DE1218512B

DE1218512B - Gray code pulse counting circuit

Info

Publication number: DE1218512B
Application number: DER34860A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ehrmanntraut
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1963-04-04
Filing date: 1963-04-04
Publication date: 1966-06-08

Description

Gray-Code-Impulszählschaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine Impulszählschaltung zur Darstellung der Anzahl von Eingangsimpulsen im sogenannten Gray-Code, wie er insbesondere zur Abtastung von Winkelwerten mit Vorteil verwendet wird, da er gegenüber dem einfachen Binär-Code den Vorteil aufweist, daß zwei aufeinanderfolgende Werte sich jeweils nur durch Änderung einer einzigen digitalen Stelle unterscheiden.Gray Code Pulse Counting Circuit The invention relates to a Pulse counting circuit for displaying the number of input pulses in the so-called Gray code, as it is used with advantage in particular for scanning angle values is, since it has the advantage over the simple binary code that two consecutive Values only differ by changing a single digital digit.

Der Gray-Code wurde bisher im allgemeinen durch Umwandlung nach seinem bekannten Bildungsgesetz aus dem Binär=code abgeleitet.Up to now, the Gray code has generally been converted to its known formation law derived from the binary = code.

Es ist auch bereits schon eine Impulszähl- und Codierschaltung bekannt, welche in ihrer allgemeinsten Form die Darstellung von Eingangsimpulsen in einem beliebigen Code ermöglicht und bei welcher jeder der 2n möglichen Codekombinationen eine Matrixzeile zugeordnet ist. Für einen beliebigen Code wird die zugehörige Matrixzeile eingeschaltet, welche ihrerseits den zeitlich gesehen nächsten Code einstellt. Somit ist bei dieser bekannten Schaltung jeder der 2n-Codes in der Matrix gespeichert, d. h., eine von Fall zu Fall verschiedene Logik wiederholt sich 2n-mal. Dieses bekannte System ist daher nur in der Wirkung ein Zähler, nicht aber dem Wesen nach. Es liegt vielmehr ein Speicher vor, in welchem durch eine Adresse in den einzelnen Flip-Flops eine Speicherzelle adressiert wird, welche ihrerseits die Adresse der nächsten Speicherzelle enthält und diese wieder an das Flip-Flop-Register abgibt usw. Der schaltungstechnische Aufwand ist dabei sehr grüß.A pulse counting and coding circuit is already known, which in its most general form the representation of input pulses in one allows any code and for which any of the 2n possible code combinations a matrix line is assigned. For any code, the associated matrix line switched on, which in turn sets the next code in terms of time. Consequently in this known circuit, each of the 2n codes is stored in the matrix, d. That is, a different logic from case to case is repeated 2n times. This well-known The system is therefore only a numerator in its effect, but not in its essence. It lies rather, a memory in front of which by an address in the individual flip-flops a memory cell is addressed, which in turn is the address of the next memory cell contains and outputs this back to the flip-flop register, etc. The circuitry Effort is very welcome.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Impulszählschaltung zu schaffen, die mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln das Zählen und Darstellen einer beliebigen Impulszahl direkt im Gray-Code erlaubt.It is the object of the invention to create a pulse counting circuit, counting and displaying a any number of pulses allowed directly in the Gray code.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Impulszählschaltung mit mehreren hintereinandergeschalteten und durch Kopplungsglieder miteinander verbundenen bistabilen Stufen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden ersten Stufen durch eine Impulsteilerschaltung gekoppelt sind und den Eingängen der dritten und folgenden Stufen jeweils Und-Schaltungen vorgeschaltet sind, deren Eingänge einerseits mit den Ausgängen der nachgeordneten Stufe sowie einer weiteren Und-Schaltung verbunden sind, welche jeweils den den Zustand »1« wiedergebenden Ausgang der unmittelbar vorgeordneten Stufe und die den Zustand »0« wiedergebenden Ausgänge der verbleibenden vorgeordneten Stufen zusammenfassen, derart, daß jeweils diejenige Stufe des Zählers je nach dem Zustand der nachgeordneten Stufe in den Zustand »1« oder »0« umkippt, wenn die unmittelbar vorgeordnete Stufe den Zustand »1« und die verbleibenden vorgeordneten Stufen den Zustand »0« aufweisen.This task is based on a pulse counting circuit with several series-connected and interconnected by coupling members bistable Stages, according to the invention solved in that the first two stages by a Pulse divider circuit are coupled and the inputs of the third and following Steps are preceded by AND circuits, the inputs of which are on the one hand connected to the outputs of the downstream stage and a further AND circuit which are the output of the directly upstream stage and the outputs of the remaining ones which have the status »0« summarize upstream levels in such a way that each level of the counter switches to status »1« or »0« depending on the status of the downstream stage, if the immediately preceding level has the status "1" and the remaining preceding ones Levels have the status »0«.

