DE1065876B - Schaltkreis mit einem Transistor und einer Quelle konstanten Stromes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

kl. 21a¹ 36 i/^

INTERNAT. KL. fl 03 k

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT 1065 876/

113967 VIII a/21a¹

ANMELDETAG: 14. NOVEMBER 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 24. SEPTEMBER 1959

Bei den bisher bekanntgewordenen Transistorschaltkreisen zur Impulsverarbeitung ist hinsichtlich der maximal erreichbaren Umschaltgeschwindigkeit eine Reihe von begrenzenden Faktoren ausschlaggebend. Diese Faktoren sind im wesentlichen die weite Streuung der Kennlinien serienmäßig hergestellter Transistoren, die inneren Kapazitäten der Transistoren und die Streukapazitäten der Schaltung, die mit Minoritätsladungsträgerspeicherung, Avalanche und Zener-Durchbruch bezeichneten Effekte, die Frequenzabhängigkeit der Basis-Kollektor-Stromverstärkung a und die starke Streuung und Temperaturabhängigkeit der Größe a. Es ist zwar bekannt, einzelne Effekte unwirksam zu machen, indem z. B. der Veränderung von α durch entsprechend genügend groß gewählte Impulsamplituden begegnet wird. Es ist ferner bekannt, daß von den drei möglichen Grundschaltungen eines Transistors die mit geerdeter Basis die höchste erreichbare Frequenzgrenze hat.

Durch die Anordnung gemäß der Erfindung werden ao die Auswirkungen der angeführten begrenzenden Faktoren vermieden, indem eine Quelle konstanten Stromes an den Emitter eines Transistors und gleichzeitig an eine Diode angeschlossen wird, so daß durch an die Basis des Transistors angelegte Impulse entweder ein Strom konstanter Größe über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors oder bei Sperrung des Transistors über die Diode abfließt.

Das beschriebene Grundprinzip der Erfindung überwindet verschiedene Grenzen in bezug auf die erreichbare Schaltfrequenz bisher bekannter Transistorschaltkreise. Einmal wird durch die Konstantstromspeisung in Verbindung mit entsprechender Wahl der Lastwiderstände und Betriebsspannungen eine Sättigung des Schalttransistors mit Sicherheit vermieden, so daß keine Abschaltverzögerungen zufolge Minoritätsladungsträgerspeicherung auftreten. Zum anderen wird die Grenzfrequenz auch nur noch sehr wenig durch die inneren Kapazitäten des Transistors und durch die Schaltkapazitäten herabgesetzt, da die Spannungsschwankungen an vielen Punkten der Schaltung außerordentlich gering bleiben. Dadurch wird für die Ladung und Entladung dieser Kapazitäten nur wenig Zeit beansprucht. Hinzu kommt noch, daß die Widerstände an sich niederohmig sind, so daß kleine Zeitkonstanten erhalten werden. Weiterhin wird die Bedeutung des Stromverstärkungsfaktors α' (Basis—Kollektor) hinsichtlich der Umschaltgeschwindigkeit stark vermindert, da bei vorliegender Schaltung der Ausgang mehr durch die Stromverstärkung α (Emitter—Kollektor) bestimmt ist. Die erreichbare Umschaltgeschwindigkeit liegt infolge der günstigen Eigenschaften der erfmdungsgemäßen Schaltung noch über der für das jeweilige α gültigen oberen Frequenzgrenze.

Schaltkreis mit einem Transistor und einer Quelle konstanten Stromes

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

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

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 15. November 1956

Hannon Stanley Yourke, Poughkeepsie, NN Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung wird an Hand einiger Schaltbeispiele in ihrer grundsätzlichen Wirkung und in vorteilhafter Anwendung zur Lösung bestimmter Aufgaben erläutert. In

Fig. 1 ist eine Impulsverstärkerschaltung mit einem Transistor und einer Diode gezeigt; in

Fig. 2 und 3 ist eine Impulsverstärkerschaltung mit Komplementausgang- dargestellt;

Fig. 4 zeigt eine ODER-Schaltung mit Komplementausgang;

Fig. 5 stellt einen ODER-Schalter mit npn- und pnp-Transistor dar;

Fig. 6 zeigt einen Schaltkreis, der mehrere logische Funktionen gleichzeitig ausführt;

Fig. 7 bis 9 zeigen komplementbistabile Kreise; in

Fig. 10 sind Zwischenkopplungen gezeigt, die vorteilhaft für vorliegende Schaltkreise verwendet werden.

