DE1054117B - Elektrische Schaltanordnung mit mehr als zwei stabilen Betriebszustaenden - Google Patents

Description

Es sind eine Reihe bistabiler Schaltungen bekannt, die mit Röhren oder Transistoren aufgebaut sind. Eine einzelne bistabile Schaltung (Flip-Flop) benötigt im allgemeinen zwei verstärkende Elemente, wobei die beiden stabilen Zustände mit der Stromlosigkeit jeweils eines verstärkenden Elementes identisch sind. Auch bei Anwendung von besonderen Schaltungen benötigt man für einen binären Dezimalzähler acht aktive Elemente (Röhren, Transistoren). Aktive Elemente mit innerer Rückkopplung, wie Punkt-Kontakt-Transistoren, Stromtor-Röhren, Glimmröhren, gestatten den Aufbau einer bistabilen Schaltung mit einem einzigen derartigen Element. Für einen binären Dezimalzähler erhält man damit ein Minimum von vier solchen aktiven Elementen. Schon gegenüber den bistabilen Schaltungen mit zwei aktiven Elementen besitzen letztere die Nachteile einer geringeren Umschaltgeschwindigkeit oder einer geringeren Schaltsicherheit.

Es ist weiterhin bekannt, Röhren-Flip-Flop-Schaltungen mit drei stabilen Zuständen dadurch herzustellen, daß zwei Dioden in den Rückkopplungsweg eines kathodengekoppelten, an sich bistabilen Kreises so eingefügt werden, daß bei Gleichheit beider Anodenströme der Rückkopplungsweg völlig unterbrochen wird. Dies ergibt einen dritten stabilen Arbeitspunkt. Die Dioden verbinden hier nach Art eines Schalters die Rückkopplungsleitung zwischen den Kathoden. Dieses Prinzip ist damit auf drei stabile Zustände beschränkt.

Die erfindungsgemäße Anordnung zeigt einen neuen, vorteilhaften Weg, mit nur zwei aktiven Elementen eine größere Anzahl von stabilen Zuständen zu erzeugen, ohne daß eine nachteilige Abhängigkeit von Kennlinienveränderungen der benutzten aktiven Elemente zu beobachten ist. Dies wird dadurch erreicht, daß ein durch Vorspannungen eingestelltes, aus Dioden und Widerständen gebildetes Stufenimpedanznetzwerk bei Veränderung des Potentials einer mit ihm verbundenen Elektrode eines Verstärkerelements eines normalerweise bistabilen Schaltkreises abwechselnd aufeinanderfolgend Bereiche hohen und niedrigen Widerstandes durchläuft, dessen Werte jeweils für einen stabilen oder labilen Arbeitsbereich der Anordnung maßgebend sind.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung erhält man bei Verwendung eines neuartigen bistabilen Schaltkreises mit zwei Schichttransistoren, von denen der eine in geerdeter Kollektorschaltung und der andere in geerdeter Basisschaltung betrieben wird und bei denen die Basiselektrode des Transistors in geerdeter Kollektorschaltung gleichstrommäßig mit der Kollektorelektrode des Transistors in geerdeter Basisschaltung verbunden ist und eine für Gleichstrom durchlässige Rückkopplungsverbindung zwischen den Emittern beider Transistoren besteht. Bei dieser Schaltung ist, wie eine Rechnung zeigt, das Verhältnis des in der Emitterleitung liegenden Elektrische Schaltanordnung

mit mehr als zwei stabilen

Betriebszuständen

Anmelder:

IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen

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

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. Januar 1955

Robert Athanasius Henle, Hyde Park, N. Y.,

und Joseph Carl Logue, Kingston, N. Y. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

Widerstandes zu dem des von der galvanischen Verbindung des Kollektors mit der Basiselektrode zur Kollektorbatterie führenden Widerstandes für ein stabiles oder labiles Gleichgewicht der Schaltung maßgebend. Wenn dieser Widerstand in Form eines Stufenimpedanznetzwerkes ausgebildet wird, d. h. abwechselnd aufeinanderfolgend Bereiche hohen und niederen Widerstandes abhängig von der anliegenden Spannung durchläuft, nimmt die Gesamtschaltung entsprechend viele stabile oder labile Gleichgewichtszustände ein.

Hinsichtlich der Schaltgeschwindigkeit hat ein solcher multistabiler Kreis weiter den Vorteil, daß keiner der beiden Transistoren in die Sättigung gelangen kann.

Damit treten keine Schaltverzögerungen infolge Minoritätsladungsträgerspeicherung ein. Dies ist eine unerwartete Eigenschaft, da bei den üblichen bistabilen Kreisen stets der stromführende Transistor bis in die Sättigung gelangt und dies nur unter Aufwand besonderer Schaltmittel verhindert werden kann. Der erfindungsgemäße Schaltkreis hat den weiteren Vorteil, daß er in der Funktion nur sehr wenig von den Daten der Transistoren beeinflußt wird. Dies trifft insbesondere auf die Kennwerte α (Stromverstärkung) und Ico (Kollektorreststrom bei offenem Emitter) zu.

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger beispielsweiser Ausführungsformen, den Zeichnungen und den Patentansprüchen.

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Fig. 1 zeigt einen Zähler unter Verwendung eines dungspunkt 9 zwischen den Widerständen 5 und 6 über

multistabilen Schaltkreises; den Leiter 10 zum Emitter Ie des Transistors 1.

Fig. 2 zeigt die in dem Zähler nach Fig. 1 verwandte Die Stufenfunktions-Impedanzbelastung 4 ist ein elekbistabile Grundschaltung; trisches Netzwerk mit fünf Zweigen zwischen Kollektor 1 c Fig. 3 stellt das Kollektorkennlinienfeld eines der 5 und Erde. Einer dieser Zweige verläuft vom Kollektor 1 c Transistoren in Fig. 1 mit der überlagerten Stufen- über eine Diode 11 und eine Batterie 12 zur Erde. Ein funktionsbelastungsgeraden dar; zweiter dieser Zweige verläuft über den Belastungs-Fig. 4 zeigt eine dezimale Zählschaltung, die auch widerstand 13 und über eine Batterie 14 zur Erde. Der einen Abwärtszähleingang, Rückstellmittel und einen dritte dieser Zweige enthält die gegensinnig gepolten Neunerzählausgang enthält;¹ io Dioden 15 und 16 und verläuft über diese Dioden und Fig. 5 zeigt einen Schaltkreis, der an Stelle der über die Batterie 17 zur Erde. Zwischen der Verbindungsmanuellen Rückstellungsschaltung nach Fig. 4 ver- stelle 24 der Dioden 15 und 16 und der negativen Klemme wendet werden kann; ' der Batterie 14 liegt der Lastwiderstand 23. Der vierte Fig. 6 stellt eine andere Form der Aufwärtszähl- dieser Zweige verläuft übsr die entgegengesetzt gepolten eingangsschaltung dar; 15 Dioden 18 und 19 und über eine Batterie 20 zur Erde. Er Fig. 7 stellt eine noch andere Form einer Aufwärts- enthält einen Belastungswiderstand 25, der den Verzähleingangsschaltung dar; bindungspunkt 25« der Dioden 18 und 19 mit der nega-Fig. 8 zeigt einen Abwärtszähleingang, der in Ver- tiven Klemme der Batterie 14 verbindet. Dar fünfte bindung mit der Schaltung nach Fig. 4 verwendbar ist; Zweig des Netzwerkes verläuft über die Diode 21 und die

Fig. 9 stellt ein Herabzählausgangstor für die Schal- 20 Batterie 22 zur Erde.

tung nach Fig. 4 dar; Die Batterien 12, 14, 17, 20 und 22 sind alle auf ihrer

Fig. 10 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Rück- positiven Klemmenseite geerdet. Die Batterie 14 hat

stellung; eine viel größere Klemmenspannung als jede der anderen

Fig. 11 zeigt eine Zählschaltung unter Verwendung und hat z. B. 300 Volt. Die Batterien 12, 17, 20 und 22

eines aus komplementären Transistoren bestehenden 25 haban in der aufgezählten Reihenfolge von einer zur

bistabilen Schaltkreises; anderen abnehmende Klemmenspannung. Ihre Spannun-

Fig. 12 zeigt ein Teilschaltbild einer weiteren Form gen sind beispielsweise 10, 7,5, 5 und 2,5 Volt,
der Zählschaltung; Das Eingangstor 45 enthält zusätzlich zum Transistor 3 Fig. 13 stellt das Emitterkennlinienfeld eines Tran- noch die in Reihe geschalteten Widerstände 25, 27 und sistors in Fig. 11 mit der überlagerten Stufenfunktions- 30 28. Diese Reihenwiderstandsgruppe liegt parallel zu den geraden dar; beiden Belastungswiderständen 5 und 6. Der Emitter 3e Fig. 14 zeigt die Verwendung einer einzigen Batterie des Transistors 3 ist an den Verbindungspunkt 29 für eine Gesamtschaltung eines Zählers; zwischen den Widerständen 26 und 27 angeschlossen. Fig. 15 zeigt eine Zählschaltung, bei der an Stelle Die Basis 3δ ist über einen Widerstand 30 mit dem Vervon Transistoren Vakuumröhren angeordnet sind; 35 bindungspunkt 31 zwischen den Widerständen 27 und 28 Fig. 16 zeigt die ArbeitskennÜnien einer der Vakuum- verbunden. Zwischen der Verbindungsstelle 29 und Erde röhren nach Fig. 15. Diesen Kennlinien ist eine Stufen- liegt der Kondensator 32. Die Basis 3δ ist über einen funktions-Belastungslinie überlagert; Kondensator 33 mit dem Rechteckwellen-Signalimpuls-Eig. 17 zeigt den Schaltungsplan des Teiles eines geber 34 verbunden. Dieser Geber 34 kann z. B. haben Zählers ähnlich dem nach Fig. 1, jedoch unter Ver- 40 ein >;Kein«-Signalpotential von 0 Volt und ein Signalwendung einer abgewandelten Form des Stufenfunk- potential von —2,5 Volt. Der Kollektor 3c ist über den tions-Impedanzsystems; Leiter 35 an die Basis 2 δ angeschlossen.

Fig. 18 zeigt eine graphische Darstellung ähnlich der Der Emitter 2 β ist über ein Ausgangstor 48, enthaltend

·■ in Fig. 3, die sich aber auf die Schaltung nach Fig. 17 eine Diode 36, einen Widerstand 37 und eine Batterie 38

bezieht; 45 in Reihenschaltung, über diese Reihenschaltung geerdet.

Fig. 19 zeigt einen Schaltplan einer abgewandelten Die der Diode 35 unmittelbar benachbarte Klemme des

Form der multistabilen Schaltung. Es wird hier ein Widerstandes 37 führt zu einer Ausgangsklemme 39. Die

Spitzentransistor verwendet. andere Ausgangsklemme 40 ist geerdet. Die Schaltung

Die Schaltung nach Fig. 1 enthält einen multistabilen nach Fig. 1 erzeugt zwischen den Ausgangsklemmen 39

Stromkreis mit den PNP-Flächentransistoren 1 und 2. 50 und 40 Ausgangssignale von Rechteckform,· wie in dem

Jeder der Transistoren hat einen Emitter Ie bzw. 2e, Kästchen 41 dargestellt. Diese Rechteckwellen variieren

eine Basis Ib bzw. 2δ und einen Kollektor Ic bzw. 2c. zwischen einem Kein-Signal-Potential von —4 Volt und

Diesem multistabilen Stromkreis ist ein Eingangstor 45 einem Signalpotential von —1 Volt.

init einem PNP-Flächentransistor 3 zugeordnet. Der Um die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1

Flächentransistor weist einen Emitter 3 e, eine Basis 3 δ 55 leichter verstehen zu können, ist es zweckmäßig, zunächst

und einen Kollektor 3c auf. die Schaltung nach Fig. 2 zu betrachten, welche die auf

Der Transistor 1 ist zu einer geerdeten Basisverstärker- die Hauptsache beschränkte Schaltung nach Fig. 1

stufe geschaltet. Seine Basis 1 δ liegt an Erde, und sein enthält und an Stelle der Stufenfunktions-Impedanz-

Kollektor 1 c ist mit einer Stufenfunktions-Impedanz- belastung 4 eine gewöhnliche Belastung aufweist. Die in

belastung, die genereE das Bezugszeichen 4 führt, ver- 60 der Fig. 2 wiedererscheinenden Schaltungselemente der

bunden. Zwischen Kollektor Ic und Emitter Ie ist eine Anordnung nach Fig. 1 haben gleiches Bezugszeichen

Rückkopplung eingefügt. Diese Rückkopplung enthält und sollen nicht weiter beschrieben werden.

den Transistor 2, der als eine geerdete Kollektorver- Die Schaltung nach Fig. 2 ist ein zweistufiger Tran-

stärkerstufe geschaltet ist. Die Basis 2 δ liegt direkt am sistorenverstärker. Die Basis des Transistors 1 liegt an

Kollektor Ic. Die Belastung des Transistors 2 ist an den 65 Erde sowie nominell auch der Kollektor des Transistors 2.

Emitter 2 e- angeschlossen und enthält die beiden Wider- Der Ausgang der zweiten Stufe ist auf den Eingang der

stände 5 und 6, welche mit der Belastungsbatterie 7 in ersten Stufe rückgekoppelt. Die Ausgangsklemmen 42

Reihe geschaltet sind. Zwischen Kollektor 2 c und'Erde und 43 liegen am Emitter 2e bzw. an Erde.

liegt eine Vorspannungsbatterie 8. Die obenerwähnte Es seien jetzt die Faktoren betrachtet, welche bestim-

Rückkopplung verläuft von dem gemeinsamen Verbin- 70 men, ob die Schaltung nach Fig. 2 stabil oder unstabil

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ist. Eine geerdete Basistransistorverstärkerstufe, z. B. Eingangswiderstand der geerdeten Kollektorstufe an-

iene, welche den Transistor 1 enthält, hat eine Strom- .., , , . , J?, . , „. . , , . , . . .. „

^J ' , ,.., τ · -u -C- nähernd gleich -.—-—ist. Dieser Ausdruck ist viel großer

verstärkung von ungefähr gleich Ems. ° 1 — α °

Für jeden differentiellen Zuwachs des Stromes über als i?₄₄. Durch Differentiation der Gleichung (3) erhält

den Kollektor 1 c gibt es einen entsprechenden Zuwachs 5 man:

des Stromes über die Basis 2b. In ähnlicher Weise gibt dE_e2i — R_u ■ dj_ci. (4)

es für jeden differentiellen Zuwachs des Stromes über die ^ , „ . . . ,._v . ,„

Basis 2δ einen entsprechenden Zuwachs des Stromes über ^Durch Substitution von (4) m (2) ergibt sich:

den Emitter 2e. Weiterhin gibt es für jeden differentiellen ^ j _ Rg ,j j χ ,η

Zuwachs des Stromes über den Emitter2e einen ent- io J ex — _R^ I₁ Ja), U

sprechenden differentiellen Zuwachs des Rückkopplungs- _{was man auc}h schreiben kann:

stromes über den Leiter 10 zum Emitter 1 e. Nimmt man ij π

alle diese Beziehungen zusammen, so kann man fest- = -^- = B'. (6)

stellen, daß es für jeden differentiellen Zuwachs des ^aJci ^5

Stromes, welcher über den Kollektor Ic fließt, einen 15 Aus Gleichung (6) folgt, daß, wenn der Widerstand44

entsprechenden differentiellen Zuwachs des Rückkopp- größer als der Widerstand 5 ist (B' größer als Eins), die

lungsstromes über den Leiter 10 gibt. Schaltung dann unstabil sein wird, und wenn der Wider-

Es sei J_C1 der über den Kollektor 1 c fließende Strom, stand 44 kleiner als der Widerstand 5 ist (B' kleiner als

Je₁ der über den Emitter Ie fließende Strom und Eins), dann die Schaltung stabil sein wird. Aus der An-

20 wendung dieser Gleichung auf die Schaltung nach Fig. 1

ß, __ djei ergibt sich, daß die Schaltung unstabil ist, wenn die

dj_ci ' Impedanz des Stufenfunktions-Impedanzsystems 4 größer

ist als der Widerstand 5, und daß sie stabil ist, wenn jene

B' stellt den Differentialquotienten des Rückkopplungs- Impedanz kleiner ist als der Widerstands. Es sei die stromes zum Emitter Ie nach dem Strom zum Kollektor Ic 25 Belastungslinie 4« in Fig. 3 betrachtet, welche dort dar. Da der Stromverstärkungsfaktor der den Transistor 1 einem Satz von Kollektorkennlinien, aufgenommen für enthaltenden Stufe im wesentlichen gleich Eins ist, so einen konstanten Emitterstrom für den Transistor 1 der ergibt sich, daß bei B' größer als Eins ein zunehmender Fig. 1 und 2, in der gezeigten geerdeten Basisverbindung Kollektorstrom einen schneller wachsenden Emitterstrom überlagert ist. Die Belastungslinie 4« hat eine Stufenliefert, welcher wiederum eine weitere Zunahme des 3° formation mit den Bereichen A, C, E, G, wo der Wider-Kollektorstromes bewirkt. Die Schaltung ist deshalb un- stand der Last niedrig ist. Zwischen diesen Bereichen stabil. Wenn andererseits B' kleiner als Eins ist, dann liegen andere Bereiche B, D und F, wo der Widerstand erzeugt eine Zunahme des Kollektorstromes einen der Belastung hoch ist. Durch ein genaues Auswählen des kleineren Zuwachs des Emitterstromes, und die Schaltung Widerstandes 5 zwischen diesen hohen und niedrigen ist stabil. 35 Werten läßt sich die Schaltung nach Fig. 2 in den Be-

Es soll jetzt bestimmt werden, welche Stromkreis- reichen A, C, E und G stabil und in den Bereichen B, D

parameter auf B' einwirken, so daß die Schaltung als und F unstabil machen,

stabil oder unstabil bezeichnet werden kann. Das Stufenfunktions-Impedanzsystem 4 nach Fig. 1

Es sei E₁ das Potential der positiven Klemme der legt eine Belastung am Transistor 1 fest, welche der

Batterie 7, R₆ der Widerstandswert des Widerstandes 6, 40 Linie 4a in Fig. 3 folgt.

Ee₂ das Potential am Emitter 2 e, R₅ der Widerstandswert Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß der Abschnitt A der

des Widerstandes 5, E_s das Potential der negativen Belastungslinie 4« die Fc-Achse bei S₁₂ schneidet (unter

Klemme der Batterie 8, i?₄₁ der Widerstandswert des Vernachlässigung des Spannungsabfalles der Diode 11 in

Widerstandes 44. Durchlaßrichtung). E₁₂ ist aber das Potential an der

Es kann, ohne einen wesentlichen Fehler zu machen, 45 negativen Klemme der Batterie 12. Der Abschnitt C

angenommen werden, daß die Emitter-Basis-Impedanzen der Lastlinie 4 a würde die Achse bei E₁₁ schneiden,

in den Transistoren 1 und 2 und die Basisströme zu wenn dieser bis zum Schnitt mit der Fc-Achse gemäß

vernachlässigen sind. der gestrichelten Linie verlängert wäre. E₁₇ ist das

Der Stromfluß J_e in den Emitter 1 e ist gleich der Diffe- Potential der negativen Klemme der Batterie 17 nach renz zwischen dem Strom über den Widerstand 6 und dem 50 Fig. 1. In ähnlicher Weise ergeben sich Achsenschnitt-Strom über den Widerstand 5. Dieses läßt sich durch die punkte für den Abschnitt E bei E₂₀ und für den Abfolgende Gleichung darstellen, wenn man annimmt, daß schnitt G bei E₂₂.

die Verbindungsstelle 9 ein Potential von 0 Volt hat: Jetzt kann die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1

β β an Hand der Fig. 3 betrachtet werden, wenn das Poten-

Jei = -fr- H—jp-· (1) 55 tial am Kollektor Ic variiert von einem Wert E₁₂ zu

^^{6 Ks} einem Wert E₂₂.

Aus der Differentiation der Gleichung (1) ergibt sich: Die Batterie 12 und die Diode 11 bilden einen Be-

/ß γ ι grenzer für die Begrenzung des negativen Ausschlages

dj_ei = di~~-\ — -=,- (dE_e2). (2) des Potentials am Kollektor Ic. Wenn der Kollektor zu

\ 5 / 5 60 einem stärker negativen Potential tendiert, dann wird

Das Potential am Emitter 2 e ist gleich dem Potential die Diode 11 in der Flußrichtung vorgespannt, und die

an der negativen Klemme der Batterie 8 plus dem Poten- Batterie 12 bewirkt eine Festhaltung des Kollektor-

tialabfall am Widerstand44. (Der Potentialabfall zwischen potentials auf E₁₂.

Emitter und Basis des Transistors 2 ist nahezu 0 Volt Es seien jetzt die Zustände untersucht, die in dem

und kann unbeachtet bleiben.) Diese Beziehung läßt 65 Stromkreiszweig mit den Dioden 15 und 16, der Bat-

sich durch folgende Gleichung darstellen: terie 17 und dem Widerstand 23 herrschen. Was die

E — —E A- T R 'CK\ Diode 16 betrifft, so liegt deren Kathode über den Wider-

-·-■"■■■ ^e2 8 -1- 7 ei 44 · Kl _{stand 23 an der negativen} Klemme der Batterie 14,

- Es wird angenommen, daß der Strom über die Basis 25 welche als stärker negativ anzusehen ist als die negative

unwesentlich ist. Diese Annahme ist berechtigt, da der 7° Klemme der Batterie 17. Die Diode 16 ist daher in

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Durchlaßrichtung vorgespannt, und der Verbindüngs- am Emitter Ze wird über den Leiter 35 auf die Basis 2 δ punkt 24 hat im wesentlichen das Potential der negativen und den Kollektor Ic übertragen. Die Basis 2 δ und der Klemme der Batterie 17. Der Kollektor 1 c liegt auf Kollektor 1 c werden dadurch plötzlich potentialmäßig einem Potential, das im wesentlichen stärker negativ ist um eine Potentialstufe im positiven Sinne, z. B. von Ε_Λ als das negative Potential der Batterie 17. Die Diode 15 5 nach Ec, verstellt. Diese Potentialänderung tritt auch ist daher in der Sperrichtung vorgespannt, und kein am Emitter 2 e mit einer hieraus resultierenden Strom-Strom fließt über sie vom Kollektor Ic. flußabnahme im Widerstand 5 auf. Die Batterie 7 liefert Wenn das Potential des Kollektors Ic von dem Wert E₁₂ einen im wesentlichen konstanten Strom durch den zunimmt, wird die Diode 11 in der Sperrichtung vor- Widerstand 6 (der Verbindungspunkt 9 hat im wesentgespannt. Diese Impedanzänderung der Diode 11 findet i° liehen immer Erdpotential). Dieser Strom teilt sich rasch statt während einer kleinen Änderung des KoI- zwischen den Emittern Ie und Ie. lektorpotentials, wenn der Transistor 1 im stabilen Be- Wenn deshalb der Strom durch den Widerstand 5 abreich A nach Fig. 3 arbeitet. Setzt der Kollektor seine nimmt, gibt es eine entsprechende Zunahme des Stromes Potentialzunahme fort, so wird der unstabile Bereich B über den Emitter Ie, so daß der Kollektor Ic bei einem erreicht, wo die Lastimpedanz am Kollektor 1 c (und ¹S neuen Potential, d. h. dort, wo die Stromlinie J_e = 3 damit die Effektivimpedanz des Netzwerkes 4) gleich dem die Belastungslinie 4 a kreuzt, stabil wird. Widerstand 13 ist. Nimmt das Kollektorpotential über Der Stromfluß durch den Emitter 1 e ist, wenn der den Wert E₁₁ hinaus zu, dann wechselt die Vorspannung Kollektor Ic (und deshalb der Emitter 2e) auf seinem in Sperrichtung an der Diode 15 zu einer Vorspannung niedrigsten Potential ist, bestimmt durch die Widerin der Durchlaßrichtung, und der Widerstand 23 wird ²⁰ stände 5 und 6 und durch das Potential der Batterie 7. effektiv hinzugefügt wie eine Belastung zum Kollektor 1 c Diese Werte sollten so gewählt werden, daß die konin Parallelschaltung mit dem Widerstand 13. Während stante Emitterstromlinie in Fig. 3 für jenen Wert des dieser Belastungsänderung passiert die Schaltung den Emitterstromes die Belastungslinie 4a in der Nähe der stabilen Bereich C und kommt in den unstabilen Be- Mitte des Abschnittes A, z. B. wie dies für die Linie J_e reich D, wo die Belastungsimpedanz durch die parallelen 25 = 1 mA in Fig. 3 der Fall ist, schneidet. Die Spannungs-Widerstände 13 und 23 bestimmt ist. (Es sei bemerkt, stufen in der Belastungslinie sind durch die verschiedenen daß die Neigung der Belastungslinie im Bereich D größer Spannungen der Batterien 14, 17, 20 und 22 und die ist als im Bereich B, was dem kleineren Widerstand der Stromschritte durch die Beziehung bestimmt: Belastung zuzuschreiben ist. Dieser Neigungsunterschied Spannungsschritt

ist aber in der Zeichnung übertrieben dargestellt.) Er- 30 -^- -2 = Stromschritt.

reicht das Kollektorpotential den Wert E₂₀, so tritt der ⁵

Zustand der Schaltung in einen anderen stabilen Be- Die Zeitkonstante des Eingangskreises des Transistors 3 reich E ein, an dessen Ende sich der Widerstand 25 ist kleiner als die Zeitkonstante des Spannungsteilers einzur Belastung parallel mit den Widerständen 13 und 23 schließlich der Widerstände 26, 27 und 28, so daß das hinzuaddiert, und die Schaltung arbeitet dann im un- 35 negative Eingangssignal in der Zeit verschwindet, in der stabilen Bereich F. Erreicht das Kollektorpotential den die Verbindungsstellen 29 und 31 auf ihre neuen Werte Wert E₂₂, so wird die Diode 21 in Flußrichtung vor- gebracht werden. Der Transistor 3 ist deshalb zwischen gespannt und schaltet sich wirksam in den Nebenschluß aufeinanderfolgenden Eingangssignalen gesperrt. zu den anderen Belastungsimpedanzen am Kollektor 1 c, Das Ausgangstor, einschließend die Diode 36, den so daß die Schaltung im stabilen Bereich G arbeitet, und 40 Widerstand 37 und die Batterie 38, wird eingestellt, um das Kollektorpotential ist auf dem Potentialwert E₂₂ fest- ein Ausgangssignal zu erzeugen, sobald der Kollektor 1 c gehalten. sein höchstes stabiles Ausgangspotential, in diesem Die Arbeitspotentiale der verschiedenen Stufen in einer Falle Eq, erreicht. Die Batterie 38 kommt zur Wirkung, multistabilen Schaltung werden normalerweise nahe der wenn das Potential des Emitters 2e unter dem Ausgangs-Mitte der stabilen Zonen A, C, E oder G ausgewählt 45 potential liegt, um die Diode 36 in der Sperrichtung vorwerden. Für die vorliegenden Zwecke kann angenommen zuspannen, so daß das Potential der Ausgangsklemme 39 werden, daß diese Potentiale gleichmäßig abgeteilt sind. im wesentlichen das Potential der negativen Klemme der Diese Potentiale sind nachstehend mit Ej., Ec, Ee und Batterie 38, z. B. —4 Volt, hat. Wenn der Emitter 2e Eq bezeichnet. das Potential des höchsten stabilen Zustandes erreicht, In der Schaltung nach Fig. 1 bewirkt das Eingangs- 5° dann wird die Diode 36 positiv vorgespannt, und das tor 45 einschließlich des Transistors 3 eine Verstellung Potential an der Ausgangsklemme 39 nimmt plötzlich der multistabilen Schaltung von einem stabilen Zustand zu auf jenen stärker positiven Wert, welcher z. B. in den nächsten, wenn eine Folge von Eingangsimpulsen ·—· 1 Volt sein kann.

aufgenommen wird. Die Impedanzen der Widerstände 26, Die in Fig. 4 dargestellte Schaltung basiert auf der

und 28 sind so ausgewählt, daß das Potential an der 55 Schaltung nach Fig. 1, ist aber im Hinblick auf einen

Verbindungsstelle 29 immer eine Stufe stärker positiv ist vollständigen dezimalen Zähler abgewandelt worden,

als das Potential des Emitters 2e, welches im wesent- Jene Schaltungselemente in Fig. 4, welchen ihren Gegen-

lichen dasselbe ist wie das Potential der Basis 2 δ und stücken in Fig. 1 entsprechen, haben in der Zeichnung

damit des Kollektors Ic. Wenn z.B. die Basis 2 δ auf das gleiche Bezugszeichen.

einem Potential E_A ist, dann hat die Verbindungsstelle 29 6° Das Ausgangstor 48 in Fig. 4 erzeugt ein Signal beim das Potential Ec- Zur selben Zeit ist das Potential der zehnten Eingangssignal. Es ist ein automatisches RückVerbindungsstelle 31 im wesentlichen 1 Volt positiver als stelltor 50 vorgesehen, über welches die Schaltung auf das der Verbindungsstelle 29. Da der Verbindungspunkt den Nullbetrag zurückgestellt und jedesmal ein Zehnermit der Basis 3 δ und der Verbindungspunkt 29 mit dem betragausgangssignal erzeugt wird. Emitter Ze verbunden ist, ist die Basis stärker positiv 65 Das Stufenfunktions-Impedanznetzwerk, welches wie als der Emitter, und der Transistor 3 ist blockiert. Bei eine Belastung am Widerstand 1 wirkt, ist in der Schalder Aufnahme eines negativen Eingangssignals von tung nach Fig. 4 durch Vorsehung von acht dioden-2,5 Volt über den Kondensator 33 zur Basis 3 δ wird die gesteuerten Widerständen an Stelle von zwei Widerkleine positive Vorspannung (1 Volt) der Basis 3 δ über- ständen — wie in Fig. 1 — abgewandelt, so daß die wunden, der Transistor 3 wird leitend, und das Potential 70 Schaltung insgesamt zehn stabile Ausgangszustände auf-

weist. Auch ist eine Anordnung für die Versorgung der diodengesteuerten Zweige mit der Vorspannung aus einer einzigen Batterie 53 vorgesehen, welche auch als Vorspannungsbatterie für den Kollektor 2 c des Transistors 2 dient.

Die Batterie 53 führt einem Spannungsteiler mit zehn Widerständen in Reihe elektrische Energie zu. Diese Widerstände sind mit 54 bis 64 bezeichnet.

Die zehn Stromzweige sind zwischen den Kollektor 1 c und zehn getrennte Punkte längs des Spannungsteilers geschaltet.

Der erste dieser Stromkreiszweige enthält eine Diode 65 zwischen dem Kollektor Ic und dem Verbindungspunkt der Widerstände 54 und 55 im Spannungsteiler und ferner einen Widerstand 66 zwischen dem Kollektor 1 c und der negativen Klemme der Batterie 14. Jeder der nächsten acht Stromkreiszweige enthält gegensinnig gepolte Dioden 67 und 68 zwischen dem Kollektor 1 c und den Anschlußpunkten längs des Spannungsteilers. Jedes Paar von Dioden 67 und 68 hat eine gemeinsame Klemme 69, die über einen Widerstand 70 mit der negativen Klemme der Batterie 14 verbunden ist. Der zehnte Stromkreiszweig schließt die Diode 71 ein, welche mit der Verbindungsstelle der Widerstände 63 und 64 des Spannungsteilers verbunden ist.

Die Diode 65 ist eine Begrenzerdiode, welche das negative Potential des Kollektors Ic festlegt. Die Diode71 legt das positive Potential des Kollektors 1 c fest. Der Belastungswiderstand 66 entspricht generell dem Widerstand 13 in der Schaltung nach Fig. 1.

Ein manuelles Nullstellertor ist an die Leitung 10 angeschlossen und enthält einen Kondensator 78, eine Diode79, eine Batterie 80 und einen Schalter 81. Ist der Schalter 81 geschlossen, dann wird der Emitter auf ein negatives Potential eingestellt, und der Transistor ist vollkommen blockiert, so daß sein Kollektor 1 c sprunghaft das negative Potential annimmt, welches durch die Begrenzerdiode 65 festgelegt ist.

Während vorstehend das durch den Schalter 81 betätigte Tor als manuelles Nullrückstelltor und der Schalter 81 als von Hand zu betätigender Schalter beschrieben wurde, ist es natürlich auch sehr vorteilhaft, statt dessen irgendwelche automatischen Mittel einzusetzen, mit denen der Schalter 81 das Tor steuert, um den Zähler in seinen Xullzählzustand zu bringen.

Der Signalgenerator 34 ist in Fig. 4 gezeigt. Hierzu gehört auch der Transistor 46, dessen Emitter mit 46 e, dessen Basis mit 46 δ und dessen Kollektor mit 46 c bezeichnet ist. Die Basis 46 δ ist über einen Widerstand 47 geerdet und über den Kondensator 49 mit der Signaleingangsklemme 51 verbunden. Der Kollektor 46 c ist über eine Batterie 72 geerdet. Der Emitter 45t> liegt über einen Lastwiderstand 74 und eine Batterie 75 an Erde. Der Emitter 46 f? ist über den Widerstand 76 und über den Leiter 77 mit dem Kondensator 33 und darüber hinaus mit der Basis 3 δ des Transistors verbunden.

Die den Transistor 46 enthaltende Stuf e ist eine Emitterfolgestufe. Der Emitterfolgestromkreis erzeugt die Eingangssignale mit erheblich größeren Stromstärken und bei niederer Ausgangsimpedanz.

Das automatische Rückstelltor 50 schließt eine Diode 201 ein, deren Kathode mit dem Leiter 77 verbunden ist, und enthält einen Widerstand 202 zwischen der Anode der Diode 201 und dem Emitter 2 e des Transistors 2. Die Anode der Diode 201 ist auch über den Kondensator 203 mit dem Emitter 1 e des Transistors 1 verbunden.

Jeder über den Aufzähleingangstorkreis 45 aufgenommene Eingangsimpuls schaltet den Transistor 1 von einem stabilen Ausgangszustand in einen stabilen Ausgangszustand mit dem nächsthöheren Potential. Eine Reihe von neun Eingangsimpulsen am Torkreis 45 ist erforderlich, um die Schaltung von ihrem niedrigsten oder Null zählenden Pegel auf ihren höchsten oder Neun zählenden Pegel einzustellen. Wenn das Potential am Kollektor 1 c den Neun zählenden Pegel erreicht, wird ein Ausgangssignal an dem Neuner-Ausgangstor 48 erzeugt.

Der Arbeitszustand der Schaltung schreitet um einen Schritt weiter, d. h., das Potential des Kollektors Ic und daher des Emitters 2e ändert sich um eine Stufe in positiver Richtung bei jedem negativ verlaufenden Eingangsimpuls, der an der Eingangsklemme 51 einläuft. Die positiv verlaufende Impulskante hat keinen Einfluß auf die Schaltung, so daß jeder spitze Impuls — wie in der Zeichnung dargestellt ist — oder Rechteckwellenimpuls verwendet werden kann. Nach dem neunten Eingangsimpuls wächst das Potential des Emitters 2e auf einen Wert an, bei dem die Diode 201 in Durchlaßrichtung vorgespannt ist. Der zehnte Eingangsimpuls, welcher durch den Emitterfolger mit dem Transistor 46 wiederholt wird, überträgt ein negatives Potential über die Diode 201 und den Kondensator 203 auf den Emitter 1 e, womit das Potential des Emitters 1 e nach negativen Werten gezogen und der Transistor 1 gesperrt wird, so daß der Kollektor Ic auf sein am stärksten negatives Potential zurückgeführt wird.

Die Fig. 5 zeigt die Schaltung eines Nullrückstelltores, welches an Stelle des Nullrückstelltores 87 in Fig. 4 verwendet werden kann. Dieses Tor ist an den Leiter 10 angeschlossen und enthält in einfacher Weise einen Schalter 204 und eine Stromquelle 205, deren positive Klemme geerdet und dessen negative Klemme mit dem Schalter 204 verbunden ist.

Bei geschlossenem Schalter 204 ist der Emitter 1 e negativ vorgespannt und der Transistor 1 blockiert, so daß der Emitter 1 c in seinen Nullzählzustand geschaltet ist.

Die Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Signalimpuls-Eingangsschaltung, die an Stelle des Eingangstores 45 in Fig. 1 oder Fig. 4 verwendet werden kann. Dieses Eingangstor umfaßt einen Widerstand 83 und parallel dazu eine Diode 84, deren Kathode an den Leiter 73 und damit an den Kollektor 1 c angeschlossen ist. Die Anode der Diode 84 ist über den Kondensator 85 geerdet. Die Anode der Diode 84 ist außerdem über den Kondensator 86 und über den von Hand zu bedienenden Schalter 88 mit der positiven Klemme einer Batterie 89 verbunden, deren negative Klemme geerdet ist.

Beim Schließen des Schalters 88 fließt ein positiver Impuls über die Diode 84 zum Kollektor Ic. Wenn dieser positive Impuls genau proportioniert ist im Verhältnis zu den Potentialstufen des multistabilen Netzwerks, dann wird jeder Spannungsimpuls das Netzwerk von einer Stufe zu nächsthöheren positiven weiterschalten. Es ist ohne weiteres möglich, den von Hand zu bedienenden Schalter 88 durch irgendeinen automatischen Schalter zur Vervollkommnung der Schaltung zwischen Batterie 89 und Kondensator 86 zu ersetzen.

In Fig. 7 ist eine wesentlich umfangreichere Eingangstorschaltung gezeigt, die man entweder für eine entsprechende Anordnung nach Fig. 1 oder nach Fig. 4 verwenden kann. Diejenigen Schaltungselemente in Fig. 7, welche den Schaltungselementen in Fig. 1 entsprechen, haben das gleiche Bezugszeichen. Der Transistor 3 in der Anordnung nach Fig. 1 und seine zugehörigen Schaltungselemente sind in der Schaltung nach Fig. 7 nicht verwendet. Ein Widerstand 206 liegt in Reihenschaltung zwischen dem. Kollektor 1 c und der Basis 2 δ. Zwischen der Basis 2 δ und Erde liegt ein Kondensator 207. Der Emitter 1 e liegt in einer Reihenschaltung, die zur Eingangsklemme 211 führt und den Widerstand 208, eine Diode 209 und einen Kondensator

809 788/248

210 umfaßt. Die Anode der Diode 209 ist über einen Widerstand 212 geerdet.

Wenn der Eingangsklemme 211 ein positiv verlaufendes Signaleingangspotential E_1n aufgeprägt wird, dann ist der Eingangsstrom/i_B) welcher über- den Widerstand 208 .'5 zum Emitter Ie fließt: _:

(7)

In dieser Gleichung ist 2?₂₀₈ der Widerstandswert des Widerstandes 208 und C₂₁₀ die Kapazität, des Kondensators 210 und T die Zeit nach der Anlegung des Eingangspotentials Ei_n.

Es ist wünschenswert, wenn der infolge des Eingangsstromes Ji_n erzeugte Kollektorstrom J₀ gleich der Summe des Stufenstromes für das Stufenfunktionsnetzwerk plus dem für den Kondensator 207 erforderlichen Ladestrom ist (weil im Falle der Fig. 1 angenommen wurde, daß die Emitter-Basis-Impedanzen der Transistoren 1 und 2 und die Basisströme vernachlässigbar sind. Demgemäß kann der Strom durch den Widerstand206 vernachlässigt werden mit Ausnahme des Ladestromes für den Kondensator 207). Die gewünschte Beziehung läßt sich mathematisch wie folgt ausdrücken:

Je

- · & ^Rm' ^Co-^m

(8)

-206

E_s ist eine Potentialstufe des Stufenfunktionsnetz-Werkes, R_x ist eine Impedanzstufe dieses Netzwerkes,

i?₂₀₆ ist der Widerstandswert des Widerstandes 206, und C₂₀₇ ist die Kapazität des Kondensators 207. Der erste Ausdruck auf der rechten Seite dieser Gleichung ist der Stufenstrom und der zweite Ausdruck der Ladestrom für den Kondensator 207.
Für das PotentialE^ am Emitter 2e ergibt sich:

( = E + E,\l

In dieser Gleichung ist E das Potential am Kollektor 1 c, ehe der Kippstromimpuls aufgenommen wird.

Für den Ausgleich, der Ströme an der Verbindungsstelle 9 kann geschrieben werden: .- . .. -.

R₆

R₅

Hierin ist Jfg der über den Leiter 10 fließende Strom. Durch Substitution von Gleichung (9) in Gleichung (10) erhält man:

A₅

i?

(l _ f R_2m-c_wlj _

Beim Ausgleich der Ströme am Emitter Ie sieht man, daß der Emitterstrom J_e gleich der Summe von Jp, und J_in ist. Dies läßt sich mathematisch durch Addition der Gleichungen (7) und (11) ausdrucken:

j_{e =} . _e _ A₂₀₃-Co₁₀ _|_ ±1 ₊ JL ₊ j5i_(i _ e ^₅-C₂₀₇ j.

•"■208 -^ 6 -""5 ""-5

In einem Flächentransistor, dessen Basis geerdet ist, gilt: J_e = J₀. Daher ist: ß, Z : £ β β

^2

"(12)

Subtrahiert man in der vorstehend angegebenen 40 Ladestrom für den Kondensator C₂₀₇,. so.erhält man den Gleichung für den Kollektorstrom den erforderlichen Strom Jl des Stufenfunktionsnetzwerkes 4.

Es ist:

^K5 B₂₀₅ · C₂₀

Wenn nun die Stromkreiskonstanten so proportional werden, daß

und außerdem:

V ^Ä5 ^Ä206

wird, dann ergibt sich durch Substitution von Gleichung (15) in Gleichung (14):

_ E₇ E

E₈ + ~R^ ■

Der dem Belastungskreis vor der Einführung des Eingangsimpulses gelieferte Strom war: -

_ E₁ J^L== "^

Aus dem Vergleich der Gleichung (17) mit der Gleichung {16) erkennt man, daß dem Belastungskreis im Hinblick auf eine Stufenspannung im Eingangskreis-211 ein Stufenstrom geliefert wird, wenn die Bedingungen der Gleichung (15) erfüllt sind. Um diese Gleichung zu erfüllen, muß sein: ' ■- "

i?₂₀₈ · C₂₁₀ = 2?₂₀₆ · C₂₀₇ (18)

Die Gleichungen (18) und (19) können leicht erfüllt werden, wenn man die verschiedenen Widerstände und Kapazitäten genau proportioniert.
. Die Fig. 8 zeigt die Schaltung eines Herabzähleingangstores 213, das an Stelle des Heraufzähleingangstores 45 nach den Fig.: 1 und 4 benutzt werden kann.

Das Tor 213 enthält einen NPN-Flächentransistor 214, dessen Emitter mit 214 e, dessen Kollektor mit 214 e und dessen Basis mit 214 δ bezeichnet ist. Die Widerstände 215, 216 und 217 liegen zueinander in Reihenschaltung.

Die untere Klemme des Widerstandes 215 hegt, so wie sie in Fig.-8 erscheint, am Emitter2e. Die obere Klemme des Widerstandes 217 ist mit der negativen Klemme der Batterie 218 verbunden,'deren positive Klemme geerdet ist. Der Emitter 214e ist an den Verbindungspunkt 219 zwischen den Widerständen 215 und 216 angeschlossen. Die Basis-2146 liegt über den Widerstand 220 an der Verbindungsstelle 221 der beiden Widerstände 216 und 217. Die Basis 214& ist außerdem über den Kondensator 222 und den Widerstand223 mit dem Emitter 224e eines NPN-Flächentransistors 224 verbunden.

13 14

Der Kollektor des Transistors 224 ist mit-224c:und Schaltung besteht einfach aus einem Schalter 239, der

seine Basis mit 224δ bezeichnet. Der Kollektor 224c hegt zwischen Emitter Ie und Erde hegt. Wenn der Schalter

über die Kollektorvorspannungsbatterie 225 und über 239 geschlossen ist, dann ist der Emitter 1 e geerdet und

eine Schaltungsvorspannungsbatterie 229 an Erde. die Schaltung in ihre Neunzählstufe gebracht. Zur Be-

Die Basis ist über den Widerstand 226 und über die 5 tätigung des Schalters 239 kann man automatische, Batterie 229 geerdet und über den Kondensator 227 mit mechanische oder elektrische Vorrichtungen anordnen, der Eingangsklemme 228 verbunden. Der Emitter ist Eine solche elektrische Vorrichtung könnte z. B. auf das über den Widerstand 229 a, die Batterie 230 und . die Ausgangssignal über die Klemme 237 in Fig. 9 anBatterie 229 geerdet. Der Transistor 224 ist mit einem sprechen.

Emitterfolgekreis verbunden, der dem Emitterfolgekreis i° Fig. 11 zeigt eine Abwandlung der multistabilen Schalmit dem Transistor 46 nach Fig. 4 ähnlich ist. Vom tang nach Fig. 1 einschließlich des Stufenfunktionsnetz-Emitter 224 e führt eine Verbindung über den Wider- Werkes, das in einer Stufe angeschaltet ist, welche stabil stand 223, über eine Diode 231 und einen Widerstand 232 ist, wenn die Netzwerksimpedanz hoch ist, und welche zum Emitter 2 e des Transistors 2. Die Verbindung des unstabil ist, wenn diese Impedanz niedrig ist. Die AbWiderstandes 232 mit der Diode 231 ist über einen 15 Wandlung enthält einen PNP-Flächentransistor 90, dessen Kondensator 233 und über einen Verstärker 233« an den Emitter mit 9Oe, dessen Basis mit 90δ und dessen KoI-Kollektor Ic des Transistors 1 angeschlossen. lektor mit 90c bezeichnet ist. Sie enthält außerdem einen

Die an der Klemme 228 eingehenden, positiv ver- NPN-Flächentransistor 91 mit einem Emitter 91 e, der

laufenden Signale werden nach der Stromverstärkung Basis 91 δ und dem Kollektor 91 c. Ein Stufenfunktions-

mit Hilfe des Emitterfolgekreises, der den Transistor 224 20 Impedanznetzwerk 92 ist zwischen die Anschlußklemme

enthält, nachgebildet. Der Potentialpegel am Emitter 94 des Emitters 9Oe und die positive Klemme der Be-

224 e ist durch die Batterie 229 auf einen hinreichend lastungsbatterie 93, deren negative Klemme geerdet ist,

negativen Wert festgelegt, so daß die Diode 231 in geschaltet.

Sperrichtung vorgespannt ist, bis das Potential des Die Stufenfunktions-Impedanzbelastung 92 unterEmitters 2e seine nächstniedere Stufe erreicht. Die 25 scheidet sich von der Stufenfunktionsimpedanz nach Eingangssignale wirken auf den Transistor 214, um das Fig. 1 darin, daß die Polaritäten der Dioden umgekehrt Potential des Kollektors Ic um eine Spannungsstufe sind. Man beachte auch, daß die Polarität der Batterie 93 herunterzuschalten. . im Vergleich zu jener der Batterie 14 im Falle der Fig. 1

Wenn das Potential des Emitters 2e die nächst- umgekehrt ist.

niedrigste Stufe erreicht, ist dieses hinreichend negativ, 30 Die Stufenfunktionsimpedanz 92 ist mit zwei Dioden-

um die Diode 231 in Durchlaßrichtung vorzuspannen. zweigen und einem Widerstand 97 dargestellt, welcher

Wenn dann der nächste Impuls an der Klemme 228 zwischen den Emitter 9Oe und die positive Klemme der

einläuft, wird er über die Diode 231, den Kondensator 233 Batterie 93 geschaltet ist. Jeder Zweig enthält einen

und über den Verstärker 233a auf den Kollektor Ic Widerstand 98 und ein Paar von entgegengesetzt gepolten

übertragen. Der Verstärker 233 λ hebt das Signalpoten- 35 Dioden 99 und 100, deren Verbindung mit 101 bezeichnet

tial genügend an, so daß es wirksam ist, das Kollektor- ist. Der Widerstand 98 ist in jedem Falle zwischen die

potential auf seinen positivsten Wert zurück auf seine Verbindung 101 und die positive Klemme der Batterie 93

höchste oder Neunzählstufe zu bringen, um für eine geschaltet. Jeder dieser Zweige enthält eine Vorspan-

weitere Reduktion der registrierten Zahl durch folgende nungsbatterie 102 bzw. 103. Die Klemmenspannungen

Impulse an der Eingangsklemme 228 bereit zu sein. 40 dieser beiden Batterien sind in ähnlicher Weise abgestuft

Die Fig. 9 zeigt die Schaltung eines Nullzählausgangs- wie im FaEe der Fig. 1 bei den Batterien 12, 17, 20

tores, welches mit dem Emitter 2 e verbunden werden und 22.

kann. Diese Torschaltung enthält eine Diode 234, einen Der Kollektor 90 c ist unmittelbar mit der Basis 91 &

Widerstand 235 und eine Batterie 236. Eine Ausgangs- verbunden und außerdem über den Lastwiderstand 106

klemme 237 ist an die Verbindung der Diode 234 mit 45 und über die Batterie 107 geerdet. Der Emitter 91 e liegt

dem Widerstand. 235 angeschlossen. Eine andere. Aus- über einen Widerstand 108 und die Batterie 109 an Erde,

gangsklemme 238 ist geerdet. Solange der Emitter 2 e ein Der Kollektor 91 c ist durch die Rückkopplungsleitung 110

über seiner niedrigsten Stufe liegendes Potential hat, ist an die Basis 90 δ angeschlossen und außerdem über den

die Diode 234 in Sperrichtung vorgespannt, und die Widerstand 111 mit der positiven Klemme der Batterie 96

Ausgangsklemme 237 hat das Potential der negativen 50 verbunden.

Klemme der Batterie 236. Wenn der Emitter 2 e sein Die Schaltung nach Fig. S unterscheidet sich von der niedrigstes Ausgangspotential erreicht, dann ist die Schaltung nach den Fig. 1 und 4 grundsätzlich dadurch, Diode 234 in Durchlaßrichtung vorgespannt, und die daß die stabilen Bereiche der Belastungslinie die Bereiche Ausgangsklemme 237 bleibt auf dem Potential der des hohen Widerstandes jener Linie sind, wohingegen die niedrigsten Stufe. Demgemäß wird ein Ausgangssignal 55 unstabilen Zonen die Bereiche des niedrigen Widerstandes nur erzeugt, wenn die Zählung ihre niedrigste Stufe sind. Aus diesem Grunde ist die Arbeitsweise der Schalerreicht. . tung nach Fig. 5 entgegengesetzt der Arbeitsweise der

Wenn die Schaltungen nach Fig. 8 bzw. nach Fig. 9 an Schaltungen nach den Fig. 1 und 4.

die Stelle des Eingangstores 45 und des Ausgangstores 48 In der folgenden Erörterung ist angenommen, daß die

nach Fig. 4 eingesetzt werden, dann ist die Dezimal- 60 Basisströme der Basen der beiden Transistoren vernach-

zählerschaltung für eine Herabzählung oder Subtraktion lässigbar sind und daß der Spannungsabfall an der

für jeden Eingangssignalimpuls eingerichtet. Der Einsatz Emitter-Basis-Strecke im wesentlichen Null ist.

dieser Schaltungen nach den Fig. 8 und 9 in den Eingangs- Für. einen gegebenen Zuwachs der Eingangsspannung

und Ausgangstoren nach Fig. 4 kann verbunden werden an der Basis 90 δ des Transistors 90 entsteht ein ent-

mit der Verwendung automatischer oder manueller 65 sprechender Zuwachs der Rückkopplungsspannung am

Schaltmechanismen in der Weise, daß für das Herab- Kollektor 91 c des Transistors 91. Wenn das Verhältnis

zählen und das Heraufzählen eine einzige multistabile des Zuwachses der Rückkopplungsspannung zur Ein-

Schaltung vorgesehen ist. gangsspannung größer als Eins ist,- dann ist die Schaltung

Fig. 10 zeigt.eine Hilfsanordnung für die Rückstellung unstabil. Ist das Verhältnis kleiner als Eins, dann ist die

des Dezimalzählers. auf seinen Neunzählschritt. Diese 70 Schaltung ,stabil. .

/ι —

₁ — E₀ R₀

(20)

E λ = —E₉

(E₁-J^₀)

(22)

E₂- R

₁₁₁

E₁-R

106

108

Durch Differentiation von (26) im Hinblick auf das Eingangspotential E%_u erhält man

δ E₅ OE₀

-^1

•"•0 ' -"M.08

(27)

Aus (27) folgt, daß die Schaltung unstabil ist, wenn R₀ kleiner als —^—— ist, so daß -~- größer als Eins ist,

6E_n

und daß die Schaltung stabil ist, wenn R₀ größer ist als

, so daß

6E_n

kleiner als Eins ist.

Fig. 12 zeigt noch eine andere Schaltungskonfiguration, die in Verbindung mit einer Stufenfunktions-Impedanzlast in ähnlicher Weise benutzt werden kann wie im Falle der Fig. 11. Diese Schaltung enthält einen PNP-Flächentransistorll3 mit demEmitterll3e, der Basis 113δ und dem Kollektor 113 c sowie einen PNP-Flächentransistor 114, dessen Emitter mit 114 e, dessen Basis mit 114Ö und dessen Kollektor mit 114c bezeichnet ist.

Der Ermitter 113 e ist an eine Klemme 94 angeschlossen, welche dieselbe sein kann wie die Klemme 94 in Fig. 11 und welche mit derselben Stufenfunktionsimpedanz 92 verbunden sein kann. Der Kollektor 113 c liegt über einen Verbraucherwiderstand 115 und über eine Batterie 116 an Erde. Der Kollektor 113 c ist außerdem direkt mit der Basis 1146 verbunden. Der Emitter 114e ist über einen Widerstand 117 geerdet. Der Kollektor 114 c ist mit Erde verbunden einerseits über den Verbraucherwiderstand 118 und die Batterie 119 und andererseits über die aus den Widerständen 120 und 121 und der Batterie 122 gebildete Reihenschaltung. Die Verbindungsstelle 123 der beiden Widerstände 120 und 121 ist über die Rückkopplungsleitung 124 an die Basis 113 δ angeschlossen.

An Hand der graphischen Darstellung nach Fig. 13 läßt sich die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 12 erklären. Fig. 13 zeigt eine Schar von Volt-Ampere-Kennlinien für den Emitter des Transistors 113 nach Fig. 12 bei verschiedenen Werten für das Basispotential E_h. Die verschiedenen hier enthaltenen Parameter sind aus der schematischen Darstellung auf der rechten Seite der Fig. 13 zu verstehen. Dieser Schar von Kennlinien ist eine Stufenfunktions-Belastungslinie 125 überlagert, welche wechselweise Bereiche H, I, J, K und L mit niedrigen und hohen Impedanzen aufweist.

Der Strom J₁, welcher von der Batterie 93 über die Belastung 92 zum Emitter 9Oe fließt, kann wie folgt berechnet werden:

Der Stromfluß J₂ durch den Emitter 91 e kann in Ausdrucken des Potentialabfalles am Widerstand 108 und des Widerstandswertes jenes Widerstandes geschrieben werden:

In dieser Gleichung ist E₁ das Potential an der positiven Klemme der Batterie 93, E₀ ist das Potential an der Basis 90 δ (gleich dem Potential am Emitter 9Oe angenommen), und R₀ ist die Impedanz des Netzwerkes 92.

Das Potential E₁ am Kollektor 90 c läßt sich in einer Gleichung durch das Potential E₂ der positiven Klemme der Batterie 107 und den Potentialabfall am Widerstand 106 darstellen:

Et=-E₂ +J₁-R₁₀₆. (21)

Durch Substitution von (20) in (21) ergibt sich:

E_i — E₃

108

Hierin ist E₃ das Potential der negativen Klemme der Batterie 109.

Durch Substitution von (22) in (23) erhält man:

Ei —

R-

^- · 22.

108

106 "

Das Rückkopplungspotential E₅ läßt sich durch das Potential E₁ der Batterie 93 und durch den Potentialabfall des Widerstandes 111 wie folgt ausdrücken:

E₅ = E₁-J₂-R₁₁₁. (25)

Durch Substitution von (24) in (25) ergibt sich:

E₀-R

106

E% ■ R₁₁₁

108

Man betrachte die Schaltung nach Fig. 12, wenn das Emitterpotential seinen höchsten positiven Wert hat, der bestimmt ist durch den Schnittpunkt des L-Bereiches der Lastlinie 125 mit der Stromachse. Die Belastung des Emitters 9Oe ist dann der Widerstand 97. In diesem Zeitpunkt ist der erste Stromzweig des Stufenfunktions-Impedanzsystems, bei dem die Anode der Diode 100 über die Verbindungsstelle 101 und über den Widerstand 98 mit der positiven Klemme der Batterie 93 verbunden ist, in Betracht zu ziehen. Die Kathode der Diode 100 liegt beispielsweise auf dem Potential der negativen Klemme der Batterie 102. Die Diode ist daher in Durchlaßrichtung vorgespannt, und der Verbindungspunkt 101 hat im wesentlichen das Potential der negativen Klemmen der Batterie 102. Die Kathode der Diode 99 hat dasselbe Potential wie der Emitter 9Oe, welches zu diesem Zeitpunkt etwas positiver ist als das negative Potential der Batterie 102. Die Diode 99 ist somit in Sperrichtung vorgespannt, und die einzige Belastung am Emitter 9Oe ist der Widerstand 97. Wenn das Potential des Emitters 90 e fortfährt, sich in negativer Richtung zu ändern, wird es gleich dem Potential der negativen Klemme der Batterie 102, worauf die Diode 99 in Flußrichtung vorgespannt und der erste Widerstand 98 als Belastung des Emitters 9Oe hinzukommt. Diese Änderung tritt während des unstabilen Bereichs K der Belastungslinie 125 ein. Sie bewirkt eine Verschiebung des Arbeitspunktes der Schaltung in den stabilen Bereich /. Wenn das Potential des Emitters 9Oe negativer wird, durchläuft es im Bereich / das Potential der Batterie 103. Bei diesem Potential kommt ein anderer Lastwiderstand 98 hinzu, welcher mit dem Widerstand 97 in Parallelschaltung liegt, und die Schaltung arbeitet im stabilen Bereich H.

Fig. 14 bringt eine Abwandlung der Schaltung nach Fig. 1, in welcher alle Potentiale von einer einzigen Batterie 126 zugeführt werden. Diese Schaltung vermeidet dadurch Fehler, welche in der Schaltung nach Fig. 1 eintreten könnten und den ungleichen Änderungen der verschiedenen Batteriepotentiale mit der Zeit zuzuschreiben sind.

Diejenigen Schaltungselemente in der Schaltung nach Fig. 14, welche ihren Gegenstücken in der Schaltung nach Fig. 1 entsprechen, haben das gleiche Bezugszeichen. Sie sollen nicht weiter beschrieben werden.

Die Batterie 126 speist einen aus acht in Reihe liegenden Widerständen 127 bis 134 gebildeten Spannungsteiler.

17 18

Die Verbindung der beiden Widerstände 133 und 134 ist an dem Verbindungspunkt 179 der beiden Widerstände

geerdet. 153 und 154.

Die Stufenfunktionsimpedanz nach Fig. 14 hat im Das Stufenfunktions-Impedanznetzwerk 148 besteht

Vergleich zu jener nach Fig. 1 einen zusätzlichen Zweig- aus fünf Zweigen. Der eine Zweig enthält eine Diode 156

Stromkreis. Dieser Zusatzzweig enthält die gegenstimmig 5 und eine Batterie 157. Im zweiten Zweig sind zwei gegen-

gepolten Dioden 135 und 136, an deren Verbindungs- sinnig gepolte Dioden 158 und 159 angeordnet, von

punkt 137 ein Widerstand 138 angeschlossen ist. deren Verbindungspunkt 160 über den Widerstand 161

Die Anordnung nach Fig. 14 kann als eine Zähler- eine Leitung zur positiven Klemme der Batterie 162

dekade benutzt werden. Zu diesem Zweck werden die zu führt. Zwischen der Diode 159 und Erde liegt eine

zählenden Eingangsimpulse einer Eingangsklemme 139 " Batterie 167.

zugeführt, von wo sie über eine binäre Triggerschaltung Der dritte Zweig des Netzwerkes 148 enthält die zuein-

140 fließen. Die Triggerschaltung, welche z. B. eine ander entgegengesetzt gepolten Dioden 163 und 164,

Eccles-Jordan-Schaltung sein kann, erzeugt z. B. für je deren Verbindungspunkt 165 über den Widerstand 166

zwei Eingangsimpulse einen Ausgangsimpuls. Diese Aus- mit der positiven Klemme der Batterie 162 verbunden ist.

gangsimpulse werden auf die Eingangsklemme 141 über- *5 Dieser Zweig enthält außerdem eine Batterie 168, die

tragen, die mit einem Leiter 142 verbunden ist, welcher zwischen der Diode 164 und Erde liegt. Der vierte Zweig

über den Kondensator 33 zur Basis 3 δ des Eingangstores des Netzwerkes 148 umfaßt die zueinander entgegenge-

des Transistors 3 führt. Ein Rückstelltor ist vorgesehen. setzt gepolten Dioden 169 und 170, deren gemeinsamer

Dieses enthält einen Kondensator 143 und in Reihe dazu Verbindungspunkt mit 171 bezeichnet ist. Von 171 führt

eine Diode 144. Diese Reihenschaltung liegt zwischen den 2° eine Leitung über einen Widerstand 172 zur positiven

Leitungen 10 und 142. Der Widerstand 145 verbindet den Klemme der Batterie 162. An die Anode der Diode 170

Emitter 2e mit der Verbindungsstelle zwischen der schließt sich eine Batterie 173 nach Erde an.

Diode 144 und dem Kondensator 143. Im fünften Zweig des Netzwerkes 148 ist an die Verbin-

Eine Reihe von zehn Eingangsimpulssignalen an der dungsstelle 174 eine Diode 175 in Reihenschaltung mit Eingangsklemme 139 wird fünf Eingangssignale an der 25 einer Batterie 176, deren gegenseitige Klemme geerdet ist, Klemme auslösen, welche wiederum den Transistor 1 über angeschlossen. Zwischen dem Verbindungspunkt 174 und fünf stabile Zustände hinweg verstellen. der positiven Klemme der Batterie 162 liegt ein Wider-Auf j eden Eingangsimpuls bringt der binäre Trigger 140 stand 177.

eine Verstellung von einem seiner stabilen Zustände zum Die Batterien 157, 167, 168, 173 und 176 haben fortanderen. In der dargestellten Anordnung wird auf jeden 30 schreitend größere Klemmenspannungen. Die Klemmenungeradzahligen Eingangsimpuls ein positiv verlaufendes spannung der Batterie 162 ist wesentlich größer als Ausgangssignal und auf jeden geradzahligen Eingangs- irgendeine der anderen.

impuls ein negativ verlaufendes Signal erzeugt. Das Ein- Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 15 läßt sich

gangstor mit dem Transistor 3 reagiert nur auf negativ am besten an Hand der graphischen Darstellung in Fig. 16

verlaufende Eingangssignale. 35 verstehen. Die Fig. 16 enthält eine Schar von Ausgangs-

Beginnend im Nullzählzustand des Transistors 1 wird kennlinien der Pentode 146 für verschiedene Werte des das erste negative Eingangssignal an der Basis 3 δ in Kathodenstromes /_c. In Fig. 16 sind auf der Ordinateneinem Zeitpunkt T₂ aufgenommen, wenn die negativ ver- achse die Anodenströme J₁, und auf der Abszissenachse laufende Kante des zweiten Eingangssignals die Ein- die Anodenpotentiale F₃, aufgetragen. Dieser Kenngangsklemme 139 erreicht. Der Transistor 1 rückt über 40 linienschar ist eine Belastungslinie 180, welche durch die seine fünf stabilen Zustandsbereiche am negativ ver- Impedanz des Stufenfunktionsnetzwerkes 148 bestimmt laufenden Ende jedes geradzahligen Eingangssignals vor. ist, überlagert.

Beim achten Eingangssignal ist das Potential des Emit- In der Anordnung nach Fig. 15 dienen die Diode 175

ters 2e genügend positiv, um die Diode 144 in Durchlaß- und die Batterie 176 dazu, das maximale positive Poten-

richtung vorzuspannen, so daß bei der Aufnahme des 45 tial der Anode 146« zu begrenzen. Wenn das Potential

zehnten Signalimpulses das negativ verlaufende Signal an der Anode 146 α versucht, auf höhere Potentialwerte zu

der Klemme 141 über die Diode 144 und den Konden- gehen, als es die positive Klemme der Batterie 176 auf-

sator 143 übertragen und wirksam wird, um den Emitter le weist, dann wird die Diode 175 in Flußrichtung vorge-

negativ zu machen, den Transistor 1 zu blockieren und spannt und verhindert ein Ansteigen des Anodenpoten-

den Kollektor 1 c auf sein negatives oder Nullzählpoten- 50 tials. Dieser besondere Wert des Anodenpotentials ist in

tial zurückzubringen. Fig. 16 mit F₁₇₆ bezeichnet.

Die Fig. 15 und 16 beziehen sich auf eine multistabile Wenn das Potential der Anode 146<z von diesem Maxi-Schaltung, die der nach Fig. 1 ähnlich ist, welche jedoch malwert absinkt, dann wird die Vorspannung an der an Stelle von Transistoren Vakuumröhren als Über- Diode 175 umgekehrt. Während dieser Umkehrung tragungsmittel vorsieht. Die Schaltung enthält eine 55 arbeitet die Schaltung im stabilen Bereich R. Nachdem Pentode 146, die als geerdete Gitterverstärkerstufe ge- die Umkehrung vollendet ist, wirkt der Widerstand 177 schaltet ist und eine Triode 147 als Kathodenverstärker- als Verbraucher an der Anode 146 a, und die Schaltung stufe. Ein Stufenfunktions-Impedanznetzwerk 148 ist als arbeitet im unstabilen Bereich S.

Verbraucher an die Anode 146« der Pentode 146 ange- Es seien jetzt die Verhältnisse im vierten Zweig des

schlossen. 60 Netzwerkes 148 mit den Dioden 169 und 170 betrachtet.

Das Gitter 149 der Pentode 146 liegt über die Batterie Die Verbindungsstelle 171 ist über den Widerstand 172 150 an Erde. Die anderen Gitter der Pentode sind in der mit der positiven Klemme der Batterie 162 verbunden, üblichen Weise angeschlossen. Die Anode 146« der deren Potential wesentlich höher ist als das Potential der Pentode 146 hat über die Leitung 151 Verbindung mit Batterie 173. Die Diode 170 ist daher in Flußrichtung vordem Steuergitter 152 der Triode 147. Die Kathode der 65 gespannt mit der Folge, daß der Verbindungspunkt 171 Triode 147 liegt über die beiden in Reihe geschalteten im wesentlichen das Potential der positiven Klemmen der Widerstände 153 und 154 an Erde. Die Anode der Batterie 173 hat. Die Leitung 151 ist zu diesem Zeitpunkt Triode 147 ist an die positive Klemme der Batterie 155 positiver als jenes Potential, so daß die Diode 169 in angeschlossen, deren negative Klemme an Erde liegt. Sperrichtung vorgespannt ist. Dieser Zweig des Netz-Die Kathode der Pentode 149 liegt über den Leiter 178 70 Werkes ist nicht wirksam als Belastung der Anode 146 α.

Wenn das Potential an der Anode 146« und an der Leitung 151 weiterhin abnimmt, bis z. B. der stabile Bereich T der Belastungslinie 180 erreicht ist, dann kehrt sich die Vorspannung an der Diode 169 um, worauf der Widerstand 172 als Verbraucher an die Anode 146« angeschaltet ist. Die Schaltung arbeitet dann im unstabilen Bereich U.

In entsprechender Weise führt eine fortgesetzte Potentialabnahme zu einer Verschiebung der Arbeitsbereiche der Schaltung über die Bereiche V, W, X, Y und Z der Belastungslinie 180.

Die Fig. 17 und 18 betreffen eine Abwandlung für die Schaltung nach Fig. 1 mit einem neuen Typ des Stufenfunktions-Impedanznetzwerkes, das das Bezugszeichen 181 führt. Das Netzwerk 181 verwendet an sich bekannte Silizium-PN-Flächenlegierungsdioden. Derartige Dioden haben eine besondere Strom-Spannungs-Kennlinie. Die meisten Kristalldioden, z. B. Germaniumdioden, haben eine niedrige Impedanz in der Durchlaßrichtung und eine hohe Impedanz in der Sperrichtung. Bei den Silizium-Flächenlegierungsdioden besteht die hohe Impedanz in der Sperrichtung nur, bis das angelegte Potential einen bestimmten Wert überschreitet. Dieser Wert wird gewöhnlich als Zenerspannung oder als Zenerpotential bezeichnet. Wenn das angelegte Potential den Zenerwert überschreitet, dann fällt die Impedanz der Diode wieder auf einen sehr niedrigen Wert, der kleiner ist als die Durchlaßimpedanz und in manchen Fällen fast Null ist.

In dem Netzwerk 181 sind drei solcher Silizium-Flächendioden 182, 183 und 184 vorgesehen und, in Reihe geschaltet, zwischen dem Kollektor Ic und der Basis 2δ angeordnet. Eine andere Silizium-Flächendiode 185 verbindet die Basis 2 δ mit der negativen Klemme der Batterie 186, deren Gegenklemme geerdet ist.

Zwischen der negativen Klemme einer Batterie 188 und dem Verbindungspunkt 189 des Kollektors Ic mit der ersten Siliziumdiode 182 ist ein Belastungswiderstand 187 eingeschaltet. Ein anderer Lastwiderstand 190 verbindet die negative Klemme der Batterie 188 mit dem Verbindungspunkt 191 der Siliziumdioden 182 und 183. Ein weiterer Belastungswiderstand ist zwischen die negative Klemme der Batterie 188 und den Verbindungspunkt 193 der beiden Siliziumdioden 183 und 184 geschaltet. Zwischen der negativen Klemme der Batterie 188 und dem Verbindungspunkt 195 zwischen der Diode 184 und der Basis 2 δ liegt ein vierter Belastungswiderstand 194.

Die verschiedenen Dioden 182, 183, 184 und 185 haben alle dasselbe Zenerpotential. Die Betriebsweise der Schaltung nach Fig. 17 läßt sich mit den Angaben der nachstehenden Tabelle zusammenfassend verstehen.

Tabelle

Bereich.	Diode 182	Diode 183	Diode 184	Diode 185
Stabil 196«	Zener	Zener	Zener	Zener
Unstabil 196 &	Sperrichtung	Zener	Zener	Zener
Stabil 196 c	Durchlaß	Zener	Zener	Zener
Unstabil 196d	Durchlaß	Sperrichtung	Zener	Zener
Stabil 196 e	Durchlaß	Durehlaß	Zener	Zener
Unstabil 196 f	Durchlaß	Durchlaß	Sperrichtung	Zener
Stabil 196g	Durchlaß	Durchlaß	Durchlaß	Zener
Unstabil 196Ä	Durchlaß	Durchlaß	Durchlaß	Sperrichtung
Stabil 196f	Durchlaß	Durchlaß	Durchlaß	Durchlaß

Wenn irgendeine der Dioden 182, 183, 184 und 185 in Durchlaßrichtung oder in Sperrichtung über ihr Zenerpotential hinaus vorgespannt ist, dann ist ihre Impedanz so klein, daß sie zu vernachlässigen ist. In dem Bereich 196« nach Fig. 18 ist das Potential des Kollektors Ic hinreichend niedrig, so daß alle Dioden in Sperrichtung über ihr Zenerpotential hinaus vorgespannt sind. Wenn das Potential des Kollektors Ic im positiven Sinne anwächst, nimmt das Potential an der Diode 182 ab, bis es in ihren umgekehrten Vorspannungsbereich hineinkommt, wo der Widerstand 187 als Belastung des Kollektors Ic gebraucht wird. Die Belastungslinie 196 in Fig. 18 tritt dann in die Zone 196 δ ein. Wenn das Potential des Kollektors Ic fortfährt anzuwachsen, dann wird die Diode 182 positiv vorgespannt, und das Potential an ihr fällt wieder auf Null. Die rechte Klemme der Diode 182 hat dann im wesentlichen das Potential der negativen Klemme der Batterie 188, während ihre Anode auf einem positiveren Potential liegt, welches durch den Stromfluß über den Widerstand 187 bestimmt ist. Wenn das Potential des Kollektors Ic zunimmt, wächst der Stromfluß durch den Widerstand 187, bis die Diode 182 in Flußrichtung vorgespannt wird, worauf die Belastungslinie in den Bereich 196 c nach Fig. 18 eintritt. Dieser Prozeß wiederholt sich für jede der Dioden 182,183,184, wie aus der Tabelle zu ersehen ist. Was die Diode 185 betrifft, so ist ihre Kathode auf einem festen negativen Potential von 1 Volt. Sie wird nicht positiv vorgespannt werden, bis der Kollektor Ic zu positiveren Potentialwerten al — 1 Volt ausschwenkt.

Fig. 19 zeigt eine multistabile Schaltung ähnlich der nach Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß sie einen einzelnen Spitzentransistor 197 enthält. Sein Emitter ist mit 197 e, sein Kollektor mit 197 c und seine Basis mit 197 δ bezeichnet.

Punktkontakte bzw. Spitzentransistoren — wie der Transistor 197 — haben einen Stromverstärkungsfaktor größer als Eins. Deshalb kann ein einzelner Transistor genügend Ausgangsstrom für die erforderliche Rückkopplung liefern. Die üblichen Flächentransistoren — wie der Transistor 1 nach Fig. 1 —, haben einen Stromverstärkungsfaktor von annähernd gleich Eins. Im Hinblick auf diese Begrenzung ist es daher notwendig, bei der Benutzung solcher Transistoren einen zweiten Transistor zur Verstärkung für die Rückkopplung gemäß Fig. 1 vorzusehen.

Man kann auch jeden anderen gleichwertigen Übertrager verwenden, um eine multistabile Schaltung einzurichten, wenn er genügend hohe Verstärkung aufweist.

Die Belastungswiderstände 5 und 6 und die Batterie 7 können bei einer Anordnung nach Fig. 19 dieselben sein wie im Falle der Fig. 1. Die Stufenfunktionsimpedanz ist in Fig. 19 mit 198 bezeichnet. Die Werte für die Stromkreisparameter in der Schaltung nach Fig. 19 sind so auszuwählen, daß die Impedanzkennlinien dem verwendeten Spitzentransistor angepaßt sind.

Aus diesem Grunde und weil die vorhandenen Spitzentransistoren keine leicht reproduzierbaren Kennlinien aufweisen, ist es im Augenblick vorteilhafter, einen zweistufigen Verstärker mit Flächentransistoren gemäß Fig. 1 zu verwenden, wenn auch die Schaltung nach Fig. 19 einfächer ist.

In der oben beschriebenen Schaltung sind PNP-Flächentransistoren verwendet. Es ist natürlich auch ohne weiteres möglich, statt dessen NPN-Transistoren zu benutzen, wenn alle Polaritäten der Stromquellen umgekehrt und entsprechende Änderungen so gemacht werden, daß das Prinzip der Erfindung erhalten bleibt.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Elektrische Schaltanordnung mit mehr als zwei stabilen Betriebszuständen, die durch aufgeprägte Signalimpulse umschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Vorspannungen eingestelltes, aus Dioden und Widerständen gebildetes Stufenimpedanznetzwerk bei Veränderung des Potentials einer mit ihm verbundenen Elektrode eines Verstärkerelementes (1, 2; 146, 147) eines normalerweise bistabilen Schaltkreises abwechselnd aufeinanderfolgend Bereiche hohen und niedrigen Widerstandes durchläuft, dessen Werte jeweils für einen stabilen oder labilen Arbeitsbereich der Anordnung maßgebend sind.

2. Bistabiler Schaltkreis mit zwei Schichttransistoren, von denen der eine in geerdeter Kollektorschaltung und der andere in geerdeter Basisschaltung angeordnet ist, insbesondere für eine Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode des Transistors in geerdeter Kollektorschaltung gleichstrommäßig mit der Kollektorelektrode des Transistors in geerdeter Basisschaltung verbunden ist und daß eine für Gleichstrom durchlässige Rückkopplungsverbindung zwischen den Emittern beider Transistoren besteht.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stufenimpedanznetzwerk (4,148) parallel an die galvanische Verbindung des Kollektors (Ic) des Transistors bzw. der Anode (146a) einer Verstärkertriode in geerdeter Basis- bzw. Gitterschaltung mit der Basis (2b) bzw. dem Gitter (152) der Verstärkertriode in geerdeter Kollektor- bzw. Anodenschaltung gelegt ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zweig des Impedanznetzwerkes (4) an eine von einem Zweig zum anderen Zweig ansteigende Spannung gelegt ist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zweigen des Impedanznetzwerkes Dioden mit Zenerkennlinie angeordnet sind.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Zweige des Impedanznetzwerkes je ein Paar gegensinnig gepolter Dioden in Serie enthalten, von denen jeweils die eine mit der bistabilen Schaltung verbunden ist, und daß der Verbindungspunkt gegensinnig gepolter Dioden eines Zweiges über je einen Widerstand an eine Spannungsquelle hohen Potentials gelegt ist.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden mit Zenerkennlinie in Serie geschaltet sind, daß von jedem Zwischenpunkt der in Serie angeordneten Zenerdioden je ein Widerstand abzweigt und daß die anderen Enden der Widerstände gemeinsam an eine Spannungsquelle gelegt sind.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein ausgangsseitig angeordneter Torkreis (48) unter Auslösung eines Ausgangsimpulses wirksam wird, wenn der letzte Zweig des Impedanznetzwerkes seinen Zustand verändert.

9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die gemeinsame galvanische Verbindung zwischen den Emittern eine Eingangsklemme vorgesehen ist, der eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (210) und einem Widerstand (208) nachgeordnet ist, daß in die Verbindungsleitung zwischen dem Kollektor und der Basis ein Widerstand (206) eingefügt ist und daß an den Verbindungspunkt dieses Widerstandes (206) mit der Basis (2b) ein Erdungskondensator (207) angeschlossen ist.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignalspannung auf einen mit einer Zenerdiode verbundenen Kondensator einwirkt und daß die Zenerdiode den Eingangsimpuls auf einen Wert entsprechend der Zenerspannung dieser Diode begrenzt.

11. Bistabiler Schaltkreis mit zwei zueinander komplementären Schichttransistoren, die gegenseitig galvanisch leitend je zwischen der Kollektorelektrode des einen Transistors und der Basis des anderen Transistors verbunden sind für eine Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stufenimpedanznetzwerk in Reihe mit einer der Emitterelektroden angeordnet wird und daß die Ausgangsklemme mit der Kollektorelektrode dieses Transistors verbunden ist.

12. Bistabiler Schaltkreis mit einem Transistor mit Stromverstärkung α größer als 1 in geerdeter Basisschaltung für eine Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektrode über ein Stufenimpedanznetzwerk (198) an eine Spannung der einen Polarität angeschlossen ist und daß zwischen Emitter und Kollektor ein Widerstand(5) angeordnet ist, während der Emitter über einen weiteren Widerstand (6) mit einer Spannung der anderen Polarität verbunden ist (Fig. 19).

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 531 076;
Electronics, Oktober 1952, S. 118 bis 121.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

© 809· 788/248 3.