DE1050814B

DE1050814B -

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Publication number: DE1050814B
Application number: DENDAT1050814D
Authority: DE
Publication date: 1959-02-19

Description

Die Erfindung betrifft logische Schaltelemente, die z. B. in Rechenmaschinen verwendet werden können, und bezieht sich insbesondere auf ein logisches Schaltelement, welches einen Transistor benutzt und in der Lage ist, verschiedenartige Ausgangsimpulse in Abhängigkeit davon zu liefern, ob Eingangssignale vorhanden sind oder nicht vorhanden sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das logische Transistorschaltelement als Komplementärverstärker arbeiten, der Ausgangssignale in Abwesenheit eines Eingangssignales liefert und bei dem die Anwesenheit eines Eingangssignals bewirkt, daß kein Ausgangssignal entsteht. Eine Abänderung dieses Grundgedankens geht aus der folgenden Beschreibung hervor.The invention relates to logic switching elements which, for. B. can be used in calculating machines, and particularly relates to a switching logic element using a transistor and in the Is able to deliver different output pulses depending on whether input signals are present are or are not present. In a preferred embodiment of the invention that can logic transistor switching element work as a complementary amplifier, the output signals in the absence of an input signal and in which the presence of an input signal causes none Output signal arises. A modification of this basic idea is evident from the following description emerged.

Bisher haben logische Schaltelemente mit impulsförmigen Ausgangssignalen in Abhängigkeit von dem Auftretai oder Nichtauftreten von vorzugsweise impulsförmigen Eingangssignalen häufig die Verwendung von Transformatoren oder Verstä.rkungseinrichtungen, z. B. magnetischen Verstärkern, erfordert. Derartige Formen von logischen Schaltelementen sind daher verhältnismäßig kompliziert im Aufbau und teuer in dar Herstellung gewesen.So far have logic switching elements with pulse-shaped output signals depending on the Occurrence or non-occurrence of preferably pulse-shaped input signals is often used transformers or reinforcement devices, e.g. B. magnetic amplifiers, requires. Such forms of logic circuit elements are therefore relatively complicated in structure and expensive to manufacture.

Gemäß der Erfindung soll ein komplizierter Aufbau vermieden werden und ein logisches Schaltelement geschaffen werden, das z.B. in stellenweise arbeitenden Reclienanlagen verwendet werden kann, wobei ein einzelner Transistor angeordnet sein kann, um die gewünschte logische Operation durchzuführen. Das logische Schaltelement kann insbesondere einen Transistor aufweisen, an dessen eine Elektrode eine Quelle von regelmäßig im Abstand wiederkehrenden Erregerimpulsen angeschlossen ist; eine Klemmschaltung ist an eine weitere Elektrode angeschlossen. Die Klemmschaltung ist so ausgebildet, daß sie an dieser weiteren Elektrode normalerweise ein vorbestimmtes Potential aufrechterhält, so daß der Transistor einen vorbestimmten Leitfähigkeitszustand während des Eintreffens der oben erwähnten Erregerpimpudse aufweist. Die Klemmschaltung kann in Abhängigkeit von Eingangssignalen selektiv unwirksam gemacht werden, so daß der Transistor einen Zustand entgegengesetzter Leitfähigkeit wie bei dem obenerwähnten Zustand aufweist.According to the invention, a complicated structure and a logic switching element are to be avoided can be created that can be used, for example, in advertising systems that work in places, with a single Transistor can be arranged to perform the desired logical operation. That Logical switching element can in particular have a transistor, one electrode of which has a source is connected to regularly recurring excitation pulses; is a clamp circuit connected to another electrode. The clamping circuit is designed so that it can be connected to this further Electrode normally maintains a predetermined potential so that the transistor has a predetermined Has conductivity state during the arrival of the above-mentioned excitation pimples. The clamping circuit can be selectively disabled depending on input signals, see above that the transistor has a state of opposite conductivity as in the above-mentioned state having.

