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Elektronisches Schrittschaltwerk in Ringzählerform Zusatz zur Patentanmeldung
L 34844 VIH a / 21 a 1 (Auslegeschrift 1133 757) Die Patentanmeldung L 34844
VIII a/ 21 a 1 bezieht sich auf ein elektronisches Schrittschaltwerk (Ringzähler),
bei welchem jede Zählstufe aus einem zweistufigen galvanisch gekoppelten Schaltverstärker
besteht, dem eine Oder-Stufe in galvanischer Kopplung vorgeschaltet ist, die galvanisch
mit zwei Torstufen gekoppelt ist, wovon eine als Vorbereitungsstufe wirkende galvanisch
mit dem einen Ausgang des vorhergehenden Schaltverstärkers verbunden ist und in
direkter Kopplung das Steuersignal zugeführt bekommt, während die andere als Haltestufe
wirkende Torstufe galvanisch mit dem einen Ausgang des eigenen Schaltverstärkers
und mit dem negierten Ausgang des folgenden Schaltverstärkers verbunden ist, nach
Patentanmeldung L 34844 VIII a/ 21 a 1.
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In der Fig. 1 ist die Anordnung nach dem Hauptpatent schematisch angedeutet.
Eine Zählstufe besteht aus einem Oder-Oder-Nicht-Element (z. B. v2) und zwei vorgeschalteten
Und-Elementen (&2, &2')' Das eine Und-Element (&2 = Vorbereitungsstufe)
wird durch -die vorhergehende Zählstufe (S1) vorbereitet. Beim Auftreten des Steuersignals
t2 = L
wird in das Oder-Oder-Nicht-Element v2 der Wert L eingespeichert. Das
Und-Element &2 ist die Haltestufe. Die Signale t1 und t2 gehen auf abwechselnde
Zählstufen. Das Signal t1 also auf die Zählstufen S1, S3 und das Signal t2 auf S2
und S4. Die Löschung der vorhergehenden Zählstufe (z. B. S,) erfolgt dann, wenn
die anschließende Zählstufe (z. B. S2) das Signal L
übernommen hat.
Der negierte Ausgang der Zählstufe S2 ist beispielsweise auf das Und-Element &i
der Zählstufe S1 zurückgeführt. Hat also die Zählstufe S2 das Signal L übernommen,
löscht sie dadurch die vorhergehende Stufe S1.
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Die Zählstufe S2 übernimmt das Signal dadurch, daß beim Auftreten
des Steuersignals t2 = L die vorhergehende Zählstufe S1 = List. Im
gleichen Augenblick löscht die Zählstufe S2 aber auch die vorhergehende Stufe S1.
Es ergibt sich dadurch eine »Stoßstelle« im zeitlichen übergangsverhalten. Es besteht
hierbei die Forderung, daß die Einspeicherung in die Stufe S2 so schnell erfolgt,
daß die Löschung der Stufe S1 keinen Einfluß auf die Speicherung der Stufe S2 haben
kann.
