DE1093412B - Bistabile Kippschaltung, insbesondere fuer Fernmeldeanlagen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die im folgenden beschriebene Erfindung bezieht sich auf bistabile Kippschaltungen mit jeweils zwei sich gegenseitig steuernden Transistoren; diese Kippschaltungen werden durch aufeinanderfolgende gleichsinnige Impulse jeweils in den anderen ihrer beiden stabilen Zustände gebracht. Kippschaltungen dieser Art sind bereits als Eccles-Jordan-Schaltung, die eine zweckentsprechende Weiterbildung der Multivibratorschaltung darstellt, bekanntgeworden. Zur Steuerung derartiger Schaltungen können bekanntlich nur sehr kurze Impulse, beispielsweise Nadelimpulse, verwendet werden. Da diese Schaltungen sehr häufig zur Auswertung oder Zählung von aus Impulsen längerer Dauer aufgebauten Impulsfolgen verwendet werden, müssen die eingehenden Impulse in geeigneter Weise differenziert werden, um eine eindeutige Einstellung der Kippschaltung zu gewährleisten.

Besondere Schwierigkeiten entstehen dann, wenn die auszuwertenden längeren Impulse durch Schaltmittel erzeugt werden, die Prellungserscheinungen zeigen. Zur Vermeidung der Auswirkung solcher Prellungserscheinungen ist es schon bekanntgeworden, die einzelnen Schaltelemente des die Kippschaltung bildenden Netzwerkes so zu bemessen, daß eine gewisse Verzögerung in der Arbeitsweise der Kippschaltung erzielt wird, so daß ein mehrfaches Kippen infolge von Prellungserscheinungen vermieden werden kann.

Da es an sich in vielen Fällen wünschenswert ist, eine solche Schaltung durch die eintreffenden längeren Impulse direkt zu steuern, ist es Aufgabe der im folgenden beschriebenen Erfindung, diese Möglichkeit zu schaffen. Es ist nun eine Anordnung bekanntgeworden, bei der die zwischen dem Kollektor des einen Transistors und der Basis des anderen Transistors jeweils vorgesehene Masche des Netzwerkes aus einem ohmschen Widerstand einerseits und einem hierzu parallel geschalteten aus der Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes bestehenden Zweig andererseits aufgebaut ist. Durch die hierdurch bewirkte Verzögerung des Umladevorganges der Kondensatoren wird vermieden, daß bei Beendigung des Impulses der Umladevorgang schon so weit fortgeschritten ist, daß nunmehr die Anordnung nicht mehr mit Sicherheit in einen wohl definierten, und zwar den dem zuvor eingenommenen entgegengesetzten stabilen Zustand gebracht wird. Um dies zu erreichen, sind also die Schaltelemente in der eben beschriebenen Masche des Netzwerkes so bemessen, daß die Zeitkonstante für die Umladung der Kondensatoren größer ist als die Dauer eines Impulses.

Hierbei ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, daß für die verschiedenen Umladevorgänge stets die gleiche Zeitkonstante wirksam ist. Da bei den aus-

Bistabile Kippschaltung,
insbesondere für Fernmeldeanlagen

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Hans-Hermann Niediek, Stuttgart-Zuffenhausen,
ist als Erfinder genannt worden

zuwertenden Impulsketten aber häufig die Impulszeit und die Pause zwischen zwei Impulsen von verschiedenen in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander stehenden Längen sind, kann bei längeren Impulsreihen ein allmähliches Absinken der Ladung des jeweils als Gedächtnis wirksamen Kondensators eintreten, so daß nach einer gewissen Zahl von Impulsen mit einem fehlerhaften Arbeiten der Vorrichtung gerechnet werden muß. Impulsketten dieser Art finden häufig in der Nachrichtentechnik, insbesondere in Fernsprechvermittlungseinrichtungen, Verwendung.

Um die oben geschilderten Nachteile in einem

solchen Fall zu vermeiden, wird zur Erzielung von verschieden großen Umladezeiten bzw. Ladezeiten der Kondensatoren eine bistabile Kippschaltung mit zwei einander gegenseitig steuernden Transistoren vorgesehen, die durch aufeinanderfolgende gleichsinnige Impulse jeweils in den anderen ihrer beiden stabilen Zustände gebracht wird und je ein jedem der Transistoren zugeordnetes einmaschiges Netzwerk enthält, das jeweils aus einem ohmschen Widerstand, einem als Schalter verwendbaren Schaltmittel und einem Kondensator besteht, wobei diese Schaltmittel in Dreieckschaltung angeordnet sind. Von den Eckpunkten dieser Dreieckschaltung liegen die Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator und dem ohmschen Widerstand am Kollektor des zugeordneten Transistors, die Verbindungsstelle zwischen dem ohmschen Widerstand und dem als Schalter verwendbaren Schaltmittel an der Basis des anderen Transistors, die Verbindungsstelle zwischen dem als Schalter verwendbaren Schaltmittel und dem Kondensator über den dem anderen Transistor zugeordneten Ableit-

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widerstand an der positiven Vorspannung. Dabei sind die Schaltelemente der beiden in Dreieckschaltung aufgebauten einmaschigen Netzwerke derart zu bemessen, daß im Zusammenwirken mit den übrigen Verzweigungen der gesamten Kippschaltung die Kondensatoren nach Beginn eines Steuerimpulses mit einer die Impulsdauer übersteigenden Verzögerung umgeladen, nach Beendigung des Impulses aber mit einer zur Impulsdauer verhältnismäßig geringen Verzögerung in der dem nunmehrigen Zustand der Kippschaltung entsprechenden Weise geladen werden. Dieser Umladungsvorgang verläuft im wesentlichen über den jeweils der Basis des anderen Transistors zugeordneten Ableitwiderstand. Es ist also vorteilhaft, das gesamte Netzwerk der Kippschaltung so aufzubauen, daß diese Widerstände genügend hoch sind, um eine ausreichend große Zeitkonstante für den Umladevorgang des Kondensators sicherzustellen.

Die als Schalter verwendbaren Schaltmittel können beispielsweise mechanischer Art sein, z. B. Relaiskontakte. Statt dessen können auch elektronische Schaltelemente, wie steuerbar veränderliche Widerstände (Dioden, Transistoren u. ä.), Verwendung finden.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel für eine solche Schaltung dargestellt. Die Transistoren TrI und 7>2 sind in an sich bekannter Weise gemäß Eccles —· Jordan so geschaltet, daß ein bei / auftretender positiver Impuls beide Transistoren sperrt. Bei Beendigung des Impulses nimmt dann die Anordnung den dem zuvor eingenommenen entgegengesetzten stabilen Zustand an. Die Widerstände WiI und Wi2 sind die an der Betriebsspannung Ul liegenden Belastungswiderstände der Transistoren TrI und 7>2, die Widerstandsketten Wil-Wi3-Wi5 bzw. Wi2-Wii-Wi6 dienen zur Gewinnung des Sperrpotentials für den während eines stabilen Zustandes jeweils gesperrten Transistor, wobei die Widerstände Wi5 und Wi6 die Ableitwiderstände der zugeordneten Transistoren zur positiven Vorspannung U2 darstellen. Wird nun angenommen, die Kippanordnung befinde sich gerade in dem Zustand, in dem der Transistor TrI gesperrt und der Transistor TrT. durchlässig sei, dann zeigen die Kondensatoren Ci und C 2 infolge der Verschiedenheit der an ihren Klemmen (Punkte 1 und 5 bzw. 2 und 6) liegenden Potentiale verschieden große Ladungen, und zwar im betrachteten Fall Kondensator C2 eine wesentlich kleinere als Kondensator Cl. Sobald auf der Steuerleitung / ein positiver Impuls von geeignet gewählter Spannung auftritt, wird auch der zweite Transistor Tr2 gesperrt. Die einander symmetrisch entsprechenden Punkte der den Transistoren zugeordneten Netzwerke haben nunmehr die Tendenz, jeweils gleiches Potential anzunehmen, und die beiden Kondensatoren C1 und C 2 beginnen sich umzuladen. Dieser Umladevorgang beansprucht wegen der verschieden großen Ladungen für beide Kondensatoren verschieden lange Zeiten, so daß für eine gewisse Zeit eine Speicherung darüber, in welchem der beiden stabilen Zustände sich die Anordnung zuvor befunden hatte, erhalten bleibt. Erst wenn der Umladevorgang für beide Kondensatoren beendet ist, ist auch diese Speicherung gelöscht. Ist der Impuls zu Ende, bevor dieser Ausgleich eingetreten ist, so bewirken die auf den Ladungszustand der Kondensatoren zurückzuführenden verschieden hohen Potentiale an den Punkten 3 bzw. 4, daß der zuvor gesperrte Transistor TrI durchlässig wird und nun den Transistor Tr2 sperrt; die Anordnung hat also nun den anderen stabilen Zustand angenommen.

Durch die nichtlinearen Widerstände Gr 3 und Gr 4. die wie zwei durch die jeweiligen Potentialverhältnisse automatisch gesteuerte Schalter wirken, wird nun erreicht, daß der Umladevorgang während der Impulsdauer nicht über die Widerstände WiI bzw. Wi2 in Reihe mit den nichtlinearen Widerständen GrI bzw. Gr2, sondern in Reihe mit den sehr hohen Widerständen Wi5 bzw. Wi6 erfolgt. Auf diese Weise wird ohne besonderen Aufwand eine wesentliche Erhöhung

ίο der Zeitkonstanten für den Umladevorgang erreicht, so daß auch bei langen Impulsen ein einwandfreies Arbeiten der Anordnung gewährleistet ist. Andererseits hört bei Beendigung des Steuerimpulses die Sperrwirkung der nichtlinearen Widerstände Gr 3 und Gr4k auf, so daß die Kondensatoren C1 und C2 in sehr kurzer Zeit die dem nunmehr eingetretenen Zustand der Anordnung (TrI durchlässig, Tr 2 gesperrt) entsprechende jeweilige Ladung aufnehmen, d. h. also Kondensator C1 eine wesentlich kleinere als Kondensator C 2.

Durch geeignete Dimensionierung der Kondensatoren Cl und C 2, insbesondere im Verhältnis zu den Widerständen Wi 1, Wi2, Wi5 und Wi6, lassen sich für die verschiedenen Umladevorgänge die Zeitkonstanten stets derart bestimmen, daß für die jeweiligen Forderungen, insbesondere wie sie sich aus verschiedenen Impuls-Pausen-Verhältnissen ergeben, ein einwandfreies und sicheres Arbeiten der Kippschaltung gewährleistet ist. Desgleichen können auf diese Weise nicht nur bei Impulsbeginn, sondern auch bei Impulsende schädliche Auswirkungen von gegebenenfalls auftretenden Kontaktprellungen sicher vermieden werden.

Wie bereits gesagt, beschränkt sich der Erfindungsgedanke nicht auf das vorstehend beschriebene Beispiel, vielmehr können an Stelle der Dioden Gr3 und Gr4 auch andere geeignete Schaltmittel verwendet werden. Anordnungen gemäß der Erfindung sind überall da anwendbar, wo als Impulszüge oder in unregelmäßiger Folge eintreffende Impulse gleicher oder unterschiedlicher, jedoch den durch die Zeitkonstante bestimmten Maximalwert nicht überschreitender Dauer durch eine bistabile Kippschaltung ausgewertet werden sollen, also in allen Arten von Fernmelde- und Fernsteueranlagen, in Rechenmaschinen oder anderen Einrichtungen der Informatik.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Bistabile Kippschaltung mit zwei einander gegenseitig steuernden Transistoren, die durch aufeinanderfolgende gleichsinnige Impulse jeweils in den anderen ihrer beiden stabilen Zustände gebracht wird, insbesondere für Fernmeldeanlagen, gekennzeichnet durch je ein jedem der Transistoren zugeordnetes einmaschiges Netzwerk, bestehend aus einem ohmschen Widerstand (WiZbzw. Wi4), einem als Schalter verwendbaren Schaltmittel (Gr3 bzw. Gr4) und einem Kondensator (Cl bzw.

C2), die zu einer Dreieckschaltung angeordnet sind, von deren Eckpunkten die Verbindungsstelle (1 bzw. 2) zwischen dem Kondensator und dem ohmschen Widerstand am Kollektor des zugehörigen Transistors, die Verbindungsstelle (3 bzw. 4) zwischen dem ohmschen Widerstand und dem als Schalter verwendbaren Schaltmittel an der Basis des anderen Transistors und die Verbindungsstelle (5 bzw. 6) zwischen dem als Schalter verwendbaren Schaltmittel und dem Kondensator über den dem anderen Transistor zu-

geordneten Ableitwiderstand (Wi5 bzw. WiQ) an der positiven Vorspannung (C/2) liegen, wobei die Schaltelemente der beiden in Dreieckschaltung aufgebauten einmaschigen Netzwerke derart bemessen sind, daß im Zusammenwirken mit den übrigen Verzweigungen der gesamten Kippschaltung, insbesondere mit den den Basen der Transistoren zugeordneten Ableitwiderständen (WiS bzw. Wi6) die Kondensatoren (Cl bzw. C2) nach Beginn eines Steuerimpulses mit einer die Impulsdauer übersteigenden Verzögerung umgeladen, nach Beendigung des Impulses aber mit einer zur Impulsdauer verhältnismäßig geringen Verzögerung in der dem nunmehrigen Zustand der Kippschaltung entsprechenden Weise geladen werden.

2. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schalter verwendbaren Schaltmittel elektronische Schaltelemente sind.

3. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schalter verwendbaren Schaltmittel Gleichrichterdioden sind.

4. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der positive Anschluß der Gleichrichterdioden jeweils an dem in Dreieckschaltung aufgebauten einmaschigen Netzwerk zugehörigen ohmschen Widerstand angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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