DE1054493B - Frequenzteiler mit einem Flip-Flop-Kreis aus zwei aufeinander rueckgekoppelten Transistoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit Transistoren, insbesondere Flächentransistoren, bestückten Frequenzteiler.

Es ist eine Zählschaltung bekannt, deren einzelne Zählstufen ebenfalls als Frequenzteiler betrachtet werden können. Bei der bekannten Einrichtung besteht eine Zählstufe aus einem einzigen bistabilen Spitzentransistor. Spitzentransistoren sind jedoch gegenüber Flächentransistoren sehr viel empfindlicher und neigen außerdem unter Umständen zur !Instabilität. Ein weiterer Nachteil der bekannten Zählschaltung liegt darin, daß die einzelne Stufe dieser Schaltung nicht mit einer einzigen Vorspannungsquelle auskommt.

Es ist auch ein Triggerkreis für eine Zählschaltung bekannt, der wesentlich aus einem rückgekoppelten Transistorverstärker besteht. Ein solcher Triggerkreis neigt naturgemäß auch zur selbsttätigen Schwingungsanfachung. Außerdem benötigt er eine besondere Betriebsspannungsquelle. Eine weiter bekanntgewordene Flip-Flop-Schaltung weist in den Kollektorkreisen zweier Transistoren Induktivitäten auf. Diese Induktivitäten dienen der Versteilerung der Rückflanke von Ausgangsimpulsen des Flip-Flop-Kreises.

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Frequenzteiler mit einem Flip-Flop-Kreis aus zwei aufeinander rückgekoppelten Transistoren, beispielsweise Flächentransistoren, und mit einem Transistor-Triggerkreis zur Auslösung des Flip-Flop-Kreises. Gemäß der Erfindung ist dieser Frequenzteiler dadurch gekennzeichnet, daß ein durch einen Schalttransistor entladbarer Kondensator als Triggerkreis für den Flip-Flop-Kreis verwendet wird, daß Flip-Flop-Kreis und Triggerkreis an eine einzige gemeinsame Vorspannungsquelle angeschlossen sind und daß zur eindeutigen Festlegung des Schaltzustandes bei Inbetriebnahme im Kollektorkreis eines der beiden Transistoren des Flip-Flop-Kreises eine Induktivität liegt.

Ein derartiger Frequenzteiler benötigt, wie aus der später folgenden Beschreibung und der Zeichnung hervorgeht, nur eine einzige Betriebsspannungsquelle und hat dadurch einen großen Vorzug gegenüber den bekannten Schaltungen, welche mit Spitzentransistoren bestückt sind. Schaltungen, die mit Elektronenröhren arbeiten, für die neben der Anoden- und Gittervorspannung auch noch Heizspannungen erforderlich sind, gegenüber ist der erfindungsgemäße Frequenzteiler noch vorteilhafter. Im Triggerkreis erübrigt sich eine besondere Schaltung zur Unterdrückung von positiven Triggerimpulsen, da nur Impulse von negativer Polarität entstehen. Durch das Einfügen einer einzigen Induktivität in den Kollektorkreis eines der beiden Transistoren wird bei Betriebsbeginn auto-Frequenzteiler mit einem Flip-Flop-Kreis
aus zwei aufeinander rückgekoppelten
Transistoren

Anmelder:
Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Essel, Patentanwalt,
München 2, Wittelsbacherplatz 4

Beanspruchte Priorität:
V, St. v. Amerika vom 22. Juni 1956

John F. Reuther und Sheldon D. Süliman,
Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

matisch ein bestimmter Schaltungszustand hergestellt.

Die Schaltung nach der Erfindung benötigt also keine besonderen Einstellanschlüsse.

Bei der Verwirklichung der Erfindung werden in Ubereinstimmung mit einem. Ausführungsbeispiel ein Paar Transistoren gegenseitig so rückgekoppelt, daß ein statischer, bistabiler Multivibrator entsteht. Ein Triggerkreis wird in Verbindung, damit benutzt, um Rechteckimpulse in kurze Triggerimpulse umzuwandeln, die über Richtleiter gleichzeitig den Basiselektroden der Transistoren zugeführt werden, um denjenigen Transistor, der Sättigungsstrom führt, zu blockieren und den Multivibrator in seinen anderen stabilen Zustand zu überführen. Es entsteht so ein Rechteckausgangsimpuls für jeden zweiten Rechteckimpuls, der dem Triggerkreis zugeführt wird.

Zum besseren Verständnis der Art und des Umfanges der Erfindung dient die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.

In der Zeichnung bedeutet die Ziffer 10 allgemein eine 2 :1-Flip-Flop-Schaltung oder einen Frequenzhalbierer, der eine Flip-Flop-Schaltung 12 umfaßt, die abwechselnd von einem stabilen Zustand in den anderen überführt wird mittels eines Triggerkreises 13, welchem ein Rechtecksignal von einem Rechteckwellengenerator 15 zugeführt wird.

809 789/329

Claims (2)

Die Flip-FIop-SchaItung 12 besteht aus einem Paar Transistoren TR2 und TR3, deren Emitter e an einem Punkt 16 mit Masse verbunden sind, und deren Kollektoren c an den negativen Pol einer Gleichstromquelle wie z. B. einer Batterie 17 angeschlossen sind. Der positive Pol der Batterie ist am Punkt 18 mit Masse verbunden. Die Kollektoren c sind an die Batterie 17 über Kollektorwiderstandeii1 und Ri angeschlossen. Die Basiselektrode b jedes Transistors ist mit dem Kollektor c des anderen Transistors durch einen Kollektorwiderstand R2 bzw. Rs verbunden, um damit einen Multivibratorkreis herzustellen. Die Widerstände R2 und R3 werden von Kondensatoren C2 und C3 überbrückt aus einem Grunde, der später näher erläutert wird. Eine Induktivität L1 liegt in Serie mit dem Kollektor c des Transistors TR2 und der Batterie 17, um den Stromfluß beim Einschalten zu verzögern und so den Ausgangszustand des Flip-Flop-Kreises 12 festzulegen. Der Triggerkreis 13 umfaßt einen Kondensator Cv der in Serie mit der Batterie 17 liegt und parallel zum Transistor TR2 über Widerstände R6 und R5. Ein Transistor TR1 liegt parallel zum Kondensator C1 und zum Widerstand R5 und bildet so einen Entladekreis für den Kondensator. Der Reohteckwellengenerator 15 irgendeines geeigneten Typs kann zwischen der Basiselektrode b des Transistors TR1 und Masse mittels eines Schalters 19 angeschlossen werden. Er bewirkt die Überführung des Transistors TR1 in seinen Sättigungszustand, wodurch der Kondensator C1 entladen wird. Richtleiter in Form von Dioden 20 und 21 sind jeweils zwischen die Basiselektrode b der Transistoren TR2 und TR3 und einen Punkt 22, der den Kondensator C1 und den Widerstand R5 verbindet, gelegt. Auf diese Weise wird der Entladekreis des Kondensators an den Flip-FlopKreis 12 angeschlossen, um diesen von einem stabilen Zustand in den anderen umzusteuern. Wenn die Betriebsspannung zum ersten Mal eingeschaltet wird, verzögert die Induktivität L1 den Stromfluß zur Basiselektrode b des Transistors TR3, wodurch der Transistor TR2 in den Sättigungszustand gelangt. Jetzt ist eine Ausgangsklemme 26 annähernd auf Massepotential, während eine Ausgangsklemme 27 ein negatives Potential aufweist. Der Basisstrom des Transistors TR2 verursacht einen Spannungsabfall am Widerstand R2, und der Kondensator C2 wird aufgeladen, so daß sein linker Belag positiv wird, während der Kondensator C3 ungeladen bleibt. In der Zwischenzeit lädt sich der Kondensator C1 über die Widerstände R5 und Re auf. Wenn der Schalter 19, der den Reckteckwellengenerator 15 mit der Basiselektrode b des Transistors TR1 verbindet, geschlossen wird und somit ein Rechteckimpuls an die Basiselektrode des Transistors TR1 gelangt, wird die Basis b negativ im Verhältnis zum Emitter e. Dies verursacht, daß TR1 Sättigungsstrom annimmt und so Punkt 25 mit Masse verbunden wird. Der Kondensator C1 entlädt sich über den Widerstand R5 und den Transistor TR1 und liefert so einen relativ kurzen Triggerimpuls in der Größenordnung 1 μβεο, der den Basiselektroden der Transistoren TR2 und TR3 über die Richtleiter 20 bzw. 21 zugeführt wird. Dieser Impuls ist dem Basisstrom des Transistors TR2 entgegengesetzt und macht diesen schließlieh zu Null. Sobald der Kollektor c des Transistors TR2 negativ wird und sich dem Batteriepotential nähert, hilft der Ladestrom des Kondensators C3 den Transistor TR3 bis zum Sättigungsstrom zu treiben, während die Ladung an Kondensator C2 zusammen mit dem Spanungswechsel am Kollektor c des Transistors TR3, der positiver geworden ist, die Basis b des Transistors TR2 momentan positiv erhält. Auf diese Weise wird ein Wechsel in den anderen Zudes Multivibrators unterstützt. Wenn der Rechteckimpuls vom Transistor TR1 genommen wird und während eines Impulses, der die Basis b positiv macht, ist der Transistor blockiert, und der Kondensator C1 lädt sich wieder auf. Der nächste Rechteckimpuls, der die Basis b von TR1 wieder negativ macht, verursacht auf gleiche Weise, daß der Kondensator C1 entladen wird, und steuert den FIip-Flop-Kreis 12 zurück in den Ausgangszustand. Die Ausgangsspannung an der Klemme 26 ist eine Folge von Rechteckimpulsen von der halben Frequenz der durch den Generator 15 angelegten Rechteckwelle. Ein Frequenzhalbierer, der die Eigenschaften der Erfindung umfaßt, ist erfolgreich mit den folgenden Werten für die Schaltelemente betrieben worden: Widerstände R1 und Ri ., 1 OOO Ohm Widerstände R2 und R3 680 Ohm Widerstand i?e IOOOOOhm Widerstand R5 IOO OOOOhm Kondensatoren Cv C2 und C3 .... 0,001 mF Transistoren TRv TR2 und TR3 Type SB-100 Gleichrichter 20 und 21 Type 1N 34 A Durch die vorstehende Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung wird klar, daß auf eine einfache und zweckmäßige Weise eine Schaltung geschaffen wurde, um einen Rechteckwellenausgang von der halben Frequenz des Eingangs zu erzeugen. Ein Frequenzhalbierer oder »2: 1-Flip-Flop«, der die Eigenschaften der Erfindung aufweist, ist verwendbar für Zähleinrichtungen, Programmschalter, Rechengeräte und ähnliches. Er läßt sich gleich gut an einer Spannungsquelle von 3 oder 1,5 Volt betreiben, wobei nur eine einzige Spannungsquelle benötigt wird. Da alle Elemente der Schaltung von statischer Natur sind, ist sie besonders zuverlässig und billig zu unterhalten. Daß spezielle Werte von Widerständen und Transistoren angegeben worden sind, bedeutet nicht, daß nicht andere Werte und andere Typen, z. B. Punktkontakt- oder legierte Transistoren, verwendet werden könnten. Patentansprüche:

1. Frequenzteiler mit einem Flip-Flop-Kreis aus zwei aufeinander rückgekoppelten Transistoren, beispielsweise Flächentransistoren, und mit einem Transistor-Triggerkreis zur Auslösung des Flip-Flop-Kreises, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch einen Schalttransistor entladbarer Kondensator als Triggerkreis für den Flip-Flop-Kreis verwendet wird, daß Flip-Flop-Kreis und Triggerkreis an eine einzige gemeinsame Vorspannungsquelle angeschlossen sind und daß zur eindeutigen Festlegung des Schaltzustandes bei Inbetriebnahme im Kollektorkreis eines der beiden Transistoren des Flip-Flop-Kreises eine Induktivität liegt.

2. Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektroden der Transistoren des Multivibrators über Richtleiter mit dem Triggerkreis verbunden sind.