DE1044163B - Schaltungsanordnung zur Aussiebung zeitlich nacheinander ueber eine Leitung uebertragener Impulse - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Auf vielen Steuer- und Nachrichtengebieten kommt es häufig vor, daß man Signale über eine einzige Leitung von einer oder mehreren Signalquellen aus zu einer Mehrzahl verschiedener Bestimmungsorte, z. B. für die Ausführung verschiedener Steuerfunktionen, übertragen muß. In einem solchen Signalübertragungssystem werden die für verschiedene Bestimmungsorte vorgesehenen Signalimpulse nach einem Zeitschlüssel voneinander unterschieden. Das heißt, die Signale werden nach einem wiederholten Zyklus übertragen. Dabei ist jeder Zyklus in eine Mehrzahl von Zeitabschnitten aufgeteilt, und die Signale werden für einen Bestimmungsort stets im gleichen Zeitabschnitt innerhalb des sich wiederholenden Zyklus gesendet. Ein Beispiel für eine solche Anordnung ist das Mehrfachtelegraphensystem.

Mit der Einführung der Halbleitertechnik wurden an Stelle der bisher benutzten Relais und Röhren zunächst Dioden als Bauelemente verwandt. Es ist bekannt, Dioden mit Widerständen und Batterien zu logischen Schaltungen, wie z. B. UND- und ODER-Schaltungen, zu kombinieren. Die Dioden sind verhältnismäßig billig; aber einmal kann man bei diesen Schaltungen kaum eine wirksame Entkopplung der einzelnen Teile der Schaltung erreichen und muß zum anderen einen relativ hohen dauernden Stromverbrauch in Kauf nehmen. Weiterhin sind auch sogenannte Gatterschaltungen bekanntgeworden, bei denen sich Impulse aus verschiedenen Generatoren an einer Steuerelektrode überlagern. Auch hier ist keine Entkopplung der einzelnen Generatoren möglich. Die Verwendung von Mehrelektrodentransistoren für die vorgenannten Zwecke hat sich nicht durchsetzen können, da die Streuungen der Kennlinien dieser Transistoren zu groß sind. Andererseits sind Transistoren erheblich kostspieliger als Dioden, so daß eine solche Schaltung mit einem Minimum an Transistoren arbeiten sollte.

Erfindungsgemäß wird für eine Schaltungsanordnung zur Aussiebung zeitlich nacheinander über eine Leitung übertragener elektrischer Impulse unter Steuerung von der Reihe nach angelegten Zeitgebersignalen in einer Koinzidenzschaltung mit Transistoren vorgeschlagen, sowohl die Summenleitung wie auch die Zeitgebersignalleitungen je einer Basiselektrode eines Transistors zuzuführen und die Emitterelektroden aller Transistoren galvanisch leitend miteinander zu verbinden und über einen gemeinsamen Widerstand an eine Vorspannungsquelle zu koppeln. Die Eingangssignalgeneratoren sind daher optimal voneinander entkoppelt. Vorteilhaft ist weiterhin die mit einer derartigen Anordnung erzielbare hohe Umschaltgeschwindigkeit und die Unabhängigkeit dieser Schaltungsanordnung zur Aussiebung

zeitlich nacheinander über eine Leitung

übertragener Impulse

Anmelder:

IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m. b. H.,
Sindelfmgen (Württ), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. September 1954

Olin Lowe Mac Sorley, Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Schaltung von Streuungen zwischen den Kennlinien der einzelnen Transistoren.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus den nachstehend näher aufgeführten Zeichnungen für einige beispielsweise Ausführungsformen.

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung der die in Fig. 2 und 3 gezeigten Schaltungen an verschiedenen Punkten durchlaufenden Signale;

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Signalunterscheidungsschaltung nach der Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Signalunterscheidungsschaltung nach der Erfindung.

Die Zeile 1 in Fig. 1 veranschaulicht ein typisch verlaufendes ankommendes Signal, wie es von den Schaltungen nach Fig. 2 und 3 empfangen werden kann, und zwar besteht es aus einer Reihe von Signalimpulsen verschiedener Dauer. Die Zeilen 2, 3 und 4 veranschaulichen wie in der beispielsweise ausgewählten Anordnung eine Reihe sich wiederholender Zeitzyklen. Jeder Zyklus ist durch die Bezugszahl 5 gekennzeichnet und in die drei Zeitabschnitte 6, 7 und 8 unterteilt.Es ist klar, daß ein vollständiger Zyklus beliebig lang sein kann und daß er in beliebig viele Zeitabschnitte unterteilt werden kann.

Die Schaltungen nach den Fig. 2 und 3 werten das in der Zeile 1 dargestellte ankommende Signal aus und teilen es in drei getrennte Signale (Zeilen 9, 10 und 11) auf, die nachstehend BTl-, BT2- und •B7"3-Signale genannt werden.

IW 679/145

Das i>ri-Signal kann nur in den Zeitabschnitten 6, das i?T2-Signal nur in den Zeitabschnitten 7 und das .BT3-Signal nur in den Zeitabschnitten 8 auftreten.

Aus dem ersten vollständigen Zeitzyklus 5, der links in Fig. 1 erscheint, ist ersichtlich, daß das BTl-Signal während des Zeitabschnittes 6 im EIN-Zustand ist, da das ankommende Signal während dieses Abschnittes im EIN-Zustand ist. Im Zeitabschnitt 7 bleibt das ankommende Signal im EIN-Zustand, so daß das 5T2-Signal auch im EIN-Zustand liegt. Während des Zeitabschnittes 8 ist im Falle des Beispiels das ankommende Signal jedoch im AUS-Znstand, so daß das £?T3-Signal während des gesamten Zyklus im AUS-Zustand bleibt. Die ankommenden Signale 1 während der folgenden Zyklen 5 nach Fig. 1 und die getrennten Signale nach den Zeilen 9 und 10 und 11 können nun in ähnlicher Weise analysiert werden.

Die Schaltung nach Fig. 2 vermag die nach Zeile 1 in Fig. 1 gezeigten ankommenden Signale zu empfangen und zu analysieren und erzeugt an drei getrennten Ausgangsklemmen Signale, die den BTl-, BT 2- und 5Γ 3-Signalen nach Fig. 1 entsprechen.

Die Schaltung nach Fig. 2 enthält einen Eingangsemitterfolgekreis 12 und drei Ausgangskreise 13,14 und 15, die ebenfalls Emitterfolgekreise sind. Die ankommenden Signale werden an der Eingangsklemme 16 empfangen. Die BTl-, BT2- und 5r3-Signale werden von der Schaltung nach Fig. 2 aus den Ausgangsklemmen 17, 18 und 19 übertragen.

Der Emitterfolgekreis 12 umfaßt einen PNP-Transistor 20 mit einer Emitterelektrode 20 e, einer Basiselektrode 20 b und einer Kollektorelektrode 20 c. Die Eingangsklemme 16 ist an die Basis 20 5 über einen Widerstand 21 angeschlossen. Ein Widerstand 22 verbindet die Basis 20 5 mit dem Kollektor 20 c. Der Kollektor 20 c ist außerdem mit einer Vorspannungsbatterie 23 verbunden.

Der Emitter 2Oe ist an die Eingangsklemmen 24, 25 und 26 der UND-Kreise 13, 14 bzw. 15 angeschlossen. Diese drei UND-Kreise gleichen einander völlig. Die Schaltelemente in jedem haben dieselben Bezugszahlen erhalten wie die entsprechenden Elemente in den anderen. Es braucht daher nur einer der UND-Kreise nachstehend genau beschrieben zu werden.

Der UND-Kreis 13 umfaßt einen PNP-Schichttransistor 27 mit einer Emitterelektrode 27 e, einer Basiselektrode 27 5 und einer Kollektorelektrode 27 c. Die Basis 275 ist über den Widerstand 28 an eine Zeitgebersignaleingangsklemme 35 angeschlossen. Der Widerstand 30 verbindet die Basis 27 5 mit dem Kollektor 27 c. Der Emitter 27 e liegt an einem Verbindungspunkt 31 und ist von dort aus über einen Widerstand 32 mit der Batterie 33 verbunden.

Die Eingangsklemme 24 ist über eine Diode 34 an einen Verbindungspunkt 31 angeschlossen, der seinerseits direkt mit der Ausgangsklemme 17 verbunden ist.

Die Zeitgebersignaleingangsklemmen für die drei UND-Kreise 13, 14 und 15 haben die Bezugszeichen 35,36 bzw. 37. Diese Zeitgebersignaleingangsklemmen sind an Signalgeneratoren angeschlossen, welche Eingangsimpulse in den verschiedenen Zeitabschnitten des Verschlüsselungszyklus erzeugen, z. B. nach den Zeilen 2, 3 und 4 in Fig. 1. Der Signalgenerator zur Erzeugung dieser zeitlich verschlüsselten Signale kann z. B. aus drei aufeinanderfolgenden Stufen eines Wohrschen Ringkreises bestehen. Der Wohr-Ringkreis eignet sich zwar nur für Zyklen mit gerader Anzahl von Zeitabschnitten, aber der vorliegende Zyklus mit drei Zeitabschnitten ist nur zum Zwecke der Veranschaulichung gewählt worden. Außerdem sind auch andere Ringkreise bekannt, die nicht auf eine gerade Anzahl von Zeitabschnitten beschränkt sind.

Bei der Eingangsstufe, d. h. dem Emitterfolgekreis 12, ist zu beachten, daß der Emitter 20 t? durch die Batterie 33 über, die verschiedenen Widerstände 32 und Dioden 34 positiv vorgespannt ist. Die EmitterBasis-Impedanz ist sehr klein, und das Emitterpotential macht ziemlich genau die Schwankungen im Basispotential mit. Die gezeigte Schaltung ist so angeordnet, daß sie im Ansprechen auf ankommende Signale mit einem Grund- oder »Kein-Signal«-Wert von —8VoIt und einem »Signal«-Wert von OVoIt arbeitet.

Wenn ein ankommendes Signal an der Eingangsklemme 16 empfangen wird, wiederholt der Emitter 20 e die Potentialänderungen des ankommenden Signals, und diese wiederholten Potentialänderungen werden auf die Eingangsklemmen 24, 25 und 26 der UND-Kreise 13, 14 und 15 übertragen.

Bei dem UND-Kreis 13 ist der Emitter 27*: positiv vorgespannt infolge seiner Verbindung mit der positiven Klemme der Batterie 33 über den Widerstand 32. Der Emitter 27e versucht daher, den Schwankungen des Potentials an der Eingangsklemme 35 zu folgen, ebenso wie der Emitter 2Oe den Potentialschwankungen an der Eingangsklemme 16 folgt.

Im »Kein-Signal«-Zustand ist an der Eingangsklemme 16 das Potential —8 Volt vorhanden. Daher beträgt das Potential des Emitters 20 e ebenfalls

— 8VoIt. Ebenso hat die Eingangsklemme 35 ein Potential von —8 Volt. Somit hat auch der Emitter 27 e ein Potential von —8 Volt. Über die Diode 34 ist so gut wie kein Potential vorhanden, und die Ausgangsklemme 17 hat ihr »Kein-Signal«-Potential von

— 8 Volt.

Wenn ein Eingangssignal nur an der Eingangsklemme 35 empfangen wird, geht das Potential dieser Klemme auf 0 Volt. Dadurch besteht die Neigung, auch den Emitter 27 e auf ein Potential von 0 Volt zu bringen. Der Emitter ist aber auf ein Potential von —8 Volt durch die Wirkung des Potentials am Emitter 20 e, welches nun über die Diode 34 in ihrer Vorwärtsrichtung übertragen wird, begrenzt. Daher behält der Emitter 27 e sein —8-Volt-Potential bei, während die Basis 27 & auf OVoIt geht, so daß Transistor 27 abgeschaltet wird.

Das an der Eingangsklemme 16 empfangene Signal wird durch die Eingangsstufe 12 auf die Eingangsklemme 24 übertragen. Dadurch wird das Potential dieser Klemme von —8 auf OVoIt gebracht. Wenn nun kein Signal an der Eingangsklemme 35 liegt, behält der Emitter 27 e sein normales Potential bei, das niedriger als das der Eingangsklemme 24 ist, und das Potential an der Klemme 24 wird durch die Diode 34 daran gehindert, der Ausgangsklemme 17 aufgeprägt zu werden.

Wenn jedoch positive Signale gleichzeitig an den Eingangsklemmen 16 und 35 empfangen werden, versuchen beide Emitter 20 e und 27 e, ein Potential von 0 Volt anzunehmen. Der Verbindungspunkt 31 und die Ausgangsklemme 17 folgen diesen Potentialänderungen, da sie direkt an den Emitter 27 e und an den Emitter 2Oe über die Diode 34 in Richtung niedriger Impedanz angeschlossen sind.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß der UND-Kreis 13 ein Signal an seiner Ausgangsklemme 17 nur dann erzeugt, wenn gleichzeitig Signale an den Eingangsklemmen 16 und 35 empfangen werden. Im ersten Zyklus 5 (links in Fig. 1) empfängt die Ein-

gangsklemme 16 ein positives Signal während der ersten beiden Zeitabschnitte 6 und 7; aber die Eingangsklemme 35 empfängt nur im Abschnitt 6 ein Signal. Daher wird ein Ausgangssignal an der Klemme 17 nur während des ersten Zeitabschnittes 6 erzeugt, wie bei 9 a in Fig. 1 gezeigt. Die Zeilen 9, 10 und 11 in Fig. 1 zeigen die an den Ausgangsklemmen 17,18 bzw. 19 von Fig. 2 auftretenden Signale, wenn das ankommende Signal nach Fig. 1 auf die Eingangsklemme 16 übertragen wird. Die Zeitsignale 2, 3 und 4 nach Fig. 1 werden auf die Eingangsklemmen 35, 36 bzw. 37 übertragen.

Es ist zu beachten, daß die Belastungswiderstände 32 nur dann eine Belastung für den Emitterfolgekreis Yl bilden, wenn die entsprechenden Eingänge 35, 36 oder 37 ein Potential von OVoIt haben. Wenn der Stromkreis in der hier beschriebenen Weise betrieben wird, so hat niemals mehr als einer dieser Eingänge ein Potential von 0 Volt, und alle anderen haben ein Potential von —8 Volt. Daher braucht der Transistor 20, obwohl er die Energie zur Betätigung der einen Seite einer Anzahl von UND-Kreisen liefert, nur imstande zu sein, genügend Energie zu liefern, um einen davon zu betätigen.

Die Widerstände 30 und 22 sorgen für einen »Kein-Signal «-Ausgang, wenn aus irgendeinem Grunde der Eingangskreis abgetrennt ist.

Die Schaltung nach Fig. 3 umfaßt eine Eingangsstufe 12, die in jeder Hinsicht der Eingangsstufe 12 nach Fig. 2 entspricht und daher dieselbe Bezugszahl trägt. Auch die Schaltelemente haben dieselben Bezugszahlen erhalten mit Ausnahme des Emitters 20 e, der gemäß Fig. 3 über einen Widerstand 44 an eine Batterie 45 angeschlossen ist. Außerdem umfaßt die Schaltung nach Fig. 3 drei Ausgangsstufen 41, 42 und 43. Die Stuf en 41,42 und 43, die als UND-Kreise dienen, haben die Eingangsklemmen 47, 48 bzw. 49. Jede dieser Ausgangsstufen hat gleiche Schaltelemente, und daher sind überall dieselben Bezugszahlen verwendet worden. Nur eine der Stufen 41, 42 und 43 und ihre Arbeitsweise braucht daher genauer beschrieben zu werden. Wie erwähnt, umfaßt jede dieser drei Stufen einen Umkehrkreis.

Die Stufe 41 umfaßt einen PNP-Schichttransistor 46 mit einer Emitterelektrode 46 e, einer Basiselektrode 46 6 und einer Kollektorelektrode 46 c. Die Eingangsklemme 47 ist über einen Widerstand 50 und einen damit parallel geschalteten Kondensator 51 an die Basis 46 δ angeschlossen. Der Kollektor 46 c liegt über den Widerstand 52 an einer Belastungsspeisebatterie 53. Ein Begrenzerkreis ist ebenfalls für den Kollektor 46 c vorgesehen, und zwar besteht er aus einer Diode 54 und einer damit in Reihe liegenden Begrenzerbatterie 55. Der Kollektor 46 c ist außerdem an die Ausgangsklemme 56 angeschlossen, die den Ausgangsklemmen 57 und 58 der Stufen 42 und. 43 entspricht.

" Die Stufen 41, 42 und 43 sind Umkehrstufen, d. h., sie sprechen auf negative Eingangsimpulse an ihren Eingangsklemmen 47, 48 bzw. 49 an und erzeugen positive Ausgangsimpulse an ihren Ausgangsklemmen 56, 57 bzw. 58. In der gezeigten Schaltung hat z. B. der »Kein-Signal«-Zustand der Eingangsklemme 47 ein Potential von OVoIt und der »Signal«-Zustand eines von — 8 Volt. Die Ausgangsklemme 56 hat im »Kein-Signal«-Zustand ein Potential von —8 Volt und im »Signal«-Zustand eines von OVoIt.

Die Arbeitsweise der Eingangsstufe 12 entspricht im wesentlichen der im Falle der oben beschriebenen Fig. 2. Wenn kein Signal an der Eingangsklemme 16 vorhanden ist, hat der Emitter 2Oe ein Potential von —8VoIt. Der Emitter 46 e in der Stufe 41 hat dasselbe Potential. Wenn nun kein Signal an der Eingangsklemme 47 eingeht, dann ist das Potential der Basis 46 & positiver als das des Emitters 46 e, und der Transistor 46 ist im AUS-Zustand. Sein Kollektor 46 c hat nun das von der Batterie 55 und der Begrenzerdiode 54 hergestellte Potential, nämlich -8VoIt.

Wenn unter diesen Umständen ein Signal an der Eingangsklemme 16 eingeht, dann wird es auf den Emitter 2Oe und auf den Emitter 46 e übertragen. Wenn weiterhin kein Signal an Eingangsklemme 47 liegt, dann besteht nun kein- Potentialunterschied mehr zwischen dem Emitter 46e und der Basis 46 b, so daß der Transistor 46 nicht in den EIN-Zustand geschaltet wird, sondern im AUS-Zustand bleibt.

Wird aber ein Signal an der Eingangsklemme 47, aber keins an der Eingangsklemme 16 empfangen, dann geht das Potential der Basis 46 & auf —8 Volt, und das Potential des Emitters 46 e behält seinen Wert von —8 Volt bei. Es besteht wiederum keine Potentialdifferenz zwischen dem Emitter und der Basis, und der Transistor 46 bleibt im AUS-Zustand.

Wird gleichzeitig ein Signal an den Eingangsklemmen 16 und 47 empfangen, dann geht das Potential der Emitterelektrode 46 e auf 0 Volt und das Potential der Basis 46 & auf — 8 Volt. Nun ist das Emitterpotential positiv hinsichtlich des Potentials der Basis, und der Transistor schaltet sich in den EIN-Zustand und leitet nun einen beträchtlichen Strom durch den Kollektor 46 c und den Widerstand 52, so daß das Potential des Kollektors 46 c im positiven Sinne verändert wird und dadurch ein Ausgangssignal an der Klemme 56 entsteht.

Man sieht also, daß die Schaltung nach Fig. 3 Ausgangssignale an der Klemme 56 nur während derjenigen Zeitabschnitte 6 in den Zyklen 5 nach Fig. 1 erzeugt, in denen ein ankommendes Signal an der Klemme 16 auftritt. In ähnlicher Weise werden Signale an den Ausgangsklemmen 57 und 58 nur während derjenigen Zeitabschnitte 7 bzw. 8 erzeugt, in denen Signale an der Klemme 16 empfangen werden.

Obwohl beschreibungsgemäß die in den oben beschriebenen Schaltungen enthaltenen Transistoren PNP-Transistoren sind, könnten natürlich ohne weiteres auch NPN-Transistoren verwendet werden, indem man die Polarität der verschiedenen Batterien und Dioden verändert und die sonstigen an sich bekannten Veränderungen vornimmt.

Kommt man mit einer langsameren Arbeitsweise der Schaltung aus, so kann die Batterie 53 gleich dem niedrigen Signalpotential (-8VoIt) sein, und die Begrenzerdioden 54 können wegfallen.

Widerstand 21
Widerstand 22
Batterie 23 ...
Widerstand 28
Widerstand 30
Widerstand 32
Batterie 33 ...
Widerstand 44
Batterie 45 ...
Widerstand 50
Kondensator 51
Widerstand 52
Batterie 53 ...
Batterie 55 ...

560 Ohm

47 Kiloohm

8VoIt
560 Ohm

47 Kiloohm

10 Kiloohm

45 Volt

10 Kiloohm

45 Volt

27 Kiloohm
470 mniF

15 Kiloohm

45 Volt
8VoIt

Die vorstehende Tabelle zeigt beispielsweise bestimmte Werte für die Potentiale der verschiedenen Batterien und die Impedanzen der verschiedenen Widerstände und Kondensatoren in erfolgreich betätigten Schaltungen. In manchen Fällen erscheinen dieselben Werte in den Zeichnungen. Sie dienen aber nur als Beispiele, und die Erfindung ist nicht auf sie beschränkt.

Für die Dioden kann man annehmen, daß sie im wesentlichen keine Impedanz in der Durchlaßrichtung und eine unendliche Impedanz in der Sperrichtung haben.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Aussiebung zeitlich nacheinander über eine Leitung übertragener elektrischer Impulse unter der Steuerung von der Reihe nach angelegten Zeitgebersignalen in einer Koinzidenzschaltung mit Transistoren, dadurch ao gekennzeichnet, daß sowohl die Summenleitung wie auch die Zeitgebersignalleitungen je einen Transistor an der Basiselektrode steuern und daß die Emitterelektroden aller Transistoren gal-

vanisch leitend miteinander verbunden und über einen gemeinsamen Widerstand an eine Vorspannungsquelle gekoppelt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Emitterelektrode der Zeitgebertransistoren und der Emitterelektrode des Summentransistors je eine Diode angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kollektorelektrode der Zeitgebertransistoren ein Belastungskreis in Serie geschaltet ist, der aus der Parallelschaltung zweier Zweige besteht, von denen der eine eine Batterie (53) hoher Spannung in Reite zu einem Widerstand (52) und der andere eine Diode (54) in Reihe zu einer Batterie (55) niederer Spannung enthält, und daß die Diode (54) so gepolt ist, daß sie das Kollektorpotential auf einen maximalen Wert in Höhe des Potentials der Batterie (55) niederer Spannung begrenzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 847 026;
USA.-Patentschrift Nr. 2 629 834.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© «09· 679/145 11. SS