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Und-Schaltung mit zwei getrennt von außen ansteuerbaren Transistoren
Die Erfindung betrifft eine Und-Schaltung, die in bekannter Weise zwei getrennt
von außen ansteuerbare Transistoren enthält.
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Für den Aufbau einer Und-Schaltung, d. h. einer Schaltung, die dann,
und nur dann ein Ausgangssignal abgeben soll, wenn an allen ihren Eingängen ein
Signal anliegt, ist bereits eine ganze Reihe von Vorschlägen bekanntgeworden.
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Eine einfache Schaltung arbeitet mit jedem ihrer Eingänge nachgeschalteten
Dioden über die, solange nicht an sämtlichen Eingängen ein Signal anliegt, so daß
mindestens eine der Dioden sich in leitendem Zustand befindet, die Speisespannung
abgeleitet wird, so daß am Ausgang ein negatives Potential herrscht. Erst dann,
wenn an sämtlichen Eingängen ein Signal vorhanden ist, so daß alle Dioden gesperrt
sind, kann die positive Speisespannung am Ausgang ein positives Potential hervorrufen.
Nachteilig ist bei dieser bekannten Schaltung, daß selbst bei niederohmiger Ansteuerung
mindestens die Vorderflanke des Ausgangsimpulses relativ flach verläuft, was sich
auch durch Nachordnung von Verstärkern nicht beheben läßt. Dies bedeutet aber, daß
die bekannte Und-Schaltung nur relativ langsam anspricht.
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Bekannt sind weiter mit Transistoren arbeitende Und-Schaltungen, bei
denen jedem Eingang ein Transistor zugeordnet ist, der im Ruhezustand leitet. Durch
Anlegen entsprechender Eingangssignale werden diese Transistoren vom leitenden Zustand
in den Sperrzustand übergeführt, und erst dann, wenn sämtliche Transistoren gesperrt
sind, kann ein Ausgangssignal abgegeben werden. Auch diese bekannten Schaltungen
haben den Nachteil, daß sie nur relativ langsam ansprechen, da bei jedem der Transistoren
für den übergang vom leitenden in den gesperrten Zustand eine endlich lange Schaltzeit
erforderlich ist. Außerdem wird das Ansprechen dieser bekannten Und-Schaltungen,
ganz gleich, ob sie mit Dioden oder mit Transistoren arbeiten, dadurch weiter verlangsamt,
daß sich die in der Schaltung unvermeidlich enthaltenen Widerstände, über die das
Ausgangssignal ausgelöst wird, zusammen mit den ebenfalls unvermeidlichen Schaltkapazitäten
weiterhin verzögernd auswirken.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine Und-Schaltung
zu entwickeln, die unter Vermeidung der Nachteile der eben geschilderten bekannten
Schaltungen eine wesentlich höhere Ansprechgeschwindigkeit aufweist und dieses Ziel
mit möglichst geringem schaltungstechnischem Aufwand erreicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer Und-Schaltung
mit zwei getrennt von außen ansteuerbaren Transistoren die Basis eines emitterseitig
angesteuerten Transistors über die Emitter-Kollektor-Strecke eines komplementären,
basisseitig angesteuerten Transistors mit dem den Eingängen und dem Ausgang gemeinsamen
Festpotential, das beispielsweise das Nullpotential sein kann, verbunden ist.
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Der wesentliche Unterschied der erfindungsgemäßen Schaltung gegenüber
den bisher bekannten liegt darin, daß die beiden Transistoren im Ruhezustand gesperrt
sind und bei Anlegen von Eingangssignalen in den leitenden Zustand übergeführt werden.
Mit Rücksicht darauf, daß beim Übergang eines Transistors vom gesperrten in den
leitenden Zustand bei passender Wahl des Ansteuerimpulses auch das Kollektorpotential
sich beliebig rasch ändern läßt, ergibt sich auf einfache Weise eine wesentliche
Erhöhung der Ansprechgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Und-Schaltung gegenüber
den bisher, bekannten Schaltungen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann man die Ansprechgeschwindigkeit
der Und-Schaltung noch weiter dadurch erhöhen, daß man das Steuerpotential des komplementären
Transistors, der basisseitig angesteuert wird, so wählt, daß er im übersteuerungsgebiet
arbeitet. Zweckmäßig ist es weiter, dem Ausgang der erfindungsgemäßen Schaltung
an sich bekannte Mittel zur Potentialverschiebung, wie beispielsweise Zenerdioden
oder Spannungsteiler, nachzuschalten. Man erhält dann einen auf jedes gewünschte
Festpotential bezogenen Ausgangsimpuls. Auf diese Weise lassen sich Verbindungen
der erfindungsgemäßen Schaltung mit gleichen oder anderen Nachfolgeschaltungen besonders
einfach gestalten.
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In der Figur ist ein mögliches Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Und-Schalutng dargestellt,
an Hand deren der Aufbau und die Wirkungsweise
der erfindungsgemäßen Schaltung noch etwas näher erläutert werden sollen.
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Die in dem dargestellten Beispiel positiv gedachten Eingangsimpulse
gelangen einerseits über die Klemmen 1 und 2 auf die Basis des npn-Transistors T2
und andererseits über die Klemmen 6 und 7 an den Emitter des pnp-Transistors T1.
Das Ausgangssignal kann an den Klemmen 5 und 7 abgenommen werden. Die Basis des
Transistors T1 ist einerseits mit dem Kollektor des Transistors T2 verbunden und
andererseits über den Widerstand R2 an das positive Potential - U an der
Klemme 3 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors Ti ist über den Widerstand
R1 mit dem negativen Speisepotential - U an der Klemme 4 verbunden.
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Die oben beschriebene Schaltung arbeitet nun auf die folgende Weise:
Solange wenigstens an einem der beiden Eingänge E2 (Klemmen 1 und 2) oder El (Klemmen
6 und 7) kein Eingangssignal anliegt, ist mindestens der mit diesem Eingang verbundene
Transistor T2 bzw. TI gesperrt. Sobald jedoch an beiden Eingängen ein positiver
Eingangsimpuls anliegt, wird einmal der npn-Transistor T2 durch sein dann positives
Basispotential in den leitenden Zustand übergeführt - bei hinreichender Größe des
Eingangsimpulses gelangt er in den übersteuerten Zustand - , und zum anderen arbeitet
dadurch der Transistor T1 in Basisschaltung und wird unter dem Einfluß des positiven
Emitterpotentials einerseits und dem Anliegen seiner Basis an dem naturgemäß negativeren
Festpotential über die praktisch widerstandslose Emitter-Kollektor-Strecke des übersteuerten
Transistors T2 andererseits sehr schnell leitend gesteuert, so daß sich das Potential
des mit dem Ausgang (Klemme 5) verbundenen Kollektors des Transistors T1 sehr rasch
von dem durch den Widerstand R1 und das Speisepotential - U gegebenen Ruhewert auf
den Wert des Festpotentials, das im gewählten Beispiel das Nullpotential ist, ändert.
Die Geschwindigkeit dieser Potentialänderung läßt sich in einfacher Weise durch
die Bemessung des am Emitter des Transistors T1 anliegenden Eingangsimpulses vergrößern.
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Die in der Figur dargestellte Schaltung, die mit positiven Eingangsimpulsen
arbeitet und dementsprechend auch einen positiven Ausgangsimpuls liefert, läßt sich
ohne weiteres auch für einen Betrieb mit negativen Impulsen umgestalten. Man muß
dazu lediglich die Transistoren TI und T., durch komplementäre Transistoren und
die Speisespannungen an den Klemmen 3 und 4 durch Spannungen umgekehrten Vorzeichens
ersetzen.