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Codiermatrix zum Codieren von l-aus-n-Code in einen binären Code
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Zum Codieren vom l-aus-n-Code in einen binären Code wird vielfach
eine Diodenmatrix verwendet, wie sie z.B. in "Funkschau" 1975, Heft ll, Seite 51
- 52, beschrieben ist. Die Codiermatrix umfaßt mehrere Eingangsleitungen für den
l-aus-n-Code und mehrere Ausgansleitungen für den binären Code, die mittels Dioden
nach Art einer Matrix so verkoppelt sind, daß die gewünschte Umcodierung erreicht
wird. Die Eingangsleitungen können z.B.
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mit Tasten eines Tastenfeldes verbunden sein, von denen jeweils eine
zum Eingeben einer Zahl oder eines Befehles betätigt werden kann. Für eine solche
Diodenmatrix ist eine hohe Anzahl von Dioden erforderlich. Wenn z.B. die Matrix
fünfzehn Eingangsleitungen umfaßt und auf vier Ausgangsleitungen in den Binärcode
umgesetzt werden soll, so sind mindestens 28 Dioden erforderlich.
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Diodenmatrizen haben gegenüber ebenfalls bekannten Codiermatrizen,
die mit getakteten Signalen arbeiten, den Vorteil, daß sie wegen der Verwendung
von Gleichspannungssignalen keine störende Abstrahlung aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Didenmatrix zu schaffen,
bei der weniger Dioden als bei der beschriebenen bekannten Matrix erforderlich sind.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch l angegebene Erfindung
gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Matrix werden Diodengruppen mehrfach ausgenutzt,
wodurch Dioden eingespart werden. Es werden zwei verschiedene Bina"rzeichen- Kombinationen
innerhalb des binären Codes, die nur in einer Stelle voneinander abweichen, ausgewählt.
Diese
werden dann auf folgende Weise gebildet: Die zwei den beiden Binärzeichen-Kombinationen
zugeordneten Eingangsleitungen werden miteinander verbunden. Eine gemeinsame Diodengruppe
führt zu einer Auswahl von Ausgangsleitungen, auf denen in beiden Fällen logische
Signale "d auftreten müssen. Die erste der beiden verbundenen Leitungen sei derjenigen
Binärzeichen-Kombination (im folgenden erste Kombination" genannt) zugeordnet, die
ein Signal l weniger aufweist als die andere (zweite). Die Dioden der Diodengruppe
sind so geschaltet, daß bei der Betätigung der ersten Leitung gerade die dieser
Leitung zugeordnete erste Kombination erzeugt wird. Bei der Betätigung der zweiten
Eingangsleitung muß, wie sich aus dem Obigen ergibt, auf einer weiteren Ausgangsleitung
zusätzlich zu den durch die Diodengruppe vorgegebenen 11'1-Signale ein weiteres
logisches Signal 1 "1 erzeugt werden. Dieses wird bei der Erfindung durch eine Zusatzschaltung
erreicht. Die Zusatzschaltung kann, wie in den Unteransprüchen angegeben, auf verschiedne
Art und Weise ausgeführt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Diodenmatrix mit den erfindungsgemäßen Merkmalen
für die-Umsetzung vom l-aus-15-Code in den Binärcode und Fig. 2 bis 5 verschiedene
Ausführungsbeispiele für eine bei der Erfindung vorgesehene Zusatzschaltung.
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Fig. l zeigt eine Diodenmatrix, bei der die Zusatzschaltung als Schwellwertschaltung
ausgeführt ist. Es ist eine Diodenmatrix dargestellt mit 15 Eingangsleitungen, die
mit Eingabetasten 1 bis 15 verbundnen sind, und vier Ausgangsleitungen A,B,C und
D. Die Bezugsziffern l bis 15 stellen im gewählten Beispiel als Zahlen gelesen die
Wertigkeiten des durch die Tasten jeweils auf den Ausgangsleitungen erzeugten binären
Zahlen dar. Die Taste 7 erzeugt also z.B. ein Binärwort auf den Ausgangsleitungen
mit der Wertigkeit 7. Die Tasten 1 bis 8 sind über eine Sammelleitung 17 mit einer
Engangsklemme l9 verbunden, an der ein im Bereich des logischen Signales "1" liegender
Spannungspegel U1 liegt. Die mit den Tasten l bis
8 verbundenen
Eingangs leitungen sind in an sich bekannter Weise jeweils über eine Diode bzw.
eine Diodengruppe so mit den Ausgangsleitungen A bis D verbunden, daß auf den Ausgangsleitungen
A bis D der entsprechende Binär-Code entsteht. Die gestrichelt gezeichneten Dioden
können u.U. entfallen.
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Die Tasten 9 bis 15 liegen über eine Sammelleitung 16 und eine Eingangsklemme
18 an einem anderen Spannungspegel U2.
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Die Ziffern 9 und 1, 10 und 2, 11 und 3, usw. unterscheiden sich im
Binärcode nur dadurch, daß die jeweils zuerst genannten Zahlen gegenüber den danach
genannten an der Stelle mit der höchsten Wertigkeit ein zusätzliches logisches Signal
"1" aufweisen.
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Der Zahl 7 entspricht beispielsweise im Binär-Code "1110" und der
Zahl 15 "1111". Die Eingangsleitung der Taste 9 ist mit der Eingangsleitung der
Taste 1 verbunden, die Eingangsleitung der Taste 10 mit derjenigen der Taste 2,
usw. Auf diese Weise uerden jeweils die in den beiden -Binärzeichen-Kombinationen
übereinstimmenden logischen Signale '1" durch dieselbe Diode bzw. Diodengruppe gebildet.
Beim Betätigen der Taste 7 werden beispielsweise über die Dioden 20,21 und 22 auf
die Ausgangsleitungen A, B und C logische Signale "1" übertragen. Durch dieselben
Dioden 20,21 und 22 entstehen auf denselben Ausgangsleitungen A,B und C auch logische
Signale "1", wenn die Taste 15 betätigt wird.
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Die Taste 15 ist mit einem im Vergleich zur Taste 7 höheren Spannungspegel
U2 verbunden. Dieser Spannungspegel U2 liegt wie die Spannung U1 im Toleranzbereich
des den logischen Signal "1" zugeordneten Spannungspegels. Der beim Betätigen der
Taste 15 auf die Ausgangsleitungen A,B und C übertragene höhere Spannungspegel wird
also von einer an den Ausgangsleitungen A,B,C und D anzuschließenden logischen Schaltung
als logisches Signal "1" gewertet.
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Beim Betätigen der Taste 15 muß zusätzlich auf der Ausgangsleitung
D ein logisches Signal fllfl erzeugt werden. Dazu dient eine Schwellwertschaltung
26, deren Eingang über Entkopplungsdioden 23,24
und 25 mit den Ausgangsleitungen
A,B und C verbunden ist. Der Ausgang der Schwellwertschaltung 26 ist mit der Ausgangsleitung
D verbunden. Der Schwellwert der Schwellwertschaltung 26 ist so bemessen, daß die
Schwellwertschaltung 26 nur bei dem höheren Spannungspegel U2 und nicht bei dem
Spannungspegel Ul anspricht.
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Beim Ansprechen der Schwellwertschaltung 26 erschant an ihrem Ausgang
und damit auf der Leitung D ein logisches Signal 1111!.
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Das für die Tasten 7 und 15 beschriebene gilt entsprechend für die
Tasten 6 und 14, 5 und 13 usw.. Beim Betätigen der Tasten 9 bis 15 entsteht also
in jedem Fall auf der Ausgangsleitung D zusätzlich ein logisches Signal "1".
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Durch die Mehrfachausnutzung der Dioden werden im Vergleich zu einer
nach dem bekannten Prinzip aufgebauten Diodenmatrix mehr als die Hälfte der Dioden
eingespart. Die Entkopplungsdioden 23,24 und 25 und die Schwellwertschaltung 26
sind nur einmel vorgesehen und stellen nur einen geringen Aufwand dar.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt, welche Einsparungen durch
die Erfindung erreicht werden können; Die Erfindung kann auch bei anderen binären
Coden angewandt werden. Der beschriebene Erfindungsgedanke kann auch leicht auf
umfangreichere Matrizen mit mehr als 15 Eingangsleitungen und mehr als vier Ausgangsleitungen
übertragen werden. Bei sehr umfangreichen Matrizen können auch mehr als zwei Spannungspegel
angewandt werden, wobei für jeden Spannungspegel eine eigene Schwellwertschaltung
vorzusehen ist. Der Erfindungsgedanke wird dann sinngemäß mehrfach angewandt.
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Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Schwellwertschaltung
26 in Fig. 1. Als Schwellwertelement dient eine Zenerdiode 27, deren Zenerspannung
so bemessen ist, daß die Ausgangsleitung D nur bei dem hohen Spannungspegel U2 ein
Signal erhält, das im Bereich des logischen Signales "1 liegt. Im folgenden wird
ein Bemessungsbeispiel für die Spannungen U1,U2 und die Zenerspannung der Zenerdiode
27 angegeben, wobei angenommen wird, daß
für die Pegel der logischen
Signale folgende Vorschriften gelten: logisch "0": kleinerlgleich 2 V logisch 111:größer/gleich
4 V Bemessung für U1: 7 V für U2: 12 V für Uzenerspannung 5 V Bei der Bemessung
ist zu berücksichtigen, daß an den Dioden jeweils eine Spannung von ca. 0,7 V abfällt.
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Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Schwellwertschaltung
26 in Fig. 1. Die Ausgangsleitungen A,B und C sind über die Dioden 23,24 und 25
mit dem Emitter eines PNP-Transistors 28 verbunden. Der Kollektor des Transistors
28 liegt an der Ausgangsleitung D und die Basis über einen Widerstand 38 (Strombegrenzung)
an der Spannung U1. Wenn die Spannung am Emitter des Transistors 28 größer als die
Spannung U1 wird, schaltet der Transistor 28 durch, so daß ein auf den Ausgangsleitungen
A oder B oder C liegender Spannungspegel zur Ausgangsleitung D übertragen wird.
Bezüglich der Bemessung hat diese Schaltung gegenüber der Schaltung nach Fig. 2
Vorteile. Es ist lediglich zu beachten, daß die Spannung U2 sich um mindestens so
viel von der Spannung U1 unterscheidet, daß der Transistor 28 durchschaltet.
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Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für die Schwellwertschaltung
26 in Fig. 1. Die dargestellte Schaltung ist für die Realisierung der Schwellwertschaltung
in einer integrierten MOS-Schaltung gedacht. Als Schwellwertelemente werden jeweis
zwei als Emitterfolger geschaltete MOS-Transistoren, z.B.
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30 und 31, verwendet. Ein Signal, daß kleiner ist als die Summe der
Schwellenspannungen(2 x Us) der Transistoren 30 und 31 ist nicht in der Lage, den
Transistor 31 durchzuschalten. Der Transistor 29 dagegen wird schon bei der einfachen
Schwellspannung (1 x Us) durchgeschaltet. Diese unterschiedlichen Schwellwerte werden
in entsprechender Weise wie bei der Schaltung nach Fig. 3
zur Ubertragung
eines Signales auf die nutzt. Durch dieses Ausführungsbeispiel ist gezeigt, daß
die Schwellwertschaltung auch in der an die Ausgangsklemmen A, B und D angeschlossenen
logischen Schaltung realisiert werden kann.
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Fig. 5 zeigt eine Diodenmatrix, bei der die Zusatzschaltung durch
ein mit den Eingangsleitungen der Diodenmatrix gekoppeltes elektronisches Schaltglied
realisiert ist. Die Diodenmatrix ist in gleicher Weise wie die Matrix in Fig. 1
aufgebaut und ist nicht vollständig dargestellt. Die der Schaltung in Fig. 1 entsprechenden
Teile, die Sammelleitungen 16 und 17, die Ausgangsleitungen A,B, C und D und die
Schaltelemente 12 bis 15, tragen die gleichen Bezugszeichen. Die Sammelleitung 17
ist über eine Klemme 34 an eine im Pegelbereich des logischen Signals 11t' liegenden
Spannung U gelegt. Die Sammelleitung 16 dagegen liegt über die Basisemitterstrecke
eines PNP-Transistors 33 an der gleichen Spannung U. Der Kollektor des Transistors
33 liegt an der Ausgangsleitung D. Wenn ein mit der Sammelleitung 17 verbundenes
Schaltelement (1 bis 8 in Fig 1) betätigt wird, so erscheinen entsprechend den mit
dem Schaltelement verbundenen Dioden auf den Ausgangsleitungen A bis C logische
Signale 11111.
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Die Schaltstellung des Transistors 33 bleibt dabei unverändert.
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Wenn dagegen ein mit der Sammelleitung 16 verbundenes Schaltelement
(9 bis 15 in Fig. 1) betätigt wird, so wird der Sammelleitung 16 über die Steuerstrecke
des Transistors 33 ein Strom entzogen. Durch diesen Strom wird der Transistor 33
leitend geschaltet, so daß die Ausgangsleitung E mit dem Spannungspegel U verbunden
wird. Die Ausgangsleitung D erhält also ein logisches Signal "1'. Damit ein ausreichend
hoher Strom zur,Steuerung des Transistors 33 fließt, sind die Ausgangsleitungen
A, B und C über Widerstände 35, 36 und 37 mit Masse verbunden. Um eindeutige Schaltzustände
zu erreichen, liegt parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 33 noch ein
hochohmiger Widerstand 32, der z.B. einen Wert von 1 MOhm au£weisen kann.
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Die in Fig. 5 dargestellte Schaltung stellt ein besonders einfaches
und deshalb vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Zusatzschaltung dar.