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Die Signale t1, t2 sind als antivalente Signale vorgegeben. Das Signal
t1 möge L sein und über das Und-Element &1 die Stufe S1 erregen. Diese übernimmt
damit den Wert L, wenn die vorhergehende Stufe S4 = L war. Dieser Wert kann an sich
nicht in die folgende Stufe S2 übernommen werden, da das zugeordnete Und-Element
&2 an der Taktleitung t2 mit dem Wert 0 liegt (t1 war mit L angenommen). Der
Wert L der Stufe S1 kann nun unter Umständen doch ungewollt von der Stufe S2 übernommen
werden, wenn das übergangsverhalten der Signale t1, t2 so ist, daß sie kurzzeitig
beide = L sind. Das Signal t1 rutscht dann gleich durch die beiden Stufen S1, S2,
was unerwünscht ist. Wenn also an der Stufe S1 der Wert L steht (Ausgang Al) und
am Und-Element &2 gerade noch der Wert L wirkt, übernimmt die Stufe SZ den Wert
L. Auch hier liegt wieder eine »Stoßstelle« vor, die es zur Forderung macht, daß
an das zeitliche Übergangsverhalten der Signale t1, t2 bestimmte Anforderungen gestellt
werden. Im vorliegenden Fall die Anforderung, daß beim Potentialwechsel (L -> 0
bzw. 0 --> L) beider Signale t1, t2 nie gleichzeitig der Wert L auftreten darf,
da andernfalls eine Signaldurchschaltung erfolgt und damit mehr als eine Zählstufe
den Wert L annimmt.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile, indem die Zählstufen durch
zwei Signalfolgen und deren antivalente Signale gesteuert sind, wobei die Signale
der Signalfolgen abwechselnd und mit Abstand voneinander auftreten. Einer weiteren
Ausgestaltung entsprechend wird mittels einer elektronischen Einrichtung während
des Wertigkeitswechsels zwischen den Steuersignalen und ihren antivalenten Signalen
der eingespeicherte Wert in den Zählstufen erhalten. Einer weiteren Ausgestaltung
entsprechend ist diese elektronische Anordnung eine logische Schaltung, die vom
Eingangssignal und vom Ausgangssignal ein und derselben Zählstufe angesteuert ist.
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Die Erfindung wird an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden zwei
abwechselnd und mit Abstand voneinander auftretende Eingangssignalfolgen, die im
folgenden als »lückende« Signale bezeichnet werden sollen, zum Weiterschalten des
Schrittschaltwerkes verwendet. Diese Signalfolgen sind in der Fig. 2 mit e und e'
bezeichnet. In. der Hauptpatentanmeldung sind die Signale t1, t2 antivalente Signale.
Gemäß der Erfindung sind die Signale keine antivalenten Signale mehr, sondern lückende
Signale. Zu diesen lückenden Signalen e. e' werden noch ihre antivalenten Signale
e, e` benötigt. An das Übergangsverhalten (Flankensteilheit) der Signale werden
keine Anforderungen gestellt, bis auf diese, daß innerhalb der Lückenzeit a, d.
h. der Pause zwischen. den Signalen e, e', sämtliche Übergangsvorgänge (Speicherung,
Löschung der Stufen) abgelaufen sind. Die Lücken können prinzipiell beliebig lang
sein. Es können beliebig langsame Vorgänge geschaltet werden.
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Mit A.0, A1, A2 sind in der Fig.2 die Ausgänge der einzelnen Zählstufen
bezeichnet. Bei der Anordnung nach der Hauptpatentanmeldung stoßen die dortigen
Ausgangsblöcke A1, A2, A3 zeitlich aneinander (Fig. 3 der Hauptpatentanmeldung).
Damit das Schrittschaltwerk nach der Hauptpatentanmeldung richtig funktioniert,
müssen sich die Blöcke A1, A2, A2 ein klein wenig zeitlich überlappen, denn die
folgende Zählstufe wird ja erst durch die vorhergehende Zählstufe geschaltet, und,
dann wird diese vorhergehende Zählstufe durch die folgende gelöscht.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die zeitliche Überlappung
der Blöcke Ao, A1, A2 bewußt vorgegeben und relativ groß, wie die vorliegende Fig.
2 zeigt. Wie bereits oben angedeutet, dürfen beispielsweise für einen bestimmten
Zeitpunkt zwei Zählstufen nicht gleichzeitig den Wert L haben, da dies einer gleichzeitigen
Aufrufung zweier Vorgänge entspräche, die unerwünscht ist. Bei der Anordnung nach
der Hauptpatentanmeldung werden wegen der notwendigen überlappung der Ausgangsblöcke
A1, A2, A;; kurzzeitig zwei Stufen = L. Es muß daher Vorsorge getroffen werden,
daß dieser Zeitpunkt nicht für Schaltzwecke verwendet wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die zeitliche überlappung
der Ausgangsblöcke Aa, A1, A2 groß gemacht, und es wird gemäß der Erfindung eine
Ausblendung von Teilen der Blöcke A0, A1, A2 vorgenommen. Dies wird durch eine logische
Schaltung erreicht, wobei derart ausgeblendet wird, daß Blöcke B1, B2 (Fig. 2) entstehen,
die den gleichen Abstand voneinander haben wie die Signalfolgen e, e'. In der Fig.
3 ist vier Ablauf der Signale nach der Fig. 2 in Form einer Tabelle zusammengestellt.
Die Eingangssignale sind mit e, e' bezeichnet. In den Spalten zu e und e' sind die
Wertwechsel angegeben, die entsprechend dem Taktdiagramm nach der Fig. 2 auftreten.
Auch der Tabelle nach der Fig. 3 ist die gewollte überlappung der Ausgänge A., A1,
A2 (Werte L) und das lückende Auftreten der Blöcke B1, B2 (Werte L) zu entnehmen.
Die zugeordneten Schaltfunktionen für A1 und A2 sind: (Ao&e)v(A1&e)v(A1&Ao)=A1
(Ausbildung s. Fig. 4) (A1&e)v(A2&e)v(A2&A1) =A2 Die Einzelblöcke B1,
B2 (Fig. 2, 3) werden durch eine logische Schaltung in Form einer Und-Verknüpfurg
erreicht. Die zugeordneten Schaltfunktionen für B1 un@'. B2 sind: (e &
A,- & Arz) = B, (Ausbildung s. Fig. 4) (e'&_&A) --B2
bzw. (e &A z &;1.» = B1 (Ausbildung s. Fig.
5) (e'& A2 & Äs) = B2 In: der Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel mit vier
Zählstufen S1 bis S4 dargestellt.
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Jede einzelne Zählstufe S wird von antivalenten Signalen e, e bzw.
e', e' gesteuert. Die Stufe S1 wird also beispielsweise durch die Signale e, e gesteuert.
Die Stufe S2 wird dagegen durch die Signale e', e' gesteuert. Die Stufe S3 wird
wieder durch die Signale e, e und die Stufe S4 durch die Signale e', e' gesteuert.
Durch diese Anschaltung der Eingangssignale wird erreicht, daß beispielsweise beim
Wechsel der Eingangssignale e, 'j (0---> L bzw. L-- 0) an der Stufe S1 die Eingangssignale
e', e' der Stufe S2 in ihrer Polarität unverändert bleiben, d. h., die Werte dieser
Signale werden in diesem Falle nicht geändert. Wechselt das Eingangssignal e seinen
Wert, so wird wegen der lückenden Impulsfolge das Eingangssignal e' seinen Wert
nicht ändern. Liegt bei der Anordnung an A, der Wert L, so wird dieses Signal in
der Und-Stufe &1 mit dem bejahten (L) Eingangssignal e kombiniert. Das Signal
Aa = L wird ferner in der Und Stufe &3 mit dem Signal A 1 kombiniert.
Das Signal e wird mit dem Signal A1 in der Und-Stufe &2 kombiniert. Die Anschaltung
der Eingangssignale a', e an die folgende Zählstufe S, erfolgt in analoger Weise.
Das Signal e ist an die Und-Stufe &4 geführt und wird dort mit dem Signal
A1 kombiniert. Das Eingangssignal e' ist an die Und-Stufe &5 geführt und wird
mit dem rückgeführten Signal A2 kombiniert. Das Signal A 1 wird schließlich in der
Und-Stufe &s mit dem Signal A., kombiniert.
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Die Tabelle nach der Fig. 3 zeigt, daß A,= L wird, wenn
Aa = L und e = List. Entsprechend ist dann auch B1 = L. Um den Block
B1 bei der Anordnung nach der Fig. 4 zu erhalten, ist die Und-Stufe &7 vorgesehen,
die von e, A1 und A0 angesteuert wird. Die Ansteuerung durch AD verhindert, daß
bei Polaritätswechsel des zweiten Signals e (Fig. 2) von 0 nach L und des
Wechsels L _#,- 0 des Signals A1 kurzzeitig ein. Signal B1 auftritt,
wie durch die gestrichelte Linie B angedeutet ist. Mit den Pfeilen sind die Polaritätswechsel
angedeutet.
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Die Und-Stufe &1 stellt eine Signal-Eingabestufe dar. Sie arbeitet
nach der Schaltfunktion A, & e = A1. Damit ist die Bedingung für die
Zeile 2 der Tabelle der Fig. 3 erfüllt. Die Und-Stufe &2 stellt eine erste Selbsthaltestufe
dar, die durch A1 und e angesteuert wird. Das Signal e ist in der dritten Zeile
der Tabelle der Fig. 3 gleich 0. Durch das Signale = Lund das Signal A 1 = L, die
von der dritten bis zur fünften Zeile der Tabelle wirken, wird die Selbsthaltestufe
&., gesteuert. Der Übergang von Zeile 2 zur Zeile 3 der Tabelle ist undefiniert.
Es kann der Fall auftreten, daß die Und-Stufe &1 (Zeile 2, A,) & e) abfällt,
während die Und-Stufe &., (Zeilen 3, 4, 5, A1 & e), die die nächste Zeile
3 der Tabelle erfüllt, noch nicht erregt ist. Es ergibt sich dann ein undefinierter
Zustand. Gemäß der Erfindung wird dieser Übergang in den logischen Funktionen durch
eine weitere Verknüpfung überlappt. Es wird eine Verknüpfung verwendet, die sowohl
die Zeile 2 als auch die Zeile 3 der Tabelle erfüllt.
Danach wird
diese Verknüpfung wieder unwirksam. Die überlappung muß zweckmäßig mindestens so
lange wirken, wie ein Signale = L ansteht. Die Verknüpfung wird
durch die Und-Stufe &s (Fig. 4) hergestellt, an der die Signale A, und A1 wirken.
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Die Und-Stufe &., ist als erste Selbsthaltestufe zu bezeichnen,
die den Wert L an A 1 über die Zeile 3 bis 5 der Tabelle der Fig.3 hält. Der Übergang
zwischen den Zeilen 2 und 3 der Tabelle wird durch die Und-Stufe &3 überbrückt,
die somit als zweite Selbsthaltestufe anzusprechen ist. Diese wirkt mindestens über
die Zeilen 2 und 3. Die Überbrückung könnte auch durch Anlegen von A1 &Ä2 an
die Und-Stufe &;, erreicht werden.
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Mit der Erregung der Und-Stufe &1 (e & Ao
= L,
Zeile 2 der Tabelle) spricht auch die Selbsthaltestufe &3 an. Nach
dem Wechsel des Signals e (von Zeile 2 nach Zeile 3) spricht die andere Selbsthalte
stufe &, an. Beim nächsten Zeilenschritt (4) hört die Wirkung der Selbsthaltestufe
&;1 auf, es ist jedoch noch die Wirkung der Selbsthaltestufe &2 da. Deren
Wirkung hört erst auf, wenn ein Signale mit dem Wert L kommt (Zeile 6 der Tabelle).
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In der Fig. 2 sind die Übergänge der Zeilen nach der Fig. 3 und deren
Überbrückung nochmals angedeutet. Mit 2/3 ist in Fig. 2 der Übergang von der zweiten
zur dritten Zeile der Tabelle bezeichnet. A, & e gehen von L--> 0, und
A1 & e gehen von 0 _#- L. Der anstehende Wert L an A 1 würde verlorengehen,
wenn A, & e und A1 &-e gleichzeitig beim Polaritätswechsel = 0 werden
würden. Dieser kritische Umschaltpunkt wird überbrückt durch das Signal A1
& A" = L, das durch die Und-Stufe &3 erzeugt wird, wie auch
in Fig. 2 angedeutet.
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Sinngemäß ist bei der Zählstufe S2 die Und-Stufe &4 die Eingabe-Stufe,
die Und-Stufe &die Haltestufe und die Und-Stufe &o die Überbrückungsstufe
für den Polaritätswechsel der beiden anderen Und-Stufen&4, &5. Zwischen
der vierten und fünften Zeile der Tabelle nach der Fig. 3 gibt es wieder einen Übergang,
der zu Störungen Anlaß geben kann. Das Signal e' geht von L -3 0, und das
antivalente Signal e' geht
dann von 0@ L. Dieser Polaritätswechsel wirkt an
den Und-Stufen &4, &, nach der Fig. 4. Werden die Signale e', e' gleichzeitig
kurzzeitig 0, so wird der Wert am Ausgang A2 gleichfalls 0, was unerwünscht ist,
da dort vor dem Polaritätswechsel der Signale e, e' der Wert L anstand und auch
stehenbleiben soll. In der Fig. 2 ist dieser Übergang nochmals durch die gestrichelte
Linie 415 angedeutet. A1 & e = L geht wegen e'--->- 0 auf den Wert 0.
Gleichzeitig geht A2 & e = 0 wegen e -@ L auf den Wert
L. Dieser kritische Übergang wird durch die Verknüpfung A2 &A1 überbrückt,
wie mit &E in Fig. 2 angedeutet.
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Mit c ist in der Fig. 2 der Übergang des Signals e' = 0 _.
L und des Signals A2 = L _> 0 bezeichnet, wodurch unter Umständen
ein kurzzeitiges Signal B2 = L auftreten könnte. Dies wird jedoch unterdrückt durch
das Signal A1, das zu dieser Zeit sicher den Wert 0 hat.
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In der Tabelle der Fig. 3 ist mit den Strecken &1 bis &o die
Wirkung der Und-Stufen &1 bis &o nach der Fig. 4 angedeutet. Die Strecken
zeigen, wie lange von den Und-Stufen der Wert L gehalten wird. Die Strecken &3,
&6 überbrücken dabei die Strecken &1, &2 bzw. &4, &5.
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Die Anordnung nach der Fig. 4 hat die Form einer Kette. Es kann beispielsweise
die Stufe S1 von außen (A0) eingestellt werden. Durch die Taktfolge der Signale
e, e' mit ihren antivalenten Signalen e, e' wird beispielsweise der vorgegebene
Wert L (A") durch die einzelnen Stufen S1 bis S4 durchgeschaltet. Am Ausgang A4
der Stufe S4 tritt dann dieser Wert L auf und fällt einfach heraus. Selbstverständlich
kann die Anordnung nach der Fig. 4 auch zu einem Ring geschaltet sein.
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In der Fig.5 ist eine weitere Ausbildung angegeben, bei der jede Zählstufe
von der vorhergehenden und folgenden Zählstufe angesteuert wird.
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Das Schrittschaltwerk nach der Fig.4 hat nur einen Eingang A" und
einen Ausgang A4, während das Schrittschaltwerk nach der Fig. 5 zwei Eingänge und
zwei Ausgänge hat. Jede Zählstufe ist an ihren Eingängen Aa, Ä2 mit ihrer vorhergehenden
und nächstfolgenden Zählstufe verknüpft. Die Zählstufen nach der Fig. 4 sind dagegen
nur mit der jeweils vorhergehenden Zählstufe verknüpft. Eine Rückführung gibt es
hier nicht. Die Zählstufe S., z. B. hat einen Eingang A1 und einen Ausgang A2. Die
Zählstufen nach den Fig. 4, 5 sind von außen löschbar. Bei der Anordnung nach der
Fig. 5 erfolgt eine Löschung der Stufen, wenn das Signal l den Wert 0 hat. Sinngemäß
kann eine Löschung auch bei der Anordnung nach der Fig. 4 durchgeführt werden.
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Bei der Anordnung nach der Hauptpatentanmeldung ist eine Startstufe
AS vorgesehen. Diese bewirkt, daß am Anfang ein Löschsignal gegeben wird,
welches alle Schrittschaltstufen bis auf eine löscht. Sinngemäß ist dies auch bei
den vorliegenden Anordnungen nach Fig. 4, 5 möglich. Bei den Anordnungen nach den
Fig. 4, 5 kann eines der Oder-Elemente ein Voreinstellsignal erhalten, das die zugeordnete
Zählstufe auf den Wert L bringt, während alle anderen Zählstufen dann den Wart 0
haben.