Mit dem erfindungsgemäßen System sind beispielsweise für einen 13stufigen Gray-Code-Zähler, unter der Annahme, daß die erfindungsgemäß erforderlichen Und-Schaltungen mit Dioden aufgebaut sind, nur rund 150 Dioden erforderlich, während bei der bekannten Schaltungsanordnung für einen Gray-Code-Zähler mit der gleichen Anzahl von Stufen etwa 100 000 Dioden erforderlich sein würden. Die Erfindung bringt also eine wesentliche Verringerung des schaltungstechnischen Aufwandes mit sich.With the system according to the invention, for example, are for a 13-stage Gray code counter, assuming that the AND circuits required according to the invention are constructed with diodes, only around 150 diodes are required, while with the known Circuit arrangement for a Gray code counter with the same number of stages about 100,000 diodes would be required. The invention thus brings an essential one Reduction of the circuit complexity with it.

Zum Darstellen der Anzahl der Eingangsimpulse in einem geschlossenen, sich wiederholenden Zahlensystem, also beispielsweise zur Darstellung von Winkelwerten,, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß der eine Eingang der letzten Stufe mit dem Ausgang der Und-Schaltung, welche jeweils den den Zustand »l« wiedergebenden Ausgang der unmittelbar vorgeordneten Stufe und die den Zustand »0« wiedergebenden Ausgänge der verbleibenden vorgeordneten Stufen zusammenfaßt, direkt verbunden ist und der andere Eingang der letzten Stufe mit einer weiteren, sämtliche den Zustand »0« wiedergebende Ausgänge aller der letzten Stufe vorgeordneten Stufen zusammenfassenden Und-Schaltung verbunden ist. Dadurch wird bewirkt, daß nach Erreichen der größtmöglichen Zahl, z. B. 1000000, nach Eintreffen des nächsten Zählimpulses nicht die theoretisch nächstgrößere Gray-Zahl, z. B. 11000000, erscheint, die in einem nur 7stelligen Zähler nur als 1000000 wiedergegeben würde, sondern der Anfangswert 0000000. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bringt außerdem den Vorteil mit sich, daß jegliche Zeitverzögerung zwischen dem Umkippen der ersten und letzten Stufe des Binärzählers wegfällt. Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.To represent the number of input pulses in a closed, repeating number system, for example to represent angle values, it has proven to be advantageous that the one input of the last stage with the output of the AND circuit, which in each case corresponds to the state » l " reproducing output of the immediately preceding stage and the" 0 "reproducing outputs of the remaining preceding stages, is directly connected and the other input of the last stage is directly connected to another, all the" 0 "reproducing outputs of all preceding the last stage Stages summarizing AND circuit is connected. This has the effect that after reaching the largest possible number, z. B. 1000000, after the arrival of the next counting pulse not the theoretically next larger Gray number, z. B. 11000000 appears, which would be shown in a 7-digit counter only as 1000000, but the initial value 0000000. The circuit arrangement according to the invention also has the advantage that any time delay between the tipping over of the first and last stage of the binary counter is eliminated. The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings of an exemplary embodiment.

Das Schema nach F i g. 1 zeigt die fünf Stellen X1 bis X5 eines Gray-Code sowie die Zuordnung dieser Gray-Code-Stellen zu der fortlaufend zu zählenden Impulsreihe. In dem gezeigten Schema bedeuten die schwarzen Felder den Zustand »1« und die weißen Felder den Zustand »0«.The scheme according to FIG. 1 shows the five digits X1 to X5 of a Gray code and the assignment of these Gray code positions to the pulse series to be continuously counted. In the scheme shown, the black fields mean the status "1" and the white ones Fields the status »0«.

In F i g. 2 ist an Hand eines Blockschaltbildes eine erfindungsgemäße Impulszählschaltung mit den entsprechenden Verknüpfungsschaltungen der einzelnen Zählerstufen Xo bis X5 gezeigt, und zwar ist dabei die Vorstufe Xo, welcher die zu zählende Impulsreihe f, zugeführt wird, mit der ersten Zählerstufe X1 wie eine Teilerstufe verkoppelt, so daß die Stufe X, die doppelte Frequenz wie X1 besitzt. Die Ausgänge C der einer bestimmten Stufe (z. B. Stufe X4) vorgeordneten Stufen (z. B. Xo bis X3) sind jeweils in Und-Schaltungen US zusammengefußt, und zwar sind jeweils der Ausgang C1 der unmittelbar vorgeordneten Stufe sowie die Ausgänge C2 der verbleibenden vorgeordneten Stufen in einer Und-Schaltung zusammengefußt, beispielsweise also der Ausgang C1 der Stufe X3 mit den Ausgängen C2 der Stufen Xa, X1 und X2 in der Und-Schaltung US.. Jedem Eingang B1 bzw. B2 jeder einzelnen Stufe X sind außerdem weitere Und-Schaltungen Ua bzw: Ub vorgeschaltet, deren einer Eingang mit dem Ausgang Cl bzw. C2 der nachgeordneten Stufe und deren anderer Eingang mit der entsprechenden zusammenfassenden Und-Schaltung US verbunden ist, also beispielsweise der eine Eingang der Und-Schaltung Ua" mit dem Ausgang C2 der Stufe X5 und der eine Eingang der anderen Und-Schaltung Ub4 mit dem Ausgang C1 der Stufe X5 sowie die beiden verbleibenden Eingänge der genannten Und-Schaltungen Ua4 und Ub4 mit dem. Ausgang der zusammenfassenden Und-Schaltung US.. Das Kriterium »1« nach den Und-Schaltungen Ua, Ub muß spannungsmäßig so ausgelegt sein, daß es, wenn es an beiden Eingängen B1 und B2 der entsprechenden Stufe gleichzeitig anliegt, deren Zustand nicht ändert.In Fig. 2 shows a block diagram of a pulse counting circuit according to the invention with the corresponding logic circuits of the individual counter stages Xo to X5, namely the preliminary stage Xo, to which the pulse series f to be counted, is coupled to the first counter stage X1 like a divider stage, so that stage X has twice the frequency as X1. The outputs C of the stages (z. B. Xo to X3) preceding a certain stage (e.g. stage X4) are each combined in AND circuits US, namely the output C1 of the immediately preceding stage and the outputs C2 of the remaining upstream stages in an AND circuit, for example the output C1 of the stage X3 with the outputs C2 of the stages Xa, X1 and X2 in the AND circuit US .. Each input B1 and B2 of each stage X are also further AND circuits Ua or: Ub are connected upstream, one input of which is connected to the output Cl or C2 of the downstream stage and the other input of which is connected to the corresponding summarizing AND circuit US , so for example the one input of the AND circuit Ua "with output C2 of stage X5 and one input of the other AND circuit Ub4 with output C1 of stage X5 and the two remaining inputs of said AND circuits Ua4 and Ub4 with output d he summarizing AND circuit US .. The criterion "1" after the AND circuits Ua, Ub must be designed in terms of voltage so that it does not change their state if it is applied to both inputs B1 and B2 of the corresponding stage at the same time.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Gray-Code-Zählschaltung ist nun folgende: Aus dem in F i g. 1 gezeigten Bildungsgesetz kann man allgemein ableiten, daß immer dann, wenn die Stufe X" umkippt, die Stufe X" -1 den Zustand »1« und die verbleibenden Stufen Xo bis X" -2 den Zustand »0« aufweisen. Man kann daraus umgekehrt ein Kriterium für das Umkippen einer Stufe aus den vorhergehenden Stufen ableiten. Es ist dabei nur zu unterscheiden, ob die Stufe X" vom Zustand »0« in den Zustand »1« kippen soll, oder umgekehrt. Die Entscheidung muß von der nachgeordneten Stufe X"+1 getroffen werden. Hat diese den Zustand »0«, so muß die Stufe X" in den Zustand » 1 « übergeführt werden, und umgekehrt. Diese Entscheidung wird durch die erfindungsgemäße Verknüpfungsschaltung der einzelnen bistabilen Stufen erzielt, denn die Und-Schaltung US jeder einzelnen Stufe gibt nur dann ein Kriterium »0« ab, wenn ihre sämtlichen Eingänge »0« haben (die Stufe X" _1, die selbst auf »1« steht, gibt dabei am anderen Ausgang als die übrigen vorgeordneten Stufen ebenfalls das Kriterium »0« ab). Das Kriterium »0« jeder Und-Schaltung US steuert anschließend die entsprechende Stufe vom Zustand »0« in den Zustand »1«, oder umgekehrt, je nachdem, welches der Und-Gatter Ua oder Ub, gesteuert durch die nächstfolgende Stufe, das Kriterium »0« durchläßt.The mode of operation of the Gray code counting circuit according to the invention is now as follows: From the FIG. 1 one can generally deduce that whenever level X "overturns, level X" -1 has the state "1" and the remaining levels Xo to X "-2 have the state" 0 " conversely, derive a criterion for the tipping over of a stage from the previous stages. It is only necessary to distinguish whether stage X "should switch from state" 0 "to state" 1 ", or vice versa. The decision must be made by the subordinate level X "+1. If this has the status" 0 ", then the level X" must be transferred to the status "1", and vice versa. This decision is achieved by the logic circuit according to the invention of the individual bistable stages, because the AND circuit US of each individual stage only outputs a criterion "0" if all of its inputs have "0" (stage X "_1, which itself gives up "1" is set, also outputs the criterion "0" at the other output than the other upstream stages.) The criterion "0" of each AND circuit US then controls the corresponding stage from the state "0" to the state "1" , or vice versa, depending on which of the AND gates Ua or Ub, controlled by the next following stage, allows the criterion "0" to pass.

