DE2759048A1 - Impulsfrequenzzaehler - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen digitalen Impulsfrequenzzähler, der die Frequenz als Kehrwert der Periode anzeigt. Bekannt sind Frequenz- oder Impulsfrequenzzähler, die ein Intervall zwischen einem ersten und einem zweiten Ereignisimpuls messen und dann zwischen dem zweiten und einem dritten Ereignisimpuls eine Divisionsrechnung durchführen. Diese Frequenzzähler sind mit dem Nachteil behaftet, daß sie die Messung nur jeder zweiten Periode gestatten, da die übrigen dazwischenliegenden Intervalle zur Ausführung der Berechnung benötigt werden; jede zweite Periode wird also übersprungen, damit die Division ausgeführt werden kann. Die Ansprechzeit ist bei diesen Geräten lang und die Anzahl an wesentlichen Ziffern in der angezeigten Frequenzzahl begrenzt. Bei der Anwendung ist es erforderlich, daß die eingegebenen Ereignisse mit mittlerer Geschwindigkeit auftreten, weil bei niedrigen Impulsfolgefrequenzen keine brauchbare Auflösung mehr erhalten wird.

Bekannt sind ferner Impulsfrequenzzähler, die Taktimpulse und Ereignisimpulse während eines vorgegebenen festen Intervalls zählen und den Quotienten daraus berechnen. Derartige Geräte vermitteln keine hohe Ansprechgeschwindigkeit, wenn die Folgefrequenz der auftretenden Ereignisse gering ist, ohne zu hohen Ungenau!gkeiten zu führen. Um bei der Anwendung eine entsprechende Auflösung zu erhalten, ist es erforderlich, daß die eingegebenen Ereignisse mit noch höherer Geschwindigkeit auftreten, als bei den oben erwähnten Frequenzzählern. Wenn auch diese Impulsfrequenzzähler nach dem Stand der Technik für diejenigen Zwecke, für die sie bestimmt sind, brauchbar sind, so bezieht sich doch die Erfindung auf Verbesserungen daran.

Bei der verbesserten Impulsfrequenzzähler nach der Erfindung wird die Folgefrequenz von wiederkehrenden Ereignissen dadurch bestimmt, daß die zwischen Ereignissen verstrichene Zeit gemessen und eine vorgegebene Konstante durch die verstrichene Zeit dividiert wird, um eine Anzeige der Folgefrequenz in den jeweils gewünschten Einheiten zu erzielen. Dabei wird

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jedwede Periode zwischen aufeinanderfolgenden Ereignisimpulsen gemessen und eine Folgefrequenz dafür angezeigt. Die Messung der zweils laufenden Periode und die Frequenzberechnung für die jeweils vorhergehende Periode werden gleichzeitig durchgeführt, so daß es nicht erforderlich ist, nach jedem eingeschalteten Zyklus, in dem die Periode gemessen wird, einen ausgeschalteten Zyklus einzuschieben, um die Berechnung der Folgefrequenz zu ermöglichen. Die verstrichene Zeit wird durch die Anzahl an Taktimpulsen bekannter Frequenz dargestellt, wobei die Taktimpulse in dem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Ereignisimpulsen von einem Periodenzähler akkumuliert werden. Die Division erfolgt durch repetitive Subtraktion dieser Anzahl der akkumulierten Taktimpulse von einer bekannten Konstanten. Kurze Ansprechzeit wird durch eine Speichereinrichtung ermöglicht, die die Anzahl an akkumulierten Taktimpulsen aufnimmt, um die einzelnen Subtraktionen durchzuführen, ohne vor jeder einzelnen Subtraktion wieder auf die besagte Zahl erhöht werden zu müssen, wodurch die Rechenzeit verringert wird. Die kurze Ansprechzeit ermöglicht eine grössere Anzahl von signifikanten Ziffern in der Frequenzanzeige, während gleichzeitig ein hohes Auflösungsvermögen erreicht wird. Außerdem wird die Auflösung auch für niedrige Folgefrequenzen der ankommenden Ereignisse erreicht.

Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde, Nachteile, wie sie bei vergleichbaren Vorrichtungen nach dem Stand der Technik vorhanden sind, mindestens teilweise zu beseitigen. Eine speziellere Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, einen verbesserten Impulsfrequenzzähler zu schaffen, der kurze Ansprechzeit aufweist, hohes Auflösungsvermögen auch bei geringen Folgefrequenzen wiederkehrender Ereignisse gewährleistet und in der Frequenzanzeige eine grössere Anzahl signifikanter Ziffern ermöglicht. Ferner soll der Impulsfrequenzzähler eine Berechnung der Folgefrequenz für jede Periode zwischen aufeinanderfolgenden Ereignisimpulsen gestatten Das zeitraubende erneute Erhöhen auf den Wert des Teilers vor jeder Subtraktion in einer Divisionsrechung soll sich dabei

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erübrigen. Ferner soll ein Gleitkomma-System mit einer Detektoreinrichtung zur Erkennung einer über- oder Unterschreitung geschaffen werden, um in der Frequenzanzeige eine Verschiebung des Kommas zu bewirken und damit die Anzahl an angezeigten signifikanten Ziffern so groß wie möglich zu machen. Ferner soll eine Einrichtung zur Perioden-Mittelung vorgesehen sein, um signifikante und brauchbare Ergebnisse auch dann zu erzielen, wenn beispielsweise die Ereignisse in sporadischen Zeitabständen auftreten und momentane Folgefrequenzen lrrelevant sind. Ferner soll eine überlauf-Detektoreinrichtung vorhanden sein, die erkennt und anzeigt, wenn ein Ereignisimpuls auftritt, während gerade die Divisionsrechnung durchgeführt wird. Weiterhin soll die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung aufweisen, die jeden Ereignisimpuls mit einem Taktimpuls synchronisiert.

Bei einem digitalen Impulsfrequenzzähler nach der Erfindung wird der Kehrwert jeder Periode zwischen aufeinanderfolgenden Ereignisimpulsen berechnet. Dabei wird ein Periodenzähler um Taktimpulse einer bekannten Frequenz kontinuierlich erhöht, wobei dieser Periodenzähler durch Akkumulieren der Taktimpulse das Intervall zwischen Ereignisimpulsen mißt. Jeder Ereignisimpuls markiert sowohl das Ende der jeweils vorhergehenden Periode als auch den Anfang der jeweils neuen Periode, wobei der akkumulierte Zählwert des Periodenzählers jeweils in einen Speicher eingegeben und der Periodenzähler zurückgestellt wird, um sofort wieder die Akkumulierung der in der neuen Periode auftretenden Taktimpulse aufzunehmen. Vom Speicher wird der akkumulierte Zählwert als Teiler einer Divisionseinrichtung zugeführt, die eine bekannte Konstante durch den Teiler dividiert, indem der Teiler repetitiv von der Konstanten abgezogen wird. Da der Teiler von dem Speicher gehalten wird, ist die Inkrementierung auf den Wert des Teilers nur einmal (während der Messung der Periode durch den Periodenzähler) erforderlich, nicht dagegen vor jeder Subtraktion, wodurch die Rechenzeit so klein wie möglich gemacht wird. Die Anzahl der durchgeführten Subtraktionen wird von einen Anzeigezähler

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ermittelt, der das Ergebnis als Folgefrequenz der dem Eingang zugeführten Ereignisse in durch die Konstante bestimmten Einheiten anzeigt. Die Vorrichtung umfaßt ferner Einrichtungen zur Kommaverschiebung (einschließlich einer Detektoreinrichtung für Über- und Unterschreitung), zur Perioden-Mittelung, zur Uberlauferkennung und zur Synchronisierung von Ereignis- und Taktimpulsen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Impulsfrequenzzählers ;
Fig. 2a bis 2c ein teilweise in Blockform ausgeführtes Schaltbild zur weiteren Erläuterung der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3a bis 3e ein Schaltbild zur weiteren detaillierten Erläuterung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 und 2a bis 2c; und

Fig. 4 ein Impulsdiagramm, in dem die verschiededen Impulse in der Schaltung zeitmäßig miteinander ver

glichen werden.

In Fig. 1 ist der Impulsfrequenzzähler nicht in seinen einzelnen Schaltungselementen sondern in Form schematischer Blöcke dargestellt, um ein Verständnis der Funktionen und Wirkungen bei der Erzeugung einer numerischen Anzeige der Impulsfolgefrequenz zu erleichtern. Die Blöcke geben dabei Funktionen wieder, die in iiirer Viechseiwirkung die Periode zwischen Ereignissen messen, den reziproken Wert dieser Periode bilden und eine richtige Anzeige der Impulsfolgefrequenz liefern.

Der Block B1 repräsentiert einen Rückstelleingang, der dazu dient, bestimmte Zustände innerhalb der Modulen einzuleiten, was auf Veranlassung der Bedienungsperson oder beim anfänglichen Einschalten des Gerätes geschieht. Mit dem Block B2 ist ein Ereigniseingang dargestellt, der zur Eingabe des Ereignisses in die Vorrichtung dient.

Die Blöcke B3 und B3a stellen Einrichtungen dar, die eine Unempfindlichkeit gegen Rauschen und eine Signalaufbereitung

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bewirken und bei denen es sich um Schmitt-Trigger oder ähnliche Einrichtungen handelt, damit die Ereignis- und Rückstellsignale als in digitaler Hinsicht saubere und von externem Rauschen freie Signale weitergegeben werden.

Der Block B4 bildet einen hochgenauen Taktgeber konstanter Frequenz, etwa einen Kristalloszillator, der von den übrigen Blöcken der Schaltung benutzt wird.

Der Block B5 dient dazu, daß die Vorrichtung entweder für jedes eingegebene Zeitintervall die Berechnung der Impulsfolgefrequenz durchführt oder N aufeinanderfolgende Zeitintervalle akkumuliert. Die Zahl N bildet dabei eine programmierbare Größe, die es gestattet, mit Hilfe der Vorrichtung eine über N Zeitintervalle gemittelte Impulsfolgefrequenz anzuzeigen. Dies wird dadurch erreicht, daß sowohl die grundsätzliche Oszillatorfrequenz vom Block B4 als auch die Anzahl der zu akkumulierenden Intervalle beeinflußt werden. Soll beispielsweise die Impulsfolgefrequenz über zehn aufeinanderfolgende Ereignis-Eingangssignale gemittelt werden, so wird die Mittelwertschaltung im Block B5 so eingestellt, daß sie nur jeden zehnten Ereignisimpuls aufnimmt, und die Oszillatorfrequenz wird durch zehn dividiert. Für eine Mittelwertbildung über 100 Perioden wird jede hundertste Periode angenommen, und die Frequenz wird um den Faktor 100 reduziert. Ist die Zahl der zu mittelnden Perioden gleich der Zahl, durch die die Frequenz geteilt wird, so bildet die berechnete Impulsfolgefrequenz den wahren Mittelwert der einzelnen Frequenzen. Sind die beiden Zahlen dagegen verschieden, so wird die Impulsfolgefrequenz mit dem Verhältnis der beiden Zahlen maßstäblich geändert.

Der Block B6 besorgt die Synchronisation der ankommenden Ereignissignale mit dem Signal des Kristalloszillators, indem für jedes Ereignissignal (bzw. für jede Folge akkumulierter Ereignissignale, falls gemittelt wird) ein Impuls fester Dauer erzeugt wird. Dieser Impuls bewirkt, wie im folgenden beschrieben wird, in den übrigen Schaltungsblöcken Rückstell-Voreinstell- und Taktoperationen und wird durch Synchronisation der Eingangssignale mit der Phase des Oszillatorsignals auf

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gleiche Dauer gehalten.

Der Block B7 bildet die Kombination aus einem in zwei Richtungen arbeitenden Zähler und einem variablen Frequenzteiler, wodurch eine Gleitkommaschaltung vermittelt wird. Der Zustand des Zählers wird beim Einschalten der Vorrichtung vorgegeben oder zurückgestellt und bestimmt sowohl die Kommastelle als auch das Maß der entsprechend der Kommaverschiebung durchzuführenden Frequenzteilung. Eine logische Schaltung in dem Block B7 sorgt für eine automatische Kommaverschiebung nach Beendigung jeder Rechnung, deren Ergebnis entweder eine zur Anzeige zu große oder zur Darstellung der maximalen Anzahl signifikanter Ziffern zu kleine Impulsfolgefrequenz ist. Erreicht wird dies dadurch, daß die ankommende Oszillatorfrequenz für jede Stelle, um die das Komma nach links verschoben werden soll, um den Faktor zehn geteilt wird, wobei die Oszillatorfrequenz möglicherweise zusätzlich geteilt wird, falls mit einer Maßstabsänderung oder einer Periodenmittelung gearbeitet wird. Durch Division dieser Frequenz durch zehn wird das gemessene Zeitintervall der Ereigniseingangssignale effektiv durch zehn geteilt. Dies ergibt eine berechnete Impulsfolgefrequenz, die um den Faktor zehn größer ist als die tatsächliche Frequenz, da bei der Berechnung der Frequenz, wie sie im folgenden unter anderem im Zusammenhang mit dem Block B10 erläutert wird, den Nenner der dabei verwendeten Gleichung bildet. Durch Verschiebung des Kommas nach links wird die Impulsfolgefrequenz effektiv maßstäblich auf die richtige Größe mit zusätzlicher Anzeigegenauigkeit gebracht.

Der Block B8 stellt einen Zähler dar, der im Maße der Ausgangsfrequenz des Blocks B7 erhöht wird. Der numerische Wert dieses Zählers bildet also direkt das Maß des Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden (oder gemittelten) Ereignissen.

Der Block B9 repräsentiert eine Zahl, die die anzuzeigende Maßeinheit bestimmt, etwa Impulse pro Sekunde, Meter pro Minute, Liter pro Stunde usw.

Der Block B10 besorgt eine arithmetische Division zweier Zahlen, wobei der Zähler die Konstante oder Zahl aus dem Block B9 und der Nenner das in dem Block B8 gemessene Zeitintervall

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sind. Zu Deginn der Division werden Zähler und Nenner in einen in dem Block B1O enthaltenen Teiler eingegeben, so daß die Intervall-Zeiteinheit des Blocks B8 sofort erneut beginnen kann, ein weiteres Intervall für die nächste Rechnung zu bestimmen. Die Division erfolgt dann durch repetitives Subtrahieren des Zeitintervallwertes vom Wert der Konstanten, bis das Ergebnis gleich oder kleiner ist als null, in diesem Moment ist die Division beendet. Bei federn Subtraktionsschritt wird einem Block B11 ein Zählsignal zugeführt, der diese Impulse akkumuliert, um die gesuchte Impulsfolgefrequenz anzugeben.

Der Block B11 akkumuliert die Ausgangsimpulse des Blocks B10 und zeigt die von diesen Impulsen angegebene Zahl an. Der Block B11 enthält außerdem eine logische Schaltung, die ermittelt, ob die Zahl zur Anzeige zu groß oder zu klein ist.

Zur Durchführung dieser Funktionen verlaufen Steuerleitungen vom Block B11 zum Block B7.

In einem typischen Arbeitszyklus bewirkt ein Ereigniseingangssignal vom Block B2 (oder eine vorgegebene Anzahl von Ereigniseingangssignalen, falls der Block B5 zur Mittelwertbildung verwendet wird), daß der Impulsgenerator des Blocks B6 einen Zeitsteuerimpuls erzeugt. Dieser Zeitsteuerimpuls überführt die Konstante aus dem Block B9 uns das jeweilige Zeitintervall aus dem Block B8 in den Teiler des Blocks B10 und stellt die Zeitsteuerung im Block B8 zurück, so daß diese beginnen kann, das nächste Intervall zu bestimmen. Sodann stellt der Teiler den Anzeigezähler im Block B11 zurück, und die Berechnung findet unter Steuerung durch den Kristalloszillator im Block B4 statt. Am Ende der Berechnung wird der Anzeigewert auf den neuen Wert der gesuchten Impulsfolgefrequenz gebracht, und dem Block B? werden Informationen betreffend Über- oder Unterschreitung zugeführt. Wird die Anzeige von dem Ergebnis über- oder unterschritten, so erfolgt eine Kommaverschiebung. Sodann ist das Gerät zur Berechnung der nächsten Impulsfolgefrequenz bereit.

Die Fig. 2a bis 2c zusammen zeigen die Vorrichtung nach Fig. 1, wobei einige der Schaltungselemente und ihre Verbindungen in den verschiedenen Blöcken nach Fig. 1 veranschaulicht sind.

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Die Fig. 3a bis 3e miteinander zeigen ebenfalls die Vorrichtung nach Fig. 1, und zwar ein vollständiges Schaltbild dieser Vorrichtung, wobei zusätzlich Einzelheiten und Schaltungselemente aufgenommen sind, die in Fig. 2a bis 2c weggelassen sind. Die Blöcke der Fig. 1 sind in Fig. 2a bis 2c und 3a bis 3e durch gestrichelte Linien angedeutet.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung wird die CMOS-(Complementary Metal Oxide Semiconductor)-Technik verwendet; es kann jedoch mit anderen Schaltungsarten gearbeitet werden, beispielsweise mit der TTL-(Transistor Transistor Logic)-Technik. In der folgenden Tabelle sind die in den Zeichnungen gezeigte Schaltungselemente mit den jeweils zugehörigen Standard-Teilenummern versehen, aus denen Arbeitskennlinien und sonstige zugehörigen Daten bei Bedarf entnommen werden können.

IC1	bis	IC3	IC26	IC84	Doppel-D-Flipflop	4013
IC10	bis	IC12		, IC86	Dreifach-NAND-Glied mit	4023
			IC38	drei Eingängen
IC13	, IC14	IC44	Doppel-NAND-Glied mit	4012
		IC48	vier Eingängen
IC15	bis		Vierfach-NAND-Glied mit	4011
		IC60	zwei Eingängen
IC27	bis	IC64	Doppel-BCD-Aufwärtszähler	4518
IC39	bis		Sechsfach-Gatter	4572
IC45	bis		NOR-Glied mit zwei Ein	4001
			gängen
IC49	bis	IC75	Sechsfach-Puffer	4049
IC61	bis	, IC77	Eingabe-, Decodier- und	4511
		, IC79	Steuereinrichtung von BCD
			auf Sieben-Segment
IC65		bis	Vierfach-Datenwähler	4519
IC66	bis		Vierfach-D-Register	4076
IC76		12-Bit-Binärzähler	4040
IC78	Vor-einstellbarer Auf-	4516
	wärts-Binärzähler
IC80	4-Bit-Volladdierer	4008
IC85	Doppel-NOR-Glied mit	4002

vier Eingängen

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In den Zeichnungen sind die oben erwähnten (durch die Teilenummern gekennzeichneten) Teile in ihrer einzelnen Bestandteile zerlegt dargestellt, um das Verständnis der nachfolgenden Beschreibung des hier offenbarten Ausführungsbeispiels zu unterstützen. Viele der in der rechten Spalte der obigen Tabelle angegebenen Teile umfassen in Wirklichkeit mehrere der in der linken Spalte angegebenen Bauelemente auf einem einzigen Plättchen. Beispielsweise enthält das Teil Nr. 4013 zwei Flip-Flops auf einem einzelnen Plättchen, so daß insgesamt nur vier Teile Nr. 4013 benötigt werden. Nachstehend sind diejenigen Bauelemente aufgezählt, die in den Zeichnungen getrennt gezeigt, in Wirklichkeit aber auf einem gemeinsamen Plättchen als ein Teil enthalten sind: IC1 und IC2; IC3 und IC4; IC5 und IC6; IC7 und IC8; IC10 und IC11 und IC12; IC13 und IC14; IC15 und IC16 und IC17 und IC18; IC19 und IC20 und IC21 und IC26; IC22 und IC23 und IC24 und IC25; IC27 und IC28; IC29 und IC30; IC31 und IC32; IC33 und IC34; IC35 und IC36; IC37 und IC38; IC39 und IC40 und IC41 und IC42 und IC43 und IC44; IC45 und IC46 und IC47 unc IC48; IC49 und IC50 und IC51 und IC52 und IC53 und IC60; IC54 und IC55 und IC56 und IC57 und IC58 und IC59; IC85 und IC86.

Aus Gründen der Übereinstimmung und der Klarheit entsprechen die in den Zeichnungen gezeigten Anordnungen der Anschlüsse identisch den der jeweiligen Teilenummer zugeordneten Anschlußanordnungen.

Gemäß Fig. 3d ist der Impulsfrequenzzähler mit einer Stromquelle 2 für 15 V Wechselspannung versehen. Die Netzspannung an den Klemmen 6 und 8 wird dabei von einem Transformator 4 heruntertransformiert. Die Klemme 10 ist geerdet. Der Transformator liegt zwischen den Wechselstromeingängen 12 und 14 einer Dioden-Gleichrichterbrücke 16, deren Gleichstromausgänge 18 und 20 mit einer positiven Klemme 22 bzw. einer Masseklemme 24 verbunden sind. Zwischen den Leitungen W1 und W2 von den Gleichstromausgängen liegt ein Kondensator 26 mit 1 mF. Ferner ist zwischen die Leitungen W1 und W2

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ein Kondensator 28 mit 0,47 mF eingeschaltet, der geerdet ist. In die Leitung W1 ist ein Spannungsregler 30 eingeschaltet (beispielsweise Serien-Nr. 7800, Teile-Nr. 7815), der in der gezeigten V/eise außerdem mit der Leitung W2 verbunden ist. Parallel zum Spannungsregler 30 liegt ein Paar von Kondensatoren 32 und 34 mit jeweils 0,68 uF, die außerdem an ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt in der gezeigten Weise mit dem Spannungsregler und der Leitung W2 verbunden sind. Eine derartige Stromversorgung ist bekannt und bildet kein kennzeichnendes Merkmal der Erfindung.

Gemäß Fig. 2a und 3a wird ein Ereigniseingangssignal dadurch erzeugt, daß zwischen den mit den Leitungen W3 und W4 verbundenen Eingangsklemmen eine Spannungsänderung auftritt. Dieses Signal kann durch eine herkömmliche Einrichtung 36 (Fig. 2a) erfaßt und gefiltert werden, wobei es sich bei der Einrichtung 36.beispielsweise um die in Fig. 3a gezeigte Anordnung aus Widerständen 38, 40 und Kondensatoren 42 und 44 handelt. In dieser Anordnung liegt der Widerstand 38 mit 3,3 KO zwischen der Leitung W3 und der positiven Klemme 22 der Gleichspannungsquelle mit +15 V, während der Widerstand 40 mit 1 KO in die Leitung W3 eingeschaltet ist; der Kondensator 44 mit 0,47 uF liegt zwischen den Leitungen W3 und W4, während der Kondensator 42 mit 1 nF zwischen die Leitung W3 und Erde eingeschaltet ist. Diese Erfassungs- und Filtereinrichtung 36 ist günstig zur Beseitigung des Rauschens, bildet aber kein zwingendes Merkmal der Vorrichtung.

Ein Schmitt-Trigger 46 (Fig. 2a) bildet auf der Leitung W5 ein dem Impuls P2 in Fig. 4 entsprechendes sauberes Rechtecksignal. Gemäß Fig. 3a umfaßt der Schmitt-Trigger 36 einen Widerstand 48 mit 33 KO, der in Serie mit drei seriengeschalteten invertierenden Sechsfach-Puffem IC49, IC50, IC51 liegt, um geringe Verlustleistung und geringe Rauschempfindlichkeit zu vermitteln. Zwischen dem Ausgang von IC50 und dem Eingang von IC49 liegt ein Widerstand 50 mit 150 ΚΠ.

Wie oben erwähnt, sind die Anschlußanordnungen für die in den Zeichnungen gezeigten Schaltungselemente die gleichen wie für die entsprechenden Teilenummern, um den Zusammenhang zwischen der vorliegenden Beschreibung und der üblichen

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Terminologie zu wahren. Die Bezeichnung IC49-11 bedeutet also den Anschluß 11 des Schaltungselements IC49. Gemäß Fig. 3a liegt der Widerstand 48 zwischen W3 und IC49-11; IC49-12 ist mit IC5O-14 verbunden, IC5O-15 mit IC51-3, und IC51-2 mit W5.

Gemäß Fig. 2b und 3b wird auf der Leitung W6 durch einen Taktgeber, etwa einen Kristalloszillator 52 nach Fig. 2b, ein Haupt-Taktsignal entsprechend dem Impuls P1 nach Fig. 4 erzeugt. Gemäß Fig. 3b umfaßt dieser Kristalloszillator einen Kristall 54 mit 1 MHz, der zwischen IC40-12 und IC41-9 mit einem Kondensator 56 von 10 pF in Serie geschaltet ist. Zwischen Erde und dem Verbindungspunkt von 54 und 56 liegt ein Kondensator 58 mit 100 pF. IC40-11 ist mit IC41-1O verbunden, IC41-9 mit IC42-4, und zwischenIC42-3 und IC40-12 liegt ein Widerstand 60 mit 220 ΚΩ. 1C4Ö, IC41 und IC42 sind invertierende Sechsfach-Gatter für geringe Verlustleistung und hohe Rauschunempfindlichkeit. Das Ausganges!gnal von IC42 wird dem Steuereingang IC31-10 eines BCD-Aufwärtszählers IC31 zugeführt. Der Takteingang IC31-9 dieses Zählers ist geerdet.

Die Leitung W6 ist an den Q4-Ausgang ICJI-14 des Zählers angeschlossen, wodurch das ursprünglithe Öszillatorsignal durch zehn geteilt wird. Das resultierende Haupt-Taktsignal entsprechend dem Impuls P1 auf der Leitung W6 ist wegen des verwendeten Zählers während 2056 der Zykluszeit hoch und während 80% der Zykluszeit niedrig, was Jedoch kein notwendiges Merkmal der Vorrichtung bildet.

Die Vorrichtung arbeitet synchron, wobei das Ereigniaeingangssignal durch zwei D-Flip-Flops IC1 und IC2 mit dem Haupt-Taktsignal P1 synchronisiert wird. Die Leitung W5 ist gemäß Fig. 2a an den Block B5 angeschlossen, um den Impuls P2 einem Ereignissignalteiler 62 und einem Wähler 64 zuzuführen; diese Einheiten werden im folgenden noch genauer beschrieben (gemäß Fig. 3äumfassen sie die Zähler IC29, IC30, die extern zugänglichen manuellen Schalter 66, 68, 70 und das NAND-Glied IC11). Angenommen, die Ereigniseingangssignale werden nicht dividiert, so führt die Leitung W7 in Fig. 2a den Impuls P3 der Fig. 4 vom Ausgang des Blocks B7.

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Dieser Impuls bildet infolge des NAND-Gliedes IC11 nach Fig. 3a den Kehrwert von P2. Die Leitung W7 ist an den Anschluß IC1-9 und die Leitung W6 an den Anschluß IC1-11 des D-Flipflops IC1 angescKbssen, so daß der Impuls P3 dem D-Eingang und der Impuls P1 dan Takteingang des Flip-Flops zugeführt werden. Jedesmal, wenn der Impuls P1 positiv wird, wird der logische Zustand von P3 auf den Q-Ausgang von IC1 übertragen. Der Q-Ausgang von IC1 führt den Impuls P4 dem D-Eingang des D-Flip-Flops IC2 über die Verbindung der Anschlüsse IC1-13 und IC2-5 zu. IC1-8 und IC2-4 sind geerdet, so daß der Setzeingang des FlipFlops IC1 und der Löscheingang des Flip-Flops IC2 niedrig sind. Gemäß Fig. 3a sind die Eingangsklemmen IC44-6 und IC44-7 des invertierenden Sechsfach-Gatters IC44 mit W6 verbunden, während der Ausgang IC44-5 an IC2-3 angeschlossen ist, so daß dem Takteingang IC2-3 des Flip-Flops IC2 der Kehrwert des Haupt-Taktsignals P1, d.h. PT, zugeführt wird. Dies bewirkt, daß die am D-Eingang IC2-5 von IC2 liegende Information dann, wenn das Haupt-Taktsignal P1 ins Negative verläuft, auf den U-Ausgang von IC2 übertragen wird. Das Ausgangssignal am Q-Ausgang IC2-2 auftretende Signal ist der in Fig. 4 gezeigte Impuls P5. Der Anschluß IC1-13 ist mit dem Anschluß IC48-8 eines NOR-Gliedes IC48 gemäß Fig. 3a und der Anschluß IC2-2 mit dem Anschluß IC48-9 verbunden, so daß die Signale vom Q-Ausgang von IC1 (Impuls P4) und vom Q-Ausgang von IC2 (impuls P5) durch das NOR-Glied IC48 zu dem Signalimpuls P6 nach Fig. 4 kombiniert werden, der auf der vom BIock B6 an der Ausgangsklemme IC48-10 verlaufenden Leitung W8 auftritt. Der Impuls P6 tritt während des auf hohen Potential liegenden Teils eines Zyklus des Haupt-Taktsignals P1 auf und zwar nur einmal für jeden Übergang des Ereignissignals P3 ins Positive.

Die Leitung W9 verläuft zwischen den Blöcken B6 und B11 und verbindet die Anschlüsse IC48-10 und IC3-3 nach Fig. 2b und 3a, so daß das Ausgangssignal P6 des NOR-Gliedes IC48 dem Takteingang des Flip-Flops IC3 zugeführt wird. Der D-Eingang an der Klemme IC3-5 wird weiter unten im Zusammenhang mit der Funktion von IC3 als Überlaufdetektor erläutert. Für die

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vorliegende Erörterung sei angenommen, daß der vom Q-Ausgang von IC3 stammende überlaufimpuls P7 im hohen Zustand bleibt. Die Leitung W10 verläuft zwischen den Blöcken B8 und B11 und verbindet die Klemme IC3-1 nach Fig. 3a mit der Klemme IC20-1 nach Fig. 3e, wodurch der Impuls P7 dem Eingang des NAND-Gliedes IC20 zugeführt wird. Die Leitung W8 verläuft zwischen den Blöcken B6 und B8 und verbindet die Klemme IC48-10 mit den Klemmen IC21-5 und IC21-6 nach Fig. 3e, so daß der Impuls P6 durch IC21 invertiert wird. IC21-4 ist mit IC20-2 verbunden, so daß die Signale ΨΒ und P7 durch das Glied IC20 einer NAND-Operation unterworfen werden und an der Ausgangsklemme IC20-3 der Impuls P8 entsteht. Die Signale P8 und P6 werden durch den Überlaufdetektor IC3 einer logischen Operation unterzogen; bleibt P7 im hohen Zustand, so können,die Signale P6 und P8 austauschbar verwendet werden.

Die Leitung W11 führt den Impuls P8 vom Block B8 zu den Blöcken B9 und B10 über die Verbindung IC20-3 nach Fig. 3e mit IC78-1 und IC79-1 nach Fig. 3e, wodurch P8 den Voreinstell-Steuereingängen der voreinstellbaren Zähler IC78 und IC79 zugeführt wird. W11 ist ferner mit IC66-7, IC67-7, IC68-7, IC69-7 und IC70-7 verbunden, so daß P8 außerdem den Takteingängen der Vierfach-D-Register IC66, IC67, IC68, IC69 und IC70 zugeführt wird. IC66-1, IC66-2, IC67-1, IC67-2, IC68-1 und IC68-2 sind geerdet, womit die A- und B-Eingänge (Ausgangssperre) geerdet sind. IC69-1, IC69-2, IC70-1 und IC70-2 sind mit W11 verbunden, so daß der Impuls P8 an den A- und B-Eingängen (Ausgangssperre) anliegt.

Die Anstiegsflanke des Signals P8 überträgt den Inhalt des Periodenzählers 72 nach Fig. 2c in den Periodenzwischenspeichern 74 und stellt während der restlichen Zeitspanne des Impulses den Anzeigezähler 114 nach Fig. 2b auf null zurück. Diese Operationen werden im folgenden im einzelnen beschrieben. Es folgt eine kurze Beschreibung über die Eingabe der Zählwerte in den Periodenzähler 72, um ein Verständnis des von dem Periodenzwischenspeicher 74 ausgeführten Eingabe- und Haltevorgangs zu vermitteln. Auch die Eingabe des Zählwerts wird im folgenden näher beschrieben.

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Der Periodenzähler 72 umfaßt ein Paar von 12-Bit-Binärzählern IC76 und IC77, die in Fig. 3d gezeigt sind. Gemäß Fig. 2a und 2c geht ein Impuls P9 vom Ausgang des Frequenzteilers 76 und Eingangswählers 78 im Block B5 aus. Die Frequenz des Impulses P9 hängt vom Wert der Division ab, die von den Blöcken B5 und B7 gemäß Fig. 2a und 2b auf das Signal vom Kristalloszillator 52 hin durchgeführt wird. Wird weder vom Oszillatorfrequenz-Teiler 80 und dem Eingangswähler 82 in B7 noch vom Frequenzteiler 76 und dem Eingangswähler in B5 eine weitere Division ausgeführt, so hat das Signal P9 die gleiche Frequenz wie P1, wie dies in Fig. k gezeigt ist. Die in B5 und B7 durchgeführtenDivisionen beziehen sich auf die Periodenmittelung, die Maßstabsänderung und die Kommaverschiebung, was im folgenden näher beschrieben wird. Von B5 verläuft eine Leitung W12 nach B8, die den Anschluß IC10-6 nach Fig. 3a mit dem Anschluß IC19-8 nach Fig. 3d verbindet und das Signal P9 vom Ausgang des NAND-Gliedes IC10 einem der Eingänge des NAND-Gliedes IC19 zuführt. Der Anschluß IC19-9 ist mit der Gleichspannungsklemme 22 (+15 V) der Stromquelle verbunden, v/eshalb der andere Eingang von IC19 hoch ist. Der Anschluß IC19-10 ist mit dem Anschluß IC76-10 verbunden, so daß das Ausgangssignal P9 des NAND-Gliedes IC19 dem Takteingang des Zählers IC76 zugeführt wird. Der Zähler IC76 wird durch die Anstiegsflanke von P9 getriggert und wird also mit der Oszillationsfrequenz des Impulses P9 inkrementiert, Zusätzliche Kapazität vermittelt der Zähler IC76, dessen Takteingang IC77-10 mit dem Q12-Ausgang IC76-1 des Zählers IC76 verbunden ist.

Die Anzahl der in den Zählern zwischen einem ersten und einem zweiten darauf folgenden P8-Ereignisimpuls aufgezeichneten P9-Impulse wird mit der Anstiegsflanke des zweiten P8-Impulses in den Periodenzwischenspeicher 7k (Register IC66 bis IC70) übertragen. Die Anstiegsflanke des dritten darauffolgenden P8-Impulses überträgt die zwischen dem zweiten und dem dritten P8-Impuls aufgezeichnete Zahl von P9-Impulsen, usw. Sind die Inhalte der Zähler in die Register 7k gespeichert worden, so erfolgt der Rechenvorgang daran außerordaitlich

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schnell und ist vor dem nächstfolgenden P8-Impuls beendet, so daß beim nächsten P8-Impüls die Periodenzählerinhalte aufgenommen und für jedes Intervall zwischen P8-Impulsen, und nicht nur für jedes zweite Intervall, eine Berechnung der gesuchten Impulsfolgefrequenz durchgeführt werden kann, was im folgenden genauer beschrieben werden soll.

Um zu gewährleisten, daß die Inhalte des Periodenzählers 72 vor Rückstellung des Zählers auf null in den Periodenzwischenspeicher 74 übertragen werden, ist ein verzögertes Rückstellsignal P10 gemäß Fig. 4 vorgesehen. Bei dem Impuls P1O handelt es sich um den durch den Kondensator 84 mit 100 pF nach Fig. 2b verzögerten Impuls P6. Die Leitung W13 verbindet die Leitung W8 mit den Rückstelleingängen IC76-11 und IC77-11 der Zähler nach Fig. 3d. WIJ ist über den Kondensator 84 geerdet und weist zwischen dem Kondensator und dem Verbindungspunkt mit W8 einen Widerstand 86 mit 15 KfJ auf. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist der Rückstellimpuls P10 zu Ende, bevor der nächste P9-Impuls auftritt, so daß die Periodenzähler IC76 und IC77 bereit sind, sofort mit der Messung der nächsten Periode (des Intervalls bis zum nächsten P8-Impuls) anzufangen.

Gemäß Fig. 2c wird eine Konstante durch den Inhalt des Periodenzählers 72 (d.h. die Anzahl der in dem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden P8-Impulsen akkumulierten P9-Impulse) nach Einspeicherung in den Speicher 74 durch repetitive Subtraktion (in Wirklichkeit invertierte Addition) geteilt, und die Anzahl der durchgeführten Sübtraktionsschritte wird gezählt und ergibt eine Anzeige der gesuchten Impulsfolgefrequenz in durch die Konstante bestimmten Einheiten.

Der in dem Periodenzähler 72enthaltene Zählwert entspricht direkt der Länge des Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Ereignisimpulsen P8, d.h. 4er Periode* Der Kehrwert dieser Periode ergibt die Folgefrequenz der Ereignisse, und aus der Multiplikation dieser FölgefreqUenz mit einer Konstanten (was einer Division der Konstanten durch die Periode äquivalent ist) wird die gesuchte Folgefrequenz in den gewünschten Maßeinheiten

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erhalten.

Die Konstante wird in den Block B9 eingegeben. Ein Teil der Konstanten, nämlich die acht ersten Bitstellen, wird in die voreinstellbaren Zähler IC78 und IC79 geladen, während der Rest der Konstanten, nämlich die acht letzten Bitstellen, in das Rechenregister 88 nach Fig. 2c eingegeben wird. Gemäß Fig. 3e ist die Leitung W11 mit den Anschlüssen IC78-1 und IC79-1 verbunden, so daß der Impuls P8 an den Voreinstell-Steuereingängen der Zähler IC78 und IC79 liegt. Jeder der P-Eingänge dieser Zähler wird von hohen bzw. niedrigen Pegel führenden Sammelleitungen 90 bis 92 mit einem niedrigen bzw. einem hohen logischen Pegel gespeist. Die Sammelleitung 90 mit dem hohen Pegel ist an die Gleichspannungs-Ausgangsklemme 22 (+15 V) der Stromquelle 2 angeschlossen, während die Sammelleitung 92 mit dem niedrigen Pegel geerdet ist. Der erste Voreinstelleingang von IC78 kann durch Verbinden der Klemme IC78-4 mit der Klemme 90a der Sammelleitung 90 oder mit der Klemme 92a der Sammelleitung 92 hoch bzw. niedrig gelegt werden. In ähnlicher Weise wird der Anschluß IC78-12 mit 90b oder 92b verbunden, der Anschluß IC78-13 mit 90c oder 92c, der Anschluß IC78-3 mit 9Od oder 92d, der Anschluß IC79-A mit 9Oe oder 92e, der Anschluß IC79-12 mit 9Of oder 92f, der Anschluß IC79-13 mit 90g oder 92g, und der Anschluß IC79-3 mit 90h oder 92h. Die acht Anschlußpaare 90a und 92a, 90b und 92b, usw.

können bei Bedarf durch Schalteinrichtungen ersetzt sein. Die Anschlüsse IC78-10 und IC79-10 sind an die Klemme 22 der Stromquelle angeschlossen, so daü die Aufwärts/Abwärts-Eingänge der Zähler hoch liegen. Die Anstiegsflanke des Impulses P8 triggert die Voreinstell-Steuereingänge der Zähler IC78 und IC79, so daß die den Voreinstelleingängen aufgedrückten logischen Zustände in die Zähler gesteuert werden. Die Wahl der Verbindungen mit den Sammelleitungen 90 und 92 bestimmt, welche "Zahl" in den Zähler eingegeben wird, und diese "Zahl" bildet den oben erwähnten ersten Teil (die acht ersten Bitstellen) der Konstanten.

Der Rest der Konstanten (die acht letzten Bitstellen) wird in das Rechenregister 88 nach Fig. 2c geladen, das Vierfach-D-Register IC71, IC72, IC73, IC74 und IC75 gemäß Fig. 3e umfaßt. Die Anstiegsflanke des Impulses P8 bereitet das Rechen-

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register 88 zur Aufnahme des Restes der Konstanten vor, indem die acht ersten Bitstellen am Ausgang des Periodenzwischenspeichers 74 auf Zustände hoher Impedanz gedrückt werden, wie dies im folgenden erläutert werden soll.

Wie oben erwähnt, ist die Leitung W11 mit den hochimpedanten Eingängen von IC69 und IC7O über die Anschlüsse IC69-1, IC69-2 und 1070-1, IC7O-2 verbunden, so daß der Impuls P8 an diesen Anschlüssen liegt. An jeden der Q-Ausgänge der Register IC69 und IC70 ist ein Ausgangswiderstand angeschlossen. Jedes dieser Register läßt sich mit dem Pegel einer logischen 1 (hoch) oder einer logischen 0 (niedrig) verbinden, und der Widerstandswert ist bezüglich der aktiven Ausgangssteuerimpedanz verhältnismäßig hoch (typischerweise 33 ΚΩ bemessen, so daß die Widerstände nicht die Zustände auf den Ausgängen von IC69 und IC70 beeinflussen, wenn diese aktiv sind. Der Anschluß IC69-3 ist mit einem Widerstand 94 verbunden, der entweder geerdet oder mit der Gleichspannungsklemme 22 (+15V) der Stromquelle 2 verbunden sein kann, so daß der QO-Ausgang des Registers IC69 den jeweiligen Digitalwert annimmt, wenn er durch den Impuls P8 auf den Zustand hoher Impedanz gebracht wird. Ist der Widerstand 94 beispielsweise mit dem Anschluß 22 verbunden, so führt QO eine logische 1 (hoch), wenn IC69 durch Anlegen von P8 an IC69-1 und IC69-2 getriggert wird. Ist der Widerstand 94 geerdet, so führt QO eine logische 0, wenn dieser Ausgang durch Anlegen des hohen Zustande von P8 an die hochimpedanten Eingangsklemmen IC69-1 und IC69-2 in einen Zustand hoher Impedanz gesteuert wird. Die übrigen Widerstände und Q-Ausgänge arbeiten in ähnlicher Weise zusammen und sind folgendermaßen geschaltet: IC69-4 ist an den Widerstand 96 angeschlossen, IC69-5 an den Widerstand 98, IC69-6 an den Widerstand 100, IC70-3 an den Widerstand 102, IC70-4 an den Widerstand 104, IC70-5 an den Widerstand 106 und IC70-6 an den Widerstand 108. Bei Aussteuerung in einen Zustand hoher Impedanz repräsentieren die Q-Ausgänge somit eine zweite "Zahl", deren Wert durch die gewählte Kombination der Widerstandsverbindungen mit null oder eins bestimmt wird. Bei dieser zweiten

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"Zahl" handelt es sich um den Rest der Konstanten, der zur Eingabe in das Rechenregister 88 bereit ist.

Die Eingabe des Restes der Konstanten (d.h. der acht letzten Bitstellen) in das Rechenregister 88 erfolgt über einen Addierer 110 nach Fig. 2c, der gemäß Fig. 3e 4-Bit-Volladdierer IC80, IC81, IC82, IC83 und IC84 umfaßt. Gemäß Fig. 4 tritt während der ersten Hälfte von P6 ein Impuls P 11 (dessen Erzeugung weiter unten beschrieben wird) auf, der das Rechenregister 88 auf null zurückstellt. Die Leitung W14 verläuft vom Block B7 über den invertierenden Sechsfach-Puffer IC58 nach Fig. 3d und ist mit IC71-15, IC72-15, IC73-15, IC74-15 und IC75-15 verbunden, so daß der Impuls P11 gemäß Fig. 3e an den Rückstelleingängen dieser Register liegt. Gemäß Fig. 2c stammen die A-Eingangssignale des Addierers von den Q-Ausgängen des Periodenzwischenspeichers, die B-Eingangssignale des Addierers aus den Q-Ausgängen des Rechenregisters, und die S-Ausgangssignale des Addierers (Summe von A und B) werden den D-Eingängen des Rechenregisters zugeführt. Die Anschlüsse sind gemäß Fig.3e folgendermaßen geschaltet: IC66-3 ist mit IC80-7 verbunden, IC66-4 mit IC80-5, IC66-5 mit IC80-3, IC66-6 mit IC301, IC67-3 mit ICS1-7, IC67-4 mit IC31-5, IC67-5 mit IC81-3, IC67-6 mit IC81-1, IC68-3 mit IC82-7, IC68-4 mit IC82-5, IC63-5 mit ICS2-3, IC63-6 mit IC82-1, IC69-3 mit IC83-7, IC69-4 mit IC83-5. IC69-5 mit IC83-3, IC69-6 mit IC83-1, IC7O-3 mit IC84-7, IC70-4 mit IC84-5, IC70-5 mit IC84-3, IC70-6 mit IC84-1, IC71-3 mit IC8O-6, IC71-4 mit IC80-4, IC71-5 mit IC80-2, IC71-6 mit IC80-15, IC72-3 mit IC31-6, IC72-4 mit IC81-4, IC72-5 mit IC81-2, IC72-6 mit IC81-15, IC73-3 mit IC82-6, IC73-4 mit IC32-4, IC73-5 mit IC82-2, IC73-6 mit IC82-15, IC74-3 mit IC83-6, IC74-4 mit IC83-4, IC74-5 mit IC83-2, IC74-6 mit IC83-15, IC75-3 mit IC84-6, IC75-4 mit IC84-4, IC75-5 mit IC84-2, IC75-6 mit IC84-15, IC80-10 mit IC71-14, IC80-11 mit IC71-13, IC30-12 mit IC71-12, IC80-13 mit IC71-11, IC81-10 mit IC72-14, IC81-11 mit IC72-13, IC81-12 mit IC72-12, IC81-13 mit IC72-11, IC82-10 mit IC73-14, IC82-11 mit IC73-13, IC32-12 mit IC73-12, IC82-13 mit IC73-11, IC83-10 mit IC74-14, IC83-11 mit IC74-13, IC83-12 mit IC74-12,

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- 27 - A;;:-- ■■..

IC83-13 mit IC74-11, IC84-10 ait IC75*14, IC84-11 mit IC75-13, IC84-12 mit IC75-12, und IG84-13 mit JC75-11. Da das Rechenregister auf null zurückgestellt worden war, ist sein Eingangssignal an den Addierer gleich null, d.h. die B-Eingangssignale für IC83 und IC84 von den Q-AusgSrtgett von IC74 und IC75 sind null. Die Α-Eingangssignale an IC83 und IC84 bilden den zweiten Teil der Konstanten (d.h. die acht letzten Bitstellen), deren "Zahlen-Wert durch die gewählten Verbindungen der acht Widerstände 94, 96, 98, 100, 102, 1$4, 10$ und 108 mit hohen bzw. niedrigen Pegeln bestimmt wird. Die arithmetische Summe aus diesem zweiten Teil der Konstanten und dem Inhalt des Rechenregisters ist somit gleich den zweiten Teil der Konstanten, und dieser Wert wird den S-Ausgangen von IC83 und IC84 und den D-Eingängen von IC74 Und IC75 aufgeprägt. Beim ersten Übergang des Signalimpulsee P12 ins Positive wird der besagte Wert auf IC74 und IC75 übertragen, wobei der Impuls P12 zur Steuerung des Rechenregisteys den Takteingängen der Register IC71 bis IC75 zugeführt wird, was im folgenden näher beschrieben wird. Das Ergebnis der vom Addierer durchgeführten Addition (A + B = S) wird somit beim ersten übergang von P12 ins Positive in das Rechenregister eingegeben, wobei, da der B-Eingang null ist, der Datenwert den Α-Eingängen zugeführt wird, die die letzten acht Bitstellet! der Konstanten bilden. Somit ist der Rest der Konstanten in das Äechenregister 88 geladen worden.

Im folgenden soll die Erzeugung des Signals P11 in der ersten Hälfte von P6 gemäß Fig. 4 beschrieben werden. Die Leitung W6 ist mit IC13-4 und IC13-5 verbunden, so daß P1 auch an zwei der vier Eingänge des NAND-Gliedes IC13 nach Fig. 3b liegt. IC31-11 ist über die Leitung W32 und den Inverter IC43 mit IC13-3 verbunden, so daß das Q1-Ausgangssignal des Zählers IC31 invertiert und einem weiteren Eingang des NAND-Gliedes IC13 zugeführt wird. Am letzten Eingang IC13-2 des NAND-Gliedes ICi 3'".liegt- über die von W25 kommende Leitung W33 das Signal PS. P1 und P6 (und damit auch P8) sind, wie oben beschrieben, synchronisiert. Da der 0.4-Ausgang von IC31 (an dem P1 entsteht) bei Inkrementierung

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von IC31 auf zehn nur während zwei der zehn Zählwerte aktiv ist und da der Q1-Ausgang gleichzeitig nur während eines der beiden Zählwerte aktiv ist, erzeugt der Ausgang von IC13 den Impuls P11, der halb so breit ist wie P6, wenn P8 hoch ist. Der QA-Ausgang ist aktiv bei den Zählwerten acht und neun, der Q1-Ausgang gleichzeitig aktiv nur während des Zählwertes neun, so daß die NAND-Operation aus OT, Q4 und P8 den Impuls P11 halber Breite erzeugt. Während also P1, P6 und P8 20% der Zeit aktiv sind, ist P11 nur 10% der Zeit aktiv.

Wie in Fig. 4 gezeigt, bildet der Impuls P12 den Kehrwert des Haupt-Taktimpulses P1. P12 stammt gemäß Fig. 2a aus dem Block B10 und wird dadurch erzeugt, daß P1 und ein Ausführsignalimpuls P13 aus dem Zähler IC79, das bis zur Beendigung der Berechnung hoch ist, einer NAND-Operation unterzogen werden. Gemäß Fig. 2a und 3a verläuft W15 von W6 und ist mit IC12-1 und IC12-2 verbunden, so daß der Impuls P1 an zwei der drei Eingänge des NAND-Gliedes IC12 liegt. Eine Leitung W16 geht gemäß Fig. 3e von IC79-7 aus und ist mit IC12-8 verbunden, so daß der Impuls P13 an dem weiteren Eingang des NAND-Gliedes IC12 liegt. Eine Leitung W17 geht gemäß Fig. 3a von IC12-9 aus und ist gemäß Fig. 3e mit IC79-15, IC78-15, IC75-7, IC74-7, IC73-7, IC72-7 und IC71-7 verbunden, so daß der Impuls P12 vom Ausgang des NAND-Gliedes IC12 an den Takteingängen der voreinstellbaren Zähler IC78 und IC79 sowie am Takteingang des Rechenregisters 88 (d.h. an den Takteingängen der Register IC71 bis IC75) liegt. Angenommen, P13 bleibt hoch (was im folgenden näher beschrieben werden soll), so bildet P12 gemäß Fig. 4 den Querwert von P1.

Da das Rechenregister durch eine Impulsflanke getriggert wird, wird es durch die Änderung an seinen Eingängen, die durch die neuen Summenausgänge des Addierers verursacht werden, nicht "beeinflußt, nachdem die Konstante in das Rechenregister geladen worden ist. Gemäß der Fig. 4 und 2c markiert ein einleitender Ereignisimpuls P8 sowohl das Ende eines Intervalls als auch den Anfang eines neuen Intervalls. Dieser Impuls steuert die Flip-Flop-Register des Periodenzwischenspeichers,

8 0 9 8 3 W 0 5 3 2

27S904B

so daß der Inhalt des Periodenzählers (die Anzahl der zwischen dem gegenwärtigen P8-Impuls und dem unmittelbar folgenden P8-Impuls akkumulierten Taktimpulse P9) auf die Q-Ausgänge des Periodenzwischenspeichers übertragen wird. Die Q-Ausgänge von IC69 und IC70 gemäß Fig. 3e werden jedoch in einen Zustand hoher Impedanz gesteuert, während P8 hoch ist, so daß diese Q-Ausgänge während der Dauer des P8-Impulses inaktiv sind und die vom Periodenzähler übertragenen Daten nicht aufweisen, bis P8 niedrig wird. Wenn also P8 hoch ist, wird der an den Α-Eingängen der Addierer IC83 und IC84 liegende Datenwert durch die Verbindungen der Widerstände 94 bis 108 mit den logischen Pegeln bestimmt. Der an den A-Eingängen von IC80 bis IC82 während der hohen Phase von P8 liegende Datenwert ist wegen seines geringen Stellenwerts nicht signifikant. Der RUckstellimpuls P11 nach Fig. 4 tritt vor der Anstiegsflanke von P12 auf, so daß das Rechenregister auf null zurückgesetzt wird, bevor es zur Übertragung der Summen-Ausgänge des Addierers getriggert wird. Da die Anstiegsflanke des Impulses P12 am Ende des Impulses P8 auftritt und da der Rückstellimpuls P11 vor der Anstiegsflanke von P12 beendet ist, handelt es sich bei den von den S-Ausgängen des Addierers den D-Eingängen des Rechenregisters zugeführten Daten um den besagten zweiten Teil der Konstanten, und diese "Zahl" wird beim Auftreten der Anstiegsflanke des Impulses P12 auf die Q-Ausgänge des Rechenregisters übertragen. Wie erwähnt, sind der Haupt-Taktimpuls P1 und der Ereignisimpuls P8 synchronisiert, uiid da P 12 den Kehrwert von P1 darstellt, ist P12 gemäß Fig. 4 mit P8 umgekehrt synchronisiert. Der Impuls P12, der an dem durch den Ereignisimpuls P8 markierten Anfang des gegenwärtigen Intervalls auftritt, bildet denjenigen Impuls, bei dessen Anstiegsflanke, die der abfallenden Flanke von P8 entspricht, die Konstante in das Rechenregister geladen wird. Der Wert dieses Teils der Konstanten ist beim Auftreten des nächsten P12-Impulses geladen worden, und das Rechenregister überträgt die durch die neuen Summenausgänge des Addierers bewirkte Änderung nicht auf seine Ein-

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gänge, bis die Anstiegsflanke des nächsten P12-Impulses auftritt. Der Wert der Konstanten ist nach Kenntnis der Frequenz des Kristalloszillators und somit des Haupt-Taktimpulses P1 für die Einheiten der gesuchten Impulsfolgefrequenz berechnet.

Die Division erfolgt durch wiederholte Subtraktion unter Verwendung eines Parallel-Addiernetzwerkes mit zweier Komplement-Arithmetik. Gemäß Fig. 3e ist IC30-9 mit der Gleichspannungsklemme 22 (+15V) verbunden, IC80-14 mit IC31-9, IC81-14 mit IC82-9, IC82-14 mit IC83-9, IC33-14 mit IC34-9, IC84-14 mit IC59-9 (dem Eingang des invertierenden Sechsfach-Puffers IC59), IC59-10 mit IC73-5, IC73-7 mit IC79-5 und IC79-7 mit der Leitung W16 zur Übertragung des Ausführungsimpulses P13, womit die ein- uns austretenden Impulse der Addierer I €80 bis IC84 und der voreinstellbaren Zähler IC78 und IC79 jeweils in Serie geschaltet sind. IC78-10 und IC79-10 sind an die Klemme 22 angeschlossen. Nach Laden der Konstanten kehren die Ausgänge der Pericdenzwischenspeicher IC69 und IC70 in den aktiven Zustand zurück, da der Ereignisimpuls P8 mit der Anstiegsflanke von P12 niedrig wird, wodurch die Konstanten-Einstellung durch die Widerstände 9^ bis 103 für den Rest der Rechnung unberücksichtigt bleibt. Der Wert des Periodenzwischenspeichers (d.h. die Anzahl von in dem Periodenzähler 72 akkumulierten P9-2ählwerten) wird wiederholt vom Wert der durch die Signalimpulse P12 in das Rechenregister und die voreinstellbaren Zähler eingegebenen Konstanten abgezogen, bis der Inhalt der voreinstellbaren Zähler auf gleich odei kleiner null reduziert worden ist. Die Anzahl der durchgeführten Subtraktionsschritte (die Anzahl von P12-Impulsen) wird in dem Block B11 gezählt und gibt die gesuchte Folgefrequenz der am Eingang auftretenden Ereignisse an.

Ist der Inhalt der voreinstellbaren Zähler auf gleich oder kleiner null reduziert worden, so wird der Ausführungsimpuls PI3 von IC79 niedrig,, was anzeigt, daß die Division beendet ist, Da die Leitung WI6 den Anschluß IC79-7 nach Fig. 3e mit dem Anschluß IC12-3 nach Fig. 3a verbindet, hat der Übergang von

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P13 ins Negative zur Folge, daß der Impuls P12 durch das NAND-Glied IC12 ausgetastet wird. Somit verhindert der übergang des Ausführungsimpulses P13 ins Negative, daß P12 zusätzliche Rechenimpulse erzeugt. Außerdem wird durch den Übergang von P13 ins Negative ein monostÄbiler Multivibrator 112 nach Fig. 2b getriggert, dessen Q-Ausgangsimpuls P14 die Anzeigeeinrichtung 114 auf den Wert der neu berechneten Impulsfolgefrequenz bringt, was im folgenden genauer beschrieben wird. Diese neue Impulsfolgefrequenz wird eingespeichert und über Anzeigetreiber und Anzeigeeinrichtungen angezeigt, bis eine weitere Berechnung der Impulsfolgefrequenz erfolgt ist, d.h. bis das nächste Ereignissignal P8 auftritt.

Der Impulsfrequenzzähler ist in dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel eine vierziffrige Einheit, die die vier wahren signifikanten Ziffern darstellt. Die Anzahl von Registern, Addierern und Zählern, die erforderlich ist, um die Division genau durchzuführen und gleichzeitig volle Auflösung beizubehalten, wird durch die Anzahl der anzuzeigenden Ziffernstellen bestimmt. Die Erfindung beschränkt sich weder auf eine vierziffrige Einheit noch auf die in den Zeichnungen gezeigte Anzahl von Registern, Addierern und Zählern. Beispielsweise können die voreinstellbaren Zähler durch zusätzliche Addierer und Register ersetzt werden, wenn auch die Verwendung der voreinstellbaren Zähler wegen der geringeren Anzahl an Schaltungselementen und der daher geringeren Kosten bevorzugt wird.

Die Erfindung vermittelt eine Anzeige der gesuchten Impulsfolgefrequenz mit außerordentlich kurzer Ansprechzeit infolge der verringerten Rechenzeit. Beim Teilen der Konstanten durch die Periode (d.h. durch die Anzahl von zwischen Ereignisimpulsen P8 in dem Periodenzähler 72 akkumulierten P9-Impulsen) wird der gesamte Wert der Periode repetitiv von der Konstanten abgezogen, ohne das vor jeder Subtraktion bis zu dem Periodenwert aufwärts gezählt werden müßte. In der gezeigten vierziff- rigen Einheit mag die Konstante beispielsweise ein Maximum von etwa 100 Millionen haben, wobei dann äle längste Periode etwa 10000 in dem Periodenzähler akkumulierte Zählwerte hätte. In

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diesem Fall wird 1OOOO wiederholt von 100 Millionen abgezogen, ohne daß vor jeder Subtraktion bis hinauf zu 10000 gezählt werden müßte. Die Einheit zählt nur einmal (vor der ersten Subtraktion) bis auf 10000, und alle weiteren Subtraktionen werden durchgeführt, ohne daß abgewartet werden muß, bis ein Inkrement-Vorgang auf den Periodenwert beendet ist; d.h. es wird auf den Wert der Periode (des Teilers) während der Messung der Periode durch den Periodenzähler 72 inkrementiert, und dieser Periodenwert wird repetitiv von der Konstanten abgezogen, ohne vor jeder Subtraktion erneut auf den Periodenwert zu inkrementieren. Erneute Erhöhung auf den Periodenwert vor jeder Subtraktion bewirkt eine wesentliche Erhöhung der Rechenzeit; die hier offenbarte vierziffrige Einheit gestattet beispielsweise eine Verringerung der Rechenzeit um einen Faktor von 10000 gegenüber Systemen, bei denen jedes Mal wieder inkrementiert wird.

Die Erfindung vermittelt ferner eine Anzeige der gesuchten Impulsfolgefrequenz für jedes Ereignisintervall und nicht nur für jedes zweite Intervall; d.h. eine Berechnung wird für jede Periode, nicht nur für jede zweite Periode, durchgeführt. Der Periodenzähler wird nämlich durch Taktimpulse P9 kontinuierlich inkrementiert, und es gibt keinen Abschaltzyklus zur Durchführung der Berechnung der Impulsfolgefrequenz, da jeder Impuls P8 nicht nur das Ende einer Periode sondern auch den Anfang einer neuen Periode markiert. Während also der Periodenzähler 72 zur Messung der jeweiligen Periode die in dem gegebenen Intervall auftretenden P9-Impulse zählt, wird gleichzeitig eine Berechnung der gesuchten Impulsfolgefrequenz anhand der Anzahl von in dem unmittelbar vorhergehenden Intervall gezählten P9-Impulse durchgeführt. Die Vorrichtung erfordert also nicht im Anschluß an einen Arbeitszyklus einen Abschaltzyklus zur Durchführung der Berechnung der Impuls folgefrequenz und beschränkt sich daher nicht auf die Messung lediglich der Intervalle 1, 3» 5, 7..., während die Intervalle 2, 4, 6, 8... ausgeschaltet sind; vielmehr wird jedes einzelne Intervall gemessen. Während das Intervall 4 gemessen wird, wird die Berechnung der Impulsfolgefrequenz für das Intervall

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3 durchgeführt; während das Intervall 5 gemessen wird, erfolgt die Berechnung der gesuchten Impulsfolgefrequenz für das Intervall 4; usw. Wegen der erwähnten hohen Rechengeschwindigkeit ist die Berechnung der Impulsfolgefrequenz lange vor dem Ende des Intervalls (d.h. dem nächsten P8-Impuls) beendet, was allerdings von der unteren Grenze der zu messenden Periode abhängt, die ihrerseits eine Funktion der Ansprechzeit der verwendeten integrierten Schaltungselemente und dem gewünschten Gleichgewicht aus Genauigkeit und Auflösung ist, wie dies im folgenden beschrieben wird.

Die Anzahl der Register, Addierer und Zähler, die erforderlich ist, um die Division genau auszuführen und gleich zeitig volle Auflösung beizubehalten, bestimmt sich nach der Gleichung für die gesuchte Impulsfolgefrequenz. Die maximale Impulsfolgefrequenz entspricht der minimalen Periode nach der Gleichung:

maximale Impuls folge frequenz =

Da das System mit ganzen Zahlen arbeitet, ist die Konstante gleich dem Produkt aus maximaler Impulsfolgefrequenz und minimaler Periode, was bei Einsetzen in die obige Gleichung ergibt:

-axiale Impulstolgefre^en*

Um die Auflösung beizubehalten, ist die minimale Größe der Periodenanzahl (d.h. der Anzahl von P9-Impulsen) im wesentlichen gleich der maximalen Impulsfolgefrequenz (der Anzahl von P12-Impulsen), d.h. die kürzeste zu messende Periode ergibt die kleinste Anzahl von in dem Intervall zwischen PS-Ereignisimpulsen aufgezeichneten P9*-Taktimpulsen, und diese minimale Anzahl von P9-Impulsen entspricht der maximalen Anzahl von erforderlichen Subtraktionsschritten, d.h. der Anzahl von P12-Impulsen. Dies läßt sich durch Verringern der Impulsfolgefrequenz zeigen, was einer Steigerung der Periode entspricht. Eine Verringerung der Impulsfolgefrequenz um das

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kleinste ganzzahlige Inkrement 1 entspricht einer Erhöhung der Periode um mindestens 1, d.h.

(max Inroulsfoleefreauenz)-1 = ^(max· ^ImP^ffrq) x( min. Per.) (.max. lrapuisioigeirequenz; ι - (min. Periode) + 1

Für eine vierziffrige Einheit beträgt die maximale Zahl der Impulsfolgefrequenz gleich 9999, so daß

QQQA - (9999) x (min. Periode)
^yyyö " (min. Periode) + 1 '
10

so daß

minimale Periode = 10000.

In ähnlicher Weise ist für eine fünfziffrige Einheit die minimale Periodenzahl 100,000, für eine sechsziffrige Einheit 1,000,000 usw. Da die minimale Größe der Periodenzahl bei einer vierziffrigen Anzeige der gesuchten Impulsfolgefrequenz fünf Stellen sind, sind die letzten vier Ziffern der Konstanten nicht signifikant und werden somit nicht eingestellt, da das System ganzzahlig arbeitet und Bruchteile vernachlässigt werden. In ähnlicher Weise lassen sich bei einer fünfziffrigen Anzeige der gesuchten Impulsfolgefrequenz die letzten fünf Ziffernstellen der Konstante vernachlässigen, usw.

Um eine Impulsfolgefrequenz von 1 anzuzeigen, müßte die Periodenzahl größer als 1/2 der Größe der Konstanten sein, wobei die Auflösung verloren ginge, da die Periode bei einer resultierenden Anzeige der Impulsfolgefrequenz von 1 zwischen der Zahl der Konstanten und der halben Zahl der Konstanten beliebig varrieren kann. Ändert man die Periode maßstäblich um den Faktor 10, 100 oder 1000 und fügt man hinter der Einer-, Zehner-, Hunderter- bzw. Tausender-Stelle in der Anzeige der gesuchten Impulsfolgefrequenz ein Komma ein, so behält die Anzeige ihre Auflösung bei, und die Anzahl der für die Teiler-Schaltungen in den Blöcken B5 und B7 erforderlichen Schaltungselemente verringert sich, wie dies im folgenden beschrieben wird. Die Anzahl an signifikanten Stellen erhöht sich von eins (0001 auf vier (1000). Es wird also mit Gleitkomma gearbeitet

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und die Periodenzahl um Faktoren 1, 10, 100 bzw. 1000 maßstäblich geändert. Dadurch wird jede Dezimalstelle optimal ausgenutzt, um für jede gesuchte Impulsfolgefrequenz vier echte signifikante Ziffern zur Verfügung zu stellen. Durch Erzeugen einer Hysterese in der Kommaverschiebung verringert sich die Anzahl an signifikanten Ziffern auf drei (minimum), aber die Ablesbarkeit der Impulsfolgefrequenz erhöht sich.

Die P12-Impulse werden durch die Doppel-BCD-Aufwärtszähler IC35, IC36, IC37, und IC38 nach Fig. 3c gezählt, die dem Zähler 114 nach Fig. 2 entsprechen. Die Leitung W17 ist ferner mit dem Steuereingang IC35-1O des Zählers IC35 verbunden. IC35-14 ist mit IC36-2 verbunden, IC36-6 mit IC37-10 und IC37-14 mit IC38-2. IC35-9, IC36-1, IC37-9 und IC38-1 sind geerdet, so daß die Takteingänge dieser Zähler auf dem logischen niedrigen Pegel liegen und daher durch das von P12 gebildete Steuersignal inkrementiert werden. Die Q-Ausgänge dieser Zähler sind mit den BCD/Sieben-Segment-Speicher-Decodier-Treiber-Einrichtungen IC61, IC62, IC63, IC64 nach Fig. 3c verbunden, die die Einer-, Zehner-, Hunderter- bzw. Tausender-Stellen repräsentieren. Dabei bestehen folgende Verbindungen: IC35-11 mit IC61-7, IC35-12 mit IC61-1, IC35-12 mit IC61-2, IC35-14 mit IC61-6, IC36-3 mit IC62-7, IC36-4 mit IC62-1, IC36-5 mit IC62-2, IC36-6 mit IC62-6, IC37-11 mit IC63-7, IC36-12 mit IC63-1, IC37-13 mit IC63-2, IC37-14 mit IC63-6, IC38-3 mit IC64-7, IC38-4 mit IC64-1, IC38-5 mit IC64-2, IC38-6 mit IC64-6, so daß die Q1- bis Q4-Ausgänge der Zähler an den A- bis D-Eingängen der Speicher-Decodier-Treibereinrichtungen liegen. Vorgesehen ist eine Leuchtdiodenanzeige, wobei die Ausgangsklemmen 13, 12, 11, 10, 9, 15, 14 der Treiber über geeignete Widerstände mit den Eingangsklemmen 1, 13, 10, 8, 7, 2 bzw. 11 der Leuchtdiodeneinheiten LED1 LED2, LED3 und LED4 verbunden sind. Die Klemmen LED1-3, LED2-3, LED3-3 und LED4-3 sind mit der Klemme 22 verbunden. Durch Verbindung der Klemmen 3 und 4 der Treiber mit der Klemme 22 wird dem Lampenprüfeingang (LTF) bzw. den Austasteingängen (BT) ein logischer hoher Pegel zugeführt. Die Anzahl der ausgeführten Subtraktionsschritte wird somit durch die Zähler IC35 bis IC38 gezählt, bis P12 durch das NAND-Glied IC12 beim übergang des

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Ausführungsimpulses P13 ins Negative ausgetastet wird, was das Ende der Division anzeigt.

Im folgenden soll anhand von Fig. 2 die Kommaverschiebung funktionell erläutert und anschließend anhand von Fig. 3 im einzelnen beschrieben werden.

Um die signifikanten Ziffern einer vierziffrigen Anzeige (LED1 bis LED4) der gesuchten Impulsfolgefrequenz optimal auszunutzen, sind vier Kommastellen DP1 bis DP4 erforderlich. Die jeweilige Kommastelle, d.h. ob das Komma in LED1, LED2, LED3 oder LED4 aufleuchtet, bestimmt sich nach dem Zustand eines in zwei Richtungen arbeitenden Universal-Schieberegisters 116, dessen Ausgangssignale über ein Vierfach-Register 118 verzögert an eine Kommatreiber- und -anzeigeeinrichtung 120, die die Kommabeleuchtungen LED1 bis LED4 umfaßt, weitergegeben werden. Das Schieberegister 116 und das Register 118 haben jeweils auf hohem Pegel liegende Eingänge 116-1, 118-1 sowie auf niedrigen Pegeln liegende Eingänge 116-2, 116-3, 116-4 und 118-2, 118-3, 118-4, so daß beim Einschalten oder Zurückstellen der Vorrichtung (Block B1) das Schieberegister anfänglich auf 0001 gestellt wird, was angibt, daß die ganz rechte Kommastelle DP1 eine logische 1 hat, während DP2, DP3 und DP4 eine logische 0 haben, so daß das Komma auf LED1 eingestellt wird. Die Ausgangssignale DP1 bis DP4 des Schieberegisters 116 liegen an den D-Eingängen des Registers 118, und die Q-Ausgänge von 118 führen DP1 bis DP4 über die Verbindungen mit LED1-9, LED2-9, LED3-9 bzw. LED4-9 der Einrichtung 120 zu.

Das Schieberegister wird durch ein Signal P15 taktgesteuert, wobei die Richtung der Verschiebung durch ein Anzeigezähler-Überlaufsignal P19 gesteuert wird. Das Signal P15 wird dann Tand nur dann erzeugt, venn der Zähler 9999 überschreitet oder die jeweils definierte Hysteresezahl, im vorliegenden Fall 0900, unterschreitet. Diese Hysteresezahl kann beliebig gewählt werden und bildet einen Kompromiß zwischen der Anzeige einer maximalen Anzahl signifikanter Ziffern und dem optimalen visuellen Effekt der Anzeige, so daß die gesuchten Impulsfolgefrequenzen nicht schneller be-

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rechnet und angezeigt werden, als sie visuell aufgenommen und behalten werden können.

Eine Unterschreitung wird durch einen Null-Detektor in der tausender Stelle erfaßt, der mit einem Neun-Detektor in der hunderter Stelle einer NAND-Verknüpfung unterworfen wird. Der Null-Detektor umfaßt ein Doppel-NOR-Glied IC85, IC86 mit vier Eingängen, die mit den Q1- bis Q4-Ausgängen des Zählers für die Tausender-Dekade verbunden sind. Am Ausgang dieses Null-Detektors erscheint eine logische 1, wenn die Tausender-Dekade auf null steht* Der Neun-Detektor umfaßt ein NAND-Glied IC22 mit zwei Eingängen, die mit den Q1- und Q4-Ausgängen des Zählers für die Hunderter-Dekade verbunden sind; am Ausgang dieses Neuen-Detektors erscheint eine logische 0 wenn die Hunderter-Dekade des Anzeigezählers eine Neun enthält. Die Null- und Neun-Detektoren werden durch IC23 der NAND-Verknüpfung unterworfen und erzeugen das Signal P 17, das nur dann auf niedrigen Pegel ist, we η die Zahl des Anzeigezählers kleiner ist als 0900.

Ein überlauf bzw. eine Überschreitung des Anzeigezählers wird durch einen Übergang des Null-Detektors ins Positive erfaßt, wodurch der Ü-Ausgang P16 des Flip-Flops IC4 auf einen niedrigen Zustand geklemmt wird. P 16 und P17 werden durch IC24 einer NAND-Verknüpfung unterworfen, so daß ein Signal P18 erzeugt wird, das mit dem ^-Ausgang P19 des abfallflanken-getriggerten monostabilen Multivibrators 112 durch IC25 einer NAND-Verknüpfung unterworfen wird, so daß der Impuls P19 durch IC25 so gesteuert wird, daß eine Verschiebung (durch P15) dann und nur dann hervorgerufen wird, wenn die Zahl in dem Anzeigezähler kleiner ist als 0900 oder ein Überlauf aufgetreten ist. Die Verschiebungsrichtung wird durch das Fehlen (Linksverschiebung) bzw. die Anwesenheit (Rechtsverschiebung) eines Zähleranzeige-Überlaufsignals P16 gesteuert. Zu Beginn der nächsten Rechnung werden sämtliche Detektoren und Anzeigezähler durch P8 zurückgestellt.

Der verschobene Zustand des Schieberegisters 116 wird während des jeweiligen Intervalls bei Auftreten von Unteroder Überschreitung nicht unmittelbar auf die Kommaanzeige-

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einrichtung 120 übertragen, weil der Anzeigezähler, der LED1 bis LED4 umfaßt, noch die gesuchte Impulsfolgefrequenz für das vorhergehende Intervall anzeigt. Bei Auftreten des nächsten Ereignissignals P8 (Ende des jeweiligen und Beginn des nächsten Intervalls) werden die voreinstellbaren Zähler wieder aufgesteuert, so daß das Ausführungssignal P13 hoch wird und bewirkt, daß auch der Q-Ausgang des monostabilen Multivibrators 112 auf hohen Pegel gelangt und der Impuls P1A das Register 118 zur Übertragung der Ausgänge DP1 bis DP4 von 116 an die Kommaanzeigeeinrichtung 120 ansteuert. Die Kommaverschiebung erfolgt also, wenn die Anzeige der gesuchten Impulsfolgefrequenz auf neuesten Stand gebracht worden ist.

Die Frequenzteilung für die Kommaverschiebung erfolgt durch den Teiler 80 nach Fig. 2b, der drei Dekadenzähler IC32, IC33 und IC34 umfaßt. Für eine vierziffrige Anzeige v/erden drei Dekaden verwendet. Die Ausgangssignale von 80 zur Kommaverschiebung sind: die Frequenz von P1; P1 in der Frequenz geteilt durch 10; P1 in der Frequenz geteilt durch 100; und P1 in der Frequenz geteilt durch 1000. Diese Ausgangssignale werden dem Zähler 82 zugef hrt. Der Wähler wird durch die Komma-Ausgangssignale des Schieberegisters 116 derart gesteuert, daß DP1 P1 bestimmt; DP2 P1 durch 10; DP3 P1 durch 100; und DP4 P1 durch 1000. Am Ausgang des Wählers 82 erscheint das Signal P20, das dem Teiler 76 und dem Wähler 78 nach Fig. 2 zugeführt wird und der Kommaverschiebung entspricht, in dem es das Maß angibt, mit dem der Periodenzähler 72 zwischen Ereignissignalimpulsen P8 inkrementiert (P9) wird.

Im folgenden soll die Kommaverschiebung im einzelnen anhand von Fig. 3 erläutert werden, wobei diese Figur die Anordnung nach Fig. 2 noch detaillierter zeigt mit der Ausnahme, daß das Register 118 weggelassen worden ist, um eine von vielen möglichen Varianten beispielsweise darzustellen.

Das in zwei Richtungen arbeitende Universal-Schieberegister 116 nach Fig. 2b ist als einzelnes Bauelement ver-

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fügbar; es kann jedoch beispielsweise auch durch den Vierfach-Datenzähler IC65 nach Fig. 3b und die Flip-Flops IC5 bis IC8 nach Fig. 3d ausgeführt werden. Die Leitungen W18, W19, W20 und W21 sind mit den Anschlüssen IC65-4, IC65-2 und IC65-7, IC65-15 bzw. IC65-5, IC65-3 verbunden, so daß DP1, DP2, DP3 und DP4 auf die Eingänge X1, X2 und YO, Y3 und Y1, Y2 des Vierfach-Datenwählers rückgekoppelt werden. Die Anschißsse IC65-6 und IC65-1 sind geerdet, so daß die Eingänge XO und Y3 auf niedrigem Pegel liegen. Die Z-Ausgänge des Datenwählers liegen an den D-Eingängen der D-Flip-Flops IC5 bis IC8 über folgende Verbindungen: IC65-10 mit IC5-5, IC65-11 mit IC6-9, IC65-12 mit IC7-5 und IC65-13 mit IC8-9. Die Ü-Ausgänge dieser Flip-Flops liegen über invertierende Sechsfach-Puffer IC54 bis IC57 an den Leitungen W18 bis W 21, wobei die Anschlüsse folgendermaßen geschaltet sind: IC5-2 ist mit IC54-3 und IC54-2 mit VM8 verbunden; IC6-12 mit IC55-5 und IC55-4 mit W19; IC7-2 mit IC56-14 und IC56-15 mit W15; IC8-12 mit IC57-11 und IC57-12 mit W21. Die Löscheingänge IC6-10, IC7-4 und IC8-10 der Flip-Flops IC6 bis IC8 sowie der Setzeingang IC5-6 des Flip-Flops IC5 sind zur Herstellung der Anfangsbedingungen beim Einschalten oder Rückstellen der Vorrichtung mit dem Block B1 verbunden. Die Leitungen W18 bis W21 führen an LED1-9, LED2-9, LED3-9 bzw. LED4-9, so daß die Ausgänge ZO bis Z3 von IC65, die über Register IC5 bis IC8 und invertierende Puffer IC5A bis IC57 geführt sind, jeweils die Signale DP1 bis DP4 für die Stellung und Verschiebung des Kommas liefern. DP1 bis DP4 werden durch Anlegen des Impulses P15 an die Takteingänge der Flip-Flops IC5 bis IC8 über die Leitung W22, die IC25-3 nach Fig. 3c mit IC8-11, IC7-3, IC6-11 und IC5-3 nach Fig. 3d verbindet, durchgelassen. In Abhängigkeit von P15 wird das Komma verschoben, wobei P15, wie oben erwähnt, dann und nur dann erzeugt wird, wenn der Anzeigezähler eine Unter- oder Überschreitung aufweist. Die Feststellung von Unter- und Überschreitungen erfolgt, wie oben beschrieben, wobei folgende Schaltungsverbindungen nach Fig. 3c bestehen: IC37-11 ist mit IC22-13 verbunden; IC37-14 mit

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IC22-12; IC38-3 mit IC85-12; IC38-4 mit IC85-11; IC38-5 mit IC85-1O; IC38-6 mit IC85-9 und IC86-2 über IC86-5; IC85-13 mit IC23-8; IC22-11 mit IC23-9; IC86-1 mit IC4-11; Klemme 22 mit IC4-9; IC4-8 mit Erde; IC4-12 mit IC24-6; IC23-1O mit IC24-5; IC24-4 mit IC25-2; IC45-4 mit IC25-1; und IC25-3 zur Übertragung von P15 mit der Leitung W22.

Der monostabile Multivibrator 112 nach Fig. 2b umfaßt gemäß Fig. 3c einen Kondensator 122 mit 220 pF, dessen eine Elektrode mit der Leitung W16 und dessen andere Elektrode mit dem Widerstand 124 von 33 KQ verbunden ist, wobei der Widerstand 124 selbst an die beiden Eingänge IC45-5 und IC45-6 des NOR-Gliedes IC45 angeschlossen ist, sowie ferner einen Widerstand 126 von 33 Kfi, der zwischen die Klemme 22 und den Verbindungspunkt von 122 und 124 eingeschaltet ist.

Wie erwähnt, wird der Ausgang des NAND-Gliedes IC23 (P17) bei Auftreten einer Unterschreitung niedrig, während der Q-Ausgang (P16) des Flip-Flops IC4 bei Auftreten einer Überschreitung niedrig wird. P16 und P17 werden durch IC24 einer NAND-Verknüpfung unterworfen und ergeben das Signal P18, das niedrig wird, wenn eine Unterschreitung oder eine Überschreitung auftritt. Der Abfall des Übertragungssignales P13 von IC79-7 (das die Beendigung einer Rechnung anzeigt) triggert den monostabilen Multivibrator, wobei die durch IC45 ausgeführte Inversion das Signal P19 erzeugt, das hoch wird, wenn P 13 niedrig wird. P18 und P19 werden durch IC25 einer NAND-Verknüpfung unterworfen und ergeben das Signal P15» das bei Auftreten einer Unterschreitung oder einer Überschreitung hoch wird und somit die Flip-Flops IC5 bis IC8 ansteuert* so daß die Ausgangssignale von IC45 an die Eingänge DP1 bis DP4 von LED1 bis LED4 übertragen werden.

Die Richtung der Kommaverschiebung wird durch die Ausgänge des Flip-Flops IC4 gesteuert. Wie erwähnt, wird der Q-Ausgang (P16) von IC4 bei Auftreten einer Überschreitung niedrig. Das Signal am ^-Ausgang liegt außerdem über die Leitung W23, di« IC4-12 mit IC65-9 verbindet, am Α-Eingang von IC65. Der Q-Ausgang von IC4 führt über eine Leitung W24, die IC4-13 mit

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IC65-14 verbindet, dem B-Eingang von IC65 ein Signal P21 zu. Bei Überschreitung wird somit P21 hoch und bewirkt, daß das Komma nach links verschoben wird, indem die Ausgänge ZO bis Z3 von IC65 geändert werden, wobei IC65 bei Ansteuerung durch IC5 bis IC8 die logischen Zustände von DP1 bis DP4 ändert. Sind P16 und P15 hoch, so ist eine Ünterschreitung aufgetreten, und IC65 verschiebt das Komma nach rechts. Sämtliche Detektoren und Anzeigezähler werden am Beginn der nächsten Rechnung durch P8 zurückgestellt, wobei dieses Signal über die Leitung W25 von der Leitung W11 den Anschlüssen IC4-10, IC38-7, IC37-15, IC36-7 und IC35-15 zugeführt wird.

Gemäß Fig. 3b erfolgt die Frequenzteilung und Wahl für die Kommaverschiebung durch die Doppel-BCD-Aufwärtszähler IC32, IC33, und IC34, die NAND-Glieder IC15 bis IC18, die jeweils zwei Eingänge aufweisen, und das NAND-Glied IC14 mit vier Eingängen, was dem Teiler 80 und dem Wähler 82 nach Fig. 2b entspricht. Wie erwähnt, wird die Frequenz von 1 MHz des Kristalloszillators durch IC31 durch zehn geteilt, so daß der Haupt-Taktimpuls ΡΪ mit einer Frequenz von 100 KHz gebildet wird. Die Frequenz von P1 wird du ch die Zähler IC32 bis IC34 zur Erzeugung der Impulse P22 bis P24 weiterhin geteilt, wobei P22 eine Frequenz von 10 KHz, P 23 eine Frequenz von 1KHz und P24 eine Frequenz von 100 Hz hat. IC31-9, IC32-1, IC33-9 und IC34-1 sind geerdet, so daß die Takteingänge dieser Zähler niedrig sind und die Zähler durch die Signale niedrigen Pegels aus dem Inverter IC42 inkrementiert werden können. Das Frequenzsignal des Kristalloszillators wird dem Steuereingang des ZählersIC31 Über die Verbindung der Anschlüsse IC42-3 mit IC31-10 zugeführt. Der Q4-Ausgang von IC31 liegt über die Verbindung IC31-14 mit IC32-2 am Steuereingang von IC32. Der Q4-Ausgang von IC32 liegt über die Verbindung IC32-6 mit IC33-10 am Steuereingang von IC33. Der Q4-Ausgang von IC33 liegt über die Verbindung von IC33-14 mit IC34-2 am Steuereingang von IC34. Der Q4-Ausgang (PI-Impulse) von IC31 wird mit DP1 durch IC15 einer NAND-Funktion unterworfen, wobei IC31-14 mit IC15-1 und W18 mit IC15-2 verbunden ist. Der Q4-Ausgang von IC32 (die nur bei jedem zehnten

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P1-Impuls auftretenden Impulse P22) wird mit DP2 durch IC16 einer NAND-Verknüpfung unterworfen, wobei IC32-6 mit IC16-6 und "19 mit IC16-5 verbunden ist. Der Q4-Ausgang von IC33 (die nur bei jedem hundertsten P1-Impuls auftretende Impulse P23) wird mit DP3 durch IC17 einer NAND-Verknüpfung unterworfen, wobei IC33-14 mit IC17-13 und W20 mit IC17-12 verbunden ist. Der Q4-Ausgang von IC34 (die nur bei jedem tausendsten P1-Impuls auftretenden Impulse P24) wird mit DP4 durch IC18 einer NAND-Verknüpfung unterworfen, wobei IC34-6 mit -IC18-8 und W21 mit IC18-9 verbunden ist. Die Ausgänge der NAND-Glieder IC15 bis IC18 bilden die Eingänge des NAND-Gliedes IC14, wobei die Anschlüsse IC15-3 mit IC14-12, IC16-4 mit IC14-11, IC17-11 mit IC14-10 und IC18-10 mit IC14-9 verbunden sind.

Nimmt man beispielsweise den Fall, daß DP1 hoch ist und DP2, DP3 und DP4 niedrig sind (0001), so wird durch die NAND-Verknüpfung der negativ werdenden P1-Impulse mit dem positiven DP1-Impuls bei jedem Übergang von P1 ins Negative ein hoher Impuls P25 erzeugt, während die NAND-Verknüpfung von P22 mit DP2, von P23 mit DP3 und von P24 mit DP4 bei jedem zehnten, hundertsten bzw. tausendsten P1-Impuls niedrige Signale P26, P27 bzw. P28 ergibt. Die NAND-Verknüpfung von P25 (hoch) und P26 bis P28 (niedrig) ergibt den positiven Impuls P20, der in gleicher Folge wie P1 auftritt.

Betrachtet man als weiteres Beispiel den Fall, daß DP3 hoch ist und DP1, DP2 und DP4 niedrig sind (0100), so wird durch die NAND-Verknüpfung des negativ auftretenden Impulses P23 mit dem positiven DP3 bei jedem Übergang von P23 ins Negative (bei jedem hundertsten P1-Impuls) der hohe Impuls P27 erzeugt, während P25, P26 und P28 mit der Folgefrequenz von P1, P22 bzw. P24 negativ werden. Die NAND-Verknüpfung von P27 (bei jedem hundertsten P1-Impuls hoch) mit P25, F36 und P28 (mit jedem, jedem zehnten bzw. jedem tausendsten P1-XmpuLs niedrig) ergibt somit den positiven Impuls Ρ2Ό, der mit der Frequenz von P1 dividiert durch 100, d.h. mit 1KHz, auftritt.

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Die Leitung W26 führt den Impuls P20 dem Block B5 gemäß Fig. 2a und 3a zu, und W12 führt den Impuls P9 zur Inkrementierung des Periodenzählers 72 (IC76 und IC77) gemäß Fig. 2c und 3d. Wie ersichtlich, steuern die logischen Zustände von DP1 bis DP4 (die durch die Ausgänge ZO bis Z3 von IC65 bestimmt werden) die Frequenz des Impulses P20, der seinerseits die Frequenz bestimmt, mit dem die Periodenzähler in dem Intervall zwischen Ereignisimpulsen P8 inkrementiert werden. DP1 bestimmt P1, DP2 P22, DP3 P23 und DP4 P24. Eine Kommaverschiebung ändert somit die Anzahl von Zählwerten (P9-Impulsen), die in den Periodenzählern IC76 und IC77 akkumuliert werden, um die jeweilige Potenz von 10, wodurch wiederum der Quotient der Konstanten und die Periode geändert werden und eine Anzeige der gesuchten Impulsfolgefrequenz erzeugt wird, bei der die Kommaverschiebung durch Zuordnung neuer lekadenstellen-Werte kompensiert wird.

Im folgenden soll die Periodenmittelung funktionell anhand von Fig. 2a und danach im Detail anhand von Fig. 3a beschrieben werden.

Die Periodenmittelung erfolgt durch zwei Gruppen von Teilern 76 und 62 zur Erzeugung mehrerer Frequenzen und zwei Gruppen von Wählern 78 und 64. Der Teiler 62 ist in die das Ereignis-Eingangssignal führende Leitung W5 eingeschaltet und unterteilt die Folgefrequenz der Ereignisimpulse P2, während der andere Teiler P76 in die Taktausgangsleitung W26 der Kommateiler eingeschaltet ist und die Folgefrequenz der Taktimpulse P20 untertexlt. Am Ausgang des Teilers 76 treten verschiedene Frequenzen von P20 auf, am Ausgang des Teilers 62 verschiedene Frequenzen von P2. Beispielsweise mag der Teiler 76 die Frequenz von P20 durch 1, durch eine gewisse Zahl M1, oder durch eine andere gewisse Zahl M2 usw., der Teiler 62 die Frequenz von P5 durch N1, N2 und so weiter teilen. Bestimmen die Wähler 78 und 64 die gleichen Teilerausgänge von 76 und 62, beispielsweise M1 und N1 mit M1 = N1, dann bildet die Impulsfolgefrequenz, die aus den im Periodenzähler 72 nach Fig. 2c akkumulierten Zählwerten P9 berechnet

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wird, das wahre arithmetische Mittel der Folgefrequenz von Ereignissen über sämtliche N1 Ereignisse, da eine Rechnung erst dann durchgeführt wird, wenn die programmierte Anzahl N1 von Ereignisimpulsen P2 aufgetreten ist. Die Wähler 73 und 64 gestatten eine externe Wahl der Frequenzunterteilung der beiden Signale P20 und P2, um den Impulsfrequenzzähler für den jeweiligen Verwendungszweck optimal einzusetzen. Werden beide Signale durch die gleiche Zahl dividiert, so tritt eine Periodenmittelung auf, wobei die Anzahl der gemittelten Perioden der an den Teilern 76 und 62 eingestellten Zahl gleich ist. Werden die Signale P2 und P20 nicht durch die gleiche Zahl dividiert, so erfolgt eine Maßstabsänderung, die den Bereich des Impulsfrequenzzählers erweitert und die Anzeige der gesuchten Impulsfolgefrequenz um die Maßstabszahl ändert.

Gemäß Fig. 3a entsprechen die BCD-Aufwärtszähler IC29 und IC30 dem Teiler 62 nach Fig. 2a, die Schalter 66, 68 und 70 und das NAND-Glied IC11 mit drei Eingängen dem Wähler IC29-9 und IC30-1 sind geerdet, so daß die Taktimpulse dieser Zähler niedrig sind und die Zähler durch den Abfall von P2 an den Steuereingängen inkrementiert werden. W5 ist mit IC29-1O verbunden und IC29-14 mit IC3O-2. IC29 teilt die Frequenz von P2 durch 10, da sein Q4-Ausgang bei jedem zehnten P2-Impuls einen negativen Impuls P29 erzeugt. IC30 teilt die Frequenz von P2 durch 100, da sein Q4-Ausgang bei jedem hundertsten P2-Irapuls {d.h. bei jedem zehnten P29-Impuls) einen negativen Impuls P30 erzeugt. Für die Beschreibung von Fig. 2a hieße dies, da3 N1 = 10 und N2 = 100 wäre. W5 ist über den Schalter 66, wenn dieser geschlossen ist, mit IC11-11 verbunden, IC29-14 über den Schalter 68 mit IC11-12 und IC30-6 über den Schalter 70 mit IC11-13. In Serie mit den Eingängen des NAND-Gliedes IC11 können Widerstände 128, 130 und 132 von je 1ΚΩ geschaltet sein. Die Schalter 66, 68 und 70 sind von außen zugänglich und verbinden jeweils im geöffneten Zustand die Anschlüsse IC11-11, IC11-12 und IC11-13 über Widerstände 13^, 136 bzw. 138 von jeweils 33 KQ mit der Gleichspannungsklemme 22 von +15V.

Sind nun beispielsweise der Schalter 66 geschlossen und

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die Schalter 68 und 70 offen, so liegt P2 am Eingang des NAND-Gliedes IC11, während die anderen beiden Eingänge auf hohem Pegel liegen. Da die Impulse P2 negativ sind erzeugt das NAND-Glied positive Impulse P3, die mit der gleichen Frequenz wie P2 auftreten. P3 wird über B6 geleitet und erzeugt den Ereignisimpuls P8,der die gleiche Frequenz wie der am Eingang liegende Ereignisimpuls P 2 hat. Somit erfolgt keine Periodenmittelung, und die Berechnung der gesuchten Impulsfolgefrequenz wird für Jedes einzelne Intervall zwischen Ereignissen P2, das dem Intervall zwischen den P8-Ereignisimpulsen gleich ist, durchgeführt und angezeigt .

Sind gemäß einem anderen Beispiel der Schalter 68 geschlossen und die Schalter 66und 70 offen, so liegt am Eingang IC11-12 der negative Impuls P29, während die anderen beiden Eingänge des NAND-Gliedes IC11 hoch sind. Daher tritt der positive Ausgangsimpuls P3 mit der Frequenz von P29, d.h. bei jedem zehnten P2-Impuls auf. P8 wird nun nur bei jedem zehnten Ereignis-Eingangsimpuls P2 erzeugt, so daß die Berechnung der gesuchten Impulsfolgefrequenz (die immer noch für jedes Intervall zwischen P8-Impulsen durchgeführt wird) bei jedem zehnten Ereignis P2 durchgeführt und angezeigt wird; wird P20 auch noch durch zehn dividiert, so erfolgt eine Periodenmittelung über zehn Intervalle zwischen den Ereignis-Eingangsimpulsen.

Die BCD-Aufwärtszähler IC27 und IC28 entsprechen dem Teiler 76 nach Fig. 2a, während die Schalter 140, 142 und 144 sowie das NAND-Glied IC10 mit drei Eingängen dem Wähler 78 entsprechen. IC27-9 und IC28-1 sind geerdet, so daß die Takteingänge dieser niedrig sind und die Zähler daher durch den Abfall von P2 an ihren Steuereingängen inkrementiert werden. W26 ist mit IC27-10 verbunden und IC27-14 mit IC28-2. IC27 teilt die Frequenz von P20 durch zehn und erzeugt bei jedem zehnten P20-Impuls an seinem Q4-Ausgang den negativen Impuls P31. IC28 teilt die Frequenz von P2Ö durch 100 und erzeugt an seinem Q4-Ausgang bei jedem hundertsten P20-Impuls (d.h. bei jedem zehnten P31-Impuls) einen negativen Impuls P32.

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Für die Beschreibung von Figur 2a bedeutet dies, daß M1 gleich 10 und M2 gleich 100 sind. W26 ist über den Schalter 140, wenn dieser geschlossen ist, mit IC10-5 verbunden, IC2V-14 über den Schalter 142 mit IC10-4 und IC23-6 über den Schi 1-ter 144 mit IC10-3. In Serie mit den Eingängen des NAND-Gliedes IC10 können Widerstände 146, 148 und 150 mit je 1 KP geschaltet sein. Die Schalter 140, 142, 144 sind von außen zugänglich und verbinden im offenen Zustand die Anschlüsse IC10-5, IC10-4 bzw. IC10-3 Jeweils über Widerstände 152, 154 und 156 von je 33 KQ mit der Gleichspannungsklemme 22 von + 15 V.

Sind der Schalter 140 geschlossen und die Schalter 142 und 144 offen, so liegt der negative Impuls P20 am Eingang IC10-5 des NAND-Gliedes IC10, während die anderen beiden Eingänge auf hohem Pegel liegen. Das NAND-Glied erzeugt dann den positiven Impuls P9, der mit der gleichen Frequenz wie P20 auftritt, sodaß die Periodenzähler IC76 und IC77 nach Fig. 3 mit der Frequenz inkrementiert werden, die durch die Kommateiler bestimmt wird und P20 erzeugt.

Sind der Schalter 144 geschlossen und die Schalter 140 und 142 offen, so wird P9 bei jedem hundertsten Impuls P20 erzeugt, und die Periodenzähler IC76 und IC77 werden hundertmal langsamer inkrementiert, als es der Frequenz des Ausgangssignals P20 der Kommateiler entspricht.

Die Anzahl von Perioden, über die eine Mittelung erfolgen kann, ist programmierbar, wobei die willkürliche Zahl kein Merkmal der Erfindung bildet. Eine handelsübliche Ausführung des vorliegenden Impulsfrequenzzählers gestattet eine Anzeige der jeweils neuesten Impulsfolgefrequenz nach jedem, jedem zehnten oder jedem hundertsten am Eingang auftretenden Ereignis P2. Dies ergibt eine Olättung, wenn die Eingangsimpulse statistisch verteilt auftreten, wie dies etwa bei einer Häufung auf einem Montageband der Fall ist. Die Arbeitsweise mit Einzelperioden läßt sich dadurch erreichen, daß die Schalter

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und 66 eingeschaltet und 142, 144, 68 und 70 ausgeschaltet werden. Für eine Arbeitsweise mit Mittelung über zehn Perioden müssen die Schalter 162 und 68 eingeschaltet und die Schalter 14O, 144, 66 und 70 ausgeschaltet sein. Für eine Arbeitsweise mit Mittelung über einhundert Perioden sind die Schalter 144 und 70 ein- und 140, 142, 66 und 68 ausgeschaltet.

Im Folgenden soll die Verhinderung einer Übersteuerung beschrieben werden. Die zur Durchführung der Berechnung der gesuchten Impulsfolgefrequenz benötigte Zeit ist normalerweise viel kürzer als das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Ereignisimpulsen P8. Während der Berechnung der Impulsfolgefrequenz dürfen allerdings keine Ereignisimpulse auftreten. Um zu bestimmen, ob derartige Impulse auftreten, ist dar Übersteuerungs-Detektor IC3 gemäß Fig. 2b und Fig. 3a vorgesehen.

Bei IC3 handelt es sich um ein D-Flipflop, dessen Q-Ausgang beim Normalbetrieb hoch ist und an einem der beiden Eingänge des NAND-Gliedes IC26 liegt, das das Ausgangssignal des Flipflops mit dem Ausführungssignal P13 nach Fig. 2b einer NAND-Verknüpfung unterwirft. IC3-1 in Fig. 3a ist über eine Leitung VMO mit IC26-12 nach Fig. 3d verbunden, und von der Leitung W16 verläuft gemäß Fig. 3d eine Leitung W27 an IC26-13. P13 ist hoch, während die Rechnung ausgeführt wird. Ist bei Auftreten eines Ereignisimpulses P6 und damit eines Impulses P8 das Signal P13 hoch, so bedeutet dies, daß die vorherige Berechnung noch nicht beendet ist. Da P7 und P13 in diesem Zeitpunkt ebenfalls hoch ist, wird das Signal P33 am Ausgang von IC26 gemäß Fig. 2b niedrig. P 33 liegt am D-Eingang des Flipflops IC3 über eine Leitung W28, die IC26-11 nach Fig. 3d mit IC3-5 nach Fig. 3a verbindet. Der übergang von P33 ins Negative am D-Eingang von IC3 klemmt den Q-Ausgang P7 von IC3 auf niedriges Potential.

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Beim Übergang von P33 ins Positive (Übersteuerungsbedingung) wird der Öi-Ausgang P34 an IC3 hoch und triggert die Anzeigeeinrichtung 158 nach Fig. 2b, um sichtbar zu machen, daß eine Überschreitung aufgetreten ist. IC3-2 nach Fig. 3a ist über eine Leitung W29 mit IC6O-5 nach Fig. 3c verbunden, während IC6O-4 über einen Widerstand 160 mit einer Leuchtdiode 162 verbunden ist, die ihrerseits an der Gleichspannungsklemme 22 mit +15 V liegt. Das hohe Signal P34 wird somit durch IC6O invertiert, sodaß an LED 162 zwischen der hohen Klemme 22 und dem niedrigen Anschluß IC6O-4 eine Spannung entsteht.

Der Übergang von P7 ins Negative nach einer Übersteuerung triggert den monostabilen Multivibrator 164 nach Fig. 2a, der die gesamte Einheit wieder in den Anfangszustand wie beim Einschalten zurückstellt, so daß die Einheit den nächsten Ereignisimpuls aufnehmen kann. Gemäß Fig. 3a verläuft von W10 eine Leitung W30, die IC3-1 mit einer Elektrode eines Kondensators 166 mit 1nF verbindet, während die andere Elektrode von 166 über einen Widerstand 168 mit dem Anschluß IC39-14 der (im Folgenden beschriebenen) Rückstellschaltung sowie außerdem über einen Widerstand 170 mit der Klemme 22 der Stromquelle verbunden ist.

Ist P7 niedrig, so wird P8 durch das JJAND-Glied IC20 nach Fig. 2b auf hohem Pegel gehalten. Dies kommt daher, daß nach dem Ereignisimpuls, der die Überschreitung bewirkt hat, (und vor dem nächsten Ereignisimpuls) der Impuls P6 wieder niedrig wird und seine Umkehr durch IC21 am Eingang %^Ton IC20 nach Fig. 2b und 3e einen hohen Pegel ergibt. Dadurch daß P8 auf hohem Niveau gehalten wird, werden die Anzeigezähler 114 nach Fig. 2b im Umstellzustand gehalten, so daß sie einen Wert von 0 anzeigen, da W25 von W1 nach Fig. 3e und 3c ausgeht und mit IC38-7, IC37-15, IC36-7 und IC35-15 nach Fig. 3c verbunden ist, so daß P8, wie oben beschrieben, an den Rückstell- oder Löscheingängen liegt.

Beim Auftreten des nächsten Ereignisimpulses P6 wird das Flipflop IC3 angesteuert, und P7 wird zurückgespeichert, da P33 wegen des vorher erzeugten niedrigen Pegels von P7

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jetzt hoch ist. Der Übersteuerungs-Detektor 1st damit zurückgestellt, so daß die Einheit wieder beginnen kann, eine neue Periode zu zählen.

Die obige Erläuterung bezüglich der Geschwindigkeit, mit der Ereignisse eintreffen, stellt keine Beschränkung der Erfindung dar, da die Vorrichtung die gesuchten Impulsfolgefrequenzen rascher berechnen und anzeigen kann, als sie sich visuell aufnehmen lassen. Dabei ist natürlich die Rechenzeit um so kürzer, je höher die Frequenz des Kristalloszillators ist. Ferner kann die Funktion der Periodenmittelung dazu verwendet werden, den schnellen Eingangsbereich durch Verminderung der Geschwindigkeit, bei der die ankommenden Ereignisse erkannt werden, zu erweitern.

Im Folgenden soll die Anschaltung ans Netz und die Rückstellung gemäß den Blöcken B1 und B3a beschrieben werden. Gemäß Fig. 3a ist die Rückstellklemme über einen Widerstand 172 von 33 ΚΩ sowie über die invertierenden Sechsfach-Puffer IC52 und IC53 mit einem Eingang des NAND-Gliedes IC39 verbunden, wobei folgende Schaltungsverbindungen bestehen: Das Rück-Stellsignal liegt an 172, 172 ist mit IC52-9 verbunden, IC52-10 mit IC53-7 und IC53-6 mit IC39-15. Zwischen den Anschlüssen IC52-9 und IC53-6 liegt parallel zu den Invertern IC52 und IC53 ein Widerstand 174 von,150 KO. Zwischen der Klemme 22 (+15 V) der Stromquelle und dem Verbindungspunkt zwischen der Rückstellklemme und dem Widerstand 172 liegt ein Widerstand 176 mit 3,3 ΚΩ, während zwischen den gleichen Verbindungspunkt und Erde ein Kondensator 178 mit 0,47 uF eingeschaltet ist. Der Ausgang des NAND-Gliedes IC39 ist mit verschiedenen Schaltungselementen des Impulsfrequenzzählers für die anfängliche Einschaltung der Vorrichtung bzw. Rückstellung verbunden. Dabei ist die Klemme IC39-13 über insgesamt mit W31 bezeichnete Leitungen mit den folgenden Rückstell- und Löschklemmen der Bauelemente verbunden:

IC30-7; IC29-15; IC28-7; IC27-15iIC1-10;IC2-6; IC3-4; IC31-15; IC32-7; IC33-15; IC34-7; IC5-6; IC6-10; IC7-4; IC8-10.

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Es wird darauf hingewiesen, daß zahlreiche Varianten des oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels möglich sind. So wird zv/ar ein Periodenzwischenspeicher Ik bevorzugt; es sind jedoch auch zahlreiche andere Arten von Speichereinrichtungen und -anordnungen möglich. Beispielsweise können zwei Gruppen von Periodenzählern verwendet werden, deren erste die Feinsteuerung des jeweils laufenden Intervalls übernimmt, während die zweite die Speicherfunktion ausführt, indem ihr Inhalt (d.h. die unmittelbar vorhergehende Periode) dem Teiler zugeführt wird. Beim nächsten Ereignisimpuls wird die zweite Gruppe zurückgestellt und beginnt mit der Zeitsteuerung des neuen Intervalls, während die erste Gruppe den in ihr akkumulierten Inhalt an den Teiler abgibt. Auf diese Weise wird eine Speicherfunktion durchgeführt, die eine erneute Inkrementierung auf den Wert des Teilers (Periode) vor jedem Subtraktionsschritt erübrigt, in dem zwei Gruppen von Periodenzählern verwendet werden, die abwechselnd durch die Taktimpulse inkrementiert werden. Jedes Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Ereignisimpulsen wird also gemessen, und die Taktimpulse werden kontinuierlich inkrementiert. Die Speichereinrichtung gestattet es somit, die Messung der jeweils laufenden Periode gleichzeitig mit der Berechnung der gesuchten Impulsfolgefrequenz für die unmittelbar vorhergehende Periode durchzuführen.

Eine weitere mögliche Variante besteht darin, den Periodenzähler auf einen von 0 verschiedenen Wert zurückzustellen, wenn beispielsweise in den Periodenzählern eine Konstante geladen werden soll, so daß der als Teiler der Teilereinrichtung zugeführte Inhalt dieses Periodenzählers die Anzahl von akkumulierten Taktimpulsen plus der besagten Konstante bildet.

PUS/CW

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Claims (16)

PATE NTAN V'ÄLTK SCHIFF v. FÜNER STREHU SCHÜBEU-HOPF EBBINGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2*3. MÖNCHEN 9O *· POSTADRESSE: POSTFACH 95 Ol 6O. D-8OOO MÖNCHEN 95 Cutler-Hammer World Trade, Inc. 30. Dezember 1977 DA-5556 IMPULSFREQUENZZÄHLER Patentansprüche

1.Jimpulsfrequenzzähler, gekennzeichnet durch einen Taktgeber (B4), der Taktimpulse vorgegebener Frequenz erzeugt, einen Signalgeber (B2), der bei am Eingang auftretenden Ereignissen Ereignisimpulse erzeugt, die Ereignisperioden definieren, einen Periodenzähler (B8), der die Taktimpulse akkumuliert, eine Divisionseinrichtung (B10), die eine vorgegebene Konstante durch den während einer vorhergehenden Ereignisperiode akkumulierten Inhalt des Periodenzählers dividiert, während gleichzeitig der Periodenzähler die während der vorliegenden Ereignisperiode auftretenden Taktimpulse akkumuliert, und eine an die Divisionseinrichtung angeschlossene Anzeigeeinrichtung (B11) zur Anzeige der Impulsfolgefrequenz der ankommenden Ereignisse.

2. Impulsfrequenzzähler, gekennzeichnet durch

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Taktgeber (Bh) zur Erzeugung von Taktimpulsen vorgegebener Frequenz, einen Impulsgeber (B2), der bei am Eingang auftretenden Ereignissen Ereignisimpulse erzeugt, einen Periodenzähler (B3), der durch die Taktimpulse kontinuierlich inkrementiert wird, eine Divisionseinrichtung (B1O), der eine vorgegebene Konstante durch einen Teiler dividiert, eine Einrichtung, die bei Auftreten jedes Ereignisimpulses den Inhalt des Periodenzählers (B8) der Divisionseinrichtung (B1O) als Teiler zuführt und den Periodenzähler auf einen zugeordneten Wert zurückstellt, so dai3 der Periodenzähler jede Periode zwischen aufeinanderfolgenden Ereignisimpulsen mißt und jeder Ereignisimpuls die gegenwärtige Periode beendet und eine neue Periode beginnt, sowie eine an die Divisionseinrichtung angeschlossene Anzeigeeinrichtung (B11), die die Impulsfolgefrequenz der eingehenden Ereignisse als Funktion der Periode zwischen aufeinanderfolgenden Ereignisimpulsen in durch die Konstante bestimmten Einheiten anzeigt.

3. Impulsfrequenzzähler mit hoher Ansprechgeschwindigkeit, gekennzeichnet durch einen Taktgeber (B4) zur Erzeugung von Taktimpulsen vorgegebener Frequenz, einen Impulsgeber (B2), der bei am Eingang auftretenden Ereignissen Ereignisimpulse erzeugt, einen durch die Taktimpulse inkrementierten Periodenzähler (B8), eine Divisionseinrichtung (BIO), die eine vorgegebene Konstante durch einen Teiler durch repetitive Substraktion des Teilers von der Konstanten dividiert, einen Speicher, der die Anzahl von durch den Periodenzähler zwischen Ereignisimpulsen inkrementierten Taktim-

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pulsen aufnimmt und diese Anzahl als Teiler der Divisionseinrichtung zuführt, so daß die Inkrementierung auf den Wert des Teilers nur vor dem ersten Sübtraktionsschritt bei der durch die Divisionseinrichtung durchgeführten Division erforderlich ist, sowie einen Anzeigezähler (B11), der die Anzahl der von der Divisionseinrichtung durchgeführten Substraktionsschritte zählt und die Impulsfolgefrequenz der ankommenden Ereignisse als Kehrwert der Periode zwischen den Ereignisimpulsen in durch die Konstante bestimmten Einheiten anzeigt.

4. Impulsfrequenzzähler, gekennzeichnet durch einen Taktgeber (B4) zur Erzeugung von Taktimpulsen vorgegebener Frequenz, einen Signalgeber (B2), der bei am Eingang auftretenden Ereignissen Ereignisimpulse erzeugt, einen durch die Taktimpulse kontinuierlich inkrementierten Periodenzähler (B3), eine Divisionseinrichtung (B10), der eine vorgegebene Konstante durch einen Teiler durch repetitive Subtraktion des Teilers von der Konstanten dividiert, eine Einrichtung, die bei Auftreten jedes Ereignisimpulses den Inhalt des Feriodenzählers der Divisionseinrichtung als Teiler zuführt und den Periodenzähler auf einen zugeordneten Wert zurückstellt, und die einen Speicher umfaßt, der den Inhalt des Periodenzählers aufnimmt, so daß die Inkrementierung auf den Wert des Teilers nur vor dem ersten Subtraktionsschritt in der durch die Divisionseinrichtung durchgeführten Division erforderlich ist, so daß eine hohe Ansprechzeit erreicht wird und der Periodenzähler Jede Periode zwischen aufeinan-

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derfolgenden Ereignisimpulsen messen kann, wobei jeder Ereignisimpuls sowohl die vorhergehende Periode beendet als auch die neue Periode beginnt, sowie eine mit der Divisionseinrichtung verbundene Anzeigeeinrichtung (B11), die die Impulsfolgefrequenz der ankommenden Ereignisse als Kehrwert der Periode zwischen Ereignisimpulsen in durch die Konstante bestimmten Einheiten anzeigt.

5. Impulsfrequenzzähler nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Kommaverschiebungseinrichtung (37, B11) zur Anzeige der Größenordnung der angezeigten Impulsfolgefrequenz mit einem Überschreitungsdetektor, der einen Überschreitungszustand feststellt, bei dem die Impulsfolgefrequenz einen vorgegebenen Wert überschreitet, einem Unterschreitungsdetektor, der einen Unterschreitungszustand feststellt, bei dem die Impulsfolgefrequenz kleiner ist als ein vorgegebener Wert, und einer mit dem Überschreitungsdetektor und dem Unterschreitungsdetektor verbundenen Einrichtung, die die Größenordnung der angezeigten Impulsfolgefrequenz verschiebt und die Froquenz der von dem Periodenzähler inkrementierten Taktimpulse ändert.

6. Impulsfrequenzzähler nach Anspruch 4 oder 5, g e k e η η zeichnet durch eine Periodenmittelungseinrichtung (B5) mit einer Ereignisimpuls-Divisionseinrichtung (62), die die Frequenz der Ereignisimpulse durch N dividiert, wobei N eine ganze Zahl bedeutet, die größer oder gleich 1 ist, sowie einer Taktimpuls-Divisionseinrichtung (76), die die Fre-

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quenz der Taktimpulse durch M dividiert, wobei M eine ganze Zahl bedeutet, die größer oder gleich 1 ist, so daß die angezeigte Impulsfolgefrequenz über N Perioden gemittelt ist, falls M gleich N ist, während die angezeigte Impulsfolgefrequenz durch das Verhältnis von M durch N maßstäblich geändert ist, falls M nicht gleich N ist.

7· Impulsfrequenzzähler nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch einen Ubersteuerungsdetektor (IC3), der feststellt, wenn ein Ereignisimpuls auftritt, während die durch die Divisionseinrichtung (B10) durchgeführte Division noch im Gange ist, sowie eine daran angeschlossene Einrichtung (158) zur Anzeige eines derartigen Übersteuerungszustandes.

8. Impulsfrequenzzähler nach einem der Ansprüche 4 bis 7 , dadurch gekennzeichnet , daß die auf jeden Ereignisimpuls ansprechende Einrichtung eine Rückstelleinrichtung umfaßt, die den Periödenzähler (B8) nach Aufnahme seines Inhalts durch den Speicher und vor dem nachfolgenden Taktimpuls zurückstellt.

9. Impulsfrequenzzähler nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die jeden Ereignisimpuls mit einem Taktimpuls synchronisiert.

10. Impulsfrequenzzähler nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch g e k enn ζ e ic hn et ,daß die Anzeige-

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einrichtung einen Anzeigezähler umfaßt, der die Anzahl der von der Divisionseinrichtung ausgeführten Subtraktionsschritte zählt.

11. Impulsfrequenzzähler nach einen der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Divisionseinrichtung (B10) einen Paralleladdierer (110) umfaßt, der die Funktion A+B=S ausführt, wobei die A-Eingangssignale den vom Speicher aufgenommenen Inhalt des Periodenzählers (B8) führen, sowie eine durch die Taktimpulse gesteuerte Registereinrichtung (38), deren Eingangssignale die S-Ausgangssignale und deren Ausgangssignale die B-Eingangssignale des Paralleladdierers sind.

12. Impulsfrequenzzähler nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die jeden Ereignisimpuls mit einem Taktimpuls synchronisiert, wobei die Konstante v/ährend jedes Ereignisimpulses in die Divisionseinrichtung (B10) geladen wird und wobei mindestens ein Teil der Konstanten durch den Paralleladdierer (110) mittels einer Sperreinrichtung, die die Ausgänge des Speichers (74) während des Ereignisimpulses deaktiviert und mindestens einigen der Α-Eingänge einen vorgewählten Wert aufprägt, sowie mittels einer Register-Löscheinrichtung, die bei Auftreten jedes Ereignisimpulses die Registerausgänge zurückstellt, geladen wird, so daß der durch den mit dem Ereignisimpuls zusammenfallenden Taktimpuls in das Register gesteuerte Wert der durch die Sperreinrichtung den Α-Eingängen aufgeprägte Wert ist und mindestens einen Teil der Konstanten darstellt, von der der

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Teiler durch nachfolgende Taktimpulse repetitiv subtrahiert wird.

13. Impulsfrequenzzähler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Divisionseinrichtung (B1O) voreinstellbare Zähler umfaßt, an deren Eingängen ein Ausführungs- oder Übertragsignal des Paralleladdierers (110) liegt, wobei der Rest der Konstanten durch Anlegen des Ereignisimpulses in die voreinstellbaren Zähler geladen wird.

14. Impulsfrequenzzähler nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die mit den Überschreitungs- und Unterschreitungsdetektoren verbundene Einrichtung ein in zwei Richtungen arbeitendes Schieberegister (116) mit einem von den Überschreitungs- und Unterschreitungsdetektoren gesteuerten Datenwähler und einem Register umfaßt, dessen Eingang mit dem Datenwähler verbunden is^ und das nur in Abhängigkeit von entweder einem Überschreitungszustand oder einem Unterschreitungszustand taktgesteuert wird.

15. Impulsfrequenzzähler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die mit den Überschreitungsund Unterschreitungsdetektoren verbundene Einrichtung mindestens einen mit den Taktimpulsen inkrementierten Zähler zur Unterteilung der Frequenz der Taktimpulse sowie eine Einrichtung umfaßt, die das Ausgangssignal dieses Zählers mit dem Ausgangssignal der Registereinrichtung einer logischen Ver-

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knüpfung unterwirft, sodaß das Ausgangssignal der Registereinrichtung die Frequenz der durch den Periodenzähler inkrementierten Taktimpulse steuert.

16. Impulsfrequenzzähler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Synchronisiereinrichtung ein Paar von Flipflops umfaßt, die durch die Taktimpulse bzw. die Kehrwerte der Taktimpulse gesteuert werden ., wobei am Eingang eines der Flipflops die Ereignisimpulse und am Eingang des anderen Flipflops die Ausgangssignale des ersten Flipflops liegen, sowie eine Einrichtung, die das Ausgangssignal des einen Flipflops mit dem entgegengesetzten Ausgangssignal des anderen Flipflops einer logischen Verknüpfung unterwirft.

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