DE1117645B

DE1117645B - Logische Schaltung

Info

Publication number: DE1117645B
Application number: DEN17263A
Authority: DE
Inventors: Antonie Snijders
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1959-09-18
Filing date: 1959-09-18
Publication date: 1961-11-23

Description

Die Erfindung betrifft eine logische Schaltung mit wenigstens einem Ausgang und einer Anzahl Eingänge und einer Reaktanz (Kondensator, Induktivität, Transformator), deren beide Klemmen über je einen Widerstand mit einem konstanten Potential und mit einem Eingang über je eine Diode gleicher Polung (Sperr- oder Durchlaßrichtung) verbunden sind, während der Ausgang mit einer der beiden Klemmen der Reaktanz verbunden ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Klemme der Reaktanz mit zwei oder mehr Eingangsklemmen über weitere Dioden verbunden ist, welche gegenüber der Reaktanz dieselbe Polung wie die erstgenannten Dioden haben und daß die Schaltung auf einen Spannungssprung an einen oder mehreren ihrer Eingänge durch Geben oder Nichtgeben eines einen bestimmten Spannungspegel überschreitenden Impulses eine Abhängigkeit von den Spannungen anspricht, die bis zum Zeitpunkt, in dem dieser Sprung oder diese Sprünge auftreten, an den Eingängen liegen, an die keine Sprungspannungen gelegt sind.

Eine solche Schaltung läßt sich in zahlreichen logischen Netzwerken anwenden, von denen hier vorläufig die bistabile Kippschaltung und das Schieberegister genannt werden. Auch können zwei oder mehr solche Schaltungen in Reihe gelegt werden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schema eines Beispiels der Erfindung,

Fig. 2 eine bistabile Kippschaltung, in der eine Schaltung nach der Erfindung angewendet ist und die gleichzeitig als Frequenzhalbierungsschaltung dienen kann,

Fig. 3 ein Schieberegister, in dem Schaltungen nach der Erfindung angewendet sind,

Fig. 4 und 4 a ein Element zum Invertieren bzw. zum Liefern von Spitzen oder zum Diskriminieren von Flanken, hier besonders zum Bilden der Funktion a.a_^b geschaltet; ebenso wie in allen anderen Figuren, ausgenommen in den Fig. 5 bis 9 und 16 bis 20, ist in dieser Figur in dem α-Teil eine ausgearbeitete Schaltung dargestellt, deren έ-Teil die Wiedergabe in besonders zu diesem Zweck gewählter Symbolik darstellt,

Fig. 5 bis 8 mehrere Betriebszustände, wobei ein Kondensator im Grundelement benutzt ist; in dieser Reihe zeigen die α-Figuren den Zustand direkt vor dem Auftreten des Potentialsprungs an der KlemmeM und die 6-Figuren den Zustand während des Impulses und während der Relaxationszeit,

Fig. 9 ein Zeitdiagramm,

Logische Schaltung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Antonie Snijders, Den Haag,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 10 bis 13 Beispiele zum Bilden dynamischer Funktionen,

Fig. 14 a, 14 b eine Reihenschaltung von Reaktanzzellen,

Fig. 15 a, 15 b ein Beispiel zum Bilden einer zusammengesetzten Schaltfunktion,

Fig. 16 a, 16 b Beispiele von Halbierungsschaltungen für eine zugeführte Impulsreihe,

Fig. 17 eine ausgearbeitete Halbierungsschaltung für eine zugeführte Impulsreihe,

Fig. 18 eine Schaltung, die dasselbe Ergebnis liefert wie die von Fig. 14, jedoch mit Halbierung der Anzahl Schaltkondensatoren,

Fig. 19 eine Variante von Fig. 14 mit Zuführung an der Rückseite der Kondensatoren und

Fig. 20 ein Schema eines Grundelementes.

In Fig. 1 stellt der Block 1 ein Beispiel einer Schaltung nach der Erfindung dar. Dieser Block besitzt sieben Eingänge 2, 3, 4, S, 6, 7, 8 und einen Ausgang 9. Diese Eingänge sind in eine Gruppe von drei gegenseitig gleichwertigen Eingängen 2, 3, 4 und eine Gruppe von vier gleichfalls gegenseitig gleichwertigen Eingängen 5, 6, 7, 8 unterteilt. Diesen Eingängen werden die zweiwertigen Signale a, b, c, d, e, f, g zugeführt. Die beiden Werte dieser Signale entsprechen einer Spannung auf hohem Pegel (Signalwert 1) und einer Spannung auf niedrigem Pegel (Signalwert 0). Beispielsweise sei angenommen, daß der hohe Pegel Erdpotential ist und daß der niedrige Pegel eine gegenüber Erdpotential negative Spannung von der Größe V ist. Das mit ρ bezeichnete Ausgangssignal ist gleichfalls zweiwertig. Der Signalwert 1 entspricht einem Erdpotential überschreitenden positiven Impuls und der Signalwert 0 einem Erdpotential nicht überschreitenden Impuls. Die Schaltung ist derart, daß

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das. Ausgangssignal ρ den Wert 1 besitzt, wenn wenigstens eines der drei Signale a, b, c den Wert 1 hat, wenn alle vier Signale d, e, f, g den Wert O haben und wenn wenigstens eines dieser vier Signale vom Wert O auf den Wert 1 springt. In allen übrigen Fällen hat das Ausgangssignal den Wert O.

Fig. 1 zeigt auch eine mögliche Ausführungsform der Schaltung. Die obenerwähnte Reaktanz ist ein Kondensator 10, dessen eine Elektrode über einen Widerstand 18 und dessen andere Elektrode über einen Widerstand 19 mit einer negativen Spannungsquelle B mit der Spannung V verbunden ist. Die drei Eingänge 2, 3, 4 sind je über eine Diode mit nach dem Kondensator zu gerichtetem Durchlaßsinn mit der zuerst genannten Elektrode des Kondensators 10 verbunden. Dies sind die Dioden 11, 12, 13. Ebenso sind die vier Eingangsklemmen 5, 6, 7, 8 je über Dioden 14, 15, 16, 17 mit der anderen Elektrode des Kondensators 10 verbunden. Der Ausgang 9 ist über eine Diode 20 mit von dem Kondensator ab gerichtetem Durchlaßsinn mit der zuerst genannten Elektrode des Kondensators 10 verbunden. Der Punkt, in dem die Elektrode des Kondensators 10, die Dioden 11, 12, 13 und der Widerstand 18 zusammengeschaltet sind, wird als Punkt 21 bezeichnet, und der Punkt, in dem die andere Elektrode des Kondensators 10, die Dioden 14, 15, 16, 17 und der Widerstand 19 zusammengeschaltet sind, wird als Punkt 22 bezeichnet. Gegebenenfalls ist der Ausgang 9 über einen Widerstand 23 an Erde gelegt.

Es ist leicht einzusehen, daß der Punkt 21 eine hohe Spannung (=Erdpotential) hat, wenn wenigstens eines der Signale a, b oder c den Wert 1 hat, und daß der Punkt 22 eine hohe Spannung hat, wenn wenigstens eines der Signale d, e, f oder g den Wert 1 hat. Wenn aber a=b=c=0 ist, so hat der Punkt 21 eine niedrige Spannung (—V), und wenn d=e=f=g=0 ist, so hat der Punkt 22 eine niedrige Spannung.

Es sei angenommen, daß nur das dem Eingang 8 zugeführte Signal g vom Wert 0 auf den Wert 1 springen kann, oder umgekehrt. Die übrigen Signale a, b, c, d, e, f sind konstant, haben also dauernd ■den Wert 1 oder dauernd den Wert 0. Einfachheitshalber wird ein Sprung des Signals g vom Wert 0 auf den Wert 1 als positiver Sprung und ein Sprung vom Wert 1 auf den Wert 0 als negativer Sprung bezeichnet.

Es sind folgende Fälle möglich:

1. α oder b oder c hat den Wert 1; d oder e oder / hat den Wert 1; g weist einen positiven Sprung auf.

2. α oder b oder c hat den Wert 1; d oder e oder / hat den Wert 1; g weist einen negativen Sprung auf.

3. α oder b oder c hat den Wert 1; d, e und / haben den Wert 0; g weist einen positiven Sprung auf.

4. α oder b oder c hat den Wert 1; d, e und / haben den Wert 0; g weist einen negativen Sprung auf.

5. a, b und c haben den Wert 0; d oder e oder / hat den Wert 1; g weist einen positiven Sprung auf.

6. a, b und c haben den Wert 0; d oder e oder / hat den Wert 1; g weist einen negativen Sprung auf.

7. a, b und c haben den Wert 0; d, e und / haben den Wert 0; g weist einen positiven Sprung auf.

8. a, b und c haben den Wert 0; d, e und / haben den Wert 0; g weist einen negativen Sprung auf.

Nun hat der Punkt 21 in den Fällen 1, 2, 3 und 4 vor dem Auftreten des Sprunges im Signal g und hinreichende Zeit nach dem Auftreten dieses Sprunges ein hohes Potential und in den Fällen 5, 6, 7 und 8 ein niedriges Potential. Der Punkt 22 hat in den Fällen 1, 2, 5 und 6 vor und nach dem Auftreten des Sprunges im Signal g ein hohes Potential. Der Sprung ändert demnach nichts am Potential dieses Punktes. In den Fällen 3 und 7 hat der Sprung im Potential g

ίο aber zur Folge, daß das Potential des Punktes22 vom niedrigen auf den hohen Wert springt, denn in diesen Fällen ist vor dem Auftreten des Sprunges d=e~f =g—0 und nach dem Auftreten des Sprunges d=e —/=0, g=i (also d oder e oder / oder g hat den Wert 1). In den Fällen 3 und 7 tritt, infolge des Sprunges in der Spannung des Punktes 22, also im Punkt 21 ein positiver Impuls auf, dessen Amplitude nahezu gleich dem Sprung in der Spannung des Punktes 22 und also gleich V₀ ist. Dieser Impuls geht im Falle 3 vom hohen Potential aus und wird dann also von der Diode 20 als positiver Impuls nach dem Ausgang 9 weitergeleitet. Im Falle 7 geht dieser Impuls vom niedrigen Potential aus, so daß seine Spitze das hohe Potential nicht überschreitet und dieser Impuls also nicht von der Diode durchgelassen wird. In den Fällen 4 und 8 hat der Sprung im Signal g zu™ Folge, daß das Potential des Punktes 22 vom hohen auf den niedrigen Wert springt, denn vor dem Auftreten des Sprunges ist d=e=f=O, g—\ (d oder e oder / oder g hat den Wert 1), und nach dem Auftreten des Sprunges ist i/=e=/=g=0. Dieser Sprung im Potential des Punktes 22 bewirkt einen negativen Impuls im Punkt 21, jedoch dieser negative Impuls kann die Diode 20 nicht passieren. Es ergibt sich also.

daß das Ausgangssignal nur im Falle 3 den Wert 1 und in sämtlichen anderen Fällen den Wert 0 hat.

Wenn der Widerstand 23 weggelassen wird, können am Ausgang 9 auch das hohe Potential nicht überschreitende Impulse auftreten, welche letztere Impulse dem Signalwert 0 entsprechen. Wenn auch die Diode 20 weggelassen wird, so kann das Ausgangssignal auch negative Impulse enthalten, die aber gleichfalls dem Signalwert 0 entsprechen. Weiterhin ist leichi einzusehen, daß die Reaktanz auch eine Induktionsspule oder ein Transformator sein kann. In letzterem Falle müssen die Eingänge mit den Enden der einen Wicklung und der Ausgang oder die Ausgänge mit einem Ende oder mit den Enden der anderen Wicklung des Transformators verbunden sein.

Fig. 2 zeigt die Anwendung einer Schaltung nach der Erfindung zur Erzielung einer bistabilen Kippschaltung, welche durch die Vorderflanken eines Blocksignals umklappt. Diese Schaltung erfüllt gleich zeitig die Funktion einer Frequenzhalbierungsschaltung. In dieser Figur bezeichnet 30 eine bekannte bistabile Kippschaltung, wie z. B. im Artikel von j. E. Flood, Junction-Transistor Trigger Circuits (Wireless Engineer, May '55, S. 122 bis 130) beschrieben. Diese Kippschaltung besitzt zwei Eingänge 66 und 67 und zwei Ausgänge 62 und 63 sowie zwei Transistoren 31, 32, sechs Widerstände 33, 34, 35, 36, 37, 38 und zwei Dioden 39 und 40, welch letztere gegebenenfalls auch weggelassen werden können. Diese Schaltelemente sind auf die in der Figur dargestellte Weise miteinander verbunden, und die Wirkungsweise dieser Schaltung ist bekannt und wurde auch im oben angegebenen Artikel beschrieben, so daß nicht darauf eingegangen zu werden braucht

Weiterhin bezeichnet 60 eine logische Schaltung nach der Erfindung mit vier Eingängen 62, 63, 64, 65, die in die beiden Gruppen 62, 64 und 63, 65 unterteilt sind, und zwei Ausgänge 66, 67. Die Reaktanz ist wieder ein Kondensator 61, dessen beide Elektroden über die Widerstände 76 und 77 mit einem Punkt negativen Potentials verbunden sind. Fig. 2 zeigt die Art und Weise, wie die Ausgänge der bistabilen Kippschaltung 30 mit zwei ungleichwertigen Eingängen der logischen Schaltung 60 verbunden sind und wie die Ausgänge der logischen Schaltung 60 mit den Eingängen der bistabilen Kippschaltung verbunden sind. Die beiden anderen ungleichwertigen Eingänge 64, 65 der logischen Schaltung 60 sind miteinander verbunden und empfangen das Blocksignal 78.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist wie folgt. Angenommen sei, daß in einem bestimmten Zeitpunkt der Transistor 31 stromführend und der Transistor 32 gesperrt ist. Die Klemme 62 hat dann Erdpotential und die Klemme 63 ein negatives Potential. Wenn die Potentiale der Klemme 64 und 65 beim Auftreten der nächstfolgenden Vorderflanke des Blocksignals plötzlich ansteigen, treten positive Impulse in den Verbindungspunkten 74 und 75 zwischen den Elektroden des Kondensators 61 und den Ein- und Ausgängen der logischen Schaltung 60 auf. Jedoch nur der im Punkt 74 auftretende Impuls überschreitet Erdpotential, so daß nur die Basiselektrode des Transistors 31 einen im positiven Bereich liegenden Impuls empfängt. Hierdurch wird der Transistor 31 gesperrt und der Transistor 32 stromführend, d. h. die Triggerschaltung 30 ist umgeklappt worden. Bei der dann nächstfolgenden Vorderflanke des Blocksignals klappt die Triggerschaltung 30 aus ähnlichen Gründen wieder zurück.

Fig. 3 zeigt die ersten Abschnitte eines aus bistabilen Kippschaltungen 3O₁, 3O₂ 3O₃... und logischen Schaltungen 6O₁₂, 6O_{2 3} ... der Typen nach Fig. 2 aufgebauten Schieberegisters sowie die Art und Weise, wie die Ein- und Ausgänge dieser Schaltungen miteinander verbunden sein müssen. Die Eingänge der ersten bistabilen Kippschaltung 3O₁ des Schieberegisters sind gleichzeitig die Eingänge des Schieberegisters als Ganzes. Die Ausgänge der letzten bistabilen Kippschaltung 60„ sind gleichzeitig die Ausgänge des Schieberegisters als Ganzes.

In Fig. 4 wird der Kondensator C₀ im Ruheintervall mit durch die Bedingungen α und b bedingter Information aufgeladen, und diese Reaktanz beginnt sich während der Steuerimpulse zu entladen, wobei diese Impulse einer Klemme des Kondensators zugeführt werden und dessen andere Klemme infolge der Aufladung durch die vorher gegebene Information eine Spannungsspitze liefert, die mit der Steuerspitze nahezu synchron ist und entsprechend dieser Information eine kleine oder große Amplitude haben kann.

Die Art und Weise, wie diese Spitzen gebildet werden, ist in den Fig. 5 bis 8 veranschaulicht, die nacheinander die den Punkten M und N während eines Ruheintervalls zugeführten Bedingungen verschieden darstellen, und zwar ändern sich die Spannungen dieser Punkte zwischen Hochpegel h und Niederpegel / und tritt nur bei passender gegenseitiger Lage der Pegel während eines Zeitgeberimpulses an einem der Punkte am anderen Punkt ein Ausgangspegel auf (Fig. 8 b).

In Fig. 14 a bzw. 14 b ist die Reihenschaltung mehrerer Reaktanzzellen dargestellt, der ein Zeitgeberimpuls α zugeführt wird und an deren Ausgang die Funktion aa_ab_ erzielt wird, indem den zwischenliegenden Punkten die Bedingungen α und b zugeführt sind.

Fig. 5 a bis 8 b zeigen die Art und Weise, wie die Spannungen am Punkt N während des Zeitgeberimpulses a am Punkt M in der Schaltung nach Fig. 4 verlaufen.

In Fig. 15 a und 15 b ist ein Beispiel der Anwendung der dynamischen Impulstechnik mit Hilfe von Reaktanzzellen nach der Erfindung dargestellt. Mittels dieses Kreises kann folgende Schaltfunktion erzeugt werden:

Diese Funktion wird während des Auftretens des Zeitgeberimpulses dynamisch erzielt. Statisch könnte sie mit Hilfe von Dioden nach der Formel

[D-₃(f'g%

Dt{d,e,Di(a'b'c')]

erzielt werden, wobei D ein Symbol für eine Diode darstellt, das » + «-Zeichen auf eine »Und«-Schaltung und der ».« auf eine »Mal«-Schaltung deutet.

Statisch würde das Zusammensetzen dieser Funktion also fünfzehn Dioden mit zugehörigen Widerständen erfordern. Die dynamische Technik bietet also eine Vereinfachung, was noch mehr zum Ausdruck kommt, wenn von einigen im Ergebnis vorkommenden Funktionen, wie /' und g', nur die umgekehrten Funktionen / und g gegeben sind.

Fig. 17 zeigt einen Zweiteiler, in dem die Kondensatoren C₁ und C₂ Teile von Reaktanzstellen nach der Erfindung bilden. Diese haben hier eine flankendiskriminierende Wirkung und machen es daher möglich, in den Punkten M₁ und U₂ eine Frequenz abzunehmen, welche die Hälfte der dem Punkt / zugeführten Frequenz ist. Das eine und andere wird noch näher erläutert. Vorläufig dürfte die Angabe genügen, daß in den Punkten α und d »Und«-Wirkungen hinsichtlich des zugeführten Impulses α und der Triggerlage, über die Diode D₃ bzw. D₆ geleitet, herbeigeführt werden.

In Fig. 18 sind die Kondensatoren C₁ und C₂ durch einen einzigen Kondensator C ersetzt, aber dieser kann auch, ebenso wie im Falle von Fig. 17, eine flankendiskriminierende Wirkung haben.

Fig. 19 ist eine Abart von Fig. 17, aber hier werden die zu summierenden Funktionen entgegengesetzten Belägen der Kondensatoren C₁ und C₂ zugeführt.
Der Schaltimpuls α gelangt mit gleichmäßiger Verteilung auf die Kondensatoren C₁ und C₂. Wird angenommen, daß die aus Transistoren T₁ und T., bestehende bistabile Kippschaltung sich in der Lage befindet, in der T₂ leitend ist, so ist die Kollektorelek-

trode von T₂ positiv, und in dieser Phase wird der linken Seite des Kondensators C₂ eine Spannung zugeführt, welche an diesem eine integrierte Ladung herbeiführt. Beim Eintreffen des Impulses wird hierdurch nur die Basiselektrode von T₂ positiv und die bistabile Kippschaltung nimmt den anderen Schaltzustand ein. Die erwähnten zu summierenden Funktionen sind hier also dieser Schaltimpuls und die momentanen Spannungen an den Kollektorelektroden; die Widerstände A₁ bis A₂₅ bedingen die Leerlaufspannungen.

In Fig. 16 zeigt Fig. 16 a symbolisch die Wirkungsweise des Zweiteilers von Fig. 17, während Fig. 16 b eine Variante darstellt. Die zentralen Rechtecke T stellen bistabile Kippschaltungen dar, die in den Fig. 17 und 19 mit Transistoren T₁ und T₂. Die Vierecke RC₁ bis RC_i mit eingeschriebenen Kreisen stellen Reaktanzzellen nach der Erfindung dar.

Fig. 9 zeigt ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung der Bedeutung der Funktion XX ¹. Die Funktion X¹ ist das Umgekehrte einer Funktion X und die Funktion^¹ ist die verzögerte Funktion X¹. Der Schnitt XX ¹ weicht nur während der Relaxationszeit nach dem Auftreten der Funktion X von Null ab.

Vollständigkeitshalber wird auf die Schaltungen nach den Fig. 16 bis 19 näher zurückgekommen.

Die Zählschaltung nach Fig. 17 mit zwei Stufen besitzt zwei Transistoren T₁ und T₂. Diese liegen in der gewählten Ausführung der Stufen in einer bistabilen Schaltung. Die Emitterelektroden der beiden Transistoren sind dazu mit einer geerdeten Anzapfung an einer Spannungsquelle V₁-^V₂ verbunden. Zwischen der positiven Klemme dieser Spannungsquelle mit einer Spannung von -i- 24 V gegen Erde und der negativen Klemme dieser Spannungsquelle mit einer Spannung von —36 V gegen Erde sind in der ersten bzw. zweiten Stufe Widerstände R₁ZR₇ZR₁₁ bzw. RJRJR₁₂ in Reihe angebracht. Die Basiselektrode des Transistors T₁ bzw. T₂ ist mit dem Koppk'ngspunkt der Widerstände R₁ZR₁ bzw. R₂ZR₈ verbunden. In der ersten Stufe ist eine mit der Kollektor-Elektrode des Transistors T₁ verbundene Ausgangsidemme U₁ über eine Diode D₄ mit dem Kopplungspunkt der Widerstände R_s und R₁₂ verbunden. In der z&eiten Stufe ist eine an die Kollektorelektrode des Transistors T., angeschlossene Ausgangsklemme H₂ über eine Diode D₃ mit dem Kopplungspunkt der Widerstände/?- und Zi₁₁ verbunden. Die Widerstände JR₁, R₁ und R_n sind gleich den Widerständen R₂, R₈ und R₁., und \ erhalten sich z. B. wie 10 :1 : 5, so daß die Kopplungspunkte ein negatives Potential haben. Die Spannungen und Widerstände sind weiterhin derart gewählt, daß der Sättigungswert des Kollektorstromes der Transistoren im stromführenden Zustand nicht erreicht wird. Dies bedeutet, daß der Spannungsabfall über den Emitter-Kollektor-Weg jedes stromführenden Transistors klein ist.

Die beschriebene bistabile Schaltung wird nun durch den Zusatz eines Fortschaltnetzwerkes zu jeder Stufe in eine Zählschaltung umgewandelt. Das der ersten Stufe zugeordnete Netzwerk besitzt einen Kondensator C₁ und Spannungsteiler RJR₉ und RJR_U), die zwischen der geerdeten Anzapfung der Spannungsqualle und der negativen Klemme angebracht sind. Die linke Elektrode des Kondensators C₁ ist mit der Anzapfung α am Spannungsteiler RJR₉ und die rechte Elektrode ist mit der Anzapfung b am Spannungsteiler RJR₁₀ verbunden. Die Anzapfung b ist über eine Diode D₁ mit der Basiselektrode des Transistors T₁ verbunden. Die Anzapfung α steht über eine Diode D₃ mit der Ausgangsklemme M₂ der zweiten Stufe in Verbindung. Ebenso besitzt das der zweiten Stufe zugeordnete Netzwerk einen Kondensator C₂ und Spannungsteiler RJR_U und R₅ZR₁₃, die zwischen der geerdeten Anzapfung der Spannungsquelle und der negativen Klemme angebracht sind. Die rechte Elektrode 'des Kondensators C₂ ist mit der

ίο Anzapfung d des Spannungsteilers R₆/R_u und die linke Elektrode ist mit der Anzapfung c des Spannungsteilers R₅ZR₁₃ verbunden. Die Anzapfung c ist über eine Diode D₂ an die Basiselektrode des Transistors T₂ angeschlossen. Die Anzapfung d steht über eine Diode D₆ mit der Ausgangsklemme U₁ der ersten Stufe in Verbindung. Der Eingangsklemme I₁ der Zählschaltung werden die Fortschaltimpulse zugeführt. Die Klemme Z₁ ist mit der Anzapfung α über eine Diode D₇ und mit der Anzapfung d über eine

Diode D₈ verbunden. In der beschriebenen Ausführungsform sind die Anzapfungen der Spannungsteiler RJR₉ und RJR _u derart gewählt, daß die Anzapfungen α und d ein Potential von —12 V besitzen. Die Anzapfungen der Spannungsteiler RJR₁₉ und RJR₁₃

sind derart gewählt, daß die Anzapfungen b und c ein Potential von — 3 V besitzen.

Die Eingangsklemme Z₁ wird z. B. mit einer Ausgangsklemme einer entsprechenden Zählschaltung verbunden. Ist der mit dieser Ausgangsklemme verbundene steuernde Transistor stromführend, so besitzt die Klemme Z₁ ein Potential von etwa 0 V, denn der Spannungsabfall über den Emitter-Kollektor-Weg ist nur gering. Über die Dioden D₇ und D₈ wird dann das Potential der Anzapfungen α und b ebenfalls auf OV gebracht. Wird weiterhin angenommen, daß in der Anfangslage derZählschaltungnachFig.4 der Transistor T₁ stromführend ist, so ist über die Kopplung mit der Diode D₄ der Transistor T₂ im nichtstromführenden Zustand verriegelt. Der ^:*.Gppiungs- punkt d, der über die Diode D₈ ein Potential von 0 V hat, besitzt dieses Potential auch noch übe die Diode Dg. Die beiden Dioden D₁ und D₂ sind gesperrt. Die Kondensatoren C₁ und C₂ sind auf eine Spannung von 3 V aufgeladen.

Fällt das Potential von 0 V an der Eingangsklemme I₁ weg, indem der steuernde Transistor gesperrt wird, so behält die Anzapfung d das Potential von 0 V über die Diode D₆. Die Anzapfung α aber nimmt ein Potential von —12 V an, was über den Kondensator C₁ einen negativen Impuls an der Anzapfung b ergibt. Dies bleibt aber wirkungslos, da die Diode D₁ gesperrt bleibt. Der Leitungszustand der beiden Transistoren bleibt also ungeändert. Der Kondensator C₁ erhält aber eine umgepolte Spannung, und zwar von 0 V, da die Anzapfung b wieder ein Potential von — 3 V annimmt.

Wird das Potential der Eingangsklemme Z₁ wieder auf OV gebracht, indem der steuernde Transistor wieder stromführend wird, so erhält die Anzazpt'ung a plötzlich wieder ein Potential von 0 V, was über den Kondensator C₁ einen positiven Impuls von 12 V an der Anzapfung b ergibt. Die Diode D₁ wird dann stromführend, und der Transistor T₁ wird gesperrt. Die Anzapfung d erfährt keine Potentialänderung.

denn sie wies ein Potential von 0 V über die Diode D₆ auf und behält dieses Potential über die Diode D₈. Über die Diode D₄ wird der Transistor T₂ dann nicht langer gesperrt gehalten; der Transistor T₂ wird

stromführend. Über die Diode D₅ wird darauf der Transistor T₁ im nichtstromführenden Zustand verriegelt. Der Kondensator C₁ erhält dann wieder eine Spannung von 3 V. Die Zählschaltung ist in ihrer zweiten Lage.

Nach dem Wegfallen und Wiederauftreten des Potentials von 0 V an der Eingangsklemme I₁ wird wieder die erste Lage mit dem Transistor T₁ im stromführenden Zustand erreicht.

Neben als binäre Zählschaltung kann die Schaltung z. B. als frequenzhalbierende Schaltung dienen.

Schließlich wird eine vereinfachte Form einer Zählschaltung mit zwei Stufen betrachtet werden. Eine solche Schaltung ist in Fig. 18 dargestellt. Ihre Stufen haben wieder den gleichen Aufbau wie die der Zählschaltung nach Fig. 17 und besitzen die Transistoren T₃ und T₄. Die Stufe mit dem Transistor T₃ besitzt die Widerstände R₆₈, R₆₉ und R₇₀, und diejenige mit dem Transistor T₄ besitzt die Widerstände R₇₁, R₇₂ und Zf₇₃. Jetzt ist aber nur ein Fortschaltnetzwerk vorhanden, das den beiden Stufen zugeordnet ist. Es besteht aus einem Kondensator C und Spannungsteilern R₁₅ZR₁₆ und R₁₇ZR₁₈. Die linke Elektrode des Kondensators C ist über einen Kopplungspunkt e und einen Widerstand R_7i mit einer Anzapfung g am Spannungsteiler R₁₅ZR₁₆ und die rechte Elektrode ist über einen Kopplungspunkt / und einen Widerstand R₇. mit einer Anzapfung h am Spannungsteiler R₁₇ZR₁₈ verbunden. Die Anzapfung g ist außerdem über eine Diode D₄₄ mit der Basiselektrode des Transistors T₃ gekoppelt, während der Kopplungspunkt e über eine Diode D₄₈ mit einer an die Kollektorelektrode des Transistors T₃ angeschlossenen Ausgangsklemme U₃ in Verbindung steht. Die Anzapfung h ist außerdem über eine Diode D₄₅ mit der Basiselektrode des Transistors T₄ verbunden, während der Kopplungspunkt / über eine Diode D₄₉ mit einer an die Kollektorelektrode des Transistors T₄ angeschlossenen Ausgangsklemme £/₄ in Verbindung steht. Die Kopplungspunkte e und / sind über die Diode D₄₆ bzw. D₄₇ mit der Zuführungsleitung für Fortschaltimpulse verbunden, die an. einer Eingangsklemme /₃ liegt. Die Klemme CZ₃ ist über eine Diode D₅₀ mit dem Kopplungspunkt zwischen den Widerständen R₇₂ und R₇₃ und die Klemme £/₄ ist über eine Diode D₅₁ mit dem Kopplungspunkt zwischen den Widerständen R₆₉ und A₇₀ verbunden.

Ebenso wie in den vorherigen beschriebenen Fällen wird davon ausgegangen, daß die Eingangsklemme i₃ zunächst ein Potential von etwa OV auf- weist. Über die Dioden D₄₆ und D₄₇ haben die Kopplungspunkte e und / und somit die beiden Elektroden des Kondensators C dann auch ein Potential von 0 V. Es sei ferner angenommen, daß in der Anfangslage der Zählschaltung der Transistor T₃ stromführend ist. Über die Diode D₅₀ ist der Transistor T₄ dann im nichtleitenden Zustand verriegelt. Der Kopplungspunkt e erhält über die Diode D₄₈ ebenfalls ein Potential von OV. Die Widerstände sind derart gewählt, daß das Potential der Anzapfungen g und h dann etwas negativ ist. Die Dioden D₄₄ und D₄₅ sind gesperrt.

Fällt das Potential von 0 V an der Eingangsklemme i₃ weg, so behält der Kopplungspunkt e sein Potential von 0 V über die Diode D₄₈. Der Kopplungspunkt / und die Anzapfungen h nehmen dann aber ein. Potential von —12 V an, wie es auch in den früher beschriebenen Netzwerken geschah. Der Leitungszustand der beiden Transistoren bleibt ungeändert. Am Kondensator C kommt aber eine Spannung von 12 V zu stehen.

Wird das Potential der Eingangsklemme 13 wieder auf 0 V gebracht, so erhält der Kopplungspunkt / plötzlich wieder ein Potential von 0 V, was über den Kondensator C einen positiven Impuls von 12 V am Kopplungspunkte ergibt. Das Potential der Anzapfung g steigt dadurch gleichfalls an, die Diode D₄₄ wird stromführend, und der Transistor T₃ wird gesperrt. Über die Diode D₅₀ wird der Transistor T_i nicht langer gesperrt gehalten. Der Transistor T₄ wird stromführend. Über die Diode D₅₁ wird dann der Transistor T₃ im nichtstromführendeh Zustand verriegelt. Der Kondensator C erhält wieder eine Spannung von 0 V. Die Zählschaltung ist in ihrer zweiten Lage.

Nach dem Wegfall und Wiederauftreten des Potentials von 0 V an der Eingangsklemme i₃ wird wieder die erste Lage mit dem Transistor T₃ im stromführenden Zustand erreicht.

Es bedarf keiner Erwähnung, daß an Stelle von pnp-Transistoren auch npn-Transistoren zum Aufbau von Zählschaltungen nach der Erfindung verwendbar sind. Die Klemmenverbindungen der Spannungsquelle müssen dann umgetauscht werden, und die Dioden müssen einen umgekehrten Durchlaßsinn haben. Die Fortschaltnetzwerke sind auch brauchbar, wenn die Stufen der Zählschaltung Röhren enthalten. Die Widerstände und die Spannungen an diesen Widerständen müssen dann natürlich den Röhrengrößen angepaßt werden.

In Fig. 19 dienen die Widerstände R₂₆ und R₂₇, die mit einer negativen Spannungsquelle zum Erzeugen einer kleinen negativen Vorspannung von z. B. —2,4 V an ihren unteren Klemmen verbunden sind, zum Stabilisieren der Transistoren T₁ und T₂ gegen zufällige Spannungsimpulse.

Der über den Kondensator C₂ eingehende Impuls / wird nach der Relaxationszeit mittels der Zelle D_m mit der Kollektorspannung des Transistors T₂ summiert.

In Fig. 20 ist eine Schaltung dargestellt, die bei Y durch Zeitgeberimpulse α eine dynamische Ausgangsfunktion erzeugt, welche die Umkehrungen primärer Funktionen α und e samt den Stammfunktionen b und c enthält.

Claims

Patentansprüche:

1. Logische Schaltung mit wenigstens einem Ausgang und einer Anzahl Eingänge und einer Reaktanz (Kondensator, Induktivität, Transformator), deren beide Klemmen über je einen Widerstand mit einem konstanten Potential und mit einem Eingang über je eine Diode gleicher Polung (Sperr- oder Durchlaßrichtung) verbunden sind, während der Ausgang mit einer der beiden Klemmen der Reaktanz verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Klemme der Reaktanz (10) mit zwei oder mehr Eingangsklemmen (2 bis 8) über weitere Dioden (11 bis 17) verbunden ist, welche gegenüber der Reaktanz (10) dieselbe Polung wie die erstgenannten Dioden haben, und daß die Schaltung auf einen Spannungssprung an einen oder mehreren ihrer Eingänge (2 bis 8) durch Geben oder Nichtgeben eines einen bestimmten Spannungspegel über-

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schreitenden Impulses in Abhängigkeit von den Spannungen anspricht, die bis zum Zeitpunkt, in dem dieser Sprung oder diese Sprünge auftreten, an den Eingängen liegen, an die keine Sprungspannungen gelegt sind.

2. Logische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zwei Ausgänge besitzt, die je mit einem Ende der Reaktanz verbunden sind.

3. Logische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausgang über eine Diode mit einem Ende der Reaktanz verbunden ist, wobei der Durchlaßsinn dieser Dioden gegenüber der Reaktanz entgegengesetzt zu dem der Dioden ist, welche die Eingänge mit der Reaktanz verbinden.

4. Logische Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausgang über einen Widerstand mit einem zweiten Punkt konstanten Potentials verbunden ist, wobei die Potentiale der Punkte mit konstantem Potential den beiden Werten der zweiwertigen Eingangssignale entsprechen.

5. Logische Schaltung nach Anspruch 1 zur Bildung einer Reaktanzzelle, gekennzeichnet durch eine größere Zahl von Reaktanzen in Reihe mit zwischen-,' vor- und hintengefügten Zellenrelais, wobei die Reaktanzen allmählich abnehmen und die Widerstände der Zellenrelais um so mehr zunehmen, je weiter sie in der Schaltung liegen,

6. Logische Schaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Aufbau eines Schieberegisters, welches durch Reaktanzzellen gesteuert wird, verwendet ist.

7. Logische Schaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden zum Aufbau einer elektronischen Zählschaltung mit mehreren Stufen, die je ein Element enthalten, das sich im stromführenden Zustand oder nicht befinden kann, wobei die Zählschaltung eine für sämtliche Stufen gemeinsame Zuführungsleitung für Fortschaltimpulse besitzt und für jede Stufe ein Fortschaltnetzwerk vorgesehen ist, welches einen Kondensator und einen Spannungsteiler enthält, und eine erste Elektrode des Kondensators mit einer Ausgangsklemme der der betrachteten Stufe vorhergehenden Stufe, mit einer Anzapfung des Spannungsteilers und, über eine Trenndiode, mit der erwähnten gemeinsamen Zuführungsleitung verbunden ist, während die zweite Elektrode mit einer Eingangsklemme der betrachteten Stufe gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Fortschaltnetzwerk einen zweiten Spannungsteiler enthält und die zweite Elektrode des Kondensators außerdem mit einer Anzapfung dieses zweiten Spannungsteilers verbunden ist und weiterhin die erwähnten Verbindungen zwischen der ersten Elektrode und einer Ausgangsklemme der der betrachteten Stufe vorhergehenden Stufe und zwischen der zweiten Elektrode und einer Eingangsklemme der betrachteten Stufe je eine Trenndiode enthalten.

8. Logische Schaltung nach Anspruch 1 und 7 zur Verwendung in einer elektronischen Zählschaltung, bei der in jeder Lage die Hälfte der Elemente sich im stromführenden Zustand befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortschaltnetzwerke auf die halbe Anzahl herabgesetzt sind, indem die Netzwerke für je zwei Stufen, deren Elemente stets gleichzeitig ihren Leitungszustand wechseln, durch nur ein Netzwerk ersetzt sind, wobei dann die beiden Kondensatorelektroden über Trenndioden mit der erwähnten gemeinsamen Zuführungsleitung verbunden sind, und die erste bzw. zweite Elektrode über eine Trenndiode mit einer Ausgangsklemme der der ersten Stufe bzw. zweiten Stufe des betrachteten Stufenpaares vorhergehenden Stufe und über eine Trenndiode mit einer Eingangsklemme der zweiten bzw. ersten Stufe des betrachteten Stufenpaares verbunden sind.

9. Logische Schaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Impulsbetrieb mittels einer Reaktanzzelle vorgesehen ist, deren Eingang mit einer primären Funktion A, welche einen Potentialsprung aufweist, und deren Ausgang mit einer primären Funktion B gespeist wird und wobei am Ausgang während einer Relaxationszeit nach dem· Potentialsprung die FunktionΑ,Α'Β gebildet wird.

10. Logische Schaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auftreten eines Potentialsprungs während einer Relaxationszeit die als Impuls bestehende dynamische Schaltfunktion AA! B gebildet wird, wobei B_ eine um eine Relaxationszeit verzögerte Funktion B darstellt und neben B nur A als primäre Funktion gegeben ist, mit einer Reaktanzzelle, die aus einer Reaktanz zwischen zwei Zellenrelais besteht, an denen die Funktion A bzw. vor dem Auftreten des Potentialsprungs die Funktion B entsteht und dann die Funktion AAfB gebildet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 817 015.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen