DE2142053A1

DE2142053A1 - Zeitwählschaltung

Info

Publication number: DE2142053A1
Application number: DE19712142053
Authority: DE
Inventors: Ian T. Los Altos Calif. Band (V.StA.). P
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1970-09-04
Filing date: 1971-08-21
Publication date: 1972-03-09
Also published as: US3693097A; GB1358194A; FR2105257A1; JPS5219471B1; CA922386A; MY7500221A; FR2105257B1

Description

2H2053

Hewlett-Packard Comp.
1501 Page Mill Road
Palo Alto
California 94304
USA
Case 596

19. Aug. 1971 ZEITWÄHLSCHALTUNG

Die Erfindung betrifft eine Zeitwählschaltung mit einer Logikschaltung zur Teilung eines Eingangssignales durch eine ganze Zahl B größer als 1 und eine mit der Logikschaltung zur Abgabe eines Zählsignales verbundene Dekodierschaltung für eine ganze Zahl A, die größer als Null und nicht größer als B-I ist.

Bekannte Frequenzmeßvorrxchtungen setzen ein Eingangssignal mit einer unbekannten Frequenz in gleichförmige Impulse um. Frequenzmessungen werden dabei durchgeführt, indem diese Impulse durch ein Hauptgatter und einen Dekadenzähler geleitet werden, wo die Impulse)summiert werden. Die Anzahl der während des Zeitintervalles summierten Impulse, in welchem das Hauptgatter geöffnet ist, ist ein Maß für die durchschnittliche Frequenz des Eingangssignales in diesem Zeitintervall. Ein Zeitbasis-Wählschalter wird manuell betätigt, um ein Zeitintervall auszuwählen, den

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Dezimalpunkt einzustellen und die geeignete Meßeinheit auszuwählen.

In die Messung kann ein Fehler von - 1 eingeführt werden, wenn das Öffnen und Schließen des Hauptgatters nicht mit dem Eingangssignal synchronisiert ist. Der Bruchteil dieses Fehlers ist !/(Gesamtzahl der gezählten Ereignisse) und es wird daher eine größere Genauigkeit bei größeren Zeitintervallen erreicht.

Ein Nachteil bekannter Frequenz-Meßgeräte dieser Art ist, daß das Zeitintervall (welches allgemein als Gatterzeit bezeichnet wird, vor dem Beginn einer Messung festgelegt werden muß. Es wird also eine Gatterzeit gewählt und eine Messung in Gang gesetzt. Falls die Eingangsfrequenz für diese Gatterzeit zu hoch ist, kann der Dekadenzähler überlaufen, und es wird eine andere Messung mit einer kürzeren Gatterzeit erforderlich. Falls die Eingangsfrequenz für diese Gatterzeit zu gering ist, können die Genauigkeit und das Auflösungsvermögen der Messung so schlecht werden, daß eine andere Messung mit einer größeren Gatterzeit erforderlich werden kann. Ein ähnliches Problem ergibt sich bei bestimmten Schaltungen zur Durchschnittsbildung über mehrere Perioden, welche eine Bedienungsperson erfordern, um die Anzahl der Perioden eines zu mittelnden Eingangssignales vor der Auslösung einer Messung zu bestimmen.

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Die Zeitbasisvorrichtung bestimmter bekannter Frequenz-Meßgeräte weist eine Referenzfrequenzquelle und eine Dekaden teiler schaltung auf. Ein Nachteil dieser Art von Zeitbasisvorrichtungen besteht darin, daß der Dekadenteiler einen getrennten Ausgang für jede getrennte Gatterzeit hat. Der vorgenannte Zeitbasis-Wählschalter bestimmt, welcher dieser Ausgänge verwendet werden soll, um die Gatterzeit abzugeben. Dabei ergibt sich "ein beträchtliches Problem wenn eine Anzahl von Gatterzeiten verfügbar sein sollen und wenn die Zeitbasisvorrichtung als integrierte Schaltung ausgebaut ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zeitwählschaltung zu schaffen, die insbesondere die vorgenannten Nachteile vermeidet.

Ausgehend von einer Zeitwählschaltung der eingangs angegebenen Gattung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Logikschaltung einen Rückstelleingang zur Einstellung der Logikschaltung auf einen Eingangszustand nach Maßgabe eines aufgenommenen Signales, einen Treibereingang zur Änderung dieses Anfangszustandes um eine Zählstufe bei jedem aufgenommenen Signalimpuls und einen ersten Ausgang zur Abgabe von Signalen, die eine gespeicherte Zahl in der Logikschaltung darstellen, einen zweiten Ausgang zur Abgabe eines wahren Signales, wenn die Logikschaltung sich

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in einem ersten Betriebszyklus befindet, einen dritten Ausgang zur Abgabe eines wahren Signales, wenn die Logikschaltung sich im Ausgangszustand befindet und einen Übertragsausgang für ein Signal aufweist, welches einer Zahl B in der Logikschaltung entspricht, und der erste Betriebszyklus bei einem Signal am Rückstelleingang der Logikschaltung auftritt und endet, wenn dem Treibereingang der Logikschaltung eine Anzahl von B Signalimpulsen zugeführt ist und die Dekodierschaltung einen mit dem ersten Ausgang der

^ Logikschaltung verbundenen Eingang und einen Ausgang zur Abgabe eines wahren Signales entsprechend einem eine Zahl "A" darstellenden Signal am Eingang aufweist, die erste Gatterschaltung einen mit dem Ausgang der Dekodierschaltung verbundenen Eingang, einen mit dem zweiten Ausgang der Logikschaltung verbundenen Eingang und einen Ausgang zur Abgabe eines wahren Signales aufweist, das einer in der Logikschaltung während des ersten Betriebszyklus der Logikschaltung gespeicherten Zahl entspricht, und die zweite Gatterschaltung einen mit dem Ausgang der ersten Gatterschaltung

P verbundenen Ausgang, einen mit dem dritten Ausgang der Logikschaltung verbundenen Eingang und einen Ausgang aufweist, der ein wahres Signal abgibt, wenn entweder die Logikschaltung sich im Ausgangszustand befindet oder eine Zahl A in der Logikschaltung während des ersten Betriebszyklus gespeichert ist. Es wird also eine Gatterregelschaltung vorgesehen, die anstelle einer Dekadenteileranordnung verwendet

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werden kann, um eine verbesserte Zeitbasisvorrichtung mit einem Eingang und einer einzigen Ausgangsleitung zu schaffen, um Ausgangssignale zu erzeugen, welche verschiedene Gatterzeiten als Funktion der Anzahl der am Eingang aufgenommenen Signalimpulse abgibt. Hierzu weist die Gatterregelschaltung eine Anzahl von Stufen auf, von denen jede einen Treibereingang, einen Signalimpulseingang, einen Übertragungsausgang und einen Gatterausgang aufweist. Der Treibereingang der ersten Stufe ist mit deren Signalimpulseingang verbunden und bildet daher den einzigen Eingang zur Gatterregelschaltung. Der Übertragsausgang einer vorangehenden Stufe ist mit dem Treibereingang einer nachfolgenden Stufe und der Gatterausgang der vorhergehenden Stufe mit dem Signalimpulseingang der nachfolgenden Stufe verbunden. Signalimpulse am Treibereingang (und damit am Signalimpulseingang) der ersten Stufe bewirken, daß eine Gruppe von Ausgangsimpulsen an dem Gatterausgang der letzten Stufe auftritt. Jeder Eingangssignalimpuls AB +1, AB +1. . .AB^X +1 und nB^X+l wird durch die Gatterregelschaltung geleitet und tritt am Gatterausgang der letzten Stufe auf. Wenn die Wiederholungsperiode eines Eingangssignales T ist, treten die Ausgangssignale zu

0 1 x-1 χ

Zeiten t = AB T, AB T . . .AB T und t = nB T auf. χ ist die Anzahl der Stufen in der Gatterregelvorrichtung, B ist eine ganze Zahl größer als 1, A ist eine ganze Zahl größer als Null und kleiner oder gleich B-I und η ist eine ganze Zahl einschließlich Null,

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Der Übertragsausgang jeder Stufe gibt ein Ausgangssignal bei jedem C+nB-Signal am Treibereingang der Stufe ab, wobei C eine ganzzahlige Konstante größer oder gleich A+l oder kleiner oder gleich B ist.

Die Gattersteuervorrichtung kann mit einer Dekadenzähl- und Anzeigevorrichtung, einer Referenzquelle, einem Impulsformer und herkömmlichen Logikelementen zusammengeschaltet werden, um ein verbessertes Frequenzmeßgerät zu schaffen, welches automatisch eine Gatterzeit wählt, in der die Frequenz eines Eingangssignales zu zählen ist, während die Messung fortschreitet, so daß die größte Meßgenauigkeit in einer einzigen Messung erreicht wird. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine verbesserte Vorrichtung zur Durchschnittsbildung über mehrere Perioden geschaffen werden, welche automatisch die Anzahl der Perioden bestimmt, in denen der Durchschnittswert eines Eingangssignales ermittelt werden soll, während die Messung fortschreitet.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen erläutert; es stellen dar

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer einzigen Stufe der Gatterregelschaltung nach der Erfindung; Fig. 2a-h typische Spannungsformen, wie sie in der Vorrichtung nach Fig. 1 auftreten;

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Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Gatterregelvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 Spannungsverläufe einer Gatterregelvorrichtung nach der Erfindung und

Fig. 5 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer verbesserten automatischen Frequenznteßvorrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine einzige Stufe der Gatterregelvorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Der Zähler 13 ist eine herkömmliche Zählvorrichtung zum Zählen einzelner Ziffern, und es kann sich beispielsweise um einen binären oder dezimalen Zähler, ein rezirkulierendes Schieberegister oder eine andere Zählvorrichtung handeln. Ein Rückstellsignal am Eingang R der Zeitwählschaltung 11 bewirkt, daß der Zähler 13 auf einen Ausgangszustand zurückgestellt wird. Der Ausgangszustand wird durch die spezielle Auslegung des Zählers 13 bestimmt, und für die Zwecke der-Beschreibung wird davon ausgegangen, daß dieser Ausgangszustand derjenige Schaltzustand ist, welcher bewirkt, daß der Zähler 13 die Zahl Null (O) zählt. Ein Zug periodischer Impulse gemäß Fig. 2a gelangt an den Zähler 13 über den Treibereingang I der Zeitwählschaltung 11. Der erste Eingangsimpuls, welcher einem Rückstellsignal folgt, bewirkt, daß der Zähler von Null auf 1 fortschreitet, und jeder Eingangsimpuls danach schaltet den Zähler 13 um eine Zählstufe weiter. Wenn der Zähler 13 um B Zählstufen weitergeschaltet

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worden ist, wobei B eine ganze Zahl ist, die durch die Dimensionierung des Zählers bestimmt ist, kehrt der Zähler in seinen Ausgangszustand zurück. Für die Zwecke der Beschreibung wird davon ausgegangen, daß B Vier (4) ist.

Ein Ausgang 15 des Zählers 13 ist mit einer Dekodierschaltung zur Abgabe eines ersten Signales verbunden, das die Anzahl der vom Zähler aufgezeichneten Zählungen darstellt. Die herkömmliche Dekodierstufe IS^ erzeugt ein _Ä wahres Ausgangssignal am Ausgang 17 entsprechend einem

• Jl

Signal am Ausgang 15 des Zählers 13, das A Zählungen dar- *$ s stellt, und sie gibt ein falsches Signal am Ausgang 17 -j^j

nach Maßgabe eines Signals am Ausgang 15 des Zählers 13 ?·^

an, das andere Zählungen darstellt. Der Wert von A wird \]

durch die Auslegung der Dekodierschaltung bestimmt und « s

kann einen oder mehrere ganzzahlige Werte, beispielsweise f· Sj,

ψ, - ? 1 <. A ^ (B-I) sein. Für B = 4 wird daher A = 1, 2 oder 3. r* ·|

Ein anderer Ausgang 18 vom Zähler 13 wird mit dem Logikelernent jjf'verbunden, um ein Signal zu erzeugen, welches anzeigt, daß der Zähler sich im ersten Betriebszyklus befindet, d.h. zwischen der Zeit, in welcher der Zähler durch ein Rückstellsignal am Eingang R der Zeitwählvorrichtung 11 zurückgestellt worden ist, und der Zeit, in welcher der Zähler um B Zählungen fortschreitet. Das Logikelement 19 gibt ein wahres Signal am Ausgang 20 ab, wenn es den ersten

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Betriebszyklus des Zählers 13 erfaßt, und es erzeugt ein falsches Signal am Ausgang 20, wenn der Zähler sich in nachfolgenden Zyklen befindet.

geändert gannäS Eingab©

Dtr Ausgang ***&*** ^am -ZkALJL- ^U, Ausgcup ZO ctei

17 der Dekodierschaltung 16 undiüas—

Logikelements "iß sind mit dem Eingang des UND-Gatters 25 verbunden. Fig. 2a-e sind Darstellungen von Spannungsverläufen, die an der Vorrichtung nach Fig. 1 mit den Parametern B = 4 und A = 2 auftreten. Fig. 2 stellt dar, wie das Ausgangssignal 27 des UND-Gatters 25 einen wahren Pegelwert 71 annimmt, wenn die Dekodierschaltung 16 A Zählungen erfaßt, d.h. wenn gerade zwei Zählungen im Zähler 13 während des ersten Betriebszyklus des Zählers registriert werden.

Der Zähler 13 ist über einen Ausgang 21 mit dem Logikelement 22 zur Abgabe eines Signales verbunden, wann immer der Zähler 13 sich in seinem Ausgangszustand befindet. Das Logikelement 22 gibt am Ausgang 23 einen wahren Pegelwert ab, wenn der Zähler 13 sich gerade in seinem Ausgangszustand befindet, und es gibt einen falschen Pegelwert ab, wenn der Zähler sich gerade in einem anderen Zustand befindet. Fig. 2b stellt dar, wie der Ausgang 23 des Logikelementes 22 einen wahren Pegelwert 81 annimmt, da ein Rückstellsignal am Eingang R im Zeitpunkt t_r auftritt und da der Zähler 13 nach dem Zählen von B Zählungen

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d.h. vier Zahlungen, in seinen Ausgangszustand zurückgestellt wird.

Der Ausgang 27 des UND-Gatters 25 und der Ausgang 23 des Logikelementes 22 sind mit dem Eingang eines ODER-Gatters verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters 29 bildet den Ausgang V der Zeitwählvorrichtung 11, und Fig. 2d stellt dar, daß dieser Ausgang V einen wahren Pegelwert annimmt, wenn ein solcher wahrer Pegelwert an einem seiner Eingänge auftritt.

Die Gatterschaltung 41 in Fig. 1 hat Eingänge I¹ und V¹ und einen Ausgang T. Der Eingang V¹ ist mit dem Ausgang V der Zeitwählschaltung 11 verbunden, um das Gatter 43 entsprechend einem wahren Pegelwert am Ausgang V aufzutasten.

Wenn daher der Treibereingang I der Zeitwählschaltung 11 mit dem Signalimpulseingang I¹ der Gattervorrichtung 41 verbunden ist und ein Zug von Impulsen mit der Periodendauer T (Fig. 2a) diesen Eingängen zugeführt wird, wird der Impuls AB +1 (Impuls 3, A= 2) und jeder Impuls nB + 1 (Impulse 1, 5, 9 ... nB+1, B = 4) durch das Gatter 43 zum Ausgang T der Gatterschaltung durchgelassen. Diese Impulse treten zu den Zeitpunkten t = t_, t , t., t„ ... t „ gemäß Fig. 2e auf.

Der Zähler 13 weist einen zusätzlichen Ausgang auf, welcher

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- ίο -

den Ausgang U der Zeitwählschaltung 11 bildet. Jedesmal, wenn die Zahl B im Zähler registriert wird, tritt am Ausgang ein Signal auf, welches nachfolgend Übertragssignal genannt wird. Um zu bestimmen, wenn ein erstes Übertragssignal einem Rückstellsignal folgt, ist es erforderlich, den Ausgangszustand des Zählers zu kennen. Falls beispielsweise B = 4 und der Ausgangszustand d=s Zählers derjenige Zustand ist, der bewirkt, daß der Zähler die Zahl Eins (1) registriert, so tritt das erste Übertragssignal auf, wenn der dritte Signalimpuls an den Zähler abgegeben wird. Danach treten Übertragssignale bei jedem B-Signalimpuls am Zähler auf. Somit ergibt sich ein Übertragssignal, wenn C + nB-Signalimpulse am Treibereingang I der Zeitwählschaltung 11 einem Rückstellsignal folgen, wobei C eine ganze Zahl ist, welche durch (A+l) < C < B bestimmt ist. Fig„ 2f stellt die Übertragssignale dar, welche durch die Vorrichtung in Fig. 1 bei B= 4, A= 2 und C = 3 abgegeben werden«. Das Übertragssignal 107 tritt nach C Impulsen,das Übertragssignal 1Ο9 nach C + IB (3+4) Impulsen und das Übertragssignal 111 nach C + 2B Impulsen auf usw.

Um es dem Leser zu erleichtern, das Verhältnis der Parameter A und B zu verstehen, ist der Ausgang V der Zeitwählschaltung 11 in Fig. 2g für B = 4 und A=I dargestellt. Ein erster Impuls am Zähler 13 nach einem Rückstellsignal am Eingang R bewirkt, daß der Zähler von seinem Ausgangszustand

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geändert gemäß Eingabe 2142053 eingegangen am ,„_mm2^..AlLlL·

weiter zählt und eine Zählung registriert. Dadurch schaltet der Ausgang 23 des Logikelementes 22 auf einen falschen Signalpegel und bewirkt, daß der Ausgang V der Zeitwählvorrichtung 11.momentan auf einen falschen Pegelwert schaltet. Gleichzeitig haben die Dekodierschaltung 16 und das

Logikelement VS A (eins) Zählungen erfaßt/ welche durch den Zähler 13 während des ersten Betriebszyklus registriert worden sind, und der Ausgang 27 des UND-Gatters 25 schaltet auf einen wahren Pegelwert, so daß der Ausgang V der Zeitwählschaltung 11 auf einen wahren Pegelwert zurückschaltet. Dies ist in Fig. 2g als Impuls 115 angezeigt. Vorausgesetzt, daß die Eingänge I und I¹ miteinander verbunden sind und ein Impulszug gemäß Fig. 2a an diese Eingänge gelangt, so werden die Impulse durch die Gattervorrichtung 41 an den Ausgang T gemäß Fig. 2h geschaltet.

