DE1044168B - Anzeigevorrichtung fuer Schaltelemente mit gegenueber dem Bedarf der Anzeigevorrichtung niedrigen Spannungs- und Stromwerten - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei elektronischen Rechenanlagen ist es üblich, den Zustand bestimmter Schaltungsteile, z.B. den Inhalt von Speichern, durch Lichtsignale anzuzeigen. Man verwendet hierzu meist Neonlampen, die eine Zündspannung von etwa 90 Volt und eine etwas darunter liegendeLöschspannung besitzen. Die Betriebsgrößen einer solchen Lampe passen gut zu Elektronenröhren, jedoch nicht zu den im allgemeinen wesentlich niedrigeren Spannungen, wie sie für Transistorschaltungen benötigt werden.

Es ist schon vorgeschlagen worden, jeder Transistorschaltung, deren Zustand durch ein Lichtsignal überwacht werden soll, einen besonderen Anzeigeverstärker mit Transistoren zuzuordnen. Indem man die maximal an einer Transistorelektrode verfügbare Spannungsschwankung von etwa 45 Volt durch Reihenschaltung mit dem besonderen Anzeigetransistor um weitere 45 Volt erhöht, könnte mit einer solchen Anordnung tatsächlich eine Spannungsschwankung von etwa 90 Volt erreicht werden, die zum Betrieb einer Neonlampe ausreichen würde. Man benötigt hierfür aber einen weiteren Transistorverstärker.

Die Verwendung von üblichen Glühbirnen scheidet ebenfalls für die vorgenannten Zwecke aus, da sie mehr Strom zum Aufleuchten benötigen, als er bislang von den in Rechenanlagen verwendeten Hochfrequenztransistoren abgegeben werden könnte.

Die Anordnung gemäß der Erfindung vermeidet diese Nachteile, indem ein Schaltelement mit einer rechteckförmigen Charakteristik und zwei stabilen Zuständen derart mit der Elektrode verbunden ist, deren Stromführung angezeigt werden soll, daß das Schaltelement bei dem einen Spannungszustand dieser Elektrode in den Sättigungsbereich seiner Charakteristik gebracht wird, so daß eine in Serie mit dem Element liegende Wechselspannungsquelle einen nennenswerten Strom durch den Anzeigekreis treiben kann, und daß eine mit diesem Anzeigekreis galvanisch gekoppelte elektrische Lichtquelle ein Lichtsignal zeigt. Vorteilhaft läßt sich als bistabiles Element mit rechteckförmiger Charakteristik ein Magnetschaltkern mit Primär- und Sekundärwicklung oder ein ferroelektrischer Kri-.stall verwenden.

Die erfindungsgemäße Schaltung wird im folgenden in verschiedenen Ausführungsformen an Hand von Beispielen beschrieben.

Fig. 1 zeigt die Zusammenschaltung eines Schaltkernes mit rechteckiger Hystereseschleife zum Betrieb einer in Serie dazu angeordneten Glühbirne mit einer bistabilen Transistorschaltung;

Fig. 2 stellt eine schematische B-H-S chi ei fe eines Schaltkernes dar;

Fig. 3 zeigt eine Anordnung wie Fig. 1, jedoch zum Betrieb einer parallel zum Schaltkern liegenden Neonlampe;

Anzeigevorrichtung für Schaltelemente

mit gegenüber dem Bedarf

der Anzeigevorrichtung niedrigen

Spannungs- und Stromwerten

Anmelder:

IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen

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

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. September 1956

Noah Herbert Kramer, Johnson City, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Fig. 4 zeigt eine Anordnung wie Fig. 1, jedoch mit einem ferroelektrischen Kristall als Element mit Hystereseschleife;

Fig. 5 zeigt eine schematische f^-Q-Schleife des ferroelektrischen Kristalls.

In allen Figuren ist die zur Erläuterung dienende bistabile Transistorschaltung bekannter Art mit gleichen Bezugszeichen versehen. Sie besteht aus dem über die i?C-Glieder 18 und 19 zwischen den Kollektor- und Basiselektroden der npn-Transistoren 10 und 11 kreuzgekoppelten bistabilen Multivibrator. Die Kollektoren sind über die Widerstände 12 und 13 an positives Potential angeschlossen, während zwischen Basis und Emitter jedes Transistors je ein Widerstand 16 und 17 angeordnet ist. Die Anordnung ist durch an die Klemmen 14 und 15 anzulegende Impulse zwischen ihren stabilen Zuständen hin- und herschaltbar. Der Zustand des Transistors 11 soll durch die erfindungsgemäße Anordnung überwacht werden. Der leitende Zustand des Transistors 11 bedeutet die Speicherung einer binären »1«.

Der erfindungsgemäße Anzeigekreis besteht in Fig. 1 aus einem Magnetschaltkern 20 mit rechteckförmiger B-H-Kurve, dessen Primärwicklung die Kollektorelektrode des Transistors 11 über einen Widerstand 36 mit Masse verbindet. Die Sekundärwicklung 22 liegt in einem Stromkreis, der in Reihe eine Wechsel-

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Spannungsquelle 23, einen Gleichrichter 24, dje Sekundärwicklung 22 und eine Glühbirne 25 enthält.

Wenn in der bistabilen Schaltung eine »Ö« §esp'eichert ist, führt der Transistor 11 definitionsgemäß keinen Strom. Dadurch erliält die primäre Wicklung 21 über die Widerstände 13 und 36 von der positiven Batteriespannung so viel Strom, daß der Magnetschaltkern 20 die untere, mit »0« bezeichnete Sättigungslinie seiner β-ΐΓ-Kürve gemäß Fig. 2 einnimmt. Durch die Diode 24 werden nur die positiven Halbwellen des Generators 23 ungehindert durchgelassen. Die Polung der Wicklung 22 ist so, daß diese positiven Halbwellen den Schaltkern in den mit »1« bezeichneten Sättigungszüstand umschalten. Während der negativen. Halbwelle des Generator 23 wird der Kern 20 natürlich wieder durch den in seiner Primärwicklung fließenden Strom in den »O«-Zustand übergeführt. Dadurch stellt die Sekundärwicklung 22 in diesem Falle eine hohe Impedanz dar, da beim Ummagnetisieren Gebiete hoher Permeabilität des Kernes 20 durchfahren werden und die Wicklung eine entsprechend hohe Induktivität darstellt. Der Stromfluß im Sekundärkreis ist dadurch nicht so groß, daß ein Aufleuchten der Glühbirne 25 möglich ist. Wechselt der bistabile Multivibrator seinen Zustand, so daß der Transistor 11 stromführend wird, schließt die niederohmige Emitter-Kollektor-Strecke praktisch den aus Widerstand 36 und Primärwicklung 21 bestehenden Zweig kurz. Damit kann der Schaltkern 20 zwischen den positiven Halbwellen des Generators 23 nicht mehr von der Primärwicklung 21 her in den »0«-Zustand umgeklappt werden. Er stellt jetzt wegen der geringen Permeabilität auf der Sättigungslinie »1« mit seiner Sekundärwicklung 22 einen so geringen Widerstand in dem Generatorkreis dar, daß die Birne durch den nun fließenden Strom aufleuchtet. Durch die Wärmeträgheit des Leuchtfadens der Birne folgt dabei die Lichtaussendung dem nur in den positiven Halbwellen fließenden Strom im Sinne einer Integrierung. Die Lampe 25 leuchtet also auf, wenn die bistabileTransistorschaltung eine binäre »1« gespeichert hat. In der Anordnung nach Fig. 3 ist die in Serie mit der Sekundärwicklung 22 liegende Glühbirne 25 durch eine parallel zu der Wicklung 22 angeordnete Glimmlampe 31 ersetzt. Damit trotzdem ein Aufleuchten in Koinzidenz mit der Speicherung einer »i«, also der Stromführung im Transistor 11 stattfindet, ist die Primärwicklung direkt in den Stromkreis des Transistors 11 an Stelle eines Teiles des Widerstandes 13 eingefügt. Der Vorgang an sich bleibt hierbei gleich.

In der in Fig. 4 gezeigten Anordnung ist der Schaltkern 20 durch einen ferroelektrischen Kristall 26 ersetzt, dessen F-Q-Hystereseschleife in Fig. 5 dargestellt ist. Der Anzeigekreis enthält wieder einen Wechselspannungsgenerator 27, in Reihe geschaltet einen Kondensator28, den Kristall26 und eine Glühbirne29. Der Kristall 26 ist gleichzeitig über den Widerstand 30 parallel zum Transistor 11 gelegt. Der Kondensator 28 dient lediglich zur Gleichstromtrennung der bistabilen Schaltung von dem Gleichstromwiderstand des Generators 27. Der Kondensator 28 kann fortgelassen werden, wenn der Generator 27 einen genügend hohen Gleichstromwiderstand besitzt. Wenn der Transistor 11 keinen Strom führt, liegt am Kristall nahezu die volle positive Batteriespannung, und der Kristall befindet sich etwa im Punkt E (Fig. 5) seiner F-Q-Kurve. Die gleichzeitig angelegte Wechselspannung bewirkt ein Pendeln des Arbeitspunktes längs der Linie C-E-F, so daß keine große Ladungsänderung auf dem Kristall

ίο stattfindet und nur ein geringer Strom in dem Wechselspannungskreis fließt. Führt der Transistor 11 Strom, so verschwindet die Vorpolarisation, und die - Ladung auf dem Kristall durchläuft die Schleife A-B- C-D, vorausgesetzt, der Generator 27 ist entsprechend dimensioniert. Die fortlaufende Umladung bedeutet aber einen zum Aufleuchten der Glühbirne 29 ausreichenden Stromfluß. Auch hier leuchtet die Glühbirne 29 auf, wenn die bistabile Schaltung eine binäre »1« gespeichert hat.

Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Anordnung im Zusammenhang mit der gezeigten bistabilen Trarisistoranordnung bedeutet keine Beschränkung in der Anwendbarkeit der Erfindung. Sie kann z. B. auch mit einer bistabilen Punktkontakt-Transistorschaltung betrieben werden. Durch Vertäuschung der Anschlüsse der Transistoren 10 und 11 kann ebenso ein Aufleuchten in Koinzidenz mit dem »O«-Zustand der Schaltung erzielt werden. Ebenso kann man durch Parallelschaltung mehrerer Anzeigekreise eine gleichzeitige Anzeige an mehreren Stellen erhalten.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anzeigevorrichtung für Schaltelemente mit gegenüber dem Bedarf der Anzeigevorrichtung niedrigen Spannungs- und Stromwerten, bei denen das Vorhandensein einer von zwei bestimmten Spannungen an einer Elektrode eine Anzeige bewirken soll, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltelement mit einer rechteckförmigen Ckarakteristik und zwei stabilen Zuständen und mit der genannten Elektrode derart verbunden ist, daß das Schaltelement bei dem einen Spannungszustand dieser Elektrode in den Sättigungsbereich seiner Charakteristik gebracht wird, so daß eine in Serie mit dem Element liegende Wechselspannungsquelle einen nennenswerten Strom durch den Anzeigekreis treiben kann, und daß eine mit diesem Anzeigekreis galvanisch gekoppelte elektrische Lichtquelle ein Lichtsignal zeigt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bistabiles Element mit rechteckförmiger Charakteristik ein Magnetschaltkern mit Primär- und Sekundärwicklung verwendet wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bistabiles Element mit rechteckförmiger Charakteristik ein ferroelektrischer Kristall verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen