Logisches Schaltelement mit einem Transistor Die Erfindung betrifft ein logisches Schaltele ment, das z. B. in digitalen Rechenmaschinen ver wendet werden kann. Dieses Schaltelement zeichnet sich erfindungsgemäss aus durch einen Transistor mit mehreren Elektroden, von denen eine mit einer Reihe von Erregerimpulsen gespeist wird, während an eine andere Elektrode ein Festpegelhalter angeschlossen ist, so dass der Transistor einen bestimmten Leit- fähigkeitszustand während jedes Erregerimpulses aufweist, und dadurch, dass eine Eingangsschaltung an den Festpegelhalter angeschlossen ist, durch welche während bestimmter Erregerimpulse der Festpegelhalter wirksam gemacht werden kann.
Bei einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung kann das logische Transistorschaltelement als Komplementärverstärker arbeiten, der Aus gangssignale in Abwesenheit eines Eingangssignals bewirkt und umgekehrt. Eine Abänderung dieses Grundgedankens geht aus der folgenden Beschrei bung hervor.
Bisher haben logische Schaltelemente mit impuls- förmigen Ausgangssignalen in Abhängigkeit von dem Auftreten oder Nichtauftreten von vorzugsweise im- pulsförmigen Eingangssignalen häufig die Verwen dung von Transformatoren oder Verstärkungseinrich tungen, z. B. magnetischen Verstärker, erfordert. Der artige Formen von logischen Schaltelementen sind daher verhältnismässig kompliziert im Aufbau und teuer in der Herstellung gewesen.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschrei bung, in der auf die Zeichnung Bezug genommen wird, beispielsweise erläutert.
Fig.l ist eine schematische Schaltung eines logischen Schaltelementes, das als Komplementär verstärker arbeitet, und Fig. 2 ist ein schematisches Schaltbild einer ab geänderten Ausführungsform eines logischen Schalt elementes.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass ein logisches Schalt element, das z. B. als Komplementärverstärker ar beitet, einen Transistor 10 enthalten kann, dessen Emitter 11 an eine Spannungsquelle 12 angeschlos sen ist, die regelmässig im Abstand voneinander auftretende Leistungsimpulse liefert, welche, wie dargestellt, ins Positive und ins Negative gehende Ausschläge aufweisen. Der Kollektor 13 des Tran sistors 10 kann z. B. über Gleichrichter<I>Dl, D2</I> und D3 mit einem oder mehreren Punkten 14, 15 und 16 verbunden sein.
Obwohl eine Diodenankopplung der Belastung dargestellt ist, sei doch darauf hingewiesen, dass auch eine kapazitive Ankopplung anstelle von oder in Verbindung mit den verschiedenen Gleich richtern Dl, D2 und D3 benutzt werden kann. Ausserdem können bei manchen Anwendungen die Gleichrichter Dl, D2 und D3 vollständig weg gelassen werden. Wenn eine Anzahl von Verstärkern der in Fig. 1 dargestellten Art in Kaskade geschaltet werden, können in ähnlicher Weise die Funktionen der Ausgangsgleichrichter D1,<I>D2</I> und D3 durch die Eingangsgleichrichter einer folgenden Stufe ausge führt werden, die den nachstehend erwähnten Gleich richtern D5, D6 oder D7 entsprechen.
Die Basis des Transistors 10 ist an einen Fest pegelhalter angeschlossen, der einen Gleichrichter D4 und eine Quelle konstanten Stromes -V, R 1 enthält, so dass die Basis 17 normalerweise im wesentlichen auf Erdpotential gehalten wird. Infolge dieser Anordnung hat jede ins Positive gehende Ab weichung der Leitungsimpulsquelle 12 das Bestreben, einen Stromfluss durch den Transistor 10 zu bewir ken, so dass ins Positive gehende Ausgangsimpulse an den Ausgangsklemmen 14, 15 und 16 auftreten. An die Basis 17 des Transistors 10 ist ein Ein gangskreis angeschlossen, der ein oder mehrere Ein gangsklemmen, z.
B. 18, 19 und 20, aufweist, die über Gleichrichter D5, D6 und<I>D7</I> mit der Verbin dungsstelle der Klemmschaltung und der Basis 17 des Transistors 10 verbunden sind. Einzelne ins Posi tive gehende Signale können einer der Eingangs klemmen 18-20 zugeführt werden. Diese Ein gangssignale haben das Bestreben, den Festpegel halter, welcher den Gleichrichter D4 und die Span nungsquelle -V, R1 enthält, abzuschalten, so dass die Basis 17 des Transistors 10 im wesentlichen auf das Potential der ins Positive gehenden Eingangs signale an den Klemmen 18, 19 und/oder 20 ange hoben wird.
Wenn ein solches Eingangssignal wäh rend des Auftretens eines ins Positive gehenden Lei tungsimpulses auftritt, wird der Transistor 10 nicht leitend, und zwar unabhängig davon, ob ein Lei tungsimpuls vorhanden ist. Infolge dieser Arbeits weise arbeitet die Schaltung als Komplementär verstärker, da Ausgangsspannungen bei Abwesenheit von Eingangssignalen erhalten werden, während das Auftreten eines Eingangssignals den Ausgang sperrt.
Es sei bemerkt, dass der Widerstand R1 nur einen solchen Strom zu liefern braucht, der den Basisstrom überwindet, welcher fliesst, wenn ein Lei tungsimpuls in Abwesenheit eines Eingangssignals auftritt. Dieser Strom, der wesentlich kleiner als der Ausgangsstrom ist und der gleich dem Strom ist, welcher von dem Eingangssignal überwunden werden muss, um ein Ausgangssignal zu verhindern, ergibt, dass die Vorrichtung eine Stromverstärkung aufweist, so dass die Schaltung verschiedene andere Schaltungen ähnlicher oder anderer Art antreiben kann.
Obwohl die von der Quelle 12 gelieferten Lei tungsimpulse sowohl ins Positive als auch ins Nega tive gehende Potentialwerte aufweisen, wird der Transistor nur während der ins Positive gehenden Ausschläge der Leitungsimpulse selektiv leitend ge macht. Die negativ verlaufenden Leitungsimpulse haben trotzdem eine wichtige Funktion, indem sie an den Emitter 11 ein negatives Potential in den Zeiten anlegen, die zwischen einer möglichen Leitfähigkeit des Transistors 10 liegen, so dass restliche Ladungs träger rasch aus der Gitterstruktur des verwendeten festen Materials entfernt werden und eine fehler hafte Betriebsweise verhindert wird.
Diese Reini gung des Transistors gestattet, dass das logische Schaltelement mit einer wesentlich höheren Wieder holungsfrequenz betrieben werden kann, als dies bisher der Fall war.
Wenn mehrere Stufen der in Fig. 1 dargestellten Art in Reihe geschaltet werden sollen, können Span nungsabfälle an Dioden und Spannungsabfälle, die durch leitende Transistoren hervorgerufen werden, verhindern, dass die Ausgangsimpulse einer vorher gehenden Stufe eine so hohe Spannung annehmen, dass die Leitungsimpulse einer späteren Stufe daran gehindert werden, den Transistor leitend zu machen.
Unter bestimmten Umständen kann daher der Fest pegelhalter mit dem Gleichrichter D4 und der Span nungsquelle -V, R 1 etwas abgeändert werden, um ihn für den direkt gekoppelten Betrieb günstiger zu machen. Fig. 2 zeigt eine derartige geänderte Aus führung, bei der die gleichen Bezugszeichen ver wendet worden sind, um die Teile zu bezeichnen, die denen der Fig. 1 entsprechen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten abgeänderten Form wird der Widerstand R 1 durch einen Spannungsteiler ersetzt, der Widerstände R2 und R3 enthält, und ein Kondensator C wird parallel zu dem Widerstand R2 in der dargestellten Weise geschaltet. Ein Fest pegelgleichrichter D4 arbeitet mit einer Spannungs quelle - V, R3 in der Weise zusammen, wie dies in bezug auf die Spannungsquelle - V, R 1 der Fig. 1 beschrieben wurde;
durch die Einfügung der RC- Schaltung mit dem Kondensator C und dem Wi derstand R2 wird die Arbeitsweise der Schaltung bei direkter Ankopplung wesentlich verbessert. Der Spannungsabfall am Widerstand R2 lädt den Kon densator C mit seiner obern Belegung im Ruhe zustand positiv auf. Ein Eingangssignal bewirkt daher, dass die Basis des Transistors von Erdpoten- tial auf ein Potential ansteigt, das höher ist als das jenige des Eingangsimpulses, und zwar um einen Be trag, der gleich dem Potential am Kondensator C ist.
Eine Wiederherstellung der Ladung am Kondensator C, die während dieses Vorganges verlorengegangen ist, findet statt, wenn die Eingangsimpulse abge schaltet sind. Andere bekannte Einrichtungen können verwendet werden, z. B. den Pegel verändernde Schaltungen mit Widerständen, Batterien und der gleichen.
Die beschriebenen beispielsweisen Ausführungs formen der Erfindung wurden in Verbindung mit p-n-p-Transistoren angegeben. Es sei jedoch be merkt, dass auch n-p-n-Transistoren verwendet wer den können, und dass ausserdem sowohl Flächen- als auch Spitzentransistoren benutzt werden können. Es sei ferner bemerkt, dass, obwohl der Festpegelhalter an die Transistorbasis gelegt wurde, damit die Schal tung im wesentlichen wie bei geerdeter Basis arbeitet, auch Schaltungen mit im wesentlichen geerdeten Emitter oder geerdetem Kollektor verwendet werden können. Die Stellen, an denen die Leitungsimpulse zugeführt werden, und die Ausgangsimpulse oder die Belastung abgenommen wird, werden dann in ent sprechender Weise geändert.
Weitere Abänderungen, z. B. die Verwendung von Eingangssteuerschaltungen anstelle von Eingangspufferschaltungen, mehrfache Eingangssteuerschaltungen usw., können angegeben werden.