Logische Schaltung Die Erfindung betrifft eine logische Schaltung mit wenigstens einem Ausgang und mehreren Eingängen, welch letztere in zwei Gruppen von je wenigstens einem Eingang unterteilt werden können, wobei die Schaltung auf einen Sprung in den Spannungen eines oder meh rerer ihrer Eingänge anspricht durch das Geben oder Nicht-Geben eines einen bestimmten Spannungspegel überschreitenden Ausgangs-Impulses, und zwar in Abhängigkeit von den Spannungen, die bis zum Zeit punkt, in dem dieser Sprung oder diese Sprünge auf treten, an die Eingänge mit Spannungen ohne Sprung gelegt sind.
Die erfindungsgemässe Schaltung ist da durch gekennzeichnet, dass die Schaltung eine Reaktanz (Kondensator, Induktivität) enthält, deren beide Enden je über einen Widerstand mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden sind, und jeder Ein gang der einen Gruppe von Eingängen über eine Diode mit dem einen Ende der Reaktanz und jeder Eingang der anderen Gruppe von Eingängen über eine Diode mit dem anderen Ende der Reaktanz verbunden ist, wobei sämtliche Dioden auf die Reaktanz zu oder von der Reaktanz weggerichtet sind und dass der Ausgang mit einem der Enden der Reaktanz verbunden ist.
Eine solche Schaltung lässt sich in zahlreichen logi schen Netzwerken anwenden, von denen hier vorläufig die umklappbare bistabile Triggerschaltung und das Schieberegister genannt werden. Auch können zwei oder mehr solche Schaltungen in Reihe gelegt werden.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein Schema des Ausführungsbeispiels; Fig. 2 zeigt eine bistabile Triggerschaltung, in der das Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes angewendet ist und die gleichzeitig als Frequenzhalbie- rungsschaltung dienen kann; Fig. 3 zeigt ein Schieberegister, in dem Schaltungen nach Fig. 1 angewendet sind. In Fig. 1 besitzt der Block 1 sieben Eingänge 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und einen Ausgang 9.
Diese Eingänge sind in eine Gruppe von drei untereinander gleichwertigen Eingängen 2, 3, 4 und eine Gruppe von vier gleichfalls untereinander gleichwertigen Eingängen 5, 6, 7, 8 unterteilt. Diesen Eingängen werden die zweiwertigen Signale<I>a, b, e, d, e, f,</I> g zugeführt. Die beiden Werte dieser Signale entsprechen einer Spannung auf hohem Pegel (Signalwert 1) und einer Spannung auf niedrigem Pegel (Signalwert 0). Beispielshalber sei angenommen, dass der hohe Pegel Erdpotential und dass der niedrige Pegel eine gegenüber Erdpotential negative Spannung von der Grösse e ist. Das mit p bezeichnete Ausgangs signal ist gleichfalls zweiwertig, Der Signalwert 1 ent spricht einem Erdpotential überschreitenden positiven Impuls und der Signalwert 0 einem Erdpotential nicht überschreitendendem Impuls.
Die Schaltung ist derart, dass das Ausgangssignal p den Wert 1 besitzt, wenn wenigstens eines der drei Signale<I>a, b,</I> c den Wert 1 hat, aber alle vier Signale<I>d, e, f,</I> g den Wert 0 haben und wenn wenigstens eines der vier Signale<I>d, e, f</I> und g vom Wert 0 auf den Wert 1 springt. In allen übrigen Fällen hat das Ausgangssignal den Wert 0.
In Fig. 1 ist die vorerwähnte Reaktanz ein Konden sator 10, dessen eine Elektrode über einen Widerstand 18 und dessen andere Elektrode über einen Widerstand 19 mit einer negativen Spannungsquelle B mit der Spannung e verbunden ist. Die drei Eingänge 2, 3, 4 sind je über eine Diode mit gegen den Kondensator zu gerichtetem Durchlasssinn mit der zuerstgenannten Elektrode des Kondensators 10 verbunden. Dies sind die Dioden 11, 12, 13. Ebenso sind die vier Eingangs klemmen 5, 6, 7, 8 je über Dioden 14, 15, 16, 17 mit der anderen Elektrode des Kondensators 10 verbunden.
Der Ausgang 9 ist über eine Diode 20 mit von dem Kondensator weggerichtetem Durchlasssinn mit der zuerstgenannten Elektrode des Kondensators 10 ver- Bunden. Der Punkt, in dem die eine Elektrode des Kondensators 10, die Dioden 11, 12, 13 und der Wider stand 18 zusammenkommen, wird als Punkt 21 be zeichnet, und der Punkt, in dem die andere Elektrode des Kondensators 10, die Dioden 14, 15, 16, 17 und der Widerstand 19 zusammenkommen, wird als Punkt 22 bezeichnet. Gegebenenfalls ist der Ausgang 9 über einen Widerstand 23 an Erde gelegt.
Es ist leicht einzusehen, dass der Punkt 21 eine hohe Spannung (= Erdpotential) hat, wenn wenigstens eines der Signale<I>a, b</I> oder c den Wert 1 hat, und dass der Punkt 22 eine hohe Spannung hat, wenn wenigstens eines der Signale<I>d, e, f</I> oder g den Wert 1 hat. Wenn aber<I>a = b = c</I> = 0 ist, so hat der Punkt 21 eine nied rige Spannung (-e), und wenn<I>d = e = f = g</I> = 0 ist, so hat der Punkt 22 eine niedrige Spannung.
Es sei angenommen, dass nur das dem Eingang 8 zugeführte Signal g vom Wert 0 auf den Wert 1 sprin gen kann, oder umgekehrt. Die übrigen Signale<I>a, b,</I> <I>c, d, e, f</I> sind konstant, haben also dauernd den Wert 1 oder dauernd den Wert 0. Einfachheitshalber wird ein Sprung des Signals g vom Wert 0 auf den Wert 1 als positiver Sprung und ein Sprung vom Wert 1 auf den Wert 0 als negativer Sprung bezeichnet: Es sind folgende Fälle möglich:
1. a oder b oder c hat den Wert 1; d oder e oder f f hat den Wert 1; g weist einen positiven Sprung auf.
<I>2. a</I> oder<I>b</I> oder c hat den Wert 1; d oder e oder<I>f</I> hat den Wert 1; g weist einen negativen Sprung auf; 3. a oder<I>b</I> oder c hat den Wert<I>1; d,</I> e und f haben den Wert 0; g weist einen positiven Sprung auf; <I>4. a</I> oder<I>b</I> oder c hat den Wert<I>1; d,</I> e und f haben den Wert 0; g weist einen negativen Sprung auf; <I>5. a, b</I> und c haben den Wert 0; d oder e oder f hat Wert 1; g weist einen positiven Sprung auf; <I>6. a, b</I> und c haben den Wert 0; d oder e oder f hat den Wert 1; g weist einen negativen Sprung auf; <I>7. a, b</I> und c haben den Wert 0;<I>d, e</I> und.f haben den Wert 0; g weist einen positiven Sprung auf;
<I>B. a, b</I> und c haben den Wert 0; d,<I>e</I> und f haben den Wert 0; g weist einen negativen Sprung auf.
Nun hat der Punkt 21 in den Fällen 1, 2, 3 und 4 vor dem Auftreten des Sprunges im Signal g und hin reichende Zeit nach dem Auftreten dieses Sprunges ein hohes Potential und in den Fällen 5, 6, 7 und 8 ein nied riges Potential. Der Punkt 22 hat in den Fällen 1, 2, 5 und 6 vor und nach dem Auftreten des Sprunges im Signalg ein hohes Potential. Der Sprung ändert demnach nichts am Potential des Punktes 22 in den Fällen 1, 2, 5 u. 6.
In den Fällen 3 und 7 hat der Sprung im Potentialg aber zur Folge, dass das Potential des Punktes 22 vom niedrigen auf den hohen Wert springt, denn in diesen Fällen ist vor dem Auftreten des Sprunges<I>d = e = f =</I> <I>g</I> = 0 und nach dem Auftreten des Sprunges<I>d = e =</I> <I>f = 0, g = 1</I> (also<I>d</I> oder e oder<I>f</I> oder g hat den Wert 1). In den Fällen 3 und 7 tritt, infolge des Sprun ges in der Spannung des Punktes 22, also im Punkt 21 ein positiver Impuls auf, dessen Amplitude nahezu gleich dem Sprung in der Spannung des Punktes 22 und also gleich e ist. Dieser Impuls geht im Falle 3 vom hohen Potential aus und wird dann also von der Diode 20 als positiver Impuls nach dem Ausgang 9 weiter geleitet.
Im Falle 7 geht dieser Impuls vom niedrigen Potential aus, so dass seine Spitze das hohe Potential nicht überschreitet und dieser Impuls also nicht von der Diode durchgelassen wird. In den Fällen 4 und 8 hat der Sprung im Signal g zur Folge, dass das Potential des Punktes 22 vom hohen auf den niedrigen Wert springt, denn vor dem Auftreten des Sprunges ist <I>d = e = f = 0, g = 1</I> (d oder e oder f oder g hat den Wert 1) und nach dem Auftreten des Sprunges ist <I>d = e = f = g = 0.</I> Dieser Sprung im Potential des Punktes 22 bewirkt einen negativen Impuls im Punkt 21, jedoch kann dieser negative Impuls die Diode 20 nicht passieren. Es ergibt sich also, dass das Ausgangs signal nur im Falle 3 den Wert 1 und in sämtlichen anderen Fällen den Wert 0 hat.
Wenn der Widerstand 23 weggelassen wird, können am Ausgang 9 auch das hohe Potential nicht über schreitende Impulse auftreten, welch letztere Impulse dem Signalwert 0 entsprechen. Wenn auch die Diode 20 weggelassen wird, so kann das Ausgangssignal auch negative Impulse enthalten. die aber gleichfalls dem Signalwert 0 entsprechen. Weiterhin ist leicht einzu sehen, dass die Reaktanz auch eine Induktionsspule sein kann.
Fig. 2 zeigt die Anwendung einer Schaltung nach der Erfindung zur Erzielung einer bistabilen Trigger- schaltung, welche durch die Vorderflanken eines Block signals umklappt. Diese Schaltung erfüllt gleichzeitig die Funktion einer Frequenzhalbierungsschaltung. In dieser Figur bezeichnet 30 eine bistabile Triggerschal- tung, wie z. B. im Artikel von J.
E. Flood, Junction- Transistor Trigger Circuits (Wireless Engineer, pub- lished by Riffe and Sons Limited, Dorset House, Starr ford Street, London, S. E. 1, May 1955, Seiten 122-130) beschrieben.
Diese Triggerschaltung besitzt zwei Ein gänge 66 und 67 und zwei Ausgänge 62 und 63 sowie zwei Transistoren 31, 32, sechs Widerstände 33, 34, 35, 36, 37, 38 und zwei Dioden 39 und 40, welch letztere gegebenenfalls auch weggelassen werden können. Diese Schaltelemente sind auf die in der Figur darge stellte Weise miteinander verbunden, und die Wir kungsweise dieser Schaltung wurde im vorstehend an gegebenen Artikel beschrieben, so dass darauf nicht eingegangen zu werden braucht. Weiterhin bezeichnet 60 eine logische Schaltung, die Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit vier Eingängen 62, 63, 64, 65, die in die beiden Gruppen 62, 64 und 63, 65 unterteilt werden können, und zwei Ausgänge 66, 67.
Die Reaktanz ist wieder ein Kondensator 61, dessen beide Elektroden über die Widerstände 76 und 77 mit einem Punkt nega tiven Potentials verbunden sind. Fig. 2 zeigt die Art und Weise, wie die Ausgänge der Triggerschaltung 30 mit zwei ungleichwertigen Eingängen der logischen Schaltung 60 verbunden sind und wie die Ausgänge der logischen Schaltung 60 mit den Eingängen der Triggerschaltung verbunden sind. Die beiden anderen ungleichwertigen Eingänge 64, 65 der logischen Schal- tung 60 sind miteinander verbunden und empfangen ein Blocksignal 78.
Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist wie folgt. Angenommen sei, dass in einem bestimmten Zeitpunkt der Transistor 31 stromführend und der Transistor 32 gesperrt ist. Die Klemme 62 hat dann Erdpotential und die Klemme 63 ein negatives Potential. Wenn die Po tentiale der Klemmen 64 und 65 beim Auftreten der nächstfolgenden Vorderflanke des Blocksignals plötz lich ansteigen, treten positive Impulse in den Verbin dungspunkten 74 und 75 zwischen den Elektroden des Kondensators 61 und den Ein- und Ausgängen der logischen Schaltung 60 auf. Jedoch nur der im Punkt 74 auftretende Impuls überschreitet Erdpotential, so dass nur die Basiselektrode des Transistors 31 einen im positiven Bereich liegenden Impuls empfängt.
Hier durch wird der Transistor 31 gesperrt und der Transi stor 32 stromführend, d. h. die Triggerschaltung 30 ist umgeklappt worden. Bei der dann nächstfolgenden Vorderflanke des Blocksignals klappt die Trigger- schaltung 30 aus ähnlichen Gründen wieder zurück.
Fig. 3 zeigt die ersten Abschnitte eines aus Trigger- schaltungen 301, 302, 303. . . und logischen Schal tungen 601,2, 602,3, <B>...</B> der Typen nach Fig. 2 auf gebauten Schieberegister sowie die Art und Weise, wie die Ein- und Ausgänge dieser Schaltungen miteinander verbunden sein müssen. Die Eingänge der ersten Trig- gerschaltung 301 des Schieberegisters sind gleichzeitig die Eingänge des Schieberegisters als Ganzes. Die Ausgänge der letzten Triggerschaltung <B>30,</B> sind gleich zeitig die Ausgänge des Schieberegisters als Ganzes.