DE1110226B

DE1110226B - Elektrische Schaltungsanordnung zum schrittweisen Vorruecken einer Information laengs einer Kette bistabiler Schaltungen

Info

Publication number: DE1110226B
Application number: DET17938A
Authority: DE
Inventors: Oeyvind Gjessvaag; Gyoergy Szarvas
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1959-02-27
Filing date: 1960-02-26
Publication date: 1961-07-06
Also published as: US3149238A; GB917544A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

ANMELDETAG: 26. F E B RU AR 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER

AUSLEGESCHRiFT: 6. JULI 1961

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung zum schrittweisen Vorrücken einer Information längs einer Kette, die aus einer Anzahl Stufen besteht, mittels der Kette zugeführten Impulsen.

Es ist bekannt, in Zählern, Impulsverteilern, Ver-Schiebungsregistern u. dgl. Elektronenröhren oder Transistoren aufweisende bistabile Schaltungen zu verwenden, die als eine Kette geschaltet sind, um ein solches schrittweises Vorrücken herzustellen. Die Kette wird mit Schrittschaltimpulsen gespeist, die betätigte bistabile Schaltungen in den unbetätigten Zustand zurückstellen, und bei dieser Rückstellung wird ein Impuls erzeugt, der an die nächste bistabile Schaltung als Erregungs- oder Zündimpuls übertragen wird. In bestimmten Fällen ist es zweckmäßig, wenn zwischen der Rückstellung einer bistabilen Schaltung und der Betätigung der nächstfolgenden bistabilen Schaltung ein Zeitintervall liegt, was beispielsweise mit einem Verzögerungswerk erreicht werden kann. Dabei ist es möglich, daß die Amplitude des Impulses, der bei der Rückstellung einer bistabilen Schaltung erzeugt wird, zu schwach wird, bevor der Impuls die folgende bistabile Schaltung erreicht. Dieser Nachteil kann mit der Anordnung nach der Erfindung vermieden werden, die sich auf eine elektrische Schaltungsanordnung zum schrittweisen Vorrücken einer Information längs einer Kette bezieht^ die aus einer Anzahl bistabiler Schaltungen besteht, und zwar mittels der bistabilen Schaltung zugeführter Schrittschaltimpulse, wobei jede bistabile Schaltung mit einem von den genannten Impulsen gespeisten ersten Eingang zum Rückstellen der bistabilen Schaltung in den Ruhezustand und mit einem zweiten Eingang versehen ist, der an einen Ausgang eines induktiven Kreises der vorhergehenden bistabilen Schaltung in der Kette derart angeschlossen ist, daß an diesem Ausgang ein Schaltimpuls erhalten wird, wenn die vorhergehende bistabile Schaltung zurückgestellt wird. Die Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittschaltimpulse parallel an alle bistabilen Schaltungen über einen Kondensator und einen Gleichrichter geliefert werden und daß der Knotenpunkt des Gleichrichters und des Kondensators mit einem Punkt in der vorhergehenden bistabilen Schaltung verbunden ist, der ein solches Potential hat, daß der Gleichrichter für Schrittschaltimpulse in derjenigen bistabilen Schaltung gesperrt wird, der eine aktivierte bistabile Schaltung vorausgeht.

Die Erfindung wird ausführlicher an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt .

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Kette nach der Erfindung, . ,

Elektrische Schaltungsanordnung

zum schrittweisen Vorrücken

einer Information längs einer Kette

bistabiler Schaltungen

Anmelder:
Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37, und DipL-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 27. Februar 1959

György Szarvas, Stuvsta,

und Öyvind Gjessväg, Hagersten (Schweden),

sind als Erfinder genannt worden

Fig. 2 eine Verbesserung eines Teiles der Kette nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der Kette nach Fig. 1.

Die Kette nach Fig. 1 enthält eine Anzahl bistabile Schaltungen Vl, V 2 ... Vn, die jeweils einen pnp-Transistor Tl und einen npn-Transistor TZ aufweisen. Die Kette wird mittels einer Impulsquelle vorgerückt, die positive Impulse liefert und an den Eingang S angeschlossen ist. Die Kette wird von einer Stromquelle mit einer geerdeten Klemme (O), einer Klemme +El, die positiv gegen Erde ist (z. B. +6 Volt), und zwei negativen Klemmen —E2 und —E3 (z.B. —6 Volt bzw. -12VoIt) gespeist.

In jeder bistabilen Schaltung ist die Basis des pnp-Transistor Tl über eine Basisimpedanz R 4, C 4 mit dem Kollektor des npn-Transistors T 2 verbunden, während die Basis des Transistors T 2 über eine Basisimpedanz R 3, C 3 an den Kollektor des Transistors Tl angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors Tl liegt an Erde, wogegen der Kollektor an die Klemme —E2 über den Widerstand R1 sowie an die Basisimpedanz R 3, C 3 geschaltet ist. Die Basis des Transistors Π ist weiterhin einerseits mit der Klemme +El über den Widerstand R5 und

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andererseits mit der Diode D 2 und über den Kondensator C 2 mit dem Eingangs verbunden, der für die Schrittschaltimpulse bestimmt ist. Die Emitterelektroden der Transistoren Tl sind in jeder Stufe miteinander verbunden und über einen gemeinsamen Emitterwiderstand R 9 an eine Klemme ■— E 3 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors Γ 2 liegt über den Widerstand R 8 und eine Induktivität L, zu der ein aus der Diode Dl und dem Widerstand R 6 bestehender Reihenkreis parallel geschaltet ist, an Erde. Parallel zu der Induktivität liegt auch ein Dämpfungswiderstand R10. Der Kollektor ist weiterhin mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator Cl und der Diode D 2 über den Widerstand R 7 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen L und R 8 ist an die Basis des Transistors Γ 2 in der folgenden bistabilen Schaltung über einen Kondensator Cl angeschlossen. Die letzte bistabile Schaltung Vn ist mit der ersten bistabilen Schaltung Vl verbunden, so daß die Kette einen geschlossenen Ring bildet.

Die Zusammenschaltung der Kollektorelektroden und der Basiselektroden in einer bistabilen Schaltung hat zur Folge, daß beim Leitendwerden eines Transistors die Potentialänderung des Kollektors dieses Transistors an die Basis des anderen Transistors mit einer solchen Phase übertragen wird, daß auch dieser Transistor leitend wird. Die Potentialänderung des Kollektors des letztgenannten Transistors wird ihrerseits an die Basis des ersten Transistors zurückgeliefert, so daß dieser noch stärker leitend wird usw., bis die Umschaltung in einen Zustand erfolgt, in dem beide Transistoren leitend sind. In allen Stufen werden die pnp-Transistoren T1 normalerweise gesperrt, weil die Basis ein gegen den Emitter positives Potential hat. Die Basis des npn-Transistors Tl hat in dem Verbindungszeitpunkt ein höheres Potential als der Emitter, d. h., alle Transistoren sind zu leiten bestrebt. Der Unterbrechungswiderstand R9, der zwischen die Emitterelektroden und die Klemme — E 3 geschaltet ist, ist jedoeh so groß, daß nur eine der bistabilen Schaltungen zu einem Zeitpunkt leitend sein kann. Somit wird die bistabile Schaltung, welche die beste Ansprechzeit hat, leitend gemacht,, während die anderen im Ruhezustand bleiben, wobei beide Transistoren gesperrt sind. Der Kollektor des Transistors Tl in der leitenden bistabilen Schaltung hat ein nahe an 0 liegendes Potential, und aus diesem Grunde kann zugelassen werden, daß das Emitterpotential des Transistors Tl beträchtlich über das Potential — El ansteigt. Die Emitter-Basis-Kreise der anderen bistabilen Schaltungen werden daher wirksam gesperrt. Dadurch, daß eine der bistabilen Schaltungen, z. B. Vl, mit einer besseren Ansprechzeit als die anderen bistabilen Schaltungen der Kette ausgestattet wird, kann erreicht werden, daß diese Stufe immer leitend wird, wenn die Anordnung mit der Stromquelle verbunden ist.

Eine bistabile Schaltung, die leitend ist, befindet sich definitionsgemäß in der Stellung 1 und eine nichtleitende bistabile Schaltung in der Stellung 0. Das schrittweise Fortschalten der Stellung 1 längs der Kette wird mittels positiver an den Eingang S angelegter Impulse durchgeführt. Diese Impulse werden über den Kondensator C 2 und die Diode D1 an die Basis des Transistors Tl in jeder Stufe mit Ausnahme der Stufe übertragen, die unmittelbar auf die Stufe folgt, die sich in diesem Zeitpunkt in der Stellung 1 befindet. Die leitende bistabile Schaltung wird auf diese Weise gesperrt, und der Kollektorstrom zu dem Transistor Tl durch die Induktivität L hört auf. Die in der Induktivität L gespeicherte magnetische Energie erzeugt eine Gegenspa'nnung in der Induktivität, die durch den Kondensator Cl an die Basis des Transistors Tl in der nachfolgenden bistabilen Schaltung in Form eines positiven Zündimpulses übertragen wird. Der Transistor Γ 2 der nachfolgenden Schaltung und infolgedessen auch der Transistoren Π werden leitend, und diese bistabile Schaltung wird in die Stellung 1 gebracht. Dadurch, daß die Diode Dl und der Widerstand R 6 -zu der Induktivität L parallel geschaltet wird, wird verhindert, daß die gesamte Batteriespannung zu dem Zeitpunkt an die Induktivität angelegt wird, wenn der Transistor Tl leitend wird. Somit unterscheidet sich der Vorgang beim Umschalten der bistabilen Schaltung nicht merklich von dem Umschaltvorgang in einer normalen bistabilen Schaltung dieses Typs. Der Steuerimpuls zu der nächsten bistabilen Schaltung in der Kette, der in der Induktivität L entsteht, wenn sich die bistabile Schaltung wieder in der Stellung 0 befindet, wird durch diesen Nebenschluß nicht gedämpft, da die Diode in diesem Falle sperrt. Andererseits dämpft der Widerstand R10 die Induktivität in kritischer Weise, damit nicht die umgeschaltete bistabile Schaltung wieder nichtleitend gemacht wird.

Durch Verbindung des Knotenpunktes zwischen dem Kondensator C 2 und der Diode Dl mit dem Kollektor des Transistors Tl in der vorhergehenden Stufe über den Widerstand R 7 wird der Kondensator C 2 auf das Kollektorpotential dieses Transistors geladen. Wenn sich die bistabile Schaltung in leitendem Zustand befindet, wird der Kondensator auf ein Potential von solchem Wert geladen, daß die Diode eine Sperrspannung erhält, die höher als die Amplitude des an S angelegten Impulses ist-Somit erreicht dieser Impuls nicht die bistabile Schaltung, die in die Stellung 1 gebracht werden soll, und kann daher der Umschaltung nicht entgegenwirken. Andererseits kann der Impuls alle bistabilen Schaltungen erreichen, die auf eine in der Stellung 0 befindliche bistabile Schaltung folgen, da die Diode dieser bistabilen Schaltungen keine merkliche Sperrspannung erhält.

Wenn ein Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt, zu dem eine bistabile Schaltung in die Stellung 0 gebracht werden soll, und dem Zeitpunkt erforderlich ist, zu dem die nächstfolgende bistabile Schaltung in die Stellung 1 gebracht werden soll, kann ein Verzögerungsleiter bei A (Fig. 1) eingeführt werden, der den parallel zu der Induktivität L erzeugten Impuls verzögert. In diesem Falle arbeitet auch der Widerstand RIO als Abschlußwiderstand für den Verzögerungsleiter. Da sich jede bistabile Schaltung während der Verzögerungszeit in der Stellung 0 befinden muß, muß verhindert werden, daß das für die Emitterelektroden aller Transistoren Tl gemeinsame Potentia,! des Punktes C während dieser Zeit so stark abnimmt, daß einige der bistabilen Schaltungen leitend werden. Dieser Effekt kann dadurch beseitigt werden, daß zwischen die Klemme — El und den Punkt C eine Diode geschaltet wird, die so gerichtet ist, daß sie gesperrt wird, wenn irgendeine bistabile Schaltung leitend ist (vgl. Figl. 3). Wenn keine der bistabilen Schaltungen leitend ist, wird die Diode leitend, und das Potential des Punktes C bleibt fest auf dem

Claims

1VIlQ Potentialwert — El, so daß unbeabsichtigte Umschaltungen verhindert werden. Diese Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß das Starten der Kette beim Anschließen an die Arbeitsspannung schwieriger wird, und falls ein Schrittschaltimpuls verlorengehen würde, so daß keine bistabile Schaltung betätigt ist, wenn das Intervall verflossen ist, kann die Kette ohne äußeren Einfluß nicht wieder gestartet werden. Dies kann dadurch vermieden werden, daß die Kette mit einer Startvorrichtung nach Fig. 2 versehen wird, wo die Diode durch die Basis-Emitter-Diode eines Transistors T 3 ersetzt ist. Die Startvorrichtung umfaßt einen ersten Transistor Γ 3, dessen Basiskreis mit dem Punkt C in Fig. 1 verbunden und infolgedessen mit der Emitterspannung der Transistoren Tl gespeist wird, während der Emitter von 7*3 mit der Klemme — El verbunden ist, weiterhin ein integrierendes Netzwerk R11, C 5, das an den Kollektorkreis des Transistors Γ 3 angeschlossen ist, und einen Transistor Γ 4, der von der Spannung gesteuert wird, die von dem Integrationskreis erhalten wird, wobei der KoUektorkreis des Transistors Γ 4 mit der Basis des Transistors Π in derjenigen bistabilen Schaltung verbunden ist, die zuerst leitend werden soll, wenn sie mit der Stromquelle verbunden wird oder die Fortschaltung aus irgendeinem Grunde aufhört. Die Basis des Transistors T 4 liegt über den Widerstand R12 an der gegen Erde negativen Klemme — E 4, während sein Kollektor über einen Widerstand R13 mit einem Punkt B verbunden ist, an den auch die Diode D1 und die Basis des Transistors Tl angeschlossen ist. Beim Einschalten der Kette wird ein Stromkreis von der Klemme — El über den Emitter-Basis-Kreis des Transistors T 3, den Punkt C und den gemeinsamen Emitterwiderstand R9 zu der Klemme E 3 geschlossen. Der Transistor T 3 wird leitend, das Kollektorpotential steigt angenähert auf —El an, und der Kondensator C 5 des integrierenden Netzwerks beginnt sich aufzuladen. Die Zeitkonstante für die Bauelemente C 5. RU des integrierenden Netzwerks wird so gewählt, daß die Spannung parallel zu dem Kondensator und infolgedessen das Basispotential des Transistors T 4 auf den Wert vergrößert wird, bei dem der Transistor T 4 leitend wird, nach einem Zeitraum, der etwas größer als das Intervall zwischen der Rückstellung einer bistabilen Schaltung in den Ruhezustand und der Aktivierung der nächstfolgenden bistabilen Schaltung ist. Wenn der Transistor T 4 leitend wird, vermindert sich das Basispotential des Transistors Tl in der bistabilen Schaltung Vl so stark, daß diese bistabile Schaltung leitend wird und die Kette zum Vorrücken bereit ist. Das Potential des Punktes C steigt über — El an, wodurch die Transistoren T3 und T4 gesperrt werden und der Kondensator C 5 entladen wird. Wenn die bistabile Schaltung Vl von dem nächsten Impuls an dem Eingang 5 gesperrt wird, wird der Transistor Γ 3 wiederum leitend, da nun keine bistabile Schaltung leitend ist. Der Kondensator C 5 beginnt sich wieder zu laden. Jedoch bevor sich die Spannung an diesem so weit erhöht hat, daß der Transistor T 4 leitend wird, hat der durch das Verzögerungsnetzwerk A verzögerte Schrittschaltimpuls die Basis des Transistors Tl in der nächstfolgenden Stufe erreicht, die leitend wird und das Laden des Kondensators C 5 durch Sperrung des Transistors T 3 unterbricht. Falls andererseits der Schrittschaltimpuls verlorengehen würde, so daß die nächstfolgende bistabile Schaltung nicht leitend werden würde, kann der Kondensator C 5 auf ein so hohes Potential geladen werden, daß der Transistor Γ 4 wieder leitend wird und ein negativer Impuls erzeugt wird, der die bistabile Schaltung Vl wieder leitend macht, so daß ein Fortschaltvorgang erneut eingeleitet werden kann. Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Form der Verbindung zwischen den bistabilen Schaltungen, wenn die leitende bistabile Schaltung von einem Impuls gesperrt wird, der an dem Ausgang S in der gleichen Weise empfangen wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist, während die Verzögerung des durch die Sperrung erzeugten Triggerimpulses durch Speichern der Impulsenergie in einem Kondensator erhalten wird, von dem sie nach einer erforderlichen Verzögerungszeit auf die nächstfolgende bistabile Schaltung mittels eines speziellen Übertragungsimpulses übertragen wird. Die maximale Verzögerungszeit wird durch den Sperrwiderstand der Dioden D 3 und D 4 begrenzt. In der Schaltung gemäß Fig. 3 liegt parallel zu der Induktivität L die Reihenschaltung des Kondensators C 6 und der Diode D 3. DieDiode£>3 ist so gerichtet, daß beim Anstieg der Spannung in der Induktivität L der Kondensator C 6 über die Diode auf eine Spannung zwischen +El und 0 geladen wird. Der Knotenpunkt zwischen der Diode D 3 und dem Kondensator C 6 ist über eine Diode D 4 und die Primärwicklung eines Übertragers Tr mit dem Eingang P für Impulse verbunden, welche die Verzögerung zwischen der Rückstellung einer bistabilen Schaltung in den Ruhezustand und der Aktivierung der nächsten bistabilen Schaltung steuern. Der Eingang P hat eine Ruhespannung +El, und die Amplitude der negativen Impulse erhält Erdpotential. Auf diese Weise wird die Diode D 4 normalerweise gesperrt, und aus diesem Grunde bleibt der Kondensator C 6 nach Aufladung durch den induktiven Spannungsimpuls parallel zu L geladen, bis der negative Impuls an P auftritt, wenn er über die Primärwicklung des Über: tragers Tr entladen wird. Die Sekundärwicklung des Übertragers Tr ist zwischen Erde und die Basis des Transistors Tl in der nächstfolgenden bistabilen Schaltung in einer solchen Weise geschaltet, daß ein positiver Impuls an der Basis des Transistors Tl erhalten wird und die bistabile Schaltung leitend macht, wenn der Kondensator C 6 entladen ist. Der Impulseingang P ist allen bistabilen Schaltungen gemeinsam. Jedoch hat der Kondensator C 6 keine gespeicherte Energie in den Stufen, die von dem unmittelbar vorhergehenden Impuls an dem Eingang S nicht in die Stellung 0 gebracht werden. Somit entsteht bei Aufnahme des Übertragungsimpulses P kein Signal parallel zu der Sekundärwicklung des Übertragers Tr, und die folgende bistabile Schaltung bleibt in der Stellung 0. ρΑΤΓ ν-.-. NSPHÜOHr·