Wenn das logische Schaltelement gemäß der Erfindung als Komplementärverstärker benutzt wird, kann jeder aufgebrachte Erregerimpuls bewirken, daß der Transistor leitend wird; ein Eingangssignal macht infolge einer Abschaltung der erwähnten Klemmschaltung den Transistor ohne Rücksicht auf das Eintreffen eines Erregerimpulses nichtleitend; mit Hilfe dieser sehr einfachen Anordnung wird daher ein Komplelnentärverstärker geschaffen, der ohne Transforma-Impulsverstärker,
der ein Ausgangssignal beim Fehlen
eines selektiv zugeführten
Eingangssignals erzeugtWhen the logic switching element according to the invention is used as a complementary amplifier, each applied excitation pulse can cause the transistor to become conductive; an input signal makes the transistor non-conductive as a result of the aforementioned clamping circuit being switched off, regardless of the arrival of an excitation pulse; With the help of this very simple arrangement, a complementary amplifier is created that can be used without a transformer pulse amplifier,
an output signal in the absence
one selectively fed
Input signal generated

Anmelder:Applicant:

Sperry Rand Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)Sperry Rand Corporation,
New York, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Parkstr. 13Representative: Dr.-Ing. W. Reichel, patent attorney,
Frankfurt / M., Parkstr. 13th

Beansprudite Priorität: V. St. v. Amerika vom 8. September 1955Claimed priority: V. St. v. America 8 September 1955

Harry Joshua Gray jun., Springfield, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenHarry Joshua Gray Jr., Springfield, Pa. (V. St. A.),
has been named as the inventor

toren oder andere komplizierte und teuere Geräte arbeitet. Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, eignet sich das logische Schaltelement gemäß der Erfindung für eine direkte Ankopplung oder eine kapazitive Kopplung zwischen dem Schaltelement und einem oder mehreren Ausgangspunkten; es kann ferner mit verhältnismäßig hohen Wiederholungsfrequenzen arbeiten. Durch eine geeignete Wahl der Wellenform der verwendeten Erregerimpulse kann z. B. eine »Reinigung« des Transistors in der Schaltung erreicht werden, so daß die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht werden kann.gates or other complicated and expensive devices. As can be seen from the following description, the logic switching element according to the invention is suitable for a direct coupling or a capacitive one Coupling between the switching element and one or more starting points; it can also work with relatively high repetition frequencies. By a suitable choice of the waveform the excitation pulses used can, for. B. a "cleaning" of the transistor in the circuit is achieved so that the working speed can be increased.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes logisches Schaltelement anzugeben.It is therefore an object of the invention to provide an improved logic switching element.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein logisches Schaltelement zu schaffen, das in Rechenmaschinen verwendet werden kann und einen Transistor enthält.Another object of the invention is to provide a logic switching element that can be used in calculating machines can be used and contains a transistor.

Ein weiteres Ziel der Erfindung beruht in der Schaffung eines verbesserten Komplementärverstärkers. Another object of the invention is to provide an improved complementary amplifier.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein logisches Schaltelement anzugeben, das einen einfachen Aufbau hat und billiger ist als bekannte Formen von logischen Schaltelementen.Another object of the invention is to provide a logic switching element that has a simple structure and is cheaper than known forms of logic circuit elements.

809 750/219809 750/219

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes logisches Transistorschaltelement zu schaffen, das mit einer hohen Wiederholungsfrequenz betrieben werden kann.Another object of the invention is to provide an improved logic transistor switching element, that can be operated with a high repetition frequency.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Komplemetitärverstärkers, der bessere Betriebseigenschaften hat als dies bisher der Fall war.Another object of the invention is to provide a complementary amplifier which has better operating characteristics than was previously the case.

Diese und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der auf die Zeichnung Bezug genommen wird.These and other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description in which reference is made to the drawing.

Fig. 1 ist eine schematische Schaltung eines logischen Schaltelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das als Komplementärverstärker arbeitet, undFig. 1 is a schematic circuit of a logic switching element according to an embodiment of the invention operating as a complementary amplifier, and

Fig. 2 ist ein schematisches Schaltbild einer abgeänderten Ausführungsform eines logischen Schaltelementes gemäß der Erfindung.Figure 2 is a schematic diagram of a modified embodiment of a logic switch element according to the invention.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß gemäß der Erfindung ein logisches Schaltelement, das z. B. als Komplementärverstärker arbeitet, einen Transistor 10 enthalten kann, dessen Emitter 11 an eine Spannungsquelle 12 angeschlossen ist, die regelmäßig im Abstand voneinander auftretende Leistungsimpulse liefert, welche, wie dargestellt, ins Positive und ins Negative gehende Ausschläge aufweisen. Der Kollektor 13 des Transistors 10 kann z.B. über Gleichrichter D1, D2 und D 3 mit einem oder mehreren Punkten 14, 15 und 16 verbunden sein. Obwohl eine Diodenankopplung der Belastung dargestellt ist, sei doch darauf hingewiesen, daß auch eine kapazitive Ankopplung anstelle von oder in Verbindung mit den verschiedenen Gleichrichtern D\, D2 und D3 benutzt werden kann. Außerdem können bei manchen Anwendungen die Gleichrichter Dl, D2 und DZ vollständig weggelassen werden. Wenn eine Anzahl von Verstärkern der in Fig. 1 dargestellten Art in Kaskade geschaltet werden, können in ähnlicher Weise die Funktionen der Ausgangsgleichrichter D1, D2 und DZ durch die Eingangsgleichrichter einer folgenden Stufe ausgeführt werden, die den weiter unten erwähnten Gleichrichtern D 5, D 6 oder D 7 entsprechen.From Fig. 1 it can be seen that according to the invention a logic switching element which, for. B. operates as a complementary amplifier, can contain a transistor 10 , the emitter 11 of which is connected to a voltage source 12 , which supplies regularly spaced power pulses which, as shown, have positive and negative deflections. The collector 13 of the transistor 10 can be connected to one or more points 14, 15 and 16 via rectifiers D 1, D2 and D 3 , for example. Although a diode coupling of the load is shown, it should be pointed out that a capacitive coupling can also be used instead of or in conjunction with the various rectifiers D 1, D 2 and D 3. In addition, the rectifiers D1, D2 and DZ can be completely omitted in some applications. If a number of amplifiers of the type shown in Fig. 1 are connected in cascade, the functions of the output rectifier D 1, D2 and DZ may be performed by the input rectifier a subsequent stage in a similar manner, the rectifiers referred to below D 5, D 6 or D 7 .

Die Basis des Transistors 10 ist an eine Klemmschaltung angeschlossen, die einen Gleichrichter D 4 und eine Quelle konstanten Stromes — V, Rl enthält, so daß die Basis 17 normalerweise im wesentlichen auf Erdpotential gehalten wird. Infolge dieser Anordnung hat jede ins Positive gehende Abweichung der Leistungsimpulsquelle 12 das Bestreben, einen Stromfluß durch den Transistor 10 zu bewirken, so daß ins Positive gehende Ausgangsimpulse an den Ausgangsklemmen 14, 15 und 16 auftreten.The base of the transistor 10 is connected to a clamping circuit which contains a rectifier D 4 and a source of constant current - V, Rl , so that the base 17 is normally held essentially at ground potential. As a result of this arrangement, every positive deviation of the power pulse source 12 tends to cause a current to flow through the transistor 10 , so that positive output pulses occur at the output terminals 14, 15 and 16 .

An die Basis 17 des Transistors 10 ist ein Eingangskreis angeschlossen, der eine oder mehrere Eingangsklemmen, z. B. 18, 19 und 20, aufweist, die über Gleichrichter D5, D6 und D7 mit der Verbindungsstelle der Klemmschaltung und der Basis 17 des Transistors 10 verbunden sind. Einzelne ins Positive gehende Signale können einer der Eingangsklemmen 18 bis 20 zugeführt werden. Diese Eingangssignale haben das Bestreben, die Klemmschaltung, welche den Gleichrichter D4 und die Spannungsquelle —V, Rl enthält, abzuschalten, so daß die Basis 17 des Transistors 10 im wesentlichen auf das Potential der ins Positive gehenden Eingangssignale an den Klemmen 18, 19 und/oder 20 angehoben wird. Wenn ein solches Eingangssignal während des Auftretens eines ins Positive gehenden Leistungsimpulses auftritt, wird der Transistor 10 nichtleitend, und zwar unabhängig davon, ob ein Leistungsimpuls vorhanden ist. Infolge dieser Arbeitsweise arbeitet die Schaltung als Komplementärverstärker, da Ausgangsspannungen bei Abwesenheit von Eingangssignalen erhalten werden, während das Auftreten eines Eingangssignals den Ausgang sperrt.
Es sei bemerkt, daß der Widerstand R1 nur einen solchen Strom zu liefern braucht, der den Basisstrom überwindet, welcher fließt, wenn ein Leistungsimpuls in Abwesenheit eines Eingangssignals auftritt. Dieser Strom, der wesentlich kleiner als der AusgangsstromAn input circuit is connected to the base 17 of the transistor 10 , which has one or more input terminals, e.g. B. 18, 19 and 20, which are connected to the junction of the clamping circuit and the base 17 of the transistor 10 via rectifiers D 5, D6 and D7 . Individual positive-going signals can be fed to one of the input terminals 18 to 20. These input signals tend to switch off the clamping circuit, which contains the rectifier D 4 and the voltage source -V, Rl, so that the base 17 of the transistor 10 is essentially at the potential of the positive input signals at the terminals 18, 19 and / or 20 is raised. If such an input signal occurs during the occurrence of a positive going power pulse, transistor 10 becomes non-conductive, regardless of whether a power pulse is present. As a result of this mode of operation, the circuit operates as a complementary amplifier, since output voltages are obtained in the absence of input signals, while the occurrence of an input signal blocks the output.
It should be noted that the resistor R1 need only supply such a current that overcomes the base current which flows when a power pulse occurs in the absence of an input signal. This current, which is much smaller than the output current

ίο ist und der gleich dem Strom ist, welcher von dem Eingangssignal überwunden werden muß, um ein Ausgangssignal zu verhindern, ergibt, daß die Vorrichtung eine Stromverstärkung aufweist, so daß die Schaltung verschiedene andere Schaltungen ähnlicher oder anderer Art antreiben kann. ίο and which is equal to the current which must be overcome by the input signal in order to prevent an output signal, results in the device having a current gain so that the circuit can drive various other circuits of similar or different types.

Obwohl die von der Quelle 12 gelieferten Leistungsimpulse sowohl ins Positive als auch ins Negetive gehende Potentialwerte aufweisen, wird der Transistor nur während der ins Positive gehenden Ausschläge der Leistungsimpulse selektiv leitend gemacht. Die negativ verlaufenden Leistungsimpulse haben trotzdem eine wichtige Funktion, indem sie an den Emitter 11 ein negatives Potential in den Zeiten anlegen, die zwischen einer möglichen Leitfähigkeit des Transistors 10 liegen, so daß restliche Leitungsträger rasch aus der Gitterstruktur des verwendeten festen Materials entfernt werden, so daß der Transistor rasch »gereinigt« und eine fehlerhafte Betriebsweise verhindert wird. Diese Reinigung des Transistors gestattet, daß das logische Schaltelement mit einer wesentlich höheren Wiederholungsfrequenz betrieben werden kann als dies bisher der Fall war.Although the power pulses supplied by the source 12 have positive as well as negative potential values, the transistor is only rendered selectively conductive during the positive deflections of the power pulses. The negative power pulses nevertheless have an important function in that they apply a negative potential to the emitter 11 in the times between a possible conductivity of the transistor 10 , so that remaining line carriers are quickly removed from the lattice structure of the solid material used, so that the transistor is quickly "cleaned" and incorrect operation is prevented. This cleaning of the transistor allows the logic switching element to be operated with a much higher repetition frequency than was previously the case.

Wenn mehrere Stufen der in Fig. 1 dargestellten Art in Reihe geschaltet werden sollen, können Diodenabfälle und Spannungsabfälle, die durch leitende Transistoren hervorgerufen werden, verhindern, daß die Ausgangsimpulse einer vorhergehenden Stufe eine so hohe Spannung annehmen, daß die Leistungsimpulse einer späteren Stufe daran gehindert werden, den Transistor leitend zu machen. Unter bestimmten Umständen kann daher die Klemmschaltung mit dem Gleichrichter DA und der Spannungsquelle —V, Rl etwas abgeändert werden, um die Spannungspegel, die dem Transistor zugeleitet werden, für den direkt gekoppelten Betrieb günstiger zu machen. Fig. 2 zeigt eine derartige geänderte Ausführung, bei der die gleichen Bezugszeiohen verwendet worden sind, um die Teile zu bezeichnen, die denen der Fig. 1 entsprechen. Bei der in Fig. 2 dargestellten abgeänderten Form wird der Widerstand Rl durch einen Spannungsteiler ersetzt, der Widerstände R2 und RZ enthält, und ein Kondensator C wird parallel zu dem Widerstand R2 in der dargestellten Weise geschaltet. Ein Klemmgleichrichter Z>4 arbeitet mit einer Spannungsquelle —V, RZ in der Weise zusammen, wie dies in bezug auf die Spannungsquelle — V, Rl der Fig. 1 beschrieben wurde; durch die Einfügung der TiC-Schaltung mit dem Kondensator C und dem Widerstand R2 wird dieIf several stages of the type shown in Fig. 1 are to be connected in series, diode drops and voltage drops caused by conducting transistors can prevent the output pulses of a previous stage from assuming such a high voltage that the power pulses of a later stage are prevented from doing so to make the transistor conductive. Under certain circumstances, the clamping circuit with the rectifier DA and the voltage source -V, Rl can therefore be modified somewhat in order to make the voltage levels which are fed to the transistor more favorable for the directly coupled operation. FIG. 2 shows such a modified embodiment in which the same reference numbers have been used to designate the parts which correspond to those of FIG. In the modified form shown in Fig. 2, the resistor R1 is replaced by a voltage divider containing resistors R2 and RZ , and a capacitor C is connected in parallel with the resistor R2 in the manner shown. A clamping rectifier Z > 4 works together with a voltage source -V, RZ in the manner described in relation to the voltage source -V, Rl of FIG. 1; by inserting the TiC circuit with capacitor C and resistor R2 , the

_b Arbeitsweise der Schaltung bei direkter Ankopplung °o wesentlich verbessert. Der Spannungsabfall am Widerstand R2 lädt den Kondensator C mit seiner oberen Belegung im Ruhezustand positiv auf. Ein Eingangssignal bewirkt daher, daß die Basis des Transistors von Erdpotential auf ein Potential ansteigt, das höher ist als dasjenige des Eingangsimpulses, und zwar um einen Betrag, der gleich dem Potential am Kondensator C ist. Eine Widerherstellung der Ladung am Kondensator C, die während dieses Vorganges verlorengegangen ist, findet statt, wenn die Eingangsimpulse abgeschaltet sind. Andere dem Fachmann be- _b Functionality of the circuit with direct coupling ° o significantly improved. The voltage drop across the resistor R2 charges the capacitor C with its upper assignment positively in the idle state. An input signal therefore causes the base of the transistor to rise from ground potential to a potential higher than that of the input pulse by an amount equal to the potential across capacitor C. The charge on capacitor C, which was lost during this process, is restored when the input pulses are switched off. Others

Claims

known facilities can be used, e.g. B. the level changing circuits with resistors, batteries and the like. The described embodiments of the invention were given in connection with p-n-p transistors. It should be noted, however, that n-p-n transistors can also be used and that both junction and tip transistors can also be used. It should also be noted that while the clamp circuit was applied to the transistor base in order that the device would normally operate with a substantially grounded base circuit, circuits with a grounded emitter and a grounded collector in accordance with the invention may also be used. The points at which the power pulses are supplied and the output pulses or the load is removed are changed in a corresponding manner. Further modifications, such as the use of input control circuits in place of input buffer circuits, multiple input control circuits, etc., can be specified and the invention is therefore not intended to be limited to the examples given. Patent claims:

1. Pulse amplifier, which generates an output signal in the event of an error in a selectively supplied input signal and no output signal in the presence of a selectively supplied input signal (complementary amplifier) with a transistor with three electrodes, with a voltage source that supplies regularly recurring equally spaced power pulses to one electrode, while an output circuit is switched on to the second electrode of the transistor, characterized in that a clamping circuit {- V, Rl, Z> 4) is connected to the third electrode (IO), so that the transistor is normally in a state delivering output signals and therefore power pulses from the power pulse source (12) to the output circuit (14, 15, 16), and that a source (18, 19, 20) of selectively supplied input pulses is connected to the clamping circuit, so that in the presence of an input pulse, the clamping circuit is blocked and thereby the Transistor non-conductive nd is made.

2. Amplifier according to claim 1, characterized in that the clamping circuit has a DC

richtcr, one terminal of which is connected to earth and the other terminal of which is constant with a source Stromes is connected.

3. Amplifier according to Ansprucli 2, characterized in that the signal source has a number of Has input lines which are parallel to one terminal of the rectifier.

4. Amplifier according to claim 3, characterized in that the signal source is a rectifier which is connected to the clamping circuit.

5. Amplifier according to claims 1 to 4, characterized in that the clamping circuit to the Base of the transistor is connected.

6. Amplifier according to claims 1 to 5, characterized in that the output to the third Electrode is connected.

7. Amplifier according to claims 1 to 6, characterized in that the output has a number of Has rectifiers which are connected in parallel to one another to the third electrode.

8. Amplifier according to claims 1 to 7, characterized in that the excitation pulses to the Emitter of the transistor are applied and that the output is connected to the collector of the transistor is.

9. Amplifier according to claim 8, characterized in that the spaced apart Excitation pulses have regularly occurring positive and negative potential excursions, so that the transistor is made conductive during the excursions of one polarity and is cleaned during the swings of the opposite polarity.

10. Amplifier according to claims 2 to 9, characterized in that the clamping circuit has a Resistor and a capacitor shunted to each other in series with the resistor the constant current source, namely between the resistor and the rectifier, where the signal source is connected to the capacitor between the two resistors, so that the input signal causes .that the potential of the second electrode becomes higher than that of the Input signal.

Considered publications:
British Patent No. 717 106.

1 sheet of drawings