DE1050814B - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft logische Schaltelemente, die z. B. in Rechenmaschinen verwendet werden können, und bezieht sich insbesondere auf ein logisches Schaltelement, welches einen Transistor benutzt und in der Lage ist, verschiedenartige Ausgangsimpulse in Abhängigkeit davon zu liefern, ob Eingangssignale vorhanden sind oder nicht vorhanden sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das logische Transistorschaltelement als Komplementärverstärker arbeiten, der Ausgangssignale in Abwesenheit eines Eingangssignales liefert und bei dem die Anwesenheit eines Eingangssignals bewirkt, daß kein Ausgangssignal entsteht. Eine Abänderung dieses Grundgedankens geht aus der folgenden Beschreibung hervor.

Bisher haben logische Schaltelemente mit impulsförmigen Ausgangssignalen in Abhängigkeit von dem Auftretai oder Nichtauftreten von vorzugsweise impulsförmigen Eingangssignalen häufig die Verwendung von Transformatoren oder Verstä.rkungseinrichtungen, z. B. magnetischen Verstärkern, erfordert. Derartige Formen von logischen Schaltelementen sind daher verhältnismäßig kompliziert im Aufbau und teuer in dar Herstellung gewesen.

Gemäß der Erfindung soll ein komplizierter Aufbau vermieden werden und ein logisches Schaltelement geschaffen werden, das z.B. in stellenweise arbeitenden Reclienanlagen verwendet werden kann, wobei ein einzelner Transistor angeordnet sein kann, um die gewünschte logische Operation durchzuführen. Das logische Schaltelement kann insbesondere einen Transistor aufweisen, an dessen eine Elektrode eine Quelle von regelmäßig im Abstand wiederkehrenden Erregerimpulsen angeschlossen ist; eine Klemmschaltung ist an eine weitere Elektrode angeschlossen. Die Klemmschaltung ist so ausgebildet, daß sie an dieser weiteren Elektrode normalerweise ein vorbestimmtes Potential aufrechterhält, so daß der Transistor einen vorbestimmten Leitfähigkeitszustand während des Eintreffens der oben erwähnten Erregerpimpudse aufweist. Die Klemmschaltung kann in Abhängigkeit von Eingangssignalen selektiv unwirksam gemacht werden, so daß der Transistor einen Zustand entgegengesetzter Leitfähigkeit wie bei dem obenerwähnten Zustand aufweist.

Wenn das logische Schaltelement gemäß der Erfindung als Komplementärverstärker benutzt wird, kann jeder aufgebrachte Erregerimpuls bewirken, daß der Transistor leitend wird; ein Eingangssignal macht infolge einer Abschaltung der erwähnten Klemmschaltung den Transistor ohne Rücksicht auf das Eintreffen eines Erregerimpulses nichtleitend; mit Hilfe dieser sehr einfachen Anordnung wird daher ein Komplelnentärverstärker geschaffen, der ohne Transforma-Impulsverstärker,
der ein Ausgangssignal beim Fehlen
eines selektiv zugeführten
Eingangssignals erzeugt

Anmelder:

Sperry Rand Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Parkstr. 13

Beansprudite Priorität: V. St. v. Amerika vom 8. September 1955

Harry Joshua Gray jun., Springfield, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

toren oder andere komplizierte und teuere Geräte arbeitet. Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, eignet sich das logische Schaltelement gemäß der Erfindung für eine direkte Ankopplung oder eine kapazitive Kopplung zwischen dem Schaltelement und einem oder mehreren Ausgangspunkten; es kann ferner mit verhältnismäßig hohen Wiederholungsfrequenzen arbeiten. Durch eine geeignete Wahl der Wellenform der verwendeten Erregerimpulse kann z. B. eine »Reinigung« des Transistors in der Schaltung erreicht werden, so daß die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht werden kann.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes logisches Schaltelement anzugeben.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein logisches Schaltelement zu schaffen, das in Rechenmaschinen verwendet werden kann und einen Transistor enthält.

Ein weiteres Ziel der Erfindung beruht in der Schaffung eines verbesserten Komplementärverstärkers.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein logisches Schaltelement anzugeben, das einen einfachen Aufbau hat und billiger ist als bekannte Formen von logischen Schaltelementen.

809 750/219

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes logisches Transistorschaltelement zu schaffen, das mit einer hohen Wiederholungsfrequenz betrieben werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Komplemetitärverstärkers, der bessere Betriebseigenschaften hat als dies bisher der Fall war.

Diese und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der auf die Zeichnung Bezug genommen wird.

Fig. 1 ist eine schematische Schaltung eines logischen Schaltelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das als Komplementärverstärker arbeitet, und

Fig. 2 ist ein schematisches Schaltbild einer abgeänderten Ausführungsform eines logischen Schaltelementes gemäß der Erfindung.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß gemäß der Erfindung ein logisches Schaltelement, das z. B. als Komplementärverstärker arbeitet, einen Transistor 10 enthalten kann, dessen Emitter 11 an eine Spannungsquelle 12 angeschlossen ist, die regelmäßig im Abstand voneinander auftretende Leistungsimpulse liefert, welche, wie dargestellt, ins Positive und ins Negative gehende Ausschläge aufweisen. Der Kollektor 13 des Transistors 10 kann z.B. über Gleichrichter D1, D2 und D 3 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 Gleichrichtern D\, D2 und D3 benutzt werden kann. Außerdem können bei manchen Anwendungen die Gleichrichter Dl, D2 und DZ vollständig weggelassen 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, D2 und DZ durch die Eingangsgleichrichter einer folgenden Stufe ausgeführt werden, die den weiter unten erwähnten Gleichrichtern D 5, D 6 oder D 7 entsprechen.

Die Basis des Transistors 10 ist an eine Klemmschaltung angeschlossen, die einen Gleichrichter D 4 und eine Quelle konstanten Stromes — V, Rl enthält, so daß die Basis 17 normalerweise im wesentlichen auf Erdpotential gehalten wird. Infolge dieser Anordnung hat jede ins Positive gehende Abweichung der Leistungsimpulsquelle 12 das Bestreben, einen Stromfluß durch den Transistor 10 zu bewirken, so daß ins Positive gehende Ausgangsimpulse an den Ausgangsklemmen 14, 15 und 16 auftreten.

An die Basis 17 des Transistors 10 ist ein Eingangskreis angeschlossen, der eine oder mehrere Eingangsklemmen, z. B. 18, 19 und 20, aufweist, die über Gleichrichter D5, D6 und D7 mit der Verbindungsstelle der Klemmschaltung und der Basis 17 des Transistors 10 verbunden sind. Einzelne ins Positive gehende Signale können einer der Eingangsklemmen 18 bis 20 zugeführt werden. Diese Eingangssignale haben das Bestreben, die Klemmschaltung, welche den Gleichrichter D4 und die Spannungsquelle —V, Rl enthält, abzuschalten, so daß die Basis 17 des Transistors 10 im wesentlichen auf das Potential der ins Positive gehenden Eingangssignale an den Klemmen 18, 19 und/oder 20 angehoben wird. Wenn ein solches Eingangssignal während des Auftretens eines ins Positive gehenden Leistungsimpulses auftritt, wird der Transistor 10 nichtleitend, und zwar unabhängig davon, ob ein Leistungsimpuls vorhanden ist. Infolge dieser Arbeitsweise arbeitet die Schaltung als Komplementärverstärker, 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 Leistungsimpuls in Abwesenheit eines Eingangssignals auftritt. Dieser Strom, der wesentlich kleiner als der Ausgangsstrom

ίο 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 Leistungsimpulse sowohl ins Positive als auch ins Negetive gehende Potentialwerte aufweisen, wird der Transistor nur während der ins Positive gehenden Ausschläge der Leistungsimpulse selektiv leitend gemacht. Die negativ verlaufenden Leistungsimpulse 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 Leitungsträger rasch aus der Gitterstruktur des verwendeten festen Materials entfernt werden, so daß der Transistor rasch »gereinigt« und eine fehlerhafte Betriebsweise verhindert wird. Diese Reinigung des Transistors gestattet, daß das logische Schaltelement mit einer wesentlich höheren Wiederholungsfrequenz betrieben werden kann als dies bisher der Fall war.

Wenn mehrere Stufen der in Fig. 1 dargestellten Art in Reihe geschaltet werden sollen, können Diodenabfälle und Spannungsabfälle, die durch leitende Transistoren hervorgerufen werden, verhindern, daß die Ausgangsimpulse einer vorhergehenden Stufe eine so hohe Spannung annehmen, daß die Leistungsimpulse einer späteren Stufe daran gehindert werden, den Transistor leitend zu machen. Unter bestimmten Umständen kann daher die Klemmschaltung mit dem Gleichrichter DA und der Spannungsquelle —V, Rl etwas abgeändert werden, um die Spannungspegel, die dem Transistor zugeleitet werden, für den direkt gekoppelten Betrieb günstiger zu machen. Fig. 2 zeigt eine derartige geänderte Ausführung, bei der die gleichen Bezugszeiohen verwendet worden sind, um die Teile zu bezeichnen, die denen der Fig. 1 entsprechen. Bei der in Fig. 2 dargestellten abgeänderten Form wird der Widerstand Rl durch einen Spannungsteiler ersetzt, der Widerstände R2 und RZ enthält, und ein Kondensator C wird parallel zu dem Widerstand R2 in der dargestellten Weise geschaltet. Ein Klemmgleichrichter Z>4 arbeitet mit einer Spannungsquelle —V, RZ in der Weise zusammen, wie dies in bezug auf die Spannungsquelle — V, Rl der Fig. 1 beschrieben wurde; durch die Einfügung der TiC-Schaltung mit dem Kondensator C und dem Widerstand R2 wird die

_b Arbeitsweise der Schaltung bei direkter Ankopplung °o wesentlich verbessert. Der Spannungsabfall am Widerstand R2 lädt den Kondensator C mit seiner oberen Belegung im Ruhezustand positiv auf. Ein Eingangssignal bewirkt daher, daß die Basis des Transistors von Erdpotential auf ein Potential ansteigt, das höher ist als dasjenige des Eingangsimpulses, und zwar um einen Betrag, der gleich dem Potential am Kondensator C ist. Eine Widerherstellung der Ladung am Kondensator C, die während dieses Vorganges verlorengegangen ist, findet statt, wenn die Eingangsimpulse abgeschaltet sind. Andere dem Fachmann be-

Claims (10)

kannte Einrichtungen können verwendet werden, z. B. den Pegel verändernde Schaltungen mit Widerständen, Batterien u- dgl. Die beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wurden in Verbindung mit p-n-p-Transistoren angegeben. Es sei jedoch bemerkt, daß auch n-p-n-Transistoren verwendet werden können und daß außerdem sowohl Flächen- als auch Spitzentransistoren benutzt werden können. Es sei ferner bemerkt, daß zwar die Klemmschaltung an die Transistorenbasis gelegt wurde, damit die Vorrichtung normalerweise mit einem im wesentlichen geerdeten Basiskreis arbeitet, daß aber auch Schaltungen mit geerdetem Emitter und geerdetem Kollektor gemäß der Erfindung verwendet werden können. Die Stellen, an denen die Leistungsimpulse zugeführt werden und die Ausgangsimpulse oder die Belastung abgenommen wird, werden in entsprechender Weise geändert. Weitere Abänderungen, z.B. die Verwendung von Eingangssteuerschaltungen an Stelle von Eingangspufrerschaltungen, mehrfache Eingangssteuerschaltungen usw. können angegeben werden, und die Erfindung soll daher auf die ausgeführten Beispiele nicht beschränkt sein. Patentansprüche:

1. Impulsverstärker, der ein Ausgangssignal beim Fehleri eines selektiv zugeführten Eingangssignals und kein Ausgangssignal beim Vorhandensein eines selektiv zugeführten Eingangssignals erzeugt (Komplementärverstärker) mit einem Transistor mit drei Elektroden, mit einer Spannungsquelle, die regelmäßig wiederkehrende gleichabständige Leistungsimpulse der einen Elektrode zuführt, während ein Ausgangskreis an die zweite Elektrode des Transistors angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemmschaltung { — V, Rl, Z>4) an die dritte Elektrode(IO) angeschlossen ist, so daß der Transistor sich normalerweise in einem AusgangssignaJe liefernden Zustand befindet und daher Leistungsimpulse von der Leistungsimpulsquelle (12) dem Ausgangskreis (14, 15, 16) zuführt, und daß eine Quelle (18, 19, 20) von selektiv zugeführten Eingangsimpulsen mit der Klemmschaltung verbunden ist, so daß beim Vorhandensein eines Eingangsimpulses die Klemmschaltung blockiert und dadurch der Transistor nichtleitend gemacht wird.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmschaltung einen Gleich-

richtcr enthält, dessen eine Klemme mit Erde und dessen andere Klemme mit einer Quelle konstanten Stromes verbunden ist.

3. Verstärker nach Ansprucli 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle eine Anzahl von Eingangsleitungen aufweist, die parallel zu der einen Klemme des Gleichricliters liegen.

4. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle einen Gleichrichter aufweist, der mit der Klemmschaltung verbunden ist.

5. Verstärker nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmschaltung an die Basis des Transistors angeschlossen ist.

6. Verstärker nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang an die dritte Elektrode angeschlossen ist.

7. Verstärker nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eine Anzahl von Gleichrichtern aufweist, die parallel zueinander an die dritte Elektrode angeschlossen sind.

8. Verstärker nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerimpulse an den Emitter des Transistors angelegt werden und daß der Ausgang an den Kollektor des Transistors angeschlossen ist.

9. Verstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Abstand voneinander befindlichen Erregerimpulse regelmäßig auftretende positive und negative Potentialausschläge aufweisen, so daß der Transistor während der Ausschläge der einen Polarität leitend gemacht wird und während der Ausschläge der entgegengesetzten Polarität gereinigt wird.

10. Verstärker nach Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmschaltung einen Widerstand und einen Kondensator im Nebenschluß zueinander in Reihe mit dem Widerstand der konstanten Stromquelle, und zwar zwischen dem Widerstand und dem Gleichrichter aufweist, wobei die Signalquelle an den Kondensator zwischen den zwei Widerständen angeschlossen ist, so daß das Eingangssignal bewirkt, .daß das Potential der zweiten Elektrode höher wird als das des Eingangssignals.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 717 106.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809 750/219 2.