DE2630729B2

DE2630729B2 - Einrichtung zur Identifizierung eines betätigten Schalters innerhalb eines Matrixfeldes

Info

Publication number: DE2630729B2
Application number: DE2630729A
Authority: DE
Inventors: David William Morristown N.J. Hagelbarger (V.St.A.)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1975-07-10
Filing date: 1976-07-08
Publication date: 1979-07-12
Also published as: DE2630729A1; SE7607775L; FR2317844A1; BE843837A; FR2317844B1; DE2630729C3; IT1067420B; NL7607569A; US4007459A; GB1526463A; NL174419B; CA1049670A; JPS5289403A; ES449725A1; NL174419C; SE409272B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus den US-PS 39 04 887 und 21 166 bekannt.

Mehrfrequenz-Tastenwahlfelder werden in FernsorechaDDaraten seit mehreren Jahren an Steüe von drehbaren Wählscheiben verwendet Bei einem bekannten Tastenwahlfeld ist eine Schalteranordnung in der Art eines Kreuzschienenverteils sowie ein LC-Schwingkreis zur Erzeugung der Tastwatlfequenzen vorgesehen. Dieses Tastenwahlfeld ist mechanisch jedoch aufwendig und wird nach mehrmaligem Gebrauch verhältnismäßig unzuverlässig. Ferner ist dieses Tastenwahlfeld ziemlich unförmig und teuer, da die Spulen der LC-Schwingkreise verhältnismäßig enge Toleranzen einhalten müssen.

Ein weiteres bekanntes Tastenwahlfeld benutzt einen RC-Dünnschichtschwingkreis zusammen mit Operationsverstärkern und widerstandsbehafteten Kontaktschaltern. Dieses Tastenwahlfeld besitzt jedoch den Nachteil, daß es teure und genaue Schaltungsbauteile benötigt und aufgrund der Verwendung von Operationsverstärkern etwas mehr Leistung als das vorstehend erwähnte Tastenwahlfeld vom Kreuzschienenverteilertyp verbraucht

Es ist ferner bekannt (US-PS 37 87 836), die Verwendung von Präzisions-Schaltungsbauelementen zur Erzeugung der Tastwahlfrequenzen dadurch zu umgehen, daß die Tastwahlfrequenzen auf digitalem Wege erzeugt werden. Der Austausch des analogen Präzisions-Schwingkreises gegen einen digitalen Schaltkreis führt jedoch zu einem in gewisser Hinsicht von der Arbeitsgeschwindigkeit des Schaltkreises abhängigen Leistungsverbrauch.

Die den widerstandsbehafteten Kontaktschaltern anhaftenden Probleme können zwar mit Hilfe von kapazitiv gekoppelten Drucktastenschaltern der in der US-PS 39 04 887 beschriebenen Art beseitigt werden, doch führt der Austausch der widerstandsbehafteten Schalter gegen kapazitiv gekoppelte Schalter zu einem anderen Problem, nämlich der Schwierigkeit, die Betätigung eines bestimmten Schalters in dem Drucktastenwahlfeld festzustellen. Dieses Problem läßt sich wiederum durch Verwendung irgendeiner beliebigen Art von Abtastern beseitigen. Abtasttechniken sind zwar als solche durchaus bekannt, doch stellt die Anwendung dieser Techniken auf kapazitiv gekoppelte Schalter eine neuartige Entwicklung dar. Beispielsweise ist die Abtastung von kapazitiven Schaltern in einem Tastaturmatrixfeld in der US-PS 39 21 166 beschrieben. Diese Abtasttechnik erfordert jedoch die Verwendung eines verhältnismäßig hochfrequenten Trägersignals in der Größenordnung von 1 MHz, das einem binären Selektionssignal überlagert wird, um jede Taste abzufragen. Dieser Vorschlag benötigt notwendigerweise eine gesonderte Trägerstgnalquelle mit einer Demoduiationsschaltung zur Aussiebung des HF-Anteils sowie eine Signalformerschaltung zur Ausbildung eines Rechteckimpulses. Letztere Schaltung ist erforderlich, um die beim Schließen einer Taste erzeugte Kapazitätsänderung festzustellen. Diese Art der Abtastung von kapazitiven Schaltern ist zwar bei Tastaturen für Rechner-Endgeräte, Schreibmaschinen und dergleichen recht gut geeignet, wo der Leistungsverbrauch nicht im Vordergrund steht, doch eignet sie sich nicht für Fernsprech-Tastenwahlfelder, wo der Leistungsverbauch von enormer Bedeutung ist Die Bedeutung einer Verringerung des Leistungsverbrauchs bei Fernsprech-Tastenwahlfeldern auf ein Minimum ist daran erkennbar, daß eine Vielzahl derartiger Tastenwahlfelder von einem einzigen, weit entfernten Fernamt aus mit Strom versorgt werden muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art den

Leistungsverbrauch wesentlich zu verringern, um eine möglichst große Anzahl von Tastenwahlfeldem direkt von einer einzigen Leistungsquelle innerhalb eines fern gelegenen Fernamtes mit Strom versorgen zu können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Einrichtung nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt vorteilhaft eine sequentielle und periodische Abtastung der Phasenverschiebung mit verhältnismäßig niederfrequenten Signalen, deren Frequenz nur um etwa eine Größenordnung höher ist als die Spalten-Tastwahlfrequenzen.

Ferner ermöglicht die Verwendung von niederfrequenten Abtastsignalen die Feststellung einer Schalterbetätigung mit geringerem Leistungsaufwand, als dies bei Abtasttechniken möglich ist, die eine direkte Erfassung der von einer Schalterbetätigung verursachten Kapazitätsänderung vorsehen.

Die abgetasteten Signale werden in bevorzugter Weise integriert, um weitgehend eine Empfindlichkeit des Detektors gegen Störsignale und Rauschen auszuschalten.

Die Verwendung von verhältnismäßig niederfrequenten Abtastsignaien, deren Frequenzen nur um etwa eine Größenordnung höher ist als die Spalten-Tastwahlfrequenzen führt zu einer Verringerung des Leistungsverbrauchs und ermöglicht die Verwendung eines Tastenwahlfeldes mit kapazitiv gekoppelten Schaltern. Die verhältnismäßig niederfrequenten Abtastsignale sind digitale Signale, die vorteilhaft in Analogsignale umgewandelt werden, um die Tastenwahlfrequenzen zu erzeugen. Schließlich wird bei gleichzeitiger Betätigung von mehreren Schaltern bzw. Drucktasten die Übertragung von Fehlersignalen an das Fernamt unterbunden.

Die Erfindung wird mit ihren weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Tastenwahlfeld, wobei die jeder Zeile und Spalte dieses Feldes zugeordneten Frequenzen angegeben sind;

F i g. 2 eine Tabelle der relativen Zeitunterintervalle für die zur künstlichen Erzeugung der Abtastsignale und der Tastwahlfrequenzen verwendeten digitalen Signale;

Fig.3 eine perspektivische Ansicht eines Tastenwahlfeldes mit verschalteten Zeilen aus fest montierten Leiterplatten und verschalteten Spalten von beweglichen Leiterplatten;

F i g. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung;

F i g. 5 ein Zeitdiagramm der Zeilen- und Spaltenabtastsignale;

Fig.6a-6d schematische Schaltbilder der in der Einrichtung nach F i g. 4 verwendeten Schaltungsanordnung zur künstlichen Erzeugung der Abtastsignale und digitalen Signale;

F i g. 7 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Ausbildung eines Analogsignals aus den digitalen Abtastsignalen;

Fig.8 eine Tabelle zur Veranschaulichung des Aufbaus der Logiksignale, die zur Verringerung des Leistungsverbrauchs auf ein Minimum verwendet werden, und

F i g. 9 ein Schema für die richtige Aneinanderfügung der Schaltbilder gemäß F i g. 6a bis 6d

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung werden die nachstehenden Erläuterungen in mehrere Teile aufgegliedert: Der erste Teil behandelt die Gründe für die Auswahl einer Mastertaktsignalfrequenz. Der zweite Teil behandelt kurz die Funktionsweise eines der Schalter in dem Tastenwahlfeld. Der dritte Teil ist eine Zusammenfassung der Beschreibung der Abtastoperationen, während eine detaillierte Beschreibung im vierten Teil enthalten ist.

1. Frequenzselektion

Das in F i g. 1 dargestellte Fernsprech-Tastenwahlfeld mit zwölf Drucktasten verwendet ein »2-aus-7«-Kodewort für die Übertragung der Identität einer gewählten Ziffer zu dem Fernamt. Der »2-aus-7«-Kode ergibt sich aus der Wahlfeldanordnung, welches vier Zeilen und drei Spalten Drucktasten aufweist Jeder Zeile ist eine einzige Tastwahlfrequenz aus einer Gruppe von Niederfrequenzen zugeordnet, wohingegen jeder Spalte eine einzige Frequenz aus einer Gruppe von Hochfrequenzen zugeordnet ist. Sobald eine gewählte Drucktaste gedruckt ist, werden die der Zeilen- und Spaltenlokalisation dieser Drucktaste zugeordneten Tastwahlfrequenzen zu dem Femamt fibertragen.

Bei der Auswahl einer Mastertaktsignalfrequenz zur Erzeugung jedes dieser Zeichen muß eine Frequenz in der Weise herausgegriffen werden, daß sich bei Teilung in die Mastertaktsignalfrequenz ein Bündel von sieben ganzen Zahlen darin findet, welche die verschiedenen Tastwahlfrequenzen innerhalb eines zulässigen Toleranzpegels erzeugen. Die niedrigste Frequenz, welche diesen Anforderungen genügt, ist 126 952 Hz. Bei Teilung durch die am Kopf von F i g. 2 aufgetragenen Frequenzteilungskoeffizienten ergibt diese Frequenz von 126 952Hz die Tastwahlfrequenzen mit einer Toleranz von 1 Hz. Durch digitales Abwärtszählen der Mastertaktsignalfrequenz durch die vorgenannten Frequenzteilungskoeffizienten wird ein Rechtecksignal mit der erforderlichen Frequenz erzeugt

Da die Größe der verbrauchten Leistung in einer digitalen Schaltung abhängig ist von der Anzahl der auftretenden logischen Zustandsübergänge, sollte die für die Mastertaktsignale gewählte Frequenz so klein als möglich sein. Durch Verwendung eines ähnlichen Vorschlags wie gemäß der US-PS 37 87 836 kann die Mastertaktsignalfrequenz halbiert werden, ohne die Genauigkeit bei der Erzeugung der verschiedenen Tastwahlfrequenzen zu beeinträchtigen. Diese Technik ist zwar im einzelnen in der erwähnten Patentschrift

so beschrieben, doch soll nachstehend eine kurze Erläuterung gegeben werden, um die Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung zu vereinfachen.

Grundsätzlich beruht diese Technik auf der Erkenntnis, daß jeder der Frequenzteilungskoeffizienten durch einen Faktor von zwölf plus einem Korrekturwert teilbar ist Indem die Korrektur fiber ein Intervall von zwei Perioden ausgeführt wird, wird einerseits die erforderliche Tastwahlfrequenzgenauigkeit gewährleistet und andererseits eine Verringerung der Mastertaktfrequenz um den Faktor zwei erzielt

Beispielsweise ist die der Spalte CS des Wahlfeldes nach Fig. 1 zugeordnete Frequenz 1477Hz. Der Frequenzteilungskoeffizient für diese Frequenz ist 86. Dieser Koeffizient setzt sich zusammen aus 12 χ 7 plus einem Korrekturwert von +2. Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, erfolgt die Korrektur über zwei Perioden der Tastwahlfrequenz. Wenn daher das Zweiperiodenintervall in zwölf getrennte Zeitunterin-

tervalle unterteilt wird und jedes dieser Zeitunterintervalle sieben Taktimpulsperioden dauert, so wird die Mastertaktsignalfrequenz bis zu einem Faktor von 84 abwärts gezählt. Dieser Faktor ist um zwei Mastertaktimpulsperioden zu kurz. Zur Erreichung der richtigen Abwärtszählfrequenz werden zwei gesonderte Mastertaktimpulsperioden zu einer Stelle innerhalb der zwei Perioden dauernden Tastwahlfrequenz addiert.

Der Zweck der addierten oder subtrahierten Mastertaktimpulsperioden besteht darin, die unerwünschten Harmonischen der gewünschten Frequenz und ferner die Harmonischen der halben gewünschten Frequenz zu erzeugen, da die Abwärtszählkorrektur über zwei Perioden der Tastwahlfrequenz erfolgt. Bei gleichmäßiger Durchführung der Korrektur über beide Perioden hinweg werden die unerwünschten Harmonischen bis zu einem Pegel unterdrückt, der ausreichend unterhalb des Pegels der gewünschten Tastwahlfrequenzen liegt.

2. Funktion eines Drucktastenschalters

Ein Ausführungsbeispiel eines Tastenwahlfeldes ist in F i g. 3 dargestellt. Die in diesem Wahlfeld verwendeten Drucktastenschalter müssen billig, unempfindlich, zuverlässig und kompatibel mit leistungsarmen, hochohmigen digitalen Logikschaltungen sein. Ein Typ eines Schalters, der diesen Anforderungen genügt, ist in der US-PS 39 04 887 beschrieben. Zum besseren Verständnis der später erläuterten erfindungsgemäßen Einrichtung soll eine kurze Erläuterung des Aufbaus und der Wirkungsweise dieses Drucktastenschaltertyps gegeben werden.

Bei dem in F i g. 3 verwendeten Typ eines magnetisch betätigten, kapazitiv gekoppelten Drucktastenschalters wird die eine Belegung bzw. Leiterplatte 309 eines Kondensators auf einer fest montierten, gedruckten Leiterplatte 306 ausgebildet. Die andere Kondensatorbelegung besteht aus einer magnetisch bewegbaren Leiterplatte 310. die an einer leitenden Tragleiste 307 mittels der Auslegerfedern 311 und 312 befestigt ist Bei dem Tastenwahlfeld sind sämtliche fest montierten Leiterplatten 309 einer Zeile elektrisch über gedruckte Schaltungen, z. B. 304a bis 304c/, miteinander verbunden, die zusammengefaßt als Zeilenschaltungen 304 bezeichnet werden sollen. In gleicher Weise sind die beweglichen Leiterplatten 310 einer Spalte elektrisch über gedruckte Schaltungen 305a bis 305c miteinander verbunden, die zusammengefaßt als Spaltenschaltungen 305 bezeichnet werden. Die elektrischen Verschaltungen der Zeilen und Spalten vereinfachen vorteilhaft die zur Durchführung der Wahlfeldabtastung verwendete Schaltung.

Gegenüber jeder magnetisch beweglichen Leiterplatte 310 ist eine Drucktaste 301 so angeordnet, daß sich dazwischen eine fest montierte Leiterplatte 309 befindet Auf der Unterseite jeder Drucktaste 301 befindet sich eine elastische Gummi-Tellerfeder 302 und ein kleiner Permanentmagnet 303.

Bei der bevorzugten Ausführungsform -dieses Schalters sind die fest montierten Leiterplatten 309 mit einer nicht dargestellten dielektrischen Dünnschicht Oberzogen. Diese Dünnschicht bildet das elektrische Material, welches die beiden Kondensatorbelegungen jedes Schalters voneinander trennt Diese dielektrische Dünnschicht ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, da die Abtastung der Phasenverschiebung den Schalter mit oder ohne Dünnschicht betriebsfähig macht

3. Zusammenfassende Beschreibung der Abtastung

Die sequentielle und periodische Abtastung der Phasenverschiebung auf den Zeilen und Spalten des Tastenwahlfeldes erfolgt mittels der in F i g. 4 in Form eines vereinfachten Blockschaltbildes dargestellten, erfindungsgemäßen Einrichtung. Die sequentielle und periodische Abtastung der Phasenverschiebung auf den Zeilen und Spalten besitzt mehrere Vorteile. Einer dieser Vorteile besteht darin, daß die Abtastung der Phasenverschiebung die Verwendung einer einzigen Abtastschaltung gestattet, die vorteilhaft so konstruiert werden kann, daß ein größerer Rauschabstand erzielt wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Abtastung der Phasenverschiebung die beim gleichzeitigen Betätigen mehrere Drucktasten auftretenden Schwierigkeiten wesentlich reduziert. Am Ende einer bestimmten Abtastung besitzt man eine unzweideutige Information darüber, daß dann, wenn eine Taste gedrückt wurde, nur eine einzige Taste gedrückt wurde.

Zur Durchführung der sequentiellen und periodischen

Aotastung der Phasenverschiebung auf den Zeilen und Spalten wird die Mastertaktsignalfrequenz von 63 476 Hz eines Mastertaktgebers 410 (F i g. 4) einem HF-Teiler 420 und einem NF-Teiler 430 zugeführt. Eine Funktion des HF-Teilers 420 besteht in der Erzeugung von digitalen Versionen der drei Spaltenzeichen durch Teilung der Mastertaktsignalfrequenz durch den zugeordneten, um den richtigen Korrekturwert justierten Frequenzteilungskoeffizienten (Fig.2). In ähnlicher Weise besteht eine Funktion des NF-Teilers 430 in der Erzeugung von digitalen Versionen der vier Zeilenzeichen. Durch Invertierung des Ausgangssignals des Mastertaktgebers 410 in dem Inverter 415 wird eine gegenphasige Mastertaktsignalfrequenz erzeugt, die kontinuierlich über eine Koppelschleife 308 mit einer vorbestimmten kapazitiven Impedanz an jede der fest montierten Leiterplatten 309 (F i g. 3) angelegt wird, die sich innerhalb des in Form eines Tastenwahlfeldes bzw. Matrixfeldes 450 symbolisierten Blocks (Fig.4) befinden. Diese kapazitive Impedanz ist viel kleiner als die Impedanz eines Schalters in Ruhestellung und viel größer als die Impedanz eines Schalters in Arbeitsstellung.

Ein Ausgangssignal des HF-Teilers 420 wird einer Abtsstschaltung 460 zugeführt, die wiederum das Eingangssignal für eine Übertragungsschaltung 440 erzeugt. Die Übertragungsschaltung 440 führt sequentiell ein Spaltenabtastsignal aus der HF-Gruppe der digitalen Signale jeder Spaltenschaltung 305 zu. Die Spaltenabtastsignale sind bezüglich den Mastertaktsignalen phaseninvertiert. Diese letzteren Signale werden wie schon erwähnt, kapazitiv durch die Koppelschleife 308 (F i g. 3) an jede der fest montierten Leiterplatten 309 angelegt Die Koppelschleife 308 ist in einem bestimmten Abstand von jeder der fest montierten Leiterplatten 309 angeordnet und umgibt bis auf ein Spaltpaar jede fest montierte Leiterplatte 309. Die Spalten des Spaltpaares sind ausreichend breit um die Verschaltung der Zeilen von fest montierten Leiterplatten 309 durch die Zeilenschaltungen 304 zu gestatten.

Während des Intervalls bei der Beaufschlagung der Spaltenschaltung 305a mit einem Spaltenabtastsignal (Fig.3) tastet die Abtastschaltung 460 sequentiell jede der vier Zeilen innerhalb der betreffenden Spalte ab, wie sich aus dem Zeitdiagramm nach Fig.5 besonders deutlich ergibt Am Ende dieses Intervalls wurde die Spaltenschaltung 3056 mit einem Spaltenabtastsignal

beaufschlagt. In ähnlicher Weise werden die vier Zeilen innerhalb der der Schaltung 305 zugeordneten Spalte abgetastet. Das gleiche wiederholt sich bei der Abtastung der vier Zeilen innerhalb der der Spaltenschaltung 305c zugeordneten Spalte. Am Ende der Abtastung werden die Übertragungsschaltung 440 und die Abtastschaltung 460 rückgesetzt und die Abtastung wiederholt.

Wenn keine Drucktaste betätigt wird, erhält die Abtastschaltung 460 von jeder Zeilenschaltung 304 ein auf Erdpotential liegendes Signal. Wenn jedoch während der Abtastung eine Drucktaste 301 betätigt wird (Fig.3), werden variable Summationssignale erzeugt, die sich aus dem Spaltenabtastsignal und den Mastertaktsignaien zusammensetzen. Die variablen Summationssignale sind bezüglich den phaseninvertierten, digitalen Mastertaktsignalen an den fest montierten Leiterplatten 309 gegenphasig. Die auf die Abtastschaltung 460 bei betätigter Drucktaste übertragenen Signale machen daher eine Phasenumkehr durch. Diese Phasenumkehr wird festgestellt und das Spaltenabtastsignal wird den erfaßten Summationssignalen korreliert, um die Adresse des betätigten Schalters, d.h. seine Zeilen- und Spaltenlokalisation zu identifizieren. Diese Korrelation erfolgt durch eine Vergleichsschaltung 470, die ihrerseits die Eingangssignale für den HF-Teiler 420 und den NF-Teiler 430 erzeugt, welche bewirken, daß die Teiler 420, 430 auf digitalem Wege die der Zeilen- und Spaltenlokalisation des betätigten Schalters zugeordneten Zeilen- bzw. Spaltenfrequenzen erzeugen.

Falls nur eine einzige Drucktaste während des Verlaufs einer Abtastung betätigt wurde, wobei diese Feststellung durch eine Einzeltasten-Logikschallung 480 erfolgt, wird ein entsprechendes Anzeigesignal einem Digital-Analogwandler 490 zusammen mit den den Zeilen- und Spaltenfrequenzen des betätigten Schalters entsprechenden digitalen HF- und NF-Signalen zugeführt. Der D/A-Wandler 490 wandelt diese digitalen Signale in entsprechende Analogsignale für die Übertragung zum Fernamt um.

4. Detaillierte Beschreibung der Abtastung
4.1 Mastertaktgeber

Ein detailliertes, schematisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in Fig.6 veranschaulicht. Jeder der mit strichpunktierter Umrandung markierten Bereiche entspricht einem der Schaltungsblöcke nach F i g. 4.

Der Mastertaktgeber 410 nach F i g. 6a erzeugt die digitalen Mastertaktsignale CL, welche den HF-Teiler 420, den NF-Teiler 430 und die Abtastschaltung 460 treiben. Das Herzstück des Mastertaktgebers 410 ist ein keramischer Resonator 6104, welcher in einem Rückkopplungspfad eines Verstärkers 6101 angeordnet ist Dieser Rückkopplungspfad enthält ferner einen Widerstand 6105, der die Größe der von dem Verstärker 6101 auf den keramischen Resonator 6104 und damit auf den Eingang des Verstärkers 6101 rückgekoppelten Ausgangssignalschwankungen begrenzt Bei einer ausgeführten Schaltung hatte der Widerstand 6105 vorteilhaft einen Wert von 5600 Ω. Die Gleichspannungs-Vorspannung des Verstärkers 6101 wird durch einen Widerstand 6106 gesteuert, der bei einer ausgeführten Schaltung vorteilhaft einen Wert von 10 ΜΩ besaß.

Zur Vermeidung von Aufladeeffekten bei dem keramischen Resonator 6104 ist ein in Tandemanordnung verbundenes Paar Verstärker 6102 und 6103 in Reihe mit dem Ausgang des Verstärkers 6101 angeordnet. Der erste dieser Verstärker, nämlich der Verstärker 6102, führt eine Phaseninversion der digitalen Mastertaktsignale CL durch. Die phaseninvertierten Signale CL werden über eine feste, kapazitive Impedanz an jede der fest montierten Leiterplatten 309 (F i g. 3) angekoppelt. Diese feste Impedanzankopplung ist in Fig.6b durch die Kondensatoren 6504 bis 6507 angedeutet. Der zweite der in Tandemanordnung gekoppelten Verstärker, nämlich der Verstärker 6103, führte ebenfalls eine Phaseninversion seiner Eingangssignale durch. Da diese Eingangssignale schon einmal invertiert wurden, sind die Ausgangssignale des Verstärkers 6103 identisch mit den digitalen Mastertaktsignal CL

4.2 HF-Teiler

Der HF-Teiler 420 arbeitet auf den Mastertaktsignalen CL, um eines aus einer Gruppe von _n digitalen Spaltenfrequenzen zu erzeugen. Von der Gruppe der_n Spaltenfrequenzen ist jede Frequenz um etwa eine Größenordnung kleiner als die Frequenz der digitalen Mastertaktsignale. Die Auswahl der zu erzeugenden Spaltenfrequenz ist in Abhängigkeit von einer eine betätigte Drucktaste definierenden Spaltenfrequenzadresse steuerbar. Die digitalen Spaltenfrequenzen werden dadurch erzeugt, daß die digitalen Mastertaktsignale CL durch die Faktoren sieben, acht oder neun je nach der zu erzeugenden Frequenz geteilt werden (Fig.2). Mit der Erzeugung der digitalen Spaltenfrequenzen werden verschiedene Spalten-Zeitintervallsteuersignale erzeugt, die zur Durchführung der Spaltenabtastung dienen. Jedes der Spalten-Zeitintervallsteuersignale definiert eines von zwölf Zeitunterintervallen, in welchem die zugeordnete Anzahl von digitalen Mastertaktsignalen gezählt wird, um auf digitalem Wege eine Frequenz aus der Gruppe von _n-Spaltenfrequenzen künstlich zu erzeugen.

Die Schaltungselemente zur Erzeugung der zwölf Spalten-Zeitintervallsteuersignale bestehen aus einem 4-bit-Schieberegister6213 und einem bistabilen Multivibrator 6203. Durch eine nachstehend kurz erläuterte, zusätzliche Schaltungsanordnung wird die Erzeugung dieser Signale festgelegt, um die Anzahl der innerhalb jedes Zeitunterintervalls auftretenden logischen Zustandsübergänge zu begrenzen und damit der Betrag der verbrauchten Leistung auf einen der Anzahl dieser Übergänge proportionalen Pegel zu begrenzen. Die Schaltungselemente zur Steuerung der Anzahl der während jedes Zeitunterintervalls gezählten digitalen Mastertaktsignale sind ein S-bit-Schieberegister 6207 und NAND-Glieder 6201, 6202, 6204 bis 6206. Die erwähnten NAND-Glieder dekodieren die Spalten-Zeitintervallsteuersignale, um die Anzahl der von dem Schieberegister 6207 während jedes Zeitunterintervalls gezählten Mastertaktsignale zu begrenzen.

Die Funktion des HF-Teilers 420 besteht in der Erzeugung von digital synthetisierten Spaltenfrequenzen und von Spalten-Zeitintervallsteuersignalen und kann am besten anhand eines Beispiels erläutert werden. Es sei angenommen, daß eine Drucktaste in Spalte 1 des Matrixfeldes betätigt worden ist; diese Betätigung muß festgestellt und die zugeordnete Tastwahlfrequenz erzeugt werden. Die für Drucktasten in dieser Spalte zu erzeugende Frequenz beträgt 1209 Hz, Der Teilungsfaktor für diese Frequenz ist neun plus einem Korrekturwert von -3. Drei der zwölf Zeitunterintervalle zur künstlichen Erzeugung dieser Frequenz dauern

daher nur acht Mastertaktimpulsperioden.

Es sei ferner angenommen, daß bei Beginn der folgenden Schaltungsoperation das Schieberegister 6213 und der bistabile Multivibrator 6203 geleert sind und daß die zu erzeugenden Spalten-Zeitintervallsteuersignale dem in der Tabelle nach F i g. 8 dargestellten digitalen Signalkode entsprechen. Es sei bemerkt, daß meistens zwei logische Zustandsübergänge in jedem von dem Schieberegister 6213 erzeugten Kode auftreten, die in der Tabelle nach F i g. 8 mit den Eintragungen in den Spalten A bis D veranschaulicht sind. Diese Zählfolge wurde sorgfältig ausgewählt, um die Anzahl der logischen Zustandsübergänge im Sinne einer Leistungsersparnis auf einem Minimum zu halten. Die Dekodierung der Spaiten-Zeitintervailsteuersignale zur !5 Erzeugung eines Zählsteuersignals und damit zur Begrenzung der Anzahl der von dem Schieberegister 6207 gezählten digitalen Mastertaktsignale erfolgt in der nachstehenden Weise.

Zunächst befinden sich die Spaltensteuersignale HA, HB, HC und HD des Schieberegister 6213 im logischen »O«-Zustand. Bei Vorliegen des »O«-Zustandes der Signale HB, HC und HD wird ein NOR-Glied 6212 betätigt, dessen Ausgangssignal an einem Dateneingang des Schieberegisters 6213 angekoppelt wird. Die Zählung in dem Schieberegister 6213 wird in Abhängigkeit von einem CZ.K-Signal am Ausgang Q 6 des Schieberegisters 6207 gestartet. Die Art, in der das CLK-Signal an Q 6 des Schieberegisters 6207 erzeugt wird, soll nachstehend behandelt werden.

Nach einer Schiebeperiode wechselt das Α/Λ-Signal am Ausgang des Schieberegisters 6213 in den logischen »1 «-Zustand, während nach einer zweiten Schiebeperiode das Hß-Signal in den logischen »1 «-Zustand wechselt. Nach erfolgtem Übergang der HA- und Wß-Signale in den logischen »!«-Zustand wird das NOR-Glied 6212 gesperrt und damit die Anzahl von benachbarten logischen Einsern in der Zählung auf zwei beschränkt. Dies entspricht dem digitalen Signalkode, der in der Tabelle nach F i g. 8 für das Zeitunterintervall Nummer eins festgelegt wurde.

Das NAND-Glied 6206 ist gesperrt, wenn beide Signale HA und HB im logischen »1 «-Zustand und die Signale HC HD und HE im logischen »O«-Zustand sind, wobei der logische »0«-Zustand des Signals HE dadurch bedingt ist, daß die Einzeitasten-Logikschaitung 480 kein B-Eingangssignal für den bistabilen Multivibrator 6203 erzeugt Die Sperrung des NAND-Gliedes 6206 ergibt sich dadurch, daß im logischen »0«-Zustand des WC-Signals die NAND-Glieder 6201 und 6202 durchgeschaltet sind. Ferner bewirkt der logische »0«-Zustand des_SignaIs HE oder eines invertierten A/ß-Signals (= Hß-Signajieine Durchschaltung des NAND-Gliedes 6205. Das /ffi-Signal wird durch Anlegen des RB-Signals an einen Inverter 6211 erzeugt

Da voraussetzungsgemäß eine Drucktaste in Spalte eins gedruckt wurde, befindet sich ein von der Vergleichsschaltung 470 dem NAND-Glied 6204 zugeführtes »Spalte 3«-Signal C3 im logischen »0«-Zustand, wodurch das NAND-Glied 6204 durchschaltet Bei durchgeschalteten NAND-Gliedern 6201, 6202, 6204 und 6205 ist das NAND-Glied 6206 gesperrt Aus diesem Grund sind sämtliche Eingangssignale des Schieberegisters 6207 im logischen »0«-Zustand, mit Ausnahme eines »1 «-Signals, das über eine »Serie-Einlesen«-Leitung einem seriellen Dateneingang von einer nicht dargestellten Spannungsquelle V_1x zugeführt wird.

Unter diesem Bündel von Bedingungen erzeugt das Schieberegister 6207 nach sieben Mastertaktimpulsperioden am Ausgang Q 6 und nach acht Mastertaktimpulsperioden am Ausgang Q7 sowie nach neun Mastertaktimpulsperioden am Ausgang Q 8 jeweils ein Ausgangssigna!. Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn ein »Serie-Einlesen«-Bit den Ausgang Q6 des Schieberegisters 6207 erreicht, das CLAC-Signal dem Schieberegister 6213 zugeführt wird. Dieses CLK-Signal inkrementiert die Zählung des Schieberegisters 6213 und erzeugt den dem Zeitintervall Nummer zwei entsprechenden digitalen Signalkode, wie in der Tabelle gemäß F i g. 8 dargestellt ist.

Nach neun Mastertaktimpulsperioden wechselt das Ausgangssignal am Ausgang Q 8 des Schieberegisters

6207 in den logischen »!«-Zustand und beide Eingangssignale des NAND-Gliedes 6209 gehen unter gleichzeitiger Sperrung dieses NAND-Gliedes in den logischen »1 «-Zustand über, da voraussetzungsgemäß die Drucktaste anfänglich gedrückt wurde. Mit einem logischen »0«-Signal als erstes Eingangssignal für das NAND-Glied 6210 schaltet dieses durch, womit ein logisches »!«-Signal über eine »Betriebsart«-Leitung zu einem Betriebsartsteuereingang des Schieberegisters 6207 rückgekoppelt und eine neue Zählfolge ausgelöst wird. Es sei vermerkt, daß das Ausgangssignal an Q7 des Schieberegisters 6207 während dieses Zeitunterintervalls wirkungslos ist, da ein invertiertes »Spalte 1«-Signal Cl der Sperrschaltung 470 ein NAND-Glied

6208 sperrt, wodurch die Durchschaltung des NAND-Gliedes 6210 so lange verhindert wird, bis das Ausgangssignal des Schieberegisters 6207 an QS gelangt. Die Abnahme des Ausgangssignals an Q 8 des Schieberegisters 6207 bewirkt somit, daß neun Taktimpulsperioden benötigt werden, um die Zählung vollständig durchzuführen. Dies stellt die erforderliche Anzahl von Taktimpulsperioden für das Zeitunterintervall Nummer eins für eine »Spalte 1 «-Frequenz von 1209 Hz dar.

Wenn die Zählung im Schieberegister 6213 um die Ziffer eines inkrementiert ist, befinden sich die HA-, HD- und f/£-Signale im logischen »0«-Zustand und die HB- und HC-Signale im logischen »1 «-Zustand. Bei diesem Bündel von Eingangssignalzuständen sind sämtliche NAND-Glieder 6201, 6202, 6204 und 6205 durchgeschaltet. Das NAND-Glied 6206 ist daher gesperrt. Wie im Falle des Zeitunterintervalls Nummer eins sind neun Mustertaktimpulsperioden erforderlich, bevor am Ausgang Q 8 des Schieberegisters 6207 ein Ausgangssignal auftritt Es sei nochmals daran erinnert, daß während der Operationen im Schieberegister 6207 dann, wenn ein Ausgangssignal an C? 6 auftritt, die Zählung im Schieberegister 6213 inkrementiert wird. Der digitale Signalkode des Schieberegisters 6213 nimmt daher die Form an, die für das Zeitunterintervall Nummer drei in der Tabelle gemäß Fi g. 8 ausgewiesen ist

Bei dem Zeitunterintervall Nummer drei sind die HC- und //D-Signale im logischen »1 «-Zustand und die HA-, HB- und HE-Signale im logischen »0«-Zustand. Wenn die HC- und //D-Signale im logischen »1 «-Zustand sind, ist das NAND-Glied 6201 gesperrt und das NAND-Glied 6204 durchgeschaltet Ferner ist das NAND-Glied 6202 gesperrt, wodurch wiederum das NAND-Glied 6206 durchgeschaltet ist Bei durchgeschaltetem NAND-Glied 6206 sind nur acht Mastertaktimpulsperioden erforderlich, damit ein Signal an QS des Schieberegisters 6207 auftritt Dies stellt die erforderliche Anzahl von Taktimpulsperioden für das Zeitunterin-

tervall Nummer drei für eine »Spalte 1 «-Frequenz von 1209 Hz dar.

Nach einem ähnlichen Bündel von logischen Signalverarbeitungen für die restlichen neun Zeitunterintervalte ergibt sich ein digitales Signal mit dem zeitlichen Verlauf gemäß Fig.2 für eine »Spalte 1 «-Frequenz. Dies bedeutet, daß die ersten zwei Zeitunterintervalle über neun Mastertaktimpulsperioden andauern, gefolgt von einem dritten Zeitunterintervall, das acht Mastertaktimpulsperioden dauert, usw.

Die »Spalte 2«- und »Spalte 3«-Frequenzen und ihre Spalten-Zeitintervallsteuersignale werden in analoger Weise erzeugt.

43 NF-Teiler

15

Der NF-Teiler 430 besitzt eine Ähnlichkeit mit dem HF-Teiler 420 darin, daß er auf den digitalen Mastertaktsignalen CL arbeitet und ein aus einer Gruppe vonjndigitalen Zeilenfrequenzen erzeugt Jede Frequenz aus der Gruppe von jn_ Zeilenfrequenzen ist um etwa zwei Größenordnungen kleiner als die Frequenz der digitalen Mastertaktsignale.

Die Auswahl der zu erzeugenden digitalen Zeilenfrequenz ist regelbar in Abhängigkeit von einer einen betätigten Drucktastenschalter definierenden Zeilenfrequenzadresse.

Die digitalen Zeilenfrequenzen werden dadurch erzeugt, daß die digitalen Mastertaktsignale CL durch die Teilungsfaktoren 11 bis 16 je nach der zu erzeugenden Frequenz geteilt werden (F i g. 2). Mit der Erzeugung der digitalen Zeilenfrequenzen werden verschiedene Zeilen-Zeitintervallsteuersignale erzeugt. Jedes der Zeilen-Zeitintervallsteuersignale definiert eines von zwölf Zeitunterintervallen, in welchem die zugeordnete Anzahl von digitalen Mastertaktsignalen geziihlt wird, um auf digitalem Wegi: eine aus der Gruppe von /n Zeilenfrequenzen künstlich herzustellen.

Die zwölf Zeilen-Zeitintervallsteuersignale werden durch ein 4-bit-Schieberegister 6316 und einen bistabilen Multivibrator 6315 erzeugt, welche zusammen einen to 12-bit-Zähler bilden. Wie im Falle des HF-Teilers 420 ist durch ein NOR-Glied 6317 die Erzeugung der Zeilen-Zeitintervallsteuersignale festgelegt, um die Anzahl der innerhalb jedes Zeitunterintervalls auftretenden logischen Zustandsübergänge zu begrenzen und damit den Betrag der verbrauchten Leistung auf einen Pegel proportional der Anzahl der logischen Zustandsübergänge zu begrenzen.

Die Schaltungsanordnung zur Steuerung der Anzahl der während jedes Zeitunterintervalls gezählten digita- so len Mastertaktsignale CL besteht aus zwei S-bit-Schieberegistern 6302 und 6303, einem NOR-Glied 6301, zwei lnvertern 6304 und 6318 sowie den NAND-Gliedern 6305 bis 6314. Die NAND-Glieder 6305 bis 6314 dekodieren die Zeilen-Zeitintervallsteucrsignale und erzeugen in Verbindung mit dem NOR-Glied 6301 und der Vergleichsschaltung 470 ein Zählsteuersignal zur Begrenzung der Anzahl der während jedes Zeitunterintervalls durch die Schieberegister 6302 und 6303 gezählten digitalen Mastertaktsignale.

Die auf die Erzeugung der digital synthetisierten Zeilenfrequenzen und Zeilen-Zeitintervallsteuersignale gerichtete Funktion des NF-Teilers 403 erfolgt parallel zu der Funktion des HF-Teilers 420. Aus diesem Grund erscheint eine detaillierte Beschreibung des Signalflusses entbehrlich. Da jedoch die Teilungsfaktoren einen ganzzahligen Wert zwischen 11 und 16 annehmen können, sei darauf hingewiesen, daß die Schieberegister 6302 und 6303 in Tandemanordnung miteinander gekoppelt sind, um den genannten Bereich zu überdecken. Da ferner wenigstens elf und höchstens sechzehn Mastertaktimpulsperioden zur Festlegung jedes Zeitunterintervalls benötigt werden, wird das Zählsteuersignal selektiv zu wenigstens einem der zweiten bis fünften parallelen Eingänge des Schieberegisters 6302 geführt, wobei diese Auswahl in Abhängigkeit von der Anzahl der zu zählenden digitalen Mastertaktimpulse gesteuert wird.

4.4 Übertragungsschaltung

Die Spalienabtastung des Matrixfeldes 450 erfolgt unter der Steuerung der Übertragungsschaltung 440, welche selektiv ein Spaltenabtastsignal jeder Spaltenschaltung 305 zuführt (F i g. 3). Die Übertragungsschaltung 440 besteht, wie aus F i g. 6a hervorgeht, aus einem 2-bit-Schieberegister6401 und einem NOR-Glied 640Z

Am Ende einer bestimmten Spaltenabtastung erzeugt die Abtastschaltung 460 ein Zeilenabtastselektionssignal, das dem Taktsignaleingang des Schieberegisters 6401 zugeführt wird. Das NOR-Glied 6402 erzeugt ein Spaltenabtaststartsi'nal, das dem Dateneingang des Schieberegisters 6401 zugeführt wird. Diese Signale betätigen das Schieberegister 6401, welches ein am Q1-Ausgang auftretendes »Spalte 1 «-Abtastsignal TCl erzeugt. Das »Spalte-1 «-Abtastsignal CTl wird zusammen_rnit den invertierenden digitalen Mastertaktsignalen CL einem NAND-Glied 6501 in dem Matrixfeld 450 zugeführt, wodurch das NAND-Glied 6501 periodisch durchgeschaltet und damit die Spaltenschaltung 305a mit Strom versorgt wird (Fig.3). Ferner sperrt das »Spalte 1 «-Abtastsignal TCi das NOR-Glied 6402, wodurch die Beaufschlagung der Spalte 3 des Matrixfeldes mit einem »Spalte 3«-Abtastsignal TC3 verhindert wird. Während des Zeitintervalls, in welchem das »Spalte 1 «-Abtastsignal der Spaltenschaltung 305a zugeführt wird, wird jede der vier Zeilenschaltungen 304 innerhalb dieser Spalte durch die Abtastschaltung 460 abgetastet. Die Art, in der die Abtastschaltung 460 die Zeilenabtastung durchführt, ist im Abschnitt 4.6 beschrieben.

Am Ende der »Spalte !«-Abtastung wird durch die Abtastschaltung 460 ein neues Zeilenabtastselektionssignal erzeugt. Das Schieberegister 6401 erzeugt in Abhängigkeit von diesem Signal ein am Q 2-Ausgang auftretendes »Spalte 2«-Abtastsignal TCL Das »Spalte 2«-Abtastsignal TCI wird zusammen mit den phaseninvertierten digitalen Mastertaktsignalen CT. einem NAND-Glied 6502 in dem Matrixfeld 450 zugeführt, wodurch das NAND-Glied 6502 periodisch durchgeschaltet und damit die Spaltenschaltung 3056 mit Strom versorgt wird. Ähnlich wie bei der Beaufschlagung des NOR-Gliedes 6402 durch das »Spalte 1 «-Abtastsignal TCl sperrt das Spalte 2«-Abtastsignal TC 2 das NOR-Glied 6402 und verhindert die Beaufschlagung der Spalte 3 mit dem »Spalte 3«-Abtastsignal TU3. Ferner wird während des Zeitintervalls, in welchem das »Spalte 2«-Abtastsignal TC 2 der Spaltenschaltung 305b zugeführt wird, jede der vier Zeilenschaltungen 304 innerhalb dieser Spalte durch die Abtastschaltung 460 abgetastet.

Am Ende der »Spalte 2«-Abtastung wird durch die Abtastschaltung 460 ein neues Zeilenabtastselektionssignal erzeugt. Die Zählung im Schieberegister 6401 wird wiederum in Abhängigkeit von diesem Signal inkrementiert und nunmehr das NOR-Glied 6402 durchgeschäUei, um das »Spalte 3«-Abtastsigna! 7C3

zu erzeugen.

Ferner wird das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 6402 auf den Dateneingang des Schieberegisters 6401 rückgekoppelt, um eine neue Spaltenabtastfolge bei Empfang eines neuen Zeilenabtastselektionssignals auszulösen. Das »Spalte 3«-Abtastsignal 7C3 und die invertierten digitalen Mastertaktsignale CL werden einem NAND-Glied 6403 in dem Matrixfeld 450 zugeführt, wodurch das NAND-Glied 6503 periodisch durchgeschaltet und damit die Spaltenschaltung 305c mit Strom versorgt wird. Anschließend werden wiederum während des Zeitintervalls, in welchem das »Spalte 3«-Abtastsignal TC3 der Spaltenschaltung 305c zugeführt wird, die vier Zeilenschaltungen 304 durch die Abtastschaltung 460 abgetastet

4.5 Matrixfeld

Wie vorstehend im Abschnitt 3 bereits erläutert wurde, werden_die phaseninvertierten digitalen Mastertaktsignale CL der Koppelschleife 308 (Fig.3) zugeführt und innerhalb des Matrixfeldes 450 an jede der fest montierten Leiterplatten 309 kapazitiv angekoppelt. Diese kapazitive Kopplung ist in Fig.6 schematisch durch die Kondensatoren 6504 bis 6507 veranschaulicht Wie ferner vorstehend im Abschnitt 3 erwähnt wurde, wird ein gegenphasiges Spaltenabtastsignal sequentiell jeder Spalte von verschalteten magnetisch beweglichen Leiterplatten 310 zugeführt was in F i g. 6b schematisch durch veränderbare Kondensatoren 6508 bis 6519 veranschaulicht ist.

Beim Betätigen einer Drucktaste wird das Spaltenabtastsignal über die veränderliche kapazitive Impedanz der fest montierten Leiterplatten 309 dieser Drucktaste zugeführt. Die kapazitive Kopplung des Spaltenabtastsignals an die fest montierte Leiterplatte 309 erzeugt Summationssignale, die gegenphasig zu den normalerweise an den Zeilenschaltungen 304 auftretenden invertierten digitalen Mastertaktsignalen CL sind (Fig.3). Während der nachstehend beschriebenen Zeilenabtastung werden die Summationssignale über einen der parallelen Inverter 6521 bis 6524 aus den Zeilenschaltungen 304 ausgekoppelt. Jeder der Inverter 6521 bis 6524 besitzt zur Verschiebung des Inverter-Eingangssignalpegels einen Widerstand 6524 bis 6528, um den Eingangssignalpegel in einen linearen Arbeitsbereich des Inverters zu bringen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzen die Widerstände 6525 bis 6528 einen Wert von 3,9 ΜΩ.

4.6 Abtastschaltung

50

Die Abtastschaltung 460 tastet sequentiell und periodisch die Zeilenscha!tungen 304 während des Zeitintervalls ab, in welchem das Spaltenabtastsignal eine Spalte angelegt wird, um eine Phasenänderung bei einem oder mehreren am Ausgang der Inverter 6521 bis 6524 auftretenden variablen Summationssignale zu erfassen. Es sei darauf hingewiesen, daß eine Phasenänderung nur dann auftritt, wenn eine der magnetisch beweglichen Leiterplatten 310 durch eine Drucktastenbetätigung in eine Lage in der Nähe der zugeordneten fest montierten Leiterplatten 309 bewegt wird.

Die Zeilenabtastung erfolgt unter der Steuerung eines Schieberegisters 6601, welches in Abhängigkeit von der Beaufschlagung eines Dateneingangs des Schieberegisters mit einem Zeilenabtaststartsignal und eines Taktsignaleingangs des Schieberegisters 6601 mit Spaitenzeitintervaüsteuersignaie Zeiienabtastseiek tionssignale TRi bis TR 3 erzeugt Ein viertes Zeilenabtastselektionssignal 77? 4 wird durch Anlegen der Zeilenabtastselektionssignale TRX bis 77? 3 an ein NOR-Glied 6602 erzeugt welches so lange gesperrt wird, wie eines dieser drei Signale an seinem Eingang anliegt Die Durchschaltung des NOR-Gliedes 6602 gestattet die Abtastung der vierten Zeilenschaltung 3044 sowie den Beginn einer neuen Zeilenabtastfolge.

Das sequentielle Anlegen von Zeilenabtastselektionssignalen 77? 1 bis TA 4 an Übertragungsglieder 6603 bis

6606 schaltet diese Glieder sequentiell durch und gestattet die Ankopplung eines von einer gedrückten Drucktaste herrührenden variablen Summationssignals an ein Übertragungsglied 6610. Das Übertragungsglied 6610 bildet zusammen mit einem Übertragungsglied 6613 und den Kondensatoren 6614 und 6615 einen sogenannten »Schöpfer- und Eimere-Integrator. Die Verwendung eines derartigen Integrators erlaubt die Anhäufung einer bestimmten Anzahl von variablen, impedanzgekoppelten Summationssignalen während einer einzigen Zeilenabtastung, mit der Folge, daß die Abtastschaltung 460 einen vergrößerten Rauschabstand besitzt und weniger anfällig gegen vorhandene Störsignale ist

Der Betrieb des erwähnten Integrators wird durch alternierende digitale Mastertaktsignale CL gesteuert, weiche durch Kippen eines bistabilen Multivibrators

6607 erzeugt werden, der das durchgeschaltete NOR-Glied der beiden NOR-Glieder 6608 und 6609 selektiert. Die erstmalige Durchschaltung des Übertragungsgliedes 6610 ermöglicht es einem einzelnen impedanzgekoppelten Summationssignal, den Schöpfer-Kondensator 6614 aufzuladen, der vorteilhaft eine Kapazität von 10 pF besitzt. Während der Dauer der Aufladung ist das Übertragungsglied 6613 gesperrt Beim nächstfolgenden Mastertaktimpuls wird das Übertragungsglied 6610 gesperrt und das Übertragungsglied 6613 durchgeschal· tet, wodurch die Ladung in dem »Schöpfer«-Kondensator 6614 in den Eimer-Kondensator 6615 übertragen werden kann, welch letzterer vorteilhaft einen Wert von 100 pF besitzt Die aufeinanderfolgende Übertragung der Ladung von dem Schöpfer-Kondensator 6614 zu dem Eimer-Kondensator 6615 bewirkt eine Integration einer Anzahl von impedanzgekoppelten Summationssignalen, Man erhält dieses Ergebnis, da eine Anzahl von Taktimpulsen dem NAND-Glied 6501 zugeführt wird, beispielsweise während des Zeitintervalls, in dem das Spaltenabtastsignal ebenfalls diesem Glied zugeführt wird (Fig.6b). Das NAND-Glied 6501 wird daher einige Male gesperrt, mit der Wirkung, daß eine Anzahl von Spaltenabtastprobesignalen erzeugt wird. Diese Probesijs;nale erzeugen wiederum die zahlreichen Summationssignale, die integriert werden, um eine genaue Erfassung dieses betätigten Schalters zu gewährleisten.

Wenn das integrierte Signal in dem Eimer-Kondensator 6615 einen vorbestimmten Schwellwertsignalpegel erreicht, schaltet dieses Signal zusammen mit einem von dem HF-Teiler 420 stammenden ersten Spalten-Zeitintervallsteuersignal einen bistabilen Multivibrator 6611 durch, wodurch ein »Taste gedrückt«-Signal erzeugt wird, das der Einzeltasten-Logikschaltung 480 zugeführt wird. Nach der Erzeugung des »Taste gedrückl«-Signals wird die Ladung in den Eimer-Kondensator 6615 durch Öffnung eines Übertragungsgliedes 6612 in Abhängigkeit von einem durch den HF-Teiler 420 zur Verfügung gestellten zweiten Spalten-Zeitintervallsteuersignal auf Erdpoteifiiiai abgesenkt.

4.7 Vergleichsschaltung

Eine Zeilen- und Spaltenadresse, welche bei Erfassung einer Phasenänderung der Summationssignale einer betätigten Drucktaste definiert, wird durch Korrelierung der vier Zeilenabtastselektionssignale und zwei der drei Spaltenabtastsignale in der Vergleichsschaltung 470 gewonnen. Das dritte Spaltenabtastsignal braucht nicht verwendet zu werden, da die Spaltenadresse einer durch dieses Signal abgetasteten Drucktaste auch bei Abwesenheit gewonnen werden kaisn. Dies bedeutet, daß dann, wenn eine betätigte Drucktaste festgestellt wird und diese Taste nicht in einer derjenigen zwei Spalten liegt, deren Abtastsignale und Vergleichsschaltung 470 zugeführt wurden, so muß die betätigte Drucktaste notwendigerweise in der restlichen Spalte liegen.

Die Schaltungselemente der Vergleichsschaltung 470, welche die Korrelation der Zeilenabtastselektionssignale und der Spaltenabtastsignale durchführen, bestehen aus einer Schieberegistersperre 6701 und einem bistabilen Multivibrator 6707. Die Schieberegistersperre 6701 besitzt z. B. fünf parallele Blockiereingänge sowie einen Taktsignal-, einen Daten-, einen Rücksetz- und einen Setzvorbereitungs-Eingang. Die vier Zeilenabtastsignale und eines der Spaltenabtastsignale werden den fünf Blockiereingängen zugeführt, während das andere Spaltenabtastsignal dem Dateneingang des bistabilen Multivibrators 6707 zugeführt wird.

Wenn eine »Taste gedrückt«-Signal von der Abtastschaltung 460 erzeugt wird, wird es dem Setzvorbereitungseingang der Schieberegistersperre 6701 und einem. Taktsignaleingang des bistabilen Multivibrators 6707 zugeführt. Das »Taste gedrückt«-Signal schaltet die Schieberegistersperre 6701 und den bistabilen Multivibrator 6707 durch, was zur Folge hat, daß gleichgültig, welche Zeilen- und Spaltensignalinformation an den Blockiereingängen der Schieberegistersperre 6701 und dem Dateneingang des bistabilen Multivibrators 6707 auftritt, stets parallel ausgekoppelt wird. Vier der fünf Ausgangssignale der Schieberegistersperre 6701 werden mittels Inverter 6702 bis 6705 invertiert. Diese Signale gestatten die Dekodierung der in der NF-Abwärtszählschaltung 430 erzeugten Zeilen-Zeitintervallsteuersignale. Diese dekodierten Signale steuern wiederum die Anzahl der von der NF-Abwärtszählschaltung 430 gezählten digitalen Mastertaktimpulse, um die die Adresse der betätigten Drucktaste definierende NF-Frequenz zu erteilen. Das fünfte Ausgangssignal der Schieberegistersperre 6701 wird mittels eines Inverters

6706 invertiert. Dieses Signal gestattet in Verbindung mit dem Ausgangssignal des bistabilen Multivibrators

6707 die Dekodierung der in dem HF-Teiler 420 erzeugten Spalten-Zeitintervallsteuersignale. Diese dekodierten Signale steuern wiederum die Anzahl der gewählten digitalen Mastertaktimpulse, um die die Adresse der betätigten Drucktaste definierende Spaltenfrequenz zu definieren.

4.8 Einzeltasten-Logikschaltung

Die Bestimmung, ob zwei oder mehrere Drucktasten gleichzeitig betätigt wurden, erfolgt mittels der Einzeltasten-Logikschaltung 480. Falls zwei oder mehrere Drucktasten betätigt wurden, erzeugt die Einzeltasten-Logikschaltung 480 kein Zeichengabesignal. Das Fehlen eines Zeichengabesignals verhindert die Umwandlung der digitalen Zeilen- und Spaltenfrequenzsignale in ein entsprechendes Analogsignal.

Die Durchführung der Einzeltasten-Logikfunktion erfolgt, wie in F i g. 6b dargestellt ist, durch die bistabilen Multivibratoren 6803 bis 6805. Wenn ein »Taste gedrückt«-Signal durch den Detektor 460 erzeugt wird, s wird es an einen Taktsignaleingang der bistabilen Multivibratoren 6803 und 6805 angekoppelt Eine vorbestimmte Referenzspannung einer nicht dargestellten Spannungsquelle V_a wird kontinuierlich einem Dateneingang des bistabilen Multivibrators 6803 zugeführt Wenn das »Taste gedrückt«-Signal an dem Taktsignaleingang des bistabilen Multivibrators 6803 auftritt wird ein Tastensteuersignal erzeugt Dieses Signal wird an die Dateneingänge der bistabilen Multivibratoren 6804 und 6805 angekoppelt Wenn nur ein »Taste gedrückt«-Signal während einer vorgegebenen Abtastfolge von dem Detektor 460 erzeugt wird, erzeugt der bistabile Multivibrator 6804 bei Empfang eines Anfangssignals an einem Taktsignaleingang ein Zeichengabesignal. Das Anfangssignal wird bei Beginn einer Abtastfolge durch Anlegen des »Spalte !«-Abtastsignals TCi und eines Zeilenabtastselektionssignals TR1 an ein NAND-Glied 6801 erzeugt. Das Ausgangssignal des NAND-Glieds 6801 wird wiederum einem NOR-Glied 6802 zugeführt, und zwar zusammen mit einem während der Dekodierung des Spalten-Zeitintervallsteuersignals durch den HF-Teiler 420 erzeugten Teilersignal TZ. Das Anfangssignal bewirkt ferner eine Rücksetzung der bistabilen Multivibratoren 6803 und 6805.

Wenn zwei oder mehrere »Taste gedrückt«-Signale von der Abtastschaltung 460 während einer Abtastfolge erzeugt werden, schaltet das erste dieser Signale den bistabilen Multivibrator 6803 durch und führt das Tastensteuersignal den Dateneingängen der bistabilen Multivibratoren 6804 und 6805 zu. Das zweite »Taste gedrückt«-Signal wird den Taktsignaleingängen der bistabilen Multivibratoren 6803 und 6805 zugeführt, wodurch in Abhängigkeit von dem zweiten »Taste gedrückt«-Signal der bistabile Multivibrator 6805 durchschaltet und ein Ausgangssignal erzeugt, das an den Rücksetzeingang des bistabilen Multivibrators 6804 angelegt wird. Der bistabile Multivibrator 6804 wird dadurch rückgesetzt und verhindert die Erzeugung des Zeichengabesignals. Durch die Verhinderung der Erzeugung des Zeichengabesignals wird ein Digital-Analogwandler 420 an der Umwandlung der Digitalsignale für die Zeichen- und Spaltenfrequenzen in entsprechende Analogsignale gehindert. Dies stellt das gewünschte Ergebnis dar, da diese Signale ansonsten fehlerhaft im Hinblick auf die mehrfache Drucktastenbetätigung wären.

4.9 Digital-Analogwandlung

Die Umwandlung der Digitalsignale für die Zeilen- und Spaltenfrequenzen in entsprechende Analogsignale zur anschließenden Übertragung zu einem Fernamt erfolgt durch den Digital-Analogwandler 490, welcher aus zwei Paaren NOR-Gliedern 6901 bis 6904 besteht. Das erste Paar NOR-Glieder 6901 und 6902 wandelt die von dem HF-Teiler 420 erzeugten Spaltenfrequenzsignale in Analogsignale um, wohingegen das zweite Paar NOR-Glieder 6903 und 6904 die von dem NF-Teiler 430 erzeugten Zeilenfrequenzsignule in Analogsignale umwandelt. Jedes der Nor-Glieder 6901 bis 6904 ist mit seinem Ausgang an die eine Klemme eines Widerstandes 6905, 6906, 6907 bzw. 6908 angeschlossen. Diese Widerstände sind mit ihren anderen Klemmen zusammengeschaltet, um einen gemeinsamen Ausgang zu

bilden.

Die Umwandlung eines digitalen NF-Signals durch die NOR-Glieder 6901 und 6902 ist anhand der Signale gemäß Fig.7 veranschaulicht Die Eingänge des NOR-Gliedes 6901 sind mit den Signalen HA und HB beaufschlagt, welche Unterkombinationssignale der Spalten-Zeitintervallsteuersignale darstellen. In ähnlicher Weise sind die Eingänge des NOR-Gliedes 6902 mit den Signalen HB und HC beaufschlagt Jedes der Signale HA bis HC veranschaulicht das vorstehend erläuterte Konzept welches darin besteht die in dem Spalten-Zeitintervallsteuersignalkode während eines einzigen Zeitunterintervalls des digitalen Signals nebeneinander auftretenden logischen Einsen künstlich zu erzeugen, um den Leistungsverbrauch zu begrenzen. Es sei ferner daran erinnert, daß die digitalen Signale über zwei Perioden hinweg künstlich erzeugt werden, welche von den zwölf Zeitunterintervallen gebildet werden.

Dies wird durch die Taktsignale an der Oberseite des Diagramms nach F i g. 7 veranschaulicht

Durch Kombination der Signale HA und HB in dem NOR-Glied 6901 wird, wenn das Zeichengabesignal anliegt das in F i g. 7 mit V^ 6901 bezeichnete Signal erzeugt Entsprechend wird das in F i g. 7 mit Vaus 6902 bezeichnete Signal durch Kombination der Signale HB und HC in dem NOR-Glied 6902 erzeugt wenn das Zeichengabesignal anliegt Die Addition dieser beiden digitalen Signale am gemeinsamen Summationspunkt der Widerstände 6905 und 6906 erzeugt ein dem Spaltenfrequenzsignal entsprechendes Analogsignal, welches die Spaltenlokalisation der betätigten Drucktaste definiert

Die Umwandlung der Zeilenfrequenzsignale erfolgt auf parallele Weise und braucht im Hinblick darauf nicht näher erläutert zu werden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Identifizierung eines betätigten Schalters innerhalb eines Matrixfeldes, der je nach seiner Ruhe- und Arbeitsstellung unterschiedliche Impedanzwerte aufweist, wobei jeweils ein Schalter zwischen einer Zeilen- und einer Spaltenschaltung an jeder Kreuzungsstelle des Matrixfeldes angeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Eine Koppelschleife (308) zur Übertragung von ersten digitalen Signalen über eine vorbestimmte Kopplungsimpedanz auf sämtliche Zeilenschaltungen (304), wobei diese Kopplungsimpedanz viel kleiner als die Impedanz eines Schalters (301) in seiner Ruhestellung und viel größer als die Impedanz eines Schalters in seiner Arbeitsstellung ist;

b) eine Schaltung (440) zur sequentiellen und periodischen Übertragung von zweiten digitalen Signalen, die gegenüber den ersten digitalen Signalen phaseninvertiert sind, auf jede Spaltenschaltung (305), wobei die Amplitude der zweiten digitalen Signale so gewählt ist, daß :^r> nach erfolgter Übertragung auf die kreuzende Zeilenschaltung bei geschlossenem Schalter die Amplitude der zweiten digitalen Signale wesentlich größer ist, als die Amplitude der dort vorhandenen ersten Signale; jo

c) eine Abtastschaltung (460) zur sequentiellen und periodischen Abtastung der Zeilenschaltungen (304);

d) eine Vergleichsschaltung (470) zur Erfassung einer Phasendifferenz zwischen den von der S5 Abtastschaltung (460) abgetasteten Signalen und den ersten Signalen, wobei eine derartige Phasendifferenz einen betätigten Schalter identifiziert und

e) eine von der Schaltung (440), der Abtastschaltung (460) und der Vergleichsschaltung (470) gesteuerte Ausgabeschaltung (420,430,490) zur Erzeugung eines den betätigten Schalter identifizierenden Signals.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der ersten digitalen Signale (CL) ein Mastertaktgeber (410) vorgesehen ist, welcher einen Verstärker (6101) aufweist, dessen Ausgang über einen Resonator (6104) und einen Begrenzungswiderstand (6105) auf seinen Eingang rückgekoppelt ist, und daß der Mastertaktgeber (410) ferner eine Einrichtung (6106) zur Steuerung eines Gleichspannungs-Vorspannungssignals am Verstärkereingang aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschleife (308) einen elektrisch leitenden Schaltungspfad aufweist, der in einem vorbestimmten Abstand von fest montierten Leiterplatten (309) des Matrixfeldes (450) angeordnet ist und in einer Ebene liegt, welche die fest montierten Leiterplatten (309) einschließt sowie jede der fest montierten Leiterplatten fast vollstiindig mit Ausnahme von ersten und zweiten Spalten bestimmter Spaltbreite umgibt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen die ersten digitalen Signale (CL) teilenden Frequenzteiler (420) zur Erzeugung eines Signais aus einer Gruppe vor, η digitalen Spaltenfrequenzsignalen während eines vorbestimmten Zeitintervalls, wobei jedes Signal aus der Gruppe von /j digitalen Spaltenfrequenzsignalen eine Frequenz besitzt, die etwa um eine Größenordnung kleiner ist als die Frequenz der ersten digitalen Signale (CL).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler (420) für die ersten Signale (CLJfolgende Merkmale aufweist:

a) Eine Einrichtung (6212, 6213, 6203) zur Erzeugung einer Vielzahl von Spalten-Zeitintervallsteuersignalen (HA, HB, HQ HD, HE), innerhalb des vorbestimmten Zeitintervalls, wobei jedes dieser Spalten-Zeitintervallsteuersignale ein Zeitunterintervall definiert, und

b) eine auf jedes Spalten-Zeitintervallsteuersignal ansprechende Einrichtung (6201,6202,6204, bis 6210) zur Steuerung einer vorbestimmten, während jedes Zeitunterintervalls abgezählten Anzahl von ersten digitalen Signalen (CL).

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6212, 6213, 6203) zur Erzeugung einer Vielzahl von Spalten-Zeitintervallstei-.ersignalen (HA, HB, HQ HD) eine Einrichtung (6212) zur Festlegung einer solchen Anzahl von innerhalb jedes Zeitunterintervalls auftretenden logischen Zustandsübergängen aufweist, daß der Leistungsverbrauch auf einen der Anzahl der logischen Zustandsübergänge proportionalen Pegel begrenzt wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6201, 6202, bis 6210) zur Steuerung einer vorbestimmten, während jedes Zeitintervalls abgezählten Anzahl von ersten digitalen Signalen (CL) folgende Merkmale aufweist:

a) Ein Schieberegister (6207) mit einem von den ersten digitalen Signalen beaufschlagten Taktsignaleingang, einem von einem Referenzspannungssignal (Vec) beaufschlagten seriellen Dateneingang, einem Betriebsartensteuersignal· eingang, einer Vielzahl von parallel in ansteigender Ordnung von 1 bis ji angeordneten Eingängen sowie mit ersten, zweiten und dritten gepufferten Ausgängen (Q 6, Q 7, Q 8);

b) eine Einrichtung (6201,6202,6204 bis 6206) zum Dekodieren der Spalten-Zeitintervallsteuersignalef/M, HB, HQ HD) während der jeweils zugeordneten Zeitunterintervalle unter Erzeugung eines Zählsteuersignals, welches an den ersten der parallel angeordneten Eingänge des Schieberegisters (6207) angekoppelt ist, während die 2ten bis n-ten parallel angeordneten Schieberegistereingänge auf Erdpotential gelegt sind;

c) eine Verbindungsleitung zum Ankoppeln eines an dem ersten gepufferten Schieberegisterausgang (Q 6) erzeugten Ausgangssignals an die Einrichtung (6212, 6213, 6203) zur Erzeugung der Spalten-Zeitintervallsteuersignale (HA, HB, HQHD),\ma

d) eine teilweise von den an den zweiten und dritten gepufferten Schieberegisterausgängen (Q 7 bzw. QS) erzeugten Ausgangssignalen betätigte Logikverknüpfungseinrichtung (6208 bis 6210) zur Erzeugung eines dem Betriebsartsteuersignaleingang des Schieberegisters (6207) zugeführten Rücksetzsignals.

8. Einrichtung nach Anspruch !, dadurch gekenn-

If₁ 'if:

zeichnet, daß das Matrixfeld (450) eine Vielzahl von Koinzidenzgliedern (6501, 6502, 6503) aufweist, wobei ein derartiges Koinzidenzglied für eine der abzutastenden Spalten vorgesehen ist und jedes Koinzidenzglied einen ersten und zweiten Eingang sowie einen Ausgang aufweist, wobei der erste Eingang jedes Koinzidenzgliedes mit den phaseninvertierten ersten digitalen Signalen (CL) beaufschlagt ist, und daß die Übertragungsschaltung (440) mit den zweiten Eingängen jedes Koinzidenzgliedes (6501, 6502 bzw. 6503) gekoppelt ist, wobei jedes Koinzidenzglied bei einer Signaldifferenz des betreffenden zweiten digitalen Signals und der phaseninvertierten ersten digitalen Signale betätigt wird, und das Ausgangssignal jedes Koinzidenzgliedes an einer zugeordneten Spalte der miteinander elektrisch verbundenen beweglichen Leiterplatten (310) angekoppelt ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsschaltung (440) folgende Merkmale aufweist:

a) Ein Schieberegister (6401) mit einem Dateneingang, einem Taktsignaleingang, einem Rücksetzeingang und zwei Ausgängen, wobei der Taktsignaleingang mit Zeilenabtastselektions-Signalen (TR 1 bis 77? 4) beaufschlagt ist und der Rücksetzeingang auf Erdpotential liegt, und

b) ein NOR-Glied (6402) zum Erzeugen eines Spaltenabtastanfangssignals, das erste und zweite Eingänge sowie einen Ausgang aufweht, wobei der erste und zweite Eingang mit dem ersten (Q 1) bzw. dem zweiten (Q 2) Schieberegisterausgang gekoppelt ist und der Ausgang des NOR-Gliedes (6402) mit dem Dateneingang des Schieberegisters (6401) gekoppelt ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung (460) folgende Merkmale aufweist:

a) Eine Vielzahl von Übertragungsgliedern (6603 bis 6606), deren Ausgänge elektrisch miteinander verbunden und an den Eingang eines weiteren Übertragungsgliedes (6610) angekoppelt sind und deren Eingänge jeweils an jede Reihe von fest montierten Leiterplatten angekoppelt sind;

b) eine Einrichtung (6601,6602) zum Erzeugen der Zeilenabtastselektionssignale (TR 1 bis TR 4) in zeitlicher Folge, welche jeweils an einen ersten Eingang der Übertragungsglieder v6603 bis 6606) angekoppelt sind;

c) eine Einrichtung (6613 bis 6615) zum Integrieren der Ausgangssignalc des weiteren Übertragungsgliedes (6610), und

d) eine auf die integrierten Ausgangssignale des weiteren Übertragungsgliedes (6610) ansprechende Einrichtung (6611) zum Erzeugen eines die Ausgabeschaltung (420, 430, 490) steuernden Signals.