DE1057648B

DE1057648B - Bistabile Kippschaltungsanordnung

Info

Publication number: DE1057648B
Application number: DES57387A
Authority: DE
Inventors: Otto Werner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-11-15
Filing date: 1958-03-15
Publication date: 1959-05-21
Also published as: DE1055596B; GB901466A

Description

In der Hauptpatentanmeldung S 46365 \^rIIIa/ 21a¹ ist eine bistabile Kippschaltung für die Bildung einer relaisartig arbeitenden Einrichtung vorgeschlagen, welche zwei Transistoren enthält, von denen der eine mit seiner Kollektorelektrode unmittelbar oder über einen Widerstand mit der Basiselektrode des anderen Transistors und die Kollektorelektrode dieses Transistors über einen Widerstand mit der Basiselektrode des ersten Transistors rückgekoppelt ist. Die Lösung nach der Hauptpatentanmeldung für eine solche Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die Emitterelektroden beider Transistoren miteinander galvanisch verbunden sind und daß die Steuerspannung der Anordnung über einen Reihenwiderstand an die Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors angelegt ist. An einer solchen Anordnung wird die Ausgangsspannung an einem Schaltungsglied im Leitungszug über die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors abgenommen. Bei dieser vorgeschlagenen Anordnung war das Maß der Rückkopplung derart gewählt, daß die Schaltung selbsttätig aus dem einen stabilen Zustand in den anderen stabilen Zustand jeweils dann überging, wenn die an die Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors angelegte Steuerspannung entweder einen bestimmten oberen oder einen bestimmten unteren Wert erreichte. Die Erfindung hat eine vorteilhafte Weiterbildung einer Schaltungsanordnung nach der Hauptpatentanmeldung zum Gegenstand mit der Zielsetzung, daß die bistabile Schaltungsanordnung, nachdem sie durch eine genügend hohe Steuerspannung in den einen stabilen Zustand übergeführt worden war, nicht selbsttätig in den anderen Zustand übergehen kann, auch wenn diese Steuerspannung zu Null wird oder sogar ihren Richtungssinn umkehrt. Eine solche Aufgabestellung ergibt sich z.B. dann, wenn eine solche Schaltung für die Zwecke des Gebens von Warn- oder Meldesignalen oder Auslösekommandos angewendet werden soll und insbesondere diese Signale bis zur Quittungsleistung bzw. Löschung durch einen Bedienenden bestehenbleiben sollen.

Erfindungsgemäß wird die geschilderte Aufgabe gelöst, indem am Eingang der Schaltung, also an der · Emitter-Basis-Streckc des ersten Transistors der Schaltung, die Eingangssteuerspannung der Anordnung derart an die Basis des ersten Transistors über ein Gleichrichterventil angelegt wird, daß dieses Ventil erstens nur positive Spannuugswerte und zweitens nur solche Spannungswerte oberhalb eines bestimmten Mindestwertes an die Basis des Transistors gelangen läßt. Eine solche neuartige Anordnung hat erstens den Vorzug, daß keinerlei Fremdspannungen, die eventuell auf die Steuerleitung gelangen, zu irgendeiner falschen Steuerung des ersten Transistors Anlaß geben Bistabile Kippschaltungsanordnung

Zusatz zur Patentanmeldung S 46 365 VIII a/21 a¹
(Auslegeschiifb 1 035 204)

Anmelder:

Siemens-Sdmckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Otto Werner, Berlin-Siemensstadt, ist als Erfinder genannt worden

können, solange sie unterhalb eines gewissen Wertes bleiben. Zweitens hat eine solche Anordnung den Vorzug, daß bei Benutzung einer Spannungsquelle, die nur einen kleinen Innenwiderstand besitzt zur Lieferung der Eingangssteuerspannung für den ersten Transistor, die Arbeitsweise der Schaltung nicht dadurch gestört werden kann, daß die Emitter-Basis-Strecke über diese Spannungsquelle, wenn diese keine oder nur eine sehr kleine Spannung liefert, kurzgeschlossen wird. Durch die von außen zugeführte Eingangssteuerspannung wird die Kippschaltung lediglich von dem einen Schaltzustand in den anderen Schaltzustand übergeführt. Eine selbsttätige Rückkehr der bistabilen Schaltung aus diesem neuen stabilen Zustand in den alten Zustand kann durch die Steuerspannung nicht mehr herbeigeführt werden und soll auch, wie bereits oben ausgeführt, grundsätzlich nicht stattfinden.

Nun ist es aber erforderlich, daß die Schaltung kommandomäßig aus diesem stabilen Zustand in den früheren stabilen Zustand zurückgeführt werden kann. Diese kommandomäßige Zurückführung der bistabilen Schaltung in denjenigen Zustand, in welcher die Steuerspannung dann wieder wirksam werden kann, erfolgt durch einen zusätzlichen Steuerstromkreis für den ersten Transistor, der über einen Drucktaster geschlossen wird und von der Basis des Transistors über die Kontakte des Tasters sowie einen Widerstand zum anderen Pol der Speisespannungsquelle der Schaltung verläuft.

In Verbindung mit der im vorstehenden beschriebenen grundsätzlichen Erfindung kann die Anord-

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nung dann, wenn als Steuerspannung eine Wechselspannung benutzt wird, derart getroffen werden, daß jeweils nur die Halbwellen der einen Polarität des Wechselstromes für eine Steuerung der bistabilen Kippschaltung wirksam werden können, während die Halbwellen der anderen Polarität des Wechselstromes unwirksam gemacht werden. Das läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß am Eingang der Schaltung ein weiteres Gleichrichterventil benutzt wird, welches für die Halbwellen der nicht erwünschten Polarität der Eingangssteuerspannungsquelle einen Nebenweg am Eingang des Steuerkreises des Transistors bildet.

Es kann sich in Verbindung mit der Erfindung weiterhin als zweckmäßig erweisen, die positive Steuerspannung, die an die Basis des ersten Transistors über den genannten Gleichrichter gelegt wird, auf einen bestimmten Wert nach oben zu begrenzen. Hierzu kann erfindungsgemäß dem Eingang der Steuerstrecke des ersten Transistors nach dem die positiven Steuerspannungswerte zur Basis des ersten Transistors durchlassenden Gleichrichter ein Ventil derart parallel geschaltet werden, daß es bei Vorliegen der normalen Steuerspannung an der Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors in Sperrichtung beansprucht ist. Mit Rücksicht auf die Vermeidung von Fehlschaltungen zufolge eventuell in die Steuerleitung induzierter Fremdspannungen kann sich weiterhin noch als zweckmäßig erweisen, den Eingang niederohmig abzuschließen.

Eine beispielsweise Anordnung für die Anwendung der Erfindung veranschaulicht die Figur der Zeichnung. In dieser sind zunächst die Schaltungselemente dargestellt, welche im Sinne der Hauptpatentanmeldung die bistabile Kippschaltungsanordnung verkörpern, d. h., es ist wieder ein erster Transistor 1 vorgesehen, der in Reihe mit einem Widerstand 3 an der Gleichspannungsquelle liegt, welche an die Klemmen 5 und 6 der Schaltung angeschlossen ist. Weiterhin ist der zweite Transistor 2 vorhanden, der in Reihe mit dem Widerstand 4 an die genannte Gleichspannungsquelle 5-6 angeschlossen ist. Die Basis des zweiten Transistors ist über eine Leitung mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden, und der Kollektor des zweiten Transistors ist über einen Widerstand 10 an die Basis des ersten Transistors angeschlossen. Die Eingangssteuerspannung wird der Anordnung an den Eingangsklemmen 7 und 8 zugeführt. Auf diese Eingangsklemmen folgen ein Querwiderstand 11, ein Reihenwiderstand 12 und die Ventile 13, 14 und 15. Das Ventil 14 hat die bereits geschilderte Funktion, daß es an den Eingangsklemmen auftretende Steuerspannungswerte, wenn sie eine solche Polarität haben, daß die Klemme 8 positiv wird, erst dann an der Basis des ersten Transistors zur Wirkung kommen, wenn die Eingangssteuerspannung zusammen mit der Spannung an der Emitter-Basis-Strecke des durchlässigen Transistors 1 einen gewissen durch den Schwellwert des Gleichrichters 14 bestimmten Mindestwert überschreitet. In Reihe mit dem Ventil 14 kann ein Widerstand 12 liegen. Dieser hat dann die Wirkung, daß für das Betätigen der Schaltung mit noch höheren Eingangssteuerspannungen gearbeitet werden kann. Der Widerstand 12 dient aber in Verbindung mit dem Ventil 13 gleichzeitig dazu, Steuerspannungen umgekehrter Polarität bereits vor dem Ventil 14 über einen Nebenweg abzuleiten, so daß durch diese Steuerspannungen keine nachteilige Beanspruchung des Ventils 14 in seiner Sperrichtung stattfinden kann. Das Ventil 15 begrenzt die zwischen Basis und Emitter des Eingangstransistors 1 auftretende Spannung, die die Basis-Emitter-Strecke in Sperrichtung beansprucht, auf einen oberen Grenzwert, der durch die Höhe der Schwellwertspannung des Ventils 15 bestimmt ist. Der am Eingang parallel zu den Klemmen 7 und 8 liegende Widerstand 11 erfüllt die. Funktion, den Eingang niederohmig abzuschließen, damit, wie bereits erwähnt, in die Zuleitungen zu den Klemmen 7 und 8 eingestreute Fremdspannungen nicht in

ίο unerwünschter Weise eine Steuerung der Kippschaltung am ersten Transistor herbeiführen. In der Schaltung ist ferner noch ein Tastkontakt 16 vorgesehen, welcher durch sein Schließen zur Zurückführung der bistabilen Schaltung in den ursprünglichen stabilen Zustand dient, nachdem die Schaltung durch eine genügend hohe Spannung an den Eingangsklemmen 7 und 8 in den vorliegenden stabilen Zustand übergeführt worden war.

Zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise einer Schaltung nach der Figur der Zeichnung wird von dem Zustand ausgegangen, daß der Transistor 1 durchlässig ist, und zwar zufolge eines Steuerstromes, der seinen Weg von der Plusklemme 5 über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 1, den Widerstand 10 und den Widerstand 4 zur Minusklemme 6 der Spannungsquelle nimmt. Zufolge dieses Steuerstromes ist der Transistor 1 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke durchlässig, so daß über den Widerstand 3 ein entsprechender Strom fließen kann.

In diesem Zustand der Schaltung, in dem also an der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 1 nur eine kleine Spannung liegt, ist der Transistor 2 somit gesperrt, denn die Emitter-Kollektor-Spannung des Transistors 1 dient als Steuerspannung für den Transistor 2. Gelangt an die Eingangsklemmen 7 und 8 der Schaltung eine Eingangssteuerspannung genügender Größe mit positiver Polarität an der Klemme 8, so fließt von der Plusklemme 5 ein Strom über die Steuerspannungsquelle an den Klemmen 7, 8, den Widerstand 12, das Ventil 14, den Widerstand 10 und den Widerstand 4 zur Minusklemme 6. Durch diesen Strom wird die Basis des Transistors 1 positiv gegen dessen Emitter, so daß der Transistor 1 in den Sperrzustand übergeführt wird. Dadurch entsteht an der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 1 eine hohe Spannung, die als Steuerspannung für den Transistor 2 diesen an seiner Emitter-Kollektor-Strecke in den durchlässigen Zustand bringt. Nachdem der Transistor 2 nunmehr durchlässig ist, ist seine Emitter-Kollektor-Spannung so klein, daß sie als Steuerspannung für den Transistor 1 nicht ausreicht, um diesen wieder in den geöffneten Zustand zurückzuführen. Die beiden Transistoren verharren daher in diesem stabilen Schaltzustand der Anordnung, auch wenn die Steuerspannung an den Klemmen 7 und 8 wieder kleinere Werte annimmt bzw. auf Null zurückgeht.

Kehrt die Steuerspannung an den Klemmen 7, 8 ihre Richtung um, so entsteht ein Strom von .der Klemme 7 über das Ventil 13 und den Widerstand 12 zurück zur Klemme 8, der durch den Widerstand 12 begrenzt wird.

Für die Rückführung der Schaltung aus dem soeben geschilderten stabilen Schaltungszustand in den anderen stabilen Schaltungszustand wird der Tastschalter 16 gedrückt. Hierdurch entsteht ein Stromfluß von der Plusklemme 5 über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 1, den Tastschalter 16, den Widerstand 17 zur Minusklemme 6. Der Transistor 1 wird an seiner Emitter-Kollektor-Strecke geöffnet, wodurch, wie be-

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reits vorher geschildert,, der Transistor 2 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke gesperrt wird.

Nach der Hauptpatentanmeldung war insbesondere vorgesehen, die Ausgangsspannung, die für irgendwelche weiteren Zwecke verwendet ■ werden soll, in Abhängigkeit von der Steuerung der bistabilen Kippschaltung an einem Schaltungsglied im Leitungszug über die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors abzunehmen. Bezogen auf die in der Zeichnung dargestellte Schaltung bedeutet das, daß diese Ausgangsspannung entweder an der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 2 oder dem Reihenwiderstand 4 abgenommen wird. Es kann sich jedoch gegebenenfalls als zweckmäßig erweisen, auch die an der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 1 bzw. dem Reihenwiderstand 3 auftretende Spannung als Ausgangsspannung für die Steuerstrecke zu benutzen. An die Klemmen 7 und 8 kann als Steuerspannungsquelle z. B. ein Impulswandler 18 angeschlossen werden.

Die Ausführungsbeispiele sind jeweils unter Benutzung von Transistoren der p-n-p-Type wiedergegeben. Es ist zu übersehen, daß an Stelle dieser Transistoren auch solche der n-p-n-Type benutzt werden können.

Claims

Patentansprüche:

1. Bistabile Kippschaltung nach Patentanmeldung S 46365 VIII a/21 a¹, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssteuerspannung der Anordnung über ein in Durchlaßrichtung beanspruchtes Ventil an die Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors angelegt ist.

2. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors ein Ventil derart parallel geschaltet ist, daß es bei geöffnetem Transistor in Sperrichtung beansprucht ist.

3. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschaltung aus Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors und dem Ventil, welches der Basis dieses Transistors die Eingangssteuerspannung zuleitet, ein weiteres Ventil parallel geschaltet ist, das für Steuerspannungen umgekehrter Polarität in Durchlaßrichtung gepolt ist und für diese Spannungen einen Nebenweg vor dem genannten ersten Ventil bildet.

4. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssteuerspannung der bistabilen Schaltungsanordnung über einen Reihenwiderstand zugeführt wird.

5. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerspannungseingang der Anordnung ein Widerstand parallel geschaltet ist, der den Eingang niederohmig abschließt.

6. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellung der Kippschaltung in den früheren stabilen Ausgangszustand aus dem durch die Eingangssteuerspannung herbeigeführten stabilen Zustand durch einen Drucktaster erfolgt, über den ein weiterer Steuerkreis des ersten Transistors vorübergehend geschlossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1909 527/314 5.59