DE1137073B - Bistabile Kippschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine durch elektrische Impulse gesteuerte bistabile Kippschaltung mit Thyratron-Transistoren oder Thyratron-Röhren.

Es ist bekannt, daß bei den üblichen elektronischen Kippschaltungen jedes der beiden Kippelemente so lange leitend bleibt, bis das andere seinerseits leitend wird und umgekehrt.

Bistabile Transistorschaltungen sind bereits mit Thyratron-Transistoren, d. h. mit die Eigenschaften gittergesteuerter Gasentladungsröhren aufweisenden Transistoren, ausgerüstet worden, wobei ihre Kollektoren miteinander derart kapazitiv gekoppelt wurden, daß die durch den unterschiedlichen Spannungsabfall an den Arbeitswiderständen des leitenden und des gesperrten Transistors verursachte Aufladung eines Kopplungskondensators bei Einschaltung des gesperrten Transistors als Löschimpuls auf den jeweils leitenden Transistors übertragen wurde.

Auch hier handelt es sich um eine einfache bistabile Kippschaltung, bei welcher, wie im allgemeinen, eines der beiden Kippelemente abwechselnd gut bzw. normal und dann wieder nur relativ gering leitend ist.

Dagegen befinden sich bei den sich nach der Erfindung ergebenden Anordnungen zwischen jedem eintreffenden Impuls die beiden Kippelemente der Schaltung in nichtleitendem Zustand. Daraus ergeben sich eine beachtliche Ersparnis an Speisungsenergie, eine Erhöhung der Lebensdauer der Kippelemente und die Möglichkeit der Erzielung von Impulsen mit kurzer Dauer unabhängig von der Frequenz dieser Impulse.

Die vorerwähnten Vorteile werden erfindungsgemäß bei einer Kippschaltung der eingangs gekennzeichneten Art dadurch erzielt, daß sie je eine Diode in jedem ihrer beiden Zweige aufweist, die gegebenenfalls über eine Elektronenröhre oder einen Transistor und jedenfalls einen Widerstand in Reihe geschaltet sind, wobei ein Kondensator zwischen die gegebenenfalls zwischengeschaltete Elektronenröhre bzw. den Transistor und den einen Pol des Schaltungseinganges geschaltet ist, dessen anderer Pol über je einen Kondensator mit den gegebenenfalls über einen Kondensator miteinander verbundenen Dioden verbunden ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend an Hand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführangsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm der Impulsspannungen als Funktion der Zeit in dem elektronischen Kreis einer üblichen Kippschaltung,

Bistabile Kippschaltung

Anmelder:
Ebauches S.A., Neuchätel (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Müller-Börner,

Berlin-Dahlem, Podbielskiallee 68,
und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, München, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 19. Januar 1960 (Nr. 557)

Fig. 2 ein Diagramm der Impulsspannungen als Funktion der Zeit in dem elektronischen Kreis einer Kippschaltung nach der Erfindung,

Fig. 3 die elektronische Schaltung einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 4 die elektronische Schaltung eine Variante der in Fig. 3 gezeigten Schaltung und

Fig. 5 die elektronische Schaltung einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Die rechteckigen Spannungsimpulse nach Fig. 1 betreffen den Betrieb einer üblichen Kippschaltung, deren Kippelemente (Halbleiterdioden, Gasröhren usw.) ständig leitend sind, da die Impulsspannung plötzlich aus einem positiven Wert auf einen negativen Wert übergeht.

Bei dem Diagramm nach Fig. 2 sind dagegen die steil ansteigenden Spannungsimpulse untereinander durch ein Zeitintervall getrennt, währenddem keines der beiden Elemente der Kippschaltung leitend ist.

Dieses Intervall entspricht folglich einer Energieabgabe Null der Kippschaltung.

Das in Fig. 3 dargestellte Schema ermöglicht es. eine elektronische Kippschaltung zu verwirklichen, deren Impulse mit denen nach Fig. 2 übereinstimmen.

Sie enthält im wesentlichen zwei Dioden D₁ und D₂, die je vier halbleitende Schichten der Type (η, ρ, η, ρ) haben. Die Dioden D₁ und D₂ sind mit HiUe einer Elektronenröhre d_t und eines Widerstandes R₂ in Reihe geschaltet, während ein Kondensator C₂ die Leitung D₁, d_v R₁ mit der Masse des Kreises verbindet. Die Bezugszeichen a, b einerseits und e, f andererseits bezeichnen jeweils die Anschlußpaare der

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Dioden D₁ und D₂, wobei die Anschlüsse b und / nach Fig. 3 mit Hilfe von negativen Impulsen über zwei Kondensatoren C₃ und C₄, die jeweils parallel zu den Anschlüssen b und / geschaltet sind, gesteuert werden. Die Anschlüssen und e sind über einen Sicherheitskondensator C₁ miteinander verbunden.

Die in Fig. 3 dargestellte Kippschaltung arbeitet wie folgt:

Der erste negative Impuls wirkt gleichzeitig auf die Dioden D₁ und D₂ über die Kondensatoren C₃ und C₄ ein. Das Potentialgefälle zwischen α und b, das sich aus der um die Impulsspannung vermehrten Speisespannung ergibt, reicht dann aus, um die Diode D₁ leitend zu machen und das Aufladen des Kondensators C₂ über die Elektronenröhre d₁ zu ermögliehen. Jedoch führt das Aufladen des Kondensators C, zu einer Verringerung des Potentialgefälles zwischen α und b, das, sobald es die Funktionsschwelle der Diode D₁ unterschreitet, diese Diode nichtleitend macht. Außerdem ist die Ladung des Kondensators C₀ für sich allein nicht ausreichend, um die Diode~D₂ leitend zu machen, derart, daß weder die eine noch die andere der beiden Dioden D₁ und D₂ in diesem Betriebszustand leitend ist.

Der zweite negative Impuls wirkt seinerseits und gleichzeitig auf die Dioden D₁ und D₂ ein, jedoch ist diesmal das Potentialgefälle zwischen den Anschlüssen e und / (die um die Spannung des zweiten Impulses vermehrte Spannung des Kondensators C₂) zum Überschreiten der Funktionsschwelle der Diode D₂ ausreichend, so daß diese leitend wird. Der Kondensator C₂ entladet sich dann in die Masse durch D₂ hindurch und mittels einer Elektronenröhre d₂. Die Spannung zwischen e und / fällt bis unter die Funktionsschwelle der Diode D₂ ab, wodurch diese erneut nichtleitend wird. Die Kippschaltung ist also in ihren Ausgangszustand zurückgekehrt, und der dritte negative Impuls wirkt auf den Kreis in gleicher Weise ein wie der erste Impuls. Der Zeitraum, während dessen die Kippschaltung Impulse liefert, d. h. die Dauer jedes Impulses, ist eine Funktion der Zeitkonstante des den Kondensator C₂ enthaltenden Kreises. Der die entsprechenden Anschlüsse α und e verbindende Sicherheitskondensator C₁ hat den Zweck, die Arbeitsfolge der Dioden D₁ und D₂ zu sichern und folglieh ein gleichzeitiges zufälliges Ansprechen dieser Dioden zu verhindern.

Das in Fig. 4 dargestellte Schema weicht von der Schaltung nach Fig. 3 nur darin ab, daß die Kippschaltung mit Hilfe positiver Impulse gesteuert wird. Daraus ergibt sich, daß die Elektronenröhren d_t und d₂ jeweils in der Nähe von α bzw. b angeschlossen sind, statt wie in Fig. 3 bei b bzw. / zu liegen. Das gleiche gilt für die Kondensatoren C₃ und C₄.

Gemäß der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform bestehen die Kippelemente aus zwei Gasdioden mit Kaltkathode F₁ und V₂, die bei g bzw. bei h je mit einer Zündelektrode versehen sind. Diese Röhren V₁ und F₂ liegen wie die Dioden D₁ und D₂ nach Fig. 3 und" 4 in Reihe. Die (in Fig. 5 positiven) über E zugeführten Steuerimpulse erreichen über Kondensatoren C₃ und C₄ gleichzeitig die Zündelektroden von V₁ und F₂. Zwei einerseits aus dem Widerstandspaar R₃-R₄ und andererseits aus dem Widerstandspaar R₅-R₆ gebildete Spannungsteiler gestatten über die Widerstände R₇ bzw. R₈ die Speisung der Zündelektroden der Röhren V₁ bzw. F₂. Die Widerstände R₇ und R₈ haben den Zweck, die Zündspannungen zu begrenzen und die Kondensatoren C₃ und C₄ der Spannungsteiler zu trennen. Beim Zuführen der Spannung V_B wird nur die Röhre F₁ gespeist, während sich die spätere Speisung der Röhre F₂ ausschließlich aus der Ladung des Kondensators C₂ ergibt. Die beiden Röhren V₁, F₂ befinden sich vor dem ersten Impuls in nichtleitendem Zustand.

Der erste Impuls wirkt gleichzeitig auf F₁ und F₂ über die Kondensatoren C₃ und C₄ ein. Die Röhre V₁, die sich allein unter Spannung befindet, wird durch den Impuls gezündet und wird leitend. Der Kondensator C₂ wird aufgeladen und ruft einen mit Hilfe des Sicherheitskondensators C₁ von Anode zu Anode übertragenen negativen Impuls hervor mit der Wirkung, die gleichzeitige Zündung von F₁ und F₂ zu verhindern. Beim Aufladen des Kondensators C₂ sinkt das Potentialgefälle zwischen den Anschlüssen a und b von F₁ bis unterhalb der Funktionsschwelle von F₁, so daß die Röhre F₁ aufhört, leitend zu sein. In diesem Funktionsstadium ist keine der Röhren F₁, F₂ leitend.

Der zweite Impuls wirkt gleichzeitig auch auf die Zündelektroden von F₁ und F₂ ein, jedoch allein F₂ zündet und entlädt beim Leitendwerden den Kondensator C₂. Darauf leiten F₁ und F₂ nicht mehr bis zur Ankunft des dritten Impulses, der'wie der erste wirkt.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Durch elektrische Impulse gesteuerte bistabile Kippschaltung mit Thyratron-Transistoren oder Thyratron-Röhren, dadurch gekennzeichnet, daß sie je eine Diode (D₁, D₂) in jedem ihrer beiden Zweige aufweist, die gegebenenfalls über eine Elektronenröhre oder einen Transistor ((I₁) und jedenfalls einen Widerstand (R₂) in Reihe geschaltet sind, wobei ein Kondensator (C₂) zwischen die gegebenenfalls zwischengeschaltete Elektronenröhre bzw. den Transistor ((I₁) und den einen Pol des Schaltungseinganges geschaltet ist, dessen anderer Pol über je einen Kondensator (C₃, C₄) mit den gegebenenfalls über einen Kondensator (C₁) miteinander verbundenen Dioden (D₁, D₂) verbunden ist.

2. Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitraum, währenddessen die Kippschaltung Impulse liefert, eine Funktion der Zeitkonstante des den Kondensator enthaltenden Kreises ist.

3. Kippschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippelemente aus zwei Halbleiterdioden bestehen.

4. Kippschaltung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Dioden vier Halbleiterschichten der Type (n, p, n, p) enthält.

5. Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippelemente aus Gasdioden mit Zündelektrode bestehen (Fig. 5).

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1039 564.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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