Es sei nun beispielsweise der Zeitpunkt 8 nach dem Schema gemäß F i g. 1 herausgegriffen. Zu diesem Zeitpunkt muß- die Stufe X4 kippen und die Stufen Xo bis X2 besitzen den Zustand »0«, während die Stufe X3 den Zustand »1« aufweist. Damit gibt die Und-Schaltung US, das Kriterium »0« ab. Da die Stufe X5 den Zustand »0« aufweist, wird die Und-Schaltung Ua4 zum Durchlaß dieses Kriteriums »0« vorbereitet, und die Stufe X4 wird vom Zustand »0« in den Zustand »l« umgekippt.Let it now be, for example, the point in time 8 according to the scheme according to FIG. 1 singled out. At this point in time, stage X4 must tip over and stages Xo to X2 have the status "0", while stage X3 has the status "1". The AND circuit US thus gives the criterion "0". Since stage X5 has the state "0", the AND circuit Ua4 is prepared to pass this criterion "0", and stage X4 is switched from state "0" to state "1" .

Wird der erfindungsgemäße Gray-Code-Zähler zur Darstellung von in sich geschlossenen Zahlensystemen, also beispielsweise zur Darstellung von Winkelwerten, verwendet, so muß eine zusätzliche Verknüpfungsschaltung für das Umkippen der letzten Stufe vorgesehen werden. Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß der den Zustand »1« wiedergebende Ausgang C1 der vorletzten Stufe X4 und die den Zustand »0« wiedergebenden Ausgänge C2 der übrigen vorgeordneten Stufen X" bis X3 in einer Und-Schaltung US4 zusammengefußt und deren Ausgang direkt mit dem Eingang Bi der letzten Stufe X" verbunden. Dadurch kann die letzte Stufe aus dem Zustand »0« in den Zustand »1« gekippt werden. Zum Umkippen dieser letzten Stufe X5 vom Zustand »1« in den Zustand »0« ist eine weitere zusammenfassende Und-Schaltung US, vorgesehen, die ausschließlich mit den Ausgängen C2 der vorhergehenden Stufen verbunden ist. Mit diesem Kriterium kann damit der Eingang B2 der letzten Stufe X5 entsprechend gesteuert werden.If the gray code counter according to the invention is used to represent in closed number systems, e.g. for the representation of angle values, is used, an additional logic circuit must be used for overturning the last one Stage are provided. For this purpose, according to the invention, the state "1" reproducing output C1 of the penultimate stage X4 and the state "0" reproducing Outputs C2 of the other upstream stages X "to X3 in an AND circuit US4 merged and their output directly with the input Bi of the last stage X " tied together. As a result, the last stage can go from the state »0« to the state »1« be tilted. To switch this last stage X5 from state »1« to state »0« is a further summarizing AND circuit US, intended exclusively for is connected to the outputs C2 of the previous stages. With this criterion the input B2 of the last stage X5 can be controlled accordingly.

Claims

Claims: 1. Pulse counting circuit for displaying the number of input pulses in Gray code with several series-connected bistable stages connected to one another by coupling elements, characterized in that the first two stages (X, and X ) are coupled by a pulse divider circuit and the inputs of the third ( X.,) and the following stages (X3 to XS) each AND circuits (Ua) are connected upstream, the inputs of which are connected on the one hand to the outputs of the downstream stage and a further AND circuit (US); which each combine the output of the immediately preceding stage which reproduces the state "1" and the outputs of the remaining preceding stages which reproduce the state "0", in such a way that each stage (e.g. X4) of the counter depends on the state of the subordinate Stage (e.g. X5) changes to status »1« or »0« if the immediately preceding stage (e.g. X3) has status »1« and the. remaining upstream levels (e.g. X, to X2) have the status »0«.

2. Pulse counting circuit according to claim 1 for displaying the number of input pulses in a closed, repeating number system, in particular for counting in angular values, characterized in that the one input (B) of the last stage (X5) with the output of the AND circuit ( US4), which combines the output of the immediately upstream stage (X4) and the outputs of the remaining upstream stages (X, to X3) showing the state “1”, and the other input (B2 ) of the last stage (X5) is connected to a further and circuit (US ..) which summarizes all the "0" state reproducing outputs of all stages (Xo to X4) preceding the last stage (Xo to X4). Publications considered: German Auslegeschrift No. 1078 355.