DE1774671B1 - Vektorgenerator fuer eine Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine einfache und unkost- Strahls um eine Einheit im Winkel von 45° bezüglich spielige Anordnung, mit der ein Vektorbild, das sich der beiden Komponenten anzeigen, und daß der einer linearen Funktion mit einer beliebigen Neigung Zähler der Reihe nach um eine Zahl weitergeschaltet annähert, durch mehrere digital erzeugte Linienstücke wird, bis alle Stufen sich in dem einen ihrer beiden von 0, 45 und 90° auf einer Kathodenstrahlröhre her- 5 stabilen Zustände befinden und der Elektronenstrahl gestellt wird. die Spur der gewünschten Funktion vervollstän-

Bei der Anwendung von alphanumerischen und digt.

graphischen Eingangsgrößen gewinnen die Vorführ- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

einrichtungen in der Rechenautomatenindustrie zu- Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher nehmend an Bedeutung. Die Lösung graphischer io beschrieben. Es stellt dar

Probleme mit Hilfe von Rechenautomaten ist nur F i g. 1 ein verallgemeinertes Blockschaltbild der

mit einem Vektorgenerator möglich. Für die bekann- Erfindung,

ten Vektorgeneratoren, die in mit hoher Geschwindig- Fig. 2 a eine Tabelle über den Inhalt der ver-

keit arbeitenden, digitalen Rechenautomaten An- schiedenen Register, wenn der Zähler um eins hinwendung finden, sind kostspielige, lineare Verstärker 15 aufgeschaltet wird,

von hoher Genauigkeit erforderlich, die genau ein- Fig. 2b eine Auftragung des resultierenden

gestellt werden müssen und Stabilitätsprobleme mit Vektors, der mit den Werten der Fig. 2a erhalten sich bringen. wird,

Daher möchte man auf eine ziemlich einfache, F i g. 3 ein ausführliches Blockschaltbild der An-

unkostspielige Weise Vektoren auf einer Kathoden- 20 Ordnung nach der Erfindung,

strahlröhre unter einer digitalen Steuerung vorführen F i g. 4 eine Tabelle über den Inhalt der ver-

können. Im vorliegenden Fall beschäftigt man sich schiedenen Register, wenn ihr Inhalt normalisiert ist, mit einer solchen Darstellung, vorausgesetzt, daß die F i g. 5 die Zeitgabezyklen in der benutzten AnAnforderungen an die Arbeitsgeschwindigkeit nicht Ordnung und von Bedeutung sind. Wenn auch die Anordnung as F i g. 6 ein Blockdiagramm des Taktgebers, der nach der Erfindung einfach und unkostspielig ist, ist die Zyklen hervorruft.

die Arbeitsgeschwindigkeit nicht mit der von den- Aus der F i g. 1 geht ein verallgemeinertes Block-

jenigen Geräten vergleichbar, die lineare Verstärker schaltbild der hier behandelten Anordnung hervor, von hoher Genauigkeit besitzen. Es gibt jedoch zahl- Ein ZlA'-Register 2, ein Δ Γ-Register 4 und ein K-Zähreiche Anwendungsmöglichkeiten, bei denen die 30 ler 6, deren Kapazität je « Bits beträgt, empfangen Geschwindigkeit nicht von vordringlicher Bedeutung ihre Eingangssignale über eine Leitung 8, 10 bzw. 12. ist, wo aber ein großer Aufwand bzw. die Kosten den Die Daten, die in digitaler Form im /JX-Register 2 Gebrauch eines solchen Vorführgeräts unmöglich aufbewahrt werden sollen, stellen den Betrag dar, machen. um den der Strahl aus seiner gegenwärtigen Position

Daher geht die Erfindung von einer logischen 35 längs der X-Achse bewegt wird. Entsprechendes gilt Schaltung zur Erzeugung einer Folge von digitalen für das Δ Y-Register 4. Der Zähler 6 wird auf einen Steuersignalen, die einem Ablenksystem einer Katho- vorgegebenen Wert eingestellt, wie später erläutert sei. denstrahlröhre zuführbar sind und aufeinander- Die über die Leitung 8, 10 bzw. 12 herangeführten folgende Verschiebungen des Elektronenstrahls dar- Signale stammen aus einem Eingabegerät, z. B. stellen, wobei die Spur des Strahls sich einer linearen 40 einer Tastatur oder einem Rechenautomaten. Funktion von beliebiger Steigung annähern kann, Die aus allen Stufen des Zählers 6 über die Lei-

mit zwei je η bistabile Stufen aufweisenden Registern tungen eines Kabels 18 herauslaufenden Signale und zur Aufnahme der digitalen Daten, die die ortho- die Ausgangssignale aller Stufen des -dX-Registers, gonalen Komponenten der zu verfolgenden Spur die in den Leitungen eines Kabels 20 erscheinen, anzeigen, und mit einem η bistabile Stufen auf- 45 gelangen in einen Komparator 14. Dann wird der weisenden Zähler aus. Zähler nacheinander hinaufgeschaltet, bis alle η Stu-

