DE1044166B - Binaere Impulsverarbeitungsvorrichtung fuer bistabile Schaltungen - Google Patents
Binaere Impulsverarbeitungsvorrichtung fuer bistabile SchaltungenInfo
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Description
Die Umschaltzeit sowie die höchste Arbeitsfrequenz hängt bei den bekannten Multivibratoren, insbesondere
bei den bistabilen Flip-Flop-Schaltungen, außer von den durch das benutzte Verstärkerelement bedingten
Zeiten vor allem von der Eigenart der nacheinander ablaufenden Vorgänge beim eigentlichen Umschalten
ab. Die Rückkopplungswirkung kommt nämlich bei solchen Schaltungen erst über einen mit mehreren
Zeitkonstanten behafteten Weg zustande. Leitet man z. B. auf ein Gitter einer der beiden zu einem Flip-Flop
verbundenen Hochvakuumtrioden einen eine Umschaltung in den anderen Zustand einleitenden Impuls,
so wird zunächst im direkten Ansprechen auf den angelegten Impuls die Stromführung der Anoden-Kathoden-Strecke
dieser Röhre vermindert. Dadurch steigt die Spannung an ihrer Anode. Die steigende
Spannung gelangt zum Gitter der zweiten Röhre und erhöht deren Stromfluß. Der erhöhte Stromfluß bedingt
ein Absinken des an der Anode der zweiten Röhre stehenden Potentials. Schließlich gelangt die
sinkende Spannung wieder zum Gitter der ersten Röhre zurück, und der Vorgang schaukelt sich auf
diese Weise bis zum Erreichen des anderen stabilen Zustandes auf.
Es ist schon eine verbesserte Anordnung zur Umschaltung von Flip-Flop-Schaltanordnungen für aufeinanderfolgende
Eingangsimpulse gleicher Polarität bekanntgeworden, bei der zwischen der Impulseingangsklemme
und den beiden Steuerelektroden passive Elemente, insbesondere Dioden, eingeschaltet werden, deren
Durchlaßzustand durch den Flip-Flop selbst so geschaltet wird, daß der folgende Impuls nur auf die die
Umschaltung einleitende Steuerelektrode gelangen kann. Man erreicht dadurch eine Erhöhung der Sicherheit
wie auch ein etwas schnelleres Umschalten, da der angelegte Impuls nicht mehr in an sich falscher
Polung auf die Steuerelektrode des zweiten Systems gelangen kann, so daß er erst von der verstärkten
Schaltspannung des ersten Systems kompensiert werden muß. .-.--.--..
Die erfindungsgemäße Anordnung bewirkt für bistabile Schaltungen eine wesentliche Erhöhung der
Schaltsicherheit und der Schaltfrequenz, indem ein bidirektionales Verstärkerelement mit mindestens zwei
in der Bedeutung vertauschbaren Elektroden auf je eine Steuerelektrode der bistabilen Schaltung einwirkt,
deren Ausgangselektroden galvanisch mit je einer der vertauschbaren Elektroden des bidirektionalen Verstärkerelementes
verbunden sind. Bei dieser Anordnung ist nicht nur eine Verstärkung des an die Steuerelektrode
des bidirektionalen Verstärkerelementes angelegten Impulses zufolge der verstärkenden Wirkung
vorhanden, sondern es werden an beide Steuerelektroden der bistabilen Schaltung gleichzeitig Umschalt-Binäre
Impulsverarbeitungsvorrichtung für bistabile Schaltungen
Anmelder:
IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen
Internationale Büro-Maschinen
Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfmgen (Württ), Tübinger Allee 49
Sindelfmgen (Württ), Tübinger Allee 49
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. Mai 1956
V. St. v. Amerika vom 21. Mai 1956
Joseph Carl Logue, Kingston, N. Y.,
und James Leo Walsh, Hyde Park, N. Y. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden
impulse in richtiger, d. h. die Umschaltung in den anderen Zustand bewirkender Polung angelegt. Während
also z. B. das zuletzt stromführende System einen in Ausschaltrichtung wirkenden Impuls erhält, wird
an das andere System direkt ein in Einschaltrichtung wirkender Impuls angelegt. Dadurch kommt eine sofortige
Umschaltung zustande, da der in einer bistabilen Schaltung der beschriebenen Art an sich vorhandene Rückkopplungsweg nicht mehr zur Einleitung der
Umschaltung benötigt wird.
Die erfindungsgemäße doppelt wirksame Umschaltung besitzt gegenüber den bisher bekannten Vorrichtungen
weiterhin den Vorteil, daß auch eine sichere Umschaltung mit Impulsen erreicht wird, deren Form
für die Umschaltung der bisherigen Schaltungen nicht genügte.
Eine besonders vorteilhafte Anordnung wird erhalten, wenn als bidirektionales Verstärkerelement ein
Transistor mit in der Funktion gleichwertig austauschbarer Emitter- und Kollektorelektrode verwandt wird.
Die Basiselektrode dient dabei als binäre Eingangsklemme.
Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer mit Flächentransistoren bestückten bistabilen Multivibratorschaltung
beschrieben.
Fig. 1 veranschaulicht eine bekannte bistabile MuI-tivibratorschaltung
mit Transistoren, an die der erfin-
.809 679/148
dungsgemäße Eingangskreis gemäß Fig. 2 angeschaltet wird; in
Fig. 3 sind die Spannungsschwankungen an einigen Punkten der Schaltung dargestellt; in
Fig. 4 ist ein weiteres Beispiel für eine erfindungsgemäße Eingangsschaltung gezeigt.
Die bistabile Multivibratorschaltung nach Fig. 1 enthält die pnp-Flächentransistoren 10 und 20, deren
Emitter 11 und 21 an Masse liegen. Die Basiselektrode 12 und 22 jedes Transistors ist über je einen Widerstand
16 oder 26 an eine positive Vorspannung gelegt. Gleichzeitig ist die Basis 12 mit der Klemme 17 und
die Basis 22 mit der Klemme 27 verbunden. Die Kollektoren 13 und 23 sind über einen Widerstand 18 und
29 mit einer negativen Spannung verbunden und außerdem direkt an die Klemmen 34 und 35 angeschlossen.
Zwischen dem Kollektor des einen Transistors und der Basis des anderen Transistors sind jeweils die Kreuzkopplungen
30, 31 und 32, 33 angeordnet.
Der in Fig. 2 dargestellte bidirektionale pnp-Transistor
36 hat eine Basiselektrode 37, die mit der Eingangsklemme 50 verbunden ist. Die beiden Grenzschichten
40 und 41 sind einander gleich, ebenso die Elektroden 38 und 39, die also je nach Art und Höhe
der angelegten Spannung in ihrer Funktion zwischen einem Emitter und einem Kollektor umschaltbar sind.
Die eine Elektrode 38 des Transistors 36 ist über einen Widerstand 46, Klemme 47 und 35 mit dem Kollektor
23 des Transistors 20 verbunden und über einen Kondensator 43, Klemme 42 und 17 mit der Basis 12 des
Transistors 10 gekoppelt. Analog ist die andere Elektrode 39 des Transistors 36 über einen Widerstand 48
mit dem Kollektor 13 und über einen Kondensator 45 mit der Basis 22 gekoppelt.
Wenn der Transistor 10 leitend ist, befindet sich die Elektrode 38 des Transistors 36 auf dem negativen
Potential des Kollektors 23 des nichtleitenden Transistors 20. Die andere Elektrode 39 des Transistors 36
befindet sich demgegenüber nahezu auf Erdpotential, da sie mit dem stromführenden Kollektor 13 verbunden
ist. Mithin ist zur Zeit die Elektrode 38 als Kollektor und die Elektrode 39 als Emitter wirksam. Da an
der Basis im Ruhezustand Erdpotential liegt, ist auch die Emitter-Basis-Grenzschicht 41 gesperrt, so daß
sich der Transistor 36 im nichtleitenden Zustand befindet. Dabei ist für die Einhaltung des nichtleitenden
Zustandes nur wesentlich, daß über der Grenzschicht 41 eine genügende Vorspannung (bis herab zu 0,01 V)
vorhanden ist.
Wenn jetzt ein negativer Impuls an die Klemme 50
angelegt wird, gerät der Transistor 36 in den leitenden Zustand, da die sperrende Vorspannung an der Grenzschicht
41 überwunden wird. Damit wird das Potential an der Elektrode 38 positiver; zugleich wird zwangläufig
die Elektrode 39 negativer. Als Ergebnis der einzigen Potentialänderung an der Klemme 50 werden auf
die Basiselektroden der Transistoren 10 und 20 über die Kondensatoren 43 und 45 entgegengesetzt gepolte
Impulse geleitet. Die Polung ist so, daß die Basis 12 des Transistors 10 positiver wird und der Transistor
10 mithin vom leitenden in den nichtleitenden Zustand gelangt. Gleichzeitig wird die Basis 22 des Transistors
20 negativer, so daß der Transistor 20 vom nichtleitenden in den leitenden Zustand gelangt. Die Schaltung
nach Fig. 1 ist damit in ihren anderen stabilen Zustand umgeschaltet. Die Rückkehr des Potentials auf einen
positiven Wert an der Elektrode 37 des Transistors 36 hat keine Wirkung, da keine wesentliche Impedanzänderung'
über den -Transistor 20 erfolgt. Nach dem
Umschalten der Anordnung von Fig. 1 hat jetzt die Elektrode 38 nahezu Erdpotential, da sie über den
Widerstand 46 mit dem Kollektor 23 des jetzt stromführenden Transistors 20 verbunden ist. Die mit dem
Kollektor 13 des Transistors 10 verbundene Elektrode 39 führt jetzt negatives Potential. Damit hat sich die
Bedeutung der Elektroden 38 und 39 des Transistors 36 umgekehrt. Die Elektrode 38 entspricht jetzt einem
Emitter, während die Elektrode 39 die Funktion eines Kollektors übernommen hat. Der nächste an die Basiselektrode
37 angelegte negative Impuls schaltet in der beschriebenen Art die bistabile Anordnung nach Fig. 1
in den ursprünglichen stabilen Zustand zurück.
In Fig. 3 sind für einen bidirektionalen pnp- und einen npn-Transistor die Potentialveränderungen an
den Elektroden 38 und 39 als Funktion der Potentialänderungen an der Basis 37 dargestellt. Es ist klar ersichtlich,
daß die Merkmale des bidirektionalen Stromflusses, der Phasenumkehrung und der Energieverstärkung
bei beiden Transistortypen vorhanden sind und damit auch beide Typen in der erfindungsgemäßen Anordnung
benutzbar sind.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Anordnung gezeigt, die die Schaltung
nach Fig. 1 auf aufeinanderfolgende positive Impulse an der Basis 37 des Transistors 36 von dem einen stabilen
Zustand in den anderen umschaltet. Der Transistor 36 ist im »Kein-Signal«-Zustand leitend, da an
der Basiselektrode negatives Potential gegen den Emitter liegt. Führt der Transistor 10 Strom, so entsteht
auch ein Stromweg von der Kollektorelektrode 13 über Widerstand 48, durch den Transistor 36 und über den
Widerstand 46 zu dem negativen Potential am Kollektor 23 des nichtleitenden Transistors 20. Da der Transistor
36 leitend ist, besteht nur ein geringer Potentialunterschied zwischen seinen äußeren Elektroden 38
und 39.
Wird an die Basiselektrode 37 ein in positiver Richtung steigender Impuls angelegt, so gelangt der Transistor
36 in den nichtleitenden Zustand. Dadurch steigt das Potential an der Elektrode 38 nahezu auf das des
Kollektors 13 in positiver Richtung, während das der Elektrode 39 auf das negative Potential des Kollektors
23 abfällt. Über den Kondensator 43 wird damit auf die Basiselektrode 12 ein positiver Impuls geleitet, der den
Transistor 10 ausschaltet, während über den Kondensator 45 auf die Basis 22 ein negativer Impuls gegeben
wird, der den Transistor 20 einschaltet.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht nur auf bistabile Multivibratoren beschränkt,
sie kann vielmehr überall dort mit Vorteil verwendet werden, wo zwei Punkte zwischen verschiedenen
Potentialen arbeiten und in der sich diese Potentiale unter dem Einfluß eines einzigen Impulses aufeinander
zu bewegen.
Claims (3)
1. Binäre Impulsverarbeitungsvorrichtung für bistabile Schaltungen, dadurch gekennzeichnet,
daß ein symmetrischer Flächentransistor mit zwei in der Wirkung vertauschbaren Elektroden auf je
eine Steuerelektrode des nachgeschalteten bistabilen Multivibrators einwirkt und daß die Ausgangselektroden
der bistabilen Vorrichtung galvanisch mit je einer der vertauschbaren Elektroden des
symmetrischen Flächentransistors verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine der vertauschbaren Elektroden
des Flächentransistors über einen Kondensator auf die Steuerelektrode des einen Multi-
vibratorelementes einwirkt und über einen Widerstand mit der Ausgangselektrode des anderen
Multivibratorelementes verbunden ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchenl und 2, dadurch gekennzeichnet, daß je einer der vertauschbaren
Elektroden des Flächentransistors über einen Kondensator auf die Steuerelektrode des
einen Multivibratorelementes einwirkt und über einen Widerstand mit der Ausgangselektrode des
gleichen Multivibratorelementes verbunden ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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