DE2247778C3 - Schaltungsanordnung zur Zusammenschaltung von Schalteinheiten mit schaltkreissystemfremden Schaltungen - Google Patents

Description

Dioden in die Basis des Transistors fließt und bei geerdetem Eingang nach Erde abgeleitet wird.

Ein derartiger Schaltkreis läßt sich auf diese Weise mit Schaltkreisen derselben Serie jedoch nicht ohne weiteres mit solchen Schaltkreisen ansteuern, die auf ein anderes Bezugspotential bezogen sind.

Es ist weiterhin bereits eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Schieberegisters bekannt (deutsche Patentschrift 15 37 413), bei der ein dem Schieberegister vorgeschaltetes Steuerschaltmittel einen Transistor enthält, dessen Basis an einen aus drei Zweigen bestehenden Spannungsteiler angeschlossen ist. An den anderen Abgriff dieses Spannungsteilers sind Dioden angeschlossen, die zur Entkopplung mehrerer Steuereingänge dienen. Als Steuerkriterien an den Steuereingangen dienen ein negatives Potential und ein Potential von OV bzw. das Potential, an dem der Emitter des Transistors geführt ist. Dabei sind die Dioden nur dann gesperrt, wenn die Eingangspotentiale negativ sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der vorstehend näher bezeichne*en Art zu schaffen, die es gestattet, Schaltkreise auf möglichst einfache Weise in Verbindung mit Schaltungen zu betreiben, die mit einem Versorgungspotential gespeist sind, dessen Polarität der Polarität des für die Schaltkreise benötigten Versorgungspotentials entgegengesetzt ist.

Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet, daß einerseits beim Obergang von der Schaltung auf die aus dem ersten Versorgungspotential gespeiste Schaltehheit, insbesondere die TTL-Schalteinheit, ein erster Pegelumsetzer vorgesehen ist, bei dem zwischen das zweite Versorgungspotential und das erste Versorgungspotential oder ein anderes Versorgungspotential gleicher Polarität ein aus drei in Serie geschalteten Zweigen bestehender Spannungsteiler gelegt ist, dessen auf seiten des zweiten Versorgungspotentials liegender Abgriff über einen Schalter an Nullpotential und der auf seiten des ersten Versorgungspotentials liegende Abgriff an die Basis eines mit dem Emitter an Nullpotential liegenden npn-Transistors geführt ist. dessen Kollektor an die nachfolgende Schalteinheit angeschlossen ist und/oder daß beim Übergang von der aus dem ersten Versorgungspoter'ial gespeisten Schalteinheit auf die Schaltung ein zweiter Pegelumsetzer vorgesehen ist, bei dem die Schalteinheit über eine Serienschaltung aus wenigstens zwei in Durchlaßrichtung gepolten Dioden oder über eine Z-Diode entgegengesetzer Polung an die Basis eines mit dem Emitter an Nullpotemial liegenden pnp-Transistors geführt ist, dessen Basis über einen Widerstand an das zweite Versorgungspotential oder ein arideres Versorgungspotential gleicher Polarität und dessen Kollektor über den Lastwiderstand ebenfalls an das zweite Versorgungspotential gelegt ist. Dabei dienen als Zweige des Spannungsteilers vorzugsweise drei Widerstände. Bei kleinem zweiten Versorgungspotential tritt zweckmäßigerweise an die Stelle des mittleren Wider-Standes eine Diodenschwelle, die durch eine ZOiode oder wenigstens zwei in Serie geschaltete Dioden mit ausgenutzten Schwellenspannungen gebildet ist. Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine besonders einfach realisierbare Möglichkeit, die gewünschte Pegelanpas' sling zwischen Pegeln Unterschiedlicher Polarität betriebssicher vorzunehmen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Schaltungsanordnung derart ausgebildet, daß der npn-Transistor des ersten Pegelutmetzers und der pnp-Transistor des zweiten Pegelumsetzers, deren Emitter miteinander verbunden sind, dadurch zu einer bistabilen Kippstufe vereinigt sind, daß der Kollektor des npn-Transistors über die Dioden an die Basis des pnp-Transistors geführt und die Basis des npn-Transi stors über den mittleren der drei Widerstände des Spannungsteilers an den Kollektor des pnp-Transistors gelegt ist und daß der Kollektor des npn-Transistors über einen Widerstand an das erste Versorgungspotential oder ein anderes positives Versorgungspotential geführt ist Durch diese Maßnahmen ergibt sich in vorteilhafter Weise eine bistabile Kippstufe, die sich auf besondes einfache Weise über ein und dieselbe Leitung zugleich durch einen an Nullpotential liegenden Kontakt steuern und mit einem an negativer Versorgungsspannung liegenden Anzeigeelement zur Anzeige des Schaltzustandes versehen läßt Ferner läßt sich der Schaltzustand durch einen unmittelbar nachgeschalteten TTL-Schaltkreis auswerten.

In Weiterbildung der Erfindung lassen sich für die Kippschaltung gegeneinander entkoppelte Löscheingänge dadurch auf besonders einfache Weise -orsehen, daß an den Verbindungspunkt der beiden Dioden wenigstens ein, zu der an der Basis des pnp-Transistors liegenden Diode mit gleicher Polung in Serie liegende Diode angeschlossen ist, die jeweils an einen Löscheingang führt

Die Erfindung wird an Hand der in den F1 g. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen TTL-Schaltkreis mit vorgeschaltetem ersten Pegelumsetzer,

F i g. 2 einen TTL-Schaltkreis mit nachgeschalietem zweiten Pegelumsetzer,

F i g. 3 eine aus einem ersten und einem zweiten Pegelumsetzer zusammengesetzte bistabile Kippstufe.

F i g. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der mit Hilfe eines ersten Pegelumsetzers die Ansteuerung eines TTL-Schailkreises durch einen mit Nullpotential ozw. Masse verbundenen Schalter, der auch ein elektronischer Schalter sein kann, ermöglicht ist. Mit Hilfe einer derartigen Schaltung lassen si.-.h mit + 5 V gespeisten TTL-Einheiten Signale von Quellen, insbesondere pnp-Transistoren auswerten, die einen an - 24 V liegenden Verbraucher erwarten.

Der einpolig an Masse bzw. Nullpotential liegende Schalter S ist über den Widerstand R 1 an das zweite Versorgungspotential -24 V geführt. Der Verbindungspunkt des Schalters S mit dem Widerstand R 1 ist als Eingang des Pegelümsetzers mit ^bezeichnet

Der Eingang E ist Ober den Widerstand R 2 und den dh.iu in Serie liegenden Widerstand A3 an das erste Versorgungspotential + 5 V geführt, so daß zwischen dem ersten und dem zweiten Versorgungüpotential ein aus drei Widerständen bestehender Spannungsteiler angeordnet ist. Der auf seiten des ersten Versorgungspotentials + 5 V gelegte Abgriff des Spannungsteilers bzw. der Verbindungspunkt der Widerstände R 2 und R 3 ist an die Basis des npn-Transistors Ts 1 geführt, dessen Emitter unmittelbar an Nullpoteniial liegt und dessen Kollektor über den Widerstand R 4 an das erste Versorgungspotential +5 V geführt ist und zugleich am Eingang des TTL-Schaltkreises G1 liegt. Der auf seiten des zweiten Versorgüngspotentials -24 V gelegene Abgriff des Spannungsteilers ist zugleich der Eingang E des Pegelumsetzers.

Der Stromzweig mit dem Widerstand A4 kann im

Pegelumsetzer entfallet^ wenn dem die Betriebsdaten des Schaltkreises 01 nicht entgegenstehen. Im Ruhezustand ist der Schalter 5 — bzw. der ihn entsprechend dem strichÜert gezeichneten Schaltungsteil ersetzende pnp-Transistor — geöffnet. Damit stellt sich am Eingang E eine negative Spannung ein, deren Betrag etwas Unter 24 V liegt. Die Widerstände! R 2 und R3 sind so bemessen, daß in diesem Fall die Basis des Transistors Tj 1 so weit negativ ist, daß der Transistor 7s 1 sperrt und damit am Eingang des folgenden TTL-Schaltkreises C1 das Potential des Binärzeichens I liegt.

Wird der Schalter 5geschlossen und damit Massepotential an den Eingang Egelegt, so wird das Potential an der Basis des Transistors Ts 1 so weit positiv, daß der Transistor Ts 1 leitend wird und damit an den Eingang des folgenden TTL-Schaltkreises das Potential des Binärzeichens 0 liegt.

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der mit Hilfe eines zweiten Pegelumsetzers der Ausgang eines TTL-Schaltkreises G 2 einen an negativer Versorgungsspannung liegenden Verbraucher steuert. Mittels einer derartigen Schaltung lassen sich durch TTL-Schaltkrei· se äußere Verbraucher, z. B. Lampen, einschalten, die z. B. mit - 24 V versorgt sind.

Der Ausgang des TTL-Schaltkreises G 2 ist über die beiden in Serie geschalteten und in Durchlaßrichtung gepolten Dioden Di, D 2 an die Basis des pnp-Transistors Ts 2 geführt, die über den Widerstand R 5 mit dem zweiten Versorgungspotential -24 V verbunden ist. Der Emitter des pnp-Transistors Ts 2 ist unmittelbar mit Nullpotential verbunden. Der Kollektor des Transistors Ts2 ist über den durch eine Anzeigelampe /.gebildeten Verbraucher an das zweite Versorgungspotential -24 Vgeführt.

Im Ruhezustand liegt am /* gang des TTL-Schaltkreises G 2 da«· Binärzeichen 1 und damit positives Potential. Dadurch wird über die beiden Dioden D1 und D 2 der über den Widerstand R 5 fließende Strom abgeführt und die Basis des Transistors Ts 2 so weit puaiuv.uiiu UCi Tiaiiaistoi 7a 2 gcspcffi ist.

Schaltet der TTL-Schaltkreis G 2 seinen Ausgang auf das Binärzeichen 0, das entspricht einer Spannung von 0 V bzw. einer Spannung U<0,4 V, so kann der über den Widerstand R 5 fließende Strtim, bedingt durch die Schwellenspannungen der beiden Dioden, nicht mehr zum Schaltkreis Gl bzw. TTL-Schaltkreis fließen, sondern muß über die Basis des pnp-Transistors Ts 2 fließen und schaltet damit den Transistor Ts 2 durch.

F i g. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der eine rückgekoppelte Zusammenschaltung eines ersten und eines zweiten Pegelumsetzers derart vorgenommen ist, daß die beiden Pegelumsetzer eine bistabile Kippstufe bilden. Der Emitter des pnp-Transistors Ts 20 und der Emitter des npn-Transistors 7s 10 sind gemeinsam unmittelbar an Masse gelegt. Der Kollektor des Transistors TjIO, der über den Widerstand R10 am ersten Versorgungspotential +5V liegt, ist über die beiden in Serie geschalteten und in Durchlaßrichtung gepolten Dioden D 20 und DlO an die Basis des Transistors Ts 20 geführt die über den Widerstand R 9 an das zweite Versorgungspotential —24 V geführt ist Der Kollektor des Transistors Ts 20 liegt über den Widerstand R 6 am Potential -24 V und ist über den Widerstand Rl an die Basis des Transistors TsIO geführt die einerseits über den Kondensator C an Masse und andererseits über den Widerstand R 8 an das Potential + 5 V gelegt ist

Der Kollektor des Transistors Ts20 bildet einen Eingang El der bistabilen Kippstufe, der bei Betätigung des Schalters 7än Masse gelegt Wird. Außerdem ist der Eingang Ei, der zugleich als Ausgang für das Anzeigeelement dient, über eine Anzeigelampe Lan das Potential-24 V gelegt.

An den Kollektor des Transistors Ts 10, der den weiteren Ausgang A der Kippstufe bildet, ist der TTL-Schaitkreis G3 angeschlossen. Am VerbindUngs-

punkt der Dioden DIO und Ö20 sind die weiteren Dioden D30 und D40 mit einer derartigen Polarität angeschlossen, daß sie zur Diode D10 gleichsinnig in Serie geschaltet sind. Die freien Anschlüsse der Dioden D 30 und D40 bilden die Löscheingänge £2 und EZ der Kippstufe.

Im Ruhezustand liegt der Eingang E über die Lampe L und den Widerstand Λ6 an -24 V; damit stellt sich am Eingang E eine negative Spannung ein, die dem Betrage nach etwas unter 24 V liegt. In diesem Fall ist durch die Bemessung der Widerstände Rl und RS die Basis des Transistors Ts 10 so weit negativ, daß der Transistor 7s 10 sperrt. Es fließt dann von der Zuführung des ersten Versorgungspotentials + 5 V über den Widerstand R 10, die Dioden D 20, D 10 und den Widerstand /?9 ein Strom zur Zuführung des zweiten Versorpungspotentials —24 V. Der Widerstand R 10 ist dabei so bemessen, daß bei Berücksichtigung aller Toleranzen am Ausgang A eine Spannung U> +2,4 ^v steht, um für den folgenden TTL-Eingang das Potential des Binärzeichens 1 sicherzustellen. Dadurch ist außerdem über die Dioden D 20 und D10 die Basis des Transistors 7s 20 so weit positiv, daß der Transistor Ts 20 sicher sperrt.

Wird durch Drücken der Taste T kurzzeitig Nullpotential bzw. Masse an den Eingang Fl gelegt, so wird das Potential an der Basis des Transistors 7s 10 so

^ weit positiv, daß der Transistor TsIO leitend wird. Dadurch springt am Ausgang A die Spannung von t/a χ 2,4 V auf den Wert 0 V bzw. <+ 0,4 V und legt an

40, den folgenden TTL-Eingang das Potential des Binärzei-

nt uiv^vii

UWUlIIg, XlUt «»ti

Schwellenspannungen der Dioden D 20 und DlO, kein Strom mehr über die Dioden D 20 und DlO fließen. Der über den Widerstand R 9 nach der Zuführung des zweiten Versorgungspotentials —24 V fließende Strom kommt jetzt aus der Basis des Transistors Ts 20 und schaltet den Transistor Ts 20 durch. Damit wird der Schaltzustand selbsthaltend, d. h. auch nach öffnen der Taste rbleiben die Transistoren 7s 10 und Ts 20 leitend.

so Der Lampenstrom für die Lampe L fließt dann über den Transistor 7"s 20.

Das Löschen der Kippstufe geschieht durch Anlegen einer positiven Spannung entsprechend dem Binärzeichen 1 in der Größe von +2,4 V bis +5 V an einen der beiden Löscheingänge E2 und E3. Dadurch wird das Potential an der Basis des Transistors 7s 20 positiv, der Transistor Ts 20 sperrt, die Spannung am Eingang E wird negativ, der Transistor 7s 10 sperrt ebenfalls, und der bereits beschriebene Ruhezustand ist wiederhergestellt.

Die Schaltungsanordnung ist gegen Störimpulse gesichert durch die Tiefpaßeigenschaft des RC-Gliedes, das aus dem Widerstand R 7 und dem Kondensator C besteht und durch eine Ansprechschwelle für das Wirksamwerden des am Eingang El liegenden Eingangspotentials, die von den Widerständen R 7 und R 8 bestimmt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Zusammenschaltung von Schalteinheiten von Schaltkreisserien, insbesondere in TTL-Technik, die mit einem ersten Versorgungspotential gespeist sind, mit anderen Schaltungen, die an einem zweiten, insbesondere gegenüber dem ersten dem Betrage nach größeren, Versorgungspotential entgegengesetzter Polarität liegen, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits beim Übergang von der Schaltung auf die aus dem ersten Versorgungspotential gespeiste Schalteinheit, insbesondere die TTL-Schalteinheit, ein erster Pegelumsetzer vorgesehen ist, bei dem zwischen das zweite Versorgungspotential ( — 24 V) und das erste Versorgungspotential (+5 V) oder ein anderes Versorgungspotential gleicher Polarität ein »us drei ^;n Serie geschalteten Zweigen bestehender Spannungsteiler gelegt ist, dessen auf selten des »weiten Versorgungspotentials (- 24 V) liegender Abgriff (a 2) über einen Schalter (S) an Nullpotential |Masse) und der auf Seiten des ersten Versorgungspotentials liegende Abgriff (a 1) an die Basis eines mit dem Emitter an Nullpotential (Masse) liegenden Hpn-Transistors (Ts 1) geführt ist, dessen Kollektor »n die nachfolgende Schalteinheit (G 1) angeschloslen ist und/oder daß beim Übergang von der aus «lern ersten Versorgungspotential gespeisten Schalteinheit auf die Schaltung ein zweiter Pegelumsetzer Vorgesehen ist, bei dem die Schalteinheit (G 2) über tine SerienschalUwig au wenigstens zwei in Durchlaßrichtung gepolten Dioden (Dl. D2) oder (iber eine Z-Diode entgegen osetzter Polung an die ßasis eines mit dem Emitter an Nullpotential (Masse) liegenden pnp-Transistors (Ts 2) geführt ist, dessen ßasis über einen Widerstand (R 5) an das zweite Versorgungspotential (-24V) oder ein anderes Versorgungspotential gleicher Polarität und dessen Kollektor über den Lastwiderstand (Anzeigelampe L) ebenfalls an das zweite Versorgungspotential (-24 V) gelegt ist (F ig. 1).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit einem ersten und mit einem zweiten Pegelumsetzer, dadurch gekennzeichnet, daß der npn-Transistor (Ts I) des eisten Pegelumsetzers und der pnp-Trantistor (Ts 2) des zweiten Pegelumsetzers, deren Emitter miteinander verbunden sind, dadurch zu einer bistabilen Kippstufe vereinigt sind, daß der Kollektor des npn-Transistors (Ts 10) über die Dioden (D 20, D10) an die Basis des pnp-Transistors (Ts 20) geführt und die Basis des npn-Transistors (Ts 10) über den mittleren der drei Widerstände (R 6 ... RS) des Spannungsteilers an den Kollektor des ftnp-Transistors (Ts20) gelegt ist und daß der Kollektor des npn-Transistors über einen Widerttand (R 10) an das erste Versorgungspotential ( + 5 V) oder ein anderes positives Versorgungspolentialgeführt ist(F ig. 2).

J. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Verbindungspunkt der beiden Dioden (D 10, D 20) wenigstens eine, zu der an der Basis des pnp-Transistors (Ts 20) liegenden Diode (D 10) mit gleicher Polung in Serie liegende Diode (D30, D 40) angeschlossen isl, die jeweils ah einen Löscheingarig führt.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Zusammenschaltung von Schalteinheiten von Schaltkreisserien, insbesondere in TTL-Technik, die mit einem ersten Versorgungspotential gespeist sind, mit anderen Schaltungen, die an einem zweiten, insbesondere gegenüber dem ersten dem Betrage nach größeren, Versorgungspotential entgegengesetzter Polarität liegen. Ferner kann eine derartige Schaltungsanordnung z. B. für Schaltkreise von Schaltkreisserien in DTL- oder LSL-Technik (Dioden-Transistor-Logik oder langsame störsichere Logik) Verwendung finden.

Aus der Siemens-Zeitschrift 1966, Seiten 168 bis 172 ist es bereits bekannt, für ein Schaltkreissystem Anpassungsschaltungen vorzusehen, die den Übergang zu nicht systemeigenen Schaltungen herstellen. Bei diesen Anpassungsschaltungen wird zum Teil davon ausgegangen, daß mehrere Versorgungsspannungen zur Verfügung stehen. Bei einem Kontaktabfragevorsatz ist vorgesehen, daß der Kontakt an negative Spannung gelegt wird.

Es gibt jedoch Anwendungsfälle, bei denen zur Kontaktgabe vorgesehene Schalter mit dem einen Anschluß an Nullpotential liegen und mit dem anderen Anschluß über einen Widerstand an negative Versorgungsspannung geführt sind. Außerdem kann es sich ergeben, daß außer der Versorgungsspannung für die TTL-Schaltkreise (Transistor-Transistor-Logik-Schaltkreise) nur eine weitere Versorgungsspannung zur Verfügung steht. Ferner kann es erforderlich werden, mit Hilfe der Ausgangssignale von TTL-Schaltkreisen Schalter zu betätigen, die einen an negativer Versorgungsspannung liegenden Verbraucher an Nulipotential schalten.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung zum Verbinden verschiedener, unter Umständen auf verschiedenen Spannungspotentialen liegender, aus Halbleiterbauelementen aufgebauter Netze bekannt (deutsche Auslegeschrift 12 86 555), bei der in die Signalleitungen zwischen den zu verbindenden Netzen Nicht-Glieder

■to eingefügt sind. Bei dieser Schaltungsanordnung weisen die beiden Netze das gleiche Bezugspotential auf. Die eingefügten Nicht-Glieder sind im Hinblick darauf vorgesehen, daß jedes Netz mit einer eigenen unabhängig νο·τι anderen Netz arbeitenden Stromversorgungseinrichtung ausgerüstet ist, so daß sich unter Umständen verschiedene Spannungspotentiale ergeben können. Diese Unterschiede können auf einer unterschiedlichen Spi.nnungskonstanz der Netze beruhen oder davon herrühren, daß die zusammenzuschaltenden Netze gnindsätzlich verschiedene Spannungen aufweisen.

Es gibt jedoch Anwendungsfälle, bei denen Schaltungen bzw. Schaltkreise zusammenzuschalten sind, die nicht nur mit Spannungen unterschiedlicher Größe.

sondern in spezieller Weise mit Spannungen unterschiedlicher Polarität versorgt werden.

Es ist ferner bereits ein Schaltkreis bekannt, bei dem die Basis eines emitterseiüg auf Bezugspotential liegenden Transistors an den Abgriff eines aus drei Zweigen bestehenden und an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen Spannungsteilers gelegt ist (US-Patentschrift 32 09 214). Dabei besteht der mittlere Spannungsteilerzweig aus zwei in Serie geschalteten Dioden, die eine Schwelle für das an den andefen Abgriff de^ Spannungsteilers gelegte Eingangssignal darstellen. Über den Zweig des Spannungsteilers, der zwischen der Spannungsquelle und dem Eingang liegt, fließt ein Strom* der bei offenem Eingang über die