Somit erscheinen bei einer einzigen Stufe der Gatterregelschaltung, bei welcher die Treiber- und Signalimpulseingänge mit einer Signalquelle verbunden sind, deren Signalimpulse die Periodendauer T aufweisen, Ausgangssignale an dem Gatterausgang zu den Zeitpunkten t = AB T = AT, und t = nBT = O, BT, 2BT, . . . nBT.

In Fig. 3 ist die Gatterregelvorrichtung nach der Erfindung als Blockdiagramm dargestellt. Jede Stufe ist ähnlich derjenigen in Fig. 1. Die erste Stufe 311 hat miteinanderjver-

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bundene Eingänge I^ und I' . Alle Stufen haben eine gemeinsame Rückstelleitung. Der Übertragsausgang U der vorhergehenden Stufen ist mit dem Treibereingang I der nachfolgenden Stufen und der Gatterausgang T der vorhergehenden Stufen mit dem Signalimpulseingang I¹ der nachfolgen— den Stufen verbunden»

Gemäß einem Ziel der Erfindung läßt sich zeigen/, daß, falls alle Stufen der Gatterregelschaltung identische Parameter A, B und C haben und ein Eingangssignal mit einer Perioden- i| dauer T an den Eingang I und I¹ der ersten Stufe gelangt, am Ausgang T (Gatt er aus gang der xten Stufe) ein Ausgangsimpuls zu den Zeiten t = AB°T_r t = AB¹T . . « AB^^-1T und t = nBT auftritt. In ähnlicher Weise kann gezeigt werden, daß bei jedem Eingangssignalimpuls AB +1, AB +1 .. . .AB*" +1 und nB +1 an den Eingängen I, und I' ein Ausgangssignal an dem Ausgang T auftritt.

Fig. 4a—i stellen typische Spannungsformen einer dreistufigen ^ Gatterregelvorrichtung (x = 3) dar, wobei jede Stufe die Parameter Ä = 2, B = 4 und C = 4 hat. Eine Gruppe periodischer Taktsignale (Fig. 4a) gelangt an den Eingang der ersten Stufe der Gatterregelschaltung. Das Ausgangssignal der Zeitwählvorrichtung der ersten Stufe erscheint in Fig. 4b. Nach einem Ruckste11signal am Rückstelleingang der Gatterregelschaltung erscheint am Ausgang T, der ersten Stufe

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O χ ein Ausgangesignal bei AB +1 und nB +1 Eingangssignalen. Am Ausgang ü, der ersten Stufe erscheint bei C + nB Eingangssignalen ein Übertragssignal (Fig. 4d).

Der übertragsausgang der ersten Stufe gibt Signale an den Treibereingang der zweiten Stufe ab. Der Ausgang der Zeitwählschaltung der zweiten Stufe tritt bei Fig. 4e auf. Die AusgangssignaIe treten am Ausgang T_ der zweiten Stufe

O 1 χ
bei AB +1, AB +1 und nB +1 Eingangs Signalen am Tr eiber ein gang I₁ der ersten Stufe auf (Fig. 4f). Ein Übertragssignal tritt am Ausgang U₂ (Fig. 4g) der zweiten Stufe bei C+nB Signalen für den Treibereingang dieser Stufe auf.

Der Übertragsausgang der zweiten Stufe gibt Signale an den Treibereingang der dritten Stufe ab. Der Ausgang der Zeitwählvorrichtung der dritten Stufe ist in Fig» 4h dargestellt. Die Ausgangssignale treten am Ausgang T₃ der dritten Stufe gemäß Flg. 41 bei Eingangssignalen AB +1, AB +1, AB +1 und nB +1 am Treibereingang I₁ der ersten Stufe auf.

Fig. 4a-c und 4j-n ergeben typische Wellenformen einer dreistufigen Gatterregelvorrichtung (x = 3), wobei jede Stufe die Parameter A= 2, B= 4 und C = 3 hat. Diese Darstellungen zeigen die Wirkung, wenn C < B ist.

In Fig. 5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm der ver-

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; ; i$ 2H2053

besserten automatischen Frequenzmeßvorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Die Gatterregelvorrichtung 511 bildet den Kern der Erfindung. Die Vorrichtung 511 weist sechs Stufen (x = 6) auf, und in diesem Beispiel ist A=I, B = 10 und C = 10.

Die herkömmliche Dekadenzähl- und Anzeigevorrichtung 513 zählt und zeigt bis zu sechs Informationsbits an und weist einen Eingang 543 zur Aufnahme eines unbekannten, zu zählenden Eingangssignales,einen Rückstelleingang zur Rückstellung der Schaltung 513 auf den Ausgangszustand und einen Ausgang 541 auf, um ein Signal abzugeben, wann immer eine Neun (9) in der fünften Dekade registriert wird. Der Ausgang 541 ist mit einem Eingang des ODER-Gatters 517 verbunden.

Eine Referenzfrequenzquelle 527 mit einem Ausgang 533 ist mit dem Eingang 535 des Impulsformers 529 verbunden. Der Impulsformerausgang 537 ist dann mit dem Treibereingang A der Gatterregelvorrichtung 511 verbunden.

Ein Signal mit einer unbekannten Frequenz gelangt an den Eingang B des UND-Gatters 519. Das UND-Gatter 519 weist einen mit dem Eingajrig 543 der Dekadenzähl- und Anzeigevorrichtung 513 verbundenen Ausgang auf.

An die Rückstelleingänge der Frequenzmeßvorrichtung gelangt

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ein Rückstellsignal (Fig. 5). Die Dekadenzähl-und Anzeigevorrichtung 513 wird auf einen Ausgangszustand OOOOOO eingestellt. Eine D-Kippstufe 525 wird zurückgestellt und bewirkt, daß der Ausgang Q einen falschen Pegelwert annimmt und dadurch das UND-Gatter 519 sperrt. Der Ausgang Q der Kippstufe 515 nimmt einen wahren Pegelwert entsprechend dem Rückstellsignal an und gibt ein Signal an den "D"-Eingang

der Kippstufe 525.

geändert gemäß Eingabe

eingegangen am Ζ&'Λ-.'.ΛΙ^

™ Ein erstes am Treibereingang A der Gatterregelvorrichtung 511 auftretendes Signal, das dem Rückstellsignal folgt, wird durch die Vorrichtung 511 geschaltet und tritt an dem Gatterau^gang T_g der letzten Stufe auf. Der Ausgang T₆ ist mit dem Dezimalpunkt- und Einheitenregister 523 und dem Takteingang der Kippstufe 525 verbunden. Dieser erste Signalimpuls bewirkt, daß am Ausgang Q der Kippstufe 525 ein wahrer Pegelwert auftritt, der das UND-Gatter 519 durchschaltet und damit gestattet, daß die unbekannte fe Eingangsfrequenz zur Dekadenzähl- und Anzeigevorrichtung 513 gelangt. Nachfolgende Signalimpulse vom Ausgang T_ der Gatterregelvorrichtung 511 bewirken nicht, daß die Kippstufe 525 zurückgestellt wird, bis die Kippstufe 515 wieder eingestellt ist, und diese nachfolgenden Signalimpulse beenden daher das Zeitintervall nicht, in welchem die unbekannte Frequenz gerade gezählt wird. Diese nachfolgenden Signalimpulse treten zu Zeiten t = IT(AB T),

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1OT(AB¹T), IOOT, 1O³T, 1O⁴T, 1O⁵T und t = nlO⁶T(nB^XT) auf. Falls die Wiederholungsperiöde der Referenzfrequenzquelle T = 10 see. ist, sind die erzeugten Zeitintervalle lys, lOus, lOOus, 1 ms, 10 ms, 100 ms, 1 see, 2 see, 3 see usw.-

Der erste Signalimpuls vom Ausgang H₁, der Gatterregelvor-

richtung 511, der nach der Einstellung der Kippstufe 515 auftritt, bewirkt, daß die Kippstufe 525 die Schaltzustände ändert, sperrt das UND-Gatter 519 und beendet dadurch das Zeitintervall, in welchem das unbekannte Eingangssignal ge- ™ zählt wurde. Während η < 2 ist, vergrößert jedes durch die Gatterregelschaltung 511 erzeugte Zeitintervall das Zeitintervall um einen Faktor 10. Die Kippstufe 515 sollte daher eingestellt werden, wenn die Zähl-und Anzeigevorrichtung 513 einen Wert von ungefähr 10 % des vollen Skalen— ausschlage erreicht. Dies bewirkt, daß das Zeitintervall beendet wird, bevor die Anordnung 513 überläuft. Wenn eine Neun (9) in der fünften Dekade der Anordnung 513 angezeigt wird, d.h. bei 9 % Vollausschlag, tritt am Ausgang 541 |

ein Signal zur Einstellung der Kippstufe 515 auf.

Um die bestmögliche Messung innerhalb des Zeitbereichs der Gatterregelvorrichtung zu erhalten, ist der Obertragsausgang Ug der letzten Stufe der Gatterregelvorrichtung 511 auch mit dem ODER-Gatter 517 verbunden. Dies bewirkt, daß das Zeitintervall zu einem Zeitpunkt vpr η = 2 beendet

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wird und daher ist jedes erzeugte Zeitintervall zehnmal kleiner als das vorhergehende. Die Dezimalpunkt- und Einheitsregister 523 zählen die Anzahl der Impulse vom Ausgang T_fi und verschieben einen Dezimalpunkt entsprechend der Zählung. Die Einheiten (Hz, kHz usw.) werden ebenfalls durch die Zählung bestimmt.

Andererseits könnte der Ausgang 541 der Anordnung 513 so angeschlossen sein/ daß er die Kippstufe 515 entsprechend anderen in einer oder mehreren Dekaden gezählten Zahlen einstellt, und der Obertragsausgang irgendeiner Stufe in der Gatterregelschaltung 511 könnte dazu verwendet werden, um die Kippstufe 515 einzustellen.

Es läßt sich zeigen, daß, falls die Referenzfrequenzquelle 527 mit dem Eingang B des UND-Gatters 519 verbunden wird und ein unbekanntes Signal mit einer Periode T an den Eingang 535 des Impulsformers 537 gelangt, bei der Auslösung einer Messung die Durchschnittsperiode einer Anzahl von Perioden des unbekannten Signales gemessen wird und die Anzahl der gemittelten Perioden automatisch nach der Auslösung der Messung bestimmt wird.

Somit wird auch eine Frequenzmeßvorrichtung angegeben, welche automatisch das Zeitintervall bestimmt, in welchem die Frequenz eines unbekannten Eingangssignales nach der

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Auslösung der Messung gezählt v/erden soll,; so daß die größte Genauigkeit in einer einzigen Messung erreicht werden kann. Die Vorrichtung nach der Erfindung kann auch dazu verwendet werden, um automatisch die Anzahl der Perioden eines unbekannten Eingangssignales zu bestimmen, welche gemittelt werden sollen.

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Claims

Hewlett-Packard Comp. 1501 Page Mill Road Palo Alto California 94304 USA Case 596 23. Nov. 1971 Patentansprüche

1. Zeitwählschaltung zur Bestimmung der Öffnungszeit eines Gatters, in welcher eine Schaltung Impulse verarbeiten, insbesondere zählen kann, mit einer Logikschaltung zur Teilung eines Eingangssignales durch eine ganze Zahl B größer als 1 und einer mit der Logikschaltung verbundenen Dekodierschaltung zur Abgabe eines Zählsignales einer ganzen Zahl A größer Null und nicht größer als B-I, dadurch gekennzeichnet , daß die Logikschaltung (13, 14, 22) einen Rückstelleingang (R) zur Einstellung der Logikschaltung auf einen Eingangszustand nach Maßgabe eines aufgenommenen Signales, einen Treibereingang (I) zur Änderung dieses Anfangszustandes um eine Zählung bei jedem aufgenommenen Signalimpuls und einen ersten Ausgang (15) zur Abgabe von Signalen, die eine in der Logikschaltung gespeicherte Zahl angeben, einen zweiten Ausgang (20) zur Abgabe eines wahren Signales, wenn die Logikschaltung sich in einem ersten Betriebszyklus befindet, einen dritten

2 0 9 8 11/17 8 4

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Ausgang (23) zur Abgabe eines wahren Signales, wenn die Logikschaltung sich im Ausgangszustand befindet, und einen Übertragsausgang (U) zur Abgabe eines Signales, wenn eine Zahl B in der Logikschaltung gespeichert ist, aufweist, und der erste Betriebszyklus bei einem Signal am Rückstelleingang der Logikschaltung beginnt und endet, wenn eine Anzahl B von Signalimpulsen dem Treibereingang der Logikschaltung zugeführt sind, die Dekodierstufe (16) einen mit dem ersten Ausgang der Logikschaltung verbundenen Eingang und einen Ausgang (17) zur Abgabe eines wahren Signales entsprechend einem Signal am Eingang aufweist, welches · eine Zahl A darstellt, eine erste Gatterschaltung (25) einen mit einem Ausgang der Dekodierschaltung verbundenen Eingang, einen mit dem zweiten Ausgang (20) der Logikschaltung verbundenen Eingang und einen Ausgang (27) zur Abgabe eines wahren Pegels entsprechend einer Zahl A aufweist, die in der Logikschaltung während des ersten Betriebszyklus der Logikschaltung gespeichert ist, und eine zweite Gatterschaltung (29) einen mit dem Ausgang (27) der ersten Gatterschaltung verbundenen Eingang, einen mit dem dritten Ausgang (23) der Logikschaltung verbundenen Eingang und einen Ausgang (V) zur Abgabe eines wahren Signales aufweist, wenn sich entweder die Logikschaltung in einem Ausgangszustand befindet oder eine Zahl B in der Logikschaltung während des ersten Betriebszyklus gespeichert ist. (Fig. 1, Nr. 11)

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'- II»

2. Zeitwählschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Gatterschaltung (43) einen mit dem Ausgang der zweiten Gatterschaltung (29) verbundenen Eingang, einen mit dem Treibereingang (I) der Logikschaltung (11) verbundenen Eingang (I) und einen Gatterausgang (T) zur Abgabe eines Ausgangssignalimpulses aufweist, der den Signalimpulsen A+l und nB+1 am Treibereingang der Logikschaltung entspricht, wenn η eine ganze Zahl Null (0) oder größer als Null ist. (Fig. 1)

3. Zeitwählschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Gatterschaltung (43) auch einen zweiten mit dem Treibereingang (I) der Logikschaltung verbundenen Eingang (I¹) zur Abgabe eines Signales aufweist, das den wahren Signalwerten der ersten (15) und zweiten (20) Eingänge entspricht. (Fig. 1)

4. Zeitwählschaltung mit mehreren Stufen der Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückstelleingänge (R₁, R₂ ...) jeder Stufe (311, 313) miteinander verbunden sind und gleichzeitig jede Stufe auf den Eingangszustand bei einem Signal an einem der Rückstelleingänge zurückstellen, der Treibereingang (I₁) der ersten Stufe mit dem zweiten Eingang der dritten Gatterschaltung der ersten Stufe verbunden ist, der Übertragsausgang (U2) einer vorhergehenden Stufe (311) mit dem Treibereingang (12)

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2 U 2053

emgegongen

gong

einer nachfolgenden Stufe C313) verbunden ist, und der Gatterausgang (Tl) der dritten Gatterschaltung einer vorhergehenden Stufe mit dem zweiten Eingang (12') der dritten Gatterschaltung einer nachfolgenden Stufe (313) zur Abgabe eines Signales am Gatterausgang einer letzten Stufe verbunden ist, wobei das Signal AB +1, AB +1 . . .

x~ 1 χ

AB +1 und nB +1 Signalimpulsen am Signaleingang der ersten Stufe entspricht und χ eine ganze Zahl ist, welche die Anzahl der Stufen in der Gatterregelschaltung angibt und η eine ganze Zahl Null (O) oder größer als Null ist. (Fig. 3)

5. Zeitwählschaltung nach Anspruch 4 mit einer Quelle für Referenzfrequenz-Signalimpulse und einer Dekadenzähl- und Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Anzahl der aufgenommenen Signalzyklen zur Ausbildung einer Frequenzmeßschaltung, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schaltvorrichtung (519, 525, 515) mit dem Eingang der Dekadenzähl- und Anzeigeschaltung (513) verbunden ist und einen ersten zur Aufnahme eines zu zählenden Eingangssignales verbundenen Eingang (B) einen zweiten Eingang (S) und einen dritten mit dem Gatterausgang (T6) der letzten Stufe der Gatterschaltung (511) verbundenen Eingang (C) zur Abgabe des zu zählenden Eingangssignales am Eingang (543) an die Dekadenzähl- und Anzeigeschaltung entsprechend einem Signal am dritten Eingang der Schalt-

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eingegangen amt

vorrichtung und zur Sperrung dieses zu zählenden Eingangssignales gegenüber der Dekadenzähl- und Anzeigeschaltung entsprechend einem ersten Signal aufweist, welches an dem dritten Eingang auftritt, nachdem ein Signal am zweiten Eingang aufgetreten ist, eine Einrichtung (517) zur Aufnahme einer Ausgangsanzeige von der Dekadenzähl- und Anzeigevorrichtung zur Abgabe eines Signales an den zweiten Eingang der Schaltvorrichtung (D, 525) entsprechend einer ausgewählten in der Dekadenzähl- und Anzeigevorrichtung registrierten Zahl.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsausgang (U6) einer Stufe der mehrstufigen Gatterschaltung (511) mit dem zweiten Eingang der zweiten Schaltvorrichtung verbunden ist.

7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deζimalpunkteinstel!vorrichtung (523) mit dem Gatterausgang der dritten Gatterschaltung der letzten Stufe zur Anzeige eines Dezimalpunktes in einer ausgewählten Stellung der Anzeige der Dekadenzähl- und Anzeigeschaltung entsprechend der Anzahl der an dem Gatterausgang auftretenden Signalimpulse vorgesehen ist.

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