.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patenlconsull 8 München 60 Rodcckosiraße 43 Telefon (089) 883603/683604 Telex 05-212313 Postadresso Wiesbaden: Patentconsiilt A? Wiesbaden Sonnentw?rrjer Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex G-1-1Ö6

WESTERN ELECTRIC COMPANY INCORPORATED

NEW YORK, N.Y. 1ooo7 /U.S.A. Carbrey

Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung vie!frequenter Töne,

Patentanspruch / 1

Verfahren zur Feststellung jedes von m verschiedenen Tönen in einem Eingangssignal, wobei jeder Ton η Komponenten mit unterschiedlichen Frequenzen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass Abtastwerte des Eingangssignals zu einem ersten Zeitpunkt und nachfolgenden Abtastzeitpunkten gewonnen v/erden, die gegenüber dem ersten Zeitpunkt um Halbperioden und Kombinationen von Ealbperioden der Tonkomponenten verzögert sind, dass m Summierungen der Abtastwerte gebildet v/erden, dass jede Summierung einem anderen Ton entspricht und je den Abtastwert zum ersten Zeitpunkt und 2ⁿ-1 nachfolgende Abtastwerte ihre zugehörigen Tones enthält, und dass diejenige Sumaierung, welche im wesentlichen den Wert Null hat, das Vorhandensein des zugehörigen Tones im Eingangssignal anzeigt.

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?. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die in Jeder Summierung enthaltenen Abtastwerte sequentiell addiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daP Jeder Abtastwert gespeichert wird und daß die in Jeder Summierung enthaltenen Abtastw rte bei Empfang des letzten Abtastwertes für die Jeweilige Summierung addiert werden.

4. Vorrichtung zur Feststellung Jedes von m verschiedenen Tönen in einem Eingangssignal, wobei Jeder Ton η Komponenten mit unterschiedlichen Frequenzen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (Fig. 1: 14) so ausgelegt Ist, daß sie das Eingangssignal zu einem ersten Zeitpunkt und nachfolgenden Abtastzeitpunkten, die gegenüber dem ersten Zeitpunkt um Haib( erioden und Kombinationen von Ha'bperioden der Tonkomponenten verzögert sind, zur Gewinnung einer Vielzahl

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von Abtastwerten abtastet, dai? sie die» Abtastwerte zur Bildung von m Summierungen summiert, daP jede Summierung einem anderen Ton entspricht und je den Abtastwert zum ersten Zeitpunkt und 2-1 nachfolgende Abtastwerte ihres zugehörigen Tones enthält, wodurch im Betrieb diejenige Summierung, welche im wesentlichen den Wert Null hat, das Vorhandensein des zugehörigen Tones im Eingangssignal anzeigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (13) zur Lieferung einer periodischen Folge von Taktimpulsen,

eine Einrichtung (21), die In Abhängigkeit von den Taktimpulsen erste, zweite bzw. dritte Steuersignale erzeugt, eine Einrichtung (25), die unter Ansprechen auf das erste Steuersignal das Eingangssignal zur Lieferung der Vie'zahl von Abtastwerten abtastet,

eine Einrichtung (26), die unter Ansprechen auf das zweite Steuersignal die Abtastwerte zur Bildung der m Summierungen summiert, und

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eine Einrichtung (28), die unter Ansprechen auf das dritte Steuersignal anzeigt, welche der Summierungen im wesentlichen den Wert Null hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daP die Vorrichtung zur Erzeugung der Steuersignale einen Abtasttmpttlflizähler (S3) aufweist, dessen maximaler Zählwert der Gesamtzahl von Abtastwerten entspricht, daß der Abtasttmpulszähler (33) auf Impulsflanken im ersten Steuersignal anspricht, ferner einen Taktimpulszäher (48), der durch Impulse Im ersten Steuersignal rückstellbar ist und einen maximalen Zählwert m+1 besitzt, eine Einrichtung (34), die unter gemeinsamem Ansprechen auf den ZShIwert des AbtastlmpulszShlers (SS) und des Taktimpuls zShl er β (48) einen Verzögerungezählwert, das zweite Steuersignal und das dritte Steuersignal liefert, und eine variable Verzögerungseinrichtung (36, 39), die unter gemeinsamem Ansprechen auf die Taktimpulse und Impulse im ersten Steuersignal nachfolgende Impulse im ersten Steuersignal um eine durch den Verzögerungszählwert bestimmte

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Anzahl von Taktimpulsperioden verzögert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, dal? die variabie Verzögerungseinrichtung einen Zähler (38) aufweist, der mit dem Ve rzögerungs zähl wert bei Auftreten einer Impulsflanke im ersten Steuersignal einstellbar ist, um die Takt impulse zu zählen, und eine Einrichtung (39, 40) aufweist, die unter Ansprechen auf einen vorbestimmten Zählwert des einstellbaren Zählers (36) kolnzident einen Impuls liefert, und dal? die Folge der kolnzidenten Impulse das erste Steuersignal ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (65) zur Erzeugung der Steuersignale einen Abtastimpuls zähl er (33) aufweist, dessen maximaler Zählwert der Gesamtzahl von Abtastwerten entspricht und der auf Impulsflanken im ersten Steuersignal anspricht, ferner eine Einrichtung (34'), die unter Ansprechen auf den Zäh¹ wert des Abtastimpuls-

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zählers (33) einen Verzögerungs zähl wert, das zweite Steuersignal und das dritte Steuersignal liefert, und eine variable Verzögerunrs einrichtung (36, 39) aufweist, die unter gemeinsamem Ansprechen auf die Taktimpulse und Impulse Im ersten Steuersignal nachfolgende Impulee Im ersten Steuersignal um eine durch den Verzögerungszählwert bestimmte Anzahl von Taktimpulsperioden verzögert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daf? die variable Verzögerungseinrichtung einen Zähler 36 aufweist, der durch den Verzögerungs zählwert beim Auftreten einer Impulsflanke Im ersten Steuersignal zur Zählung der Taktimpulse einstellbar ist, sowie eine Einrichtung (39, 40), die unter Ansprechen auf einen vorbestimmten Zählwert des einstellbaren Zählers (36) einen kolnzldenten Impuls liefert, und daP die Folge von kolnzldenten Impulsen das erste Steuersignal 1st.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

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dal? die Einrichtung (93) zur Erzeugung ier Steuersignale eine Einrichtung (91) zur Zählung '1er Taktimpulse mit einem maximalen ZBhiwert aufweist, der innerha'b einer vorbestimmten, zur Feststellung eines Tones bewilligten Zeit auftritt, wobei der maximale ZMhIwert so gewählt Ist, daP er die Zähleinrichtung zur Bereitstellung unterschiedlicher ZäWwerte zu den jeweiligen Zeitpunkten, zu denen die Abtastwerte entnommen werden, veranlaßt, sowie eine Zähl decodiereinrichtung (92) enthält, die unter Ansprechen auf Jeden unterschiedlichen Zählwert der Zähleinrichtung das erste, zweite bzw. dritte Steuersignal liefert.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet, daP die Summlereinrichtung eine Einrichtung (26) zur sequentiellen Addition Jedes der Abtastwerte eines Tones und eine Einrichtung (?7) aufweist, die untor Ansprechen auf das zweite Steuersignal die von der Addiereinrichtung (26) gelieferten Summierungen speichert, daP die Speichereinrichtung (27) eine Vielzahl von Abschnitten je zur Speicherung von Summte-

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rungon besitzt, din ptnem unterschl^nichen ^er m-Töne entsprechen, und daß ile Auswah' eines Abschnittes zu Irgendeinem Zeltpunkt vom Wert des zweiten Steuersignals abhängt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daP die Summiereinrichtung eine Einrichtung (61) aufweist, die unter Ansprechen auf das zweite Steuerstgna¹ jeden der Abtastwerte In einem unterschiedlichen Abschnitt speichert und gleichzeitig den Inhalt von ? -Abschnitten ausliest, daß die Auswahl der ?. -Abschnitte zu Jedem Zeitpunkt vom Wert des zweiten Steuersignals abhängt, und dal? eine Einrichtung (63) zur Addierung der Auegangssignale der 2 -Abschnitte vorgesehen 1st.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche F bis 1?, dadurch gekennzeichnet, daP die Abtasteinrichtung (25) einen Anaiog-Dlgttalwandler (42) aufweist, der unter Ansprechen auf das Eingangssignal eine Vielzahl von Ausgangsbits liefert, die die Amplitude des Em-

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p darstn'lpn, sowie eine Einrichtung ί14), neunter

Ansprechen auf iaε erste Steuersignal die Ausgangsbits des Analog-Dlgita'wandlers speichert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 4,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (93) z*'ir Erzeugung einer VIe'zahl von Steuersignalen, einen Elnganßsanschluß zur Aufnahme des Eingangssignal s (über 15), einen gemeinsamen Anschluß zur Verbindung mit Erdpotential, einen ersten Speicherkondensator (74), einen erston (67) und zweiten (71) Kondensatorschalter, die unter Ansprechen auf ein spezielles Signal der Steuersignale einen Ananseh'uß d*>8 Speieherkondensators mit dem Eingangsanschluß und den anderen Ansch'uP des Kondensators mit dem gemeinsamen Anschluß verbindet, einen Betriebsart ens cha! tor (70), 'er auf ein spezielles Signa' der Steuersignal ρ anspricht und zwei Verbindungsanechlttsse besitzt, von denen einer mit dem Eingangsanschluß verbunden is*, eine Vielzahl von zweipoligen Speichernetzwerken, die In Reihe zwischen den anderen Anschluß des Speicherkondensators und den anderen VerbmdungsanscWuß

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Ίη«? Befrl^bsartpnschaiters gelegt sind, wobei Jedes der Netzwerke nine VlHzahl von Speleherkondensatoren (7P, 83, PO, P!% P?., P7, P9) aufweist, din mit einem Ende mit dem gleichen Speichernetzwerkanschluß verbunden sind, ferner eine Viel zahl von Schaltern (77, R4, 79, P6, 81, P8, 90), die je unter Ansprechen auf ein spezielles Signal der Steuersignale eine Verbindung zwischen iem anderen Ende eines der Kondensatoren und rlem anderen Speichernetzwerkansch'üß herstellt, eine Vielzahl von Netzwerkschalterpaaren (βκ, 72, 69, 73), von denen Jeries Paar auf ein spezielles Signal der Steuersignale anspricht uni einem der Speichernetzwerke zugeordnet 1st, wobei ein Schalter in Jedem Paar eine Verbindung zwischen einem erston Ansch'uß des entsprechenden Speichernetzwerkes und lern Eingangsanschluß herstellt, und ier andere Schalter In Jedem Paar eine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluß "⁴Os entspr^ehen-len Speichnrnefzwerkes und dem gemeinsamen AnscWuP herstellt, sowie einen Null-Detektor (64), der einen EingangsanscWuß und einen AusgangsanschiuP aufweist und an seinem Ausgjmgsanschiuß anzeigt, wenn ein an seinen Eingangsanschluß angelegtes Signal einen vorbestimmten Wert

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überstelgt, sowie einen Ausgangs scha'ter (76), herunter Ansprechen auf ein spezielles Signal der Steuersignale ton ersten Ansch'uP dos ersten Spelcherkondensators mit dem ElngangsanseWuß des Detektors verbindet.

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