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit fen gesetzt sind. Jedesmal wenn der Zähler um Eins dem Zähler und dem betreffenden Register je ein weitergeschaltet wird, vergleicht der Komparator 14 Komparator verbunden ist, der eine Stufe (/) des das Bit in der Zählerstufe / niederster Ordnung, die Zählers mit einer Stufe n—(1—1) der Register ver- 50 gesetzt ist, mit der Stufe der obengenannten Ordnung gleicht, wobei i die Zählerstufe niederster Ordnung n—(/—1) des zU!f-Registers 2. Wenn die Bits überist, die sich in dem einen ihrer beiden stabilen Zu- einstimmen, erscheint in einer Leitung 24 ein Signal, stände befindet, so daß bei einer Übereinstimmung von dem das die gegenwärtige Z-Position enthaltende des Ausgangssignals der Stufe n—(/—1) des einen Register in einer ^-Steuerschaltung 28 weitergeschal-Registers mit dem Ausgangssignal der Stufe (t) des 55 tet wird, die ihrerseits ein digitales Signal in Lei-Zählers die Komparatoren Signale abgeben, die eine tungen eines Kabels 34 an eine ^-Ablenkschaltung 38 Verschiebung des Elektronenstrahls um eine Einheit abgibt. Die letztere setzt die digitalen Daten in analoge im Winkel von 0° bezüglich der einen Komponente um und treibt die entsprechende Ablenkspule an. anzeigen, bzw. bei einer Übereinstimmung des Aus- Ein Komparator 16 arbeitet in ähnlicher Weise,

gangssignals der Stufe n—(/—1) des anderen Regi- 60 da er die Ausgangssignale in den Kabeln 18 und 22 sters mit dem Ausgangssignal der Stufe (/') des Zäh- vergleicht und, wenn eine Übereinstimmung festlers die Komparatoren Signale abgeben, die eine gestellt wird, einer Leitung 26 ein Signal zuführt. Verschiebung des Elektronenstrahls um eine Einheit Von diesem Signal wird das die gegenwärtige F-Posiim Winkel von 90° bezüglich der einen Komponente tion enthaltende Register einer ^-Steuerschaltung 30 anzeigen, bzw. bei einer Übereinstimmung des Aus- 65 hinaufgeschaltet, deren digitales Ausgangssignal in gangssignals der Stufe n—(/—1) der beiden Register einem Kabel 36 zu einer F-Ablenkschaltung 40 läuft, mit der Stufe (/) des Zählers die Komparatoren Si- Die letztere setzt die digitalen Daten in analoge um gnale abgeben, die eine Verschiebung des Elektronen- und treibt die 7-Ablenkspule an.

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Die Ausgangssignale der beiden Komparatoren holungen der ersten, zweiten bzw. dritten Weiterwerden auch von einer Austastschaltung 32 empf an- schaltung, die zuvor erläutert sind, gen, die den Strahl der Kathodenstrahlröhre über Bei der achten Weiterschaltung speichert der Zähler Leitung 46 unterdrückt, wenn die Komparatoren jedoch 1000 = 8₁₀, und die Stufe niederster Ordnung kein Signal abgeben. 5 im Zähler, die eine Eins aufbewahrt, ist die Stufe 2^S.

Die Tabelle der Fig. 2a zeigt ein Beispiel für Die entsprechende Stufe des AX- und A7-Registers

den Inhalt der verschiedenen Register, wenn der ist die Stufe 2°. In dieser Stufe speichert das AX-

Zähler hinauf geschaltet wird. Wie angenommen sei, und A 7-Register eine Eins, die mit der Eins in der

möge jedes Register 4 Bits speichern. Die anfäng- Stufe 2³ des Zählers verglichen werden. Somit wird liehe Position des Strahls längs der X-Achse, die im io der Strahl in einem Winkel von 45° hinsichtlich der

X-Register der X-Steuerschaltung 28 gespeichert wird, X- und 7-Achse um eine Einheit verschoben, die

sei 0100 = 4₁₀ und längs der Y-Achse, die ent- längs der X- oder 7-Achse gemessen wird,

sprechend im 7-Register der 7-Steuerschaltung 30 Alle anderen restlichen Weiterschaltungen 9 bis 15

aufbewahrt wird, 0010 = 2₁₀. Im Zähler seien samt- sind eine Wiederholung einer der oben erörterten

lieh Nullen gespeichert; der Betrag, um den der 15 Zahlen. Wenn der Zähler in allen Stufen eine Eins

Strahl längs der X-Achse verschoben wird und der speichert, bewahren das X- und 7-Register eine

im JX-Register 2 aufbewahrt wird, sei 1011 = H₁₀; Zahl auf, die angibt, daß der Strahl seine Endposition

der entsprechende Betrag, um den der Strahl längs erreicht hat. Dieser Zustand, nämlich daß im Zähler

der 7-Achse bewegt wird und der im A 7-Register 4 nur Einsen vorhanden sind, kann dazu benutzt

vorhanden ist, sei 0101 = 5₁₀. Der Zähler werde so werden, um anzuzeigen, wann der Zähler mit dem

nacheinander jedesmal um Eins hinaufgeschaltet. Hinaufschalten aufhören soll.

Nach der ersten Weiterschaltung speichert der Zähler Der aus dem obigen Beispiel erhaltene resultierende 0001 = I₁₀. Wie in Fig. 2a zu sehen ist, enthält Vektor ist in der Fig. 2b dargestellt. Eine Linie nun das Bit niederster Ordnung des Zählers, nämlich 48 gibt den idealen Vektor an, während eine Linie 50 2° eine Eins. Dieses Bit, also das zu vergleichende 25 den tatsächlichen Vektor zeigt, der von der Schal-Bit, das in allen Fällen in der Fig. 2a mit einem tung angenähert erhalten wird. Wie beachtet sei, ist Kreis versehen ist, wird mit dem entsprechenden Bit der Fehler im Kurvenverlauf nach Fig. 2b stark höchster Ordnung im AX- und A 7-Register ver- übertrieben, da die X- und 7-Verschiebungen je glichen. In diesem Fall ist das Bit höchster Ordnung etwa 6 mm betragen, während die tatsächlichen des JX-Registers 2³ eine Eins, während das Bit 3° Bewegungen in einer typischen Kathodenstrahlröhre höchster Ordnung des A 7-Registers 2³ eine Null ist. in der Größenordnung von 0,25 mm liegen. Somit findet nur ein Vergleich für die X-Achse statt, Aus dem Vorhergehenden ergibt sich eine kon- und der Komparator 14 erzeugt in der Leitung 24 stante Zeit zum Zeichnen . des Vektors, die unabein Signal, das das X-Register in der X-Steuerschal- hängig von der Vektorlänge bei einem mit η Bits tung 28 hinauf schaltet; gemäß Fig. 2 a ändert sich 35 arbeitenden Gerät 2ⁿ—1 beträgt, wenn die im Zähler dadurch die Zahl im X-Register von 0.100 nach 0101. und in dem AX- und Δ 7-Register aufbewahrten Der Strahl bewegt sich daher um ein Teilstück längs Werte nicht normalisiert werden. Dadurch, daß der der X-Achse oder im Winkel von 0°. Zähler im voraus eingestellt, das AX- und AY-Ks-

Bei der zweiten Weiterschaltung speichert der gister normalisiert und eine Kombination gebildet Zähler 0010 = 2₁₀, und die Stufe niederster Ordnung 4° wird, wird die Zeit zum Zeichnen, wie man erkennt, im Zähler, die eine Eins speichert, ist die Stufe 2¹. derart verringert, daß sie zwar stets größer als AX In ähnlicher Weise ist die entsprechende Stufe des oder AY ist, aber nicht mehr als zweimal so groß AX- und A 7-Registers die Stufe 2². In diesem Fall wie das größere von AX oder A Y wird, hat nur das A 7-Register in dieser Stufe eine Eins, Wie beachtet sei, ist die Erfindung nicht auf binäre die mit der Eins in der Stufe 2¹ des Zählers über- 45 Ausdrücke (also auf Zahlen der Basis 2) der Funkeinstimmt. Somit bewegt sich der Strahl um eine tion f(x,y) beschränkt, sondern ist für alle linearen Einheit längs der 7-Achse oder im Winkel von 90°, Funktionen f(x, y) gültig, bei denen da der Komparator 16 in der Leitung 26 ein Signal _{/{χ) =} ^_{1 +} ^_{%h +} ^ ...+#, + _k% hervorbringt, das das 7-Register m der 7-Steuerschaltung30 hinauf schaltet; gemäß Fig. 2 a ändert 50 und
sich die Zahl im 7-Register von 0010 nach 0011. _{/( } =} ^_{1 + m}-_{ib +} ^_{3 Bj + k}

Bei der dritten Weiterschaltung speichert der ^{JWJ v v} ■ ^{Jy y}

Zähler 0011 = 3₁₀, und die Stufe niederster Ordnung gilt, wobei B eine beliebige Basis bedeutet und die

im Zähler, die eine Eins aufbewahrt, ist wiederum Koeffizienten a, b, c ... j, k Werte zwischen 0 und

die Stufe 2°. Wie bereits erwähnt, stimmt nur das 55 JS-I selbst darstellen.

Bit höchster Ordnung des zlX-Registers 2³ mit dem Die Einzelheiten der Schaltung sind in Fig. 3

Bit niederster Ordnung des Zählers überein, und zu sehen. Obgleich nur 4 Bits in allen Registern

daher wird der Strahl wieder um ein Teilstück längs der F i g. 3 angegeben sind, sind sie doch Register

der X-Achse bewegt. mit η Bits.

Bei der vierten Weiterschaltung speichert der 60 Wie bereits gesagt ist, können das AX- und A Y-Re-

Zähler 0100 = 4₁₀, und die Stufe niederster Ordnung gister 2 und 4 und der Zähler 6 ihre Signale aus einem

im Zähler, die eine Eins enthält, ist die Stufe 2^a. Die Eingangsgerät, z. B. einer Tastatur - oder einem

entsprechende Stufe des AX- und A 7-Registers ist Rechenautomaten, erhalten. Falls das Eingangs-

die StufeV-. Gemäß Fig. 2a bewahrt nur das signal für eine einzige Stufe betrachtet wird und

/dX-Register eine Eins in dieser Position auf, und 65 wenn die einzugebenden Daten in einer Leitung 52

somit wird der Strahl um eine Einheit längs der und ein Taktpuls T₁ in einer Leitung 54 auftreten,

X-Achse verschoben. gibt ein UND-Gatter 56 über die Leitung 8 ein

Die Weiterschaltungen 5, 6 und 7 sind Wieder- Signal an die richtige Stufe des /dX-Registers 2 &x

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Alle übrigen Stufen des JJf-Registers 2 werden in Eins speichert, mit der entsprechenden Stufe höchster ähnlicher Weise gespeist. In der gleichen Weise Ordnung des /IX-Registers verglichen wird, werden die Stufen des Δ 7-Registers über ein UND- Der Aufbau der X- bzw. !"-Steuerschaltung 28

Gatter 58 und die Stufen des Zählers 6 über ein bzw. 30 ist an sich bekannt. Die Schaltung 28 enthält UND-Gatter 60 geladen. Sobald das ΔΧ- bzw. 5 bloß ein Z-Positions-Register 104, das die die augen- Δ 7-Register gefüllt ist, gibt es über die Leitungen 20 blickliche Strahlposition längs der X-Achse wieder- bzw. 22 ein Signal ab. Das Ausgangssignal des Zäh- gebenden, digitalen Daten speichert, und eine Addierlers 6 in den Leitungen des Kabels 18 ist jedoch zu schaltung 106, in der die vom Komparator 14 über dieser Zeit eine Null. Sobald in einer Leitung 62 die Leitung 24 herankommenden und zu einem ein Taktpuls T₂ und in einer Leitung 64 ein Takt- io UND-Gatter 108 gelangenden Daten zu der bereits puls Φ₄ erscheinen, erzeugt ein UND-Gatter 66 in im Register 104 gespeicherten Information addiert einer Leitung 68 ein Signal, das den Zähler um eine oder von dieser subtrahiert werden können. Einheit hinaufschaltet. Die Taktpulse sind in F i g. 5 Um festzustellen, ob die an der Leitung 24 ein-

und die Zeitgeberschaltung in F i g. 6 gezeigt. gehende Information in der Addierschaltung addiert Wenn der Zähler um eine Einheit hinaufgeschaltet 15 oder subtrahiert werden soll, ist in einem Steuerkreis ist, ist in seiner Stufe 2° und in einer Leitung des 110 ein Vorzeichenbit-Flipflop 112 vorgesehen, das Kabels 18 eine Eins vorhanden, die den beiden ein Signal zur Anzeige der Addition in einer Leitung Komparatoren 14 und 16 zugeführt wird. Da diese 114 und ein Signal zur Anzeige der Subtraktion in beiden Geräte dieselben sind, braucht nur eins erörtert einer Leitung 116 hervorruft. Das Flipflop 112 wird zu werden. 20 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines UND-