1. Elektrische Schaltungsanordnung zum schrittweisen Vorrücken einer Information längs einer Kette, die aus einer Anzahl bistabiler Schaltungen besteht, mittels der Kette bistabiler Schaltungen zugeführter Schrittschaltimpulse, wobei jede bistabile Schaltung mit einem von den genannten Impulsen gespeisten ersten Eingang zum Rückstellen der bistabilen Schaltung in den Ruhe-

zustand und mit einem zweiten Eingang versehen ist, der an einen Ausgang eines induktiven Kreises der vorhergehenden bistabilen Schaltung in der Kette derart angeschlossen ist, daß an diesem Ausgang ein Schaltimpuls erhalten wird, wenn die vorhergehende bistabile Schaltung zurückgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittschaltimpulse parallel an alle bistabilen Schaltungen über einen Kondensator (C 2) und einen Gleichrichter (D 2) geliefert werden und daß der Knotenpunkt des Gleichrichters und des Kondensators mit einem Punkt in der vorhergehenden bistabilen Schaltung verbunden ist, der ein solches Potential hat, daß der Gleichrichter (D 2) für Schrittschaltimpulse in derjenigen bistabilen Schaltung gesperrt wird, der eine aktivierte bistabile Schaltung vorausgeht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle bistabilen Schaltungen über eine gemeinsame Impedanz gespeist werden, die so bemessen ist, daß zu einem Zeitpunkt nur eine bistabile Schaltung betätigt sein kann.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, in welcher der Schaltimpuls verzögert wird, bevor er an die nächste bistabile Schaltung angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den bistabilen Schaltungen verbundene Klemme der gemeinsamen Impedanz über eine asymmetrisch leitende Anordnung (z. B. Γ 3) an ein festes Potential (—E 2) angeschlossen ist, das derart gewählt ist, daß die asymmetrisch leitende Anordnung gesperrt ist, wenn irgendeine bistabile Schaltung betätigt ist, jedoch leitend wird, wenn sich alle bistabilen Schaltungen in der Stellung 0 befinden, um zu verhindern, daß irgendeine bistabile Schaltung während der Zeit leitend wird, um die der Schaltimpuls verzögert ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Zeitschaltung (R 11, CS, T 4), die von dem durch die asymmetrisch leitende Anordnung fließenden Strom gesteuert wird und einen Schaltimpuls an eine der bistabilen Schaltungen liefert, falls keine bistabile Schaltung nach Beendigung' der Verzögerungszeit umgeschaltet worden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung in einer solchen Weise hergestellt wird, daß ein Kondensator (C 6) von dem Spannungsimpuls parallel zu dem induktiven Kreis (L) geladen und nach der gewünschten Zeitverzögerung über eine Wicklung eines Übertragers (Tr) entladen wird, dessen zweite Wicklung mit dem zweiten Eingang der nächstfolgenden bistabilen Schaltung verbunden ist.

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