DE1100694B - Bistabile Kippschaltung - Google Patents

Description

Bistabile Kippschaltung

Anmelder:

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

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Weickmann

und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,

München 2, Brunnstr. 8 u. 9

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 14. Dezember 1956

William D. Rowe, Bast Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Regel-

und Steuersysteme, insbesondere auf statische mehrstufige bistabile Kippschaltungen für Steuer- und Regelsysteme.

Mehrstufige Schaltungen, beispielsweise Multivi-

bratorschaltungen oder bistabile Kippschaltungen, in denen zwei Transistorstufen verwendet werden, sind an sich bekannt.

Bei Analyse solcher transistorisierten mehrstufigen

oder bistabilen Kippschaltungen des Standes der Technik kann jede Transistorstufe als eine Schaltstufe mit mehreren Anschlußklemmen betrachtet werden, die einen Ausgangsanschluß aufweist, welcher mit dem Kollektor verbunden ist, eine Vorspannungsklemme zum Anschluß einer Vorspannungs- oder Leistungsquelle, eine Erdungsklemme, die mit dem Emitter verbunden ist, und eine Mehrzahl von Eingangsklemmen. Eine mehrstufige Schaltung ergibt sich dann daraus, daß geeignete Verbindungen zwischen gewissen Klemmen zweier solcher Stufen mit mehre-

ren Klemmen hergestellt werden, wobei die gewünschte
Wirkungsweise durch geeignete Verbindung der verbleibenden Klemmen mit gewissen Signalquellen, ~~~

Ausgangsstufen und Vorspannungsquellen erzielt «

wird. Wie ohne weiteres ersichtlich, ist die Verschal-

tung gewisser Anschlußklemmen zwischen zwei solcher Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einer biStufen mit mehreren Anschlußklemmen und die Ver- stabilen Kippschaltung ausgegangen, die aus zwei bindung der verbleibenden Klemmen ein ziemlich statischen Schaltstufen mit mehreren Anschlußklemkompliziertes Problem, das auf Grund der großen An- men aufgebaut ist, wobei jede Stufe einen Transistor, zahl verschiedener Arten von Anschlußklemmen mit 30 eine Mehrzahl von mit der Basis des Transistors vergroßer Sorgfalt behandelt werden muß. Die Schaltun- bundenen Eingangsklemmen und eine mit dem Kollekgen arbeiten beispielsweise nur dann richtig, wenn tor des Transistors verbundene Ausgangsklemme enteine ausgewählte Eingangsklemme einer Stufe mit
mehreren Anschlußklemmen mit der Ausgangsklemme

der anderen Stufe mit mehreren Anschlußklemmen 35 einer Eingangsklemme der jeweils anderen Schaitstufe verbunden ist. Ähnliche enge Grenzen gelten für die verbinden.

verbleibenden Eingangsklemmen der Schaltstufen, Die Die erfindungsgemäße bistabile Kippschaltung die-

angegebene Stufe mit mehreren Klemmen ist daher ser Art ist dadurch gekennzeichnet, daß jede Schalteine ziemlich spezifische und nicht anpassungsfähige stufe eine WEDER-NOCH-Stufe ist, die mit funk-Schaltung, die allein in gewissen spezifischen mehr- 4° tionell im wesentlichen identischen Eingangssclialtstufigen Schaltungen verwendet werden kann. Da in verbindungen zwischen der Basis ihres Transistors der Regel eine große Anzahl mehrstufiger Schaltungen und jeder ihrer Eingangsklemmen derart versehen in großen Schaltsystemen, wie logischen Rechen- ist, daß sich im wesentlichen funktioneile Identität maschinen oder Datenverarbeitungssystemen, erforder- unter allen ihren Eingangsklemmen ergibt und damit lieh sind, ist die mangelnde Anpassungsfähigkeit 45 ein »!«-Zustand nur dann an ihrer Ausgangsklemme

hält, und die elektrische Schaltverbindungen aufweist, die die Ausgangsklemme jeder der Schaltstufen mit

transistorisierter Stufen mit mehreren Anschlußklemmen und von Schaltungen, die aus solchen Stufen
aufgebaut sind, ein erheblicher Nachteil.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist
es, eine neue Art einer transistorisierten mehrstufigen Schaltung anzugeben, beispielsweise eine bistabile
Kippschaltung, eine Speicherschaltung oder einen Binärzähler, in dem die obengenannten Schwierigkeiten
oder Nachteile weitgehend vermieden sind.

