DE1137076B

DE1137076B - Schaltung fuer logische Entscheidungen

Info

Publication number: DE1137076B
Application number: DEN19058A
Authority: DE
Inventors: Kiyasu Zeniti; Kazuo Husimi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1959-10-29
Filing date: 1960-10-19
Publication date: 1962-09-27
Also published as: NL132872C; GB903555A; CH396981A; US3221181A; NL257299A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für logische Entscheidungen, die in einem Informationsverarbeitungsapparat für elektronische Rechenmaschinen zu verwenden ist.

Im Rahmen der Erfindung wird eine Esakidiode (Tunneldiode) benutzt, die einen negativen Widerstand wie ein Dynatron hat und deren Schaltzeit so kurz ist, daß sie in einer logischen Schaltung mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit eingesetzt werden kann.

Es ist bereits eine logische Schaltung hoher Arbeitsgeschwindigkeit vorgeschlagen worden, in der zwei Esakidioden in Serie geschaltet sind. Bei dieser Schaltung liegt der Mittelpunkt A von zwei in Serie geschalteten gleichen Spannungswellen, deren Spannung sich von 0 auf einen gewissen Wert E während der Erregung und von E auf 0 während der Enterregung verändert, an Erde. Die anderen Enden der Spannungsquellen sind mit zwei Esakidioden in Serie geschaltet, so daß das elektrische Potential im Mittelpunkt A der beiden Esakidioden einen positiven oder einen negativen stabilen Wert annehmen kann. Auf welchem dieser beiden stabilen Werte sich das Potential einstellt, kann durch eine geringe positive oder negative Steuerspannung festgelegt werden, die an den genannten Mittelpunkt A zwischen den Esakidioden gelegt wird, wenn die Spannung an den Spannungsquellen von 0 auf E ansteigt. Es kann daher eine logische Operation dadurch ausgeführt werden, daß man die Information mit einem Dreitaktimpuls überträgt, ebenso wie bei der Dreitakterregung eines Parametrons.

Die durch die Binärziffern »1« oder »0« dargebotene Information wird hierzu in Korrespondenz zu den Zuständen positiven und negativen (bzw. negativen und positiven) Potentials des Mittelpunkts A gebracht. Es werden nun drei der angeführten Grundschaltungen vorgesehen und die Einsatzzeiten der jeweiligen Erregerspannungen gegeneinander verzögert. Nachdem die Erregerspannung an die erste Grundschaltung gelegt ist und der Mittelpunkt A dieser Schaltung den positiven oder negativen stabilen Punkt erreicht hat — nämlich entsprechend der kleinen positiven oder negativen Steuerspannung, die vorab an ihn gelegt wurde —, wird die Erregungsspannung an die zweite Grundschaltung gelegt. Sind die Mittelpunkte der ersten und der zweiten Grundschaltung über einen Kopplungswiderstand miteinander verbunden, so wird die Spannung am Mittelpunkt der ersten Grundschaltung die Steuerspannung der zweiten Grundschaltung. Die zweite Grundschaltung erhält also die Information, die durch das positive oder negative Potential der ersten Grundschal-Schaltung für logische Entscheidungen

Anmelder:

Nippon Telegraph and Telephone Public

Corporation,
Minatoku, Tokio (Japan)

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann

und Dipl.-Ing. H. Weickmann, Patentanwälte,

München 2, Brunnstr. 5/7

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 29. Oktober, 30. Oktober, 2. November

und 8. Dezember 1959 (Nr. 33 869, Nr. 33 953, Nr. 34 288

und Nr. 37 969)

Kiyasu Zeniti und Kazuo Husimi, Tokio,
sind als Erfinder genannt worden

tung repräsentiert wird, so daß der Mittelpunkt der zweiten Grundschaltung positiv oder negativ stabilisiert wird. Danach geht die Erregungsspannung der ersten Grundschaltung auf Null zurück, so daß diese die nächste eintreffende Information aufnehmen kann. Dann wird die Erregungsspannung an die dritte Grundschaltung angelegt. Da die zweite und die dritte Grundschaltung ebenfalls über einen Kopplungswiderstand miteinander verbunden sind, wird die Spannung am Mittelpunkt der zweiten Grundschaltung die Steuerspannung für die dritte Grandschaltung. Die Information gelangt also nacheinander an die erste, die zweite und die dritte Grundschaltung, so daß sie in einer gewissen Richtung fließt. Die Verbindungen der ersten mit der zweiten, der zweiten mit der dritten und der dritten mit der folgenden ersten Grundschaltung bilden eine sogenannte logische Notwendigkeitsschaltung. Das Verfahren zu ihrer Erregung heißt »Dreitakterregung«. Diese Dreitakterregung kann mittels Sinuswellen-Dreiphasenwechselstrom erfolgen oder mittels aus diesem abgeleiteter Rechteckimpulse. Aus diesem Grand wird häufig auch die Bezeichnung »Dreiphasenerregung« verwendet. Die

Erregungsquelle der ersten Grundschaltung oder die erste Grandschaltung selbst wird »Ersttaktstufe« genannt, die zweite »Zweittaktstufe« die dritte »Dritt-

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taktstufe«. Statt »Takt« kann auch »Phase« gesagt anschluß am Verbindungspunkt eines Spannungswerden, teilerwiderstandes vorgesehen ist, der getrennt, aber In einer solchen logischen Schaltung mit Esaki- parallel zum Verbindungspunkt einer variablen Kapadioden wird jedoch die Entscheidung darüber, ob zität liegt; der Mittelpunkt positives Potential oder negatives 5 Fig. 9 zeigt ein Schaltbild mit einer weiteren VerPotential einnimmt, von der Instabiliät der Strom- körperung der logischen Schaltung nach der Erfin-Spannungs-Kennlinien der verwendeten Dioden be- dung, in der eine Halbleiterdiode an Stelle der einflußt. Unterschiedlich zu einer Schaltung mit einem variablen Kapazität nach Fig. 8 vorgesehen ist; Parametron ist es notwendig, die Eingangsspannung Fig. 10 zeigt ein Schaltbild mit einer Verkörperung

anzuheben, um Fehloperationen auf Grund der In- io einer »Nichte-Schaltung nach der Erfindung, mit der Stabilität der Strom-Spannungs-Kennlinien zu ver- eine »Nicht«-Operation ausgeführt werden kann; hüten. Es entstehen Schwierigkeiten dadurch, daß der Fig. 11 zeigt ein Schaltbild mit einer anderen Ver-

Kopplungswiderstand nicht groß genug gemacht wer- körperung einer »Nicht«-Schaltung nach der Erfinden kann und daß, selbst wenn Widerstände gleicher dung, mit der eine »Nicht«-Operation ausgeführt Größe verwendet werden, die Belastung ansteigt und 15 werden kann;

die Arbeitsgeschwindigkeit sich vermindert, da die Fig. 12 zeigt die Kapazitätcharakteristik einer

folgende Stufe eine niedrige Impedanz hat, wenn viele Halbleiterdiode;

Ausgangskreise zu beschicken sind. Fig. 13 zeigt ein Schaltbild einer weiteren Verkör-

Die Erfindung gibt nun eine logische Schaltung perung einer »Nicht«-Schaltung nach der Erfindung, hoher Arbeitsgeschwindigkeit an, in der Elemente, 20 mit der eine »Nicht«-Operation auszuführen ist. deren Kapazität sich mit der angelegten Spannung Die Strom-Spannungs-Kennlinie der Esakidiode

verändert, parallel zu Esakidioden geschaltet sind, so nach Fig. 1 läßt mit steigender Spannung ein Maxidaß die Eingangsimpedanz angehoben werden kann mum (bei der Spitzenspannung Vp), ein Minimum und viele Ausgangskreise beschickt werden können. (bei der Talspannung Fv) und darauffolgend einen Nach der Erfindung werden die zugefügten Parallel- 25 monotonen Anstieg erkennen. Die Spannung, bei der kapazitäten der Esakidioden durch eine von außen der Stromwert der Spitzenspannung wieder erreicht hinzugefügte Spannung differenziell gesteuert. ist, ist die Sättigungsspannung Vs.

Ferner gibt die Erfindung eine »Nicht«-Schaltung Eine bekannte übliche logische Schaltung mit zwei

an, in der eine Parallelkapazität mit einer logischen Esakidioden, die in Serie geschaltet sind, soll nun Schaltung verbunden ist, in der sich zwei Esakidioden 30 unter Hinweis auf Fig. 2 erläutert werden. In dieser mit wesentlich gleicher Kennlinie befinden, welche in Schaltung ist der Mittelpunkt von zwei in Serie mit Serie geschaltet sind, wobei der Wert der genannten gleicher Polarisationsrichtung geschalteten, gleich-Kapazität sich mit dem Eingangspotential verändert. sinnig veränderlichen Spannungsquellen 1 und V ge-Schließlich gibt die Erfindung eine logische Schal- erdet. Die Spannung dieser Spannungsquellen ändert tung an, in der eine Grenzschichtkapazität einer Halb- 35 sich von 0 bis zu einer gewissen Spannung E zum leiterdiode, deren Kapazität mit der Spannung ab- Zeitpunkt der Erregung und von E auf 0 zum Zeitnimmt, parallel zu den in der logischen Schaltung punkt der Enterregung. Die anderen Enden der Spanliegenden Esakidioden geschaltet ist, wobei jeweils nungsquellen sind mit zwei Esakidioden 2 und 2' verzwei Esakidioden mit wesentlich gleicher Charakte- bunden, die ihrerseits in Serie liegen, so daß das elekristik in Serie geschaltet sind, so daß durch Steue- 40 trische Potential am Mittelpunkt der Esakidioden 2 rung des Kapazitätswertes mittels der Eingangsspan- und 2' zwei positive oder negative stabile Werte annung eine »Oder«-Operation bzw. eine »Nicht«- nehmen kann. Auf welchen dieser Werte sich das Operation ausgeführt werden kann. Potential einstellt, kann durch eine geringe positive

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich oder negative Spannung festgelegt werden, die dem aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an 45 Mittelpunkt A zu der Zeit zugeführt wird, zu der die Hand der Figuren. Spannungsquellen 1 und 1' von 0 auf E ansteigen.

Fig. 1 zeigt die Strom-Spannungs-Kennlinie einer Wie dies im einzelnen vor sich geht, ist aus den

Esakidiode; Kennlinien der Fig. 3 a bis 3 c erkennbar, die den

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild einer üblichen logischen Vorgang erfassen, wenn die Spannung E der Span-Schaltung; 50 nungsquellen 1 und 1' gleichmäßig von 0 aus erhöht Fig. 3 a bis 3 c zeigen durch Strom-Spannungs- wird. Ist die Spannung E kleiner als Vp, so kreuzen Kennlinien das Zusammenwirken von zwei Esaki- sich die Kennlinien im Punkts. Dieser Punkts liegt dioden, wenn die Spannung an beiden Dioden gleich- bei der Spannung 0. Dabei bleibt der Punkt A in mäßig gesteigert wird; Fig. 1 auf Erdpotential.

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung der 55 Kommt die Spannung E in den Bereich Prinzipien der Erfindung; Fp <C Is O/a (Fp + Vs)

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild, in der ein Grundprinzip (Fig. 3 b), so kreuzen sich die Kennlinien in drei Punkder Erfindung verkörpert ist; ten ρ, η und s. Von diesen Punkten liegen die Punkte ρ

Fig. 6 zeigt ein anderes Schaltbild, das die Erfin- und η stabil, der Punkt s jedoch nicht. Sind die Kenndung verkörpert; 60 linien beider Esakidioden genau gleich, so kann die Fig. 7 zeigt noch ein Schaltbild mit einer logischen Stabilisierung des Potentials auf einen der Punkte ρ Schaltung nach der Erfindung mit einer Spannungs- oder η durch die Polarität einer kleinen Steuerspanquelle für eine Gegenspannung, die neben einer Halb- nung festgelegt werden, die vordem an den Mittelleiterdiode, welche als nichtlinare Kapazität wirkt, punkt A der Fig. 1 gelegt wird, benutzt wird; 6₅ Wird die Spannung E größer als Va (Fp+Vs) Fig. 8 zeigt eine Schaltung mit einer anderen fun- (Fig. 3 c), so kreuzen sich die Kennlinien wieder nur damentalen Verkörperung der logischen Schaltung in einem Punkt 5. Dann ist es nicht mehr möglich, die nach der Erfindung, in der ein Eingangsspannungs- Schaltung logische Entscheidungen ausführen zu

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lassen. Daher läßt man die Spannung E zwischen 0 diode 6 einen Kapazitätswert, der größer ist als der

und einem der Bedingung Vp<CE<i¹/2 (Vp+ Vs) ge- der Halbleiterdiode 6'.

nügenden Wert E variieren. Die Eingangsspannung, die an den Mittelpunkt B

In Anwendung auf die Schaltung nach Fig. 1 gelegt wurde, wirkt also unterschiedlich auf die Werte

bedeutet dies: Wenn vorab an den Mittelpunkt A als 5 der Kapazitäten C₁ und C₂, in dem Sinne, daß der

Steuerspannung ein positives Potential gelegt wird, so Mittelpunkt A während der Erregung auf ein positives

fließt elektrischer Strom in den Kreis und verschiebt Potential stabilisiert wird. Wird eine negative Ein-

die Kennlinienlage der Esakidioden 2 und 2'. Wird gangsspannung an den Mittelpunkt B gelegt, so wird

nun die Spannung E der Spannungsquellen 1 und 1' in gleicher Weise das Potential des Mittelpunktes A

addiert, so hat die Steuerspannung die Wirkung, den io negativ stabilisiert.

Stromfluß durch die Esakidiode 2 zu vermindern und Bei der eben betrachteten Schaltung sind der den den Stromfluß durch die Esakidiode 2' zu erhöhen. Ausgangsanschluß bildende Mittelpunkt A und der Die Esakidiode 2' kommt also zuerst in den Bereich den Eingangsanschluß bildende Mittelpunkt B vonder Talspannung Vv, und daher wird der Mittel- einander gleichstrommäßig getrennt. Der Mittelpunkt A positiv stabilisiert. Wird vorab an den Mittel- 15 punkt A des Ausgangsanschlusses hat eine niedrige punkt A ein negatives Potential gelegt, so wird in ent- Impedanz; da jedoch die Halbleiterdioden in Sperrsprechender Weise der Mittelpunkt A negativ stabili- richtung vorgespannt sind und sich in einem Zustand siert. Die erforderliche Steuerspannung kann dabei hohen Widerstands befinden und da die Kapazität jeweils sehr klein sein. des Kondensators 5 klein gewählt werden kann, kann

Die logische Schaltung nach der Erfindung wird 20 der Mittelpunkt B des Eingangsanschlusses eine hohe

nun unter Hinweis auf Fig. 4 erläutert. Die dort dar- Impedanz erhalten.

gestellten Esakidioden 2 und 2' haben genau gleiche Eine bevorzugte Schaltung nach der Erfindung ist Strom-Spannungs-Kennlinien. Parallel zu einer der in Fig. 7 dargestellt. In dieser Schaltung sind 7 und 7' Esakidioden liegt ein Kondensator 3. Ist C die Kapa- Kopplungskondensatoren, 8 und 8' Widerstände und zität des Kondensators 3 und steigt die Spannung der 25 9 und 9' Spannungsquellen. Bei dieser Schaltung kann Spannungsquellen 1 und Γ von 0 auf E, so fließt ein die Vorspannung der Halbleiterdioden 6 und 6', die _T , ,_, dE , , j _Tr , <. * -η- die Grenzschichtkapazitätswerte bestimmt, frei einge-LadungsstromC-^durch den Kondensators. Dxeser _steUt ^^ _da ^ Halbleiterdioden von den Span-Strom hebt das Potential am Mittelpunkt A an. Wäre nungsquellen 1 und Γ gleichstrommäßig getrennt kein Kondensator 3 vorgesehen, so könnte das Poten- 30 sind.

tial am Mittelpunkt A selbstverständlich positive oder Wie bereits oben angeführt, arbeitet die logische

negative Werte annehmen. Wegen des Kondensators 3 Schaltung nach der Erfindung, selbst wenn sie mit

wird jedoch der Mittelpunkt/! stets auf das positive einer Vorstufe kombiniert ist, allein mit den in ihr

Potential stabilisiert. befindlichen Spannungsquellen. Sie wirkt daher nicht

Das Schaltbild in Fig. 5 zeigt eine Grundschaltung, 35 als Belastung und ist besonders zweckmäßig, wenn in der das eben erwähnte Prinzip ausgenutzt wird. sie für viel zu beschickende Ausgangskreise arbeitet. Kondensatoren 4 und 4' gleicher Kennwerte, deren In der Schaltung nach Fig. 8 liegt der Mittel-Kapazität sich mit der Spannung verändert, liegen punkt B, an den die Eingangsspannung zu legen ist, parallel zu den Esakidioden 2 und 2'. Ihr Mittel- an dem Verbindungspunkt von Spannungsteilerwiderpunkt B ist mit dem Mittelpunkt A der Esakidioden 40 ständen 10 und 10', die getrennt von und parallel zu über einen Kondensator 5 verbunden. Liegt keine dem Verbindungspunkt der variablen Kapazitäten 4 a Eingangsspannung am Mittelpunkts, so kann das und 4a' liegen. In Abhängigkeit von einer an den Potential am Mittelpunkt A selbstverständlich positive Punktß gelegten positiven oder negativen Eingangsoder negative Werte annehmen. Die Werte der Kapa- spannung kann das Potential, das an die veränderzitäten der Kondensatoren 4 und 4' werden durch eine 45 baren Kapazitäten 4 α und 4 a' gelegt wird, verändert an den Mittelpunkt B gelegte Eingangsspannung ver- werden, und dementsprechend können die entspreändert. Wird eine positive Spannung an den Mittel- chenden Kapazitätswerte verändert werden, punkt 5 gelegt, so wird die Kapazität C₁ des Kondensa- Die Schaltung nach Fig. 9 ist eine Verkörperung tors 4 größer und die Kapazität C₂ des Kondensators 4' der Erfindung, in der Grenzschichtkapazitäten von kleiner (d.h. C₁^-C₂). Daher wird das Potential am 50 Halbleiterdioden6 und 6', deren Kapazität sich mit Mittelpunkt v4 positiv, wenn die Erregung durch die der Spannung verändert, an Stelle der Kondensato-Spannungsquellen 1 und 1' hinzugefügt wird, und es ren 4 α und 4 a' vorgesehen sind. Die Prinzipien ihrer wird negativ im umgekehrten Fall, wenn also eine Wirkungsweise sind genau die gleichen, wie im Zunegative Spannung an den Mittelpunkt B gelegt sammenhang mit Fig. 8 erläutert, wird. 55 Es wurde bereits angeführt, daß dann, wenn Esaki-

Fig. 6 zeigt eine Verkörperung der Erfindung für dioden verwendet werden, logische Schaltungen mit

den Fall, daß Halbleiterdioden 6 und 6', die als nicht- hoher Arbeitsgeschwindigkeit aufgebaut werden kön-

lineare Kapazitäten wirken, an Stelle der nichtlinearen nen. Aus den bisherigen Erläuterungen ist nämlich

Kondensatoren 4 und 4' nach Fig. 3 verwendet wer- ersichtlich, daß die fundamentale theoretische Wir-

den. In diesem Fall wird die Grenzschichtkapazität 60 kungsweise einer Esakidiodenschaltung angegebener

der Halbleiterdioden ausgenutzt. Den Halbleiterdioden Art in der gleichen Weise von einer Majoritätsent-

wird eine Gegenvorspannung gegeben; sie arbeiten scheidung abhängt wie die Wirkungsweise eines Para-

also im nichtleitenden Zustand. Wird eine positive metrons. Allgemein kann sie daher als Majoritäts-

Eingangsspannung an den Mittelpunkt B gelegt, so schaltung oder als Majoritätsgatter bezeichnet wer-

wird die Gegenvorspannung der Halbleiterdiode 6 65 den. Es ist bekannt, daß eine solche Schaltung in eine

kleiner als die Spannung E der Spannungsquellen 1 »UND«- oder »ODER«-Schaltung durch Verwendung

und 1', und die Gegenvorspannung an der Halbleiter- eines bestimmten Hilfs-Eingangssignals umgewandelt

diode 6' wird größer als E. Daher hat die Halbleiter- werden kann. Ferner wird bei logischen Operationen

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noch eine »Nicht«-Operation benötigt, und es muß und 6' vorgesehen. Zwischen die Esakidioden 2 demgemäß noch eine entsprechende »Nicht«-Schal~ und 2' und die Dioden 6 und 6' sind Kondensatoren 7 tang angegeben werden. und 7' eingefügt. Zwischen dem Mittelpunkt B und Die Verwendung eines Transformators in einer den Spannungsquellen 9 und 9' sind Widerstände 10 »NichU-Schaltung, wie sie im Falle des Parametrons 5 und 8 bzw. 8' und 10' eingefügt. Wird eine positive erforderlich ist, verringert die Arbeitsgeschwindigkeit Spannung an den Mittelpunkt B angelegt, so addiert und ist daher nicht wünschenswert. Nach der Erfin- sich diese positive Spannung zu der positiven Spandung ist der Aufbau einer Schaltung möglich, in der nung der Spannungsquelle 9 über den Widerstand 10. Elemente veränderbarer Kapazität, deren Kapazitäts- Sie wird damit an die Halbleiterdiode 6 gelegt und werte sich mit der Spannung verändern, mit Esaki- ίο erhöht damit die positive Spannung an der Halbleiterdioden derart vereinigt werden, daß eine »Nicht«- diode 6. Andererseits erniedrigt sie die negative Span-Operation ausgeführt werden kann, ohne daß der nung von der Spannungsquelle 9' und wird der HaIb-Gesamtschaltung eine verminderte Arbeitsgeschwin- leiterdiode 6' über den Widerstand 10' zugeführt, digkeit erteilt wird. Daher nimmt die Kapazität der Halbleiterdiode 6 zu In der erfindungsgemäßen logischen Schaltung mit 15 und diejenige der Halbleiterdiode 6' ab. Das Poten-Esakidioden wird das Potential positiv stabilisiert, tial des Mittelpunkts A wird daher während der Erwenn die Eingangsspannung, die an den Mittel- regung negativ stabilisiert. Wird also eine positive punkt A zur Zeit der Erregung gelegt wird, positiv ist, Eingangsspannung an den Mittelpunkt B gelegt, und negativ, wenn diese Eingangsspannung negativ ergibt sich eine negative Spannung am Mittelpunkt A; ist. Wird hingegen das Potential negativ stabilisiert, 20 wird andererseits eine negative Eingangsspannung an wenn ein positives Potential an den Mittelpunkt A zur den Mittelpunkt B gelegt, so ergibt sich eine positive Zeit der Erregung gelegt wird, und positiv stabilisiert, Spannung am Mittelpunkt/i; insgesamt ist das eine wenn ein negatives Potential an A gelegt wird, so ist »Nichte-Operation.

die Schaltung eine »Nicht«-Schaltung. Nach der Er- Fig. 12 zeigt die Kapazitätskennlinie einer HaIbfindung kann eine wie eben beschriebene »Nicht«- 25 leiterdiode. Auf der Abszisse ist die Spannung und Operation dadurch ausgeführt werden, daß man ein auf der Ordinate die Kapazität abgetragen. Die Kapa-Element variabler Kapazität mit einer eine Esakidiode zität nimmt mit der Gegenvorspannung ab, nimmt enthaltenden logischen Schaltung kombiniert, wobei aber andererseits mit der Vorwärtsvorspannung zu. die variable Kapazität hinsichtlich Spannungsände- Wird die zusätzlich an die Diode gelegte Spannung rungen den umgekehrten Charakter hat wie die im 30 größer als die Kontaktpotentialdifferenz Vo, so hat Zusammenhang mit Fig. 5 erläuterte Kapazität. die Diode eine niedrige Impedanz und beeinträchtigt Die in Fig. IQ dargestellte Schaltung ist eine Ver- die Wirkungsweise des eine Esakidiode enthaltenden körperung einer »Nicht«-Schaltung, in der eine vari- logischen Elements. Um dies zu vermeiden, wenn die able Kapazität an Stelle der Kondensatoren 4 und 4' verwendeten Esakidioden eine niedrige Betriebsspander Schaltung nach Fig. 5 benutzt ist. Variable Kapa- 35 nung haben, und das der Fall ist, wenn sie aus Gerzitäten 4 a und 4 a' liegen parallel zu den Esakidioden. manium bestehen, wird ein Material mit großer Kon-Für diese variablen Kapazitäten sind Kapazitäts- taktpotentialdifferenz wie Silizium für die variable elemente 4 α und 4 a', deren Kapazitätswert mit zu- Kapazität verwendet.

nehmender hinzugefügter Spannung ansteigt, benutzt. Wird eine variable Kapazität mit geringem Verlust 5 ist ein Kondensator, der den Mittelpunkt A der 40 in einem solchen Kreis verwendet, so wird die Ein-

Esakidioden 2 und 2' mit dem Mittelpunkt B der gangsimpedanz, vom Mittelpunkt B aus betrachtet,

variablen Kapazitäten 4 a und 4 a' verbindet. höher. Daher kann auch vorteilhafterweise die Aus-

Wird vorab eine positive Eingangsspannung an den gangsverteilerbelastung größer gewählt werden. Mittelpunkts gelegt, so wird der WeTtC₁ der ver- Fig. 13 zeigt eine andere Verkörperung der »Nichteänderbaren Kapazität 4 a kleiner als der Wert C₂ der 45 Schaltung, in der Halbleiterdioden 6 und 6' an Stelle veränderbaren Kapazität4α', d.h. Cj<C₂. Wird der veränderbaren Kapazitäten benutzt sind und eine negative Eingangsspannung im vorab an B ge- andere Spannungsquellen 9 und 9' neben den Spanlegt, so ist C₁^C₂. Wird dann eine Erregungsspan- nungsquellen 1 und 1' vorgesehen sind, die parallel zu nung zugefügt, so wird der Mittelpunkt A durch die den Halbleiterdioden 6 und 6' liegen, wobei zugleich Eingangsspannung stabilisiert, jedoch mit umgekehr- 50 die Halbleiterdioden 6 und 6' parallel zu den Esakiter Polarität. Wird als variable Kapazität ein ferro- dioden über Kopplungskondensatoren 7 und 7' geelektrisches Kapazitätselement oder eine Grenz- schaltet sind. Bei dieser Schaltung wird zunächst eine Schichtkapazität einer gegenvorgespannten Halbleiter- Eingangsspannung an den Mittelpunkt B gelegt. Ist diode verwendet, so nimmt deren Kapazitätswert mit diese positiv, so wird die an der Halbleiterdiode 6 zunehmender Spannung ab. Solche veränderbaren 55 liegende Anschlußspannung größer als diejenige an Kapazitäten können daher in der Schaltung, so wie sie der Halbleiterdiode 6'. Zur Zeit der Erregung wird ist, nicht verwendet werden. Jedoch können beispiels- daher der Mittelpunkt A negativ stabilisiert. Ist die weise Siliziumkarbidkapazitäten und in Leitrichtung Eingangsspannung negativ, so wird hingegen zur Zeit vorgespannte Grenzschichtkapazitäten von Halbleiter- der Erregung der Mittelpunkt A positiv stabilisiert, dioden verwendet werden. Deren Kapazitätswert 60 Da die veränderbaren Kapazitätselemente, die durch nimmt mit zunehmender Eingangsspannung zu. Im die Halbleiterdioden 6 und 6' gebildet sind, in diesem übrigen können irgendwelche geeigneten Kapazitäten Fall in Normalrichtung vorgespannt sind, müssen dieser Art mit geringem Verlust verwendet werden. Elemente mit großer Kontaktpotentialdifferenz wie

Die in Fig. 11 dargestellte Schaltung ist eine Ab- Siliziumdioden benutzt werden.

änderung der Schaltung nach Fig. 10. Die veränder- 65 Im Vergleich mit der Schaltung nach Fig. 10 ist baren Kapazitäten nach Fig. 10 werden unterschied- daher ein weiterer Satz Spannungsquellen erforderlich über einen Widerstandskreis gespeist. An Stellle lieh, jedoch wird die »Nicht«-Operation möglich, veränderbarer Kapazitäten sind Halbleiterdioden 6 ohne daß die Arbeitsgeschwindigkeit verringert wird.

Die Eingangsimpedanz, vom Mittelpunkt B aus betrachtet, wird so hoch, daß sie nicht zu einer Belastung der Vorstufe wird. Es können daher viele Ausgangskreise vorgesehen sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltung für logische Entscheidungen mit zwei in Serie geschalteten Esakidioden gleicher Charakteristik, die an zwei mit gleicher Polaritätsrichtung über einen geerdeten Mittelpunkt in Serie geschalteten gleich veränderbaren, elektrischen Spannungsquellen liegen, deren Spannung zwischen Werten verändert werden kann, in denen das Potential des Mittelpunktes der Esakidioden einen stabilen Punkt und zwei stabile Punkte einnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Esakidioden spannungsabhängige Kapazitäten geschaltet sind, daß der Mittelpunkt dieser Kapazitäten mit dem Mittelpunkt der Esakidioden über einen Kopplungskondensator verbunden ist und daß dem Mittelpunkt dieser Kapazitäten eine positive oder negative Steuerspannung zugeführt wird.

2. Schaltung für logische Entscheidungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Halbleiterdioden (6, 6'), die parallel zu den Esakidioden (2,2') über Kopplungskondensatoren geschaltet sind, an welchen über Widerständen (8, 8') Vorspannungen (9, 9') liegen.

3. Schaltung für logische Entscheidungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Veränderung von zusätzlichen Nebenschlußkapazitätswerten der Esakidioden durch unterschiedliehe Addition einer äußeren Spannung.

4. Schaltung für logische Entscheidungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (A) von zwei in Serie geschalteten Esakidioden (2, 2') mit dem Verbindungspunkt eines parallel zu ihnen liegenden Spannungsteilerwiderstandes (8, 8'; 4 α, 4 α') verbunden ist.

5. Schaltung für logische Entscheidungen nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kapazitäten, deren Werte bei zunehmender Eingangsspannung abnehmen, parallel zu den beiden Esakidioden (2, 2') liegen.

6. Schaltung für logische Entscheidungen nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kapazitäten, deren Werte bei zunehmender Eingangsspannung zunehmen, parallel zu den beiden Esakidioden (2,2') liegen.

7. »Nichte-Schaltung unter Verwendung einer Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kapazitäten (4 a, 4 a') parallel zu den beiden Esakidioden (2, 2') geschaltet sind und daß Mittel zur Veränderung der Kapazitätswerte mit zunehmender Eingangsspannung vorgesehen sind.

8. »NidrU-Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kapazitäten, deren Werte abnehmen, wenn die Eingangsspannung ansteigt, parallel zu den beiden Esakidioden (2, 2') liegen.

9. »Nicht«-Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kapazitäten, deren Werte ansteigen, wenn die Eingangsspannung ansteigt, parallel zu den beiden Esakidioden (2, 2') liegen.

10. Schaltung für logische Entscheidungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grenzschichtkapazität einer Halbleiterdiode (6,6') als Kondensator verwendet ist.

11. »Nicht«-Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halbleiterdiode (6, 6') als Mittel zur Veränderung der Werte der Kapazität mit der Eingangsspannung dient.

12. »Nicht«-Schaltung nach Anspruch 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß Halbleiterdioden (6, 6') als veränderbare Kapazitäten dienen, daß weitere Spannungsquellen (9, 9') parallel zu den Halbleiterdioden liegen und daß die Halbleiterdioden parallel zu den Esakidioden (2, 2') über Kopplungskondensatoren (7, TS) geschaltet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen