DE1260556B - Schaltung zur Realisierung logischer Funktionen und Verfahren zur Abstimmung der Oszillatorfrequenz dieser Schaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03c

Deutsche Kl.: 21 a4-16/01

Nummer: 1 260 556

Aktenzeichen: J 18396 IX d/21 a4

Anmeldetag: 5. Juli 1960

Auslegetag: 8. Februar 1968

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Realisierung logischer Funktionen, wobei dieser Schaltung ein mit einer Tunneldiode arbeitender Oszillator zugrunde liegt.

Es ist bekannt, alle möglichen physikalisch-technischen Phänomene den logischen Zuständen 0 bzw. 1 zuzuordnen, soweit diese nur in definierter Weise apparativ realisiert werden können. Insbesondere ist auch bekannt, diese Zuordnung auf den schwingenden oder nicht schwingenden Zustand eines Oszillators zu beziehen.

Bisherige Vorrichtungen dieser Art zur Ausführung logischer Operationen besitzen hinsichtlich ihrer Arbeitsgeschwindigkeit eine obere Grenze, die wesentlich von der Art der verwendeten aktiven Schaltelemente abhängt und welche nicht überschritten werden kann. Mit herkömmlichenHochfrequenztransistoren erreicht man bestenfalls eine Grenzfrequenz von einigen hundert Megahertz, während die Tunneldiode Frequenzbereiche von einigen Megahertz bis zu einigen tausend Megahertz zu beherrschen gestattet. Als weiterer Vorteil ist die Tatsache anzusehen, daß die Tunneldiode im Gegensatz zu herkömmlichen Halbleitervorrichtungen durch radioaktive Bestrahlung keinerlei innere Umwandlungen bzw. Schäden erleidet.

Es wurde bereits eine Anordnung zur Erzeugung elektromagnetischer Schwingungen sehr hoher Frequenz unter Ausnutzung des negativen Widerstandsbereiches einer Tunneldiode vorgeschlagen, die mit einer Induktivität und einem Widerstand in Reihe geschaltet ist. Bei dieser Anordnung wird ein wesentlicher Anteil dieses Widerstandes durch eine zu der Tunneldiode parallelgeschaltete herkömmliche oder auch durch eine weitere Tunneldiode gebildet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugründe, eine mit Tunneldioden arbeitende Schaltung zur Realisierung von logischen Funktionen anzugeben, die verhältnismäßig unempfindlich ist gegenüber radioaktiver Bestrahlung und eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit aufweist.

Die die genannte Aufgabe lösende Schaltung besteht im wesentlichen aus einem Oszillator, der aus einer Tunneldiode und einem mit dieser in Reihe geschalteten Impedanzelement aufgebaut ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Tunneldiode ein aus zwei Zonen des gleichen Leitfähigkeitstyps, jedoch verschiedener Leitfähigkeit zusammengesetztes Impedanzelement parallel geschaltet ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den nachstehend aufgeführten Zeichnungen. In diesen bedeutet

Schaltung zur Realisierung logischer Funktionen
und Verfahren zur Abstimmung der
Oszillatorfrequenz dieser Schaltung

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:
Richard Frederick Rutz,
Cold Spring, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 14. Oktober 1959 (846 421)

F i g. 1 ein Schaltbild einer logischen Schaltung nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Schaltbild einer weiteren logischen Schaltung nach der Erfindung,

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Strom-Spannungs-Charakteristik der aktiven Elemente der in Fig. 1 und 2 gezeigten logischen Schaltung sowie der Wirkungsweise dieser Schaltungen,

F i g. 3 A eine graphische Darstellung einer ODER-Operation der Schaltungen von F i g. 1 und 2,

F i g. 3 B eine graphische Darstellung einer UND-Operation der Schaltungen von F i g. 1 und 2,

F i g. 3 C eine graphische Darstellung einer Inhibitoperation der Schaltungen von F i g. 1 und 2,

F i g. 3 D eine graphische Darstellung einer Komplementoperation (Inversion) der Schaltungen von Fig. 1 und 2,

F i g. 4 eine schematische Darstellung eines logischen Netzwerks, das drei parallele Stufen der in Fig. 1 gezeigten Art sowie drei entsprechende Serienstufen zur Realisierung einer komplexeren Logik enthält,

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer Ausgangsschaltung, die in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden kann,

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer in Verbindung mit der Erfindung verwendbaren Eingangsschaltung,

F i g. 7 eine perspektivische Darstellung einer zweistufigen Schaltung nach der Erfindung.

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pazität des PN-Überganges reduziert werden, während die Schleifeninduktivität nahezu unbeeinflußt bleibt. Wenn die Ätzung fortgesetzt wird, bis das Halbleitermaterial der Diode sehr dünn wird, kann 5 die Diode wesentlich zur Schleifeninduktivität beitragen. Nach Erreichen dieses Punktes können die Kapazität des PN-Uberganges und damit die Frequenz praktisch nicht mehr durch Ätzen beeinflußt werden.

Die Basis 2 ist bei 6 geerdet. Eine Eingangsklemme A ist über eine Trenndiode 7 an ein induktives Element bzw. eine Schleife 8 angeschlossen, welche induktiv mit der Schleifenschaltung 3, 4, 5, 6 gekoppelt ist. Das andere Ende der Schleife 8 ist ge-

Die Schaltung nach der vorliegenden Erfindung
verwendet einen bekannten Tunnel-Dioden-Oszillator, an den mehrere Eingangssignalquellen angeschlossen sind. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß
gleiche Eingänge aus bestimmten Quellenkombinationen den Arbeitspunkt der Tunneldiode in den negativen Widerstandsbereich verschieben und so den Oszillator zum Schwingen veranlassen. Andererseits bewirken andere Kombinationen von Eingangssignalspannungen, daß die Diode in den positiven io
Widerstandsbereichen ihrer Strom-Spannungs-Kennlinie arbeitet, so daß die Schaltung nicht schwingt.
Eine Vorrichtung zur Ausgabe des Ausgangssignals
ist am Schaltungsausgang vorgesehen. Das an ihr liegende Signal dient als Anzeige des schwingenden 15 erdet. Eine weitere Eingangsklemme B ist über eine oder des nichtschwingenden Zustandes der Schaltung Sperrdiode 9 an ein aus einer einzigen Windung be- und damit auch der verschiedenen Kombinationen stehendes induktives Element 10 angeschlossen, das von Eingangssignalquellen, die den jeweiligen Zu- mit der Schleifenschaltung 3, 4, S, 6 induktiv gekopstand veranlassen. pelt ist. Das andere Ende des induktiven Elements 10

Eine nach der Erfindung aufgebaute Schaltung 20 ist geerdet. Eine Ausgangsklemme C ist an einem aus kann so ausgelegt werden, daß sie die konventionel- einer einzigen Windung bestehenden induktiven EIelen kommutativen und nichtkommutativen logischen ment 12 angeschlossen, das ebenfalls mit der Operationen binärer Veränderlicher ausführt, wie Schleife 3, 4, S, 6 induktiv gekoppelt ist und dessen z. B. die UND-, die ODER- und die Inhibit- oder andere Klemme geerdet ist. In diesen induktiven NICHT-Operation. Diese drei Grundoperationen 25 Elementen g, 10 und 12 können auch mehr als eine können so kombiniert werden, daß alle komplizierte- Windung verwendet werden, aber infolge der verren logischen Funktionen binärer Veränderlicher
realisiert werden. Die Fig. 1 stellt eine logische
Schaltung dar, die eine Impedanzeinheit 1 verwendet,
die zur Abstimmung auf eine bestimmte Betriebsfre- 30
quenz geeigneten Formveränderungen unterzogen
werden kann.

Die Impedanzeinheit 1 besteht aus einem leitenden
Basiselement 2, auf das eine Tunneldiode 3 und ein
Impedanzelement 4 gesetzt sind. Die Tunneldiode 3 35 Transformator 14 hat eine weitere Wicklung 17, umfaßt einen P+-Bereich 3 α und einen N+-Bereich deren eine Klemme geerdet und deren andere Klemme 3 b, die durch einen Übergang 3 c getrennt sind. Das über eine Sperrdiode 18 an eine Eingangsklemme D Impedanzelement 4 setzt sich zusammen aus einem angeschlossen ist.

ersten N+-Bereich 4 a und einem zweiten N+-Be- Die Kopplung zwischen den induktiven Elemen-

reich 4 b, die den gleichen oder einen verschiedenen 4° ten 8, 10, 12 einerseits und der Oszillatorschleife 1, spezifischen Widerstand besitzen können. Die Unter- 3, 4, 5 andererseits muß eng sein. Die Impedanz der seite der Diode 3 und die des Impedanzelements 4 Batterieanschlußschaltung 13, 15, 16 ist relativ hoch sind auf die Basis 2 aufgelötet und bilden so eine gegenüber der der Schleife 3, 4, 5, 6, so daß die ohmsehe Verbindung. Vorzugsweise wird dazu ein Schwingungen in der Schleife infolge ihrer Eigenfre-Lötmittel vom N-Typ verwendet. Die Oberseite der 45 quenz gegenüber der Batterieanschlußschaltung im Diode 3 und die des Impedanzelements 4 sind an wesentlichen blockiert werden. Der Widerstand 15 eine leitende Schiene 5 angelötet. muß einen im Vergleich zum Widerstand der Schleife

Die Basis 2, die Diode 3, die Schiene 5 und das 3, 4, 5, 6 (z. B. 50 Milliohm) hohen Widerstand (z. B. Impedanzelement 4 bilden eine Schleifenschaltung 1 Ohm) haben, um Eigenschwingungen jeglicher Fremit einer hohen Eigenfrequenz, welche in erster Linie 50 quenz in dieser Schleife zu unterbinden, durch die Induktivität der Schleife und die Kapazität Die Klemme D kann als Eingang eines Taktimpul-

der Diode bestimmt wird und damit durch die Ab- ses od. dgl. mit einer gegenüber der Eigenfrequenz messungen der Schleife, der Diode sowie durch die der Schwingung in der Schleife niedrigen Frequenz spezifischen Widerstände der Diodenmaterialien. Be- verwendet werden. Im allgemeinen eignet sie sich kanntlich wird die Frequenz auch durch die relativen 55 nicht als Klemme für einen Ausgang. Werte des gesamten positiven Widerstandes in der Die Schleife 8 ist zur Schleife 10 gegensinnig an-

Schleife und des negativen Widerstandes der Diode geordnet. Ein negatives Signal an Klemme A versetzt (der sioh mit der Vorspannung verändert) beeinflußt. die Schleife in Schwingung, während ein positives Daher ist der Widerstand des Impedanzelements 4 Signal an B ebenfalls die Schwingung einleitet. Die wichtig für die Festlegung der Frequenz. Diese besitzt 60 Dioden 7 und 9 sind so gepolt, daß Rückkopplungen eine schmale Bandbreite, ist aber natürlich nicht un- von einem Eingang zum anderen blockiert werden, endlich scharf. Die Schärfe wird durch die Abmes- Es wird angenommen, daß die Ausgangsklemme C an sungen und spezifischen Widerstände der Diode be- die Eingangsklemme einer anderen logischen Schalstimmt. tung angeschlossen ist, die nach Wunsch mit einer

Die Abmessungen des PN-Überganges der Diode 65 Sperrdiode entsprechender Polarität versehen ist. können innerhalb gewisser Grenzen durch Ätzung Jede der drei Klemmen^, B oder C kann entbeeinflußt werden. Durch Wegnahme von Material weder als Ausgangs- oder als Eingangsklemme dieaus der Umgebung des PN-Überganges kann die Ka- nen. Die Batterie 16 kann als Quelle eines konstanten

wendeten hohen Frequenzen genügt im allgemeinen eine Windung. In manchen Fällen sind die Trenndioden unnötig und können weggelassen werden.

Die Schiene 5 ist über eine Wicklung 13 eines Eingangstransformators 14 und einen Widerstand 15 an eine Batterie 16 angeschlossen, die die Hauptenergiequelle für die Schleifenschaltung 3, 4, 5, 6 ist. Die andere Klemme der Batterie 16 ist geerdet. Der

Eingangssignals angesehen werden. Sie kann ersetzt werden durch eine direkt gekoppelte Quelle von Rechteckwellen- oder sonstigen Impulssignalen. Weitere galvanisch gekoppelte Potentialquellen können hinzugefügt werden.

Die F i g. 2 veranschaulicht eine logische Schaltungseinrichtung nach der Erfindung, die sich von der in F i g. 1 gezeigten dadurch unterscheidet, daß die verschiedenen Signaleingangsquellen kapazitiv anstatt induktiv mit dem Oszillator gekoppelt sind. Diese Elemente, deren Aufbau und Funktion denen der entsprechenden Elemente in Fig. 1 gleichen, tragen dieselben Bezugszeichen und werden nicht weiter beschrieben.

Es sind zwei Signaleingangsklemmen E und F vorgesehen, die beide über eine Entkopplungsdiode 19 und einen Kondensator 20 an die Leitung 21 führen, die den Widerstand 15 mit der Schiene 5 der Impedanzeinheit 1 verbindet. Jede der Klemmen E und F kann als Ausgangsklemme verwendet werden, wenn die Sperrdiode weggelassen oder entsprechend gepolt und vorgespannt ist.

Die Kurve 21 der F i g. 3 veranschaulicht eine typische Strom-Spannungs-Kennlinie einer Tunneldiode, wie z. B. der Diode 3 von F i g. 1 und 2. Sie enthält einen Bereich positiven Widerstandes in einem Spannungsbereich zwischen Null und V₁, einen Bereich negativen Widerstandes zwischen den Spannungswerten V₁ und V₂ und einen weiteren Bereich positiven Widerstandes für Spannungswerte, die größer als V₂ sind. Die Kurve 22 in F i g. 3 stellt die statische Strom-Spannungs-Kennlinie des Impedanzelements 4 dar. Anstatt als Serienlast ist die Kurve 22 als Belastung parallel zur Esaki-Diode gezeichnet. Die Neigung der Kurve 22 muß kleiner als die des Bereichs negativen Widerstandes der Kurve 21 sein.

Es sei angenommen, daß in der Schaltung der F i g. 1 die Batterie 16 den bei 24 in F i g. 3 angegebenen Potentialwert hat, so daß die Diode 3 an Punkt 26 im Bereich positiven Widerstandes links vom Maximum der Strom-Spannungs-Charakteristik der Tunneldiode arbeitet. Unter diesen Voraussetzungen schwingt die Schaltung nicht. Nun sei angenommen, daß über eine der Klemmend, B oder D ein Eingangsimpuls mit einer Polarität zugeführt wird, durch die ein Spannungsimpuls 25 in der Schleife 3, 4, 5, 6 induziert wird. Der Impuls 25 erhöht zeitweise die Spannung der Batterie 16 und verschiebt dadurch den Arbeitspunkt der Esaki-Diode vom Punkt 26 in F i g. 3 über die Spannung V₁ hinaus zu einem Punkt auf der senkrechten Linie 27 innerhalb des Bereichs negativen Widerstandes. Die Schaltung durchläuft dann eine einzige Schwingungsperiode, und die Änderung des Stromflusses in der Schleifenschaltung 3, 4, 5, 6 ist annähernd bei 28 in F i g. 3 veranschaulicht.

In ähnlicher Weise kann die Batterie 16 so gewählt werden, daß sie den bei 29 in F i g. 3 gezeigten Spannungswert hat, so daß die Schaltung normalerweise den Punkt 30 als Arbeitspunkt besitzt. Wenn dann ein wie bei 31 dargestellter Eingangsimpuls in der Schleife induziert wird, verschiebt sich der Arbeitspunkt auf einen Punkt auf der senkrechten Linie 32 im Bereich negativen Widerstandes, und es entsteht das bei 33 dargestellte Ausgangssignal.

Wenn das induzierte Eingangssignal wie bei 34 in F i g. 3 weniger spitz ist, so daß es sich über mehrere Perioden der Eigenfrequenz der Impedanzeinheit 1 erstreckt, schwingt die Schaltung mehrere Perioden lang und erzeugt eine entsprechende Periodenfolge der Ausgangssignalfrequenz. Wenn ein ähnlicher lang dauernder induzierter Eingangsimpuls 36 angelegt wird, während der Arbeitspunkt bei 30 liegt, entsteht eine entsprechende Periodenfolge von Ausgangssignalen. Das induzierte Eingangssignal läßt sich leicht über mehrere Perioden aufrechterhalten,

ίο wie bei 34 und 36 gezeigt, selbst bei induktiver Signaleingangskopplung, wie es für die Klemmend, B und C in Fi g. 1 veranschaulicht ist.

Die Fig. 3 A bis 3D stellen graphisch die Wirkungsweise der Schaltungen von Fig. 1 und 2 als logische Schaltungen dar. Hierbei wird angenommen, daß die Klemme C als Ausgangsklemme und die Klemmen A, B und D als Signaleingangsklemmen verwendet werden.

In F i g. 3 A hat die Batterie 16 den bei 24 dargestellten Wert der Vorspannung, und die Signaleingänge A, B und D sind so gewählt, daß sie gleiche Potentiale in der Schleife induzieren, wie bei 41, 42 und 43 dargestellt ist. Durch das Vorliegen eines beliebigen der drei Signaleingänge A, B, D wird die Schaltung aus ihrem Bereich positiven Widerstandes in ihren Bereich negativen Widerstandes verschoben und erzeugt dadurch eine Schwingung und ein Ausgangssignal. Wenn zwei der Signaleingänge oder alle drei gleichzeitig auftreten, erzeugen sie trotzdem etwa das gleiche Ausgangssignal, selbst wenn die bei 44 gezeigte Summe der Eingangssignale größer ist. Dieses Verhalten entspricht einer typischen logischen ODER-Funktion.
F i g. 3 B veranschaulicht die Spannungsbedingungen, die zur Realisierung einer logischen UND-Funktion führen. Die Batterie 17 besitzt in diesem Fall ein wesentlich niedrigeres, bei 45 dargestelltes Potential. Jeder der drei Signaleingänge besitzt für sich dieselbe Spannung 41, wie aus F i g. 3 A hervorgeht. Zwei der Eingänge erzeugen zusammen eine bei 46 gezeigte Gesamtspannung, und die drei Eingänge erzeugen zusammen das Gesamteingangssignal 47. Nur durch Addition des Gesamteingangssignals 47 zu der Vorspannung 45 wird der Arbeitspunkt des Oszillators in den Bereich negativen Widerstandes verschoben, so daß ein Ausgangssignal erzeugt werden kann. Dieses Verhalten entspricht einer typischen logischen UND-Funktion. Die Schaltung unterscheidet logisch zwischen dem Eingangszustand, wenn alle drei Signale koinzidieren, und allen anderen möglichen Kombinationen von Eingangssignalen.

Fig. 3C veranschaulicht eine NICHT- oder Inhibit-Operation. Die Vorspannung kann den Wert 24 wie in F i g. 3 A haben. Der Signaleingang B hat wieder den Spannungswert 41. Der Signaleingang A hat jetzt ein Potential 48, das dieselbe Höhe wie das Signal 41, aber die entgegengesetzte Polarität besitzt. Allein die Summe aus dem Signal 41 und dem Vorspannungspotential 24 erzeugt ein Ausgangssignal.

Wenn die Signale A und B zusammen auftreten, wirkt das Signal 48 dem Signal 41 entgegen, und es wird kein Ausgangssignal erzeugt. Das Signal A ist dann als Inhibit-Signal wirksam.

In allen F i g. 3 A, 3 B und 3 C ist die Vorspannung 24 oder 45 nötig, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Wenn das konstante Vorspannungspotential durch einen Taktgeberimpuls ersetzt wird, kann der Taktgeberimpuls spitzer als die Eingangssignale gemacht

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werden, was einer Impulsformung dieser Signale Stufe in der Reihe zu schwingen beginnt, um uner-

gleichkommt. wünschte Rückkopplungen zu vermeiden. Dies ge-

Fig. 3D veranschaulicht eine Operationsart, die schieht durch die überlappenden Taktimpulse, die in besonders nützlich bei mehrstufigen Anordnungen ist, F i g. 5 dargestellt sind. Das Potential der Taktbei denen aus einer oder mehreren Stufen die Korn- 5 impulsquelle muß gegenüber den Potentialen der plemente der Eingangssignale entnommen werden anderen Eingangsquellen so ausgelegt sein, daß die sollen. Jedes Eingangssignal kann den durch den zu- Taktimpulsquelle in jeder Kombination von Eingängespitzen Impuls 50 dargestellten Wert haben. Wenn gen, die eine Schwingungsoperation einer beliebigen die Eingangssignale direkt abgefühlt werden müssen, Stufe bewirkt, wesentlich ist.

wird ein Taktgeberimpuls des Wertes 51 eingespeist, io Verzögerungsleitungen können zwischen die Stufen

und in diesem Fall erzeugt die Schaltung ein Aus- der Matrix eingeschaltet werden, wie es bei 49 sche-

gangssignal, wenn der Impuls 50 gleichzeitig mit dem matisch dargestellt ist. Bei Vorhandensein geeigneter

Entnahmesignal 51 auftritt. Verzögerungsleitungen ist unter Umständen die

Wenn der Komplementausgang erwünscht ist, wird Überlappung der Taktimpulse zwischen aufeinanderein größeres Entnahmesignal 52 zugeführt, durch das 15 folgenden in Reihe liegenden Stufen nicht nötig. Mit die Schaltung durch den Bereich negativen Wider- anderen Worten: Das in einer Stufe erzeugte Ausstandes hindurch in den Bereich hohen Potentials gangssignal kommt an der darauffolgenden Stufe erst und positiven Widerstandes verschoben wird, so daß nach einer Zeitdauer an, die ausreicht, um die Abdann durch das Eingangssignal 50 keine Schwingung schaltung des Taktimpulses der ersten Stufe stattfineingeleitet werden kann. Durch das Signal 52 werden 20 den zu lassen. Bei den verwendeten hohen Frequenalle Eingangssignale umgekehrt. Gemäß Fig. 3C zen können die Verzögerungsleitungen einfach aus würde z. B. jetzt das Signal eine Schwingung erzeu- entsprechend langen Übertragungsleitungen zwischen gen und das Signal 41 nicht. den Stufen bestehen.

Ein Signal erscheint am Ausgang, wenn der Impuls Wie in Fi g. 5 gezeigt ist, kann bei Verwendung

52 ein- und ausgeschaltet wird. Dieses könnte aus 25 einer logischen Stufe 62 zur Erzeugung von Schwin-

nachfolgenden Stufen entweder ausgeblendet oder in gungsstößen der bei 35 gezeigten Art der Ausgang

ihnen ausgenutzt werden. über einen herkömmlichen Vollweggleichrichter 63

Die F i g. 4 veranschaulicht eine logische Matrix geschaltet werden. Hierdurch ergibt sich eine Reihe

aus drei parallelen (d. h. gleichzeitig betätigten) Stu- von Rechteckwellen 64, die jede in bezug auf ihre

fen 53, 54 und 55, die eine Serienstufe 56 treiben, 30 Dauer einem der Schwingungsstöße aus der logischen

welche ihrerseits eine weitere in Reihe liegende Stufe Stufe entsprechen.

57 treibt. Eine derartige mehrstufige Schaltung, deren Ist es erwünscht, eine logische Stufe 65 aus mehreeinzelne Stufen der Schaltung von Fig. 1 oder 2 ren SignaleingangsquellenB', C, D' verschiedener entsprechen, ist z. B. geeignet zur Realisierung von Wellenform zu speisen und die logische Stufe zu verkomplexeren logischen Funktionen. In Reihe liegende 35 anlassen, einen einzigen Ausgangsimpuls zu erzeugen, Stufen werden einzeln anstatt gleichzeitig betätigt. kann nach Fig. 6 jeder der Eingänge mit einer Das Vorspannungspotential für alle fünf Stufen wird Differenzierschaltung herkömmlicher Form versehen durch einen Signalgenerator 58 mit drei Ausgangs- werden, die aus einem Kondensator 66 und einem phasen 59, 60 und 61 geliefert. Die Impulse der drei Widerstand 67 besteht, welche in Reihe zwischen Phasen sind so koordiniert, daß die Vorderflanken 40 Eingangsklemmen und Erde geschaltet sind, wobei der Phase 59 die Hinterflanken der Phase 61 und die entsprechende Eingangsklemme der logischen die Hinterflanken der Phase 59 die Vorderflanken der Stufe an den gemeinsamen Verbindungspunkt zwi-Phase 60 überlappen. Der Mittelteil jedes Impulses sehen dem Kondensator und dem Widerstand angeüberlappt dagegen die Impulse in einer der anderen schlossen ist. Auf diese Weise werden der Stufe 65 beiden Phasen nicht. Die Taktimpulse der drei Pha- 45 scharfe Eingangsimpulse zugeführt, die von an den sen erscheinen an den Ausgangsklemmen 59 a, 60 a Eingangsklemmen B', C und D' eingespeisten Im- bzw. 61a des Impulsgenerators 58. Die drei parallelen pulsformen unabhängig sind.

Stufen 53, 54 und 55 empfangen alle die Phase 59, Die Abmessungen der Impedanzeinheiten 1 sind während die beiden in Reihe liegenden Stufen 56, 57 im Vergleich zu den Wellenlängen der Frequenzen, die aufeinanderfolgenden Phasen 60 bzw. 61 emp- 50 mit denen sie arbeiten, klein. Daher, sind diese Impefangen. Die Klemme C jeder Stufe dient als Aus- danzeinheiten keine leistungsfähigen Antennen und gangsklemme. Die Ausgangsklemmen der Stufen 53, strahlen nicht stark aus. Deshalb ist es möglich, ein 54 und 55 sind an die Eingangsklemmen der Stufe 56 mehrstufiges System unter Verwendung dieser Schalangeschlossen, die dadurch die Logik der Stufen 53, tungen mit einem Minimum an Abschirmung zwi-54 und 55 kombiniert. Die Ausgangsklemme der 55 sehen den Stufen aufzubauen. F i g. 7 zeigt ein der-Stufe 56 ist an eine der Eingangsklemmen der Stufe artiges mehrstufiges System. Diejenigen Elemente in 57 angeschlossen, wobei die anderen beiden Klem- F i g. 7, für die entsprechende Elemente in F i g. 1 men für andere nicht gezeigte Eingangssignale be- enthalten sind, tragen dieselben Bezugszeichen oder nutzt werden. solche mit Strichindex und werden nicht näher be-

Die Überlappung der Phasen 59, 60 und 61 ist in 60 schrieben.

dem eben beschriebenen System wichtig, um den Zwei logische Stufen sind bei 73 und 74 dargestellt.

Fluß der Signale durch eine Reihenmatrix aufrecht- Jede der beiden Stufen hat eine einzige Signalein-

zuerhalten, da stets eine Stufe schwingen muß. Zwei gangsklemme B und eine Ausgangsklemme C. In

aufeinanderfolgende Stufen müssen gleichzeitig jeder der Stufen ist die Schiene 5 von F i g. 1 durch

schwingen, um ein Signal von der einen zur anderen 65 eine längliche Schiene 70 ersetzt, die sich rechts über

zu übertragen. Die erste Stufe in einer Reihe muß das Impedanzelement 4 hinaus erstrecht. Das rechte

jedoch ihre Schwingung einstellen, bevor die zweite Ende der Schiene 70 ruht auf einem Widerstand 15,

Stufe ihre Schwingung beendet und bevor die dritte der aus einer Basis 15 a aus Isoliermaterial und einer

mit der Basis verbundenen Deckplatte 15 6 besteht, die aus elektrisch leitendem Material mit dem gewünschten spezifischen Widerstand hergestellt ist. Eine weitere Schiene 71 ist an das andere Ende der Widerstandsplatte 15 b angelötet und ragt rechts über diese Platte hinaus. Die entgegengesetzten Enden der Schienen 71 in den beiden Stufen 73 und 74 sind durch eine Schiene 72 verknüpft, die ihrerseits über einen entsprechenden Draht mit der positiven Klemme der Batterie 16 verbunden ist. Die negative Klemme der Batterie 16 ist mit einer darunterliegenden Grundplatte 75 zusammengeschaltet, auf der die beiden Stufen 73 und 74 ruhen.

Die an die Klemme 2Ϊ jeder Stufe angeschlossene Eingangsschleife 10 (mit rechtwinkligen Ecken dargestellt) ist an der einen Seite der ihr zugeordneten Impedanzeinheit 1 dargestellt, und die an die Ausgangsklemme C jeder Stufe angeschlossene Ausgangsschleife 12 (mit abgerundeten Ecken dargestellt, um die Zeichnung zu verdeutlichen) befindet sich hinter der Impedanzeinheit 1. Diese gegenseitigen Lagen sind gewählt worden, um die Kopplung zwischen den Schleifen 10 und 12 so gering wie möglich zu halten und doch eine einigermaßen enge Kopplung zwischen jeder der Schleifen und der zugeordneten Oszillatorschleife 3, 4, 70, 75 zu gewährleisten. Die Schleifen 10 und 12 können aus einem Draht bestehen, der steif genug ist, sich selbst zu tragen. Es kann aber auch eine isolierende Trägerkonstruktion vorgesehen sein.

Die Ausgangsklemme C der Stufe 73 ist an die Eingangsklemme B der Stufe 74 über eine Übertragungsleitung 49 angeschlossen, die als Verzögerungsleitung dient, wie bereits in Zusammenhang mit F i g. 4 beschrieben wurde. Die Leitung 49 kann ein Koaxialkabel sein und durch einen geeigneten Isolator (nicht gezeigt) auf der Basis 75 festgehalten werden.

Je nach der auszuführenden logischen Operation können für jede Stufe weitere Eingangsklemmen und Eingangskopplungsschleifen vorgesehen sein. Zur Verdeutlichung der Zeichnung ist für jede Stufe nur eine Eingangsklemme dargestellt worden.

Claims (7)

Patentansprüche: 45

1. Schaltung zur Realisierung logischer Funktionen mit einem in seiner Eigenschwingung schwingenden Oszillator mit einer Tunneldiode und mit über den gesamten Oszillatorkreis verteilten Kreisparametern sowie mit mindestens zwei an den Oszillatorkreis induktiv oder kapazitiv angekoppelten Eingangssignalkreisen und einem Ausgangssignalkreis, wobei der schwingende oder nicht schwingende Zustand des Oszillators den beiden binären Zuständen entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunneldiode (3) ein aus zwei Zonen des gleichen Leitfähigkeitstyps jedoch verschiedener Leitfähigkeit zusammengesetztes Impedanzelement parallel geschaltet ist.

2. Schaltung zur Realisierung logischer Funktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung der Grundspannung zum Betrieb der Tunneldiode eine Gleichspannungsquelle (16) vorgesehen ist.

3. Schaltung zur Realisierung logischer Funktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung der Grundspannung zum Betrieb der Tunneldiode ein Impulsgenerator mit etwa rechteckförmigem Impulsverlauf vorgesehen ist.

4. Schaltung zur Realisierung von zusammengesetzten logischen Funktionen mit Hilfe einer Mehrzahl von stufenförmig angeordneten Schaltungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei dieser Einzelschaltungen (53, 54 . . .) zur Versorgung ihrer Tunneldioden mit Grundspannung parallel an eine Impulsquelle (58) angeschlossen sind, daß die Ausgangssignale einer jeder dieser Grundschaltung einem Eingang einer folgenden Grundschaltung sowie deren Ausgangssignal einem Eingang einer weiteren Grundschaltung zugeführt sind und daß für die Energieversorgung der nicht parallel gespeisten Grundschaltungen rechteckförmige Impulszüge vorgesehen sind, die zur Entkopplung der einzelnen nicht parallelgespeisten Stufen sowohl untereinander als auch gegenüber dem parallel eingespeisten Impulsverlauf phasenverschoben sind.

5. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus mehreren Einzelschwingungen bestehende Ein- bzw. Ausgangssignale mit Hilfe eines Vollweggleichrichters (63) in entsprechende rechteckförmige Impulse umgewandelt werden.

6. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung mehrerer Eingangssignale, die untereinander bzw. bezüglich des Ausgangssignals verschiedene Zeitabhängigkeiten (Kurvenformen) aufweisen, eine Vereinheitlichung der Kurvenform mittels an sich bekannter Differenzierglieder (66, 67) vorgesehen ist.

7. Verfahren zum Abstimmen der Oszillatorfrequenz der Schaltung nach Anspruch 1, insbesondere zum Einjustieren der Oszillatoren mehrstufiger Systeme zur Realisierung logischer Funktionen nach Anspruch 4, auf eine einheitliche gemeinsame Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß die hierzu erforderlichen Änderungen der Kreisparameter sowie eines günstigen Schwingungseinsatzes im wesentlichen durch Abätzen des Impedanzelementes (4) vorgenommen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 833 062;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 057177,
1064559, 1040 086;

österreichische Patentschrift Nr. 202 597;
»Funktechnik«, 1959, Heft 5, S. 133;
»Radio Mentor«, 1958, Heft 5, S. 329.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1188 676.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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