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Mehrstufige Zählschaltung
Es sind Transistorzählschaltungen vorgeschlagen worden, die je Zählstufe einen Transistor enthalten, wobei durch geeignete äussere Beschaltung dafür gesorgt ist, dass jeweils ein Transistor einen andern Schaltzustand hat als die übrigen Transistoren. Es sind auch mehrstufige Zählschaltungen mit Röhren bekannt, wobei das Steuergitter jeder Röhre galvanisch mit den Anoden aller übrigen Röhren und ausserdem kapazitiv mit der Anode der vorhergehenden Röhre gekoppelt ist. Die bekannte Schaltung arbeitet in der Weise, dass durch Impulse über einen Kondensator das Kathodenpotential sämtlicher Röhren um einen bestimmten Betrag erhöht wird, so dass die bisher stromführende Röhre gesperrt wird. Das Steuergitterpotential bleibt dabei im wesentlichen konstant, so dass die effektive Steuerspannung Null oder sogar negativ wird.
Eine solche Wirkungsweise ist den Eigenschaften einer Röhre, bei der praktisch zwischen Steuergitter und Kathode kein Stromfluss stattfindet, angepasst und kann bei Transistoren nicht ohne weiteres übernommen werden. Darüberhinaus ist es bei der bekannten Schaltung nicht möglich, ein Vorund Rückwärtszählen durchzuführen, da je bei Eintreffen eines Impulses zunächst sämtliche Röhren gesperrt werden und bei kapazitiver Kopplung nach vorwärts und rückwärts die Schaltung nicht entscheiden könnte, in welcher Richtung sie weiterzählen müsste.
Unter Anlehnung an die bekannte Anordnung bezieht sich die Erfindung auf eine mehrstufige Zählschaltung mit einem Transistor je Stufe unter Anwendung einer bei Röhrenschaltungen bekannten Rückkopplung, wobei die Basiselektrode jedes Transistors galvanisch mit den Kollektorelektroden aller übrigen Transistoren und ausserdem kapazitiv mit der Kollektorelektrode des vorhergehenden Transistors gekoppelt ist.
Bei einer solchen Zählschaltung besteht die Erfindung darin, dass an die Basiselektrode jedes Transistors zur kapazitiven Kopplung ein RC-Glied, dessen Widerstand und Kondensator in Reihe liegen, in Reihenschaltung mit der Kollektorelektrode des vorhergehenden und ein weiteres derartiges RC-Glied in Reihenschaltung mit der Kollektorelektrode des nachfolgenden Transistors angeschlossen ist, und dass für das Vor- und Rückwärtszählen zwei Signalleitungen vorgesehen sind, von denen jeweils eine Diode zum Mittelpunkt eines RC-Gliedes jeder Stufe führt.
Die Erfindung ermöglicht es, durch Vor-und Rückwärtszählimpulse die jeweils gewünschte Stufe unmittelbar anzusteuern, u. zw. in Abhängigkeit von der bisher stromführenden Stufe, die dann mittels der Rückkopplungsschaltung gesperrt wird.
Bei einer bekannten Kippschaltung sind die beiden Ventile nicht an den Mittelpunkt eines RC-Gliedes, sondern unmittelbar an die Kollektorelektrode des zugeordneten Transistors angeschlossen. Würde man bei einer solchen Schaltung zum Anstoss der jeweiligen Kippstufe die Signalleitung mit dem Poten- tial Null Volt verbinden, so würde der zugeordnete Transistor kurzgeschlossen und eine ordnungsgemässe Fortschaltung nicht möglich sein. Die bekannte Schaltung lässt sich also nicht mehrstufig ausbauen und besonders nicht für das Vor-und Rückwärtszählen erweitern.
Es ist weiterhin ein vor-und rückwärtszählendes Zählwerk mit einem Transistor je Stufe bekannt, bei dem aber Halbleiter mit ganz bestimmten Eigenschaften, z. B. Spitzentransistoren, erforderlich sind, da sonst keine befriedigende Arbeitsweise erzielbar wäre. Sämtliche Transistoren des bekannten Zählwerkes sind gleichberechtigt und haben untereinander keine galvanische Rückkopplung. Würde eine solche Schaltung mit normalen Transistoren aufgebaut werden, so wäre es nicht ohne weiteres möglich, einen bestimmten Transistor stromführend und alle übrigen gesperrt zu halten, und es würde sich eine unbe-
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stimmte Verteilung von Durchlass-und Sperrzustand einstellen. Nur unter Verwendung von Spitzentransistoren bzw.
Halbleitern mit vorgegebenen Eigenschaften, die in sich bereits ein gewisses bistabiles Verhalten aufweisen, ist es überhaupt möglich, ohne Rückkopplung zwischen den Stufen einen definierten Schaltzustand zu erreichen. Die bekannte Zählschaltung hat den weiteren Nachteil, dass sie dem Wechsel der Zählrichtung nur mit einer bestimmten Trägheit folgen kann, da zunächst eine spezielle Kippschaltung umgeschaltet werden muss. Dies erfordert aber eine unter Umständen nicht vernachlässigbare Zeit.
Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nicht nur die bei der bekannten Zählschaltung erforderliche Kippschaltung entbehrlich, wodurch der Aufwand weiter herabgesetzt wird, sondern die Vorund Rückwärtszählimpulse kommen über die Vorwärtszählleitung und Rückwärtszählleitung unmittelbar zur Wirkung, so dass ein Wechsel der Zählrichtung praktisch trägheitslos möglich ist. Dieser Vorteil wirkt sich besonders bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen und ähnlichen Anwendungsfällen bedeutungsvoll aus, wenn die Zählimpulse bestimmten Wegstrecken (beispielsweise 1J. !) entsprechen. Hier würde eine Trägheit in der Umschaltung der Zählrichtung unter Umständen eine beträchtliche Wegstrecke vernachlässigen und zu Ungenauigkeiten in der Steuerung führen.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.
In der Zeichnung ist eine fünfstufige oder quinäre Zählschaltung schematisch veranschaulicht. Sie besteht aus den Transistoren 51 - 55 mit den Kollektorwiderständen 21 - 25. Die galvanische Kopplung der Transistoren erfolgt über Widerstände 512 - 554, deren Bezeichnung nach folgendem Schema gewählt ist. Die ersten beiden Ziffern kennzeichnen den Transistor, an dessen Basiselektrode die Widerstände angeschlossen sind, während die letzte Ziffer diejenige Stufe charakterisiert, an deren Kollektorpotential der Widerstand liegt. Die Kollektorelektroden C - C der Transistoren sind dementsprechend an Verbindungsleitungen geführt, die ebenfalls mit Cl - C5 bezeichnet sind.
Jeder Transistor ist mit dem vorhergehenden kapazitiv über Widerstände 31 - 35 und Kondensatoren 41 - 45 gekoppelt. Die gemeinsame Signalleitung Ey ist über Ventile 61 - 65 an die Kopplungskondensatoren angeschlossen. Von einer Quelle Up mit positiver Spannung kann über Widerstände 71-75 ein kleines Sperrpotential an die Basiselektroden der Transistoren gelegt werden. Zum Vor-und Rückwärtszählen ist die Basiselektrode jedes Transistors mit dem vorhergehenden Transistor und dem nachfolgenden Transistor kapazitiv gekoppelt. Zu diesem Zweck sind Widerstände 36 - 40 und Kondensatoren 46 - 50 vorgesehen.
An die Kondensatoren 46 - 50 ist über Ventile 66-70 eine zweite Signalleitung ER angeschlossen, der die Impulse für das Rückwärtszählen zugeführt werden. Zur kapazitiven Kopplung an die Basiselektrode z. B. des Transistors 52 ist ein RCGlied, dessen Widerstand 32 und Kondensator 42 in Reihe liegen, in Reihenschaltung zur Kollektorelek-
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CRUckwärtszählleitung ER an den Stosspunkt zwischen Kondensator 47 und Widerstand 37 angelegt ist. Entsprechende Massnahmen sind für sämtliche Transistorstufen getroffen.
Bedeutungsvoll ist die Freizügigkeit in der Dimensionierung der einzelnen Bauelemente. Die Kondensatoren müssen nur einen bestimmten Messwert haben, brauchen aber nicht aufeinander abgestimmt zu sein. Auch die Bemessung der Widerstände ist unkritisch, beispielsweise können die Kollektorwiderstände verschieden gross sein.
Die Kondensatoren werden jeweils auf die Kollektorspannung des vorhergehenden Transistors aufgeladen. Wird an die Signalleitung Ey niederohmig das Potential Null Volt angelegt, so gelangt an die Steuerelektrode desjenigen Transistors ein Impuls, dessen zugeordneter Kondensator aufgeladen war. Dies wird jeweils nur ein einziger Kondensator sein. Bei jedem nachfolgenden Kippimpuls wird der Schaltzustand um eine Stufe verschoben, so dass nach dem fünften Impuls die Zählung wieder bei der ersten Stufe
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sindnetz gezeichnet. Sie sind in ihren Widerstandswerten gleich und können daher gedruckt oder gepresst aufgebaut werden.
Um eine einfache dekadische Zählschaltung aufzubauen, kann man die quinäre Kippschaltung mit einer bistabilen Kippstufe des gleichen Aufbaues kombinieren derart, dass das Ausgangssignal des Transistors 55 die Kippimpulse für die bistabile Kippschaltung liefert. Für die ersten fünf Zahlen der Dekade ist die bistabile Kippschaltung dann in dem einen Schaltzustand, für die zweiten fünf Zahlen in dem andern Schaltzustand. Die Ausgangssignale einer solchen Kippschaltungskombination liefert also eindeutig eine der zehn Zahlen der Dekade. Im übrigen handelt es sich hiebei um eine zweifache Untersetzerschaltung mit dem Untersetzungsverhältnis 1 : 10. Durch andere Kombinationen mehrstufiger Untersetzerschaltungen lassen sich auf einfache Weise beliebige Untersetzungsverhältnisse erzielen.