SE181688C1 - - Google Patents

Description

Uppfinnare: S G Sena-Sandberg och P-A Mannby Foreliggande uppf inning hanfor sig till en kopplingsanordning som sarskilt lampar sig for anvandning vid analog-digital omvandlare och som har for andamal att i beroende av att en forsta ingangssignal mottages ensam resp. samtidigt med en andra ingangssignal, pa en utgang astadkomma potentialer med mot varandra motsatt tecken men med samma absoluta varde, daremot i franvaron av bada signaler astadkomma 0-potential pa samma gang.

Vid exempelvis analog-digital omvandlare, ddr en referensspanning i en diskriminator i tur och ordning forst med en analogspanning, som skall uttryckas i ett n-siffrigt binart tal, och darefter med spanningsvdrden, vilka erhallas genom addering av denna analogspanning till successivt minskande 1/2' delar av referensspanningen med ett av foregaende jamfdrelseresultat i diskriminatorn beroende tecken och dar namnda successivt minskande brakdelar av ref erensspanningen erhallas pa utgangen ett rnotstandsnat eller annat kant spanningsomvandlingsnat genom att till successiva ingangar av detta nat anslutes referensspanningen, är det vasentligt joke endast, att referensspanningen anslutes till dessa ingangar i tur och ordning med plus resp. minustecken i beroende av diskriminatorutslaget, utan aven, att respektive ingang Mlles pa 0-potential innan flagon jamforelse har skett f Or att mojliggi5ra anordningens palitliga funktion. Vid avvikelse frail 0-potential pd flagon av de icke verksamma ingangarna skulle namligen detta varde adderas eller subtraheras till spanningen ph diskriminatorns ingang.

Andamalet med foreliggande uppfinning är att astadkomma en kopplingsanordning som uppfyller namnda villkor, sAledes i beroende av den erhallna signalkombinationen astadkommer tre alternativa spanningar (+ E, 0, E) pa sin utgang. Ett annat andamal är att astadkomma en kopplingsanordning eller en krets som sammankopplad med andra liknande kretsar bildar en stegkedja, vid vilken vid anslutning av periodiska pulser (motsvarande namnda forsta ingangssignal) till samtliga kretsars ingang endast en i tur foljande krets aktiveras, varigenom namnda av diskriminatorutslaget beroende potential upptrader pa i tur och ordning efter varandra folj ande utgangar.

Kopplingsanordning enligt uppfinningen är I huvudsak kannetecknad darav, att den innefattar tva bistabila transistor- eller motsvarande vippor, av vilka den ena ãr anordnad att bringas till aktivt tillstand av namnda forsta signal och den andra är anordnad att bringas till aktivt tillstand av namnda andra signal och har i den ena av sina transistorer en elektrod som endast i aktivt tillstand blir stromledande, ansluten dels till utgangen, dels over ett olinjart kopplingselement t. ex. en diod till en elektrod tillhorande en transistor i den forsta vippan, vilken elektrod likaledes endast i denna vippas aktiva tillstand blir stramledande, varvid det olinjara elementet ingar i en stromkrets pa sadant satt, att det ar stromledande i den med utgangen forbundna elektrodens sparrade tillstand, sa att utgangen är Over det olinjara elementet forbunden med namnda elektrod i den forsta vippan saval nar derma elektrod har av det sparrade tillstandet bestamd 0-potential, beroende pa att denna elektrod ar ansluten till jord Over ett andra olinj art element, som nar elektroden har av transistorns ledande till-stand bestamt, fran nollvarde avvikande potential, varjamte en grindkrets är ansluten till det forstnamnda olinjara kopplingselementet, vilken grindkrets vid erhallande av namnda andra signal oppnar den till utgangen anslutna transistorn och samtidigt blockerar det forstnamnda olinj Ora elementet, sa att utgangen franskiljes frau potentialen pa 2— — mamnda elektrod i den forsta vippan och erhailer potentialen pa namnda elektrod i den andra vippan, vilka potentialer aro lika men ha motsatt teeken.

Uppfinningen forklaras narmare harnedan med hjalp av nagra utforingsexempel under hanvisning till bifogade ritning, pa vilken fig. 1 visar en kopplingsanordning enligt uppfinningen och fig. 2 visar kopplingsanordningens anvandning i en stegkedja for en analog-digital omvandlare.

I fig. 1 visas en kopplingsanordning enligt uppfinningen, innefattande i huvudsak tva bistabila vippor VI och V2. Anordningen har fyra ingangar A, B, C och D var och en. avsedd for en inkommande signal och tre utgangar Y, X och Z, av vilka den farsta är avsedd att uppvisa en av den mottagna signalkombinationen beroende potential, den andra att erUlla en potential som upptrader som tecken pa att anordningen har paverkats och som anvandes far att i fall att kopplingsanordningen ingar i en stegkedja tillsammans med andra identiska enheter, majliggiira funktionen av den nfirmast i fur foljande enheten sasom det kommer att forklaras senare, och den tredje utgangen ger utslag i beroende av jamforelseresultatet for att mojliggOra parallell utlasning air samtliga enheter, vilket likaledes kommer aft forklaras narmare. Enligt exemplet är vippan V1 en vanlig transistorvippa innefattande Iva PNP transistorer Q1 och Q4, air vilka den forsta är stromledande I 0-tillstand, medan den andra är stromledande i 1- tillstand samtidigt som den forsta ar sparrad. Den andra vippan V2 ãr daremot enligt exemplet en s. k. Hook-vippa som innefattar en NPN transistor Q2 °ell en PNP transistor Q3, vilka i vippans 0-lage hada aro sparrade, medan i vippans 1-lage hada aro ledande pa i och for sig kant salt. Vippan V2 behover ej nodvandigtvis ram en Hook-vippa, men fordelen med en Hook-vippa blir, att dels är den helt stromlos i vilolage dels att den ena transistorns kollektorspanning blir mera negativ och den andra transistorns kollektorspanning blir mera positiv rid aktiveringen ()eh detta kan utnyttjas for att pa utgangarna erhalla lampliga spanningsnivaer sasom kommer att tramgâ beskrivningen.

Vipporna bringas till verksamt tillstand i beroende av uppfyllandet air vissa villkor pa kopplingsanordningens ingfingar. Nur bada vippor aro i overksamt tillstand, är endast transistorn QI stromledande beroende pa, att till foljd av spanningsdeIningen fran +8V till —8V genom motstanden R2, RI, R3 basens potential är lagre an emitterns, medan transistorns Q4 has har samma potential som transistorns QI kollektor, enligt exemplet +4V, sa att transistor. Q4 dr blockerad. Transistorn Q2 i V2 a" sparrad beroende pa, att dess has Or ansluten Over ingangert D till en potential pa —8V och transistor. Q3 är sparrad be roende pa, att dess has är ansluten till en potential pa +4V. Till transistorns Q1 has är ansluten utgangen av en grindkrets G1, vars funktion Or beroende av tva ingangsvilIkor, namligen en. staende signal och en puls. Den sta.ende signalen ar ansluten till ingangen A och den. är nodvandig cm kopplingsanordningen ingar i en kedja av identiska enheter och man onskar gra funktionen beroende icke endast air den till ingangen B forda signalen, utan ave. av faregaende stegets till-stand resp. av en startsignal, sasom det kommer att forklaras i samband med fig. 2. Det Or emellertid uppenbart, att grinden GI kan i princip ersattas med endast en integrerande krets, Tars funktion endast am beroende av den pa ingangen B inkommande pulsen. Enligt exemplet ar saledes villkoret fOr grindens funktion dels, att pa inglingen A skall erhallas en signal som hojer ingangens potential fran 0 till +4V dels, att en puls med +4V amplitud mottages ph_ ingangen B. Harigenom erMies pa grindkretsens utgang en potential pa. narmast +8V, sa att transistorn Q1 sparras. Transistorns Q4 has erhaller foljaktligen en potential som beror pa spanningsdelningen Over motstanden R2, R1, R3 och ar lagre an +4V, sd att Q4 blir ledande.

En diod D6 är ansluten mellan transistorns Q4 kollektor och transistorns Q2 kollektor, vilken sistnamnda Oxen Or ansluten till utgangen Y. Diodens D6 passande ar riktad mot transistorns Q4 kollektor, till vilken en andra diod D2 ar ansluten med sin passande, medan dess sparrande Or ansluten till jord. liven en grindkrets G2 bestaende av en kondensator C3, motstand R6 och en diod D5 har sin ena ingang ansluten till transistorns Q4 kollektor, medan dess andra ingang ar ansluten till ingangen D som normalt har —8V potential och dess utgang Or ansluten till transistorns Q2 bas. I transistorns Q4 sparrade tillstand passerar en strom fran jord genom dioden D2 och motstandet R3 till —8V, sa att punkten P Hiles ph 0-potential genom dioden D2. Foljaktligen passerar aven en. stram fran +8V genom motstandet R11 genom dioden D6, sâ att transistorns Q2 kollektor och fOljaktligen utgangen Y har 0-potential.

Nar transistorn Q4 blir ledande, hojes punktens P potential till +4V, varigenom dioden D2 sparras, medan dioden D6 blir ledande, sâ att aven transistorns Q2 kollektor och utgangen Y erhaller +4V potential. Med hansyn till att inga.ngen D Hiles ph —8V, kan potentialokningen till +4V i punkt P ej astadkomma en ablockering av transistorn Q2. Som foljd av att en signal erhallits pa ingangen B, andras saledes potentialen fran 0 till +4V pa utgangen Y. Samtidigt andras potentialen pa utgangen X fran 0 till +4V for att markera till ett efterfoljande steg, att an.- ordningen paverkats, sasom kommer att framga i saraband med fig. 2. — —3 Om a andra sidan samtidigt med mottagningen av en signal pa. ingangen B mottages en annan signal som hojer ingangens D potential fran —8 till —4V, hojes pot entialen pa grindens G2 utgang till OV, varigenom transistorn Q2 oppnas och kollektorns och foljaktligen utgangens Y potential blir densamma som emitterns dvs. —4V och samtidigt sparras dioden D6. A.-ven transistorns Q3 has erhaller en av forhallandet mellan motstanden R9 och R10 definierad negativ potential, sa att transistorn Q3 oppnas. Harigenom hojes potentialen pa utgangen Z, som ãr fOrbunden med transistorns Q3 kollektor, fran —8V till OV som en indikering att vippan V2 paverkats dvs. att hada signaler mottagits. Denna indikering kvarstar sedan tills aterstallning liar skett, sa att efter att samtliga enheter i en kedja ha paverkats, kan en parallellutlasning i form av binara signaler ske, sasom det kommer att framga i samband med fig. 2.

Differentieringskretsarna Ti och T2 ha for andamal att aterstalla -vipporna till nollage vid erhallande av en aterstallningspuls. SAsom det är Nit att inse, kommer vid erhallande av en puls, som momentant hojer potentialen pa ingangen C fran 0 till +4V, potentialen pa sa-val transistorns Q4 som Q3 has att hOjas till delta varde, varigenom transistorerna sparras och vipporna aterstallas till vilolage. I transistorns Q4 emitterkrets är anordnad en diod D8 for att bringa spanningsfallet Over transistorn till punkten P till samma varde som Over dioden D6.

Fig. 2 visar anvandningen av kopplingsanordningen enligt uppfinningen vid en analog-digital omvandlare, som liar f8r andamal att genom jamforelse med ett referensvarde uttryeka en analogspanning som ett n-siffrigt binart tal om systemets storsta utslag kan uttryckas med n bindra sifferpositioner. Enligt ett speciellt system kan jamfOrelsen ske pa sadant satt, att i en diskriminator DD forst jamfores analogspanningen med en referensspanning, vars storlek är 2-1, saledes ungefar hãlften av hela utslaget, och i beroende av att jamforelsen liar visat att analogspanningen var stone noteras en 1 for den hogsta sifferplatsen och ndr den var mindre noteras en 0. Darefter sker jamforelse mellan namnda referensvarde och summan U av analogspanningen och 1/2 referensspanningen som adderats till analogspanningen med ett av den RVra jamforelsen beroende tecken, saledes med plus om den foreghende jamforelsen har gett 0 och med minus om den foreghende jamforelsen liar gett 1. I motsvarighet till jamforelseresultatet noteras nu pa den andra sifferplatsen 1 eller 0, varefter jamforelsen fortsatter mellan referensspanningen och sum-man av analogspanningen och referensspanningens 1/4 del, vilken sistnamnda tecken ater Or beroende av foregaende jamforelseresultat och jamforelsen fortsatter tills den lagsta sift-ran liar bestamts.

For att kunna utfora en dylik omrakning Or saledes utom en diskriminator Oven en anordning nodvandig som i beroende av varje diskriminatorutslag astadkommer referensspanningens 1/2"-2 del (referensspanningens varde Or 2u-1 och man skall hstadkomma 1/2, 1/4, 1/8 osv. del) med det av utslaget bestamda tecknet for addering till analogspanningen, sd att nasta jamforelse kan utforas i diskriminatorn. I allmanhet sker delta med hjalp av ett antal separata omvandlarsteg, motsvarande antalet jamforelser, vilka skola utforas och vilka steg vart och ett alstrar det mot sin position svarande vardet av ref erensspanningen. Kretsen enligt uppfinningen mojliggor en forenkling av en analog-digital omvandlare av namnda typ om den anvandes sasom omvandlarsteg i en stegkedja. Dessutom mojliggor den, att man erhaller ett n-siffrigt binart tal, med hjdlp av endast n-1 jamforelsesteg.

For alstring av referensspanningens 1/2-1 delar anvandes ett i och for sig kant motstandsnat N som Or uppbyggt av lankar omfattande motstand av R och 2R storlek. Det Or latt att bevisa, att vid anslutning av referensspanningen till nagon av ingangarna ar—a. och anslutning av analogspanningen till ingangen a. i punkten S erhalles summan av analogspanningen EA och av referensspanningen Ex, mot resp. inghng svarande brakdel, saledes vid anslutning till ingangen al 1/2, vid anslutning till ingangen a2 1/4 del osv. Till namnda ingangar skall saledes matas referensspanningen med det av foregaende jamforelsen i diskriminatorn bestamda tecknet. Da. sasom tidigare namndes Or det vasentligt icke endast att referensspanningen anslutes till ingangarna, utan Oven att dessa ha exakt 0-potential innan de erhalla + ER resp. —ER for att undvika att icke verksamma ingangars potential adderas till den verksamma ingangens potential, Or kretsen enligt uppfinningen sarskilt lamplig for dndamalet.

Sasom det visas i fig. 2 hor till varje in-gang ph oinvandlingsnatet N ett omvandlarsteg A1, A2 osv. vartdera bestaende av en krets enligt uppfinningen, vilka tillsammans bilda en stegkedja. DO denna krets ger olika utslag i beroende av att en eller tva signaler komma in samtidigt, matas samtliga steg med synkroniseringspulser, medan frail diskriminatorn erhalles en puls endast om en jamforelse Indian referensspanningen E. och summan av analogspanningen EA och referensspanningens 1/2'-2 del visar att referensspanningen var mindre.

Kretsarna A1, och A2 motsvara kopplingsanordningen enligt fig. 1, dar de respektive delarna Oro ersatta med logiska symboler med samma hanvisningssiffror. Ingangen A i forsta steget Or ansluten till en kalla for en startpuls, medan ingangarna A i de 8vriga stegen 4— — aro anslutna till utgangen X i foreghende steg, ingangarna B aro anslutna till en kalla for synkroniseringspulser, ingangarna C aro anslutna till en Ulla for aterstallningspulser och ingangarna D aro anslutna till diskriminatorns utgang.

Nar analog-digital omvandlaren mottager en synkroniseringspuls, Mires denna samtidigt till samtliga steg i stegkedjan och till diskriminatorn, dh synkroniseringspulsens narvaro är villkoret shval for att diskriminatorn skall trada I funktion saval att omvandlarstegen skola trada i funktion. Om diskriminatorn ger utslag beroende ph att analogspanningen resp. dess forandrade varde U är storre an referensspanningen, upptrader en puls pa ingangen D till forsta steget samtidigt med en puls p& ingangen B. Sasom tidigare namndes, är vippans V1 igangsfittning beroende av ytterligare ett villkor, namligen att en signal finnes pa ingangen A. Detta villkor utnyttjas i anordningen enligt fig. 2 for att medelst en startsignal satta det forsta steget i beredskap resp. for att Ora de efterfoljande stegens funktion beroende av att det foregaende steget har utfort sin funktion. Da. en pals liar erhallits Oven ph ingang D, phverkas bada vippor V1 och V2 i det forsta steget, sa att pa utgangen a1 erhalles referensspanningen med negativt tecken. Skulle diskriminatorn ej ge nagon signal beroende pa, att analogspanningen resp. dess forandrade varde Tar mindre an referensspanningen, paverkas endast vippan VI., set att pa utgangen erhalles referensspanningen med plustecken.

Sasom tidigare namndes erhaller utgangen X en bestfimd potential set fort steget bur paverkats. Detta kan utnyttjas for att driva stegen som en stegkedja, i vilken alltid endast det i tur staende steget paverkas nar en synkroniseringspuls matas till ingangarna for samtliga steg. DO. vippans VI funktion hr enligt exemplet beroende av att en signal Virefinnes pa ingangen A, Or det mojligt harigenom att endast i det nfirmast i tur stfiende steget astadkomma startvillkor.

Utlasningen av jamforelseresultatet i form av ett n-siffrigt binart tal kan ske pa diskriminatorns utgang sequentiellt i synkroniseringspulsernas takt. Uppfinningen mojliggor emellertid fiven en parallellutlasning Over utgangarna Z vilka ha 0-potential om jamforelsen har resulterat i »I» (utgangen Y Or negativ) i resp. steg, medan de ha negativ potential om jamforelsen resulterat i »0» (utgangen Y är positiv). En av anledningarna att vippan V2 bestar av en Hook-vippa, Or att den fran transistorn Q3 erhallna »1» signalen skall Tara mera positiv On »0» signalen samtidigt som den fran transistorn Q2 erhallna signalen maste vara mera negativ nOr »1» indikeras, sasom det torde Tara klart av beskrivningen. Utlasningen av V2 Tippornas till-stand i samtliga steg sker medelst en synkro niseringspuls efter att samtliga steg ha paverkats av de foreghende synkroniseringspulserna pa i och for sig kant satt, varefter samtliga steg hterstallas till overksamt lase medelst en aterstallningspuls som matas till ingangarna C.

Claims (5)

Pat ent a nspr ak:

1. Kopplingsanordning, i synnerhet fOr anvandning vid analog-digital omvandlare for att i beroende av att en f5rsta ingangssignal mottages ensam resp. samtidigt med en andra ingangssignal, ph en utgang astadkomma potentialer med mot varandra motsatt tecken men samma absoluta vfirde och i franvaron av bada signaler astadkomma 0-potential pa denna utgang, kannetecknad darav, att den innefattar tvh bistabila transistor- eller motsvarande vippor (V1, V2), av vilka den ena Or anordnad att brin.gas till aktivt tillstand av namnda forsta signal och den andra Or anordnad att bringas till aktivt tillstand av namnda andra signal och liar i den ena av sina transistorer (Q2) en elektrod, som endast i aktivt tillstand blir stromledande, ansluten dels till utgangen (Y) dels Over ett olinjart kopplingselement t. ex. en diod (D6) till en elektrod tillhorande en transistor (Q4) i den forsta vippan, vilken elektrod likaledes endast i denna vippas aktiva tillstand blir stromledande, varvid det olinjara elementet ingar i en stromkrets ph sadant sat, att det Or stromledande i den med utgangen forbundna elektrodens spfirrade tillstand, set att utgangen Or Over det olinjara elementet forbunden med namnda elektrod i den f5rsta vippan saval nfir denna elektrod liar av det sparrade tillstandet bestimd 0-potential, hereende ph att denna elektrod Or ansluten till jord Over ett andra olinjart element (D2), som nar elektroden har av transistorns ledande tillstand bestamd fran nollvarde avvikande potential, varjamte en grindkrets (G2) Or ansluten till det forstnamnda olinjara elementet, vilken Tindkrets vid erhallande av namnda andra signal oppnar den till utgangen anslutna transistorn (Q2) och samtidigt blockerar det forstnamnda olinjara elementet (D6), sa att utgangen (Y) franskiljes fran potentialen pet namnda elektrod i den forstnamnda vippan och erhaller potentialen ph namnda elektrod i den andra vippan, vilka potentialer Oro lika men ha motsatt teeken.

2. Kopplingsanordning enligt patentanspraket 1, kannetecknad darav, att den Or forsedd med en ytterligare utgang (X) som Or ansluten till namnda elektrod i den forsta vippan, sO. att den i vilolage for denna vippa har 0-potential, medan den i dennas aktiva tillstand liar ett frail nollvarde avvikande potentialtillstand f5r att harigenom kunna markera utat att kopplingsanordningen har paverkats.

3. Kopplingsanordning enligt patentan- — — spraket 1, kannetecknad darav, att namnda elektrod i den fOrsta vippan Sr i aktivt till-stand seriekopplad med ett motstandselement (D8) for att spanningsfallet genom transistorn skall ungefar motsvara spanningsfallet Over det forstnamnda olinjara elementet (D6).

4. Kopplingsanordning enligt patentanspraket 1, kannetecknad darav, att den andra vippan (V2) utgOres av en Hook-vippa for att bada transistorerna skola vara sparrade i vippans overksamma tillstand.

5. Stegkedja, vars steg besta vartdera av en kopplingsanordning enligt patentanspraket 1, kannetecknad darav, att ingangarna for stegen (Al, A2 osv.) aro parallellt anslutna till tva signalkallor, av -vilka den ena astadkommer en periodisk signal, medan den andra astadkommer en signal i beroende av att elf visst villkor liar uppfyllts samtidigt med fiiprstnamnda signal, varvid varje steg innehal ler ytterligare en grindkrets (G1) som i beroende av mottagningen av en startsignal nar det galler forsta steget resp. av en signal frau fOregaende steg nar det galler de ovriga stegen, mojliggor, att den forsta vippan kan trada i funktion endast i det narmast i tur staende steget, sa att vid mottagning av namnda periodiska signal, namnda potential (E.) som liar av den andra signalens narvaro beroende tecken, upptrader pa utgangarna for successiva steg i kedjan. AnfOrda publikationer: Patentskrif ter frdn Tyskland 1 046 374; USA 2 865 564. Andra publikationer: IBM technical disclosure bulletin. 2(1959): 4, p. 77-78 (Margapoulos & Wortzman, Combined reference-voltage switch).