-
Elektronische Zähleinrichtung mit einem statischen Zähler Elektronische
Zählverfahren haben in den letzten Jahren eine immer größere Bedeutung gewonnen.
Sie finden in der gesamten Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik, insbesondere
in der Digitaltechnik bei dem Inkrementalverfahren (Zählverfahren), Anwendung.
-
Zähler haben die Aufgabe, zeitlich aufeinanderfolgende Signale abzuzählen
und das Zählergebnis an den Ausgängen der Zählstufen in Paralleldarstellung auszugeben.
-
Die bekannten elektronischen Zähler arbeiten überwiegend nach dem
dynamischen Prinzip. Die einzelnen Zählstufen der dynamischen Zähler bestehen aus
bistabilen Kippschaltungen, die kapazitiv gekoppelt sind. Zur Aussteuerung müssen
Signale verwendet werden, die bestimmte Bedingungen, insbesondere hinsichtlich der
Flankensteilheit, erfüllen: Der Nachteil dynamischer Zähler besteht neben der Forderung
nach besonders geformten Impulsen in ihrer Empfindlichkeit gegen äußere Störungen.
Störimpulse können wie Zählimpulse bewertet werden und verfälschen somit das Zählergebnis.
-
Vorstehende Nachteile vermeidet man weitgehend mit Zählern, die nach
dem statischen Prinzip arbeiten. Derartige statische Zähler werden jeweils um einen
Schritt verstellt, wenn die Amplitude der Zählsignale einen bestimmten Wert überschreitet;
die Form der Signalfianken ist dabei unwesentlich.
-
Es sind statische Zähler bekannt, die aus galvanisch gekoppelten,
im Verhältnis 2 : 1 untersetzenden Zählstufen aufgebaut sind. Derartige Zählstufen
werden auch Binärstufen genannt. Die erste Binärstufe wird vom Zählsignal und seiner
negierten Form, die folgenden Stufen jeweils vom Ausgangssignal der vorhergehenden
Stufe angesteuert. Dieser Zähler ist somit ein asynchroner Zähler, bei dem das Kippen
der einzelnen Stufen nacheinander erfolgt. Der Nachteil dieses bekannten statischen
Zählers ist darin zu sehen, daß der übergang von einem Schaltzustand in einen anderen
nicht sicher erfolgt (Stoßstellen), vielmehr können die Zählstufen in einen falschen
Schaltzustand fallen.
-
Zur Vermeidung der Stoßstellen ist bereits ein statischer Zähler vorgeschlagen
worden, dessen Binärstufen jeweils aus einem Zählspeicher und einem zugeordneten
Hilfsspeicher aufgebaut sind sowie jeweils gleichzeitig durch Zählsignale und Zählhilfssignale
angesteuert werden, die zeitlich gegeneinander (auf Lücke) versetzt sind. Das Kippen
der einzelnen Binärstufen erfolgt somit synchron mit einem Zentraltakt, so daß der
vorgeschlagene Zähler einen synchronen statischen Zähler darstellt. Ein synchroner
Zähler ist in der Ansteuerung wesentlich komplizierter als ein asynchroner Zähler.
Die Erfindung geht daher aus von dem eingangs beschriebenen asynchronen statischen
Zähler mit galvanisch gekoppelten, im Verhältnis 2 : 1 untersetzenden Zählstufen
(Binärstufen), von denen die erste vom Zählsignal und seiner negierten Form und
die folgenden Stufen jeweils vom Ausgangssignal der vorhergehenden Stufe angesteuert
werden.
-
Gemäß der Erfindung werden die nachteiligen Wirkungen der Stoßstellen
dieses bekannten Zählers dadurch vermieden, daß die Binärstufen jeweils aus einem
das Zählergebnis der jeweiligen Binärstelle anzeigenden, zwei zueinander antivalente
Ansteuersignale für die nächste Stufe liefernden statischen Zählspeicher und einem
zugeordneten, die Betätigung des Zählspeichers vorbereitenden statischen Hilfsspeicher
bestehen, der nach der Einspeicherung des Zählspeichers gelöscht wird und dessen
Ansteuersignal jeweils negiert zu dem Ansteuersignal des zugeordneten Zählspeichers
ist, und daß bei beiden Speichern dem Eingang ein integrierendes Element, z. B.
ein Kondensator, nachgeschaltet ist.
-
Die Binärstufen des erfindungsgemäßen Zählers sind zwar wie bei dem
vorgeschlagenen Zähler aus zwei Speicherelementen aufgebaut, doch erfolgen die Ansteuerung
und die Zusammenschaltung zu einer Zählkette auf andere Art und Weise.
-
Weitere Merkmale der Erfindung sowie die Vorteile des erfindungsgemäßen
Zählers ergeben sich an Hand der Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen. Es zeigt F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine statische
bistabile Kippstufe,
F i g. 1 a das Kurzsymbol für die Schaltung
nach F i g. 1, F i g. 1 b ein Impulsdiagramm zur Schaltung nach F i g. 1, F i g.
2 ein Ausführungsbeispiel für eine Binärstufe, F i g. 2 a ein Impulsdiagramm zur
Schaltung nach F i g. 2, Fig.2b die Wahrheitstabelle zur Schaltung nach F i g. 2,
F i g. 3 ein Impulsdiagramm zur Schaltung nach F i g. 2, F i g. 4 ein Blockschaltbild
für einen asynchronen Zähler, F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel zum Aufbau des erfindungsgemäßen
asynchronen Zählers, F i g. 6 ein Impulsbild zum Flankenwechsel bei zwei antivalenten
Signalen, F i g. 7 ein Ausführungsbeispiel für eine Binärstufe und F i g. 8 einen
asynchronen Zähler nach F i g. 5 mit Voreinstellung.
-
Die F i g. 4 zeigt im Blockschaltbild einen binären asynchronen Zähler.
Der Zähler besteht aus galvanisch gekoppelten, im Verhältnis 2 : 1 untersetzenden
Zählstufen, den Binärstufen. Die erste Binärstufe wird vom Zählsignal (Eingang
EL) und seiner negierten Form (Eingang Eo) angesteuert. Die folgenden Binärstufen
werden jeweils vom Ausgangssignal der vorhergehenden Stufe angesteuert. Der Zähler
nach F i g. 4 ist beispielsweise im natürlich binären Kode, auch Dualkode genannt,
verschlüsselt. Für jede Binärstelle ist daher eine Binärstufe vorgesehen. Es ist
denkbar, die Verschlüsselung in einem anderen binären Kode, z. B. im Aikenkode od.
dgl., vorzunehmen. Er kann auch als Dezimalzähler (Tetraden) ausgebildet werden.
-
Wie die F i g. 4 erkennen läßt, ist das Hauptelement eines Zählers
auf binärer Grundlage die Binärstufe. Bevor auf den Zähler im einzelnen eingegangen
wird, soll daher zunächst der Aufbau der Binärstufen beschrieben werden.
-
Der Grundbaustein einer statischen Binärstufe ist ein statisches Flip-Flop.
In der F i g. 1 ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für ein derartiges Flip-Flop
dargestellt. Das Flip-Flop besteht aus einem passiven Netzwerk und einem nachgeschalteten
zweistufigen Verstärker, der aus den Transistoren Tri, Tr2, den Spannungsteilerwiderständen
R1, R2 bzw. R7, R8 und den Arbeitswiderständen R5, R6 aufgebaut ist. Das Signal
am Ausgang A des Transistors Tr. ist antivalent zum Signal des Ausgangs 7f
des Transistors Tri.
-
Im Eingangskreis des Transistors der ersten Stufe liegt ein passives
ODER-Glied mit zwei Eingängen, das durch die Dioden D5 und D, gebildet wird. Jeder
Eingang des ODER-Gliedes wird von einem passiven UND-Glied mit zwei Eingängen ausgesteuert.
Das eine UND-Glied, das die Eingänge Ei und E2 hat, wird durch die Dioden D.,
D4 und den Widerstand R4 gebildet. Das andere UND-Glied, dessen einer Eingang
mit Eo bezeichnet ist und dessen anderer Eingang von dem Ausgang des Transistors
Tr2 (Selbsthaltung) ausgesteuert wird, besteht aus den Dioden Dl> Dz und dem Widerstand
R3.
-
Die Verhaltensweise eines Flip-Flop läßt sich bekanntlich durch seine
Speicherwirkung beschreiben. Ein Flip-Flop soll daher als bistabiles Speicherelement
mit je zwei Speicherzellen aufgefaßt werden. Die F i g. 1 a zeigt das im vorstehenden
Sinne aufzufassende Kurzsymbol für die Schaltung nach F i g. 1. Unter Zuhilfenahme
des Impulsdiagramms nach F i g. 1 b läßt sich die Wirkung des statischen Flip-Flops
nach F i g. 1 bzw. 1 a ohne weiteres verstehen. Die logische Verknüpfung für die
Ausgänge lautet dabei: A = (Ei &E,) v (A & Eo) ,
;1
- (`-'i V r2) & (Ä- V E0) .
-
Gesetzt (gespeichert) wird der Speicher durch Anlegen von
»L« (-uB) an Ei und E2. Gelöscht wird der Speicher durch Anlegen von »0«
(0 Volt) an E,; »Speichern« dominiert dabei über »Löschen«. Wenn gespeichert ist,
erscheint »L« am Ausgang A und »0« am Ausgang Ä.
-
Am Eingang e können weitere passive Einheiten entsprechend dem Eingangsnetzwerk
angeschlossen werden, deren Eingänge disjunktiv (ODER) gegenüber den Eingängen Ei,
E2 wirken. Ein zusätzlicher, über eine Diode D7 entkoppelter Löscheingang ist mit
a bezeichnet.
-
Bei dem dynamischen Prinzip läßt sich bereits durch Ausnutzung von
zwei Flanken eines Signals mit einem Flip-Flop eine für die binäre Darstellung notwendige
2:1-Untersetzung der Eingangssignale erreichen. Bei Anwendung des statischen Prinzips
sind jedoch zwei statische Flip-Flops notwendig, um eine Binärstufe aufzubauen.
-
Die F i g. 2 zeigt eine neuartige, aus zwei statischen Speichern gemäß
F i g. 1 a aufgebaute statische Binärstufe, die vorteilhaft zur Realisierung der
Zählstufen des erfindungsgemäßen Zählers dient. Grundsätzlich können auch andere
Binärstufen zum Aufbau des Zählers verwendet werden. Abwandlungen gegenüber der
Schaltung nach F i g. 2 ergeben sich z. B., wenn Speicher verwendet werden, bei
denen der Löscheingang über den Speichereingang dominiert. Es sei noch erwähnt,
daß die Binärstufe nach F i g. 2 immer dann angewendet werden kann, wenn statische
Signale im Verhältnis 2: 1 untersetzt werden sollen.
-
Von den zwei Speichern der Binärstufe nach F i g. 2 ist der Speicher
SI der Zählspeicher und der Speicher SII ein Hilfsspeicher für den Zwischenschritt.
Durch den Hilfsspeicher wird erreicht, daß der Zählspeicher im Verhältnis 2 : 1
untersetzt. Die Ausgangssignale der Hilfsspeicher SII sind gegenüber denen der Zählspeicher
SI um 90° phasenverschoben.
-
Die Binärstufe besitzt zwei Eingänge EL und Eo, von denen der
Eingang EL mit dem zu untersetzenden Signal Q (Zählsignal) und der Eingang
E, mit einem dazu antivalenten Signal (D beaufschlagt werden.
-
Am Ausgang A, dem Speicherausgang des Zählspeichers SI, wird das untersetzte
Signal 4@, am Ausgang Ä des Zählspeichers ein dazu antivalentes Signal 0 abgenommen.
Mit diesen Signalen werden nachgeschaltete Stufen angesteuert.
-
Wie die F i g. 2 zeigt, ist der Zähleingang EL mit dem Speichereingang
E2 des Zählspeichers S, und mit dem Löscheingang E, des Hilfsspeichers SII verbunden.
Der zweite Speichereingang Ei des Zählspeichers wird vom Ausgang A * des Hilfsspeichers
ausgesteuert. Der Zählspeicher kann somit nur dann
gespeichert werden,
wenn SII ebenfalls gespeichert ist. Der Hilfsspeicher ist jedoch, wie noch gezeigt
wird, nur nach jedem zweiten Zählsignal in Speicherstellung.
-
Der Eingang En der Binärstufe ist mit dem einen Speichereingang El
des Hilfsspeichers SII und dem Löscheingang En des Zählspeichers S, verbunden. Der
zweite Speichereingang E2 des Hilfsspeichers wird vom Ausgang ;1 des Zählspeichers
vorbereitet. Der Hilfsspeicher kann somit nur dann gespeichert werden, wenn der
Zählspeicher gelöscht ist.
-
Der Eingang Lö dient zur Löschung der Binärstufe.
-
Die Wirkungsweise der Binärstufe nach F i g. 2 ergibt sich ohne weiteres
unter Berücksichtigung des Impulsdiagramms nach F i g. 2 a bzw. der Wahrheitstabelle
nach F i g. 2b.
-
Vor dem ersten Zählsignal ist wegen EL = »0« und En = »L« sowie Ä
= »L«. Die Binärstufe befindet sich ja in der Ausgangsstellung, in der A = »0« und
Ä = »L« ist, der Hilfsspeicher S,1 in Speicherstellung, d. h. A * = »L«. (Am Löscheingang
En des Hilfsspeichers liegt zwar »0«, d. h. ein Löschsignal; da aber in diesem Ausführungsbeispiel
»Speichern« über »Löschen« dominiert, wird SII nicht gelöscht.) Dadurch ist jedoch
der Zählspeicher SI über den Eingang Ei so vorbereitet, daß er beim ersten Zählsignal
(EL = »L« und En = »0«) gespeichert wird, d. h. A = »L« und Ä = »0« wird.
Wegen des Ä= »0« fehlt dem Hilfsspeicher nunmehr eine UND-Bedingung, so daß er,
wenn das erste Zählsignal verschwindet, wegen EL = »0« gelöscht wird
(A* = 0).
Wegen A* = »0« fehlt nunmehr auch dem Zählspeicher
SI eine UND-Bedingung, so daß er beim zweiten Zählsignal (EL = »L« und En = »0«)
wegen Eo = »0« gelöscht wird (A = »0« und Ä = »L«).
Damit ist der erste
Zyklus beendet. Verschwindet das zweite Zählsignal, so wird SII wegen En = »L« und
Ä = »L« gespeichert und bereitet SI für die Einspeicherung durch das dritte Zählsignal
vor.
-
Die Schaltung nach F i g. 2 wirkt somit in der Weise, daß sie beim
ersten Zählsignal ein Signal abgibt (A = »L«), das auf Grund des zweiten
Zählsignals wieder verschwindet (A = »0«) und auf Grund des dritten Zählsignals
wieder auftritt. Sie bewirkt somit eine 2:1-Untersetzung der Zählsignale, da nur
für jedes zweite Eingangssignal ein Ausgangssignal auftritt.
-
Die Binärstufe nach F i g. 2 kann mit Vorteil zum Aufbau eines statischen
Zählers gemäß F i g. 4 verwendet werden. Die F i g. 5 zeigt ein derartiges Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen statischen Zählers. Die Speicher der Binärstufen können dabei
gemäß F i g. 1 realisiert sein. Der Aufbau des Zählers nach F i g. 5 ist so getroffen,
daß in der ersten Stufe der Zählspeicher S, vom Zählsignal (Eingang EL) und der
Hilfsspeicher SII vom negierten Zählsignal (Eingang En) angesteuert wird. In den
folgenden Stufen ist jeweils ein UND-Eingang des Zählspeichers mit dem Ausgang Ä
des Zählspeichers der vorhergehenden Stufe und ein UND-Eingang des Hilfsspeichers
mit dem Ausgang A des Zählspeichers der vorhergehenden Stufe verbunden. Grundsätzlich
können auch Binärstufen verwendet werden, bei denen die Zusammenschaltung der Speicher
in anderer Weise vorgenommen ist.
-
Der Zähler nach F i g. 5, aufgebaut mit Speichern gemäß F i g. 1,
arbeitet zuverlässig nur unter bestimmten zeitlichen Bedingungen zwischen den Ausgangssignalen
(A*, A, Ä) und Eingangssignalen (EL,
En) der Binärstufen. Zur Erläuterung
dieser Bedingungen dient das Impulsdiagramm nach F i g. 3. Die eingekreisten Zahlen
am linken Rand der F i g. 3, d. h. die einzelnen Impulsbilder, beziehen sich dabei
auf die entsprechend bezeichneten Schaltungspunkte der F i g. 2.
-
Von dem Impulsdiagramm interessieren in diesem Zusammenhang vier Zustände.
Sie sind mit ®, ®, und OD bezeichnet.
-
Es sei zunächst der Zustand ® betrachtet. Dabei sei angenommen, daß
die Ansteuerung der ersten Stufe ideal erfolgt, d. h. der Flankenwechsel bei 1)
und (2) zur selben Zeit mit beliebig großer Steilheit erfolgt. Am UND-Eingang Ei
des Hilfsspeichers geht durch den Wechsel von »L« auf »0« an (D die Speicherbedingung
weg, während am Löscheingang E, des Hilfsspeichers gleichzeitig die Löschbedingung
durch den Wechsel von »0« auf »L« an Q) wegfällt. Sind die Flanken verschliffen,
so daß das »0«-Signal an (D früher wirksam wird als das »L«-Signal bei .(2), so
bleibt der Hilfsspeicher nicht in seiner Lage. G@t man jedoch dem Eingang des Hilfsspeichers
eine bestimmte Ansprechschwelle, die nahe bei dem »0«-Signal liegt (kleiner als
5001o des »L«-Signals), so hält sich der Hilfsspeicher trotz der »verschliffenen«
Flanken in seiner Lage, da an seinem Löscheingang En (ƒ) das »L« früher
wirkt, als an seinem einen Speichereingang Ei (1G) die »0« wirksam wird.
-
Zu Punkt (CD: Der Hifsspeicher wird gelöscht, da an seinem Löscheingang
En (2) eine »0« erscheint und der zweite Speichereingang E2 (S) ja bereits »0« ist.
Für den Zählspeicher gilt dasselbe, was für Zustand #a vom Hilfsspeicher gesagt
wurde.
-
Zu Punkt (2): Der Hilfsspeicher kippt eindeutig, da sowohl an seinem
ersten Speichereingang Ei durch 0 als auch am zweiten Speichereingang E2 durch (3)
»L« liegt. Der Zählspeicher kann in gewünschter Weise noch nicht kippen, da bei
(3), d. h. an seinem ersten Speichereingang Ei erst nach der Zeit zII (Schaltzeit
des Hilfsspeichers) ein »L« erscheint, wobei bis zu diesem Zeitpunkt mit Sicherheit
an seinem zweiten Speichereingang E2 (ƒ) eine »0« ansteht.
-
Zu Punkt @p : Der Zählspeicher soll gelöscht werden, was durch die
»0« am Löscheingang En (D) eindeutig erfolgt. Der Hilfsspeicher wird jedoch
in gewünschter Weise nicht eingespeichert, weil das »L« an seinem Speichereingang
EL (0) erst nach z1 (Schaltzeit des Zählspeichers) erscheint, während bis dahin
bereits an seinem anderen Speichereingang Ei (D) eine »0« ist.
-
Zusammenfassend ist zu den Punkten U bis folgendes festzustellen:
Bei ® und ƒ wird der Zustand der bei diesen Wechseln bereits gespeicherten
Speicher dadurch erhalten, daß die Eingangsansprechschwelle (»L«) nach einem Merkmal
der Erfindung näher bei dem »0«-Signal liegt als bei dem »L«-Signal. Bei 0 und OD
wird die Einspeicherung der nicht zu setzenden Speicher durch die vorhandene Schaltzeit
(Eigenkippzeit zI, zII) verhindert.
-
Die bisherigen Betrachtungen gingen von der Voraussetzung aus, daß
der Flankenwechsel im wesentlichen gleichzeitig erfolgt. Diese Bedingung ist in
der Praxis bei den derzeitigen Mitteln nicht gewährleistet. Die Ansteuerung des
Zählers erfolgt im Hinblick
auf die beiden zueinander antivalenten
Eingangssignale zweckmäßig durch einen Trigger mit zwei zueinander antivalenten
Ausgängen. Bei diesem Trigger und ebenso bei den Binärstufen überlappen sich jedoch
die beiden Flanken des valenten und antivalenten Ausganges, da der valente Ausgang
schneller ist als der antivalente. Dazu kommt, daß infolge der unterschiedlichen
Zeitkonstanten der Übergang eines Ausganges von »L« auf »0« schneller ist als der
Übergang von »0« auf »L« (wenn »L« dem Ausgangssignal bei gespeichertem Transistor
entspricht).
-
Die praktischen Verhältnisse zeigt die F i g. 6, in der die Zustandsänderungen
der Ausgänge A und A dargestellt sind. Der gestrichelte Bereich, die sogenannte
Stoßstelle, ist für den Eingang der Binärstufe reichlich undefiniert. Um diese Stoßstellen
zu vermeiden, werden bei dem vorgeschlagenen Zähler zeitlich gegeneinander versetzte
Takte zur Ansteuerung verwendet. Gemäß der Erfindung werden die Auswirkungen dieser
Stoßstellen auf einfache Weise dadurch vermieden, daß bei beiden Speichern der Binärstufe
der Eingangslogik (Eingangsgatter) ein integrierendes Element, z. B. ein Kondensator,
nachgeschaltet ist. Ein Zähler gemäß F i g. 5 mit derartig ausgebildeten Speichern
arbeitet zuverlässig.
-
Die vorstehende Maßnahme wird an Hand der F i g. 7 näher erläutert,
in der ein Ausführungsbeispiel einer mit Speichern im vorstehenden Sinne aufgebauten
Binärstufe, die mit Vorteil zum Aufbau des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Zählers nach F i g. 5 verwendet werden kann, im einzelnen dargestellt ist. In der
F i g. 7 sind beispielsweise zwei Speicher gemäß F i g. 1 dargestellt, die beispielsweise
gemäß F i g. 2 bzw. 5 zusammengeschaltet sind. Gleiche Bauelemente sind mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet worden. Die Elemente des Zählspeichers SI sind zur Unterscheidung
gegenüber den Elementen des Hilfsspeichers SII mit einem Strich versehen.
-
Gegenüber dem Speicher nach F i g. 1 sind bei den Speichern der F
i g. 7 zusätzlich die integrierenden Kondensatoren C1 und Ci vorgesehen. Durch diese
Kondensatoren werden die an der Basis der Transistoren Tri bzw. Tri wirksamen Signale
»geglättet«, um für die Basiseingänge der Speicher definierte Verhältnisse zu erhalten.
(Die Ansteuerung der ersten Stufe erfolgt zweckmäßig von einem Trigger, um etwa
gleiche Zustandsveränderungen zu bekommen.) Die integrierenden Glättungskondensatoren
C1 und C; machen den Eingang nach der logischen Verknüpfung langsamer als den Ausgang
der vorhergehenden Stufe. Die Auswirkungen der Stoßstellen werden dadurch vermieden.
-
Ein weiterer Vorteil der Kondensatoren ist, daß man die Grenzfrequenz
der Zählstufe durch Vergrößern der Kapazität der Kondensatoren im Sinne einer echten
Grenzfrequenzverkleinerung vermindern kann, um höherfrequente Störimpulse zu unterdrücken,
die auf den Leitungen auftreten können.
-
Es sei noch hervorgehoben, daß die Widerstände im Eingangskreis der
Transistoren Tr, bzw. Tri' so dimensioniert sind, daß sich für die Aufladung und
die Entladung der Kondensatoren etwa gleiche Zeitkonstanten ergeben.
-
An Stelle eines Kondensators kann prinzipiell auch das duale Schaltelement,
eine in Reihe mit R2 bzw. Rz geschaltete Induktivität, verwendet werden. Die Maßnahme
mit den integrierenden Glättungskondensatoren ist nicht auf das Ausführungsbeispiel
nach F i g. 7 beschränkt. Sie kann auch bei anders aufgebauten Binärstufen Anwendung
finden.
-
Zusammenfassend ist zum bisherigen folgendes festzustellen: Die F
i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zählers, bei dem die
Binärstufen hinsichtlich der Zusammenschaltung von Zähl- und Hilfsspeicher nach
einem bestimmten Beispiel, nämlich gemäß der Schaltung nach F i g. 2 bzw. 7 aufgebaut
sind. Es sind dabei auch andere Möglichkeiten der Zusammenschaltung der beiden Speicher
zu einer Binärstufe denkbar.
-
In der Art und Weise, wie die beiden auf eine bestimmte Weise zusammengeschalteten
Speicher im einzelnen realisiert werden, ergeben sich weitere Ausführungsbeispiele
von der Binärstufe bzw. des erfindungsgemäßen Zählers. So können z. B. die Speicher
gemäß F i g. 1 zum Aufbau der Binärstufen dienen. Zweckmäßiger werden jedoch die
Speicher gemäß F i g. 1 in der Weise weitergebildet, wie es in F i g. 7 dargestellt
ist.
-
Der erfindungsgemäße Zähler läßt sich auf einfache Weise auf eine
bestimmte Zahl voreinstellen. Dies soll an Hand der F i g. 8 näher erläutert werden,
die sich auf einen Zähler gemäß F i g. 5 in vereinfachender Darstellung bezieht.
Zum Voreinstellen ist, wie die F i g. 8 zeigt, sowohl am Zählspeicher als auch am
Hilfsspeicher ein besonderer Eingang V vorgesehen, der von Voreinstellschaltern
VS" VS2, VS3 ... betätigt wird. Der Voreinstelleingang
V ist, wie die F i g. 7 zeigt, bei einem Speicher gemäß F i g. 1 ein dritter
ODER-Eingang, der durch die Dioden D8 bzw. D8 gebildet wird. Es ist auch möglich,
z. B. zum Zwecke der Bewertung in einem anderen Kode, die Voreinstellung am Transistor
Tr2 bzw. Tr,' vorzunehmen. Vor dem Widerstand R$ bzw. Rsind zu diesem Zweck Dioden
geschaltet, die den Voreinstelleingang von der Verbindung zum Transistor Tri bzw.
Tri entkoppeln.
-
Zur Voreinstellung einer bestimmten Dualzahl werden nun bei den Binärstufen,
die den »L«-Werten dieser Zahl zugeordnet sind, jeweils sowohl der Zählspeicher
als auch der Hilfsspeicher kurzzeitig mit »L«-Signal beaufschlagt.
-
Es soll beispielsweise die Zahl 3 voreingestellt werden. Die Dualzahl
für 3 lautet:
3 = LL
0, d. h.,
A1 (20) und A2 (21) müssen L und A3
(22) = 0 sein. Das Schema der sechs Speicher sieht für die Zahl 3 wie folgt aus:
| A1 A1* A2 A2* As As* |
| 0 = 0 0 0 0 0 0 |
| 1 = L L 0 L 0 0 |
| 2 = 0 0 L L 0 L |
| 3 --- L L L 0 0 L |
Zur Voreinstellung der Zahl 3, d. h. zur Erreichung vorstehenden Musters werden
nun auf die Voreinstelleitungen der Stufen 20 und 21 kurzzeitig an »L«-Signal gelegt.
Beim Anlegen des Voreinstellsignals kippen zwangläufig die Speicher der beiden ersten
Stufen, d. h., es wird A1=
L, A1*
= L, AZ
= L und AZ*
=L. -
Als Folge von A2 = L und Ä2 = 0 kippt die dritte Stufe (22) in die
Stellung A*3 = L (A3 bleibt »0«).
Damit stimmt alles bis
auf den Ausgang A2 *, der obigem Muster entsprechend »0« sein muß.
-
Dieser Ausgang wird in gewünschter Weise »0«, d. h., der Hilfsspeicher
der zweiten Stufe kippt zurück, wenn das Voreinstellsignal weggenommen wird. Das
Zurückkippen erfolgt deshalb, weil (vgl. F i g. 5) nur ein UND-Eingang durch A.@1.
= L belegt und der andere UND-Eingang wegen A2 -= L nichtvorbereitet ist.
Da 7, = 0 ist, wird daher der Hilfsspeicher SII der zweiten Stufe wieder
gelöscht. Dieser interne Mechanismus funktioniert immer, so daß man auf sehr einfache
Weise, genau wie bei dynamischen Binärzählern, die einzelnen Stufen z. B. über kodierte
Schalter voreinstellen kann.
-
Im vorangegangenen sind Ausführungsformen von Zählern beschrieben
worden, die Binärzähler sind. Sie können auf einfache Weise so abgeändert werden,
daß sie als Dezimalzähler arbeiten. Da jede Zählstufe zwei Zustände annehmen kann,
sind für den Dezimalzähler mindestens vier Zählstufen pro Dekade erforderlich. Von
den sechzehn möglichen Kombinationen, die vier binäre Zählstufen auszugeben vermögen,
werden nur zehn verwendet. Es müssen daher sechs Zählstellungen übersprungen werden,
was durch Rückführungen bzw. auch durch entsprechende Entschlüsselungsmatrizen erreicht
werden kann. Die Wahl, welche Ausgangskombinationen nicht auftreten sollen, wird
so getroffen, daß sich für den Dezimalzähler möglichst einfache Schaltfunktionen
ergeben. Als günstig in dieser Hinsicht dürfte sich ein Zähler erweisen, der das
Zählergebnis als dual verschlüsselte Dezimalzahl ausgibt.
-
Für bestimmte Anwendungsfälle müssen Zähler vorgesehen werden, von
denen ein Teil vorwärts, ein anderer Teil rückwärts zählt. Der erfindungsgemäße
Zähler kann auf einfache Weise so ausgebildet werden, daß er rückwärts zählt. Dies
erfolgt in bekannter Weise durch eine komplementäre Bewertung der Ausgänge, die
zu diesem Zweck z. B. nach dem 3-Exzeß-Kode verschlüsselt sind.
-
Die Vorteile des erfindungsgemäßen statischen Zählers gegenüber bekannten
statischen Zählern sind in folgendem zu sehen: 1. Die Voreinstellung der Zählstufen
ist sehr einfach, z. B. mit kodierten Schaltern möglich. Es ist kein Mehraufwand
gegenüber dynamischen Zählern notwendig.
-
2. Die Ansteuerung und auch der Aufbau sind sehr einfach.
-
3. Alle Binärstufen sind in gleicher Weise auf- ; gebaut.
-
4. Durch die Glättungskondensatoren werden die Auswirkungen der Stoßstellen
vermieden. Es ist dadurch der Aufbau eines zuverlässig arbeitenden asynchronen Zählers
möglich. ;