DE1113244B - Mehrstufige Impulszaehlschaltung - Google Patents

Description

Es sind Transistorzählschaltungen vorgeschlagen worden, die je Zählstufe einen Transistor enthalten, wobei durch geeignete äußere Beschattung dafür gesorgt ist, daß jeweils ein Transistor einen anderen Schaltzustand hat wie die übrigen Transistoren. Es sind auch mehrstufige Zählschaltungen mit Röhren bekannt, wobei das Steuergitter jeder Röhre galvanisch mit den Anoden aller übrigen Röhren und außerdem kapazitiv mit der Anode der vorhergehenden Röhre gekoppelt ist. Die bekannte Schaltung arbeitet in der Weise, daß durch Impulse über einen Kondensator das Kathodenpotential sämtlicher Röhren um einen bestimmten Betrag erhöht wird, so daß die bisher stromführende Röhre gesperrt wird. Das Steuergitterpotential bleibt dabei im wesentlichen konstant, so daß die effektive Steuerspannung Null oder sogar negativ wird. Eine solche Wirkungsweise ist den Eigenschaften einer Röhre, bei der praktisch zwischen Steuergitter und Kathode kein Stromfluß stattfindet, angepaßt und kann bei Transistoren nicht ohne weiteres übernommen werden. Darüber hinaus ist es bei der bekannten Schaltung nicht möglich, ein Vor- und Rückwärtszählen durchzuführen, da ja bei Eintreffen eines Impulses zunächst sämtliche Röhren gesperrt werden und bei kapazitiver Kopplung nach vorwärts und rückwärts die Schaltung nicht entscheiden könnte, in welcher Richtung sie weiterzählen müßte.

Unter Anlehnung an die bekannte Anordnung bezieht sich die Erfindung auf eine mehrstufige Zählschaltung mit einem Transistor je Stufe unter Anwendung einer bei Röhrenschaltungen bekannten Rückkopplung, wobei die Basiselektrode jedes Transistors galvanisch mit den Kollektorelektroden aller übrigen Transistoren und außerdem kapazitiv mit der Kollektorelektrode des vorhergehenden Transistors gekoppelt ist. Bei einer solchen Zählschaltung besteht die Erfindung darin, daß zur kapazitiven Kopplung an die Basiselektrode jedes Transistors ein RC-GUed, dessen Widerstand und Kondensator in Reihe liegen, in Reihenschaltung zur Kollektorelektrode des vorhergehenden und ein weiteres derartiges ÄC-Glied zur Kollektorelektrode des nachfolgenden Transistors angeschlossen ist und daß für das Vor- und Rückwärtszählen zwei Signalleitungen vorgesehen sind, von denen jeweils eine Diode zum Mittelpunkt eines /?C-Gliedes der betreffenden Stufe führt.

Die Erfindung ermöglicht es, durch Vor- und Rückwärtszählimpulse die jeweils gewünschte Stufe unmittelbar anzusteuern, und zwar in Abhängigkeit von der bisher stromführenden Stufe, die dann mittels der Rückkopplungsschaltung gesperrt wird.

Mehrstufige Impulszählschaltung

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Viktor Hofmann, Pasadena, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Bei einer bekannten Kippschaltung sind die beiden Ventile nicht an den Mittelpunkt eines ÄC-Gliedes, sondern unmittelbar an die Kollektorelektrode des zugeordneten Transistors angeschlossen. Würde man bei einer solchen Schaltung zum Anstoß der jeweiligen Kippstufe die Signalleitung mit dem Potential 0 Volt verbinden, so würde der zugeordnete Transistör kurzgeschlossen und eine ordnungsgemäße Fortschaltung nicht möglich sein. Die bekannte Schaltung läßt sich also nicht mehrstufig ausbauen und besonders nicht für das Vor- und Rückwärtszählen erweitern.

Es ist weiterhin ein vor- und rückwärts zählendes Zählwerk mit einem Transistor je Stufe bekannt, bei dem aber Halbleiter mit ganz bestimmten Eigenschaften, z.B. Spitzentransistoren, erforderlich sind, da sonst keine befriedigende Arbeitsweise erzielbar wäre. Sämtliche Transistoren des bekannten Zählwerkes sind gleichberechtigt und haben untereinander keine galvanische Rückkopplung. Würde eine solche Schaltung mit Transistoren ohne bistabiles Schaltverhalten aufgebaut werden, so wäre es nicht ohne weiteres möglich, einen bestimmten Transistor stromführend und alle übrigen gesperrt zu halten, und es würde sich eine unbestimmte Verteilung von Durchlaß- und Sperrzustand einstellen. Nur unter Verwendung von Spitzentransistoren bzw. HaIbleitern mit vorgegebenen Eigenschaften, die in sich bereits ein gewisses bistabiles Verhalten aufweisen, ist es überhaupt möglich, ohne Rückkopplung zwischen den Stufen einen definierten Schaltzustand zu erreichen. Die bekannte Zählschaltung hat den weiteren Nachteil, daß sie dem Wechsel der Zählrichtung nur mit einer bestimmten Trägheit folgen kann, da zunächst eine spezielle Kippschaltung umgeschaltet

109 680/172

werden muß. Dies erfordert aber eine unter Umständen nicht vernachlässigbare Zeit.

Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nicht nur die bei der bekannten Zählschaltung erforderliche Kippschaltung entbehrlich, wodurch der Aufwand weiter herabgesetzt wird, sondern die Vor- und Rückwärtszählimpulse kommen über die Vorwärtszählleitung und Rückwärtszählleitung unmittelbar zur Wirkung, so daß ein Wechsel der Zählrichtung praktisch trägheitslos möglich ist. Dieser Vorteil wirkt sich besonders bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen und ähnlichen Anwendungsfällen bedeutungsvoll aus, wenn die Zählimpulse bestimmten Wegstrecken (beispielsweise I μ) entsprechen. Hier würde eine Trägheit in der Umschaltung der Zählrichtung unter Umständen eine beträchtliche Wegstrecke vernachlässigen und zu Ungenauigkeiten in der Steuerung führen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.

In der Zeichnung ist eine fünfstufige oder quinäre Zählschaltung schematisch veranschaulicht. Sie besteht aus den Transistoren 51 bis 55 mit den Kollektorwiderständen 21 bis 25. Die galvanische Kopplung der Transistoren erfolgt über Widerstände 512 bis 554, deren Bezeichnung nach folgendem Schema gewählt ist: Die ersten beiden Ziffern kennzeichnen den Transistor, an dessen Basiselektrode die Widerstände angeschlossen sind, während die letzte Ziffer diejenige Stufe charakterisiert, an deren Kollektorpotential der Widerstand liegt. Die Kollektorelektroden C₁ bis C₅ der Transistoren sind dementsprechend an Verbindungsleitungen geführt, die ebenfalls mit C₁ bis C₅ bezeichnet sind. Jeder Transistor ist mit dem vorhergehenden kapazitiv über Widerstände 31 bis 35 und Kondensatoren 41 bis 45 gekoppelt. Die gemeinsame Signalleitung E_v ist über Ventile 61 bis 65 an die Kopplungskondensatoren angeschlossen. Von einer Quelle Up mit positiver Spannung kann über Widerstände 71 bis 75 ein kleines Sperrpotential an die Basiselektroden der Transistoren gelegt werden. Zum Vor- und Rückwärtszählen ist die Basiselektrode jedes Transistors mit dem vorhergehenden Transistor und dem nachfolgenden Transistor kapazitiv gekoppelt. Zu diesem Zweck sind Widerstände 36 bis 40 und Kondensatoren 46 bis 50 vorgesehen. An die Kondensatoren 46 bis 50 ist über Ventile 66 bis 70 eine zweite Signalleitung E_R angeschlossen, der die Impulse für das Rückwärtszählen zugeführt werden. Zur kapazitiven Kopplung an die Basiselektrode, z. B. des Transistors 52, ist ein i?C-Glied, dessen Widerstand 32 und Kondensator 42 in Reihe liegen, in Reihenschaltung zur Kollektorelektrode C₁ des Transistors 51 und ein weiteres derartiges i?C-Glied mit dem Widerstand 37 und dem Kondensator 47 zur Kollektorelektrode C₃ des Transistors 53 angeschlossen. Die Diode 62 der Vorwärtszählleitung E_v ist an den Stoßpunkt von Kondensator 42 und Widerstand 32 angeschlossen, während die Diode 67 der Rückwärtszählleitung E_R an den Stoßpunkt zwischen Kondensator 47 und Widerstand 37 angelegt ist. Entsprechende Maßnahmen sind für sämtliche Transistorstufen getroffen.

Bedeutungsvoll ist die Freizügigkeit in der Dimensionierung der einzelnen Bauelemente. Die Kondensatoren müssen nur einen bestimmten Meßwert haben, brauchen aber nicht aufeinander abgestimmt zu sein. Auch die Bemessung der Widerstände ist unkritisch, beispielsweise können die Kollektorwiderstände verschieden groß sein.

Die Kondensatoren werden jeweils auf die Kollektorspannung des vorhergehenden Transistors aufgeladen. Wird an die Signalleitung E_v niederohmig das Potential 0 Volt angelegt, so gelangt an die

ίο Steuerelektrode desjenigen Transistors ein Impuls, dessen zugeordneter Kondensator aufgeladen war. Dies wird jeweils nur ein einziger Kondensator sein. Bei jedem nachfolgenden Kippimpuls wird der Schaltzustand um eine Stufe verschoben, so daß nach dem fünften Impuls die Zählung wieder bei der ersten Stufe beginnt.

Die Widerstände 512 bis 552 sind in der Zeichnung zur Erhöhung der Übersichtlichkeit als Widerstandsnetz gezeichnet. Sie sind in ihren Widerstandswerten gleich und können daher gedruckt oder gepreßt aufgebaut werden.

Um eine einfache dekadische Zählschaltung aufzubauen, kann man die quinäre Kippschaltung mit einer bistabilen Kippstufe des gleichen Aufbaues kombinieren derart, daß das Ausgangssignal des Transistors 55 die Kippimpulse für die bistabile Kippschaltung liefert. Für die ersten fünf Zahlen der Dekade ist die bistabile Kippschaltung dann in dem einen Schaltzustand, für die zweiten fünf Zahlen in dem anderen Schaltzustand. Die Ausgangssignale einer solchen Kippschaltungskombination liefert also eindeutig eine der zehn Zahlen der Dekade. Im übrigen handelt es sich hierbei um eine zweifache Untersetzerschaltung mit dem Untersetzungsverhältnis 1:10. Durch andere Kombinationen mehrstufiger Untersetzerschaltungen lassen sich auf einfache Weise beliebige Untersetzungsverhältnisse erzielen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Mehrstufige Zählschaltung mit einem Transistor je Stufe unter Anwendung einer bei Röhrenschaltungen bekannten Rückkopplung, wobei die Basiselektrode jedes Transistors galvanisch mit den Kollektorelektroden aller übrigen Transistoren und außerdem kapazitiv mit der Kollektorelektrode des vorhergehenden Transistors gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur kapazitiven Kopplung an die Basiselektrode jedes Transistors (z. B. 52) ein .RC-Glied (z. B. 32, 42), dessen Widerstand und Kondensator in Reihe liegen, in Reihenschaltung zur Kollektorelektrode (C₁) des vorhergehenden und ein weiteres derartiges 2?C-Glied (z. B. 37, 47) zur Kollektorelektrode (C₃) des nachfolgenden Transistors angeschlossen ist und daß für das Vor- und Rückwärtszählen zwei Signalleitungen (E_v bzw. 2s_/{) vorgesehen sind, von denen jeweils eine Diode (z. B. 62 bzw. 67) zum Mittelpunkt eines RC-Gliedes der betreffenden Stufe führt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 844 367;
   deutsche Auslegeschrift Nr. 1040598;
   USA.-Patentschrift Nr. 2584720;
   belgische Patentschrift Nr. 528 029.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen