Schaltstufe für eine elektronische Auswahlschaltung Das vorliegende Patent bezieht sich auf eine Schaltstufe für eine elektronische Auswahlschaltung sowie auf eine Verwendung solcher Schaltstufen.
Nach dem Patentanspruch<B>1</B> des Hauptpatentes ist die Schaltstufe für eine elektronische Auswahl schaltung, welche Schaltstufe zur Zuführung von Po tentialen einen Prüfeingang und einen Koppeleingang und zur Abgabe von Potentialen einen Bezeichnungs ausgang und einen Koppelausgang besitzt, deren zu geführte und abgegebene Potentiale im wesentlichen zwei Werte annehmen können, dadurch gekennzeich net, dass das Potential des Bezeichnungsausgangs nur dann einen bestimmten (Bezeichnungspotential) der beiden Werte (Bezeichnungspotential, neutrales Po tential) annimmt, wenn die dem Prüfeingang und dem Koppeleingang zugefÜhrten Potentiale bestimmte Werte (Freipotential, Freigabepotential) besitzen,
dass bei Auftreten des bestimmten Potentialwertes (Be zeichnungspotential) am Bezeichnungsausgang das am Koppelausgang auftretende Potential (Sperrpotential) den Komplementärwert des dem Koppeleingang zu geführten Potentials (Freigabepotential) annimmt, und dass das Potential des Koppelausgangs dann minde stens angenähert den Wert des Potentials des Koppel eingangs annimmt, wenn das Potential des Koppel eingangs den ein Auftreten des bestimmten Potential wertes (Bezeichnungspotential) am Bezeichnungsaus gang verhindernden Wert (Sperrpotential) besitzt.
Die Verwendung gemäss dem Patentanspruch<B>11</B> des Hauptpatentes von Schaltstufen nach dem Patent anspruch<B>1</B> des Hauptputentes für eine elektronische Auswahlschaltung, bei der jeder angeschlossenen Ein richtung eine Schaltstufe zugeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstufen in Form viner Kettenschaltung angeordnet sind.
Die im Hauptpatent beschriebene elektronische Auswahlschaltung dient dazu, aus einer Mehrzahl von Einrichtungen, von denen b.-Iiebige belegt sein kön nen, die in einer definierten Reihenfolge erste freie Einrichtung durch Zuführung eines bestimmten Po tentials zu bezeichnen, das sich von den übrigen Ein richtungen zugeführten Potentialen durch seine Höhe oder Polarität unterscheidet. Dazu ist die Auswahl schaltung in eine der Zahl der angeschlossenen Ein richtungen entsprechende Zahl von Stufen unterteilt.
Jede Einrichtung führt der ihr zugeordneten Stufe ein Potential zu, dessen Höhe oder Polarität ihren momentanen Belegungszustand anzeigt und erhält von dieser Stufe ein Potential, das gegebenen-falls die Be zeichnung bewirkt. Zuführung und Abgabe dieser bei den Potentiale erfolgt über den Präfeingang bzw. den Bezeichnungsausgang jeder Stufe der Auswahlschal tung.
Für die Funktion der Auswahlschaltung von aus schlaggebender Bedeutung ist eine Kettenschaltung, die sich durch die ganze Auswahlschaltung erstreckt. Diese Kettenschaltung besteht aus in den einzelnen Stufen individuell enthaltenen, bezüglich ihrer über- tragungseigenschaft richtungsabhängigen Mitteln, von denen jedes in seiner Stufe einen Koppeleingang mit einem Koppelausgang verbindet. Die Kettenschal tung wird dann bei der Zusammenschaltung dieser Stufen zu einer Auswahlschaltung in der Weise her gestellt, dass der Koppeleingang jeder Stufe (mit Aas- nahme der ersten) an den Koppelausgang der jeweils vorhergehenden Stufe geschaltet ist.
Damit kann über diese Kettenschaltung jede Stufe die ihr unmittelbar folgende Stufe und über diese sämtliche folgenden Stufen beeinflussen. Diese Beeinflussung lässt sich in einfachster Weise so -erklären, dass die erste Schalt stufe, die von der ihr zugeordneten Einrichtung Frei- potential erhält, sämtliche ihr folgenden Stufen an der Abgabe eines Bezeichnungspotentials hindert, während sie selbst Bezeichnungspotential abgibt. Durch die genannte Kettenschaltuno, wird also zu nächst die Eindeutigkeit der Bezeichnungspotential- abgabe erreicht; ausserdem wird gleichzeitig eine be stimmte Bezeichnungsreihenfolge erhalten, in der die Abgabe des Bezeichnungspotentials erfolgt.
Als in jeder Stufe vorzusehendes, die Verbindung zwischen Koppeleingang und Koppelausgang bildendes Mittel wird bei einzelnen Ausführungsbeispielen des Haupt patentes<B>je</B> ein Richtleiter verwendet. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird diese Verbindung zwi schen Koppeleingang und Koppelausgang in jeder Stufe durch einen Transistor gebildet. Da Transistoren im Gegensatz zu Richtleitern steuerbare Mittel sind, eröffnet sieh durch ihre Verwendung eine beträcht liche Freizügigkeit für die restliche Anordnung sol cher Stufen. Dieser Transistor ist mit seinem Emitter an den Koppeleingang und mit seinem Kollektor an den Koppelausgang geschaltet.
Er führt dann Strom, wenn der Koppeleingang Freigabepotential er hält und seiner Basis, die an den Prüfeingang geschal tet ist, Belegtpotential zugeführt wird. In diesem Fall überträgt der Transistor das dem Koppeleingang zu geführte Freigabepotential zum Koppelausgang und versetzt damit die folgende Stufe in die Lage, Be zeichnungspotential oder ebenfalls Freigabepotential abzugeben.
Bei Auswahlschaltungen mit sehr grosser Stufen zahl kann es vorkommen, dass bei Kettenschaltung bereits vorgeschlagener Schaltstufen die Strombela stung der in den ersten Schaltstufen befindlichen<B>je-</B> weils die Verbindung zwischen Koppeleingang und Koppelausgang bildenden Transistoren zu gross wird, wenn erst eine der letzten Schaltstufen in der Lage ist, Bezeichnungspotential abzugeben, da diese Transisto ren sämtliche in den folgenden Schaltstufen ver brauchten Ströme übertragen müssen.
Eine weitere bei Auswahlschaltungen mit sehr grosser Stufenzahl manchmal als nachteilig empfundene Eigenschaft be steht darin, dass längs der Kettenschaltung ein Span nungsabfall auftritt, der sich aus den Spannungsabfäl len der Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren von Freigabepotential abgebenden Schaltstufen zu sammensetzt. Da in der Bezeichnungspotential abge benden Schaltstufe das Bezeichnungspotential direkt aus dem dieser Schaltstufe zugeführten Freigabepoten tial abgeleitet wird, führt dies dazu, dass das z. B. von der letzten Schaltstufe abgegebene Bezeichnungs potential niedrigf,3r ist als das z. B. von der ersten Schaltstufe abgegebene Bezeichnungspotential.
In manchen Fällen ist diese Eigenschaft unerwünscht. Diese Eigenschaft zu beseitigen und damit eine Schalt stufe zu schaffen, bei der das am Koppelausgang ge gebenenfalls abgegebene Freigabepotential genau den gleichen Wert wie das dem Koppeleingang zugeführte Freigabepotential besitzt, ist Aufgabe der vorliegen den Erfindung, die von einer Schaltstufe ausgeht, bei der die Verbindung zwischen Koppeleingang und Koppelausgang durch einen Transistor gebildet ist. Dazu besitzt die erfindungsgemässe Schaltstufe das zusätzliche Merkmal, dass der die Verbindung zwi schen Koppeleingang und Koppelausgang bildende Transistor Teil eines Verstärkers ist, dessen Eingang an den Koppeleingang und dessen Ausgang an den Koppelausgang geschaltet ist.
Schaltstufen, die dieses zusätzliche Merkmal auf weisen, lassen sich mit den verschiedensten Mitteln verwirklichen. Im folgenden wird anhand der anlie genden Figur ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die Abgabe des Bezeichnungspotentials mit tels eines Transistors erfolgt, der den die Verbindung zwischen Koppeleingang und Koppelausgang bilden den Transistor steuert.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemässe Schaltstufe und die erfindungsge mässe Verwendung beschrieben.
Die im folgenden beschriebene Schaltstufe enthält zwei Transistoren Tl und T2 des gleichen Leitungs typs, hier pnp-Transistoren, von denen nur der Emit- ter des Transistors Tl an den Koppeleingang kl, der Emitter des Transistors T2 dagegen an den positiven Pol einer Spannungsquelle <B>U3</B> geschaltet ist.
Der Kol lektor des einen Transistors Tl ist unmittelbar an den Bezeichnungsausgang z und über einen Widerstand R7 an den negativen Pol einer Spannungsquelle Ul geschaltet; die Basis dieses Transistors Tl ist über einen Widerstand R2 an den Prüfeingang<B>p</B> und über einen Widerstand R3 an den positiven Pol einer Span nungsquelle<B>U2</B> geführt. Der Kollektor des anderen Transistors T2 ist unmittelbar an den Koppelausgang <B>k2</B> geschaltet; er kann ausserdem auch, worauf im Hauptpatent näher eingegangen wird, über einen Widerstand (in der Figur nicht dargestellt) an den negativen Pol der Spannungsquelle Ul geschaltet sein.
Die Basis dieses Transistors T2 liegt über einen Wi derstand R5 am positiven Pol der Spannungsquelle <B>U2</B> und über in Reihe geschaltete Widerstände R6 und Rl am negativen Pol der Spannungsquelle Ul. Der Verbindungspunkt der Widerstände R6 und Rl ist über einen Richtleiter Gl mit dem Bezeichnungs ausgang z verbunden. Die einen zusätzlichen Eingang n mit dem Koppelausgang<B>k2</B> und mit dem Verbin dungspunkt der Widerstände Rl und R6 verbinden den Richtleiter<B>G2</B> bzw. <B>G3</B> dienen zur elektronisch gesteuerten Festlegung des Nullpunktes bei der Be zeichnungsreihenfolge.
Die bisher beschriebene Teil anordnung der Schaltstufe deckt sich, mit Ausnahme der Anschaltung des Emitters des Transistors T2 an die Spannun <B>'</B> gsquelle <B>U3</B> statt an den Koppeleingang kl, mit Anordnungen, wie sie in den Fig. <B>10, 11,</B> 12 und<B>17</B> des Hauptpatentes als Ausführungsbeispiele gezeigt sind.
Zusätzlich ist ein Transistor<B>T3,</B> hier pnp-Tran- sistor, vorgesehen, dessen Emitter mit dem Emitter des Transistors T2 und dessen Kollektor mit dem Verbindungspunkt der Widerstände Rl und R6 ver bunden ist. Die Basis dieses Transistors<B>T3</B> ist über einen Widerstand R8 an den positiven Pol der Span- nungsquelle <B>U2</B> und über eine Reihenschaltung von zwei Widerständen R9 und RIO an den negativen Pol der Spannungsquelle Ul geschaltet. Der Verbin dungspunkt dieser beiden Widerstände R9 und R10 ist über einen Richtleiter G4 an den Koppeleingang <B><I>k</I> 1</B> geführt.
Die durch die Spannungsteiler aus den Wider ständen R5, R6 und Rl bzw. aus den Widerständen R8, R9 und R10 und die Spannungsquellen<B>U2</B> und <B>UI</B> bestimmten Basispotentiale der Transistoren T2 und<B>T3</B> sind so gewählt, dass beide Transistoren bei Fehlen weiterer Aussteuerung Strom führen würden. Der Transistor<B>T3</B> führt Strom, drückt aber dem Ver bindungspunkt der Widerstände Rl und R6 sein posi tives Kollektorpotential auf, das etwa gleich dem von der Spannungsquelle<B>U3</B> gelieferten positiven Poten tial ist.
Damit wird das Basispotential des Transistors T2 so weit in positiver Richtung verschoben, dass dieser Transistor T2 gesperrt ist.
Wie im Hauptpatent im einzelnen ausgeführt, muss eine Schaltstufe zur Lösung der ihr im Rahmen einer Auswahlschaltung gestellten Aufgaben drei Kri terien genügen, die sich wie folgt darstellen: <B>1.</B> wenn der Koppeleingang das Freigabepotential und der Prüfeingang das Freipotential besitzt, dann besitzt der Bezeichnungsausgang das Bezeichnungs- potcntial und der Koppelausgang das Sperrpotential-, 2. wenn der Koppeleingang das Freigabepotential und der Prüfeingang das Belegtpotential besitzt, dann besitzt der Bezeichnungsausgang das neutrale Poten tial und der Koppelausgang das Freigabepotential;
<B>3.</B> wenn der Koppeleingang das Sperrpotential besitzt, dann besitzt der Bezeichnungsausgang das neutrale Potential und der Koppelausgang das Sperr potential, unabhängig davon, welches Potential der Prüfeingang besitzt.
Für die Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltstufe ist es ausreichend, nachzuweisen, dass und in welcher Weise sie den vorstehend genannten drei Kriterien genügt, da eine solche Schaltstufe dann ohne weiteres mit gleichartigen Schaltstufen zu einer Aus wahlschaltung zusammengeschaltet werden kann. Aus Gründen der Einfachheit werden im folgenden die beiden Werte, die jedes Potential annehmen kann, als positives und negatives Potential bezeichnet, Diese beiden Bezeichnungen beziehen sich stets auf einen aus den beiden Werten zu bildenden Mittelwert, der in wechselseitiger Abhängigkeit mit sonstigen, der Schaltstufe zugeführten Potentialen, wie z. B. Tran- sistorvorspannungen, zu wählen ist; sie sind deshalb als Relativwerte zu betrachten.
Als Grenzfall kann auch einer der beiden Potentialwerte verschwinden, was bedeutet, dass dann der betreffende Eingang oder Ausgang überhaupt kein definiertes Potential erhält bzw. abgibt. Da aber dieser Grenzfall nur eine anord- nungmässige Vereinfachung darstellt und stets auf den Fall eines geeigneten definierten Potentials zurück geführt werden kann, bildet er keine Ausnahme.
Bei dem im folgenden erläuterten Ausführungs beispiel sind das Freigabepotential, das Bezeichnungs- potential und das Belegtpotential positiv; das Frei potential und das neutrale Potential sind negativ, während das Sperrpotential durch Verschwinden eines definierten Potentials zum Ausdruck kommt.
Wenn dem Koppeleingang kl das positive Frei gabepotential und dem Prüfeingang<B>p</B> das negative Freipotential zugeführt wird, so wird durch das Frei potential die über Widerstand R3 zugeführte Vor- spannung der Basis des Transistors Tl so stark ab gesenkt, dass dieser Transistor Tl in den stromführen den Zustand gesteuert wird und sein nun positives Kollektorpotential am Bezeichnungsausgang z als Be zeichnungspotential auftritt.
Das Freigabepotential ge langt im weiteren über den durchlässigen Richtleiter G4 zum Spannungsteiler aus den Widerständen R8, R9 und R10 und verlagert das Basispotential des Transistors<B>T3</B> so weit in positiver Richtung, dass dieser Transistor gesperrt wird. Da gleichzeitig aber das Bezeichnungspotential des Bezeichnungsausgangs z über den durchlässigen Richtleiter Gl zum Ver bindungspunkt der Widerstände Rl und R6 gelangt, bleiben am Spannungsteiler mit den Widerständen Rl, R6 und R5 etwa die gleichen Potentialverhält nisse wie bei Stromfluss im Transistor<B>T3</B> erhalten, wodurch der Transistor T2 gesperrt bleibt.
Das Feh len eines definierten Potentials am Koppelausgang<B>k2</B> infolge Sperrung des Transistors T2 ist gleichbedeu tend mit dem Auftreten eines definierten Sperrpoten tials.
Wenn dem Koppeleingang kl das positive Frei gabepotential und dem Prüfeingang<B>p</B> das positive Belegtpotential zugeführt wird, dann unterstützt das Belegtpotential das der Basis des Transistors Tl von der Spannungsquelle<B>U2</B> zugeführte positive Potential, wodurch dieser Transistor Tl gesperrt wird, und das seinem Kollektor von der Spannungsquelle Ul zuge führte negative Potential am Bezeichnungsausgang z als neutrales Potential auftritt.
Im weiteren verlagert das positive Freigabepotential, das über den durch lässigen Richtleiter G4 zum Spannungsteiler aus den Widerständen R8, R9 und R10 kommt, die Basisvor- spannung des Transistors<B>T3</B> so stark in positiver Richtung, dass dieser Transistor<B>T3</B> gesperrt wird.
Da mit erhält die Basis des Transistors T2 die nur durch den Spannungsteiler aus den Widerständen Rl, <I>R6</I> und R5 und die Spannungsquellen Ul und<B>U2</B> be stimmte Vorspannung, durch die, wie an früherer Stelle beschrieben, der Transistor 72 in den strom führenden Zustand gesteuert wird und nun sein posi tives Kollektorpotential dem Koppelausgang<B>k2</B> als Freigabepotential zuführt.
Wenn dem Koppeleingang kl das negative Sperr potential oder kein definiertes Potential zugeführt wird, dann kann der Transistor Tl mangels positiven Emitterpotentials auch bei Zuführung des negativen Freipotentials zum Prüfeingang<B>p</B> nicht in den strom führenden Zustand gesteuert werden, wodurch der Bezeichnungsausgang z sein negatives Potential als neutrales Potential beibehält. Der Transistor<B>T3</B> bleibt auf Grund seiner festen Basisvorspannung im strom führenden Zustand und verlagert damit das Basis potential des Transistors T2 so stark in positiver Richtung, dass dieser Transistor T2 gesperrt ist.
Das Fehlen eines definierten Potentials am Koppelausgang <B>k2</B> infolge dieser Sperrung des Transistors T2 ist gleichbedeutend mit dem Auftreten des Sperrpoten tials. Der Richtleiter Gl verhindert, dass das positive Kollektorpotential des Transistors<B>T3</B> fälschlich am Bezeichnungsausgang z als Bezeichnlungspotential auf tritt.
Da bei Stromfluss im Transistor<B>T3</B> durch dessen Bnsisstrom am Widerstand R10 ein, wenn auch nur geringer Spannungsabfall auftritt, der das Potential des Verbindungspunktes der Widerstände R9 und <I>R</I><B>10</B> etwas in positiver Richtung verschiebt, könnte bei Zuführung des negativen Freipotentials zum Prilf- eingang <B>p</B> im Transistor Tl ein geringer Strom flie ssen, der das sonst nur durch die Spannungsquelle Ul bestimmte neutrale Potential des Bezeichnungsaus gangs z ebenfalls etwas in positiver Richtung verschie ben würde.
Dieser Einfluss wird jedoch durch den Richtleiter G4 unterdrückt, der für die genannte am Widerstand R10 auftretende Potentialverlagerung sperrend wirkt.
Wie aus vorstehender Erläuterung der Wirkungs weise zu ersehen, erfüllt die dargestellte Schaltstufe die an früherer Stelle genannten drei Kriterien und kann daher ohne weiteres in Auswahlschaltungen Verwendung finden. Der durch sie erzielte Fortschritt, dass zwischen Koppeleingang und Koppelausgang kein Spannungsabfall auftritt, kommt, wie aus der Erläu terung und der Figur zu entnehmen, beim hier be trachteten Ausführungsbeispiel dadurch zustande, dass der Emitter des die Verbindun '-zwischen dem Kop peleingang kl und Koppelausgang<B>k2</B> bildenden Tran sistors T2 nicht an den Koppeleingang kl,
sondern an den positiven Pol der Spannungsquelle<B>U3</B> geschal tet ist und dass dieser Transistor T2 zur Weitergabe des dem Koppeleingang kl gegebenenfalls zugeführte Freigabepotentials durch eigene Mittel, nämlich den Transistoren<B>T3,</B> gesteuert wird.
Dadurch, dass bei einer aus solchen Schaltstufen aufgebauten Auswahl schaltung das von einer Schaltstufe gegebenenfalls ab zugebende Freigabepotential nicht von dem ihr von der vorhergehenden Schaltstufe zugeführten Freigabe potential, sondern von einer festen Spannungsquelle, nänflich der Spannungsquelle<B>U3,</B> abgeleitet wird, herrschen in sämtlichen Schaltstufen genau die glei chen Potentialverhältnisse, wodurch die von den ein zelnen Schaltstufen gegebenenfalls abzugebenden Be zeichnungspotentialen untereinander vollkommen gleich sind.
Für die Verwendung der erfindungsgemässen Schaltstufe eröffnen sich zwei Möglichkeiten. Eine Auswahlschaltung kann aus lauter gleichen Schaltstu fen aufgebaut werden. Diese Auswahlschaltung kann dann eine unbegrenzte Zahl von Schaltstufen umfas sen und ergibt dabei ein Höchstmass an übereinstim- mung der von den einzelnen Schaltstufen abgegebenen Bezeichnungspotentiale. Abweichend davon kann aber auch so vorgegangen werden, dass die gesamte Aus wahlschaltung in einzelne Teilkettenschaltungen auf geteilt wird.
Diese Teilkettenschaltungen werden aus Schaltstufen bereits früher vorgeschlagener Art ge bildet und umfassen für sich jeweils so viele Schalt stufen, dass der bei den bereits vorgeschlagenen Schaltstufen auftretende Spannungsabfall noch in den jeweils zulässigen Grenzen bleibt. Aufeinanderfol- gende Teilkettenschaltungen werden dann jeweils über eine vorstehend beschriebene Schaltstufe zusammen geschaltet. Bei einer derart aufgebauten Auswahl schaltung summieren sich dann nicht die Potential abfälle sämtlicher Stufen, sondern nur die Potential abfälle in den einzelnen Teilkettenschaltungen, so dass sich also auch auf diese Weise Auswahlschal tungen mit unbegrenzter Zahl der Schaltstufen auf bauen lassen.
Durch die Freizügigkeit bei der Wahl der Stufenzahl für die Teilkettenschaltungen lassen sich dabei die Potentialunterschiede auf beliebig kleine Werte herabdrücken.
Die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Schaltstufe und der erfindungsgemässen Verwendung weisen die Merkmale des Patentanspruches<B>1</B> resp. Patentanspruches II des Hauptpatentes auf.