DE1265786B - Sicherheits-UND-Gatter, welches im Falle einer Stoerung der Gatterschaltung ein im Sinne der groessten Sicherheit wirkendes vorgegebenes Ausgangssignal liefert - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/18

Nummer: 1265 786

Aktenzeichen: C 34654 VIII a/21 al

Anmeldetag: 15. Dezember 1964

Auslegetag: 11. April 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheits-UND-Gatter, welches mindestens eine Gleichstromquelle, einen an die Gleichstromquelle angeschlossenen Transistor, mindestens zwei Steuerstromkreise, von denen jeder über einen Polarisationswiderstand an die Steuerelektrode des Transistors angeschlossen ist, und einen Ausgangsstromkreis des Transistors besitzt.

Die erforderlichen Sicherheitsbedingungen, welche man sowohl an Industrieanlagen im allgemeinen als auch an den schienengebundenen Verkehr im besonderen stellt, machen in ihrem Betrieb außerordentlich sichere Nachrichtenmittel notwendig. Es ist wichtig, daß bei einer Störung eines beliebigen Teiles einer in ihrer Wirkungsweise bestimmten Einheit das von dieser erzeugte Ausgangssignal in diesem Zustand verbleibt oder in einen Zustand übergeht derart, daß ζ. B. bei Verwendung eines UND-Gatters, das vom UND-Gatter erzeugte Ausgangssignal ein ganz bestimmtes, im Sinne der erforderlichen Sicherheit vorgegebenes Signal ist. so

Die bekannten UND-Gatter der obengenannten Art, welche beispielsweise bei der logischen Behandlung von Informationen verwendet werden, haben den Nachteil, daß im Fall eines Kurzschlusses oder einer unbeabsichtigten Störung eines Elementes, beispielsweise eines Transistors, die Ausgangsinformation zu einem Signal führt, welches in keinem Fall von demjenigen Signal unterschieden werden kann, welches durch die Zustände der Leitung oder Nichtleitung des ins Auge gefaßten Transistors erzeugt wird, wobei es sich hierbei um Zustände handelt, welche bei normalem Betrieb durch die in das UND-Gatter eingespeisten Eingangssignale erzeugt werden.

Die Erfindung hat die Aufgabe, diesen Mängeln abzuhelfen und ein Sicherheits-UND-Gatter zu schaffen, welches im Fall einer Störung eines Teiles der Gatterschaltung ein bestimmtes, im Sinne der größten Sicherheit wirkendes vorgegebenes Ausgangssignal liefert.

Bei einem UND-Gatter der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Steuerstromkreis einen Transistor aufweist, der einerseits an die Gleichstromquelle und andererseits über seine Steuerelektrode an eine Quelle periodischer alternativer Signale angeschlossen ist, wobei ein Kondensator derart angeordnet ist, daß dessen einer Belag mit der Ausgangselektrode und dessen anderer Belag über den Polarisationswiderstand mit der Steuerelektrode des Transistors des UND-Gatters verbunden ist, und daß ein Gleichrichterelement vorgesehen ist, das zwischen der mit dem Bezugspotential verbundenen Elektrode des Tran-Sicherheits-UND-Gatter, welches im Falle
einer Störung der Gatterschaltung ein im Sinne
der größten Sicherheit wirkendes
vorgegebenes Ausgangssignal liefert

Anmelder:

Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. A. Polzer, Patentanwalt,

3000 Hannover, Königstr. 23

Als Erfinder benannt:

Gerard Martin,

Villemomble, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 8. Januar 1964 (959 624),

vom 12. Februar 1964 (963 433) - -

sistors und der dem Kondensator und dem Polarisationswiderstand gemeinsamen Klemme angeordnet ist.

Der Erfindungsgegenstand hat den Vorteil, daß am Ausgang des Sicherheits-UND-Gatters bei Störung eines seiner Teile ein ganz bestimmtes, vorher gegebenes kontinuierliches Signal mit gleichbleibender Amplitude abgegeben wird, d. h. daß bei einer Störung des UND-Gatters keine Schwingungen mehr auftreten.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus nachfolgender Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung und den Patentansprüchen hervor. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein elektrisches Schaltschema eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Sicherheits-UND-Gatters,

F i g. 2 eine Ansicht des Spannungsverlaufs in verschiedenen Punkten des in Fig. 1 dargestellten UND-Gatters, wenn die Eingangssignale gleiche Impulsdauer haben,

F i g. 3 eine Ansicht des Spannungsverlaufs in verschiedenen Punkten des in F i g. 1 dargestellten UND-Gatters, wenn die Eingangssignale gleiche Impulsdauer haben,

F i g. 3 eine Ansicht des Spannungsverlaufs in verschiedenen Punkten des in Fig. 1 dargestellten

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UND-Gatters, wenn die Eingangssignale verschiedene Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel werden Impulsdauer haben, Transistoren des Typs PNP verwendet. Man kann F i g. 4 ein elektrisches Schaltschema eines zweiten das gleiche UND-Gatter mit Hilfe von Transistoren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen UND- des Typs NPN verwirklichen, indem die positive und Gatters, 5 negative Klemme der Gleichstromquelle und gleiöh-F i g. 5 eine Ansicht des Spannungsverlaufs in zeitig auch die Klemmen der Dioden 18 und ΊΒ Ververschiedenen Punkten des UND-Gatters nach tauscht werden.

Fig. 4, Die Ausgangsinformation des UND-Gatters wird F i g. 6 ein elektrisches Schaltschema eines dritten an der Klemme 31 des Kollektors 4 abgenommen und Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen UND- i° über die Ausgangsleitung 32 übertragen. Nach einem Gatters und Ausführungsbeispiel des UND-Gatters gemäß der Fig. 7 eine Ansicht des Spannungsverlaufs in Erfindung werden dessen beiden Eingänge mit Einverschiedenen Punkten des UND-Gatters nach gangssignalen angesteuert, von denen die einen einen F i g. 6. Spannungsverlauf t/15 zeigen und an der Klemme 15

Wie aus F i g. 1 der Zeichnung ersichtlich, besteht 15 des Transistors 9 des ersten Steuerstromkreises ab-

das UND-Gatter aus einem Transistor 1 des Typs genommen werden und von denen die anderen einen

PNP₃ dessen Emitter 2 mit der positiven Klemme Spannungsverlauf £/26 zeigen und an der Klemme 26

einer in der Zeichnung nicht weiter dargestellten des Transistors 20 des zweiten Steuerstromkreises ab*·

elektrischen Gleichstromquelle verbunden ist, wobei genommen werden (F i g. 2).

diese Klemme mit der Masse 3 (Bezugspotential) in 20 Diese Eingangssignale sind rechteckförmig und

Verbindung steht. haben eine Amplitude, deren Extremwerte im w^pttt-

Der Kollektor 4 des Transistors 1 ist über einen liehen zwischen Null und — V schwanken, wobei V

Widerstand 6 mit der negativen Klemme der Gleich- der Spannungswert der elektrischen Gleichstromquelle

stromquelle verbunden. Die Basis 7 des Transistors 1 ist.

steht über einen Widerstand 8 mit der negativen 25 Die an den Klemmen 19 und 30 erhaltenen Signale

Klemme 5 der Gleichstromquelle in Verbindung. haben nach Durchgang durch die Kondensatoren 14

Bei dem ins Auge gefaßten Ausführungsbeispiel und 25 einen Spannungsverlauf gemäß den Kurven

weist das UND-Gatter zwei Steuerstromkreise auf, U19 und i/30, wobei diese Spannungen an den Klein*

mit welchen Eingangssignale rechteckiger Form und men 19 und 30 erhalten werden (F i g. 2).

vorbestimmter Amplitude erhalten werden können, 3° Die Form dieser Signale ist im wesentlichen ideti-

wie dies nachstehend im einzelnen noch erläutert tisch mit der Form der vorstehend definierten Ein-

werden wird. gangssignale, wobei jedoch die Amplitude der erstef&Ei

Einer dieser Steuerstromkreise besteht aus einem zwischen den Werten Null und + V schwankt.

PNP-Transistor 9, an dessen Basis 10 eines der Ein- Die Teile des Steuerstromkreises sind so gewählt,

gangssignale des UND-Gatters angelegt wird. 35 daß der Transistor 1 blockiert bleibt, wenn die Afiftpli-

Der Emitter 11 dieses Transistors 9 ist mit der tude der Impulse beider Eingangssignale i715, t/26

Masse3 verbunden. Der Kollektor 12 ist über einen gleichzeitig Null, d.h. wenn die Amplitude beider

Widerstand 13 mit der negativen Klemme 5 der umgewandelter Eingangssignale {/19, i/30 gleich +■ V

erwähnten Gleichstromquelle verbunden. ist, und daß der Transistor 1 gesättigt ist, Wenn zu*

Ein Kondensator 14 ist mit der Klemme 15 des 40 mindest eine der Amplituden der Impulse eines der

Kollektors 12 verbunden und ist mit dem Wider- Eingangssignale t/15, t/26 den maximalen Wert von

stand 16 in Reihe geschaltet, dessen freie Klemme 17 — V, d. h. wenn zumindest eine der Amplituden dar

mit der Basis 7 des Transistors 1 verbunden ist. beiden umgewandelten Eingangssignale t/19, t/30

Eine Diode 18 liegt zwischen der Masse 3 und der den Wert Null hat.

Klemme 19, welche der Kondensator 14 und der 45 Der Verlauf der Spannung t/32, wie er in F i g. 2

Widerstand 16 gemeinsam haben. dargestellt ist, zeigt die Form des von der Ausg&ap-

Die Diode 18 ist so geschaltet, daß der Strom in leitung 32 übertragenen Ausgangssignals.

Richtung von der Masse 3 zur Klemme 19 fließen Bei dem vorstehend ins Auge gefaßten Ausführen®^

kann. beispiel ist die Dauer der Impulse der beiden Ein-

Der zweite Stromkreis des Sicherheits-UND-Gatters, 50 gangssignale gleich, und die Signale liegen genau in

welcher mit dem ersten Steuerstromkreis identisch ist, Phase, wie dies in F i g. 2 der Zeichnung durch die

besteht aus einem PNP-Transistor 20, an dessen Spannungsverläufe t/15, t/19, t/26 und t/30 gezeigt

Basis 21 das zweite Eingangssignal des UND-Gatters wird,

angelegt wird. Wenn die Eingangssignale die gleiche Frequenz

Der Emitter 22 des Transistors 20 ist mit der 55 aufweisen und aus Impulsen unterschiedlicher Dauer

Masse 3 verbunden; der Kollektor 23 ist über einen zusammengesetzt sind, haben die am Ausgang 32 des

Widerstand 24 mit der negativen Klemme 5 der UND-Gatters erhaltenen Signalimpulse eine Dauer,

Stromquelle verbunden. welche gleich ist der kleinsten Impulsdauer dei Ein'

Ein Kondensator 25 ist mit der Klemme 26 des gangssignale t/15, t/26 bzw. der beiden umgewan-

Kollektors 23 verbunden und mit dem Widerstand 27 60 delten Eingangssignale t/19 und t/30; genauer gesagt»

in Reihe geschaltet, dessen freie Klemme 28 gleicher- ist diese Dauer gleich der Dauer der Überdeckung

maßen mit der Basis 7 des Transistors 1 verbunden ist. der Impulse der beiden Eingangssignale.

Eine Diode 29 liegt zwischen der Masse 3 und der So können z. B. die Impulse 35 und 36 der Ein-Klemme30, welche der Kondensator25 und der gangssignale des UND-Gatters den in Fig. 3 geWiderstand 27 gemeinsam haben. 65 zeigten Spannungsverlauf U'IS und U'26 haben.

Die Diode 29 ist so geschaltet, daß der Strom in Die Impulse 34 des Ausgangssignals, deren Form

Richtung von der Masse 3 zur Klemme 30 fließen durch den Spannungsverlauf U' 32 angedeutet wird,

kann. haben eine Dauer, welche der Dauer der ÜberdeclMttg

5 6

der Impulse 35 und 36 bzw. der Eingangssignale U'15 und 29, sind so gewählt, daß an den Klemmen 19

und U' 26 entspricht. und 30 periodische rechteckförmige Signale mit einer

Im folgenden werden die mathematischen Bezie- maximalen Amplitude von 4- V erhalten werden,

hungen zwischen den verschiedenen Teilen der Steuer- Mit dem Bezugszeichen 0 ist der binäre Zustand

Stromkreise angegeben, wenn der Transistor 1 blök- 5 des Eingangssignals bezeichnet, welches an der

kiert oder gesättigt ist. Es bedeutet: Klemme 15 oder an der Klemme 26 aufgenommen

U19 den Wert der Spannung an der Klemme 19 gegen f ^rd> ^we™ ^{dieses S}^^al.^{den Wert Nul1 ha}> ^welchi*

M_asse dem Fehlen von Schwingungen entspricht; mit I

..„ , ' . j „ j T^t -,η ist hingegen der binäre Zustand des Eingangssignals

C/30 den Wert der Spannung an der Klemme 30 gegen _{10 bezeichnetj welches an der} Klemme 15 oder aber

' an der Klemme 26 aufgenommen wird, wenn dieses

Ul den Wert der Spannung in der Basis 7 gegen signal einen von Null abweichenden Wert besitzt,

Masse, welcher dem Vorhandensein von Schwingungen ent-

R 6 den Wert des Widerstandes 6, spricht, wobei der binäre Zustand am Ausgang 32

R 8 den Wert des Widerstandes 8, ¹^ ^des.. ™D-Gattera gleich Null ist, wenn einer der

binaren Zustande der Eingangssignale gleich Null ist.

R16 den Wert des Widerstandes 16, Er ist gleich I, wenn die binären Zustände der Ein- R 27 den Wert des Widerstandes 27, gangssignale alle beide gleich I sind.
_Ύ, , „,. , , , , „.., . r , » , Bei dem soeben erläuterten und in der Zeichnung /6 den Wert des durch den Widerstand 6 und folg- _{ao dargestellten} Ausführungsbeispiel wurden lediglich hch auch durch den Kollektor 4 hmdujch- _{zwd Steuerstromkreise} f_{n Be}f_{racht gezogen}. _{Es ist} genenden stromes, _{klaf) da}ß _{das UND}.Gatter im Zusammenhang mit /8 den Wert des durch den Widerstand 8 hindurch- einer beliebigen Anzahl von Steuerstromkreisen vergehenden Stromes, wendet werden kann, deren Teile die gleichen Be-/16 den Wert des durch den Widerstand 16 hin- ²⁵ dingungen erfüllen.

durchgehenden Stromes, . ^Die ₄ ^soeben. beschriebene Vorrichtung wird im

besonderen mit Eingangssignalen gleicher Frequenz

/27 den Wert des durch den Widerstand 27 hin- angesteuert.

durchgehenden Stromes, Wenn die Eingangssignale nicht die gleiche Fre-

K den Verstärkerkoeffizienten des Transistors 1. 3o quenz haben, kann ein UND-Gatter gemäß der

F i g. 4 der Zeichnung verwendet werden. In einen

Der Transistor 1 ist blockiert, wenn das an die der Steuerstromkreise dieses UND-Gatters wird

Basis 7 des Transistois 1 angelegte Potential positiv ein Integrator eingeschaltet.

oder gleich Null ist, was durch nachstehende Unglei- Die in F i g. 4 der Zeichnung dargestellten Teile,

chung zum Ausdruck kommt: 35 welche die gleichen Bezugsziffern wie diejenigen

RS · J8 — (R16 · /16 4- i?27 · /27) > 0 Teile nach F i g. 1 haben, üben die gleichen Funk-

_Ä -^ ' tionen aus und können daher gleich sein.

^g . /8 · /8 > 0. Einer der Steuerstromkreise besitzt eine Diode 37,

2 "^ deren eine Klemme mit der Klemme 30 in Verbin-

Demzufolge ist der Transistor 1 blockiert, wenn 40 dung steht, wobei die andere Klemme mit einem

der Wert des Widerstandes R8 größer odei zumindest Widerstand 38 verbunden ist, der mit der Klemme 28

gleich der Hälfte des Wertes des Widerstandes R16 in Verbindung steht. Ein Kondensator 39 ist zwischen

oder des Widerstandes i?27 ist: die Masse 3 und die Klemme 40 geschaltet, welche

U27 der Diode 37 und dem Widerstand 38 gemeinsam ist.

oder —-—. 45 Die Diode 37 ist so geschaltet, daß der Strom in

Richtung von der Klemme 30 zur Klemme 40 fließen

Der Transistor 1 ist gesättigt, wenn diese Wider- kann.

stände der nachstehenden Beziehung ebenfalls Genüge Die durch die Diode 37, den Widerstand 38 und

leisten: den Kondensator 39 gebildete Anordnung bildet

111 115° einen Integrator für das an der Klemme 30 empfan-

< ^{dr Si1}

Wie aus F1 g. 5 hervorgeht, wird das durch den

Diese Beziehungen erlauben eine passende Wahl Spannungsverlauf i/26 dargestellte periodische Einder Werte der Widerstände R8, R16, R27 und des gangssignal mit Hilfe des Integrators 37, 38, 39 in Wertes des Verstärkerkoeffizienten K des Transistors 1 55 ein kontinuierliches Signal umgewandelt, welches derart, daß an den Kollektor 4 dieses Transistors ein durch den Spannungsverlauf t/40 gekennzeichnet ist Signal mit der Amplitude Null angelegt wird, wenn und an der Klemme 40 des Integrators empfangen wird eine der Spannungen t/19 oder t/30 den Wert Null Der den Integrator aufweisende Steuerstromkreis

hat oder wenn die beiden Spannungen t/19 und t/30 wandelt die Impulse des Eingangssignales in ein den Wert Null haben, oder daß das an den Kollek- 60 kontinuierliches Steuersignal um. Dieses Steuersignal tor 4 angelegte Signal eine Amplitude mit einem ist im binären Zustand 0, wenn an den entsprechenden Maximalwert hat, der im vorliegenden Fall gleich Steuerstromkreis keine Eingangssignale angelegt wer-— V ist, wenn die Spannungswerte t/19 und t/30 alle den; er ist in dem binären Zustand I, wenn der Steuerbeide maximal sind, d. h. im vorliegenden Fall gleich Stromkreis mit einem periodischen Eingangssignal + V sind. 65 beaufschlagt wird.

Die anderen Teile der Steuerstromkreise, genauer Nach dem gleichen Vorgang, wie er vorstehend

gesagt die Transistoren 9 und 20, die Widerstände 13 erläutert wird, befindet sich das Ausgangssignal des und 24, die Kondensatoren 14 und 25, die Dioden 18 UND-Gatters im binären Zustand 0, wenn das Ein-

gangssignal des ersten Steuerstromkreises oder aber wenn das durch den Integrator umgewandelte Signal des zweiten Steuerstromkreises im binären Zustand 0 ist.

Das Ausgangssignal des UND-Gatters befindet sich im Zustand I, wenn das Eingangssignal des ersten Steuerstromkreises und das umgewandelte Signal des zweiten Steuerstromkreises sich im binären Zustand I befinden.

Die nachstehende Tabelle faßt die verschiedenen möglichen Fehler zusammen, durch welche die Teile des vorstehend erläuterten UND-Gatters gestört werden können, wobei diese Tabelle die durch diese Fehler verursachten Ausgangssignale zeigt:

In Betracht gezogener Teil Kurzschluß

Unterbrechung

Kondensator 14
Kondensator 25
Kondensator 39

Diode 18

Diode 29

Diode 37

Widerstand 16

Widerstand 38

Widerstand 8

Widerstand 6

Transistor 1

Verschwinden der Spannung {719 = +V

«732 = 0

Verschwinden der Spannung: £/40= +V

£/32 = 0

Verschwinden der Spannung: £/40 = +V

£/32 = 0

t/19 = OF

1/32 =

£740 = 0

£/32 = 0

das Eingangssignal £/26 wird durch den Kondensator 39 hoher Kapazität aufgehoben

durch die Art der Schaltung kann ein Kurzschluß nicht eintreten

durch die Art der Schaltung kann ein Kurzschluß nicht eintreten

der Transistor 1 ist andauernd gesättigt:
£/32 = 0;

dieser Fehler braucht nicht in Betracht gezogen zu werden, wenn der Widerstände — bedingt durch die Schaltweise — nicht kurzgeschlossen werden kann

die nach außen führende Leitung 32 steht mit der Klemme 5 der Stromquelle andauernd in Verbindung: £/32 = 0;

dieser Fehler braucht nicht in Betracht gezogen zu werden, wenn der Widerstand 6 — bedingt durch die Schaltweise — nicht kurzgeschlossen werden kann

E/32 = 0, andauernd

Verschwinden der Spannung: U19 = +V

£/32 =

Verschwinden der Spannung: £/40= +V

£/32 =

der Kondensator 39 ist entbehrlich, wenn £/19 und £/30 gleiche Phase und Frequenz aufweisen; im entgegengesetzten Fall führt die Unterbrechung 39 zu

E/32 =

Verschwinden der Spannung: {/19 = +v

£/32 =

Verschwinden der Spannung: £/40= +V

E/32*=0

Klemme 40 isoliert: £/32 =

der Transistor 1 kann unmöglich blockiert werden: £732 =

der Transistor 1 kann unmöglich blockiert werden: £/32 =

der Transistor 1 kann unmöglich gesättigt werden: E/32 =

die nach außen führende Leitung 32 ist isoliert: £732 =

die nach außen führende Leitung 32 ist mit der Klemme 5 der Stromquelle andauernd verbunden: £/32 =

9 10

Um ein streng konstantes Ausgangssignal zu er- Der Kollektor 51 des Transistors 50 ist mit der

halten, sofern man die Toleranzen der das UND- Basis 42 des Transistors 41 des Verstärkers des AusGatter bildenden Teile und die Veränderung der gangsstromkreises über einen Widerstand 68 verKennziffern der Transistoren nach Maßgabe der bunden.

Temperatur berücksichtigt, vervollständigt man das 5 Die Kollektoren der Transistoren 9, 20 und 41 vorstehend beschriebene UND-Gatter durch eine sind mit der negativen Klemme 61 der Gleichstrom-Verstärkerstufe, welche mit der nach außen führenden quelle verbunden.
Leitung 32 verbunden ist. Bei dem in Betracht gezogenen Beispiel handelt

Die Ausführungsbeispiele des eben beschriebenen es sich bei den Transistoren 9, 20 und 41 um Transis-UND-Gatters benutzen Eingangssignale, deren Im- io toren des Typs PNP, wohingegen der Transistor 50 pulse Amplituden mit im wesentlichen gleichen zum Typ NPN zählt. Man kann wohlgemerkt das Werten haben. gleiche UND-Gatter verwirklichen, indem die Tran-

Das in F i g. 6 dargestellte UND-Gatter erlaubt sistoren 9, 20 und 41 durch Transistoren des Typs im Gegensatz hierzu die Verwendung von Signalen, NPN und der Transistor 50 durch einen Transistor deren Impulse Amplituden mit entgegengesetzten 15 des Typs PNP ersetzt werden, indem die positiven Vorzeichen, z. B. Amplituden aufweisen, welche und negativen Klemmen der Gleichstromquelle vergleich — U und + U sind, wobei U der Wert der tauscht und die Schaltungsrichtung der Dioden 64 Spannung zwischen den äußeren Klemmen der und 65 umgekehrt werden.

Gleichstromquelle und der Masse ist. Bei diesem Die Eingangssignale, welche auf die Klemme 66

Ausführungsbeispiel wirkt das Eingangssignal oder 20 bzw. auf den Kollektor 23 einwirken, haben einen wirken die Eingangssignale, welche den Transistor Spannungsverlauf i/66 bzw. (723, welcher in F i g. 7 des UND-Gatters leitend machen, auf das Steuer- dargestellt ist.

element des Transistors unter Zwischenschaltung In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird

eines Integrators, während das Eingangssignal oder das Eingangssignal ί/66 von einem Eingangssignal i/15 die Eingangssignale, welche den Transistor blockieren, 25 erhalten, welches in dem Kollektor 12 des Transisauf das Steuerelement des Transistors direkt ein- tors 9 empfangen und von dem Kondensator 63 wirken. übertragen wird.

Dieses UND-Gatter verwendet insbesondere eine Die Eingangssignale i/66 und t/23 haben eine

Gleichstromquelle, deren positive Klemmen 52 und rechteckige Form, sind periodisch und weisen die negative Klemmen 61 isoliert sind und deren Mittel- 30 gleiche Frequenz auf. Als Amplitude haben sie die punkt mit Masse verbunden ist. Werte + U und — U, wobei U der Wert der Spannung

Die in F i g. 6 dargestellten Teile, welche die gleichen zwischen den Klemmen und der Masse dtr Gleich-Bezugsziffern haben wie die in den F i g. 1 bis 4 stromquelle ist, welch letztere durch die positive abgebildeten Elemente, üben die gleichen Funktionen Klemme 52, die negative Klemme 61 und die mit aus und können daher gleich sein. 35 der Masse 3 in Verbindung stehende Mittelklemme

Dennoch weist das UND-Gatter gemäß F i g. 6 dargestellt wird.

einen Transistor 50 des Typs NPN auf, dessen Kollek- Das Eingangssignal 1155, das an der Klemme 55

tor 51 mit der positiven Klemme 52 über einen Wider- des Kondensators 56 mit vier Anschlüssen aufgestand 53 verbunden ist. Die Basis 54 des Transistors 50 nommen wird, hat den in F i g. 7 dargestellten Versteht mit einer der Klemmen 55, 59, 60, 62 eines 40 lauf, nachdem es den Integrator durchlaufen hat. Kondensators 56 mit vier Anschlüssen über einen welch letzterer aus der Diode 64, dem Widerstand 57 Widerstand 57 in Verbindung. Der Emitter 58 des und dem Kondensator 56 besteht. Dieses Signal U55 Transistors 50 ist mit der gegenüber der Klemme 55 hat die konstante Amplitude + U.
liegenden Ausgangsklemme 59 des Kondensators 56 Das an die Basis 54 des Transistors 50 angelegte,

verbunden. 45 von dem Eingangssignal t/23 ausgehende Signal

Die Ausgangsklemme 60, welche der Ausgangs- hat im wesentlichen den gleichen Verlauf wie letzteres, klemme 59 entspricht, steht mit der Mittelklemme nachdem es durch den Widerstand 67 hindurchgeleitet der Stromquelle in Verbindung, die mit Masse ver- wurde.

bunden ist. Die Ausgangsklemme 62 des Konden- Wenn das Eingangssignal t/66 allein an die Basis 54

sators 56, welche der Ausgangsklemme 55 entspricht, 50 des Transistors 50 über den Integrator angelegt wird, ist mit einem der Beläge eines Kondensators 63 ist das von dem Transistor übertragene Signal ein über einen Gleichtrichter 64 z. B. über eine Diode kontinuierliches Signal.

verbunden, wobei der zweite Belag des Kondensators Die Teile des Steuerstromkreises und die Kennwerte

63 mit dem Kollektor 15 des Transistors 9 in Ver- des Transistors sind so angeordnet und ausgelegt, bindung steht. Eine Diode 65 ist zwischen die Klemme 55 daß sich der Transistor in einem Zustand der Sätti- 66, welche dem Kondensator 63 und der Diode 64 gung befindet, wenn das Eingangssignal als Amplitude gemeinsam ist, und die Masse 3 geschaltet. den Wert + U hat. Das von dem Transistor über-

Die Diode 64 ist so geschaltet, daß sie von einem tragene Signal hat dann im wesentlichen den Wert Strom durchflossen werden kann, welcher durch den Null.

Kondensator 63 hindurch in Richtung des Konden- 60 Wenn das Eingangssignal t/23 allein an die Basis 54 sators 56 fließt oder, genauer gesagt, welcher von des Transistors 50 über den Widerstand 67 angelegt . der Klemme 66 in Richtung zur Klemme 62 fließt. wird, wird kein Signal von dem Transistor über-Die Diode 65 ist so geschaltet, daß sie von einem tragen, da letzterer blockiert ist. Der Wert des im Strom durchflossen wird, der von der Klemme 61 Kollektor des Transistors 50 erhaltenen Potentials in Richtung zur Klemme 66 fließt. 65 ist im wesentlichen gleich + U, und zwar unabhängig

Die Basis 54 des Transistors 50 ist mit dem Kollek- von der Amplitude des Signals t/23,
tor 26 des Transistors 20 über einen Widerstand 67 Wenn die Eingangssignale t/66 und t/23 gleichverbunden, zeitig an die Basis 54 des Transistors 50 über deren

entsprechende Steuerstromkreise angelegt werden, hat das in der Basis erhaltene Signal einen Verlauf entsprechend der Kurve t/54 nach F i g. 7.

Die Amplitude des an die Basis 54 angelegten Signals ist gleich der algebraischen Summe der Amplituden der Signale E/55 und E/23 vermindert um die entsprechenden Spannungsabfälle an den Widerständen 57 und 67 und am inneren Widerstand des Emitter-Basis-Überganges des Transistors 50. Die Amplitude des an der Basis 54 des Transistors 50 erhaltenen Signals variiert in dieser Weise zwischen zwei Werten: +K₁ U und -K₂ U, wie dies aus F i g. 7 hervorgeht. Dabei tragen die Koeffizienten K₁ mit K₂ der Impedanz des Emitter-Basis-Überganges des Transistors 50 Rechnung.

Die Kennwerte des Transistors 50 und der Widerstände 57 und 67 sind so gewählt, daß der Transistor 50 nichtleitend ist, wenn die Amplituden der Signale t/66 und t/23 die Werte Null und -U Volt aufweisen, oder aber gesättigt ist, wenn die Amplituden der Signale t/66 und t/23 die Werte + U und 0 Volt aufweisen.

Das Signal t/51, welches in dem Kollektor 51 des Transistors 50 erhalten wird, hat also den in F i g. 7 der Zeichnung dargestellten Verlauf.

Dieses Signal ist periodisch, von rechteckiger Form, weist die gleiche Frequenz wie das Eingangssignal auf und ist in bezug auf dieses Eingangssignal, welches in dem Kollektor des Transistors 20 erscheint, um 180⁰C phasenverschoben. Die Endausgangsverstärkerstufe gestattet — wie dies vorstehend bereits angedeutet wurde —, ein Signal t/49 gleicher Frequenz wie das Signal t/23 zu erhalten und liegt mit letzterem in Phase.

Wenn man, wie vorstehend geschehen, mit 0 und I die binären Zustände der Ausgangsleitung 49 bezeichnet, wenn das Ausgangssignal den dem Fehlen von Schwingungen entsprechenden Wert Null und einen von dem Wert Null abweichenden Wert hat, welch letzterer dem Vorhandensein von Schwingungen entspricht, und wenn man mit 0 und I die binären Zustände der Eingangssignale bezeichnet, welche dem Fehlen von Schwingungen bzw. dem Vorhandensein von Schwingungen in den Steuerstromkreisen entsprechen, dann ist das Ausgangssignal im Zustand 0, wenn sich eines der beiden Eingangssignale im Zustand 0 befindet, wohingegen sich das Ausgangssignal im Zustand I befindet, wenn alle beiden Eingangssignale im Zustand I sind.

Bei der beschriebenen und in F i g. 6 der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erlaubt das UND-Gatter einen Vergleich von zwei periodischen Eingangssignalen gleicher Frequenz und entgegengesetzten Vorzeichens. Man kann in gleicher Weise ein UND-Gatter verwirklichen, welches mehrere Steuerstromkreise aufweist, wobei die von den den Transistor 50 leitend machenden Signalen durchflossenen Steuerstromkreise mit der Klemme 60 und die von den den Transistor 50 blockierenden Signalen durchsetzten Steuerstromkreise mit der Basis 54 verbunden sind. In diesem Fall sind die Bestandteile der Steuerstromkreise so gewählt, daß dia Summe der Amplituden der an der Klemme 66 erhaltenen Signale gleich +t/ und die Summe der Amplituden der direkt an der Basis 54 erhaltenen Signale gleich -t/ist.

Bei dem soeben erläuterten Ausführungsbeispiel wird das UND-Gatter von einer Gleichstromquelle gespeist, deren positive und negative Klemmen isoliert sind, wobei der Mittelpunkt mit Masse verbunden ist.

Man kann, ohne den Rahmen der Grundkonzeption zu verlassen, ein UND-Gatter der gleichen Art verwirklichen, welches von zwei voneinander unabhängigen Gleichstromquellen gespeist wird, wobei eine dieser Quellen zwischen die Klemme 52 und die Masse, hingegen die andere Quelle zwischen die Klemme 61 und die Masse geschaltet ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Sicherheits-UND-Gatter, welches im Fall einer Störung eines Teiles der Gatterschaltung ein bestimmtes, im Sinne der größten Sicherheit wirkendes vorgegebenes Ausgangssignal liefert und welches mindestens eine Gleichstromquelle, einen an die Gleichstromquelle angeschlossenen Transistor, mindestens zwei Steuerstromkreise, von denen jeder über einen Polarisationswiderstand an die Steuerelektrode des Transistors angeschlossen ist, und einen Ausgangsstromkreis des Transistors besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steuerstromkreis einen Transistor (9 und 20) aufweist, der einerseits an die Gleichstromquelle (3 und 5) und andererseits über seine Steuerelektrode (10 oder 21) an eine Quelle periodischer alternativer Signale angeschlossen ist, wobei ein Kondensator (14 oder 25) derart angeordnet ist, daß dessen einer Belag mit der Ausgangselektrode (12 oder 23) und dessen anderer Belag über den Polarisationswiderstand (16 oder 27 oder 38) mit der Steuerelektrode (7) des Transistors (1) des UND-Gatters verbunden ist, und daß ein Gleichrichterelement (18 oder 29) vorgesehen ist, das zwischen der mit dem Bezugspotential verbundenen Elektrode (11 oder 22) des Transistors (9 oder 20) und der dem Kondensator und dem Polarisationswiderstand gemeinsamen Klemme (19 oder 30) angeordnet ist.

2. Sicherheits-UND-Gatter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich einer der Steuerstromkreise einen Kondensator (63) aufweist, dessen einer Belag mit der Ausgangselektrode (12) des Transistors (9) und dessen anderer Belag über einen Integrator (56, 57, 64) mit der Steuerelektrode (54) des Transistors (50) des UND-Gatters verbunden ist, und daß das Gleichrichterelement (65) zwischen der mit dem Bezugspotential verbundenen Elektrode (11) des Transistors (9) und der dem Kondensator und dem Integrator gemeinsamen Klemme (66) angeordnet ist.

3. Sicherheits-UND-Gatter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Steuerstromkreise einen Integrator (37, 38, 39) aufweist, der einerseits mit einem der Beläge des Kondensators (25) und andererseits mit der Steuerelektrode (7) des Transistors (1) des UND-Gatters verbunden ist.

4. Sicherheits-UND-Gatter nach Anspruch 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator ein Gleichrichterelement (37 oder 64) aufweist, welches mit einem Widerstand (38 oder 57) in Reihe geschaltet ist, und einen Kondensator

(39 oder 56) besitzt, dessen einer Belag an die Eingangselektroden (2 und 22 oder 11 und 58) der Transistoren (1 und 20 oder 9 und 50) und dessen anderer Belag an die dem Gleichrichterelement (37 oder 64) und dem Widerstand (38 oder 57)

gemeinsame Klemme (40 oder 55, 62) angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Bulletin SEV 53 (1962), Heft 18, S. 844.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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