DE1026787B - Bistabile, einen Transistor verwendende Kippschaltung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die bekannten bistabilen Kippschaltungen lassen sich bezüglich der Polarität der Steuerimpulse in zwei Gruppen einteilen: Bei der einen Gruppe führen Impulse gleicher Polarität abwechselnd zu Ein- bzw. Ausschaltung der bistabilen Kippschaltung, die im folgenden auch kurz als Trigger bezeichnet wird, während bei der anderen Gruppe ein Impuls bestimmter Polarität nur einen bestimmten der beiden möglichen Schaltzustände bewirken kann. Bei den Triggern der zuerst genannten Gruppe gelangen die Impulse gleicher Polarität über Dioden abwechselnd an zwei verschiedene Punkte der Schaltung an denen die an sich gleichen Impulse entgegengesetzte Schaltzustände verursachen. An welchem der beiden Punkte ein zugeführter Impuls wirksam sein soll, wird durch der Schaltung entnommene, vom Schaltzustand abhängige und den Dioden zugeführte Steuerspannungen bestimmt. Es ist weiterhin bekannt, einen Trigger der zuerstgenannten Gruppe mit einem Transistor und einer Triode aufzubauen. Eine unangenehme Eigenschaft dieses Triggers bedeutet die Empfindlichkeit der Schaltung gegenüber Schwankungen der Form der Eingangsimpulse und der Speisespannungen und gegenüber Änderungen der elektrischen Werte der Schaltelemente, wie sie beim Austausch unvermeidlich sind. Außerdem bedeutet die für die Triode erforderliche Anoden- und Heizspannungsquelle einen gewissen Aufwand. Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil bei bistabilen, einen Transistor verwendenden Kippschaltungen, denen aufeinanderfolgende Eingangsimpuilse gleicher Polarität zugeführt werden, die über steuerbare Kopplungsglieder abhängig vom Schaltzustand an zwei verschiedenen Punkten der Schaltung wirksam werden, dadurch, daß eine durch Vorspannung gesperrte Diode in einem stabilen Zustand den Emitterstrom unterbricht und die Vorspannung der Diode im zweiten stabilen Zustand durch eine am Basiswiderstand auftretende Spannung aufgehoben wird. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die Vorspannung der Diode durch eine in Reihe mit dem Basiswiderstand geschaltete und vom Basisstrom durchflossene Spannungsquelle, mit der eine weitere, nur vom Kollektorstrom durchflossene Spannungsquelle im Sinne einer Spannungserhöhung in Reihe geschaltet ist.

Weitere Merkmale der Erfindung enthält die an Hand eines Ausführungsbeispiels erläuterte Beschreibung eines Ausf ührungsbei spiels. In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein Schaltbild der bistabilen Kippschaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 der Emitterstrom des Transistors in Abhängigkeit von der Emitterspannung,

Fig. 3 der Basisstrom des Transistors in Abhängigkeit von der Basisspannung.

Bistabile, einen Transistor
verwendende Kippschaltung

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m.b.H.,
Smdelfingen (Württ.), Böblinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. April 1954

Raymond Walter Emery,
Poughkeepsie, N, Y. (V. St. A.),-ist als Erfinder genannt worden

Die stabile Kippschaltung mit einem einzigen Transistor 10 ist in Fig. 1 dargestellt. Der Transistor besteht aus einem Halbleiter 11 mit einer Basiselektrode 12, einer Emitterelektrode 13 und einer Kollektorelektrode 14. Es können sowohl Punktkontakt- als auch Flächentransistoren benutzt werden. Der Halbleiter 11 kann z. B, aus Germanium des N-Typs bestehen, es kann aber auch der P-Typ verwendet werden, wenn geringfügige Polaritätsänderungen in der Schaltung vorgenommen werden.

Der Widerstand 15 liegt zwischen der Basiselektrode und der Spannungsquelle 16, die als Batterie mit geerdetem, negativem Pol dargestellt ist. Der Widerstand 17 ist zwischen die Kollektorelektrode 14 und eine weitere Spannungsquelle, z. B. eine Batterie 18 mit geerdetem, positivem Pol, eingeschaltet. Die derart gepolten Spannungsquellen bilden die Spannungsquelle für den Kollektor. Durch die Reihenschaltung vom Widerstand 19 und Diode 20 ist die Basiselektrode 12 mit der Kollektorelektrode 14 verbunden, der Grund wird später erläutert. ,

Die Ausgangsklemme21 ist an die Sammelelektrode und die Ausgangsklemme 22 an Erde angeschlossen. Die am Belastungswiderstand 17 entstehenden Ausgangsspannungen lassen sich an Klemme 21 (und 22) abgreifen und für verschiedene, an sich bekannte Steuerzwecke verwenden. Eine zusätzliche Ausgangsspannung läßt sich noch am Basiswiderstand 15 bzw an den Klemmen 36 und 37 abgreifen.

Die Emitterelektrode 13 ist über den nichtlinearen

709 957/124

3 4

Widerstand, ζ. B. die Kristalldiode 23, geerdet und ist dieser Bedingung etwa der an der Basiselektrode 12

ferner über die Diode 26 und den Kondensator 27 mit weil diese jetzt negativer vorgespannt ist (Fig. 3) und

der Eingangsklemme 24 verbunden. Die Klemme 24 die Batterie 18 einen Strom über Widerstand 17 treibt,

ist außerdem über den Kondensator 28 an den Ver- In diesem Zustand hoher Leitfähigkeit bleiben nega-

bindurigspunkt29 der beiden vorher erwähnten Schalt- 5 tive Störimpulse, die an den Eingangsklemmen auf -

elemente 19 und 20 angeschlossen, während die Ein- treten oder den regulären Eingangsimpulsen überlagert

gangsklemme 25 geerdet ist. Der Widerstand 30 liegt sind, an der Emitterelektrode unwirksam, weil die

zwischen dem geerdeten Anschluß der Diode 23 und Diode durch die Spannung der Basiselektrode ge

dem Verbindungspunkt 31 der Diode 26 und des Kon- sperrt ist.

densators 27. An Punkt 31 ist außerdem ein Wider- io Wenn; die Leitfähigkeit des Transistors ihren hohen stand 32 in Reihe mit einer weiteren Diode 33 ange- Wert einnimmt, wie vorher beschrieben, steigt der schlossen, die am Punkt 31 mit der Basiselektrode 12 Kollektorstrom wesentlich und es erscheint an der verbunden ist. mit dem Widerstand 17 verbundenen Klemme 21 eine Wenn der Transistor zunächst im Zustand geringer Ausgangsspannung. Der Strom durch den Widerstand Leitfähigkeit betrachtet wird, führt der Punkt 31 eine 15 15 nimmt ebenfalls zu (Fig. 3), so daß auch eine an niedrigere Spannung als die Basiselektrode, weil der diesem Widerstand entstehende Ausgangsspannung Punkt 31 an den Abgriff des aus den Widerständen an den Klemmen 36 und 37 verfügbar ist. Die Am-30 und 32 gebildeten und zwischen Punkt 34 und Erde plitude dieser Ausgangsspannungen läßt sich in beliegenden Spannungsteilers angeschlossen ist. Die kannter Weise aus den Kennlinien (Fig. 2,3) entPolarität der einen nichtlineären Widerstand 26 dar- 20 nehmen.

stellenden Diode ist derart gewählt, daß die Emitter- Der Transistor wird von dem Zustand hoher Leitelektrode 13 dieselbe Spannung wie der Punkt 31 auf- fähigkeit in den niedriger Leitfähigkeit umgeschaltet, weist, die niedriger als die an der- Basiselektrode 12 wenn ein nachfolgender positiver Impuls gleicher ist. In diesem Zustand herrscht am Punkt 29 dieselbe Stärke und Form den Eingangsklemmen 24 und 25 negative Spannung wie an der Kollektorelektrode 14, 25 zugeführt wird. Dieser Impuls gelangt wiederum über da der Punkt 29 mit der Kollektorelektrode über den die Kondensatoren 27 und 28 zu den Punkten 29 und Widerstand 19 verbunden ist und die Batterie 18 eine 31. Am Verbindungspunkt 31 ist der Impuls unwirkgegen Erde negative Spannung liefert. Diese negative sam, weil sich der Ladungszustand des über WiderSpannung ist an der Basiselektrode 12 infolge der stand 30 mit Erde verbundenen Kondensators 27 von Sperrwirkung der Diode 20 nicht wirksam. 30 dem des Kondensators 28 unterscheidet. Jedoch wird In den Fig. 2 und 3 sind die Kennlinien des Tran- der Impuls am Punkt 29 wirksam, so daß die Spansistors abgebildet, und zwar zeigt Fig. 2 den Emitter- nung an der Basiselektrode 12 positiver als die an der strom I_E in Abhängigkeit von der Emitterspannung Steuerelektrode 13 wird. Dies läßt sich an Hand von V_E, während aus der Fig. 3 die Abhängigkeit des Fig. 2 und 3 verfolgen. Der Transistor kehrt also Basisstroms I_B von der B as is spannung V_B zu entneh- 35 wieder in seinen Zustand niedriger Leitfähigkeit zumen ist. Die Werte der Emitter- und der Basisspan- rück (Punkte). Aus den Fig. 2 und 3 kann außerdem nung in dem beschriebenen Zustand niedriger Leit- entnommen werden, daß an der Basiselektrode 12 eine fähigkeit sind durch den Punkte auf jeder Kennlinie wesentlich niedrigere Spannung zum Umschalten in angedeutet. Diese Punkte sind durch den Schnittpunkt den Zustand niedrigen Leitwertes genügt, als an der der Belastungsliniie (Widerstandsgeraden) mit der 4° Emitterelektrode 13 aufzuwenden wäre. Kennlinie bestimmt; und die Belastungslinie ist be- Damit die Schaltung einwandfrei arbeitet, d. h. kanntlich durch die Größe des Widerstandes 15 und durch, nacheinander den hohen und dann zugeführte des Widerstandes der Diode 23 festgelegt. positive Impulse abwechselnd den Zustand hoher und Der Übergang vom Zustand niedriger Leitfähigkeit geringer Leitfähigkeit einnimmt, muß der Transistor zui dem hoher Leitfähigkeit wird durch Anlegen 45 einen Verstärkungsfaktor größer als eins aufweisen eines positiven Impulses an die Eingangsklemmen und die Spannung an der Emitterelektrode 13 muß 24 und 25 herbeigeführt. Dieser Impuls gelangt über durch die positiven Impulse über den Punkt B hinaus die der Impulsformung und Entkopplung dienen- verschoben werden (Fig. 2). Änderungen der Länge den Kondensatoren 27 und 28 zu den Punkten 29 und Form der aufeinanderfolgenden positiven Impulse und 31. Der am Verbindungspunkt 29 auftretende 5° können durch passende Wahl der Entkopplungskon-Impuls beeinflußt die Spannung der Basiselektrode densatoren 27 und 28 ausgeglichen werden. Die Schal · nicht, weil die Diode 20 durch die negative Span- tung wird mit einer Frequenz bis zu 50 kHz betrieben, nung am Punkt 29 (die der Spannung an der KoI- Ein Arbeiten bei höheren Frequenzen kann durch Einlektorelektrode entspricht) gesperrt wird. Am Ver- schalten des Kondensators 35 (gestrichelte Linie in bindungspunkt 31 jedoch ist der Impuls wirksam und 55 Fig. 1) zwischen die Ausgangsklemmen 21 und 22 erverschiebt die Spannung an der Emitterelektrode in reicht werden.

positiver Richtung. Diesem Vorgang entspricht in Da die Werte der einzelnen Elemente der Schal-

Fig. 2, wenn die Kennlinie vom Punkt A aus über den tuug in weiten Grenzen schwanken können, dienen die

Punkt B hinaus durchlaufen wird, während die Span- angegebenen Werte nur als Beispiele, nung der Basiselektrode 12 auf dem Punkt A bleibt 60

(Fig. 3). Der am Verbindungspunkt 31 erscheinende Kollektorwiderstand 17 15 000 Ohm oder größer

Impuls kann an der Basiselektrode 12 infolge der Basiswiderstand 15 4 700 Ohm

Sperrwirkung der Diode 33 nicht wirksam werden, Widerstand 19 24 000 Ohm

läßt jedoch die Emitterelektrode 13 positiv gegenüber Widerstand 17 1 500 Ohm

der Basiselektrode 12 werden und bringt den Tran- 65 Widerstand 32 12 000 0hm

sistor in den stabilen Zustand hoher Leitfähigkeit Widerstand 30 18 000 0hm

(Punkt C in Fig. 2 und 3). Der Punkt C (Fig. 2) zeigt Batterie 16 + 7VoIt

die Spannung der Emitterelektrode 13 und (Fig. 3) die Batterie 18 — 15 Volt

Spannung der Basiselektrode 12 in diesem veränderten Kondensatoren 27 und 28 .. 470 Pikofarad

Zustand. Die Spannung am Punkt 29 entspricht unter 70 Kondensator 35 330 Pikofarad

Claims (5)

Patentansprüche·.

1. Bistabile, einen Transistor verwendende Kippschaltung, der aufeinanderfolgende Eingangsimpulse gleicher Polarität zugeführt werden, die über steuerbare Kopplungsglieder abhängig vom Schaltzustand an zwei verschiedenen Punkten der Schaltung wirksam werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Vorspannung gesperrte Diode (23) im ersten stabilen Zustand den Emitterstrom unterbricht und die Vorspannung der Diode (23) im zweiten stabilen Zustand durch eine am Basiswiderstand (15) auftretende Spannung aufgehoben wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Diode durch eine in Reihe mit dem Basiswiderstand (15) geschaltete und vom Basisstrom durchflossene Spannungsquelle (16) erfolgt, mit der eine weitere nur vom Kollektorstrom durchflossene Spannungsquelle (18) im Sinne einer Spannungserhöhung in Reihe geschaltet ist.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsimpulse über Dioden (26 bzw. 20) als steuerbare Kopplungsglieder der Emitterelektrode (13) bzw. der

Basiselektrode (12) zugeführt werden und das mit der Basiselektrode (12) verbundene Kopplungsglied (20) vom Kollektorkreis derart gesteuert wird, daß die Eingangsimpulse nur dann zu der Basiselektrode gelangen, wenn der Emitterstrom nicht gesperrt ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode der Diode (20) über den Widerstand (19) mit der Kollektorelektrode (14) verbunden ist, die ihrerseits über den Widerstand (17) an die Spannungsquelle (18) angeschlossen ist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Emitterelektrode abgewandte Elektrode der Diode (23) über den Widerstand (30) mit der entsprechenden Elektrode der Diode (26) verbunden ist, die ihrerseits über die Reihenschaltung von Widerstand (32) und in gleicher Richtung wie die Dioden (23, 26) gepolte Diode (33) an die Basiselektrode (12) angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 628 310.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen