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Baueinheit
Die Erfindung betrifft eine Baueinheit mit einem Transistorverstärker für den Aufbau einer aus weiteren Baueinheiten bestehenden Schaltungsanordnung, z. B. zum Aufbau einer logischen Schaltung. Mit
Baueinheit wird dabei gemeint die Zusammenschaltung und Anordnung einiger Schaltelemente innerhalb einer gemeinsamen, gegen äussere Einflüsse schützenden Hülle zur Erzielung einer gewissen Funktion in der aufzubauenden Schaltung.
Für logische Schaltungen, wie sie z. B. in Rechenmaschinen, in der Automatisierung und in der Fernsprechvermittlungstechnik Anwendung finden, werden Baueinheiten gewünscht, die unter anderem je für sich die nachfolgenden Funktionen erfüllen können : a) Kippschaltung (meistens bistabile Kippschaltung, aber auch monostabile und astabile Kippschal- tungen können zur Anwendung kommen). b)"UND"-Schaltung. c)"ODER"-Schaltung. d) Verstärker.
DurchKaskadenanordnung der Einheiten können nach Belieben Schaltungen für die genannten Zwecke aufgebaut werden, die die verschiedensten Funktionen erfüllen können. Eine beliebige Anzahl von Baueinheiten können handelsmÅassig zur Verfügung gestellt werden und die gewünschte Zusammenschaltung wird dem Kunden überlassen. Für den Kunden bietet dies den wesentlichen Vorteil eines einfacheren Aufbaues komplizierter Schaltungen durch Herstellung einfacher Verbindungen, z. B. Lötverbindungen, zwi- schen den Baueinheiten untereinander, wobei die grössere mechanische Stabilität der Baueinheiten besonders vorteilhaft ist. Da die Schaltelemente in den Baueinheiten von der Umgebungsluft abgeschlossen. z.
B. in Kunstharz eingegossen sind, können die Eigenschaften der Baueinheit vom Fabrikanten innerhalb der erforderlichen Toleranzen garantiert werden, so dass die durch Zusammenbau erhaltene Schaltung eine grosse Zuverlässigkeit aufweist. Es hat sich nämlich besonders vorteilhaft erwiesen, wenn in der aufgebauten Schaltung jedenfalls die Widerstände möglichst alle in den Hüllen der Baueinheiten untergebracht sind. Die handelsüblichen Widerstände sind ja sonst verletzbar, feuchtigkeitsempfindlich und haben folglich nicht die für die genannten Zwecke erforderliche Lebensdauer.
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an einer Baueinheit, die insbesondere für die Erfüllung einer Verstärkerfunktion vorgesehen ist. In logischen Schaltungen will man öfters Impulse verstärken und einer oder mehreren weiteren Stufen zuführen. Diese Stufen können z. B. Torschaltungen oder weitere Verstärkerstufen sein.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsklemme über einen Widerstand mit der Basis des Transistors und ausserdem über einen weiteren Widerstand mit einer an die Speisequelle anzulegenden Klemme verbunden ist, welcher weitere Widerstand als Kollektorwiderstand für einen der Baueinheit vorangehenden Transistorverstärker bemessen ist. Durch die Anordnung nach der Erfindung werden Vorteile erzielt, die sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand des in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels ergeben.
Die Zeichnung veranschaulicht die Kaskadenanordnung einer Anzahl von Stufen, die als Baueinheiten ausgeführt sind. Jede Baueinheit ist von einer strichlierten Linie umgeben. Die Schaltelemente der Baueinheit sind in nichtleitenden Kunststoff, z. B. Kunstharz eingegossen und so vor Schädigungen und
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Feuchtigkeit geschützt. Die Baueinheit 1 enthält eine bistabile Kippschaltung. Ihre Ausgangsklemme Ql ist mit Eingangsklemmen W, Wg...... weiterer Baueinheiten 2, 3.... verbunden. Die Baueinheit 2 enthält eine UND-Schaltung, deren weiteren Eingangsklemmen U, V2 entsprechende Eingangssignale zugeführt werden.
Die Ausgangsklemme Q der Baueinheit 2 ist über eine Diode 4 mit der Eingangsklemme W5 einer weiteren Baueinheit 5 verbunden, die als Verstärker funktioniert. Die Diode 4 und die in der Einheit 5 enthaltene Diode 6 dienen zur richtigen Einstellung der an die Basis des Verstärkertransistors 7 angeleg- ten Gleichspannung. Dieser Transistor 7 wird als elektronischer Schalter benutzt und entweder im Sperr - gebiet oder im Sättigungsgebiet betrieben, so dass die von diesem Transistor aufgenommene Verlustlei- stung möglichst gering ist. Die Diode 8 dient dazu, die in der Basis des Transistors 7 während des Sätti- gungsbetriebes aufgespeicherten freien Ladungsträger auf einen Mindestwert herabzusetzen, so dass beim
Umschalten auf Sperrbetrieb der Transistor 7 möglichst schnell nichtleitend wird.
Die Ausgangsklemme Q5 der Baueinheit 5 ist mit Eingangsklemmen Wg, Who..... von weiteren
Baueinheiten 9, 10..... verbunden. Die Einheit 9 ist ebenfalls als Verstärker geschaltet und ihre Aus- gangsklemme Q9 ist mit Eingangsklemmen W... W.,..... weiterer Baueinheiten 11, 12 verbun- den.
Die Baueinheit 9 weist nach der Erfindung die Besonderheit auf, dass die Eingangsklemme Wg über den Widerstand 13 mit der Basis des Verstärkertransistors 14 und über einen Widerstand 15 mit einer an die Speisequelle anzulegenden Klemme Eg verbunden ist. Der Widerstand 13 ist zur Vergrösserung der Schaltgeschwindigkeit durch einen Kondensator 16 überbrückt. Er dient zusammen mit dem Widerstand 18 zur richtigen Gleichspannungseinstellung des Transistors 14, zu welchem Zweck die Klemme Pg an einem Pol der Speisequelle mit entgegengesetztem Vorzeichen wie die Klemme Eg gelegt wird. Der Widerstand 15 bildet den Kollektorwiderstand des in der vorangehenden Baueinheit 5 aufgenommenen Transistors 7.
Die Erfindung beruht auf der folgenden Erwägung :
Falls der Widerstand 15 in die Baueinheit 5 aufgenommen und die Ausgangsklemme ze nur mit der Eingangsklemme Wg der Baueinheit 9 verbunden wäre, wäre es am gilnstigsten, wenn der Widerstand 15 einen verhältnismässig geringen Wert hätte. Der Widerstand 15 muss ohnehin einen so grossen Wert haben, dass bei Sättigungsbetrieb des Transistors 7 der an ihm erzeugte Spannungsabfall praktisch gleich der an der Klemme Es angelegten Speisespannung ist. Der Strom durch den Transistor 7 ist dann aber, wegen des hohen Wertes seines Basisstromes praktisch nur durch den Quotienten dieser Speisespannung und des Wertes des Widerstandes 15 bestimmt.
Die Spannung am Verbindungspunkt 17 der Widerstände 13 und 15 ist somit, bei dem Sättigungsbetrieb des Transistors 7 praktisch von der Grösse. des Widerstandes 15 unabhängig.
Bei Sperrbetrieb des Transistors 7 muss hingegen die Spannung am Punkt 17 so weit ins Negative verlagert werden, dass der Transistor 14 geöffnet wird. Der Wert des Widerstandes 15 muss dann aber verhältnismässig klein sein.
Nach der Erfindung ist der Widerstand 15, obschon er einen Teil der in der Baueinheit 5 enthaltenen Verstärkerstufe bildet, zu dem Zweck in der Baueinheit 9 aufgenommen, weil dadurch selbsttätig beim Zusammenbau mehrerer Baueinheiten sich der richtige Wert des Kollektorwiderstandes für den Transistor 7 einstellt. Enthält z. B. die Baueinheit 10 eine ähnliche Verstärkerstufe wie die Baueinheit 9, so wird selbsttätig der Wert des Kollektorwiderstandes des Transistors 7 auf die Hälfte zurückgebracht, so dass bei Sperrbetrieb des Transistors 7 ein genügend starker Basisstrom dem Transistor 14 noch zur Verfügung gestellt wird. Enthält die Baueinheit 10 aber eine Torschaltung wie z. B. in der Einheit 2 veranschaulicht, so bleibt der Gesamtkollektorwiderstand des Transistors 7 verhältnismässig hoch.
Der vom Transistor 7 bei Sättigungsbetrieb gelieferte Strom ist dann selbsttätig auf den zum guten Funktionieren der Einheiten 9 und 10 erforderlichen Wert eingestellt, d. h. es fliesst nicht mehr Strom durch den Transistor 7 als für die Aussteuerung der Einheiten 9 und 10 benötigt wird.
Selbstverständlich nimmt der gesamte, den Transistor 7 durchfliessende Strom zu, falls mehrere Baueinheiten an die Klemme Q5 angeschlossen werden. Die durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Baueinheit 9 selbsttätig erzielte Anpassung des, den Transistor 7 durchfliessenden Stromes an den Strombedarf der nachgeschalteten Baueinheiten, ermöglicht einen zuverlässigen Aufbau verwickelter Schaltungen, wobei nur darauf zu achten ist, dass der gesamte Strombedarf der nachgeschalteten Baueinheiten den durch die Basisstromeinstellung des Transistors 7 bedingten Höchstwert seines Kollektorstromes nicht über- ; chreitet, damit der Transistor 7 in der Sättigung betrieben bleibt.
In einem praktischen Ausführungsbeispiel wurden die Schaltelemente folgendermassen bemessen :
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EMI3.1
<tb>
<tb> Transistor <SEP> : <SEP> Widerstände <SEP> : <SEP> Kondensator <SEP> : <SEP> Speisespannungen <SEP> : <SEP>
<tb> 7 <SEP> = <SEP> 0C47 <SEP> 13 <SEP> = <SEP> 6,8k <SEP> # <SEP> 16 <SEP> = <SEP> 470 <SEP> pF <SEP> an <SEP> E9 <SEP> = <SEP> -6 <SEP> V
<tb> 14 <SEP> =OC47 <SEP> 15 <SEP> = <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> k <SEP> 0 <SEP> an <SEP> P <SEP> = <SEP> + <SEP> 6 <SEP> V <SEP>
<tb> 18 <SEP> =51, <SEP> kO <SEP>
<tb> 19 <SEP> =12 <SEP> kO <SEP>
<tb>
Die Baueinheit 9 enthält ebenfalls keinen Kollektorwiderstand für den Transistor 14 ;
der Kollektor dieses Transistors ist unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung von Schaltelementen, mit ihrer Ausgangsklemme Qg verbunden. Wohl ist es ebenfalls möglich, innerhalb der Baueinheit ein Schaltelement zwischen dem Kollektor und einer der andern Transistorelektroden anzuordnen, wie z. B. in der Baueinheit 5 durch den Gleichrichter 8 veranschaulicht ist. Der Kollektorwiderstand des Transistors 14 der Baueinheit 9 wird durch den, in der Baueinheit 11 untergebrachten Widerstand 19 und gegebenenfalls durch weitere in den Baueinheiten 12..... untergebrachten Widerstände gebildet, wobei diese Widerstände wiederum den wirksamen Kollektorwiderstand selbsttätig auf den für das Strombedürfnis dieser Baueinheiten 11 und 12 erforderlichen Wert einstellen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Baueinheit mit einem Transistorverstärker, für den Aufbau einer aus weiteren Baueinheiten bestehenden Schaltungsanordnung, z. B. zum Aufbau einer logischen Schaltung, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsklemme (wog) über einen Widerstand (13) mit der Basis des Transistors (14) und ausserdem über einen weiteren Widerstand (15) mit einer an die Speisequelle anzulegenden Klemme (E) verbunden ist, welcher weitere Widerstand (15) als Kollektorwiderstand für einen der Baueinheit (9) vorangehenden Transistorverstärker (5) bemessen ist.