DE1050810B

DE1050810B - Bistabile Schaltung mit Flächentransistoren

Info

Publication number: DE1050810B
Application number: DENDAT1050810D
Authority: DE
Inventors: Vestal N. Y. Genung Leland Clapper (V. St. A.)
Original assignee: IBM Deutschland Internationale Bueromaschinen GmbH
Current assignee: IBM Deutschland Internationale Bueromaschinen GmbH
Priority date: 1956-09-04
Publication date: 1959-02-19
Also published as: US3003069A; FR1187822A

Description

DEUTSCHES

Bistabile Schaltungen sind z. B. in Form von Multivibratoren, Triggern oder Flip-Flops bekannt Im allgemeinen werden zwei Dreielektrodenverstärker (Trioden usw.) über zwei Kreuzkopplungen zwischen den Ausgangselektroden und den Steuerelektroden verbunden und beide Teile an gemeinsame Spannungen angeschlossen. Diese Kopplungen sind so ausgelegt, daß ein solcher Kreis zwei stabile Lagen annehmen kann, zwischen denen er durch von außen angelegte Impulse umgeschaltet wird.

Auch für Schichttransistoren sind die entsprechenden Schaltungen bekannt. Die Kopplungen befinden sich meist zwischen der Kollektorelektrode des einen Transistors und der Basiselektrode des anderen Transistors. Die Transistoren in diesen Schaltungen sind also in Emitter-Basis-Schaltung angeordnet, deren Nachteil der niedrigeren oberen Frequenzgrenze ebenfalls bekannt ist. Außerdem tritt bei Transistoren in diesen Schaltungen ein Sättigungseffekt auf, der darin besteht, daß ein zu hoher in die Basiselektrode eingeführter Steuerstrom den Kollektorstrom bis in die Sättigung bringt, so daß der übrigbleibende Basisstrom durch den Emitter abfließen muß. Der Abfluß der überzähligen Minoritätsladungsträger aus diesem Teil des Transistors benötigt nach Impulsende eine gewisse Zeit, so daß die Frequenzgrenze weiter erniedrigt wird. Weiterhin wird bei den bisher bekannten bistabilen Schaltungen von dem steuernden Impuls eine volle Rückkopplungsschleife durchlaufen, bis das Umklappen in den anderen stabilen Zustand vollendet ist. Auch hierbei wird durch die Aufsummierung der Zeitkonstanten der äußeren Schaltung eine Erniedrigung der maximalen Umschaltfrequenz erzeugt.

Die erfindungsgemäße Anordnung einer bistabilen Schaltung mit Flächentransistoren, bei der die Basiselektrode eines Transistors galvanisch leitend mit der Kollektorelektrode eines zweiten Transistors verbunden ist, vermeidet die angeführten Nachteile der bisher bekannten Schaltungen, indem eine Phasenteilerschaltung und eine Emitterfolgeschaltung so miteinander verbunden werden, daß mindestens ein Teil des in der Emitterleitung der Emitterfolgeschaltung liegenden Widerstandes auch der Emitterleitung der Phasenteilerschaltung gemeinsam ist und daß die Basiselektrode des in Emitterfolgeschaltung betriebenen Transistors direkt mit der Kollektorelektrode des in Phasenteilerschaltung betriebenen Transistors verbunden ist. Vorteilhaft wird dabei die Basis des ersten Transistors durch eine vorgespannte Gleichrichteranordnung auf einem die volle Stromführung des ersten Transistors bewirkenden Potential gehalten. Zufolge der Kopplung über einen dem Kollektorkreis des ersten Transistors und dem Basiskreis des zweiten Bistabile Schaltung
mit Flächentransistoren

Anmelder:

IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen

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

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 4. September 1956

Genung Leland Clapper, Vestal, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Transistors gemeinsamen Widerstand kann stets nur einer der beiden Transistoren in dem stromleitenden Zustand gehalten werden, der zufolge der Kopplung über den den beiden Emittern gemeinsamen Widerstand einen stabilen Charakter besitzt. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird zur Erzielung eines noch schnelleren Umschaltens eine Rückkopplung zwischen den Emitter des zweiten Transistors und der Basis des ersten Transistors eingefügt, die den ersten Transistor so in seinem Arbeitspunkt beeinflußt, daß er in kürzester Zeit in den zweiten stabilen Zustand umschalten kann. Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt weiterhin den Vorteil, daß keine abgeglichenen (ausgesuchten) Transistoren mit übereinstimmenden Kennlinien benötigt werden. Da der zweite Transistor nach Art eines Kathodenverstärkers geschaltet ist, besitzt er auch dessen Vorteile hinsichtlich der Leistungsfähigkeit des Ausganges. Auf der anderen Seite stellt der Basiseingang des phasenteilerähnlich geschalteten ersten Transistors nur eine geringe Belastung für den Eingangssignalgenerator dar.

In den Zeichnungen wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Fig. 1 stellt einen bistabilen Schaltkreis mit zwei Impulseingängen und einem Impulsausgang dar;

Fig. 2 stellt einen bistabilen Schaltkreis mit zusätzlicher Rückkopplung dar.

In Fig. 1 ist die Basis des ersten Transistors 10 über eine Diode 12 mit einem positiven Potential von + 1,5V verbunden und über einen Widerstand 13 an Masse gelegt. Außerdem führt ein Impulseingang von

809 750/215

Claims

der Klemme 14 über einen Kondensator 15 zur Basiselektrode des Transistors 10. Der Emitter des ersten Transistors ist über den Widerstand 16 an +10 V angeschlossen, während der Emitter des zweiten Transistors 11 über den Widerstand 17 und den Widerstand 16 an +10V angelegt ist. Der Kollektor des ersten Transistors ist ferner direkt mit der Basis des zweiten Transistors verbunden und außerdem über einen Widerstand 18 an —15 V angeschlossen. Wenn ein Impuls, der von 0 auf —5 V fällt, an die Klemme 14 angelegt wird, wird die Diode 12 leitend und hält das Potential der Basiselektrode auf +1,5V fest, so daß der Kondensator 15 auf — 5 V aufgeladen wird. Das Impulsende bewirkt damit eine sprungartige Steigerung des Basispotentials auf etwa +6V. Dadurch gerät der Transistor 10 von dem leitenden in den nichtleitenden Zustand. Die ursprünglich etwa +1,5 V gegen Erde betragende Spannung des Kollektors des ersten Transistors sinkt dadurch auf etwa —5 V, die über die Diode 19 der Rückstelleinrichtung, deren Potential ebenfalls —5 V ist, auf dieses Potential begrenzt wird. Dadurch wird jedoch die Emitter-Basis-Strecke des zweiten Transistors leitend, und der Emitter des zweiten Transistors nimmt ebenfalls ein Potential von etwa — 5 V an, das an der Ausgangsklemme 22 erscheint. Auch der Teilpunkt zwischen den Widerständen 17 und 16 nimmt jetzt ein negativeres Potential an, diese Veränderung wird noch durch einen Kondensator 20 unterstützt. Dadurch wird die Spannung über der Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors auch nach dem Ende des Impulses in Sperrichtung aufrechterhalten, so daß dieser Zustand stabil erhalten bleibt. Die an den Emitter des zweiten Transistors angeschlossene Diode 21 begrenzt das Ausgangssignal auf OV. Das an der Klemme 22 auftretende Signal geht also von 0 auf — 5 V in zeitlicher Übereinstimmung mit der hinteren Flanke des an der Klemme 14 angelegten Impulses. Zwecks Rückstellung der Schaltung in den ersten stabilen Zustand wird das Potential der Rückstelleinrichtung auf OV verändert. Dadurch wird der zweite Transistor gesperrt und entsperrt gleichzeitig den ersten Transistor, so daß der erste Transistor leitend wird. Eine Weiterbildung der Erfindung zeigt die Schaltung nach Fig. 2. Gleiche Teile tragen gleiche, jedoch um Zwanzig erhöhte Bezugszeichen. Gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 ist das bisher an Masse gelegte Ende des Widerstandes 13 nicht nur über eine Diode 43 mit einem weiteren Eingang 42 verbunden, sondern auch direkt mit dem Emitter des zweiten Transistors und somit mit der Ausgangsklemme verbunden. Wenn der Transistor 30 leitend ist, befindet sich wie vorher das der Basis abgewandte Ende des Widerstandes 33 etwa auf Erdpotential. Der Verlauf der Umschaltung unterscheidet sich von dem an Hand von Fig. 1 gezeigten dadurch, daß das Ende des Widerstandes 33 ebenfalls auf negatives Potential (etwa 6c — 4,8 V) gelangt. Dadurch wird der Kondensator 35 wesentlich schneller entladen. Gleichzeitig gelangt die Basis des Transistors 30 auf ein solches Potential, das ein besonders schnelles Einschalten ermöglicht. Wenn jetzt an die Diode 39 das Rückstellsignal in Form eines von — 5 auf 0 V gehenden Impulses angelegt wird, sperrt der zweite Transistor sofort, und das Potential des Fußpunktes des Widerstandes 33 steigt auf etwa 0 V an. Diese Veränderung unterstützt die Einschaltungen des ersten Transistors. Über die Klemme 42 und die Diode 43 kann man die Umschaltung der Anordnung ebenfalls durch einen von 0 auf —5 V fallenden Impuls bewirken, der uoer das Koppelglied 37, 40 zunächst den Emitter des Transistors 30 gegen seine Basis sperrt, so daß der Transistor 30 in den Aus-Zustand gerät. Die vorliegende Erfindung kann in vielen verschiedenen Schaltungskombinationen verwandt werden. So ist es z. B. möglich, sie als Bauteil einer Ringschaltung zu verwenden. Das Rückstellsignal könnte dann in Form des gemeinsamen Synchronisierimpulses an alle Stufen angelegt werden, um die Fortschaltung zu bewirken. Das Ein-Signal der ersten Stufe könnte von der letzten oder irgendeiner anderen Stufe des Ringes geliefert werden. Außerdem könnten die Dioden 32 auch über einen gemeinsamen Widerstand an ein höheres positives Potential gelegt werden. Der Wert des gemeinsamen Widerstandes könnte weiterhin zweckmäßig so gewählt werden, daß bereits eine in den Ein-Zustand gehende Schaltung das Potential an den Dioden unter +1,5 absenkt, so daß nur die eine einen Impuls empfangende Stufe in den Ein-Zustand gelangen kann. Das zweite Eingangssignal könnte irgendeiner der Schaltungen des Ringes zugeführt werden, und die Schaltung würde dann derart zurückgeschaltet, daß nur diese eine Stufe im Ein-Zustand verbleibt. Die Schaltungen wurden in Ausrüstung mit PNP-Transistoren erläutert. Dies stellt jedoch keine Beschränkung der Erfindung dar, unter entsprechender Umpolung der Batterien können selbstverständlich auch npn-Transistoren verwendet werden. P Λ T Ii N TANSPHCCHE.

1. Bistabile Schaltung mit Flächentransistoren, bei denen die Basiselektrode eines Transistors galvanisch leitend mit der Kollektorelektrode eines zweiten Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Phasenteilerschaltung und eine Emitterfolgeschaltung so miteinander verbunden werden, daß mindestens ein Teil des in der Emitterleitung der Emitterfolgeschaltung liegenden Widerstandes auch der Emitterleitung der Phasenteilerschaltung gemeinsam ist und daß die Basiselektrode des in Emitterfolgeschaltung betriebenen Transistors direkt mit der Kollektorelektrode des in Phasenteilerschaltung betriebenen Transistors verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine galvanische Rückkopplung zwischen dem Emitter des Transistors der Emitterfolgeschaltung und der Basis des Transistors der Phasenteilerschaltung angeordnet ist.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Transistors der Phasenteilerschaltung durch eine vorgespannte Diode nicht unter ein vorherbestimmtes Potential absinken kann, so daß ein über einen Kondensator auf die Basis geleiteter negativer Impuls erst mit seiner Rückflanke die Umschaltung in den anderen stabilen Zustand bewirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift M 20771 VIIIa/21a¹ (bekanntgemacht am 2. 8. 1956).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen