Bistabile Kippstufe mit zwei Tunneldioden Die Erfindung bezieht sich
auf eine bistabile Kippstufe mit zwei Tunneldioden.Bistable multivibrator with two tunnel diodes The invention relates
on a bistable multivibrator with two tunnel diodes.
Legt man an eine Tunneldiode über einen geeigneten Arbeitswiderstand
gemäß Fig. 1 eine geeignete Vorspannung UO, so ergeben sich bekanntlich zwei
stabile ArbeitspunkteS1 und S2 als Schnittpunkte zwischen der Widerstandsgeraden
WG und der KennlinieK der Tunneldiode. Im ArbeitspunktS1 weist die Tunneldiode einen
niedrigen und in dem Arbeitspunkt S2 einen vergleichsweise hohen Widerstand
auf. Zum Umschalten von dem Arbeitspunkt S2 in den Arbeitspunkt Sl wird der
Tunneldiode eine kleine negative Spannung zugeführt. Umgekehrt erfolgt die Umschaltung
von dem Arbeitspunkt Sl in den Arbeitspunkt S2 durch kurzzeitiges Anliegen
einer kleinen positiven Spannung.If a suitable bias voltage UO is applied to a tunnel diode via a suitable working resistor according to FIG. 1 , then, as is known, two stable working points S1 and S2 result as intersections between the resistance line WG and the characteristic curve K of the tunnel diode. The tunnel diode has a low resistance at operating point S1 and a comparatively high resistance at operating point S2. To switch from the operating point S2 to the operating point S1, the tunnel diode is supplied with a small negative voltage. Conversely, the switchover from the operating point S1 to the operating point S2 takes place when a small positive voltage is briefly applied.
Die bistabile Kippstufe gemäß der Erfindung enthält zwei Tunneldioden,
die in bekannter Weise über Vorwiderstände so eingestellt sind, daß sich für jede
Tunneldiode je ein stabiler Arbeitspunkt im Bereich hohen und niedrigen Widerstandes
ergibt. Dabei befindet sich im Ruhe- bzw. Arbeitszustand der bistabilen Kippstufe
die eine Tunneldiode im Bereich hohen Widerstandes und die andere Tunneldiode im
Bereich niedrigen Widerstandes bzw. umgekehrt. Gemäß der Erfindung werden entweder
den Anoden oder den Kathoden beider Tunneldioden unipolare Umschaltimpulse über
Richtleiter zugeführt, und in die Anoden- oder Kathodenleitung der einen bzw. anderen
Tunneldiode ist die erste bzw. zweite Wicklung eines übertragers eingeschaltet.
Dabei erzeugt die beim Umschalten der einen Tunneldiode in der dieser Tunneldiode
zugeordneten Wicklung des übertragers bewirkte Stromänderung in der anderen Tunneldiode
zugeordneten Wicklung des übertragers einen Puls, der die andere Tunneldiode ebenfalls
umschaltet.The bistable flip-flop according to the invention contains two tunnel diodes set in a known manner via series resistors so that in each case a stable operating point in the range of high and low resistance is obtained for each tunnel diode. In the rest or working state of the bistable multivibrator, one tunnel diode is in the high resistance area and the other tunnel diode is in the low resistance area or vice versa. According to the invention, either the anodes or the cathodes of both tunnel diodes are supplied with unipolar switching pulses via directional conductors, and the first or second winding of a transformer is switched into the anode or cathode line of one or the other tunnel diode. The change in current in the transformer winding assigned to the other tunnel diode when switching over one tunnel diode in the winding of the transformer assigned to this tunnel diode generates a pulse which also switches the other tunnel diode.
Die Tunneldiode gemäß der Erfindung zeichnet sich durch einfachen
Aufbau und hohe Schaltgeschwindigkeit aus.The tunnel diode according to the invention is characterized by simple
Structure and high switching speed.
Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung, erläutert.Details of the invention are explained with reference to the drawing.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die beiden Tunneldioden
TD 1 und TD 2 über die Vorwiderstände R 1 bis R 4 gemäß Fig.
1 eingestellt. Es sei angenommen, daß sich die Tunneldiode TD 1 im
Arbeitspunkt Sl und die Tunneldiode TD2 im Arbeitspunkt S2 befindet. Wird
der Eingangsklemme E ein positiver Impuls zugeführt, so wird dieser über
die Koppeldioden D 1 und D 2 den Anoden der Tunneldioden TD
1 und TD 2 zugeführt. Wegen der unterschiedlichen Spannungsabfälle an den
Widerständen R 1 und R 3 - bedingt durch die verschiedenen
Arbeitspunkte, in denen sich die Tunneldioden befinden - wird die Koppeldiode
D 2 mehr in Durchlaßrichtung vorgespannt als die Diode D 1.
Der der Eingangsklemme E zugeführte positive Impuls wird deshalb überwiegend
an der Tunneldiode TD 1 wirksam und schaltet diese von dem ArbeitspunktS1
in den ArbeitspunktS2 um. Der über die KoppeldiodeD1 an die TunneldiodeT2 Cre
, langende Eingangsimpuls bewirkt dagegen keine Änderung des Schaltzustandes
der Tunneldiode TD 2,
da sich diese Tunneldiode bereits im Arbeitspunkt
S2 befindet. Die durch das Umschalten der Tunneldiode TD1 bewirkte Stromänderung
ruft in den Wicklungen des übertragers UT entsprechende Spannungsänderungen hervor.
Die Wicklung W 2 ist so gepolt, daß der Anode der Tunneldiode TD 2 in diesem Fall
ein negativer Spannungsiinpuls zugeführt wird. Dieser negative Impuls verursacht
seinerseits ein Umschalten der Tunneldiode TD2 vom Arbeitspunkt S2 nach dem
Arbeitspunkt Sl. Wird der EingangsklemmeE erneut ein positiver Impuls zugeführt,
so vollzieht sich der umgekehrte Vorgang, d. h., die Tunneldiode TD 2 wird
von dem Arbeitspunkt S 1 in den Arbeitspunkt S 2 und die Tunneldiode
TD 1 vom Arbeitspunkt S2 in den Arbeitspunkt Sl umgeschaltet. Bei
diesem Kippvorgang wird in die Wicklung 3 des Übertragers UT ein positiver
Impuls erzeugt, der über den Koppelwiderstand R 5 an die Ausgangsklemme
A gelangt. An der Ausgangsklemme A kann der Steuereingang einer weiteren
Kippstufe gemäß Fig. 2 angeschlossen werden, so daß sich durch Hintereinanderschalten
mehrerer
IGppstufen nach Fig. 2 ein mehrstuflger Binärzähler ergibt.In the embodiment according to FIG. 2, the two tunnel diodes TD and TD 1 2 1 are set via the resistors R 1 to R 4 of FIG.. It is assumed that the tunnel diode TD 1 is located at the operating point S1 and the tunnel diode TD2 is located at the operating point S2 . If the input terminal E is supplied with a positive pulse, it is supplied to the anodes of the tunnel diodes TD 1 and TD 2 via the coupling diodes D 1 and D 2. Because of the different voltage drops across the resistors R 1 and R 3 - due to the different working points at which the tunnel diodes are located - the coupling diode D 2 is more forward-biased than the diode D 1. The positive pulse fed to the input terminal E is therefore mainly effective at the tunnel diode TD 1 and switches it from the operating point S1 to the operating point S2. On the other hand, the long input pulse to the tunnel diode T2 Cre, via the coupling diode D1 does not change the switching state of the tunnel diode TD 2, since this tunnel diode is already at the operating point S2 . The change in current caused by switching the tunnel diode TD1 causes corresponding voltage changes in the windings of the transformer UT. The winding W 2 is polarized so that a negative voltage pulse is fed to the anode of the tunnel diode TD 2 in this case. This negative pulse in turn causes the tunnel diode TD2 to switch from operating point S2 to operating point S1. If the input terminal E is again supplied with a positive pulse, the reverse process takes place, i. That is, the tunnel diode TD 2 is switched from the working point S 1 to the working point S 2 and the tunnel diode TD 1 is switched from the working point S2 to the working point S1. During this tilting process, a positive pulse is generated in the winding 3 of the transformer UT which reaches the output terminal A via the coupling resistor R 5. At the output terminal A of the control input of a further flip-flop circuit according to FIG. 2 to be connected, so that a binary counter mehrstuflger obtained by cascading multiple IGppstufen of FIG. 2.
Der übertrager UT muß nicht notwendigerweise drei getrennte Wicklungeri
1 bis 3 besitzen, vielmehr ist es bei der erforderlichen Polung der
einzelnen Wicklungen möglich, eine durchgehende Wicklung mit zwei Abgriffen gemäß
Fig. 2 zu benutzen. Die Bemessung des Übertragers UT richtet sich nach der Frequenz
der zu verarbeitenden Impulsfolgen. Während man beispielsweise bei tiefen Frequenzen
einen Cbertrager nüt Eisenkem verwenden kann, ist bei hohen Frequenzen ein übertrager
mit Feiritkern vorteilhafter. Bei höchsten Frequenzen verwendet man vorteilhaft
Luftspulen, die im Grenzfall aus niagnetisch gekoppelten Leitern bestehen können.The transformer UT does not necessarily have to have three separate windings 1 to 3 ; rather, given the required polarity of the individual windings, it is possible to use a continuous winding with two taps as shown in FIG. The dimensioning of the transformer UT depends on the frequency of the pulse trains to be processed. While you can use a transmitter with iron core, for example, for low frequencies, a transmitter with a Feirit core is more advantageous for high frequencies. At the highest frequencies, it is advantageous to use air-core coils, which in the borderline case can consist of niagnetically coupled conductors.