DE1143045B

DE1143045B - Schaltungsanordnung zur UEbertragung von Daten in Zahlenform

Info

Publication number: DE1143045B
Application number: DEN12879A
Authority: DE
Inventors: Leonhard Peter Morgan
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1955-10-31
Filing date: 1956-10-27
Publication date: 1963-01-31
Also published as: US2951951A; FR1165463A

Description

PJ. Bi.

v.

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 31. JANUAR 1963

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Daten in Zahlenform von einer ersten nach einer zweiten Transistor-Kippschaltung.

In zahlreichen Anwendungen sind Torschaltungen notwendig, um die Übertragung von einzelnen elektrischen Impulsen in Abhängigkeit von vorbestimmten Voraussetzungen zu gewährleisten oder zu verhindern. Typische Beispiele sind Ringzähler und Zählerschaltungsanordnungen mit einer Kette von bistabilen oder monostabilen Einheiten, welche zur Aufnahme einer Zahlengröße nacheinander gesteuert werden.

In derartigen Schaltungsanordnungen kann man Kippschaltungen mit zwei emittergekoppelte Transistoren verwenden.

Eine dieser Kippschaltungen besitzt einen ersten Transistor mit einem Emitter-Kollektor-Stromverstärkungsfaktor kleiner als Eins, in dessen Emitter- und Kollektorkreise gleichstromleitende Impedanzen geschaltet sind, einen zweiten Transistor desselben Leitungstyps und mit einem Emitter-Kollektor-Stromverstärkungsfaktor kleiner als Eins, und eine Rückkopplungsschleife, welche eine gleichstromleitende Kopplung zwischen der Kollektorelektrode des ersten und der Basiselektrode des zweiten Transistors und eine Kopplung zwischen den Emitterelektroden der zwei Transistoren besitzt, welch letzte Kopplung durch eine zwischen den Emitterelektroden der beiden Transistoren angebrachte Impedanz gebildet ist.

Bei derartigen Schaltungsanordnungen ist es möglich, die Lochspeicherungswirkungen herabzusetzen, welche bei Sättigung eines Transistors, in diesem Falle bei Sättigung des ersten Transistors, auftreten. Zu diesem Zweck kann die Kollektorelektrode dieses Transistors über einen Gleichrichter mit einer Klemme einer Spannungsquelle verbunden werden, dessen Potential zwischen demjenigen der kollektorseitigen Klemme der Kollektorspannungsquelle und Erde liegt. Der Gleichrichter wird leitend, bevor der Transistor gesättigt ist, und wirkt somit als ein mit der im Kollektorkreise des ersten Transistors aufgenommenen Belastungsimpedanz parallel geschalteter niedriger Widerstand.

Mehrere derartige Kippschaltungen mit je einem »Ein«- und einem »Aus«-Zustand können als die Einheiten oder Stufen einer Zähler- oder einer ähnlichen Schaltungsanordnung hintereinandergeschaltet werden. In diesem Falle kann jede Einheit mit der darauffolgenden über einen Gleichrichter gekoppelt sein, welcher eine von der ersten Einheit herrührende Steuerspannung erhält. Insbesondere kann die Kopplung derart ausgebildet sein, daß, wenn sich die erste Schaltungsanordnung zur Übertragung von Daten in Zahlenform

Anmelder:

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

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

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 31. Oktober 1955 und 30. August 1956 (Nr. 31 129)

Leonhard Peter Morgan, Purley, Surrey

(Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

Einheit im »Aus«-Zustand befindet, der Gleichrichter im sperrenden Sinne genügend vorgespannt wird, um zu verhindern, daß ihm zugeführte Eingangsimpulse die nachfolgende Transistorstufe erreichen. Befindet sich hingegen die erste Einheit in ihrem »Ein«-Zustand, dann bewirkt die Erhöhung des Kollektorstromes eine genügende Verminderung der dem Gleichrichter zugeführten Vorspannung, so daß ein Impuls die nachfolgende Stufe über den Gleichrichter erreichen und diese von ihrem »Aus«-Zustand in ihren »Ein«-Zustand umschalten kann.

Die Erfindung hat zum Zweck, eine verbesserte Torschaltung zu schaffen, welche beide obenerwähnte Gleichrichter ersetzt und gleichzeitig eine bessere Arbeitsweise der gesamten Schaltungsanordnung gewährleistet. Sie benutzt unter anderem die an sich bekannten »Und«- »Oder«-Schaltungen sowie die Kombination der beiden Schaltungsarten.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Tortransistor besitzt, dessen Basis mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden ist, dessen Kollektor an einen Eingangspunkt der zweiten Kippschaltung angeschlossen ist und dessen Emitter mit einem Impulseingangspunkt gekoppelt ist, an welchem Impulse der für das Umschalten der zweiten Kippschaltung über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors erforderlichen Polarität zuführbar sind, und daß sie

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ferner mit einem Verzögerungsnetzwerk ausgestattet ist, über das an den Emitter des Transistors eine vom Zustand der ersten Kippschaltung abhängige, derartige Steuerspannung gelegt wird, daß die zweite Kippschaltung durch die erwähnten Impulse stets in denjenigen der ersten Kippschaltung entsprechenden Zustand gebracht wird.

Die Schaltung nach der Erfindung steht im Gegensatz zu den ausgesprochenen »Und«-Schaltungen, weil diese nur einen Impuls bestimmter Polarität weitergeben können, wobei die Polarität durch die Torschaltung selbst bestimmt wird. Sie ist auch nicht mit der bekannten Schaltung zu vergleichen, die zwei durch eine Impulsquelle im Gegentakt ausgesteuerte Transistoren enthält, von denen der eine als Längsglied und der andere als Querglied verwendet wird. Ein sehr wesentlicher Unterschied gegenüber dieser bekannten Schaltung liegt nämlich darin, daß bei der Schaltung nach der Erfindung die Signalspannung nicht in Reihe mit der Impulsspannung zwischen Emitter- und Basiselektrode zugeführt wird.

Die Zeichnung stellt beispielsweise eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach der Erfindung dar.

Diese Zeichnung zeigt die Kopplung zwischen zwei as aufeinanderfolgenden bistabilen Stufen oder Einheiten einer Kette von vier bistabilen Einheiten, der eine einzige (nicht gezeigte) binäre Einheit vorgeschaltet ist, welche mit dieser Kette einen Dezimalzähler bildet.

Die bistabilen Einheiten bestehen aus Transistor-Kippschaltungen des eingangs erwähnten Typs.

Die Wirkungsweise des Zählers ist im allgemeinen wie folgt:

Der erste Eingangsimpuls schaltet die binäre Stufe. Der zweite Impuls läßt die binäre Stufe in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren, wobei sie einen Impuls abgibt, der die erste bistabile Stufe einschaltet. Weiterhin wird das Tor zur nächsten bistabilen Stufe geöffnet, so daß sie durch einen folgenden Impuls der binären Stufe eingeschaltet werden kann. Der dritte Eingangsimpuls schaltet die binäre Stufe um, aber die bistabilen Stufen werden nicht beeinflußt. Der vierte Eingangsimpuls schaltet die binäre Stufe aus, jedoch die zweite bistabile Stufe ein usw. Der Vorgang geht weiter bis zum zehnten Impuls, wobei ein Impuls der vierten bistabilen Stufe alle Stufen in den Null-Zustand zurückführt. Gleichzeitig wird ein Ausgangsimpuls z. B. nach Aufspeicher- oder Anzeigemitteln bzw. nach einem weiteren Dekadenzähler weitergegeben.

In der Zeichnung sind nur zwei der vier bistabilen Einheiten oder Stufen dargestellt, welche mit B1 und B 2 bezeichnet sind und pnp-Grenzschicht-Transistoren T U-T12 bzw. T21-T22 besitzen. Eine Torschaltung G ist nach der Erfindung zwischen den Einheiten Al und B2 geschaltet und wird mit positiven Impulsen aus einem gemeinsamen Impulseingangspunkt P gespeist, der auch mit den anderen, in gleicher Weise aufgebauten Toren der Kette verbunden ist.

Wenn sich die erste Stufe B1 im »Aus«-Zustand befindet, sperrt der Torkreis G und läßt die positiven Schaltimpulse P nicht zur zweiten Stufe B 2 gelangen. Die Stufe B 2 verbleibt daher ebenfalls im »Aus«-Zustand. Befindet sich dagegen Bl im »Ein«-Zustand, so wird B 2 über den nunmehr geöffneten Torkreis G in den »Ein«-Zustand geschaltet.

Es muß eine Verzögerung vorgesehen sein, so daß bei »Ein«-Schalten der ersten bistabilen Einheit Bl, der Impuls, der die erste Einheit geschaltet hat, durch das Tor daran gehindert wird, auch die zweite Einheit zu schalten; bei 50-kHz-Betrieb erfordert dies z. B. eine Verzögerung von etwa 10 Mikrosekunden.

Das Tor G besitzt einen Tortransistor Tg mit einer Emitterelektrode e_s, die mit dem Impulseingangspunkt P über eine Kapazität Cp und mit dem Steuerpunkt e 12 der Einheit B1 über einen Widerstand Rp verbunden ist.

Bei der dargestellten Schaltungsanordnung können die verwendeten Spannungen z. B. wie folgt gegeben werden.

Ec= -4 V

An die Basiselektrode des Transistors Tg angelegtes Potential = — 1 V

Ee = +2V

Die Wirkungsweise ist wie folgt: Punkte 12 steht praktisch auf —4 V, wann die Einheit Bl sich im ausgeschalteten Zustand befindet, und derselbe Punkt steht auf — 1 V, wenn die Einheit B1 eingeschaltet ist. Wenn die Einheit B1 ausgeschaltet ist, ist daher der Punkt e_g auf — 4 V, so daß der Transistor Tg gesperrt ist und ein positiver Impuls im Punkt e_g wirkungslos ist. Andererseits, bei eingeschalteter Einheit B1, steht Punkt e_g auf — 1 V, so daß der Transistor Tg nur gerade gesperrt oder ein wenig stromleitend ist und ein positiver Impuls im Punkt e_g den Transistor Tg stromleitend machen wird, so daß er durch die Kollektorbelastung Rc2 genügend Tickerstrom entnimmt, um die Einheit B 2 in den eingeschalteten Zustand zu bringen. Bei Einschalten der Einheit B 2 wird der Punkt c21 positiv, und sein Potential wird dadurch auf — 1 V festgehalten, daß die Kollektordiode des Transistors Tg stromleitend wird.

Die Zeitkonstante der Elemente Rp-Cp erzielt die notwendige Verzögerung, um unerwünschtes Tickern zu vermeiden, und die verwendeten Werte können bei der vorerwähnten Betriebsgeschwindigkeit z. B. 2,2 k.Q bzw. 0,003 iiF betragen.

Der Punkt e 12 hat eine niedrige Impedanz für die Impulse von Punkt P, so daß ein positiver Tickerimpuls im Punkt e_g die Einheit B1 nicht beeinflußt.

Durch Schaltung der Einheit B 2 über die Kollektorelektrode des Transistors Tg erübrigt sich eine Diode, wie sie normalerweise (zur Stabilisierung der Tickerempfindlichkeit) zwischen dem Punkte21 und Erde geschaltet wird.

Die beschriebene Schaltung hat folgende Vorteile:

1. Die Schaltung ist einfach und besteht aus wenigen Einzelteilen, insbesondere wird nur ein Transistor statt zweier Dioden benutzt.

2. Die Schaltung ist verhältnismäßig unempfindlich in bezug auf Änderungen der Impulsamplitude; bei den gegebenen Werten kann sich diese Amplitude zwischen 0,75 und 2,0 V ändern.

3. Das Verzögerungssystem Rp-Cp kann wirksam sein und verhältnismäßig hohe Umschaltgeschwindigkeiten gestatten, die sehr leicht bis etwa 50 kHz gesteigert werden können.

4. Die bistabilen Einheiten brauchen nicht mit so geringer Toleranz gebaut zu werden, wie wenn das Tickern an der Basiselektrode des ersten Transistors jeder Einheit erfolgt.

Claims

PATENTANSPRUCHΕΙ. Schaltungsanordnung zur Übertragung von Daten in Zahlenform von einer ersten nach einer zweiten Transistor-Kippschaltung, dadurch ge kennzeichnet, daß sie einen Tortransistor (Tg) besitzt, dessen Basis mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden ist, dessen Kollektor an einen Eingangspunkt (C 12) der zweiten Kippschaltung (B 2) angeschlossen ist und dessen Emitter mit einem Impulseingangspunkt (P) gekoppelt ist, an welchem Impulse der für das Umschalten der zweiten Kippschaltung (B 2) über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors erforderlichen Polarität zuführbar sind, und daß sie ferner mit einem Verzögerungsnetzwerk (Cp, Rp) ausgestattet ist. über das an die Emitterelektrode des Tortransistors (Tg) eine vom Zustand der ersten Kippschaltung (Bl) abhängige derartige Steuerspannung gelegt wird, daß die zweite Kippschaltung (Bl) durch die Impulse (P) stets in denjenigen der ersten Kippschaltung (BY) entsprechenden Zustand gebracht ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsnetzwerk aus einem Kondensator (Cp) besteht, durch den der Emitter des Tortransistors (Tg) mit dem Impulseingangspunkt (P) gekoppelt ist, und aus einem Widerstand (Rp), durch den dieser Emitter mit einem Steuerpunkt (cl2) der ersten Kippschaltung (B 1) verbunden ist, an welchem Punkt die Steuerspannung erzeugt wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Reihe von mindestens drei bistabilen Transistor-Kippschaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltungen von jedem Paar von aufeinanderfolgenden Kippschaltungen durch einen Tortransistor und durch ein Verzögerungsnetzwerk untereinander gekoppelt sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltungen ein Paar asymmetrisch geschaltete Grenzschichttransistoren besitzt, wobei der Kollektor eines ersten Transistor mit dem Kollektor des zugehörigen Tortransistors gekoppelt ist und mit der Basis des zweiten Transistors unmittelbar verbunden ist und der Steuerpunkt jeder Kippschaltung durch den Emitter ihres zweiten Transistors gebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Buch von C.W. Tompkins, J. H. Wakelin und W.W. St if ler, »High-Speed Computing Devices«, Mc. Graw Hill Book Comp. Inc., New York— Toronto—London, 1950, S. 37 bis 40, 81;
USA.-Patentschrift Nr. 2 594 449.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen