DE2359997A1

DE2359997A1 - Binaeruntersetzerstufe

Info

Publication number: DE2359997A1
Application number: DE2359997A
Authority: DE
Inventors: Shashi D Malaviya
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-01
Publication date: 1974-07-04
Also published as: GB1449874A; JPS4998957A; FR2212954A5; JPS532543B2; IT999368B; DE2359997C3; CA982663A; US3814953A; DE2359997B2

Description

Böblingen, den -19. November 1973 gg-sn

Anmelderins International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10504

Amtliches Aktenzeichens Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderins FI 972 055

Binäruntersetzerstufe

Die Erfindung betrifft eine Binäruntersetzerstufe mit einem Master-Flipflop und einem mit diesem über ein Koppelnetzwerk verbundenen Slave-Flipflop, wobei der Schaltzustand jedes Flipflops im Einklang mit dem Schaltzustand des jeweils anderen Flipflops änderbar ist.

er
Binäruntersetgstufen nach dem Master-Slave-Prinzip sind in großer Anzahl bekannt und finden vor allem in digitalen Computern und anderen Datenverarbeitungssystemen verbreitete Anwendung. Bekannt sind derartige Binäruntersetzerstufen beispielsweise aus den US Patenten 3 437 840, 3 440 449/ 3 621 289 und 3 622 810. Grundsätzlich enthalten sie zwei bistabile Schaltungen, also Flipflops, von denen das eine als Master und das andere als Slave bezeichnet wird. Diese beiden Flipflops sind so miteinander verbunden, daß der Schaltzustand jedes Flipflops in Abhängigkeit vom Schaltzustand des anderen Flipflops änderbar ist.

Binäruntersetzerstufen haben bei den beispielsweise angegebenen Anwendungsgebieten eine große Bedeutung, da sie bei arithmetischen Operationen, logischen Operationen, bei der Zeitgebung und bei der Steuerung eingesetzt werden„ Nach dem Master-Slave-Prinzip arbeitende Untersetzerstufen sind anderen Arten von Untersetzerstufen in mehrerer Hinsicht überlegen, was insbesondere für den

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Betrieb und die Betriebssicherheit gilt. Diesa Untersetzerstufen werden nach Möglichkeit bevorzugt eingesetzt. Außerdem ist ihre Anwendung immer dann notwendig, wenn die Impulsdauer der Eingangssignale über einen weiten Bereich schwanken kann. Dies trifft im allgemeinen für Zähler zu.

Allerdings ist festzustellen, daß die bekannten Master-Slave-Flipflops einen wesentlichen Nachteil aufweisen, der ihren Einsatz häufig nicht vorteilhaft erscheinen läßt. Die Ursache dafür ist, daß bei den bekannten Schaltungen das Master-Flipflop und das Slave-Flipflop parallel an die Betriebsspannung angeschlossen sind. Das bedeutet, daß der Gesamtbetriebsstrom der Binäruntersetzerstufe gleich der Summe der Ströme in den beiden Flipflops ist. Es ist also ein relativ hoher Leistungsverbrauch festzustellen, der in vielen Fällen zu hoch ist, und deswegen den Einsatz anderer Binäruntersetzerstufen notwendig macht, die hinsichtlich der Funktionssicherheit und der Betriebseigenschaften weniger vorteilhaft sind.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Binäruntersetzerstufe des Master-Slave-Prinzips anzugeben, die einen beträchtlich reduzierten Leistungsbedarf aufweist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Flipflops betriebsspannungsmäßig in Serie geschaltet sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 anhand eines Blockschaltbilds die Wirkungsweise

einer bekannten, mit einem Master-Slave-Flipflop ausgestatteten Binäruntersetzerstufe,

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Fig. 2 das Schaltbild einer bekannten, mit einem Master-Slave—Flipflop ausgestatteten Binäruntersetzerstufe , und

Fig. 3 das Schaltbild einer erfindungsgemäß aufgebauten

Binäruntersetzerstufe mit Master-Slave-Flipflop.

In der Fig. 1 ist die bekannte Grundscnaltung einer Binäruntersetzerstufe dargestellt, die mit einem Master-Slave-Flipflop aufgebaut ist. Die Binäruntersetzerstufe hat folgende Wirkungsweise: liegt am Eingang E ein hohes und am Eingang E ein niedriges Potential, so leitet der Transistor Q5p und der Transistor Q6p ist gesperrt. Dabei' sind die beiden Transistoren mit ihren Emittern verbunden und an einen gemeinsamen Widerstand RlIp gelegt, so daß sie einen Stromübernahmeschalter bilden. Angenommen, das Slave-Flipflop sei gesetzt, so liegt der Ausgang C hoch und der Basis-Emitterübergang des Transistors QIp ist in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Damit fließt der Kollektorstrom des Transistors Q5p über den Transistor QIp. Das Master-Flipflop wird gesetzt, das bedeutet, daß der Ausgang A hoch und der Ausgang B tief liegt. Wird nun an den Eingang E das hohe und an an den Eingang E das niedrige Potential angelegt, so wird der Transistor Q5p gesperrt und der Transistor Q6p leitend. Der Kollektorstrom des Transistors Q6p fließt über den Widerstand Q4p. Das Slave-Flipflop wird zurückgestellt, so daß der Ausgang C das hohe und der Ausgang D das niedrige Potential annimmt»

Mit Beginn des nächsten Zyklus wird Transistor Q5p wiederum leitend, da an den Eingang E das hohe und an den Eingang E das niedrige Potential angelegt wird. Nunmehr fließt jedoch der Kollektorstrom über den Transistor Q2p und stellt das Master-Flipflop zurück. Dadurch erhält man am Ausgang A das niedrige und am Ausgang B das hohe Potential«, Wird nun an den Eingang E das niedrige und an den Eingang 1" das hohe Potential angelegt, so leitet der Transistor Q6p und sein Kollektorstrom fließt über den Transistor Q3p. Dadurch wird das Slave-Flipflop gesetzt, so

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daß ein ganzer Zyklus abgeschlossen ist. Ausgangssignale der Binäruntersetzerstufe können sowohl an den Ausgängen A und B des Master-Flipflops als auch an den Ausgängen C und D des Slave-Flipflops abgenommen werden.

In Fig. 2 ist nun die Schaltung einer bekannten Binäruntersetzerstufe dargestellt. Die sechs Schalttransistoren QIp bis Q6p haben hier die gleiche Funktion wie die entsprechend bezeichneten Transistoren in Fig. 1. Das Master-Flipflop enthält zwei Transistoren Q7p und Q8p, die mit zugeordneten Lastwiderständen RIp, R6p und R2p, R7p verbunden sind. Der geraeinsame Anschluß der Widerstände RIp und R6p ist über einen Emitterfolger-Transistor Q9p mit der Basis des Transistors Q8p verbunden. In entsprechender Weise ist der gemeinsame Anschluß der Widerstände R2p und R7p über einen Emitterfolger-Transistor QlOp mit der Basis des Transistors Q7p verbunden. Diese Kreuzkopplung bewirkt in üblicher Weise das bistabile Verhalten des Flipflops.

Die Basen der Transistoren Q7p und Q8p sind über Widerstände R5p und R6p' mit dem oberen Anschluß eines Widerstandes R9p verbunden, an dem gleichzeitig die Emitter der Transistoren Q7p und Q8p liegen. Der untere Anschluß des Widerstandes R9p liegt an Masse. Die Emitterfolger-Transistoren QlIp und Q12p übertragen das nicht invertierte und das invertierte Ausgangssignal der Kollektoren der Transistoren Q7p und Q8p. Der Kollektor des Transistors QIp ist mit dem Setzeingang am gemeinsamen Anschluß der Widerstände R2p und R7p verbunden. Der Kollektor des Transistors Q2p liegt am Rückstelleingang am gemeinsamen Anschluß der Widerstände RIp und R6p.