Die in der Stufe 2° des Zählers 6 gespeicherte Eins Gatters 118 gesetzt oder gelöscht, das über Leitungen tritt über eine Leitung 70 in den Komparator 14 als 120 aus dem Eingabegerät, z. B. dem Rechenautodas eine Eingangssignal eines UND-Gatters 72 ein. maten, ein Vorzeichenbit empfängt. Falls der Takt-Wenn auch, ein 1-Signal aus der /IX-Registerstufe 2³ puls T₁ gleichzeitig in einer Leitung 122 erscheint, über eine Leitung 74 herankommt, wird das vom 25 liefert das UND-Gatter 118 ein Signal, das das Flip-UND-Gatter 72 in einer Leitung 76 abgegebene Si- flop in einen Zustand versetzt, von dem der Additionsgnal einem ODER-Gatter 78 zugeführt. Die Stufe oder Subtraktionsvorgang angezeigt wird, niederster Ordnung des Zählers wird somit mit der Das von der ^-Steuerschaltung 28 über das Kabel

entsprechenden Stufe höchster Ordnung des ΔΧ-Re- 34 abgegebene Signal wird einem UND-Gatter 124 gisters verglichen. Um sicherzustellen, daß es die 3° zugeleitet, das außerdem ein Signal aus einem Nega-Stufe niederster Ordnung ist, die eine Eins aufweist, tor 126 empfängt. Jedesmal, wenn der Negator 126 die verglichen wird, werden alle Vergleiche in den über eine Leitung 128 ein Taktsignal Φ_χ erhält, wird Stufen höherer Ordnung unterdrückt. Wie in Ver- das UND-Gatter 124 gesperrt, um einen Übergang bindung mit Fig. 3 bemerkt sei, wird das Signal der Information aus der !"-Steuerschaltung zu den in der Leitung 70 auch einem Negator 80 des Korn- 35 Digital-Analog-Umsetzern 38 zu verhüten. Diese parators 14 zugeführt, der in der Gegenwart einer Sperre ist deshalb erforderlich, weil die aus dem Eins an seiner Eingangsklemme über eine Leitung 82 Komparator 14 stammende Information in der Gegeneine Null abgibt, die UND-Gattern 84, 86 und 88 wart des Taktsignals Φ_χ zur !"-Steuerschaltung überzugeleitet wird. Hierdurch werden diese Gatter ge- tragen wird und man abwarten möchte, bis diese sperrt, damit von ihnen kein Signal abgegeben wird, 40 Übertragung beendet ist, bevor die Information in selbst wenn in einer Stufe 2¹, 2² oder 2³ des Zählers 6 die Digital-Analog-Umsetzer gelangt. Die von den eine Eins vorhanden ist. Digital-Analog-Umsetzern gebildeten Signale werden

Wenn jedoch die Stufe V- des Zählers die Stufe natürlich den betreffenden Ablenkspulen der Kathoniederster Ordnung ist, die eine Eins speichert, denstrahlröhre zugeleitet.

sperrt die Null der Stufe 2° das UND-Gatter 72 und 45 Aus dem vorangehenden Beispiel, das in Verbinbewirkt, daß der Negator80 in der Ausgangsleitung dung mit der Tabelle in Fig. 2a gegeben ist, geht eine Eins hervorruft, die das UND-Gatter 84 hervor, daß sich der Strahl überhaupt nicht bewegt, erregt. Gleichzeitig bildet die Eins aus der Stufe 2¹ falls die spezielle Stufe in den beiden Registern, also des Zählers 6 in einer Leitung 90 das andere Erreger- im ΔΧ- und Δ 7-Register, die gerade verglichen signal für das UND-Gatter 84 und bewirkt, daß ein 5° werden, gerade eine Null speichern. Wenn die im Negator 96 über eine Leitung 98 ein Sperrsignal Zähler aufbewahrte Zahl 0001, die im zlX-Register abgibt, von dem die UND-Gatter 86 und 88 gesperrt vorhandene Zahl 0110 und die im Δ 7-Register anwerden, so daß kein Vergleich mit den Zählerstufen wesende Zahl 0011 ist, beobachtet man, daß die Stufe höherer Ordnung möglich ist. höchster Ordnung sowohl im Δ X- als auch im Δ 7-Re-

Wenn die Stufe 2² die Stufe niederster Ordnung 55 gister eine Null enthält. Da von den Komparatoren 14 des Zählers ist, die eine Eins speichert, dann tritt und 16 keine Signale abgegeben werden, bewegt sich dieses Signal in einer Leitung 92 auf und wirkt auf der Strahl nicht. Dies bedeutet, daß eine Vorkehrung einen Negator 100 zum Sperren des UND-Gatters 88 getroffen werden muß, damit der Strahl nur ausin ähnlicher Weise ein, wie bereits erläutert ist. getastet werden kann, wenn beide Komparatoren 14 Falls die Stufe 2³ die Stufe niederster Ordnung des 60 und 16 keine Signale liefern. Die Schaltung 32 zum Zählers 6 ist, die eine Eins aufbewahrt, enthalten alle Austasten des Strahls enthält ein ODER-Gatter 130, anderen Stufen Nullen, die bewirken, daß die Nega- das an den Ausgangsklemmen der Komparatoren 14 toren 80, 96 und 100 ein Schaltsignal in der Leitung und 16 angeschlossen ist. Falls die beiden Ausgangs-82, 98 und 102 hervorbringen, damit das UND- signale eine Eins darstellen, erzeugt das ODER-Gatter 88 ein Ausgangssignal liefert, wenn es ein 65 Gatter 130 ein Signal, das von einem Negator 134 Signal aus der Stufe 2° des /IZ-Registers 2 erhält. invertiert wird, so daß eine Null entsteht und kein Wie man sieht, erlaubt der Komparator 14 nur, Austastsignal an die Kathodenstrahlröhre gelangt, daß die Zählerstufe niederster Ordnung, die eine Falls kein Komparator ein Signal liefert, erzeugt das

ODER-Gatter 130 ein 0-Signal, das zur Erzielung einer Eins vom Negator 134 invertiert wird und durch ein ODER-Gatter 136 und eine Leitung 46 zum Steuergitter der Kathodenstrahlröhre läuft, um den Elektronenstrahl auszutasten. Die Austastschaltung 32 S verhindert somit helle Flecken auf dem Schirm, wenn sich der Strahl gerade nicht bewegt. Da ferner der Vektor nur während der Zeitspanne T₂ gezeichnet wird, bringt ein Negator 133 jedesmal dann ein Signal hervor, wenn kein Impuls T₂ zugegen ist. Zu jenem Zeitpunkt wird die Kathodenstrahlröhre von diesem Ausgangssignal ausgetastet.

Wenn die Anzahl der Stufen im AX- und A F-Register und Zähler groß ist und die in diesen Registern und im Zähler gespeicherten Binärzahlen klein sind, muß der Zähler vielmals weitergeschaltet werden, bis sich der Strahl zu bewegen beginnt, und in den langen Perioden zwischen den Bewegungen ist der Strahl ortsfest. Wie in Fig. 4a veranschaulicht ist, kann der AX-Wert, der der anfänglichen Strahlposition hinzuzufügen ist, 0000001011 betragen. Dies bedeutet, daß der Zähler 64mal geschaltet werden muß, bis ihm die erste Eins in der Stelle höchster Ordnung begegnet und der Strahl sich verschieben kann. Zwischen den Bewegungen muß ferner der Zähler 64mal geschaltet werden, bevor sich der Strahl wieder bewegen kann. Dies kann dadurch vermieden werden, daß der Rechenautomat oder die andere Eingabevorrichtung die in dem AX- und zlF-Register und Zähler unterzubringenden Werte normalisiert. Gemäß Fig. 4a werden die AX- und AY-Werte gleichzeitig um eine Stelle nach links und der im Zähler gespeicherte Wert um eine Stelle nach rechts geschoben, bis sich die Eins höchster Ordnung in der größten Zahl, in diesem Fall der AX-Wert in der Stufe hochster Ordnung dieses Registers befindet.

Somit ist der im Z-Register gespeicherte, normalisierte Wert 1011000000, und der Strahl beginnt sich bei der ersten Weiterschaltung des Zählers zu bewegen. Dieser Vorgang würde im Rechenautomaten insgesamt vor der Übertragung zu dem AX-, AY- und Zählerregister des Vektorgenerators stattfinden.

In F i g. 4 b sind für jede Weiterschaltung des Zählers die im X- und F-Register untergebrachten Werte zu sehen, wenn die normalisierten Werte in den AX- und JF-Registern zur anfänglichen Strahlposition addiert werden, die für die X- und F-Koordinate mit 0000000010 gewählt ist. Wenn der gespeicherte Wert im Zähler normalisiert ist, wird der Vektor beendet, sobald in allen Stufen des Zählers eine Eins gespeichert ist.

F i g. 5 zeigt die Zeitgabezyklen im vorliegenden System, zu denen die drei Hauptzyklen T₀ bis T₂ und vier kleinere Zyklen Φ₁ bis Φ₄ gehören. Während des Zyklus T₀ liegt der Ruhezustand vor. Während des Hauptzyklus T₁ wird die Information aus dem Rechenautomaten oder einem anderen Eingabegerät in die AX-, A F-Register eingeschleust, und die Vorzeichen-Flipflops werden gesetzt. Das Zeichen des Vektors geschieht nur während des Zyklus T₂. Während des kleineren Zyklus (P₁ im Hauptzyklus T₂ wird das Ergebnis des Vergleichs zwischen der Zählerstufe niederster Ordnung mit der Eins und der entsprechenden Stufe höchster Ordnung des AX- und A F-Registers zur X- bzw. F-Steuerschaltung 28 bzw. 30 übertragen. Während der kleineren Zyklen Φ₂, Φ₃ und Φ₄ des Hauptzyklus T₂ werden die Ablenkschaltungen in Betrieb genommen, und der Strahl kann bewegt werden. Während der kleineren Zyklen Φ₄ des Hauptzyklus T₂ wird der Zähler um Eins hinaufgeschaltet. Somit dauern die vier kleineren Zyklen an und wiederholen sich, bis der Zähler in allen Stufen eine Eins aufweist. In diesem Zeitpunkt kann der Hauptzyklus von T₂ nach T₀ übergehen. Zur Zeit T₀ werden die AX-, Δ F-Register gelöscht, und sie erwarten aus dem Eingabegerät die nächsten Daten.

Die Schaltung zur Erzeugung der notwendigen Taktzyklen ist in F i g. 6 dargestellt. Wie angenommen sei, erzeugt ein Taktgeber 137 einen Puls T₀ in einer Leitung 138, und von einem Oszillator 140 werden wiederholt die vier kleineren Zyklen Φ₁ bis Φ₄ hervorgerufen. Dann erscheint in einer Leitung 142 der Puls T₀, der zu einem UND-Gatter 144 gelangt. Wenn aus dem Eingabegerät über eine Leitung 146 ein Signal herankommt, das einen neuen Befehl bedeutet und angibt, daß ein Vektor gezeichnet werden soll, erzeugt das UND-Gatter 144 in einer Leitung 148 ein Signal, das einem ODER-Gatter 150 zugeleitet wird. Seine Ausgangsklemme steht über eine Leitung 152 mit einem UND-Gatter 154 in Verbindung. Wenn der nächste Puls Φ_λ über eine Leitung 156 zu diesem UND-Gatter 154 herankommt, entsteht in einer Leitung 158 ein Signal, von dem der Taktgeber 137 veranlaßt wird, einen Puls T₁ über eine Leitung 160 abzugeben. Dieser Puls T₁ tritt auch in das ODER-Gatter 150 ein, das wiederum über die Leitung 152 dem UND-Gatter 154 ein Signal zuleitet. Wenn der nächste Puls Φ₁ in der Leitung 156 erscheint, liefert das UND-Gatter 154 über die Leitung 158 ein Signal, das den Taktgeber 137 veranlaßt, einen Puls T₂ an einer Leitung 162 abzugeben. Der Taktgeber 137 führt den Puls T₂ über die Leitung 162 außerdem einem UND-Gatter 166 zu, das so lange kein Signal abgeben kann, bis in einer Leitung 168 ein Signal erscheint, das anzeigt, daß in allen Stufen des Zählers eine Eins gespeichert ist. Zu diesem Zeitpunkt ist, wie bereits erklärt, der Vektor gezeichnet, und der Zeichenzyklus kann beendet werden. Dann erzeugt das UND-Gatter 166 in einer Leitung 170 ein Ausgangssignal, das durch das ODER-Gatter 150 hindurchgeht und in der bereits erläuterten Weise den Taktgeber 137 veranlaßt, über die Leitung 138 den Puls T₀ abzugeben. In diesem Zeitpunkt werden das A X-, A F-Register gelöscht. Dann wartet der Taktgeber wieder das den neuen Befehl anzeigende Signal in der Leitung 146 ab, worauf die Arbeitsgänge wiederholt werden können.

Zuvor ist ein neuer Vektorgenerator beschrieben, der einfach und unkostspielig aufgebaut ist und keine kostspieligen, linearen Verstärker von hoher Genauigkeit erfordert, und von dem eine lineare Funktion mit einer beliebigen Steigerung durch mehrere digital erzeugte Teilstücke von 0, 45 und 90° angenähert werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vektorgenerator mit einer logischen Schaltung zur Erzeugung einer Folge von digitalen Steuersignalen, die über Digital-Analog-Wandler einem Ablenksystem einer Kathodenstrahlröhre zuführbar sind und aufeinanderfolgende Verschiebungen des Elektronenstrahls darstellen, wobei die Spur des Strahls sich einer linearen Funktion von beliebiger Steigung annähern kann, mit zwei je η bistabile Stufen aufweisenden Registern

009508/166

zur Aufnahme der digitalen Daten, die die orthogonalen Komponenten der zu verfolgenden Spur anzeigen, und mit einem η bistabile Stufen aufweisenden Zähler, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zähler (6) und dem betreffenden Register (2 oder 4) je ein Komparator (14, 16) verbunden ist, der eine Stufe i des Zählers (6) mit einer Stufe n—(i—1) der Register (2, 4) vergleicht, wobei / die Zählerstufe niederster Ordnung ist, die sich in dem einen (1) ihrer beiden stabilen Zustände (0; 1) befindet, so daß bei einer Übereinstimmung des Ausgangssignals der Stufe «—(/—1) des einen Registers (2) mit dem Ausgangssignal der Stufe i des Zählers (6) die Komparatoren (14, 16) Signale abgeben, die eine Ver-Schiebung des Elektronenstrahls um eine Einheit im Winkel von 0° bezüglich der einen Komponente bewirken, bzw. bei einer Übereinstimmung des Ausgangssignals der Stufe n—(/—1) des anderen Registers (4) mit dem Ausgangssignal der Stufe i des Zählers (6) die Komparatoren (14, 16) Signale abgeben, die eine Verschiebung des Elektronenstrahls um eine Einheit im Winkel von 90° bezüglich der einen Komponente bewirken, bzw. bei einer Übereinstimmung des Ausgangssignals der Stufe «—(z—1) der beiden Register (2, 4) mit der Stufe / des Zählers (6) die Komparatoren (14, 16) Signale abgeben, die eine Verschiebung des Elektronenstrahls um eine Einheit im Winkel von 45° bezüglich der beiden Komponenten bewirken, und daß der Zähler (6) der Reihe nach um eine Zahl weitergeschaltet wird, bis alle Stufen sich in dem einen (1) ihrer beiden stabilen Zustände (0; 1) befinden, wobei der Elektronenstrahl die Spur der gewünschten Funktion vollendet hat.

2. Vektorgenerator nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoren (14, 16) je eine Gruppe aus η UND-Gattern (72, 84, 86, 88) enthalten, von denen jeweils ein Gatter das Ausgangssignal der Stufe / des Zählers (6) als Schaltsignal, das Ausgangssignal der Stufe «—(/—1) des betreffenden Registers als Schaltsignal und die invertierten Ausgangssignale der /—1 vorhergehenden Stufen des Zählers als Sperrsignale empfängt, wenn eine der i—l vorhergehenden Stufen ein Ausgangssignal abgibt, und daß ein ODER-Gatter (78) die Ausgangssignale dieser UND-Gatter kombiniert und sein Ausgangssignal die Ausgangssignale der Komparatoren (14, 16) darstellt.

3. Vektorgenerator nach dem Anspruch 2, bei der eine Kathodenstrahlröhre mit den Ausgangsklemmen der betreffenden ODER-Gatter in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß mit den ODER-Gattern (78) eine Austastschaltung (32) verbunden ist, von der der Elektronenstrahl austastbar ist, wenn die ODER-Gatter (78) kein Signal abgeben.

4. Vektorgenerator nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere Register (104) mit η bistabilen Stufen zur anfänglichen Speicherung von digitalen Signalen vorgesehen sind, die die Koordinaten eines Ursprungs für eine zu verfolgende lineare Funktion darstellen, und daß die Ausgangsklemmen der Komparatoren (14, 16) mit vorgegebenen Stufen der beiden Register (104) derart verbunden sind, daß ihr Inhalt fortschreitend weitergeschaltet wird, wobei die Ausgangssignale der beiden Register (104) fortlaufend die Koordinaten längs der Strahlspur der linearen Funktion vom Ursprung zum Endpunkt darstellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen