DE1281489B

DE1281489B - Circuit arrangement for converting input information represented in a binary reflected code (Gray code) into analog output information

Info

Publication number: DE1281489B
Application number: DES99301A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Pumpe
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-09-08
Filing date: 1965-09-08
Publication date: 1968-10-31
Also published as: NL6612524A; CH474918A; FR1507199A; GB1131098A; BE686595A; AT267228B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES W7TW> PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN W7TW> PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

H03kH03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/00German class: 21 al-36/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

P 12 81 489.0-31 (S 99301) P 12 81 489.0-31 (S 99301)

8. September 1965September 8, 1965

31. Oktober 1968October 31, 1968

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zum Bewerten und Umsetzen einer in einem binär-reflektierten Code (Gray-Code) dargestellten Eingangsinformation in eine analoge Ausgangsinformation unter Verwendung von einem Schaltmittel je Codeelement, das drei Kontakte besitzt, wobei die Bewertung der Codeelemente beim größten Stellenwert beginnt und eine beim jeweils größten Stellenwert stehende »1« immer ein positives Vorzeichen erhält, während die an niedrigeren Stellenwerten stehenden »1« abwechselnd mit positiven und negativen Vorzeichen versehen werden.The invention relates to a circuit arrangement for evaluating and converting an in input information represented by a binary-reflected code (Gray code) into analog output information using one switching device per code element that has three contacts, where the evaluation of the code elements begins with the greatest importance and one with each The »1« that is most important is always given a positive sign, while the lower one "1" are alternately provided with positive and negative signs.

Unter einem reflektierten oder zyklischen Code versteht man einen Code, bei dem sich zwei aufeinanderfolgende codierte Werte nur durch einen einzigen Wechsel eines Codeelementes unterscheiden, z.B. 1 = 0001; 2 = 0011. In diesem Fall unterscheidet sich der codierte Analogwert 2 von dem codierten Wert 1 in dem dritten Codeelement. Alle anderen Codeelemente sind gleich geblieben. Der binär-reflektierte Code entsteht, wenn man, sooft die nächsthöhere Stelle von »0« auf »1« wechselt, die bisherigen Codewerte in umgekehrter Reihenfolge neben die neue »1« schreibt. Sobald man damit zu Ende ist, wechselt die nächsthöhere Stelle auf »1« usw. Durch die Verwendung des binär-reflektierten Codes lassen sich Ablesefehler vermeiden, die sich bei einem reinen binären Code bei nicht genauer Geradführung der zur Informationsauswertung dienenden Abtastelemente leicht ergeben, wenn zwischen den in benachbarten codierten Werten aneinandergrenzenden Informationselementen ein mehrfacher Wechsel auftritt. Somit ist dieser Code besonders vorteilhaft bei der Umformung von Winkeln, Strecken u. dgl. von der analogen in die digitale Form. Da sich aufeinanderfolgende Zahlen nur in einer Ziffer unterscheiden, kann beim Übergang zwischen zwei Zahlen kein Ablesefehler entstehen, weil entweder die alte oder die neue Zahl abgelesen wird, vorausgesetzt, daß die Abtast- oder Ableseeinrichtungen genau justiert sind.A reflected or cyclic code is understood to be a code in which two consecutive distinguish coded values only by a single change of a code element, e.g. 1 = 0001; 2 = 0011. In this case, the coded analog value 2 differs from that coded value 1 in the third code element. All other code elements have remained the same. Of the binary-reflected code is created when the next higher digit changes from "0" to "1" as often as the writes previous code values in reverse order next to the new "1". As soon as you get on with it Is the end, the next higher digit changes to "1" etc. Through the use of the binary reflected Codes can be used to avoid reading errors, which are not more accurate with a pure binary code Straight guidance of the scanning elements used for information evaluation easily result if between the information elements adjoining one another in adjacent coded values is a multiple Change occurs. Thus, this code is particularly advantageous when forming angles, Routes and the like from analog to digital form. Since consecutive numbers can only be found in differ from one digit, there can be no reading error when transitioning between two digits, because either the old or the new number is read, provided that the scanning or reading devices are precisely adjusted.

Ein großer Nachteil des binär-reflektierten Codes ist, daß die einzelnen Stellen der Eingangsinformation nicht bewertbar sind wie beim Dual-Code und die Decodierung deshalb aufwendig ist. Vor der weiteren Auswertung ist in der Regel eine Umsetzung in einen anderen Code notwendig. Meist erfolgt die Umsetzung in den Dual-Code, wobei jede Stelle der Eingangsinformation so oft komplementiert wird, wie ihr höherwertige Einsen im binär-reflektierten Code vorangehen. Erst dann wird mit Hilfe eines Digital-Analog-Umsetzers der dual-codierte Wert inA major disadvantage of the binary-reflected code is that the individual positions of the input information are not assessable as with the dual code and the decoding is therefore complex. Before the Further evaluation, it is usually necessary to convert it to another code. Mostly done the implementation in the dual code, whereby each digit of the input information is complemented as often as how their higher-order ones precede in binary-reflected code. Only then will with the help of a Digital-to-analog converter, the dual-coded value in

Schaltungsanordnung zum Umsetzen einer in
einem binär-reflektierten Code (Gray-Code)
dargestellten Eingangsinformation in eine analoge AusgangsinformationCircuit arrangement for converting an in
a binary reflected code (Gray code)
input information shown in an analog output information

Anmelder:Applicant:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2Siemens Aktiengesellschaft, Berlin and Munich, 8000 Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Gerhard Pumpe, 8021 NeuriedGerhard Pump, 8021 Neuried

einen analogen Ausgangswert umgesetzt und weiter verwertet.an analog output value is implemented and further processed.

Es ist bereits eine Bewertungsmöglichkeit für den binär-reflektierten Code bekannt, bei der den ein-An evaluation option for the binary-reflected code is already known, in which the

ao zelnen Codeelementen einer Eingangsinformation Stellenwerte zugeordnet sind. Dabei wird die kleinste Stelle mit dem Gewicht 2¹-! und die n-te Stelle mit dem Gewicht 2"—1 bewertet. Die einzelnen Codeelemente mit dem Kennzeichen »1« werdenao individual code elements of an input information item are assigned place values. The smallest point with the weight 2 ¹ -! and the nth digit is weighted 2 "-1. The individual code elements with the identifier" 1 "are

as nicht in bekannter Weise mit dem Gewicht der Stelle bewertet, sondern, bei Stellen mit großem Gewicht beginnend, abwechselnd mit positivem oder negativem Vorzeichen versehen und auch entsprechend bewertet. Die größte »1« ist immer positiv. Nach der anschließenden Addition ergibt sich die zugehörige Information in analoger Form.as not in a known way with the weight of the body rated, but, starting with places with great importance, alternating with positive or negative Provided the sign and also evaluated accordingly. The largest "1" is always positive. To the subsequent addition results in the associated information in an analogous form.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung bekannt, die nach diesem Bewertungsprinzip arbeitet und zur Verwandlung der in einem mehrstelligen reflektierten binären Codesystem dargestellten Zahlenwerte in proportionale elektrische Spannungen durch lichtelektrische Abtastung dient. Dabei sind für jede Codestelle jeweils zwei Spannungsstellen erforderlich. Die Spannungswerte für die einzelnen Codestellen sind jedoch unterschiedlich und nehmen bei einer Vielzahl von Codestellen sehr hohe Werte an, so daß ein großer Aufwand gegeben ist.A circuit arrangement is already known which works according to this evaluation principle and for Conversion of the numerical values represented in a multi-digit reflected binary code system into proportional electrical voltages by photoelectric scanning is used. There are for everyone Code, two voltage points each required. The voltage values for the individual codes are however different and take on very high values for a large number of codes, so that there is a great effort.

Eine andere bekannte Schaltungsanordnung benutzt einheitliche Spannungsquellen und unterschiedliehe Gewichtswiderstände für die Digital-Analog-Umsetzung. Die Steuerung der Kontakte für die Anschaltung der entsprechenden Spannungsquelle erfolgt hier jedoch durch eine Steuerschaltung, die entsprechend dem Bewertungsgesetz Steuersignale auf die entsprechenden Kontakte gibt.Another known circuit arrangement uses uniform voltage sources and different ones Weight resistances for the digital-to-analog conversion. Controlling the contacts for the The corresponding voltage source is connected here, however, by a control circuit which according to the evaluation law gives control signals to the corresponding contacts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung aufzuzeigen, die die Umwand-The invention is based on the object of showing a circuit arrangement that converts the

809 629/1323809 629/1323

lung der im binär-reflektierten Code (Gray-Code) dargestellten Eingarigsinformation in. eine, analoge Ausgangsinformation auf besonders einfache Weise durchfuhrt. Dabei soll eine Verringerung des Aufwandes auftreten.Development of the input information represented in the binary-reflected code (Gray code) into an analog Carries out output information in a particularly simple manner. The aim is to reduce the effort appear.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die ersten Kontakte der Schaltmittel im Ruhezustand in Serie geschaltet sind und eine positive (negative) Spannung über die dritten Kontakte an die Gewichts-The solution to the problem is that the first contacts of the switching means in the idle state in Connected in series and a positive (negative) voltage via the third contacts to the weight

gangsinformationen zeigt, daß sich bei dieser Art der Codierung jeweils eine Stelle der Eingangsinformation von der vorhergehenden unterscheidet. Die Umwandlung dieses Codes in den Dual-Code 5 erfolgt so, daß jede Stelle der Eingangsinformation so oft komplementiert wird, wie ihr höherwertige Einsen vorangehen. Die Eingangsinformation 1101 ergibt nach der Komplementierung gemäß der vorigen Regel die duale Information 1001, und erst nachinput information shows that with this type of coding one digit of the input information differs from the previous one. The conversion of this code into the dual code 5 takes place in such a way that every digit of the input information is complemented as often as it is preceded by higher-value ones. The input information 1101 after the complementation according to the previous rule results in the dual information 1001, and only after

widerstände durchschalten und daß die dritten Kon- 10 der beim Dual-Code angegebenen Bewertung kann takte der Schaltmittel im Ruhezustand an den in der Zahlenwert zurückgewonnen werden. Serie geschalteten Kontakten anliegen, die die posi- Fig. 2 zeigt das Prinzip der Bewertung und derswitch through resistors and that the third con 10 of the evaluation specified for the dual code can clocks of the switching means in the idle state to be recovered in the numerical value. Series connected contacts are present, the positive Fig. 2 shows the principle of the evaluation and the

tive Spannung durchschalten, und daß beim Ein- Decodierung des binär-reflektierten Codes, bei der schalten eines Gewichtswiderstandes durch den ... wieder die.Zahlenwertes.von 0 bis 15 codiert dardritten Kontakt der Schaltmittel der erste und der 15 gestellt sind. Die oberste Zeile G zeigt das Bezweite Kontakt umgeschaltet werden, so daß die Wertungsschema gemäß der Erfindung, so daß den positive und negative Spannung für die nachfolgen- vier Stellen, beginnend beim, kleinsten Gewicht, die den Kontakte der Schaltmittel vertauscht sind. Gewichtswerte 1 (2¹—1), 3 (2²—1), 7 (2ß—1) undtive voltage through, and that when the binary-reflected code is decoded, when a weight resistance is switched by the ... again the number value.of 0 to 15 coded on the third contact of the switching means, the first and the 15 are set. The top line G shows the two contacts are switched over, so that the scoring scheme according to the invention, so that the positive and negative voltage for the following four digits, starting with the lowest weight, the contacts of the switching means are interchanged. Weight values 1 (2 ¹ -1), 3 (2 ² -1), 7 (2β -1) and

Der Grundgedanke der Erfindung liegt dabei in 15 (2⁴—1) zugeordnet sind. In Fig,.2 sind auch,die der Tatsache, daß zwei Kontaktreihen gebildet wer- so verschieden bewerteten Einsen mit ihrem Vorzeichen den, wobei die eine die positive Spannung und. die dargestellt. Die.»l«_: mit dem,höchsten. Gewicht ist andere die negative Spannung durchschaltet. Wird immer positiv und jede nachfolgende »1« abwechein Gewichtswiderstand an die eine Spannung gelegt, selnd positiv oder negativ zu bewerten. Die Inforso werden durch die beiden zugehörigen Kontakte mationllll erhält somit die Vorzeichen.+1 —1+1 — 1 des Schaltmittels die beiden Spannungsquellen ver- 35 und gemäß der obengenannten Bewertung ergibt sich tauscht, 50 daß. die beiden. Kontaktreihen, den nach- der Zahlenwert 10 folgenden Kontakten die umgekehrten Spannungen
zuführen. Diese Anordnung erfordert einen sehr
geringen Aufwand und eignet sich besonders günstig
für einen kleinen Aufbau, insbesondere für eine 30
integrierte Schaltkreistechnik. Dabei können die
Kontakte durch Halbleite,rstrecken ersetzt werden.The basic idea of the invention lies in FIG. 15 (2 ⁴ -1) are assigned. In FIG. 2, those of the fact that two rows of contacts are formed are valued different ones with their sign den, one being the positive voltage and. the depicted. The. "L" _: with the, highest. Weight is other the negative voltage switches through. Is always positive and each subsequent "1" alternates between a weight resistance and a tension, to be evaluated positively or negatively. The information is thus given the signs by the two associated contacts. the two. Contact rows, the contacts following the numerical value 10 the reverse voltages
respectively. This arrangement requires a lot
little effort and is particularly suitable
for a small setup, especially for a 30
integrated circuit technology. The
Contacts are replaced by semiconductors.

Die Schaltung nach der Erfindung erfordert weder
eine Vielzahl von Spannungsguellen noch -eine
Steuerschaltung, die abhängigvom ,Bewertungsgesetz 35
die Kpntakte steuert. Es werden ,lediglich, .zwei
Spannungsquellen verwendet, -die durch eine.gemäß
der Erfindung getroffene Anordnung und Arbeitsweise gemäß dem. Bewertungsgesetz an.die entsprechenden Gewichtswiderständ,e angeschaltet werden, 40 abgestufter Teilströme. An. die Leitungen.4., B,.C . Beim Aufbau mi,t elektronischen Bauelementen und D werden die Eingangsinformatkmen entbesteht ein weiterer Vorteil ,darin, für die. vor- sprechend der Fi%,Ib.parallel.so eingegeben, daß zeichenrichtige Bewertung einen einstufigen Binär- die Stelle mit dem kleinsten Gewicht, der Leitungvi zähler zu verwenden.. Hierbei soll jede Codestelle, zugeordnet ist. Entsprechend den in der Information die eine »1« besitzt, eine Kippschaltung umsteuern, 45 enthaltenenEinsen werden die Relais 1 bis 4 erregt, die an ihrem Ausgang abwechselnd, die positive oder Die zugehörigen Kontakte 1 bis, 4 befinden sich Jn die negative Spannungsquelle für den entsprechenden der Ruhestellung, Positives und negatives, .Gewicht Gewichtswiderstand.freigibt. .., . .. wird mit Hilfe, von positiver oder negativer. Span-The circuit according to the invention requires neither
a multitude of sources of tension still - one
Control circuit, which depends on the evaluation law 35
controls the Kpntakts. There will be, only, .two
Voltage sources used -that by a.according to
the invention made arrangement and operation according to the. Evaluation law an.the corresponding weight resistance, e are switched on, 40 graded partial currents. At. the lines. 4., B, .C . When building with electronic components and D the input information arises another advantage, for the. Enter the Fi %, Ib.parallel.that character-correct evaluation uses a single-level binary the digit with the lowest weight, the line counter. Each code digit should be assigned. According to the elements contained in the information that has a "1", 45 reversing a toggle switch, the relays 1 to 4 are energized; corresponding to the rest position, positive and negative, .weight weight resistance. releases. ..,. .. becomes with help, from positive or negative. Chip

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand des nung berücksichtigt. Bei positivem Gewicht fließt ein in den Figuren dargestellten vorteilhaften Äusfüh- 50 Strom in der einen. Richtung, während_:bei negativem rungsbeispiels erläutert. , Gewicht ein diesem Gewicht entsprechender StromDetails of the invention are taken into account on the basis of the statement. If the weight is positive, an advantageous output current shown in the figures flows in one. Direction, while _: explained in the case of a negative example. , Weight a current corresponding to this weight

Fig. la zeigt den Dual-Code; . . in die andere Richtung fließt. Die Gewichtswider-Fig. La shows the dual code; . . flows in the other direction. The weight opposition

Fig. Ib zeigt den binär-reflektierten Code (Gray- stände sind entsprechend ..dem..Bewertungsschema Code); _; gemäß der Erfindung auszuführen. (R, RIi, R/7, Fig. Ib shows the binary-reflected code (Gray levels are code according to ..the .. evaluation scheme); _; perform according to the invention. (R, RIi, R / 7,

Fig. 2 zeigt das Prinzip der Bewertung und der'55 RJ15). Wird, .beispielsweise die Cadekombjnation Decodierung des binär-reflektierten Codes; 1011..eingegeben,, so werden die Relais 1, 2 und 4Fig. 2 shows the principle of evaluation and the '55 RJ15). If, for example, the cade combination decoding of the binary-reflected code; 1011 .. is entered, relays 1, 2 and 4

Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Digi- erregt, ihre zugehörigen Kpntakte werden umgelegt tal-Analog-Umwandlers für den binär-reflektierten und nehmen die Arbeitsstellung ein (nicht gezeich-Code. net).. Da die Relaiskontakte 4 sich in der Arbeits-Fig. 3 shows the basic structure of a digital excitation, its associated Kpntakts are switched tal-to-analog converter for the binary-reflected and assume the working position (not shown code. net) .. Since the relay contacts 4 are in the working

Fig. la zeigt den Dual-Code mit den codierten 60 stellung.befinden, wird_r die positive Spannung J7 an Zahlenwerten Z von 0 bis. 15, die in der rechten den Gewichts widerstandR/15 angelegt, ,und es fließtFig. La shows the dual code with the coded 60 position. Be, _{r is} the positive voltage J7 at numerical values Z from 0 to. 15, which applied the weight resistance R / 15 in the right, and it flows

entsprechend der Größe des Widerstandes ein Strom. Gleichzeitig werden die positive, und. die negative Spannung vertauscht an die Kontakte 3 65 angelegt. Da.die dritte Stelle der Codekombination »0« ist, bleiben die Kontakte 3 in der. Ruhelage wie gezeigt. Relais 2 ist erregt, und somit, befinden, sich die Kontakte in der Arbeitsstellung. Der Widerstanda current corresponding to the size of the resistance. At the same time, the positive, and. the negative voltage interchanged applied to contacts 3 65. Da. The third digit of the code combination Is "0", contacts 3 remain in the. Rest position as shown. Relay 2 is energized, and thus, are, are the contacts in the working position. The resistance

= +15-7+3 = 10.= + 15-7 + 3 = 10.

. Bei der Eingangsinformation, QlOl. ergeben sich nach der erfindungsgemäßen Bewertung _; die Vorzeichen 0+1.0—1 und nach .der Addition der Gewichtswerte ergibt sich der Zahlenwert 6. With the input information, QlOl. result from the evaluation according to the invention _; the sign 0 + 1.0-1 and after adding the weight values the numerical value 6 results

.,Fig. 3 zeigt ein-Ausführungsbeispiel gemäß., der Erfindung, .und zwar einen. Digital-Analog-UiRwandler, für den binär-reflektierten Code. DjeDigital-Analog-Umsetzung erfolgt dabei durch Summierung., Fig. 3 shows an exemplary embodiment according to FIG Invention, .And a. Digital-to-analog UiR converter, for the binary reflected code. DjeDigital-Analog conversion is done by adding up

Spalte angegeben sind. In der obersten Zeile G ist das Bewertungsschema für die Emgangsinformation 1100 entsprechend der obenangegebenen Bewertung den Zahlenwert 12 (2³+2² = 12).,Column are specified. In the top line G , the evaluation scheme for the incoming information 1100 is the numerical value 12 (2 ³ +2 ² = 12) in accordance with the evaluation given above.,

Fig. Ib zeigt eine Codierung der ZahlenwerteZ von 0 bis 15 im binär-reflektierten Code. Ein Vergleich der einzelnen nacheinanderfolgenden Ein-Fig. Ib shows a coding of the numerical values Z from 0 to 15 in the binary-reflected code. A comparison of the individual successive

R/3 wird an die negative Spannung U angeschaltet, so daß dem Wert des Widerstandes entsprechend ein Strom fließt, dessen Richtung jedoch entgegengesetzt ist zu der Richtung des Stromes durch den Widerstand R/15. Durch die Kontakte 2 wird die positive und die negative Spannung wieder vertauscht an die Kontakte 1 gelegt, und da auch die Kontakte 1 sich in der Arbeitsstellung befinden, wird der Widerstand R an die positive Spannung U gelegt, und der Strom durch den Widerstand R hat die gleiche Riehtung wie der Strom durch den Widerstand .R/15. Der Summenstrom/, der aus den Teilströmen, die über die Gewichtswiderstände fließen, besteht, wobei sich im vorliegenden Beispiel die Ströme über die Widerstände i?/15 und R addieren, während sich der Strom über den Widerstand R/3 subtrahiert, ist dem codierten Wert proportional. Am Meßgerät M wird dieser analoge Wert angezeigt oder kann in Form einer Stellgröße abgenommen werden. R / 3 is connected to the negative voltage U , so that a current flows according to the value of the resistor, the direction of which, however, is opposite to the direction of the current through the resistor R / 15. Through the contacts 2, the positive and negative voltages are interchanged again and applied to the contacts 1, and since the contacts 1 are also in the working position, the resistor R is applied to the positive voltage U , and the current through the resistor R has the same direction as the current through the resistor .R / 15. The total current /, which consists of the partial currents that flow through the weight resistors, whereby in the present example the currents through the resistors i? / 15 and R are added, while the current through the resistor R / 3 is subtracted, is encoded Value proportional. This analog value is displayed on the measuring device M or can be obtained in the form of a manipulated variable.

Die mit Relais, der einfacheren Darstellung wegen ao gezeigte Schaltung läßt sich auch mit elektronischen Bauelementen, insbesondere mit Transistor- und Diodenschaltern, verwirklichen. Besonders einfach können bei einer Seriendarstellung der Zeichen die verschiedenen Polaritäten der »1« Zeichenelemente durch einen einstufigen Binärzähler zugeordnet werden.The one with relay, the simpler representation because of ao The circuit shown can also be used with electronic components, in particular with transistor and Diode switches. In a series representation of the characters, the different polarities of the "1" character elements assigned by a single-level binary counter will.

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for evaluating and converting a code into a binary-reflected code (Gray code) into analog output information using of a switching means per code element, which has three contacts, the evaluation the code element begins with the greatest importance and one with the greatest importance Standing »1« always has a positive sign, while those in lower positions standing »1« are alternately provided with positive and negative signs, characterized in that the first Contacts of the switching means are connected in series in the idle state and a positive (negative) Connect the voltage through the third contacts to the weight resistors and that the third contacts of the switching means are in the idle state on the contacts connected in series, which switch through the positive voltage, and that when a weight resistor is switched on the first and second contacts are switched by the third contact of the switching means, so that the positive and negative voltage for the subsequent contacts of the switching means are swapped.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that when used electronic components for the correct sign evaluation a single-stage binary counter is switched on.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the contacts of the Switching means are replaced by switching paths of semiconductors.

Considered publications:
German Patent No. 1046 680;
French patent specification No. 1,393,756.

1 sheet of drawings