-
Zählkippstufe für Zählbasiszahlen ab 2 Die Erfindung betrifft eine
Zählkippstufe für Zählbasiszahlen ab 2, bei der eine den jeweiligen Zählbasiszahlen
entsprechende Anzahl von Transistoren gleichen Typs jeweils mit ihren Kollektoren
und Emittern zusammengeschaltet an entsprechende Potentiale gelegt und die Basiselektroden
aller Transistoren je über einen Impulswiderstand und einen gemeinsamen, entladbaren
Impulseingabekondensator an die Zählimpulsquelle gelegt sind und bei der jeweils
der Kollektor eines Transistors über einen Koppelkondensator mit der Basiselektrode
des nächstfolgenden Transistors und die Basiselektrode jedes Transistors über gesonderte
Basiswiderstände mit den Kollektoren der übrigen Transistoren verbunden sind. Es
sind Zählkippstufen dieser Art bekanntgeworden, die mit Vierelektrodenröhren arbeiten,
wobei Dioden benötigt werden, die bei Verwendung von Transistoren in Fortfall kommen
können. Bei der bekannten Zählkippstufe ist eine der Zählgröße entsprechende Anzahl
von Einzelstufen, d. h. von Vierelektrodenröhren, notwendig. Bei größeren Zählgrößen
ist eine solche Anordnung jedoch viel zu aufwendig. Hier ermöglicht die Erfindung
eine wesentliche Verringerung des Aufwandes in der Gestaltung der Zählkippstufe,
indem sie sich nach der Erfindung vom Bekannten dadurch unterscheidet, daß mindestens
zwei Zählkippstufen für gegebenenfalls ungleiche Zählbasiszahlen vorgesehen sind
und die folgende Zählkippstufe jeweils von dem Betriebszustand des letzten Transistors
der vorausgehenden Zählkippstufe abhängig schaltbar gemacht ist, daß jeder Transistorausgang
der folgenden Zählkippstufe mit jedem Transistorausgang der vorausgehenden Zählkippstufe
durch je ein »Und«-Gatter verbunden ist, welche »Und«-Gatter ausgangsseitig eine
oder mehrere Anzeigevorrichtungen beeinflussen, und daß die der Summe der Zählbasiszahlen
entsprechende Summe der Transistoren aller Zählkippstufen kleiner als das der höchstmöglichen
Zählgröße entsprechende Produkt aller Zählbasiszahlen ist. Durch die entsprechende
Zusammenschaltung mehrerer Zählkippstufen und durch die genannte Nachschaltung der
»Und«-Gatter kann mit einer der Summe der Basiszahlen entsprechenden Zahl von Transistoren
eine wesentlich größere, dem Produkt der Basiszahlen entsprechende Zahl von Einzelanzeigen
erreicht werden, wie dies mit den bekannten Zählkippstufen nicht möglich ist. Es
kann beispielsweise durch Vereinigung zweier Zählkippstufen unterschiedlicher Basiszahlen
eine dekadische Zählung vorgenommen werden, mit sieben statt sonst zehn Transistoren.
Bei größeren Zählgrößen ergibt sich eine noch größere Einsparung an Schaltelementen.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung für zwei Zählkippstufen mit den Basiszahlen 2 und 5 dargestellt, an Hand
deren weitere Einzelheiten der Erfindung noch näher erläutert sind.
-
Die erste fünfteilige Zählkippstufe enthält die Transistoren
T 1 bis T 5 nebst zugehörigen Schaltelementen, und eine zweiteilige
Zählkippstufe enthält die Transistoren T 6 und T 7 mit den entsprechenden
Schaltelementen. Sämtliche Transistoren sind vom gleichen Typ, und zwar im Ausführungsbeispiel
vom Typ P-N-P. Alle Transistoren sind mit ihren Kollektoren über Kollektorwiderstände
R 11 bis R 77 an ein negatives Potential N 1 gelegt. Die Emitter sämtliches Transistoren
sind unmittelbar an Nullpotential 0 angeschlossen, wobei zwischen dem Anschluß der
Transistoren T 1 und T 6 und den Anschlüssen der übrigen Transistoren
eine Drucktaste ND in dem Nulleiter angeordnet ist, die zur Rückstellung
der Zählkippstufen in ihren Ausgangszustand dient. Die Basis jedes Transistors
T 1 bis T7 ist über je einen Sperrwiderstand R 1 bis R 7 an positives
Potential P 2 gelegt, um ein sicheres Sperren der schon stromundurchlässigen Transistoren
aufrechtzuerhalten. Ferner ist jeder der Transistoren mit seiner Basis über einem
Impulswiderstand R 1 J bis R 7 J an Impulseingänge angeschlossen, wie weiter unten
noch näher dargelegt ist. Ferner ist jeder Transistor der ersten fünfteiligen Zählkippstufe
mit seiner Basis durch Basiswiderstände R 12 bis R 1.5 bzw. R 21,R 23 bis R 25 bzw.
R 31, R 32 und R 34, R 35 bzw. R 41
bis R 43 und R 45 sowie R 51
bis R 54 jeweils mit den Kollektoren der anderen Transistoren der ersten Zählkippstufe-
verbunden. Entsprechendes gilt auch für die Schaltung der zweiten Zählkippstufe,
wo die Basis jedes Transistors mit dem Kollektor des anderen Transistors durch einen
Basiswiderstand R 67 bzw. R 76 verbunden ist. Zur Herabminderung der am Kollektor
auftretenden Spannung auf einen entsprechenden, Wert der ersten Zählkippstufe dienen.
parallel zu den Transistoren T 6 und T 7 geschaltete Belastungswiderstände
R 61 und R 71.
-
Um eine Zählung von gleichartigen Impulsen zu ermöglichen, d. h. um
die Zählkippstufe jeweils in die nächste Stellung überzuführen, sind Koppelkondensatoren
C1 bis C7 vorgesehen, die jeweils zwischen dem Kollektor des vorangehenden und der
Basis des folgenden Transistors liegen. Der ersten Zählkippstufe werden negative
Zählimpulse über einen Impulseingangskondensator C 8 und der zweiten Zählkippstufe
über einen Impulseingangskondensator C 9 zugeführt. Um ein eindeutiges Weiterzahlen
der Transistoren einer Zählkippstufe zu erzwingen, wird die Ladezeitkonstante des
Impulseingangskondensators kleiner als die Entladezeitkonstante der Koppelkondensatoren
gewählt. Die Ladezeitkonstante eines Impulseingangskondensators ist bestimmt durch
den Kondensator selbst und die parallelen Impulswiderstände der jeweils stromdurchlässigen
Transistoren, während die Entladezeitkonstante durch den Koppelkondensator und seinen
Sperrwiderstand R 1 und R 7 bestimmt wird. Selbstverständlich muß in nicht näher
dargestellter Weise dafür gesorgt werden, daß die Impulseingangskondensatoren sich
entladen können. Die Wirkungsweise einer einzelnen Zählkippstufe ist an Hand der
ersten Zählkippstufe näher erläutert. Dabei können mit dieser Stufe ohne irgendwelche
Summierungseinrichtungen - wie sie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben sind
- Zählgrößen bis zur Anzahl der Transistoren je Zählkippstufe gemessen werden. Bei
der Schaltung der ersten Zählkippstufe ist vorausgesetzt, daß der Transistor T 1
stromundurchlässig ist und die übrigen Transistoren T 2 bis T25 stromdurchlässig
sind. Dadurch herrscht am Kollektor des Transistors T 1 die negative Spannung N1,
die über die Basiswiderstände den Basen der anderen Transistoren T 2 bis
T 5 zugeführt wird, wodurch die genannten Transistoren stromdurchlässig gehalten
sind. Dagegen bleibt der Transistor T 1 gesperrt, da von den übrigen Transistoren
kein ausreichend negatives Potential auf seine Basis gelangt. Die anderen Transistoren
haben nämlich an ihren Kollektoren nur Nullpotential plus einem Schwellwertpotential,
das allein zum (Offnen des ersten Transistors nicht ausreicht, da die Basis über
den Sperrwiderstand von dem positiven Potential P2 beaufschlagt wird. Der Transistor
T1 bleibt also bis auf seinen unvermeidlichen Leckstrom völlig stromsperrend: Wenn
nun über den Impulseingangskondensator C 8 ein negativer Impuls. J gegeben wird,
dann hat dieser Impuls auf die durchlässigen Transistoren keinen unmittelbaren Einfluß,
während er aber den vorher gesperrten Transistor in seinen durchlässigen Zustand
steuert. Dadurch kann aber der Kopplungskondensator C 1 seine positive Ladung auf
die Basis des Transistors T2 geben und diesen in den sparrenden Zustand bringen.
Das Sperren des Transistors T2 hat für den Zustand der übrigen Transistoren keinen
Einfiuß; da die negative Ladung des Kondensators C2 die Basis des Transistors T3
derart beaufschlagt, daß dieser weiterhin in durchlässigem Zustand gehalten wird.
-
Wie bereits erwähnt, bedarf es zur eindeutigen Fortschaltung der einzelnen
aufeinanderfolgenden Transistoren einer solchen Bemessung der Lade- und Entladezeitkonstanten
der Kondensatoren, damit auch nach Abklingen des Normalimpulses noch eine positive
Ladung zum Sperren vorhanden ist. Der Basisschwellwert kann bei der Bemessung der
Zeitkonstanten vernachlässigt werden.
-
Durch Zuführen weiterer negativer Eingangsimpulse werden die einzelnen
Transistoren der Reihe nach stromsperrend ausgesteuert und die vorher gesperrten
Transistoren stromdurchlässig. Da die einzelnen Transistoren in einer Ringschaltung
miteinander verbunden sind, kann die Eingabe von Impulsen beliebig fortgesetzt werden.
Die Zählanzeige kann durch nicht dargestellte Anzeigeglieder im Stromkreis jedes
Transistors erfolgen.
-
Diese Schaltungsart ergibt nun die Möglichkeit, weitere Zählkippstufen
in Ansprechabhängigkeit von der jeweils vorangehenden zu bringen und damit beliebige
Zählgrößen zu erfassen, und zwar mit bedeutend weniger Transistoren als üblich;
da das Produkt der Zahl der Transistoren auf den einzelnen Zählkippstufen nur gleich
oder größer als die Zählgröße selbst zu sein braucht.
-
Im vorliegenden Beispiel kann durch Hinzuführen einer zweistufigen
Zählkippstufe eine dekadische Zählung vorgenommen worden, wozu nur sieben Transistoren
benötigt werden. Bei entsprechend größeren Zählgrößen macht sich die Einsparung
an Transistoren noch weit stärker bemerkbar. Die zweiteilige Zählkippstufe arbeitet
entsprechend wie die vorbeschriebene fünfteilige und erhält ihren ersten Zählimpuls
vom letzten Transistor T5 der vorangehenden Zählkippstufe. Sie nimmt demnach nur
jeden fünften Zählimpuls auf, so daß sie ihre Ausgangslage erst nach 2 - 5 = 10
Impulsen wieder erreicht. Auf diese Weise kann jeder Zahl zwischen 0 und 9 eine
eindeutige Stellung beider Zählkippstufen zugeordnet werden. Hierzu ist noch eine
Summierung durch eine Summierstufe in Form von »Und«-Gattern U 1 und U'1
und Widerständen W 1 bis W 10 erforderlich. Das »Und«-Gatter U 1 besteht
aus zehn Dioden D 1 bis D 5 und D"1 bis D"5. Das »Und«-Gatter
U'1 setzt sich aus den Dioden D'1 bis D'5 und D"'1 bis D"'5 zusammen.
Die Kollektoren der Tran- -sistoren T 1 bis T 5 sind mit je einer
Diode D und D' verbunden, während die Kollektoren der Transistoren T 6 und
T 7 mit der Parallelschaltung der Dioden D" bzw. D"' in Verbindung stehen.
Je eine Diode D und D" sowie D' und D"' ist über einen der Widerstände
W an das Potential N 1 angeschlossen. An die ge. nannte Verbindung je zweier Dioden
ist jeweils die Kathode einer Kaltkathodenröhre Z angeschlossen, deren gemeinsame
Anode an das positive Potential P 1 geführt ist.
-
An Stelle einer solchen Röhre können auch gersonderte Röhren, Glimmlampen
oder Glühlampen zur Anzeige benutzt werden. Die Zündspannung der jeweiligen Anzeigestufe
der mit einer Grundspannung vorgespannten Röhre Z wird dann überschritten, wenn
am zugeordneten Kathodenwiderstand W die Spannung wegfällt. Dies ist dann der Fall,
wenn die jeweils zusammenarbeitenden Dioden das Potential
N 1 führen,
d. h., wenn die beiden zusammenarbeitenden Transistoren gesperrt sind. Der Stromkreis
jeder Kathode der Röhre Z kann über einen Anwahlschalter Wn auf eine Auswertungseinrichtung
A ge-
schaltet werden, die in nicht näher dargestellter Weise eine Verbindung
von Anzeige-, Warn- und Fernwirkeinrichtungen auslöst. Durch Öffnen des Tasters
ND
tritt an zwei Kollektoren negatives Potential auf, so daß die Zähleinrichtung
in eine der Zahl 0 entsprechende Ruhelage zurückgebracht wird.
-
An die Impulsform der Eingangsimpulse brauchen dabei keine besonderen
Ansprüche gestellt zu werden, wenn nur dafür gesorgt ist, daß die Impulse eine steile
Anstiegsflanke und eine ausreichende Mindestspannung haben. Die Zählfrequenz kann
bei der Schaltung und geeigneter Bemessung der Bauelemente nach der Erfindung ohne
weiteres hoch sein und beispielsweise 100 kHz betragen.