Das Slave-Flipflop enthält die beiden Widerstände Q13p und Q14p, die über Emitterfolger-Transistoren Q15p und Qi6p kreuzgekoppelt sind.Die Kollektoren der Transistoren Ql 3p- und Q14p sind an zugeordnete Lastwiderstände R3p und R4p angeschlossen. Der untere Anschluß des Widerstandes RlOp liegt an Mass©, während sein oberer Anschluß mit den Emittern der Transistoren Ql3p und Q14p und

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gleichzeitig mit den unteren Anschlüssen der Widerstände R7p' und R8p' verbunden ist. Die oberen Anschlüsse dieser beiden Widerstände liegen an den Basen der Transistoren Ql3p und Ql4p. Der Kollektor des Transistors Q3p ist an den Setzeingang an der Basis des" Transistors Q15p geführt. Der Kollektor des Transistors Q14p liegt am Rückstelleingang an der Basis des Transistors Q16p. Die Eingänge A, B, C, D an den Basen der Schalttransistoren Q4p, Q3p_f QIp und Q2p sind ebenso wie in Fig. 1 bereits dargestellt mit den zugeordneten. Ausgängen des Masters- und des Slave-Flipflops verbunden .

Von ausschlaggebender Bedeutung ist, daß das Master-Flipflop und das Slave-Flipflop parallel zwischen dem positiven Anschluß VIp der Betriebsspannung und Masse eingeschaltet sind» Das bedeutet, daß der Strom vom positiven Anschluß VIp der Betriebsspannungsquelle in zwei aus den beiden Flipflops bestehenden Pfaden nach Masse fließt. Dieser Strom fließt auch über den aus den Transistoren Q5p und Q6p bestehenden Stromübernahmeschalter. Nimmt man einen Nennstrom von einem Milliampere für jedes Flipflop und für den Stromübernahmeschalter an, so ergibt sich ein Gesamtstrom von drei Milliampere. Beträgt die positive Spannung bezogen auf Masse 5 Volt, so weist die bekannte Binäruntersetzerstufe einen Leistungsverbrauch von 15 Milliwatt auf= Für manche Anwendungen mag dieser Leistungsbedarf tragbar sein, es gibt aber viele Anwendungsfälle , bei dem dieser Leistungsbedarf zu hoch wäre und die Verwendung einer derartigen Binäruntersetzerstufe nicht zuließe. Dieses Problem kann durch Verwendung der erfindungsgemäßen Binäruntersetzerstufe, wie sie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist, umgangen werden. ■

Beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die Komponenten, die bereits in der bekannten Schaltung verwendet sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei lediglich der Index "p" weggelassen ist.

Das Master-Flipflop enthält zwei Schalttransistoren Q7, Q8, die Fi 972 055 409827/0955

wiederum über Emitterfolger-Transistoren Q9 und QlO kreuzgekoppelt sind. Der Kollektor des Transistors Q7 ist an zwei in Serie geschaltete Lastwiderstände Rl und R6 geführt, während der Kollektor des Transistors Q8 an in Serie geschaltete Lasttransxstoren R2
und R7 angelegt ist. Der gemeinsame Anschluß der Widerstände Rl \ind R6 liegt an der Basis des Transistors Q9. Der gemeinsame
Anschluß der Widerstände R2 und R7 liegt an der Basis des Transistors QlO. Der Emitter des Transistors Q9 ist über einen Widerstand R6¹ mit der Basis des Transistors Q8 und der Emitter des
Transistors QlO ist über einen Widerstand R5· mit der Basis des Transistors Q7 verbunden. Die Basis des Transistors Q7 steht mit dem oberen Anschluß des Widerstandes R5 in Verbindung, dessen
unterer Anschluß mit der Anode einer Diode D6 verbunden ist. Die Kathode dieser Diode liegt an Masse. Die Basis des Transistors
Q8 liegt am oberen Anschluß des Widerstandes R6, dessen unterer Anschluß mit der Anode der Diode D6 verbunden ist. Die Emitter
der Transistoren Q7 und Q8 sind über einen gemeinsamen Widerstand R9 nach Masse geführt.

Das an der Leitung L liegende Potential stellt gleichzeitig die obere Betriebsspannung für das Master-Flipflop und die untere Betriebsspannung für das Slave-Flipflop dar. Die Kollektoren der
Transistoren Q9 und QlO des Master-Flipflops und die oberen Anschlüsse der Lastwiderstände Rl und R2 liegen an der Leitung L. Die eigentliche Betriebsspannung für die gesamte Untersetzerstufe ist mit Vl bezeichnet. Zwei in Serie geschaltete Dioden Dl und D2 verbinden aus den nachstehend angegebenen Gründen den
Anschluß Vl der Betriebsspannung mit der Leitung L.

Das Slave-Flipflop enthält zwei Schalttransistoren Q13 und Ql4_f deren Lastwiderstände R3 und R4 an den Anschluß Vl der Betriebsspannungsquelle gelegt sind. In die Kopplungszweige sind Widerstände R12 und R13 eingefügt. Die Basis des Transistors Q13 ist über einen Widerstand R7 an die Leitung L gelegt. In entsprechender Weise liegt die Basis des Transistors Q14 über einen Widerstand R8 an dieser Leitung. Die Emitter der Transistoren Q13 und

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Q14 sind mit dem oberen Anschluß eines Widerstandes RIO verbunden, dessen unterer Anschluß an der- Leitung L liegt» Eine Schottky-Diode SBl verbindet den Kollektor und die Basis des Transistors Q13. Eine weitere Schottky-Diode SB2 liegt zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors Q14.

Die Schalttransistoren Ql bis Q6 entsprechen den Schalttransistoren QIp bis Q6p der bekannten Schaltung nach den Figuren 1 und 2. Die Emitter der Transistoren Q5 und Q6 sind mit dem oberen Anschluß eines Widerstandes RIl verbunden, dessen unterer Anschluß an Masse geführt ist. Am Eingang E und damit an der Basis des Transistors Q5 wird das nichtinvertierte Eingangssignal und am Eingang E und damit an der Basis des Transistors Q6 das invertierte Eingangssignal zugeführt. Kollektor und Basis der Transistoren Q6 und Q5 sind jeweils über eine Schottky-Diode SB9 bzw. SBlO miteinander verbunden.

Der Kollektor des Transistors Q5. ist an die Emitter der Transistoren Ql und Q2 geführt. Der Kollektor des Transistors Q6 steht mit den Emittern der Transistoren Q3 und Q4 in Verbindung. Die Basis des Transistors Ql ist über einen Widerstand R15 mit dem einen Anschluß eines Widerstandes R16 verbunden _e dessen anderer Anschluß an der Anode einer Diode D5 liegt. Entsprechend ist die Basis des Transistors Q2 über einen Widerstand Rl4 mit dem einen Anschluß eines Widerstandes R16 verbunden. Kollektor und Basis der Transistoren Ql und Q2 sind jeweils über eine Schottky-Diode SB8 bzw. SB7 miteinander verbunden. Der Kollektor des Transistors Ql liegt am Setzeingang des Master—Flipflops, d.h. an der Basis des Transistors QlO.

Zwei Transistoren Q17 und Q18 sind mit ihren Kolletoren an den positiven Anschluß Vl der Betriebsspannungsquelle gelegt. Die Basis des Transistors Q17 ist mit dem Rückstelleingang an der Basis des Transistors Q14 verbunden. Die Basis des Transistors Q18 steht mit dem Setzeingang an der Basis des Transistors Ql3 in Verbindung. Der Emitter des Transistors Q17 liegt an der Anode

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einer Diode D3, deren Kathode mit dem Anschluß C an der Basis des Transistors Ql verbunden ist.

Zwei Transistoren Q19 und Q20 sind mit ihren Emittern über Widerstände R21 und R22 an Masse gelegt. Die Basen der Transistoren Q19 und Q20 liegen am Rückstelleingang. Der Kollektor des Transistors Q19 ist mit dem Kollektor des Transistors Q8 und der Kollektor des Transistors Q12 ist mit der Basis des Transistors Ql7 verbunden.

Es sei nun zunächst der Ablauf einer Rückstelloperation beschrieben. Zunächst wird den Basen der Transistoren Q19 und Q20 über den Rückstelleingang ein Impuls zugeführt, so daß beide Transistoren kurzzeitig leiten. Über den Kollektorstrom des Transistors Q20 wird das Basispotential des Transistors Ql4 abgesenkt, so daß dessen Kollektorstrom reduziert wird. Das hat aber auch zur Folge, daß der Spannungsabfall am Kollektorlastwiderstand R4 abnimmt, so daß die Basis des Transistors Q13 positiver wird. Da der Kollektorstrom des Transistors Ql3 ansteigt, erhöht sich auch der Spannungsabfall am Lastwiderstand R3, so daß das Basispotential des Transistors Q14 abgesenkt wird. Der ablaufende Rückkopplungsvorgang endet damit, daß der Transistor Q14 gesperrt und der Transistor Ql3 leitend ist, was dem rückgestellten Schaltsustand des Slave-Flipflops entspricht.

Der Rückstellimpuls am Kollektor des Transistors Q19 erhöht den Spannungsabfall am Widerstand R2, so daß das Basispotential des Emitterfolger-Transistors QlO erniedrigt wird. Damit wird auch die Ausgangsspannung am Emitter abgesenkt, die über die Widerstände R5¹ und R5 an die Basis des Transistors Q7 gelegt wird. Der Kollektorstrom des Transistors Q7 wird reduziert, wodurch der Spannungsabfall am Lastwiderstand Rl vermindert wird. Das bedeutet aber, daß das Potential an der Basis des Transistors Q9 ansteigt und die erhöhte Spannung an die Basis des Transistors Q8 weitergeleitet wird. Durch den Transistor Q8 fließt demnach ein höherer Strom, so daß die KoIlektorspannung weiter reduziert wird. Der

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ablaufende Rückkopplungsvorgang endet damit, daß der Transistor Q7 gesperrt und der Transistor Q8 leitend ist, was dem gesetzten Schaltzustand des Master-Flipflops entspricht.

Der Rückstellimpuls muß genügend stark gewählt werden, damit er den anfänglichen Beharrungszustand des Stromübernahmeschalters Q5, Q6 überwinden kann. Es ist jedoch zu bemerken, daß der Stromübernahmeschalter Q5, Q6 die Rückstelloperation unterstützt, sobald- das Master-Flipflop und das Slave-Flipflop die Mitte des Umschaltvorganges erreicht haben. Dies sei im folgenden erläutert.

Bei der Rückstelloperation bleiben die Anschlüsse A und D auf einem niedrigen und die Anschlüsse B und C auf einem hohen Potential.

Es wird nunmehr die Wirkungsweise des Slave-Flipflops und der stabilisierenden Dioden beschrieben. Das Slave-Flipflop ist so ausgelegt, daß es eine relativ niedrige Spannung an den Anschlüssen "setzen" und "rückstellen" liefert, die nach einer durch die Emitterfolger Q17 und Q18 bewirkten Pegelverschiebung dazu verwendet wird« an den Anschlüssen C und D ein Differenzsignal von mindestens 0,1 Volt zu erzeugen.« Dadurch itfird der Strom des Transistors Q5 entweder über Transistor Ql oder über Transistor Q2 geleitet.

Da das Slave-Flipflop nur eine relativ niedrige Ausgangsspannung liefern mußj, benötigt es auch nur eine geringe Betriebsspannung« Diese Tatsache wird in vorteilhafter Weise dadurch ausgenützt _t das das Slave-Flipflop mit nur einer Betriebsspannung von 1,5 Volt betrieben wird_ff was "etwa dem Spannungsabfall an zwei Dioden entsprichtο Die. verbleibende restliche Betriebsspannung wird an das Master-Flipflop gelegt, das in den meisten Anwendungen schneller sein muß tand auch eine Differenz spannung am Ausgang von mindestens I Volt, liefern muß» Die Emitter der beiden das Slave-Flipflop bildenden Transistoren Ql3 und QI& sind mitein= ander verbunden rad an den gemeinsamen Widerstand RIO geführt.

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Der Widerstand RIO wirkt stabilisierend, da er während des Schaltvorganges eine Gegenkopplung darstellt. Da jedoch die für das Slave-Flipflop zur Verfügung stehende Betriebsspannung begrenzt ist, ist der Wert des Widerstandes RIO klein gewählt, so daß der an ihm auftretende Spannungsabfall auf etwa O,l Volt begrenzt ist.

Leitet der Transistor Q4, so fließt sein Kollektorstrom über die Widerstände R3 und R12 und bewirkt dort einen beträchtlichen Spannungsabfall. Damit wird das Potential an der Basis des Transistors Q14 vermindert, so daß der Kollektorstrom dieses Transistors ebenfalls reduziert wird. Der verminderte Kollektorstrom reduziert den Spannungsabfall am Lastwiderstand R4, was zur Folge hat, daß die Spannung am Kollektor von Transistor Q14 ansteigt und damit über den Widerstand R13 die Spannung an der Basis des Transistors Q13 anhebt. Der Kollektorstrom des Transistors Ql3 steigt und die Kollektorspannung nimmt ab. Durch die reduzierte Kollektor spannung des Transistors Q13 wird das Basispotential des Transistors Q14 weiter vermindert. Dieser RückkopplungsVorgang endet damit, daß der Transistor Q13 voll leitet und der Transistor Ql4 voll gesperrt ist.

Würde der Strom nicht durch den Transistor Q4, sondern durch den Transistor Q3 fließen, würde ein umgekehrter RückkopplungsVorgang einsetzen, wobei am Ende der Transistor Ql3 gesperrt und der Transistor Ql4 leitend wäre.

Während zu Beginn des Schaltvorganges eier Strom durch den Transistor Q3 (oder Transistor Q4) fließt vsxä öie Spannung an der Basis des Transistors Q13 (oder transistor Q14) erniedrigt, wobei der Transistor Q14 (oder Transistor Q13) bereits gesperrt ist, hört der Transistor Q13 (oder Transistor Q14) auf, Strom zu ziehen. Dadurch beginnt die Kollektorspanmmg in. Abhängigkeit von der gesamten an den Anschlüssen der Widerstlacle R3 sad Rl2 (tsüer R4 und R13) wirkenden Stretikapazitat lange es ansisstsigsR«, Wahrend dieser Zeitperiode bleiben somit beide transistoren QIS und Ql4 gesperrt. Das Slave-Flipflop sieht nur eisiea geringes Strom bis die Kollektor-

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spannung soweit erhöht ist, daß der andere Transistor leitend wird und den Rückkopplusigsvorgang einleitet.

In der Zeitperiode, in der das Slave-Flipflop nur einen geringen Strom zieht, sind die Dioden Dl und D2 dafür verantwortlich, daß im Master-Flipflop ein konstanter Betriebsstrom aufrechterhalten wird. Da der Spannungsabfall an den Dioden außerdem praktisch konstant ist, haben sie zusätzlich eine stabilisierende Wirkung auf die Spannung auf der Leitung L während des Schaltvorganges.

Wenn die Transistoren QlS, Q20, Ql oder Q2 leiten, um den Schaltvorgang des Master-Flipflops einzuleiten, liefern die Dioden außerdem den gesamten Estrastrom, so daß das Slave-Flipflop vom Schaltvorgang des Masfcer-Flipflops praktisch unbeeinflußt bleibt.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Dioden die Spannung auf der gemeinsamen Versorgungsleitung L zwischen dem Master- und dem Slave-Flipflop stabilisieren und damit praktisch alle unerwünschten Kopplungen, zwischen den beiden eliminieren. Während der Gesamtstxaa Im Master-Flipflop stets größer als der Gesamtstrom im Slave-Flipflop ist und der Überschuß von den Dioden geliefert wird, ist: der Diodenstrom stets größer als 0, was zur Folge hat, daß die.stabilisierende Wirkung stets vorhanden ist. Da ferner das Slave-Flipflop keine sehr hohe Schaltgeschwindigkeit aufweisen muß, (sein Schaltvorgang muß während der halben Dauer des Eimgangssignals abgeschlossen sein) ist eine einfache Kreuzkopplraig über die Widerstände Rl2 und Rl3 ausreichend. Die Widerstände R7 und R8 bewirken eine Kollektorspannungsverschiebung, so daß an den Basen der Transistoren Ql3 und Ql4 geeignete Potentiale anliegen. Die Werte dieser Widerstände richten sich nach dem zulässigen Leistungsverbrauch und nach der zulässigen Zeitverzögerung.

Es sei nun die Wirkungsweise des Master-Flipflops näher betrachtet. Das Master-Flipflop besteht im wesentlichen aus den beiden kreuzgekoppelten Transistoren Q7 tJid Q8, deren Emitter über

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einen gemeinsamen Widerstand R9 geführt sind. Die Gesamtlastwiderstände sind jeweils auf die etwa gleich großen Widerstände Rl, R6 und R2, R7 aufgeteilt. Dadurch wird die über die Efciitterfolger-Transistoren Q9 und QlO und die Widerstände R5' uac! R6' an die Basen der Transistoren Q7 und Q8 angelegte Differeazspannung reduziert. Die Widerstände R5¹, R5 und R6', R6 bewirken eine Pegelanpassung für die Basen der Transistorea Q7 und Q8. Durch geeignete Wahl dieser Widerstände lassen sich an den Basen der Transistoren Q7 und Q8 die gleichen Potentiale 'vie an den Basen der Transistoren Q5 und Q6 erzeugen. Man erreicht damit den Vorteil, daß der Eingang einer nachfolgenden identischen Binäruntersetzerstufe direkt an die Basen der Transistoren Q7 und Q8 angekoppelt werden kann. Zusätzliche Pufferschaltungen und/oder Pegelschieber sind also zwischen aufeinanderfolgenden Binäruntersetzerstufen nicht erforderlich. Auch dadurch wird der Gesamtleistungsverbrauch und die Gesamtverzögerungszeit einer gaazen Untersetzerkette reduziert.

Mit Hilfe der Diode D6 wird ein ziemlich konstanter, schwach positiver Schaltungsknoten erzeugt, an den die Widerstände R5 und R6 angelegt werden können. Auf diese Weise können die Widerstandswerte reduziert werden, was eine Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit zur Folge hat, Die Anode der Diode D5 liefert zusammen mit dem Widerstand R16 ein ähnliches Ergebnis, indem ein positiv vorgespannter Knoten für die Widerstände R14 und R15 erzeugt wird.

Wird das Potential an der Basis des Transistors QlO abgesenkt, (durch Einschalten von Transistor Ql oder Transistor Ql9) so wird das Potential an der Basis des Transistors Q7 über Transistor QlO und Widerstand R5¹ reduziert. Damit steigt die Kollektorspannung des Transistors Q7 und hebt das Basispotential der Transistoren Q9 und Q8 an. Der Transistor Q8 zieht einen höheren Strom und senkt dadurch seine Kollektorspannung weiter ab. Der Rückkopplungsvorgang setzt ein, und endet damit, daß der Transistor Q8 leitet und der Transistor Q7 gesperrt ist. Ein ent-

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sprechender, aber umgekehrter Vorgang läuft ab_f wenn der Transistor Q2 anstelle der Transistoren Ql und Q9 in "den leitenden Zustand gebracht wird. Am Ende des Schaltvorganges ist dann Transistor Q7 leitend und Transistor Q8 gesperrt.

Der gesetzte oder der rückgestellte Schaltsustand des Master-Flipflops wird über die mit den Basen der Transistoren Q9 und QlO verbundenen Transistoren Q3 und Q4 zum Slave-Flipflop übertragen. Die Transistoren Q3 und Q4 wirken als Puffer und verhindern eine Belastung des Master-Flipflops durch den mit dem Setzen oder Rückstellen des Slave-Flipflops verbundenen Stromfluß.

Schließlich sei noch die Wirkungsweise der den Stromübernahmeschalter bildenden Transistoren Q5 und Q6 beschrieben= Es sei angenommen, der Ruckstellimpuls sei nicht vorhanden, so daß die Transistoren Q3L9 und Q20 leitend sind. Ferner sei angenommen„ am Eingang E liege das hohe Potential, so daß der Transistor Q5 leitet« Der Kollektorstrom des Transistors Q5 fließt über den Transistor Ql, da der Anschluß C auf dem hohen und der Anschluß D auf dem niedrigen Potential liegt, huf diese Weise wird das Basispotential des Transistors QlO abgesenkt und der gesetzte Schaltzustand des Master-Flipflops sichergestellte Nun wird am Eingang E das Potential abgesenkt und am Eingang E angehoben, was zur Folge hät_ff daß Transistor Q6 leitet. Der Kollektorstrom dieses Transistors fließt über den Transistor Q3, da sich der Anschluß B auf dem hohen, und der Anschluß A auf dem niedrigen Potential befindet. Der Strom durch den Transistor Q3 zieht das Basispotential des Transistors Ql3 nach unten, so daß der Kollektorstrom reduziert, wird» Di© Kollektorspannung dieses Transistors steigt an,"so daß auch das Basispotential des Transistors Ql€ über den Widerstand"Rl2 abgehoben wird*

Die Rückkopplung vom Kollektor des Transistors Q14 sur Basis des Transistors Q13 über den Widerstand Rl3 bewirkt das umschalten des Slave-Flipflops vom rüekgesfcellten in den gesetzten Schaltzustand, so daß am Ende des Vorganges am Anschluß D das hohe und

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am Anschluß C das niedrige Potential liegt. Wird am Eingang E das. Potential wieder abgesenkt und am Eingang E angehoben, so fließt der Strom des Transistors Q5 über den Transistor Q2 und nicht mehr über den Transistor Ql. Das Basispotential des Transistors Q9 wird abgesenkt, da am Widerstand Rl ein höherer Spannungsabfall auftritt. Der Rückkopplungsvorgang beim Master-Flipflop setzt ein und endet im rückgestellten Schaltzustand, bei dem der Anschluß B auf dem hohen und der Anschluß A auf dem niedrigen Potential liegt. Wird anschließend wieder der Eingang E auf das hohe und der Eingang E auf das niedrige Potential umgeschaltet/ so fließt der Strom des Transistors Q6 nicht mehr durch den Transistor Q3 sondern durch den Transistor Q4. Das Slave-Flipflop wird dann in den rückgestellten Schaltzustand gebracht. Damit ist der Zyklus abgeschlossen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Binäruntersetzerstufe mit einem Master-Flipflop, und einem mit diesem über ein Koppe!netzwerk verbundenen Slave-Flipflop, wobei der Schaltzustand jedes Flipflops im Einklang mit dem Schaltzustand des jeweils anderen Flipflops änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flipflops betriebsspanirangsraäßig in Serie geschaltet sind. -

ο Binäruntersetserstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß das Slave-Flipflop durch einen zusätzlichen Stromweg überbrückt ist, über den ein Teil des Betriebsstromes direkt zum Master-Flipflop fließt=

ο Binäruntersetzerstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine SpannungsregeIschaltung zur Konstanthaltung der Betriebsspannung eines der Flipflops vorgesehen ist.

ο Binäruntersetserstufe nach den Ansprüchen 2 land 3, dadurch gekesHiseichnet, daß der zusätzliche Stromweg und die Spaninaagsregelschaltung aus einer gemeinsamen Schaltung bestehen«

5. Binäruntersetzerstufe nach Anspruch 2? dadurch gekennzeichnet, daS der zusätzliche Stromweg mindestens eine Diode enthält.

6. Binäruntersetzerstufe nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsregelschaltung mindestens eine Diode enthält.

7. Binäruntersetzerstufe nach Anspruch 4₇ dadurch gekennzeichnet, daS die gemeinsame Schaltung aus mindestens einer gemeinsamen Diode gebildet ist.

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A» .

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