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Eingangsschaltung zur Steuerung eines bistaMen Schaltkreises Die Erfindung
betrifft eine Eingangsschaltung für einen bistabilen Schaltkreis.
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Bei bekannten Eingangsschaltungen zur Steuerung eines bistabilen Schaltkreises
werden Steuerimpulse über einen Impulseingang zugeführt, welche den bistabilen Schaltkreis
abhängig von einem jeweiligen Schaltzustand umsteuern. Jeder eintreffende Impuls
bewirkt die Umschaltung des bistabilen Schaltkreises in den anderen stabilen Zustand.
Bei solchen Schaltungen ist es bekannt, die Kippünpulse über entsprechend geladene
Kondensatoren und entsprechende Gleichrichter an die richtige Steuerelektrode des
bistabilen Schaltkreises zu leiten.
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Die Erfindung geht von einer Schaltung aus, welche unter der Steuerung
eines Taktimpulses steht und abhängig von einem vorhandenen oder nicht vorhandenen
einpolig zugeführten binären Eingangssignal zur Taktzeit den bistabilen Schaltkreis
in die dem Zustand auf der Eingangsleitung entsprechende Lage versetzt oder in der
letzten Lage beläßt.
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Derartige Schaltungen müssen vielen Anforderungen genügen. Die Umschaltung
soll auf der Eingangsseite möglichst geringe- Leistung erfordern. und doch mit großer
Sicherheit arbeiten. Die Umschaltzeit soll möglichst kurz sein, damit die Schaltung
noch bei sehr hohen Taktfrequenzen arbeiten kann. Weiterhin soll der Einfluß der
mit der Eingangsleitung verbundenen Schaltkapazität möglichst gering sein.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer
Eingangsschaltung zur Steuerung eines bistabilen Schaltkreises in Abhängigkeit von
einem Informationseingang zugeführten binären Signalen in Koinzidenz mit einem der
Eingangsschaltung über einen Takteingang zugeleiteten Taktimpuls der Informationseingang
mit der Steuerelektrode eines Schalterelements verbunden ist, welches mit je einer
Belegung zweier Kondensatoren so verbunden ist, daß im Ein- und Auszustand des Schalterelements
je
ein Kondensator geladen ist, und daß der Taktimpulseingang mit
je einer Belegung der Kondensatoren so verbunden ist, daß der auf dem Takteingang
einlaufende Taktimpuls die andere Belegung des jeweils geladenen Kondensators über
ein zur Betätigung der nachgeschalteten bistabilen Stufe ausreichendes Potential
anhebt.
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Ein besonderer Vorteil der Erfmdung besteht darin, daß in jedem Fall
eine sichere und eindeutige übertragung der Information über die Eingangsschaltung
an den Ausgang des bistabilen Schaltkreises infolge einer kurzzeitigen Speicherwirkung
der verwendeten Kondensatoranordnung erfolgt, wenn die am Informationseingang auftretenden
Spannungen von einem bistabilen Element herrühren, welches vom gleichen Taktimpuls
gesteuert wird wie der Taktimpulseingang der Eingangsschaltung.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Darlegung weiterer Merkmale an
Hand einiger in den Zeichnungen dargestellter Beispiele näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Eingangsschaltung nach der Erfindung
in Zusammenarbeit mit einer Eccles-Jordan-Schaltung für hohe Ausgangsströme, Fig.
2 eine Abwandlung der Eingangsschaltung nach Fig. 1 in Zusammenarbeit mit
einem bistabilen Schaltkreis mit Emitterkopplung der Transistoren.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung wirkt der Informationseingang
E auf die Basis des Transistors T4 ein, dessen Schaltzustand (Ein oder Aus)
den Ladungszustand der Kondensatoren C, und C" in der Weise beeinflußt, daß
stets einer der beiden Kondensatoren geladen ist. über den Takteingang T wird zur
Taktzeit ein Impuls den Kondensatoren zugeführt, der je nach dem Ladezustand
über die Diode D , oder die Diode D 1, einen positiven Impuls
in die Basis eines der Transistoren T,1 und T, sendet und ihn in den Sperrzustand
schaltet. Die Transistoren T12 und T2 sind lediglich als Emitterverstärker in die
Rückkopplungsleitung der bistabilen Schaltung eingefügt.
Von den
Emittem dieser Transistor-en werden die Ausgangsklemmen A, und
A, gespeist.
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Zunächst sei der Aufbau und die Wirkungsweise der aus den Transistoren
TJ, T23 T,1 und T" bestehenden bistabilen Schaltung beschrieben. Die Transistoren
Ti und T., sind mit den Emittern an 0 Volt gelegt. Zwischen dem Kollektor
und der Basis jedes dieser Transistoren sind zur Verhinderung der Sättigung
je die Dioden D2, D, und D12, Dl. angeordnet. Die Dioden D" und Di.
werden dabei zweckmäßig mit einer höheren Schwellspannung gewählt als die mit dem
Kollektor verbundene Diode. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Kollektor
stets negativer bleibt als die Basis. In die Rückkopplungsleitung vom Kollektor
des Transistors T,1 zur Basis des Transistors Ti ist die Basis-Emitter-Strecke des
Transistors T, eingefügt. Entsprechend ist der Transistor Tj. in den anderen Rückkopplungsweg
eingefügt. Die Kollektoren der Transistoren T, und T" sind direkt an eine negative
Spannung von etwa -7 Volt gelegL Die Kollektoren der Transistoren Ti, und
Ti sind über die Widerstände Ri und Ril an eine negative Spannung von etwa
- 20 Volt gelegt, während durch die auf - 5,4 Volt vorgespannten Dioden
Di und D" ein Absinken der Kollektorspannungen unter - 5,4 Volt verhindert
wird. Die Kopplung zwischen dem Kollektor des Transistors Ti und der Basis des Transistoren
Ti. erfolgt über die RC-Kombination RI., Ciii wobei der Kondensator Ci. direkt mit
dem Kollektor des Transistors T, verbunden ist, während der Widerstand R12 gleichzeitig
als Teil des Emitterwiderstandes des Transistors Ti. dient. Die Dioden Di. und
D6 begrenzen die Spannung an den Ausgangsklemmen Al und A, jeweils
im Aus-Zustand des zugehörigen Transistors auf etwa - 1,35 Volt. Mit der
Basis des Transistors Ti. ist die den Umschaltimpuls zuführende Diode Dl" und mit
der Basis des Transistors T, die entsprechende Diode D, verbunden.
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Wenn der Transistor T, leitend ist, liegt die Basis des Transistors
T12 auf etwa 0 Volt, so daß dieser gesperrt ist, während zufolge des nichtleitenden
Transistors Til die Basis des Transistors T2 auf etwa - 5,7 Volt liegt. Damit
ist auch der Transistor T2 leitend, und an der Ausgangsklemme A., liegt eine
Spannung von etwa - 5,6 Volt gegen Eräe. Gelangt über die Diode
D, ein positiver Impuls auf die Basis des Transistors Tj, so wird dieser
gesperrt und Überträgt über den Kondensator Cil einen starken negativen Impuls auf
die Basis des Transistors T,1, der diesen leitend macht. Gleichzeitig wird auch
der Transistor Tj. leitend und hält über den Gleichstromweg R12 diesen Zustand aufrecht.
Da zwischen Kollektor und Emitter des Transistors T12 in diesem Zustand nur etwa
1 Volt Spannungsabfall liegt, kann dieser in den Ausgang Al einen stromstarken
negativen Impuls senden. Beim erneuten Umschalten müssen auch die mit dem Ausgang
A l verbundenen Schaltkapazitäten entsprechend dem Potentialanstieg umgeladen
werden. Dieser Strom wird über den Widerstand R14 von der auf etwa + 13,5
Volt liegenden Spannung geliefert. Die Diode Di. begrenzt den Spannungsanstieg auf
der Ausgangsleitung A, auf - 1,35 Volt, so daß kein zusätzlicher Stromfluß
über den Transistor TU entstehen kann, da dessen Basis auf einem Potential von etwa
0 Volt gehalten wird und somit dieser Transistor gesperrt bleibt. Die Umschaltung
der bistabilen Schaltung kann also nur durch einen positiven Impuls über die Dioden
D, und D" erfolgen, wenn dieser Impuls zur Basis des leitenden Transistors gelangt.
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Der Aufbau und die Wirkungsweise der Eingangsschaltung seien nunmehr
näher erläutert. Die Eingangsleitung E ist direkt an die Basis des Transistors
T4 geführt, dessen Emitter auf dem festen Potential von - 1,35 Volt liegt.
Der Kollektor dieses Transistors ist über den Widerstand R2, an ein Potential von
etwa - 20 Volt geführt, während über die Diode D, der Taktimpulseingang
angeschlossen ist. Die zwischen dem Kollektor und der Basis angeordneten Dioden
D2, und D24 dienen zur Verhinderung der Sättigung. Für ihre Auswahl und Wirkungsweise
gelten die weiter oben bezüglich der Dioden DI., D13 gemachten Ausführungen. Weiterhin
ist an den Kollektor die eine Belegung 101 des Kondensators C2
angeschlossen,
dessen andere Belegung einerseits mit der Diode D, und andererseits über
den Widerstand R2, mit dem Potential von - 20 Volt verbunden ist. Diese Belegung
ist weiter über die Diode D7 Mit dein Potential von - 1,35Volt verbunden.
über die Diode Di. ist schließlich die linke Belegung 103 des Kondensators
C" mit dem Kollektor verbunden.
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Liegt ein positives Eingangssignal am Informationseingang
E, so ist der Transistor T4 gesperrt. Durch die Diode D, wird in der
Taktpause der Kollektor etwa auf dem in der Taktpause am Takteingang liegenden Potential
von 6,7 Volt gehalten. Damit wird auch die linke Belegung 101 des
Kondensators C2 über den Widerstand R,2 auf etwa - 7 Volt auf-"e Cr laden,
während seine rechte Belegung über die Diode D7 auf etwa - 1,7 Volt
geladen wird. Die beiden Belegungen des Kondensators Cl. befinden sich auf
etwa gleichem Potential von -7 Volt. Der auf dem Eingang T eintreffende Taktimpuls
von 0 Volt Scheitelpotential kann die Kollektorseite auf 0 Volt anheben,
so daß die rechte Seite des Kondensators C, ein positives Potential annimmt.
Damit gelangt nun in Koinzidenz mit dem Taktimpuls ein positiver Impuls über die
Diode D" auf die Basis des Transistors T, und schaltet diesen aus, falls
er vorher leitend war. Die bistabile Schaltung behält also ihren Zustand so lange
bei, wie während des Auftretens der Taktimpulse der gleiche Zustand auf der Eingangsleitung
vorhanden ist.
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Liegt ein negatives Eingangssignal an der Eingangsklemme
E, so ist der Transistor T4 leitend. Damit haben beide Belegungen des Kondensators
C., ein etwa gleiches Potential von etwa - 1,7 Volt. Die Diode
D, ist gegen den Taktfuß von etwa - 6,7 Volt gesperrt, so daß der
Taktimpuls keine Wirkung auf die rechte Belegung des Kondensators C2 aufweist.
Da die Diode D., nun leitend ist, nimmt die linke Belegung 103 des Kondensators
C12 ein Potential von etwa -2 Volt an. Der auf dem Takteingang eintreffende
Taktimpuls von 0 Volt Scheitelspannung hebt damit die Belegung
103 auf positives Potential, da die Diode D" sofort sperrt. Dieser positive
Impuls gelangt über die Diode Dl. auf die Basis des Transistors T,1 und sperrt
diesen, so daß die bistabile Schaltung in den anderen stabilen Zustand umgeschaltet
wird.
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Der mit der Eingangsklemme E verbundene und an ein Potential
von + 1, 3,5 Volt geführte Widerstand R2, dient zur Ableitung der Sperrströme
der Dioden einer mit der Eingangsklemme verbundenen ODER-Schaltung.
Weiterhin
sind mit der Eingangsklemme E die Dioden D 20 u - nd D2, verbunden,
über die ein Vorstrom über den Widerstand R24 fließt. An der Diode D21 fällt eine
um deren Durchlaßspannung gegen - 1,35 Volt negative Spannung ab, so daß
die Diode D .. gegen dieses negative Potential begrenzt und so der
Spannungssprung ins Positive kleiner gehalten werden kann als bei einer Begrenzung
von - 1,35 Volt.
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In Fig. 2 sind die der Anordnung nach Fig. 1 entsprechenden
Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Anordnung nach Fig. 2 ist zur
Abgabe von Umsteuerimpulsen mit größerer Amplitude ausgelegt. Da die Versorgungsspannung
in diesem Beispiel etwa gleich dem Spannungssprung des Taktimpulses ist, wird die
Umladung der Kondensatoren C 2 und C 12 durch die Induktivität L beschleunigt.
Der Transformator dient zur Anpassung des nachfolgenden Steuerkreises der bistabilen
Anordnung an die dargestellte Eingangsschaltung. Die Diode D., begrenzt das Eingangssignal
in positiver Richtung auf im
etwa - 1 Volt.
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Liegt ein positives Eingangssignal an der Klemme E
an, so wird
der Transistor T4 gesperrt. über die Induktivität und den Widerstand R#, wird die
linke Belegung 201 des Kondensators C2 auf etwa - 20 Volt aufgeladen,
während die rechte Seite über die über den Widerstand R2, unter Vorstrom stehende
Diode D 7 auf etwa + 13 Volt gehalten wird. Demgegenüber befinden
sich beide Belegungen des Kondensators C,2 auf etwa - 20 Volt. Trifft nun
der von - 20 Volt in der Taktimpulspause auf etwa 0 Volt Scheitelspannung
ansteigende Taktimpuls an der Klemme T ein, so wird die rechte Belegung des Kondensators
C., auf eine höhere positive Spannung angehoben, welche den nachgeschalteten bistabilen
Kreis in die entsprechende Schaltlage zwingt.
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Weist die Klemme E im Ruhezustand ein negatives Potential auf,
so ist der Transistor T4 leitend. Damit liegt die linke Belegung des Kondensators
C, auf einem Potential von etwa - 1,7 Volt. über die im leitenden
Zustand befindliche Diode Di. wird die linke Belegung 203 des Kondensators
Ci. auf etwa -2Volt entladen, während die rechte Belegung das in der Taktimpulspause
auf der Leitung T vorhandene Potential von etwa -20Volt aufweist. Durch den auf
der Klemme T einlaufenden Taktimpuls von etwa 0 Volt Scheitelspannung wird
die linke Belegung 203
des Kondensators C,2 ins Positive angehoben, so daß
die Diode DM sperrt und über die Diode D 15 ein positiver Impuls durch
die Primärwicklung des Transformators Tr fließt. Der an der Sekundärwicklung dieses
Transformators stehende Impuls schaltet die nachfolgende, bistabile Stufe in den
anderen stabilen Zustand oder hält diesen Zustand aufrecht, falls er schon bestand.
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Die Schaltung nach Fig. 1 arbeitete bei den angegebenen Spannungswerten
mit folgenden Werten der Bauelemente zufriedenstellend: Widerstände Ri=Rii
.......... 4,7 k9
R2=R12 8,2 kQ R3 = R13 R25
.............. 56,0 kQ R 4 = R14 1,5 kQ R 20
= R22 6,8 kQ R21 = R23 ................... 15,0 kQ R24
.......................... 680,0 kQ Kondensatoren CI=Cll,=cz 47 pF C 12
82 pF Dioden D 21 0A182
D24 OA 127
Alle anderen
Dioden .......... 0A460 Transistoren ...................... OC
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