DE1148258B - Bistabile Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine bistabile Schaltungsanordnung, die unter anderem insbesondere zum Aufbau von Speichern für binär verschlüsselte digitale Informationen geeignet ist.

Es sind bistabile Schaltungsanordnungen bekannt, die aus zwei miteinander verbundenen Röhren oder Transistoren bestehen, von denen jeweils die eine Einheit stromführend und die andere stromsperrend ist. Desgleichen sind bistabile Schaltungen bekanntgeworden, bei denen die beiden steuerbaren Elemente Tunneldioden sind. Der Nachteil aller dieser bekannten Schaltungen besteht darin, daß stets zwei im Gegentakt arbeitende steuerbare Elemente erforderlich sind. Dadurch wird die gesamte Schaltung aufwendiger und komplizierter.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bistabile Schaltungsanordnung zu entwickeln, die durch einen besonders einfachen Aufbau und durch eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit ausgezeichnet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung eine bistabile Schaltungsanordnung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Tunneldiode mit ihrer Anode an ein positives Bezugspotential angeschlossen ist und über einen Widerstand R₁ an einen Punkt angeschlossen ist, an dem Verharrungszustand ein negatives Potential liegt, das so groß ist, daß die Tunneldiode in ihrem ersten positiven Kennlinienbereich betrieben wird, und das Kippen der Tunneldiode in dem zweiten positiven Kennlinienbereich durch einen über eine Diode, die zwischen der Tunneldiode und dem Widerstand angeschlossen ist, eingeführten Impuls ausgelöst wird, während das Rückkippen durch einen positiven Impuls erfolgt, der an der der Tunneldiode abgewandten Seite des Widerstandes eingeführt wird.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer bistabilen Schaltungsanordnung nach der Erfindung. Bevor dieses Ausführungsbeispiel näher erläutert wird, wird zunächst das Verhalten der Tunneldiode kurz beschrieben.

Eine Tunneldiode ist bekanntlich ein Halbleiterelement, dessen Stromspannungskennlinie einen besonderen Verlauf aufweist. In Fig. 2 ist die Stromspannungskennlinie einer Tunneldiode als voll aus- ⁴S gezogener Kurvenzug TD dargestellt. Im Bereich sehr kleiner Spannungen (A) und im Bereich sehr großer Spannungen (B) verläuft die Kennlinie mit positiver Steigung. In dem dazwischenliegenden Bereich (C), also in dem Bereich für mittlere Spannungswerte, verläuft die Kennlinie dagegen mit negativer Steigung. Das bedeutet, daß in diesem Bereich ein sta-Bistabile Schaltungsanordnung

Anmelder:

Associated Electrical Industries Limited,
London

Vertreter: Dr.-Ing. A. Schmidt, Patentanwalt,
Berlin 19, Württembergallee 8

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 10. August 1960 (Nr. 27 731)

Jack Connett, Swinton, Lancashire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

biler Betrieb nicht möglich ist. Die in Fig. 2 gestrichelt eingetragene und mit T bezeichnete Kurve stellt die Kennlinie eines gewöhnlichen Transistors dar.

Es soll nunmehr das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 1 näher erläutert werden. Die Tunneldiode TD ist mit ihrer Anode an das positive Bezugspotential 1 angeschlossen. Ihre Kathode liegt über einen Widerstand R1 an einem Punkt 2, an dem im Beharrungszustand, also dann, wenn keine Rückkippimpulse auf die Anordnung einwirken, ein negatives Potential liegt. Dieses negative Potential ist so groß, daß die Tunneldiode im ersten positiven Bereich A ihrer Kennlinie, beispielsweise im Punkt ρ (Fig. 2) arbeitet. Um die Tunneldiode zum Kippen zu bringen, d. h. sie aus ihrem Kennlinienbereich A in den Kennlinienbereich B hinüberzuführen, wird über eine Diode D1, die im Punkt α an die Kathode der Diode angeschlossen ist, ein negativer Kippimpuls in die Schaltung eingeführt. Durch den negativen Kippimpuls wird das Potential im Punkt 3 kurzfristig so stark herabgesetzt, daß der Arbeitspunkt der Tunneldiode vom Punkt ρ aus auf der Kennlinie nach oben wandert. Beim Überschreiten des Punktes h kippt die Tunneldiode, d. h., es wird schlagartig der negative Bereiche ihrer Kennlinie durchlaufen und auf dem Kennlinienteil B ein Punkt erreicht, der der Höhe des Punktes h entspricht, solange der Kippimpuls noch an dem Eingang 3 wirksam ist. Ver-

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schwindet der Kippimpuls, so stellt sich der Arbeitspunkt auf den Punkt q ein.

Das Rückkippen der Tunneldiode erfolgt durch einen positiven Impuls, der über den Punkt 2 in die Schaltung eingeführt wird. Durch den positiven Impuls wird eine Verminderung des über die Tunneldiode fließenden Stromes erzielt. Der Arbeitspunkt läuft auf dem Kennlinienabschnitt B herab, und beim Überschreiten des Punktes g findet ein Zurückkippen der Tunneldiode statt.

Die Differenz der beiden Spannungen, die in den beiden stabilen Lagen an der Tunneldiode auftritt, ist verhältnismäßig klein. Sie beträgt bei einem Strom von etwa 5 mA nur etwa 300 mV. Um ein kräftiges, die beiden bistabilen Zustände kennzeichnendes Aus- *5 gangssignal zu erhalten, wird in Weiterentwicklung der Erfindung vorgeschlagen, die an der Tunneldiode auftretende Spannung zu verstärken. Eine besonders günstige Schaltungsanordnung für diese Verstärkung zeigt Fig. 3. Soweit in Fig. 3 die gleichen Bezugs- ao zeichen wie in Fig. 1 verwendet sind, handelt es sich um die gleichen Schaltungselemente wie in Fig. 1. Zur Verstärkung der an der Tunneldiode auftretenden Spannung ist in Fig. 3 ein Transistor mit seinem Emitter an das positive Bezugspotential 1 angeschlossen und mit seinem Kollektor über einen Arbeitswiderstand R 2 an den negativen Pol 5 der Arbeitsspannungsquelle V. Die Basis des Transistors T ist an die Kathode der Tunneldiode TD angeschlossen. Solange die Tunneldiode im Bereich A ihrer Kennlinie arbeitet, ist die an ihr auftretende Spannung, die auch auf die Emitter-Basis-Strecke des Transistors wirkt, so klein, daß der Transistor T im nicht stromleitenden Zustand verharrt. Arbeitet die Tunneldiode dagegen in dem Bereich B ihrer Kennlinie, dann wird der Transistor durch die an der Tunneldiode auftretende größere Spannung stromdurchlässig geschaltet; es fließt dann ein kräftiger Strom über den Arbeitswiderstand R 2. Das Ausgangssignal wird im Punkt 4 am Kollektor des Transistors abgegriffen.

Wichtig für eine ordnungsmäßige Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 3 ist die Wahl eines Transistors, dessen Stromcharakteristik in Abhängigkeit der Basis-Emitter-Spannung so beschaffen ist, daß er noch leitend ist, wenn die Tunneldiodenspannung auf den zum Punkt gehörigen Wert abgesunken ist, in welchem der Rückkippvorgang der Tunneldiode einsetzt.

Die Schaltungsanordnungen nach den Fig. 1 und 3 sind insbesondere zum Aufbau von mehrstufigen Speichern für binär verschlüsselte digitale Informationen geeignet. In Fig. 4 ist ein solcher Speicher mit drei Stufen dargestellt. Jede der Stufen besteht aus einer Schaltungsanordnung nach Fig. 3. Über die

Eingänge 3 a, 3 b, 3 c werden die einzelnen Stellen der binär verschlüsselten Zahl parallel eingegeben. Die Ausgänge des Speichers stellen die Punkte 4 α, 4 b und 4 c dar. Die drei Stufen des Speichers liegen alle auf dem gleichen Bezugspotential 1. Der vom Eingang 2 kommende Rückstellimpuls wird über eine gemeinsame Leitung 6 allen drei Stufen gleichzeitig zugeführt.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Bistabile Schaltungsanordnung, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Tunneldiode (TD) mit ihrer Anode an ein positives Bezugspotential (1) angeschlossen ist und über einen Widerstand (R 1) an einem Punkt (2) angeschlossen ist, an dem im Verharrungszustand ein negatives Potential liegt, das so groß ist, daß die Tunneldiode (TD) in ihrem ersten positiven KennHnienbereich 04) betrieben wird, und das Kippen der Tunneldiode in den zweiten positiven Kennlinienbereich (B) durch einen über eine Diode (Dl), die zwischen der Tunneldiode und dem Widerstand (Rl) angeschlossen ist, eingeführten Impuls ausgelöst wird, während das Rückkippen durch einen im Punkt (2) eingeführten positiven Impuls veranlaßt wird (Fig. 2).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- - kennzeichnet, daß die die beiden stabilen Zustände beschreibende Spannung an der Tunneldiode (TD) zum Zwecke ihrer Verstärkung einem Verstärker zugeführt wird, der vorzugsweise aus einem Transistor (T) besteht, der mit seinem Emitter an das positive Bezugspotential (1) angeschlossen ist und mit seinem Kollektor über einen Widerstand (R 2) an den negativen Pol (5) der Arbeitsspannungsquelle (V) angeschlossen ist, während die Basis des Transistors (T) mit der Kathode der Tunneldiode verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schaltungsanordnungen dieser Art zu einem mehrstufigen Speicher für binär verschlüsselte digitale Informationen kombiniert werden, wobei die Kombination darin besteht, daß alle Stufen (S_a, S_b, S_c) an das gleiche Bezugspotential (1) angeschlossen sind und der Rückkippimpuls über eine gemeinsame Leitung (6) allen Stufen gleichzeitig zugeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Electronics«, 27.11.1959, S. 64;
»British Communication and Electronics«, April 1960, S. 257.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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