Wenn kein Signal an der Klemme 13 der Fig. 1 erscheint, ist dort ein solches positives Potential vorhanden, daß die Basis 3 des Transistors 1 positiv in bezug auf den Emitter 2 ist. Damit ist der pnp-Transistor 1 im nichtstromfühnenden Zustand. An den Punkt 7 wird jedoch ein konstanter Strom durch die aus Widerstand .9 und Batterie 8 bestehende Stromzwangsschaltung geliefert. Dieser Strom fließt weiter über die Diode 10 nach Masse.

Wenn nun ein negativer Impuls an die Klemme 13 gelegt wird, der eine solche Amplitude hat, daß die Emitter-Basis-Grenzschicht 5 in Durchlaßrichtung ge-

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rät, wird die Richtung des vom Punkt 7 abfließenden Stromes geändert. Der konstante Strom fließt jetzt von Punkt 7 durch die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 1, über den Lastwiderstand 12 zu dem negativen Potential der Batterie 11. Unter diesen Bedingungen wird das Potential des Punktes 7 negativ gegen Masse, so daß die Stromführung der Diode 10 unterbunden wird und der gesamte, von der Batterie 8 über dien Widerstand 9 gelieferte Konstantstrom über

Batterie 11 und über den Widerstand 23 mit der Batterie 24 verbunden. Die Ausgangsklemmen 25 und 26 sind mit je einem der Kollektoren 4 und 18

Strom von der Batterie 11 in zwei parallelen Pfaden, nämlich einerseits durch die Widerstände 21 und 23 zur Batterie 24 niederer Spannung, andererseits durch

stand ausgedrückt; er ist somit ein Maß für den Eingangswiderstand einer solchen Schaltung.

Eine Weiterbildung der Schaltung der Fig. 1 ist in Fig. 2 gezeigt. In ihr ist die Diode 10 durch einen 5 Transistor 15 in geerdeter Basisschaltung ersetzt. Dies ergibt einen vollständig symmetrischen Kreis, bei dem zusätzlich das Komplement des Eingangsimpulses erhalten wird. Dies ist für die Anwendung in logischen Schaltkreisen besonders vorteilhaft. Die in der Fig. 2 den Transistor 1 fließt. Mit dem Ende des Eingangs- io gezeigten Schaltelemente zeigen, soweit sie mit denen impulses an Klemme 13 sperrt sich zufolge des leicht der Fig. 1 übereinstimmen, dieselben Bezugszeichen, positiven Potentials der Klemme 13 die Emitter- Die Kollektoren 18 und 4 beider Transistoren sind Basis-Strecke des Transistors \, und der Konstant- durch ein symmetrisches Belastungssystem verbunden, strom fließt wieder über die Diode 10 nach Masse. Da Der Kollektor 4 des Transistors 1 ist über den Widerdie Diode 10 in Durchlaßrichtung gepolt ist, hat der 15 stand 22 mit der Batterie 24 verbunden. Ähnlich ist Punkt 7 ein nur wenig positives Potential gegen der Kollektor 18 über den Widerstand 21 mit der Masse. Das Potential an Punkt 7 schwankt also zwischen den beiden Zuständen nur sehr wenig. Durch
diese Schaltung werden eine Reihe nicht ohne weiteres
erkennbare Vorteile erzielt. Da die Potentialschwan- 2° verbunden.

kungien an der Emitterelektrode sehr klein bleiben, In dem symmetrischen Belastungssystem fließt der

haben die an der Emitterelektrode wirksamen Kapazitäten einen relativ geringen Einfluß auf die Umschaltzeit, da ihre Ladung weitgehend, konstant bleibt.
Eine weitere günstige Eigenschaft hinsichtlich der 25 die Widerstände 12 und 22 zu dieser Batterie. Wenn Verkürzung der Umschaltzeit entsteht dadurch, daß kein Signal an der Basis 3 des Transistors 1 anliegt, die Energiespeicher, die aus den mit der Diode 10 so daß der Transistor zufolge der in Sperrichtung geverbundenen verteilten Kapazitäten bestehen, im Mo- polten Emitter-Basis-Grenzschicht 5 nichtleitend ist, ment dies Umschaltens der Stromführung des Punk- wird der von der Batterie 8 über den Widerstand 9 tes 7 in den Transistor 1 entladen werden und dabei 30 erzeugte Konstantstrom seinen Weg durch den Trandie Einschaltung des Transistors 1 unterstützen. Da sistor 15 nehmen, Und das Potential der Klemme 26 außerdem die Spannungen in Sperrichtung an der wird einen maximalen positiven Wert besitzen. Wegen Emitter-Basis-Grenzschicht 5 im Aus-Zustand und der Symmetrie wird gleichzeitig das Potential der das Potential der Basis 3 im Ein-Zustand entsprechend Klemme 25 einen maximalen negativen Wert besitzen, eingestellt werden, wird weder eine Einschaltver'zöge- 35 Wird nun ein negatives Signal an die Basis 3 des rung wegen zu hoher Sperrspannung an der Schicht 5 Transistors 1 angelegt, so übernimmt dieser Trannoch eine Abschaltverzögerung wegen Minoritäts- sistor den vollen konstanten Strom, und die Emitterträgerspeicherung zufolge Sättigung beobachtet. Man Basis-Diode des Transistors 15 gerät analog zur kann dies dadurch erklären, daß die maximale, zur Diode 10 in Fig. 1 in den Soerrbereich, da das Poten-Einschaltung benötigte negative Spannung gleich der 40 tial an Punkt 7 ein wenig absinkt. Dadurch wird der Durchlaßspannung der Emitter-Bäsis-Grenzschicht ist, in den Widerständen 12 und 22 fließende Strom so während die minimale positive Basisspannung durch verändert, daß das Potential der Klemme 25 etwa um die Durchlaßspannung der Diode 10 für den Wert des den Wert des Eingangsknpulses steigt. Entsprechend eingestellten Konstantstromes gegeben ist. Da in die- sinkt das Potential des Punktes 26 um einen gleichen sem Kreis nur ein konstanter Strom fließen kann, sind 45 Betrag. Da in dem Schaltkreis nach Fig. 2 Gleichgerade diese beiden Spannungswerte sicher festgelegt. stromwiderstände zu allen Zeiten in allen Teilen der Die maximal auftretende Potentialdifferenz ist daher Schaltung niedrig sind, werden alle durch Schaltungssehr gering. Daher läßt sich dieser Kreis jeweils im und Transistorkapazitäten bedingte Zeitkonstanten optimalen Bereich der Kennlinien im Hinblick auf die ' entsprechend niedrig. Verwendet man diese Schaltung zu bewirkende Schaltaufgabe betreiben. Außerdem 50 als logisches Bauteil, so tritt immer an der Klemme werden für ein an die Klemme 13 angelegtes Schalt- 26 das Komplement zu dem an der Klemme 25 ersignal lediglich die Ein- und Ausschaltzeiten des ver- scheinenden Wert auf. Dieser Kreis stellt also gleichwendeten Transistors für geerdete Basisschaltung zeitig einen leistungsstarken logischen Baustein dar. wirksam. Diese Schaltzieiten sind bekanntlich eine In der Fig. 3 ist eine Abwandlung der Schaltung

Größenordnung geringer als die für die beiden ande- 55 von Fig. 2 unter Verwendung von npn-Transistoren ren Grundschaltungen eines Transistors erhaltenen. gezeigt. Die mit den in der Schaltung nach Fig. Die geerdete Basisschaltung wird hier dadurch wirk- identischen Teile sind mit gleichen Bezugszeichen sam, daß für einen kurzen Moment ein konstanter unter Zusatz des Buchstabens A gekennzeichnet. Die Strom in den Emitter geschaltet wird, während gleich- Batterie 11 entfällt. Die Basis 17^4 des Transistors zeitig an der Basis eine niedrige Impedanz- oder 60 \*>A ist durch die Batterie 27 jedoch an negatives Spannungsquelle liegt. Damit wird' weiterhin die Potential gegen Masse gelegt. Diese Änderungen ge-Schaltfunktion weitgehend unabhängig von dem statten die paarweise Verwendung von Baueinheiten Basis-Kollektor-Stromverstärkungsfaktor et'. Gleich- gemäß Fig. 2 und 3, die weiterhin direkt in Serie gezeitig wird dadurch die weitere günstige Eigenschaft schaltete gleiche Baueinheiten mit komplementären der geerdeten Basisschaltung, eine hohe innere Stabi- ⁶5 Transistoren treiben können. Dadurch ergibt sich für lität (S Äi 1) zu besitzen, erzielt. Dieser Stabilitäts- logische Anordnungen eine große Freizügigkeit in der faktor S ist definiert als der Einfluß des Rückstromes Anordnung und Kombination unter Verwendung soldur'ch die Kollektorgrenzschicht auf den Schaltkreis. eher Baueinheiten.

In Schaltungsanwendungen wird dieser Faktor als An Hand der Schaltung nach Fig. 3 soll die VerVerhältnis des Emitterwiderstandes zum Basiswider- 7° teilung der Spannungen erläutert werden. Bei einem

abwesenden Eingangssignal liegten an der Klemme 13^4 — 3,6VoIt, die von dem vorgeschalteten Signalgenerator geliefert werden. An der Emitter-Basis-Grenzschicht 19/4 liegen dabei 0,4 Volt in Durchlaßrichtung, während die Grenzschicht 5 A des Transistors IA mit 0,2 Volt in Sperrichtung gepolt ist. Der Kollektorstrom des Transistors ISA stellt sich dabei zwischen die Werte 3,86 und 4,08 mA ein. Der Kollektorstrom des abgeschalteten Transistors IA entspricht dem Wert Ico. Wird ein Signal von — 2,4VoIt an die Klemme 13^4 angelegt, geht der Transistor IA in den leitenden Zustand. Der Spannungsabfall über den Emitter 2 A des Transistors 1A beträgt dabei 0,4 Volt, und die Emitter-Basis-Grenzschicht 19 A ist mit 0,2 Volt in Sperrichtung vorgespannt. Der Kollektorstrom des Transistors 1A liegt dann innerhalb der Grenzen 3,92 bis 4,12 mA. Zu dem Kollektorstrom ist jeweils der Koilektomeststrom Ico hinzuzuaddieren. Der abgeschaltete Transistor 15/ί führt nun einen Kollektorreststrom Ico. Die Potentialveränderung am Kollektor 4.A entspricht notwendig def der Eingangsklemme 13^4, entsprechend.erscheint am Kollektor 18 A der Komplement wert des Eingangssignals. Durch Fortfall der Batterie 11 sind die gemeinsamen Punkte des Belastungssystems nach Fig. 3 um 3 Volt gegenüber dem nach Fig. 2 angehoben. Wie aus der am Schluß angegebenen Wertetafel ersichtlich, wird damit das an den Ausgangsklemmen 25 A und 26 A auftretende Potential so, daß eine direkte Kopplung mit dem Eingang der Schaltung nach Fig. 2 möglich wird.

Zur Verbesserung der Impulsflanken kann man je eine Drossel von etwa 5 μΗ in Serie mit den kleineren der beiden Zweigwiderstände des Bielastungssystems einfügen. Diese Drossel soll die Schaltkapazitäten kompensieren und zugleich einen kurzen Impuls entgegengesetzter Stromrichtung am Ausgang liefern, wtenn die Vorrichtung umgeschaltet wird. Infolge der symmetrischen Anordnung der Belastung und der Stromzwangsschaltung fließt in einer aus vielen solchen Schaltkreisen bestehenden Anordnung stets ein konstanter Strom in der gemeinsamen Stromversorgung, da immer einer der beiden Belastungszweige Strom führt. Dies führt zu einer Verminderung der Anforderungen hinsichtlich Gleich- und Wechselspannungsstabilisierung der Stromversorgungen. Gleichzeitig sind dadurch Kopplungen über die Stromversorgung vermieden.

Die Baueinheiten nach Fig. 2 und 3 können durch Einfügung weiterer Schalttransistoren zwischen dem gemeinsamen Punkt und Masse erweitert werden, so daß der Kontaktstrom durch irgendeinen dieser Transistoren unter Ausschluß der übrigen durch das an seinen Eingang gelegte Signal bewirkt wird.

Als Beispiel einer solchen erweiterten Schaltung ist in Fig. 4 ein w-Wege komplementierender ODER-Kreis gezeigt. Sie wird aus der Anordnung nach Fig. 2 erhalten, wenn parallel zu dem Transistor 1 weitere Transistoren mit je besonderen Eingängen 13B bis 13 N angeordnet werden. Der Konstantstrom der Quelle aus Batterie 8 und Widerstand 9 fließt entweder über den Transistor 15, wenn keiner der Eingänge 13^4 bis 137V ein Signal empfängt, oder über einen oder mehrere der Transistoren 1A bis 1N in Übereinstimmung mit an deren Eingängen liegienden Signalen. Die Ausgangspotentiale an den Klemmen 25 und 26 sind ebenso wie in der Schaltung nach Fig. 2. Die Schaltung nach Fig. 4 ergibt also in bezug auf die Ausgangsklemme 25 die logische Funktion ODER, Symbol V. Da an der Ausgangskliemme 26 jedoch jeweils das Komplement erscheint, ist die Schaltung in bezug auf Klemme 26 auch als komplementärer UND-Kreis, Symbol, anzusehen. Dies kann so gedeutet werden, daß nur dann eine Potentialänderung an Klemme 26 auftritt, wenn an allen Eingängen 13 A bis 13 TV das Komplement des Eingangssignal anliegt. Es fließt nur dann ein Strom durch den Transistor 15, wenn keine einzige der Klemmen 13 A bis 13JV ein Signal empfängt. Der Schaltkreis

ίο nach Fig. 4 kann also alle UND- und ODER-Operationen für //-Signale oder ihre Komplemente ausführen. Es ist offensichtlich, daß bei Verwendung von npn-Transistoren in dieser Schaltung nach Art der Fig. 3 ein positiver UND-Operator erhalten wird.

Falls der Komplementausgang nicht benötigt wird, ist der Transistor 15 durch die Diode 10 nach Fig. 1 zu ersetzen.

Wenn man eine Kombination aus den Schaltungen nach Fig. 2 und 3 bildet, können auch Impulse entgegengesetzter Polaritäten verarbeitet werden. In ■ Fig. 5 ist ein solchem TV-Weg komplementärer ODER-Kreis dargestellt. Dieser Kreis ist ein Beispiel für die leichte Kombinätionsmöglichkeit der angegebenen Grundschaltungen zur Lösung einer bestimmten komplizierten logischen Funktion. Ein erster Schaltkreis besteht aus einer Konstantstromquelle, die an den Punkt TA angeschlossen ist. Die beiden sich gegenseitig blockierenden Stfomwege führen von den Punkten 7 A entweder über die Diode 10 oder über einen oder mehrere der npn-Transistoren 1A_A bis IA_n nach Masse. Der Kol'ektorausgang dieses ersten Schaltkreises ist an eine Eingangsklemme eines der pnp-Transistoren eines zweiten Schaltkreises nach Fig. 4 gelegt. Der erste, mit npn-Transistoren bestückte Schaltkreis stellt das für positive Eingangssignale geeignete Gegenstück des ODER-Kreises nach Fig. 4 dar. Sobald an einem oder mehreren der Eingänge 13A_A bis 13A_n ein positives Signal angelegt wird, fließt der Konstantstrom in den entsprechenden Transistoren 1A_A bis IA_n und erzeugt ein komplementäres Signal an der Klemme 13 A

Wenn man die Eingangssignale an den Klemmen 13^4 bis 13JV und 13A_A bis 13^ mit den Zeichen/», q, r, s, t, u bezeichnet, erscheint an der Ausgangsklemme 25 die logische Funktion pvqvrvjvtv«, während an der Ausgangsklemme 26 zugleich die Funktion p~· q~-r- J-T- ü realisiert wird. Zu. beachten ist dabei, daß die Größen p, q und r durch einen positiven Eingangsimpuls dargestellt sind, während die Größen s, t, u negativen Impulsen entsprechen.

In Fig. 6 ist ein Komplementschaltkreis gezeigt, der eine Vielzahl logischer Funktionen mit Bausteinen nach Fig. 3 ausführt, von denen im Beispiel zwei parallel an die Ausgangsklemmen 25 und 26 angteschlossen sind. Liegt kein Signal an den Eingängen, so fließt der Konstantstrom von etwa je 4 mA von den Punkten TA und TB durch die pnp-Transistoren 15^4 und 15 B als zusätzlicher Strom von 8 mA durch den Widerstand 23. Das Potential der Klemme 26 ist also auf seinem maximalen positiven Wert, entsprechend ist das Potential der Klemme 25 auf seinem maximalen negativen Wert, da keiner der Transistoren 1A_A, 1A_B,1B_A, 1B_B leitet. Die Transistoren 1A_A, 1A_B und tB_A, 1B_B stellen je einen ODER-Kreis dar.

Der Wert des Widerstandes 22 ist unter Berücksichtigung der Parallelschaltung der beide Kreise so gewählt, daß sich die der Fig. 4 entsprechenden Potentiale ergeben. Es sei der Fall betrachtet, daß die Klemme 13 A_A der Veränderlichen p, 13B_A deren Komplement ~p, die Klemme 13 A_B der Veränder-

lichen q, 13 B_B deren Komplement q zugeordnet ist. Sind sowohl p als auch q zugegen, so fließen je 4 mA in Transistor 1A_A und \B_B, so daß durch den Widerstand 22 zusätzlich 8 mA fließen. Wenn p und q zugegen sind, hat das Potential des Punktes 25 seinen maximalen positiven Wert. Da gleichzeitig beide Transistoren 15 ./4 und 155 keinen Strom führen, ist das Potential der Klemme 26 auf seinem maximalen positiven Wert. Wenn./» und q nicht zugegen sind, der Klemmen 26^4 und 25 auf dem negativsten Wert liegt. Ein Eingangssignal, das z. B. in Form eines genirgend hohen negativen Impulses an die Basis 3 des Transistors 1 gelegt wird, schaltet den Konstantstem von Punkt 7 durch den Transistor 1. Der positive Potentialsprung an Klemme 25 wird durch die Kreuzkopplung auf die Basis SA dies Transistors \A geleitet und schaltet diesen npn-Tansistor ein. Von dessen Kollektor 4^4 wird wiederum ein negativer

p q

liegen die Werte q~ und p an ihren Eingängen, und es io Impuls auf die Basis 3 des Transistors· 1 geleitet, so

ist ohne weiteres ersichtlich, daß die gleiche Potentialverteilung an den Klemmen 25 und 26 erhalten wird. Liegt a"m Eingang 13 A_A der Wert/» und am EinganglS^ß der Wert if an, so fließt der Konstantstrom von 4 mA von Punkt TA durch die Transistoren 1A_A und IAg zusätzlich durch den Widerstand 22. Andererseits fließt der Konstanstrom von Punkt 7B über den Transistor 155 zusätzlich über den Widerstand 23. An den Klemmen 25, 26 erscheinen also· Potentiale, die gerade die Hälfte der zufolge des Auftretens von p und q oder ψ und. q betragen. Zusammengefaßt ergibt sich also an der Klemme 25 ein großer Potentialsprung, wenn p und q oder p und 5" vorhanden sind, und ein kleinerer Potentialsprung, wenn p oder q, aber nicht beide vorhanden sind. An der Klemme 26 entsteht kein Potential-Sprung, wenn p und q oder ψ und q anliegen, und. ein kleiner Potentialsprung, wenn p oder q, aber¹ nicht beide anliegen.

daß dieser leitend bleibt. Der Kreis nach Fig. 7 ist also bistabil, und es ist außer dem Ausgangssignal auch dessen Komplement aussendbar. Im Ein-Zustand sind also die Transistoren 1 und \A leitend, während im Aus-Zustand die Transistoren 15 und 15 A den Strom führen. Der Schaltkreis kann sowohl über die Transistoren 1 oder IA eingeschaltet und durch einen Impuls gleicher Polarität auf die Transistoren 15 oder 15^4 ausgeschaltet werden. Dieser Kreis arbeitet

Potentialsprünge 20 also als Verriegelungskreis, unter Vorschaltung an ■ sich bekannter Torschaltungen kann auch eine binäre Arbeitsweise erhalten werden.

Die in der Fig. 8 gezeigte Schaltung unterscheidet sich von der Schaltung nach Fig. 7 dadurch, daß die Kollektoren der Transistoren 15 und 15 A über Kreuz mit den Basiselektroden der Transistoren 1 und IA verbunden sind. In diesem Rückkopplungskreis findet somit keine Spannungsumkehr statt, so· daß die Kollektorkapazitäten keine Koppelenergie verbrauchen. Dies

Ki I

sistoren 15 und 1A leitend. Wird z. B. ein negativer Impuls an die Basis des Transistors 1 gelegt, so wird dieser leitend und schaltet Transistor 15 aus. Der

Durch entsprechende Änderung des Widerstandes 30 erhöht die Umschaltgeschwindigkeit des Kreises. In 22 kann der dem 8-mA-Zustand entsprechende Poten- dem einen Zustand dieser Schaltung sind die Trantialsprung der Klemme 25 genauso groß ausfallen wie
der Potentialsprung an Klemme 26 zufolgie einer
4-niA-Veränderung. Unter Berücksichtigung dieser
Bemessung ergibt sich die nachstehend aufgeführte 35 negative Potentialsprung an Klemme 26 wird auf die Wahrheitstabelle für die Schaltung nach Fig. 6: Basis des Transistors IA übertragen und schaltet

diesen ab, wodurch der Transistor 15^4 leitend wird. Der negative, an der Klemme 26 daraufnin entstehende Potentialsprung gelangt auf die Basis des Transistors 1 und hält diesen im eingeschalteten Zustand. Die Umschaltung wird also durch gleichpolig gerichtete Impulse in den Rückkopplungswegen bewirkt.

Bei der in Fig. 9 dargestellten Schaltung ist außer zwischen den Transistoren 1 und 1^4 eine weitere Kreuzkopplung zwischen den Transistoren 15 und 15 A -vorhanden. Diese doppelte Kreuzkopplung ergibt eine zusätzliche Sicherheit des stabilen Zustandes, so daß diese Schaltung auch bei hohem Störpegel sicher

Die Art der Zusammenschaltung kann auf vielerlei 50 arbeitet. Dieser Kreis benötigt dementsprechend einen

beachtlichen Impuls, um seinen anderen stabilen Zustand zu erreichen.

In Fig. 10 ist eine besondere Lösung der Kopplung zweier Grundschaltungen gezeigt, die weiter voneinander entfernt in einer Maschine angeordnet sind, so daß eine lange, Störeinstreuungen ausgesetzte Leitung 28 verlegt werden muß. Hierbei wird ein Teil der Belastungskreise von der ersten Stufe abgeschaltet und an den Eingang der zweiten Stufe gelegt.

Die Widerstände 12 und 22 werden auf die äquivalenten Potentiale der Batterien SA und 27 geschaltet, so daß die Belastung des Transistors 1 des treibenden Blocks erst am Eingang des getriebenen Blocks

	1	Strom in	Binärer	. logische	Strom in	Binärer
P	1	Leitung25	Wert	Bedeutung	Leitung26	Wert
1	0	8	1	O^	0
1	1	4	0	4	1
0	0	4	0	4	1
0		8	1	0	0
		logische
	Bedeutung

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Art erfolgen, um andere logische Funktionen darzustellen. Auch kann man durch Einführung einer Veränderlichen in die Transistoren jedes der sich gegenseitig blockierenden Stromwege andere logische Funktionen realisieren.

In den Fig. 7 bis 9 ist die Verwendung der Grundbausteine für bistabile· Schältungen erläutert. In den gezeigten bistabilen Schaltungen werden jie ein pnp-Kreis nach Fig. 2 und ein npn-Kreis nach Fig. in verschiedener Weise über Kreuz gekoppelt. Dementsprechend wurden für übereinstimmende Teile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 2 und 3 verwendet.

In Fig. 7 ist der Kollektor 4 des pnp-Transistors mit der Basis 3^4 des npn-Transistors IA verbunden, dessen Kollektor ^A seinerseits mit der Basis 3 des Transistors 1 direkt gekoppelt ist.

Im Ruhezustand fließt der Konstantstrom von den Punkten 7 und 7^4 durch die Transistoren 15 und 15 A, und das Potential an den-Klemmen 26 und 25 A ist auf seinem positivsten Wert, während das Potential liegt. Damit erscheint auch das auf die Leitung eingestreute Störsignal auf der Vorspannungsquelle der nächsten Stufe, nämlich der Batterie 27, so daß es sich in seiner Wirkung auf die nächste Stufe kompensiert.

AIs₄ Folge der Symmetrie des logischen Schaltsystems sind die Spannungen der Batterien 8 und 24 A

gleich groß, ebenso die der Batterien 8 A und 24 und der Batterien 11 und 27. Dadurch wird gegenüber den dargestellten Schaltungen eine weitere Vereinfachung erzielt. Gleichzeitig werden die Auswirkungen von Störspannungen wesentlich verringert.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Schaltkreis mit einem Transistor und mit ίο einer Quelle konstanten Stromes, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle konstanten Stromes an den Emitter (2) eines Transistors und an eine Diode (10) angeschlossen ist und durch an die Basis (3) des Transistors angelegte Impulse entweder ein Strom konstanter Größe über die Einitter-Kollektor-Strecke des Transistors oder bei Sperrung des Transistors über die Diode fließt.

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite alternativ den Konstantstrom führende, asymmetrisch leitende Halbleitervorrichtung ein Transistor ist, dessen Lastkreiselektrode an einen zum Lastkreis der Lastkreiselektrode des ersten Transistors symmetrisch angeordneten Lastkreis angeschlossen ist.

3. Schaltkreis nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl von der Lastkreiselektrode (4) des einen alternativ konstanten Strom führenden Transistors wie von der Lastkreiselektrode (18) des anderen Transistors Ausgangsimpulse abgenommen werden.

4. Schaltkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Transistoren pnp-Transistoren sind.

5. Schaltkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Transistoren npn-Transistoren sind und daß das den symmetrischen Lastkreisen beider npn-Transistoren gemeinsame Bezugspotential so eingestellt wird, daß die an den Ausgängen (25 A₁ 26 A) dieses Kreises erscheinenden Potentiale gleich den der an die Eingangselektrode des Schaltkreises nach Anspruch 4 zu legenden Potentialen sind.

6. Schaltkreis nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die alternativ unter der Steuerung von angelegten Impulsen Koristantstrom führende Halbleitervorrichtung durch mehrere parallel geschaltete, je mit einem Eingang' versehene Transistoren gebildet wird.

7. Schaltkreis nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schaltkreise nach Anspruch 6 in Kaskade geschaltet sind.

8. Schaltkreis nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schaltkreise nach Anspruch 6 parallel geschaltet sind.

9. Schaltkreis nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit zueinander komplementären Transistoren bestückte Schaltkreise nach Anspruch 6 parallel oder in Kaskade geschaltet sind.

10. Schaltkreis nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß je ein mit zwei alternativ stromführenden, gleichartigen Transistoren bestückter Schaltkreis mit dem mit zwei komplementären Transistoren bestückten Schaltkreis zwischen den Basis- und Kollektorelektroden der gleichartig angeordneten Transistoren des einen und des dazu komplementären Schaltkreises kreuzgekoppelt ist.

11. Schaltkreis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzkopplung zwischen den Basis- und Kollektorelektroden der ungleichartig angeordneten Transistoren des einen und des dazu komplementären bestückten Schaltkreises angeordnet ist.

1.2. Schaltkreis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzkopplung zwischen den Basis- und Kollektorelektroden jedes Paares der gleichartig angeordneten Transistoren des einen und des dazu komplementär bestückten Schaltkreises angeordnet ist.

13. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der symmetrische Belastungskreis des ersten zweier in Kaskade geschalteter zueinander komplementär bestückter Schaltkreise an den Eingang des zweiten Schaltkreises gelegt ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

θ 909 629/186 9·.59