auftritt, wenn an allen ihren Eingangsklemmen kein »O«-Zustand ist, wodurch ihr Transistor sich im nichtleitenden Zustand befindet, und ferner ein »O«-Zustand an ihrer Ausgangsklemme auftritt, wenn ein »1 «-Zustand an irgendeinem oder mehreren oder allen ihrer mehreren Eingangsklemmen ist, wodurch der Transistor sich in seinem leitenden Zustand befindet. Jede der beiden statischen Schaltstufen stellt faktisch eine logische Schaltung dar, die eine spezifische

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In Fig. 1 erkennt man zwei NOR-Sehalte!emente, wie sie in der oben angegebenen Anmeldung angeführt sind. Diese beiden NOR-Elemente sind zusammengeschaltet. Die beiden NOR-Schaltelemente sind mit den Bezugszeichen A und B versehen. Die Art und Weise der Zusammenschaltung beider NOR-Elemente ist anschließend beschrieben.

Das NOR-Schaltelement A besteht aus einem Transistor, welcher mit 10 bezeichnet ist. Der Transistor

Im vorliegenden Falle sind die Eingangsklemmen an die Basiselektrode jedoch über den Leiter 20 angeschlossen.

Die Ausgangsklemme 21 ist über einen Leiter 22 mit dem Kollektor 13 des Transistors 10 verbunden. Der Emitter 12 ist über einen Leiter 23 bei 24 geerdet.

Für die Erzeugung der Spannung am Kollektor 13 ist eine Stromquelle 25 vorgesehen. Es kann jede

logische Funktion hat, und zwar eine WEDER-NOCH-Funktion (NOR-Funktion). Dementsprechend kann die Schaltung auch WEDER-NOCH-Schaltung genannt werden (NOR-Schaltung).

Es ist ohne weiteres erkennbar, daß die funktionelle Identität unter allen Eingangsanschlußklemmen
solcher Schaltstufen die Schaltungen sehr anpassungsfähig macht und damit den Aufbau komplexer Schaltungen wesentlich erleichtert. So arbeitet beispielsweise die mehrstufige Schaltung nach der Erfindung io weist eine Basiselektrode 11., einen Emitter 12 und zufriedenstellend unabhängig davon, welche der Ein- einen Kollektor 13 auf. Jeder Transistor besitzt eine g'angsklemmen der einen Stufe mit der Ausgangs- Vielzahl von Eingangsklemmen 14, 15 und 16. Die klemme der anderen Schaltstufe verbunden ist. Ferner- Eingangsklemmen 14, 15 und 16 sind mit der Basishin ist es beispielsweise gleichgültig, welcher der elektrode 11 über Impedanzen YI, 18 bzw. 19 verbun-Eingangsanschlußklemmen ein Einstellsignal oder ein 15 den. Die Eingangsklemmen können an die Basiselek-Rückstellsignal zugeführt wird. Darüber hinaus ist, trode direkt über die Impedanzen angeschlossen sein, wie im folgenden vollständig erläutert wird, das
elektrische Verhalten mehrstufiger Schaltungen nach ■
der vorliegenden Erfindung zu modifizieren, indem
allein gewisse äußere Verbindungen hergestellt wer- 20
den, ohne daß die Basisverschaltung der logischen
Schaltungen modifiziert wird. Beispielsweise kann
hierzu ein Kondensator zwischen irgendwelche zwei
Eingangsanschlußklemmen einer der logischen Schaltungen geschaltet werden. Auf Grund dieser ziemlich 25 beliebige Stromquelle zur Erzeugung einer bestimmten einmaligen Anpassungsfähigkeit sind die genannten Spannung verwendet werden. Im vorliegenden Beispiel WEDER-NOCH-Schaltungen und die mehrstufigen wird eine Batterie angewandt. Die negative Klemme Schaltungen, die aus ihnen aufgebaut werden, äußerst der Batterie 25 ist über eine Impedanz 26 mit dem erwünschte Schaltelemente, die als Standard-Bau- Kollektor 22 verbunden. Die andere Klemme der einheiten für vollständige logische Systeme verwendet 30 Batterie ist bei 27 geerdet.

werden können. Da — wie angegeben — die mehr- Das andere NOR-Schaltelement B besteht aus den-

stufigen Schaltungen nach der Erfindung aus logischen selben Elementen wie das NOR-Schaltelement A. Schaltstufen aufgebaut sind, können sie auch als Gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugsziffern logische mehrstufige Schaltungen bezeichnet werden. versehen und unterscheiden sich nur durch einen hoch-Die Grundprinzipien der genannten statischen logi- 35 gesetzten Strich. Die Arbeitsweise eines NOR-Schaltschen Schaltstufen oder der WEDER-NOCH-Schal- elementes läßt sich kurz beschreiben wie folgt: tungen sind bereits anderweitig beschrieben. Wenn kein Eingangssignal vorhanden ist, erhält

Es wird festgelegt, daß eine Eingangsklemme, die man ein Ausgangssignal, wenn eines oder mehrere eine positive Spannung in bezug zu einem Bezugs- Eingangssignale vorhanden sind, erhält man kein potential hat oder die im wesentlichen das Bezugs- 40 Ausgangssignal.

potential hat, als im »0 «-Zustand befindlich bezeichnet Die Ausgangsklemme 21 des NOR-Schaltelemen-

tes A ist über einen Leiter 28 mit der Eingangsklemme 14' des zweiten NOR-Elementes B verbunden; die Ausgangsklemme 21' des zweiten NOR-Schaltelementes ist mit der Eingangsklemme 16 des ersten NOR-S chaltelementes A verbunden. Darüber hinaus sind die Klemmen 15 und 15' der beiden NOR-Schaltelemente miteinander durch eine Leitung 30 verbunden. Die Leitung 30 kann an jede beliebige

nung in bezug zu einem Bezugspotential hat oder die 50 Signalquelle angeschlossen werden, so daß über den im wesentlichen dieses Bezugspotential hat, wird als Leiter 31 Signale zugeführt werden können. Wenn im »0«-Zustand bezeichnet. Hat irgendeine andere
Anschlußklemme eine positive Spannung vorgegebener
Höhe in bezug zu dem genannten Bezugspotential, so
wird sie als im »1 «-Zustand befindlich definiert. Diese 55
Regel gilt für WEDER-NOCH-Schaltungen, in denen
NPN-Transistoren verwendet werden. In jedem Fall
kann das Bezugspotential das Erdpotential sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung, in der Ausführungs- 60 Widerstand 17 ein Signal zugeführt, welches den beispiele der Erfindung in bezug auf die Figuren be- Transistor 10 in den Sättigungsbereich aussteuert:

wird. Hat irgendeine andere Anschlußklemme eine negative Spannung vorgegebener Höhe in bezug zu dem genannten Bezugspotential, so wie sie als im »1 «-Zustand befindlich definiert.

Aus der folgenden Beschreibung wird ersichtlich, daß diese Regel für WEDER-NOCH-Schaltungen gilt, in denen sich PNP-Transistoren befinden. Eine Anschlußklemme, die entweder eine negative Span-

die Klemmen 15 und 15' an eine gemeinsame Signalquelle angeschlossen sind, kann beiden ein gleichzeitiges Signal zugeführt werden.

Wenn den Eingangsklemmen keine Signale zugeführt sind, dann liefert eines der NOR-Schaltelemente A oder B ein Ausgangs signal. Der Zustand der NOR-S chaltelemente ist nicht bestimmt. Man nehme an, es werde über die Klemme 14 und den

schrieben sind. Es stellt dar:

Fig. 1 das Schaltbild zweier WEDER-NOCH-(NOR)-Schaltelemente, welche, miteinander verbunden, eine erfindungsgemäße Schaltung bilden.

Fig. 2 das Schaltbild zweier NOR-Schaltelemente, welche miteinander verbunden sind und eine bistabile Kippschaltung bilden,

Fig. 3 eine Abänderung zum Schaltbild der Fig. 1,

Der Transistor 10 wird dann gut leitend, und es fließt ein Strom durch den Emitter 12, durch die Basiszone, den Kollektor 13, den Leiter 22, die Impedanz 26, die Batterie 25 und den Erdanschluß 27. Die Spannung an der Ausgangsklemme 21 nimmt annähernd Massepotential an, so daß praktisch kein Ausgangssignal auftritt.

Wenn an der Ausgangsklemme 21 kein Ausgangs-

Fig. 4 eine Abänderung zum Schaltbild der Fig. 2. 7° signal vorliegt, so verharrt der Transistor 10' nicht

mehr langer im Sättigungsberekh und wird daher zu einem sehr hohen Widerstand. An der Ausgangsklemme bildet sich unmittelbar eine Spannung aus, und diese Spannung der Ausgangsklemme 21' wird über den Leiter 29 an die Eingangsklemme 16 des NOR-Schaltelementes A weitergegeben. Wenn das Signal an der Eingangsklemme 14 nun aufhört, so bleibt das erste Schaltelement in demjenigen Zustand, in den es durch das Signal an der Eingangsklemme 14 gebracht wurde. Dies kommt daher, daß das NOR- ίο Schaltelement B ein Ausgangssignal an den Transistor 10 liefert und das erste Schaltelement A also kein Ausgangssignal abgibt.

Man nimmt an, daß ein Signal über die Klemme 16' an das NOR-Schaltelement B gelangt: Dieses Signal steuert den Transistor 10' in den Sättigungsbereich aus und macht ihn gut leitend. Es fließt ein Strom durch den Emitter 12', die Basiszone des Transistors 10', den Kollektor 13', den Leiter 22', die Impedanz 26', die Batterie 25' und den Erdanschluß 27'. Die Ausgangsspannung an der Klemme 21' bricht zusammen, und es wird kein Ausgangs signal abgegeben. Daher erhält das NOR-Schaltelement ^i kein Signal, und der Transistor 10 kehrt in seinen ursprünglichen Zustand zurück, in dem er dem Stromfluß einen hohen Widerstand entgegensetzt. Die Spannung an der Klemme 21 baut sich wieder auf, und es wird ein Ausgangssignal abgegeben. Wenn das NOR-Schaltelement A ein Ausgangssignal abgibt, fließt ein Strom von der Ausgangsklemme 21 durch den Leiter 28 nach der Eingangsklemme 14' des NOR-Schaltelementes B. Der Transistor 10' wird also in den Sättigungsbereich ausgesteuert, und es fließt ein Strom durch den Leiter 23', den Emitter 12', die Basiselektrode 11', die Elektrode 13', den Leiter 22', die Impedanz 26', die Batterie 25' und den Erdanschluß 27'. Man kommt zu der gleichen Feststellung wie oben: Wenn das Eingangssignal bei 16' aufhört, so bleibt die Schaltung in demjenigen stabilen Zustand, in welchen sie durch das Signal am Eingang 16' gebracht wurde.

Nimmt man an, daß durch den Leiter 31 ein Signal zugeführt wird und daß beide TransistorenlO und 10' in den Sättigungsbereich ausgesteuert werden, dann brechen die Ausgangsspannungen an den Ausgangsklemmen 21 und 21' zusammen, und es werden keine Ausgangssignale mehr abgegeben. Wenn durch den Leiter 31 unterbrochen wird, werden die Transistoren 10 und 10' große Widerstände, und es baut sich entweder an der Ausgangsklemme 21 oder an der Ausgangsklemme 21' .eine Spannung auf. Wenn an der einen oder der anderen der Klemmen 21 und 21' eine Ausgangsspannung erscheint, gibt das eine NOR-Schaltelement ein Signal an das andere ab, und die Flipp-Flopp-Schaltung verharrt in demjenigen Zustand, der nach der Unterbrechung des gemeinsamen Eingangssystems sich zunächst ausbildet, und zwar so lange, bis an den Eingangsklemmen ein weiteres Signal empfangen wird.

In der bistabilen Kippschaltung der Fig. 1 kann man, wenn man von den nicht stabilen Übergangszuständen absieht, zwei stabile Zustände und einen dritten Zustand, der anhält, solange das Eingangspotential vorhanden ist, unterscheiden. Diese Zustände ergeben sich auf der vorstehenden Beschreibung an Hand der Fig. 1. Im einzelnen sind die drei Zustände wie folgt gekennzeichnet:

I. Eingangssignal an 14 »0«,

IL Eingangssignal an 16' »0«,

III. Eingangssignal an 31 »1«,

Ausgangssignal an A »1«, Ausgangssignal an A »0«, Ausgangssignal an A »0«,

Ausgangssignal an B »0«, Ausgangssignal an B »1«, Ausgangssignal an B »0«.

Der Zustand III kommt dann zustande, wenn man an beide NOR-Schaltelemente über die Leitung 30 und 31 gleichzeitig ein Eingangssignal gibt. Der Anschluß für die gleichzeitige Zuführung eines Signals an beide NOR-Schaltelemente ist für den Aufbau einer bistabilen Kippschaltung nicht notwendig, kann aber vorgesehen werden, damit sich der Zustand III einstellen läßt .

Betrachte man zunächst die zwei ersten stabilen Zustände im Hinblick auf das Schaltbild der Fig. 1: Wenn wie im Zustand I an das NOR-Schaltelement A kein Eingangssignal gelangt, dann ist der Transistor 10 ein sehr hoher Widerstand. Die Stromquelle 25 erzeugt daher an den Ausgangsklemmen eine Spannung, und es sein einmal angenommen, der Ausgang an der Klemme 21 des Schaltelementes sei »1«.

Wenn wie im Zustand II der Eingang an dem NOR-Schaltelement B »0« ist, so ist der Transistor 10' ein hoher Widerstand. Infolgedessen erzeugt die Stromquelle 25 eine Spannung an den Ausgangsklemmen, und es sei einmal angenommen, die Ausgangsspannung des NOR-Schaltelementes B an der Klemme 21' sei »1«.

In dem Zustand III der bistabilen Kippschaltung wird über einen Leiter 31 ein Eingangssignal an beide Klemmen 15 und 15' der NOR-Schaltelemente^ und B gleichzeitig g'elegt. Dieses Signal steuert über die Klemme 15 den Transistor 10 in den Sättigungsbereich aus und macht ihn gut leitend. Es fließt nunmehr ein Strom von der Stromquelle 25 durch den Transistor. Die Spannung an der Ausgangsklemme 21 wird »0«. Das Eingangssignal steuert aber auch den Transistor 10' in den Sättigungsbereich aus und macht ihn gut leitend. Es fließt Strom von der Stromquelle 25' durch den Transistor 10'. Die Spannung an der Ausgangsklemme 21 bricht ebenfalls zusammen, und der Ausgang wird »0«.

Der III. Zustand hält so lange an, wie das Eingangssignal durch die Leitung 31 andauert.

Fig. 2 zeigt wiederum zwei NOR-Schaltelemente, welche mit A und B bezeichnet sind. Die NOR-Schaltelemente sind dieselben wie in der Schaltung der Fig. 1. Entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in Fig. L

Die Änderung der Schaltung der Fig. 2 gegenüber derjenigen der Fig. 1 besteht darin, daß die Eingangsklemme 14 des NOR-Schaltelementes A mit der Eingangsklemme 16' des NOR-Schaltelementes B verbunden ist, und zwar durch einen Leiter 30. Ein Leiter 31 ist für die gleichzeitige Zuführung von Impulssignalen nach dem Leiter 31 und den beiden Eingangsklemmen und 16' bestimmt. Außerdem liegt zwischen den Eingangsklemmen 15 und 16 ein Kondensator 32, zwischen den Eingangsklemmen 14' und 15' ein Kondensator 32'. Da, wie bereits gesagt, PNP-T ransistoren verwendet werden sollen, werden die negativen Klemmen der Kondensatoren 32 und 32' mit den Ausgangsklemmen 21' bzw. 21 verbunden.

Aus der Schaltung der Fig. 1 ist in Fig. 2 eine binäre Zähisohaltung geworden, und zwar durch die Einfügung der Kondensatoren 32 und 32'. Neben die

7 . 8

drei stabilen Zustände tritt bei dieser binären Zähl- peraturkotnpensationsspannungen berücksichtigt werschaltung als weiteres Charakteristikum eine Zeit- den. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Kondensator verzögerung. Die Eigenschaft der Zeitverzögerung einen verhältnismäßig großen Toleranzbereich zuläßt bringt es mit sich, daß die binäre Zählschaltung sich und daß daher eine geeignete Dimensionierung der ihres vorigen Zustandes erinnert und nach dem Ein,- S Schaltung leicht möglich ist.

treffen des nächsten Impulses den entgegengesetzten Bei der Beschreibung der Betriebsweise der Schal-

Zustand annimmt. Die Zeitverzögerung ist die Folge rung nach Fig. 2 wurde davon ausgegangen, daß die der Zusammenschaltung der Eingangswiderstände und NOR-Schaltung A vor dem Empfang eines Signals Kondensatoren, welche in Reihe zueinander liegen. über die Leitungen 31 und 30 ein Ausgangssignal

Wenn die binäre Zählschaltung so zusammengesetzt i° lieferte. Wenn zum Zeitpunkt des Empfangs eines Einist, wie Fig. 2 zeigt, so tritt an der einen der Aus- gangssignals die NOR-Schaltung B ein Ausgangsgangsklemmen 21 oder 21' ein Ausgangssignal auf. signal liefert, so kehrt die Schaltung nach Beendigung

Nimmt man nun an, an der Klemme 21 sei ein Aus- des Eingangssignals oder nach Überwindung des Zugangssignal vorhanden, an der Klemme 21' aber stands III in einen Zustand zurück, in dem die NOR-keines: Das NOR-Schaltelement B erhält dann über *5 Schaltung B ein Ausgangssignal liefert,
die Klemme 14' und den Widerstand 17' einen Strom. Die Schaltung der Fig. 3 ist genau so aufgebaut wie

Der Transistor 11' bleibt daher gesättigt und leitend. diejenige der Fig. 1, nur ist ein Kondensator 33 zwi-Es fließt also ein Strom von der Stromquelle 25' durch sehen die Ausgangsklemme 21 und die Eingangsden Transistor 11', und das Ausgangssignal an der klemme 14 gelegt. Es liegt im Ermessen des Konstruk-Klemme 21' fällt auf Null. Zusätzlich zur Abgabe 20 teurs, den Kondensator 33 so anzubringen, wie dies eines Signals durch die Klemme 14' zum Transistor in der Fig. 3 der Fall ist, oder aber zwischen die 10' wird durch das Ausgangssignal des NOR-Schalt- Klemmen 16' und 21' zu legen. Die Betriebsweise der elementes A der Kondensator 32' aufgeladen. Der Schaltung ist in beiden Fällen die gleiche, abgesehen Kondensator 32' ist daher, wenn nun ein Signal davon, daß im einen Falle die NOR-Schaltung A im durch die Leitungen 31 und 30 zugeführt wird, auf- 25 stabilen Zustand ein Ausgangssignal liefert und im geladen. anderen Falle die- NOR-Schaltung B.

Ein durch die Leitungen 31 und 30 an die Eingangs- Nimmt man an, vor der Ankunft eines Signals

klemmen 14 und 16' gleichzeitig zugeführtes Signal liefere die NOR-Schaltung A in der Ausgangsklemme steuert den Transistor 10 in den Sättigungsbereich 21 ein Ausgangssignal, dann fließt ein Strom von der aus und macht ihn gut leitend, wohingegen der Tran- 3o NOR-Schaltung A über die Eingangsklemme 14', den sistor 10' gesättigt und gut leitend bleibt. Unter diesen Widerstand 17' und den Leiter 20' nach dem Tran-Bedingungen fließt, wie bereits gesagt, ein Strom von sistor 10' der NOR-Schaltung B. Der Transistor 10' den Stromquellen 25 und 25' über die Transistoren wird in den Sättigungsbereich ausgesteuert, und es 10 und 1O⁷, und die Ausgangssignale an den Aus- fließt ein Strom von der Stromquelle 25' durch den gangsklemmen 21 und 21' der NOR-Schaltungen A 35 Transistor 10'. Das Ergebnis ist, daß die Ausgangsund B fallen auf Null. klemme 21' der NOR-Schaltung B kein Ausgangs-

Bei der Dimensionierung dieser Schaltung wird signal liefert.

man die Kondensatoren und die Widerstände so be- Wenn nun über die Leitung 31 und 30 ein Eingangsmessen, daß ihre Zeitkonstante größer ist als die signal sowohl an die NOR-Schaltung A als auch an Impulsdauer des über die Leitungen 31 und 30 zu- 4° die NOR-Schaltung B gelangt, so werden beide Schalgeführten Signals, welche die Ausgangssignale beider tungen derart ausgesteuert, daß sie kein Ausgangs-NOR-Schaltelemente A und B zu Null macht. Wenn signal liefern. Bevor jedoch das Ausgangssignal der das zugeführte Signal dann aufhört, so ist der Kon- beiden NOR-Schaltungen zu Null wird, wird der Kondensator 32' noch auf eine bestimmte Spannung auf- densator 33 geladen. Wenn nun das Eingangssignal geladen. Das positive Signal, welches deshalb an der 45 unterbrochen wird, so trägt der Kondensator 33 eine einen Klemme des Kondensators 32 bestehenbleibt, Ladung. Infolgedessen sucht die positive Platte des bewirkt daher über den Eingangswiderstand 18', daß Kondensators über den Eingang 14 den Transistor 10 der Transistor 10⁷ in Sperrstellung bleibt. Da der weiter in den nichtleitenden Zustand überzuführen. Kondensator 32 am Anfang nicht aufgeladen war, be- Wenn daher der stabile Zustand III der Schaltung einflußt er den zugehörigen Transistor 10 nicht. Wenn 50 aufhört und der Kondensator 33 eine Ladung trägt, so das Eingangssignal nun beendet ist, haben beide Tran- wird der Transistor 10 der NOR-Schaltung A stets sistoren 10 und 10' das Bestreben, in den schlecht vor dem Transistor 10' der NOR-Schaltung B zu einem leitenden Zustand zurückzukehren; der Transistor 10' hohen Widerstand werden. Wenn der Transistor 10 ist jedoch durch die auf dem Kondensator 32' sitzende nichtleitend wird, so entsteht an seinem Ausgangs 21 Ladung begünstigt und kehrt zuerst in den Sperr- 55 ein Ausgangssignal, und der Transistor 10' wird in zustand zurück. Nunmehr bildet sich an der Ausgangs- gut leitenden Zustand übergeführt. Wenn der Tranklemme 21' eine Sperrung aus, welche den Tran- sistor 10' aber gut leitend wird, so verschwindet das sistor 10 in den Sättigungsbereich aussteuert und ein Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 21'.
Ausgangssignal an der Klemme 21 unterdrückt. Die Schaltung der Fig. 3 wird daher nach einer

Der nächste durch die Leitung 31 und 30 empfan- 60 Unterbrechung des Eingangssignals stets in den gleigene Impuls stellt den stabilen Zustand III in bereits chen stabilen Zustand zurückkehren und nicht wie die beschriebener Weise wieder her. Die folgenden Im- binäre Zählschaltung der Fig. 2 abwechselnd den einen pulse bewirken in der binären Zählschaltung ein ab- und den anderen Zustand annehmen,
wechselndes Hin- und Herschalten zwischen dem Die Ausführungsform der Fig. 4 unterscheidet sich

stabilen Zustand I und dem stabilen Zustand II. 65 von der Schaltung der Fig. 2 dadurch, daß bei dem

Solange die Zeitkonstante des Kondensatorkreises NOR-Element B die Eingangsklemme 14' und der länger ist als die Impulsdauer, arbeitet die Schaltung Widerstand 17' weggelassen sind. Es besteht daher in der eben beschriebenen Weise. Bei der Dimensionie- keine direkte Rückkuppelung von der Ausgangsklemme rung des Kondensators und der Bestimmung der Größe 21 des NOR-Elementes A nach der Eingangsklemme des Eingangsimpulses müssen unter Umständen Tem- 70 des NOR-Elementes B. Der Kondensator 32' liegt

zwischen der Eingangsklemme 15' und der Ausgangsklemme 21 des NOR-Elementes A. Diese Änderungen bewirken auch eine andere Betriebsweise der in Fig. 4 dargestellten Schaltung.

Da zwischen der Ausgangsklemme 21 des NOR-Elementes A und den Eingangsklemmen des NOR-Elementes B eine direkte Verbindung nicht besteht, wird der Transistor 10 nicht in den Sättigungsbereich ausgesteuert, und an der Ausgangsklemme 21' tritt ein Ausgangssignal auf, welches den Transistor 10 in den Sättigungsbereich überführt. Wenn der Transistor 10 leitend ist, tritt an der Ausgangsklemme 21 kein Signal auf. Der von der Ausgangsklemme 21' aus fließende Strom lädt den Kondensator 32 auf.

Nimmt man an, ein Impulssignal werde über die Leitungen 31 und 30 nach der Eingangsklemme 14 des NOR-Elementes A und der Eingangsklemme 16' des NOR-Elementes B geliefert: die Transistoren 10 und 10' werden dann beide in ihren Sättigungsbereich ausgesteuert und beide gut leitend. Es bestehen dann Stromkreise von den Stromquellen 25 und 25' über die Transistoren 10 bzw. 10'. An den Ausgangsklemmen 21 und 21' treten daher keine Signale auf.

Das über die Leitungen 31 und 30 an die NOR-Elemente^4 und B gelieferte Signal werde nun unterbrachen. Zu diesem Zeitpunkt liefert die Klemme 21 und 21' kein Ausgangssignal, wohl aber ist der Kondensator 32 aufgeladen und drückt dem Transistor 10 ein positives Potential auf.

Sobald daher das über die Leitungen 31 und 30 zugeführte Signal unterbrochen wird, macht der Kondensator 32 den Transistor 10 zu einem hohen Widerstand, und es fließt kein wesentlicher Strom mehr von der Stromquelle 25 durch den Transistor 10. An der Ausgangsklemme 21 erscheint nun eine Ausgangs spannung. Es fließt ein Strom von der Ausgangsklemme 21 nach dem Kondensator 32' und baut auf diesem eine Ladung auf.

Die auf dem Kondensator 32 sitzende Ladung nimmt rasch ab. Die Ladung auf dem Kondensator 32' wird dagegen langsam aufgebaut. Zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht die Ladung auf dem Kondensator 32' einen Wert, bei dem der Transistor 10' in seinen nichtleitenden Bereich gesteuert wird und daher zu einem hohen Widerstand wird. Infolgedessen erscheint in der Ausgangsklemme 21' ein Ausgangssignal. Wenn ein Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 21' auftritt, wird der Transistor 10 in den Sättigungsbereich ausgesteuert und gut leitend, mit der Folge, daß die Spannung an der Klemme 21 auf Null abfällt und daher kein Ausgangssignal mehr erscheint. Die Schaltung der Fig.4 ist nunmehr in denjenigen Zustand zurückgekehrt, in welchem sie sich befand, bevor das Impulssignal über die Leitungen 31 und 30 zugeführt wird. Zwischen dem Abbrechen des Impulssignals und der Rückkehr der Schaltung in den alten Zustand vergeht eine endliche Zeitspanne. Es tritt also eine Verzögerung auf, deren Größe von der Kapazität des Kondensators 32' und dem Ohmwert der Eingangswiderstände abhängt.

Man erkennt, daß man also Schaltungen bauen kann, welche alle Funktionen erfüllen. Diese Schaltungen hängen nicht von den Eigenschaften bestimmter Materialien ab.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Bistabile Kippschaltung, die aus zwei statischen Schaltstufen mit mehreren Anschlußklemmen aufgebaut ist, wobei jede Stufe einen Transistor, eine Mehrzahl von mit der Basis des Transistors verbundenen Eingangsklemmen und eine mit dem Kollektor des Transitors verbundene Ausgangsklemme enthält, und die elektrische Schaltverbindungen aufweist, die die Ausgangsklemme jeder der Schaltstufen mit einer Eingangsklemme der jeweils anderen Schaltstufe verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaltstufe eine WEDER-NOCH-Stufe ist, die mit funktionell im wesentlichen identischen Eingangsschaltverbindungen zwischen der Basis ihres Transistors und jeder ihrer Eingangsklemmen derart versehen ist, daß sich im wesentlichen funktioneile Identität unter allen ihren Eingangsklemmen ergibt und damit ein »!«-Zustand nur dann an ihrer Ausgangsklemme auftritt, wenn an allen ihren Eingangsklemmen kein »0¹«- Zustand ist, wodurch ihr Transistor sich im nichtleitenden Zustand befindet, und ferner ein »0«-Zustand an ihrer Ausgangsklemme auftritt, wenn ein »1 «-Zustand an irgendeinem oder mehreren oder allen ihrer mehreren Eingangsklemmen ist, wodurch der Transistor sich in seinem leitenden Zustand befindet.

2. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verbindung, über die zugleich ein Eingangssignal an mindestens je eine Eingangsklemme jeder der statischen Eingangsstufen zu legen ist.

3. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Eingangsschaltverbindungen eine Impedanz enthält.

4. Bistabile Kippschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere für eine Binärzählerspeicherschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Eingangsklemmen einer jeden Schaltstufe ein Kondensator liegt, welcher die Reihenfolge der Umschaltung von dem leitenden in den nichtleitenden Zustand bei den einzelnen Transistoren definiert.

5. Bistabiles Kippschaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Eingangsklemme und der Ausgangsklemme einer der Schaltstufen ein Kondensator liegt, welcher die leitende oder die nichtleitende Periode des Transistors der Schaltstufe definiert.

6. Bistabiles Kippschaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Eingangsklemmen einer der Schaltstufen ein erster Kondensator und zwischen der Ausgangsklemme dieser ersten Schaltstufe und einer Eingangsklemme der anderen Schaltstufe ein zweiter Kondensator liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

»Handbook of industrial electric control circuits«, 1956, S. 304 bis 306, 321, 322, 332 und 333;

USA.-Patentschriften Nr. 2 767 364, 2 767 365;

deutsche Patentanmeldung N 102O2 VIII a/21 a¹ (bekanntgemacht am 27. 9. 1956);

deutsche Auslegeschrift Nr. 1 042 642.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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