DE1080604B - Impulsgesteuerter Multivibrator - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Unter impulsgesteuerten Multivibratoren werden solche Multivibratoren verstanden, bei denen der schwingende Zustand durch einen von außen an die Multivibratorschaltung angelegten Impuls eingeleitet wird. Solche Anordnungen sind an sich bekannt. Sie besitzen jedoch keine Speichereigenschaften und werden dementsprechend durch eine Störung, z. B. eine kurze Unterbrechung in der Spannungsversorgung, in ihrer Schwingung beeinflußt. Der Informationsinhalt, dargestellt z. B. durch den Zustand schwingend oder nicht, geht somit nach einer Störung in der Spannungsversorgung verloren. Der nach dem Wiederauftreten der Netzspannung erscheinende Zustand der bekannten impulsgesteuerten Multivibratoren ist daher meist zufälliger Natur.

In elektronischen Rechenanlagen ist es nun gerade sehr wesentlich, daß die Information möglichst unabhängig von Störungen aller Art sicher erhalten bleibt. Dies trifft in besonderem Maße für die die Ein- und Ausgabe der Werte bewirkenden Teile zu, da an diesen Stellen größere Speicherzeiten nötig sind.

Für einen impulsgesteuerten Multivibrator mit zwei Verstärkertrioden, bei denen der schwingende Zustand durch einen von außen angelegten Impuls eingeleitet und als Speicherkriterium verwendet wird, besteht demnach die Erfindung darin, daß jeder Verstärkertriode ein Element mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife zugeordnet ist, das einer ständigen Gleichfeldeinwirkung in vorbestimmter Richtung unterliegt, daß jedoch ein Strom durch die in den leitenden Zustand gebrachte, normalerweise gesperrte Verstärkertriode das mit dieser Triode in Reihe liegende Element in die andere Feldrichtung umschaltet und daß durch das Zurückklappen in den der ersten Feldrichtung entsprechenden Zustand ein Impuls ausgelöst wird, der eine Stromleitung in der mit dem anderen Element in Reihe geschalteten Triode bewirkt.

Es sind Oszillator- bzw. Frequenzwandlerschaltungen mit jeweils zwei Verstärkertrioden bekanntgeworden, bei denen nur ein Element mit rechteckförmiger Hystereseschleife verwendet wird. Die Aufgabe der bekannten Anordnungen besteht aber darin, Rechteckimpulse bzw. Sinusschwingungen, deren Frequenz von der zugeführten Speisespannung abhängig ist, zu erzeugen. Entsprechend wird der Magnetkern bei den bekannten Anordnungen abwechselnd von der einen Triode in den einen und von der anderen Triode zurück in den anderen Sättigungspunkt geschaltet. Mit diesen bekannten Anordnungen läßt sich also nicht die der Erfindung gestellte Aufgabe lösen.

Eine vorteilhafte und besonders einfache Verwendung eines erfindungsgemäßen Multivibrators . zur Erzeugung einer optischen Anzeige eines Speicher-Impulsgesteuerter Multivibrator

Anmelder:

IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen
ίο Gesellschaft m. b. H.,

Sindelüngen (Würti), Tübinger Allee 49

Hermann Frantz, Böblingen (Württ),
ist als Erfinder genannt worden

zustandes, insbesondere des Magnetisierungszustandes bestimmter Magnetkerne, wird erhalten, indem eine gewöhnliche Niedervolt-Glühbirne oder eine entsprechend dimensionierte Relaiswicklung parallel oder in Serie zu einem der Strombegrenzungswiderstände des Kollektorkreises eines als Verstärkertriode verwendeten Flächentransistors angeordnet wird. Diese Anzeigevorrichtung wird durch einen Eingangsimpuls zur Abgabe eines Signals veranlaßt. Dieser Impuls kann wesentlich kürzer als die Anstiegszeit der Lichtaussendung einer Glühbirne oder die Anzugszeit eines Relais der Anzeigevorrichtung sein. Die Anzeige bleibt nach dem Ende des Eingangsimpulses bestehen. Selbst nach dazwischenliegender längerer Abschaltung zeigt eine solche Vorrichtung weiter nach erneutem Einschalten an, ob zu einem bestimmten zurückliegenden Zeitpunkt ein Eingangsimpuls aufgetreten war. Von der Funktion der Anzeigevorrichtung aus betrachtet hat die Schaltung mithin bistabile Eigenschaften.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird die Empfindlichkeit in bezug auf die Eingangsimpulse weiter dadurch erhöht, daß die als Verstärkerelemente verwendeten Flächen Transistoren über den mit ihrem Kollektorkreis verbundenen Magnetkern zusätzlich rückgekoppelt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden an Hand der Ausführungsbeispiele, der zugehörigen Beschreibung und der Ansprüche erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung eines Multivibrators mit Transistoren und Magnetkernen, Fig. 1A eine Magnetisierungsschleife eines Magnetkerns,

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Fig. IB typische Spannungskurven, wie sie an bestimmten Punkten der Schaltung nach Fig. 1 auftreten,

Fig. 2 eine Anordnung eines Multivibrators nach Fig. 1 mit Rückkopplungsverbindungen, Fig. 3 eine andere Art der Impulssteuerung.

Der in Fig. 1 dargestellte Multivibrator weist einen sogenannten Signalkern 1 auf, dessen Speicherzustand angezeigt werden soll. Zwei Transistoren 4 und 5 in geerdeter Emitterschaltung wirken mit ihren Kollektorelektroden auf je einen Magnetkern 2 oder 3 ein. Jeder der Magnetkerne ist von je einer Vormagnetisierungswicklung 14 bzw. 15 von z. B. fünf Windungen durchsetzt und mit einer weiteren Wicklung 12 bzw. 17 von z.B. fünf Windungen auf die Basiselektroden der Transistoren 4 bzw. 5 über Kreuz gekoppelt. Parallel zu dem Strombegrenzerwiderstand 9 in der Kollektorleitung des Transistors 4 ist eine Glühbirne 10 mit einem Glühfaden für etwa 6 Volt, 50 mA angeordnet. Über den Widerstand 29 von z. B. 25 β und den Schalter 30 kann ein Löschimpuls auf die Vorrichtung geschaltet werden.

Die Magnetkerne 2 bzw. 3 erhalten dauernd einen von den Widerständen 6 bzw. 8 von z.B. 50 Ω auf den Wert entsprechend der Länge des Pfeiles 23 in Fig. 1A eingestellten Strom über die Wicklungen 14 bzw. 15. Dieser Strom ist so groß, daß er den Magnetkern vom Remanenzpunkt aus bis in die Sättigung zum Punkt 21 vormagnetisiert. Diesem Zustand wird in der Rechenmaschinentechnik allgemein die Speicherung einer binären »0« zugeordnet. Andererseits sind die Widerstände 7 und 9 von z. B. 50 Ω in den Kollektorleitungen so groß gewählt, daß sie unter Berücksichtigung der Windungszahl der in den Kollektorkreisen angeordneten Wicklungen 13 bzw. 16 von z. B. fünfzehn Windungen einen mindestens doppelt so großen und entgegengesetzt magnetisierenden Strom gemäß Pfeil 24 in Fig. 1A fließen lassen. Dieser Strom wird mithin einen Magnetkern von dem Zustand »0« in den Zustand »1« umsetzen.

Zunächst werden beide Magnetkerne 2 und 3 den Zustand »0« entsprechend Punkt 21 einnehmen. Wird nun in dem Signalkern 1 eine »1« entsprechend Punkt 22 der Magnetisierungskurve aufgesetzt, so entsteht in der Wicklung 11 ein Impuls, der so gerichtet ist, daß er die Emitter-Basis-Diode des Transistors 4 in dieDurchlaßrichtung polt und damit einen Stromfluß in der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 4 bewirkt. In Fig. 1B ist der von der Wicklung 11 des Signalkerns 1 abgegebene Impuls durch den ersten negativen Impuls der Kurve 25 dargestellt. Die daraus resultierende Stromführung des Kollektors des Transistors 4 entspricht dem ersten negativen Impuls der Kurve 26. Durch die von der Emitter-Basis-Strecke dargestellte Belastung wird der Eingangsimpuls in der Amplitude etwas vermindert und auch etwas verlängert. Über die Wicklung 16 wird jetzt von dem Kollektorstrom des Transistors 4 der Magnetkern 3 in Schreibrichtung magnetisiert, d. h. bis zum Punkt 22,, so daß eine »1« eingeschrieben wird. Der hierdurch in der Wicklung 17 des Kerns 3 entstehende Impuls ist positiv an der Basis des Transistors 5 gerichtet und kann daher den nichtleitenden Zustand des Transistors 5 nicht verändern. Der Zustand »1« des Magnetkerns 3 ist jedoch nur während der Dauer des Kollektorstromes des Transistors 4 stabil. Mit dem Ende dieses Stromes (Kurve 26) geht der Kern 3 zunächst auf die remanente »1« zurück, wird aber durch den dauernd in der Wicklung 15 fließenden Strom sofort auf den Punkt 21 entsprechend einer »0« ausgelesen. Diese Flußänderung ruft in der Wicklung 17 einen nach Kurve 27 an der Basis des Transistors 5 negativ gerichteten Impuls hervor. Dadurch wird jetzt der Transistor 5 leitend und schreibt durch den in der Wicklung 13 fließenden Kollektorstrom eine »1« in den Kern 2 ein. Mit dem Ende des induzierten Impulses an der Basis des Transistors 5 wird auch der Kollektorstromimpuls 28 beendet. Damit kann die dauernde Vormagnetisierung den Kern 2 auf »0« auslesen. Der durch diese Flußänderung erzeugte negative Impuls (zweiter negativer Impuls nach Kurve 25) öffnet damit erneut die Basis-Emitter-Diode des Transistors 4. Dieser Impuls ersetzt für die Erzeugung weiterer Impulse den zunächst in der in Serie zur Wicklung 12 angeordneten Wicklung 11 des Signalkerns erzeugten Impuls. Der Multivibrator schwingt also weiter, obwohl von dem Kern 1 kein weiteres Signal erzeugt wird. Die Frequenz der Schwingung wird im wesentlichen durch die Schaltzeiten der Kerne und der Transistoren bestimmt.

In die Basisleitung des Transistors 4 kann weiterhin eine Diode G eingefügt werden, die so gepolt ist, daß sie einen beim Auslesen des z. B. einem anzuzeigenden Speicher zugeordneten Kerns 1 entstehenden positiven Impuls sperrt. Dieser positive Impuls könnte, zufällig mit einem negativen in der Wicklung 12 induzierten Impuls zusammentreffen und so den Multivibrator abschalten. Über den Widerstand 31 erhält die Basis auch während der Sperrung der Diode einen Gleichstrom weg nach Erde. Eine einfache Anzeige des schwingenden Zustandes des Multivibrators erhält man, wie bereits erwähnt, durch Anschaltung einer normalen Glühbirne 10 an einen der Kollektorkreise, z. B. parallel zu dem Widerstand 9. Wenn während des Schwingens die Versorgungsspannung unterbrochen wird, so schwingt der Multivibrator nach dem Wiedereinsetzen der Spannung immer dann sofort weiter, wenn er vor dem Aussetzen der Spannung ebenfalls im schwingenden Zustand war. Im allgemeinen ist nach Fig. IB stets ein Magnetkern auf »1« gesetzt, so daß beim Wiedereintreffen der Hauptspannung der betreffende Kern durch die dauernde Vormagnetisierung auf »0« ausgelesen wird und damit den anderen Transistor leitend macht. Auch wenn die Hauptspannung langsam ansteigend eingeschaltet wird, klappt doch der Magnetkern infolge der Rechteckigkeit der Hystereseschleife 20 plötzlich um, und die Schwingung setzt ein. Wenn die Spannung in dem Augenblick unterbrochen wird, in dem beispielsweise der eine Magnetkern fast auf »0«, der andere dagegen noch nicht voll auf »1« magnetisiert ist, findet eine Wiederaufnahme der Schwingungen mit erneut einsetzender Spannung statt, da sich die Magnetkerne in entsprechenden, zwischen den Zuständen »0« und »1« liegenden Remanenzpunkten befanden. Es ist natürlich notwendig, daß die jeweils mit der Basis verbundene Wicklung eine genügend hohe Windungszahl erhält, um auch durch einen kleineren Induktionsimpuls den Transistor leitend zu machen. Durch geeignete Wahl der Schaltelemente, insbesondere der Magnetisierungswicklungen, kann dafür gesorgt werden, daß während des Ummagnetisierungsvorganges stets ein Kern genügend weit in Richtung zur »1« eingeschrieben ist, d. h. daß die Überlappung ausreichend bleibt.

Das Löschen des Multivibrators kann auf verschiedene Weise erfolgen. Man kann z. B. eine zusätzliche Wicklung auf einem der Kerne kurzschließen oder über den Widerstand 29 durch Betätigung des Schal-

ters 30 einen so kräftigen Vormagnetisierungsstrom fließen lassen, daß der Kern 2 nicht mehr von dem Kollektorstrom des Transistors 5 aufgesetzt werden kann. Weiterhin läßt sich über eine durch beide Magnetkerne geführte Wicklung ein Löschen durch eine genügende Vormagnetisierung über den Punkt 21 (»0«) hinaus bewirken. Diese Löschung hat den Vorteil, daß ein relativ kurzer Impuls genügt.

Das Anschwingen könnte auch durch eine durch einen der Kerne 2 oder 3 geführte Wicklung derart eingeleitet werden, daß ein Impuls in dieser Wicklung den von ihr beeinflußten Magnetkern auf eine »1« setzt. Nach Fig. 3 ist es weiterhin möglich, durch einen Impuls geringerer Leistung über eine Diode 32, die so gepolt ist, daß ein Rückkopplungsimpuls nicht über die Signalquelle abfließen kann, an der Basis z. B. des Transistors 5 die Stromführung des Kollektors zu bewirken. Die Diode 33 verhindert dabei ähnlich der Diode 32, daß der Signalimpuls über die Kreuzkopplungswicklung 17 abfließt.

In Fig. 2 sind die mit den in Fig. 1 gezeigten Teilen übereinstimmenden mit gleichen Bezugszahlen versehen. Die bisher direkt an die Basiselektroden geführten Leitungen sind hier jedoch zusätzlich jeweils durch den mit dem Kollektor des gleichen Transistors verbundenen Magnetkern gelegt. Diese Wicklungen 18 bzw. 19 von z. B. fünf Windungen sind dabei so gepolt, daß zwischen dem Kollektor und der Basis des einzelnen Transistors eine direkte Rückkopplung hergestellt wird. Dadurch kann hierbei der Signalimpuls von noch kürzerer Dauer sein, er kann insbesondere auch gegen die Schaltzeit eines Magnetkerns sein. Diese Schaltung eignet sich besonders zur Anzeige des Auftretens bestimmter, außerordentlich kurzer Impulse.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Impulsgesteuerter Multivibrator mit zwei Verstärkertrioden, bei dem der schwingende Zustand durch einen von außen angelegten Impuls eingeleitet und als Speicherkriterium verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verstärkertriode ein Element mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife zugeordnet ist, das einer ständigen Gleichfeldeinwirkung in vorbestimmter Richtung unterliegt, daß jedoch ein Strom durch die in den leitenden Zustand gebrachte, normalerweise gesperrte Verstärkertriode das mit dieser Triode in Reihe liegende Element in die andere Feldrichtung umschaltet und daß durch das Zurückklappen in den der ersten Feldrichtung entsprechenden Zustand ein Impuls ausgelöst wird, der eine Stromleitung in der mit dem anderen Element in Reihe geschalteten Triode bewirkt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Falle des schwingenden Zustandes stets eines der beiden Elemente mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife in dem der anderen Feldrichtung entsprechenden Zustand befindet.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über das mit einer Triode in Reihe liegende Element mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife eine Rückkopplung (18 bzw. 19) auf die Steuerelektrode dieser Triode geführt ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Elemente mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife Ferritkerne verwendet werden.

5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkertrioden Flächentransistoren verwendet werden und daß in Reihe oder parallel zu mindestens einer der Belastungen (7, 9) des Kollektorkreises eine Niedervolt-Anzeigevorrichtung (10), wie z. B. ein Relais oder eine Glühbirne, geschaltet ist.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kreuzkopplungsleitungen (12) eine Eingangsleitung (11) in Reihe geschaltet ist.

7. Anordnung nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Eingangsleitung (11) eine Diode angeordnet ist, die Impulse der nicht auslösenden Polarität sperrt.

8. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Zustand durch Steuerung mindestens eines der Elemente mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife in einen entsprechend hohen Gleichfeldbereich beendet wird.

9. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Zustand durch Kurzschluß einer Wicklung auf einem der Ferritkerne beendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 783 384;
IRE Transactions on Circuit Theory, September 1957, S. 228 bis 236.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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