DE1169514B - Grundschaltungen zur logischen Verknuepfung und Speicherung von Informationen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche KL: 21 al-36/18

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

J 22778 VIII a / 21 al
6. Dezember 1962
6. Mai 1964

Die Erfindung betrifft Grundschaltungen zur logischen Verknüpfung und Speicherung von Informationen, mit einem Transistor in Emitterschaltung, dessen Basisspeichereffekt zur Verzögerung bzw. Speicherung ausgenutzt wird.

Es sind bereits logische Grundschaltungen bekanntgeworden, bei denen der sonst als Nachteil empfundene Basisspeichereffekt zur Verzögerung der Signale zwischen den einzelnen Stufen ausgenutzt wird. Der Vorteil dieser Grundschaltungen ist der, daß mit relativ langsamen Transistoren hohe Taktfrequenzen möglich sind. Weiterhin ist es möglich, nach diesem Prinzip bei gegebenen Transistoren höhere Taktfrequenzen als bei normaler Technik zu erreichen.

Die bisher bekannten Grundschaltungen dieser Art sind jedoch recht kompliziert aufgebaut, und die Verzögerungszeit der einzelnen Stufen ist weitgehend von den Transistordaten abhängig. Aus. diesem Grunde ist es bisher erforderlich gewesen, die Transistoren für diese Stufen einzeln auszusuchen, damit jeweils eine bestimmte Verzögerung pro Stufe gewährleistet ist.

Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, logische Grundschaltungen vorzuschlagen, die die eben aufgezeigten Nachteile vermeiden und sich durch besonders einfachen Aufbau und große Zuverlässigkeit auszeichnen. Die logische Grundschaltung, die mit einem Transistor in Emitterschaltung arbeitet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Basis mit einer ersten und der Kollektor des Transistors mit einer zweiten Taktimpulsquelle verbunden ist, welche erste Taktimpulsquelle Impulse liefert, die den Transistor sperren, und welche zweite Taktimpulsquelle Impulse liefert, die gegenüber den ersten entgegengesetzt gepolt sind und zeitlich zwischen diesen liegen, daß weiterhin die zu verknüpfenden Signale der Basis des Transistors zum Zeitpunkt der ersten Taktimpulse zuführbar sind und eine solche Polarität und Amplitude besitzen, daß sie die Sperrwirkung der ersten Taktimpulse stark überkompensieren und somit den Transistor ins Sättigungsgebiet steuern, und daß schließlich das Ausgangssignal zum Zeitpunkt der zweiten Taktimpulse am Kollektor des Transistors abgreifbar ist.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen in Verbindung mit den Figuren und der Figurenbeschreibung zu entnehmen.

Der Erfindungsgegenstand wird nun an Hand der Fig. 1 bis 15 beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Grundschaltungen zur logischen Verknüpfung
und Speicherung von Informationen

Anmelder:

International Standard Electric Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart W, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:

Frederick Henry Rees, London

Beanspruchte Priorität:
_ao Großbritannien vom 7. Dezember 1961 (43 899)

F i g. 2 eine Schaltung, wie in der F i g. 1 gezeigt, jedoch mit einer zusätzlichen Pufferstufe,

Fig. 3 eine Verzögerungskette, bestehend aus logischen Grundschaltungen und Pufferstufen,

Fig. 4 eine andere Verzögerungskette, bei der jedoch die einzelnen logischen Grundschaltungen widerstandsgekoppelt sind,

F i g. 5 eine Blockierschaltung,
F i g. 6 eine Pufferstufe in Emitterschaltung, die ähnlich wie die Schaltung gemäß der Fig. 5 aufgebaut ist,

F i g. 7 eine Verzögerungskette, bei der die Stufen durch Dioden miteinander gekoppelt sind,

Fig. 8 bis 13 verschiedene Schaltungen, die aus der in der F i g. 1 gezeigten Stufe in Kombination mit Verzögerungsleitungen bestehen,
Fig. 14 und 15 die Impulsformen für Zwei- und Dreiphasenbetrieb, eine Schaltungsanordnung für Dreiphasenbetrieb mit den dazugehörigen Impulsformen.

Die Erfindung basiert auf dem Effekt der Löcherspeicherung in der Basisregion eines Transistors. Besteht eine Raumladung in der Basiszone eines pnp-Transistors, so fließt beim Anlegen einer positiven Basisspannung ein Strom von der Basis, und zwar deshalb, weil diese positive Spannung die Entladung der Löcherladung beschleunigt, und zwar deshalb, weil die positive Spannung die Löcher von der Basisregion abzieht.

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Wird nun ein negativer Impuls auf die Basis gegeben, so bildet sich eine Raumladung (Löcherspeicherung) in der Basisregion des Transistors, da durch die Impulsübersteuerung das Abfließen der Löcherladung kompensiert wird. Wird jedoch eine Folge von negativen Impulsen auf die Basis gegeben, so erhöht zwar jeder Impuls die Basisladung, jedoch kann die Gesamtbasisladung einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten, welcher Grenzwert von den

Eigenschaften des Transistors und den umgebenden Bauelementen abhängig. Jeder negative Signalimpuls an der Basis zum Zeitpunkt der positiven Vorspannungsimpulse α+ überkompensiert diese und erhöht 5 die Basisraumladung. Die einzelnen Parameter der Schaltung sind so gewählt, daß, wenn ein Impuls unmittelbar nach dem Ende des Basisimpulses an den Kollektor gelegt wird, eine Kollektorausgangsspannung nur dann erreicht wird, wenn vorher zum Zeit-Kenndaten des Transistors und den umgebenden Bau- i° punkt der positiven Vorspannungsimpulse keine elementen abhängt. Dieser Grenzwert ist deshalb vor- negativen Impulse auf die Basis gegeben worden sind, handen, weil das Abfließen der Löcherladung expo- Dies ist erforderlich, damit die Aufladung durch eine nentiell erfolgt. Serie von Eingangsimpulsen auf einen solchen Wert

Zum Betrieb der erfindungsgemäßen logischen begrenzt wird, daß ein positiver Impuls α+, der Grundschaltungen (s. hierzu F i g. 1) sind Taktimpulse 15 nicht von einem Signalimpuls übersteuert wird, zuvorgesehen, um die Signalweitergabe zu bestimmten
Zeitpunkten vorzunehmen. Das hier beschriebene
Beispiel arbeitet mit zwei Taktimpulsfolgen α und b,
wobei es sich um alternierende Folgen handelt, d. h.
also jeweils ein Impuls des einen liegt im Impuls- 20
Zwischenraum der anderen Folge. Da zwei Impuls

folgen vorgesehen sind, kann dies als Zweiphasenbetrieb bezeichnet werden; natürlich ist auch ein Arbeiten der Schaltungen mit mehr als zwei Phasen möglich.

Um die Informationen um eine bestimmte Zeit verzögern zu können, wird während der Phase α auf die Basis des Transistors ein positiver Vorspannungsimpuls α+ gegeben, welcher Impuls einen Strom von

quelle α+ ist zum Zeitpunkt α positiv und zum Zeitpunkt b gleich Null. Über den Widerstand R 3 wird der Kollektor von einer Impulsquelle b —, die zum Zeitpunkt b eine negative Spannung und zum Zeit-Null besitzt, mit Spannungs-

sammen mit der vorgespannten Gleichspannung durch Kombination von Löchern und Elektronen genügt, um die Ladung in der Basisregion innerhalb eines Phasenintervalls auf den Wert Null zu bringen.

Die oben beschriebenen Verzögerungseinheiten verzögern also die Signalimpulse genau um den Zeitraum, der zwischen der Phase α und der Phase b bzw. der Phase b und der Phase α liegt. Sie können in Verbindung mit Dioden-Torschaltungen, Widerstands-25 Torschaltungen, gemischten Dioden- und Widerstands-Torschaltungen oder in Verbindung mit Pufferstufen verwendet werden.

Es erfolgt nun die Beschreibung der Schaltungsanordnung nach der F i g. 1 in allen Einzelheiten. Der

der Basis abzieht und die Entladung der Löcher- 30 Transistor T1 besitzt eine Eingangsleitung IP, die mit ladung aus der Basisregion beschleunigt. Gelangt nun der Basis verbunden ist, und auf die eine positive ein negativer Eingangsimpuls zum Zeitpunkt α auf Vorspannung (Gleichspannung) über den Widerstand die Basis, der eine solche Amplitude besitzt, daß er Rl gelangt. Ebenso wird die Basis über den Widerden Effekt des positiven Vorspannungsimpulses α+ stand R 2 mit positiven Vorspannungsimpulsen a+ überkompensiert, so hat dies zur Folge, daß noch 35 versorgt. Die Spannung der Impulsvorspannungszur Phase b der Kollektor des Transistors gesät- — - -

tigt ist.

Wird also zum Zeitpunkt b auf den Kollektor des
Transistors ein negativer Impuls b — gegeben, während vorher während der Phase α ein negativer Signal- 4° punkt α den Wert impuls auf die Basis gelangt war, so wird der Ab- impulsen versorgt, frageimpulsft— am Kollektor kurzgeschlossen. Ge- In der Abwesenheit eines Eingangsimpulses an der

langte jedoch zur Phase α kein negativer Signal- Leitung/P bewirkt die kombinierte Wirkung der impuls auf die Basis, so ist am Kollektor zur Phase b Vorspannung durch die Gleichspannung (+) und die ein negativer Impuls abnehmbar, der von der Impuls- 45 Impulse α+, daß die Löcherladung von der Basis quelle b — herrührt. während der Phase α abgezogen wird. Gelangt nun

Die oben beschriebenen Eigenschaften sind fre- ein negativer Impuls, der z. B. eine binäre »1« repräquenzabhängig, d. h. für einen bestimmten Transi- sentiert, auf den Eingang IP, so überkompensiert er stör kann nur innerhalb eines bestimmten Frequenz- die positiven Vorspannungen an der Basis des Tranbereiches dieser Effekt erhalten werden. Die Ge- 50 sistorsTl und zieht Minoritätenträger (Löcher) aus schwindigkeit des Abfließens der Löcherladung kann dem Emitter des Transistors. Hierdurch fließt Strom durch Ändern der Spannungsverhältnisse an der vom Emitter zur Basis. Durch den Löcherspeicher-Basis des Transistors beeinflußt werden. In den nach- effekt bleibt die Basisregion geladen, auch wenn der folgend beschriebenen Schaltungsanordnungen sind negative Impuls geendet hat. Hierdurch ist der Trandeshalb die Transistoren durch eine Gleichspannung 55 sistor zum Zeitpunkt des nächsten Abfrageimpulses b vorgespannt (positiv für einen pnp-Transistor, und noch leitend, so daß der Impuls b — kurzgeschlossen zwar erfolgt dieses zusätzlich zu den vorher erwähn- wird und am Ausgang OP kein Ausgangssignal auften positiven Vorspannungsimpulsen α+). Durch tritt. Der ganze Strom der Impulsquelle b — fließt diese positive Gleichspannung können die Arbeits- also durch den Transistor Tl. War jedoch vorher eigenschaften der Schaltungsanordnung weitgehend 60 kein negativer Impuls an der Basis, was z. B. der den gewünschten Eigenschaften angepaßt werden. In binären Bedeutung »0« entspricht, so ist der Trangewissen Fällen ist es jedoch auch vorteilhaft, nur sistor während der negativen Kollektorimpulse b — die positiven Vorspannungsimpulse σ+ zu benutzen. gesperrt, so daß am Ausgang OP ein Ausgangssignal Durch die Vorspannung der Basis — sei es durch abgenommen werden kann. Das bedeutet also, daß Gleichspannung und/oder Vorspannungsimpulse — 65 die Ausgangsspannung der Impulsquelle b — an der kann das Abfließen der Raumladung in der Basis- Ausgangsleitung OP voll zur Verfügung steht, region in einer genau bestimmten Weise beeinflußt Ein Impuls während der Phase a, der eine »1« re~

werden. Die Entladegeschwindigkeit ist dabei von den präsentiert, erzeugt also keinen Ausgangsimpuls zur

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Phaseb und kein Impuls zur Phase«, was der bi- Null. Ähnlich werden die Kollektoren von den Imnären »0« entspricht, erzeugt ein Ausgangsimpuls zur pulsquellen 2a— und 2b — gespeist; in diesem Fall Phase b. Wie in binären Schaltungen gebräuchlich ist, ist also der Faktor (s. oben) A = 2. Ebenso ist zu entsprechen ein negativer Impuls zur Phase α und sehen, daß die Kollektorspeisung der Pufferstufen kein Impuls zur Phase b der binären »1«, während 5 zwischen«— und b — abwechselt, kein negativer Impuls zur Phase α und ein Impuls F i g. 4 zeigt eine Kette von Verzögerungseinheiten,

zur Phase δ eine binäre »0« bedeuten. Da die Schal- die durch einzelne Widerstände miteinander gekoppelt tung eine Verzögerung bewirkt und ebenfalls die Be- sind.

deutung »Impuls« und »kein Impuls« (wobei die Die Verzögerungseinheiten, wie sie beschrieben

letzte die logische Inversion bedeutet) vertauscht, io worden sind, können benutzt werden, um eine defikann diese als Verzögerungsglied oder als Verzöge- nierte Verzögerung zu erhalten. Bei der Benutzung rungsinverter bezeichnet werden. einer Stufe beträgt die Verzögerung eine halbe Im-

In einigen Fällen kann es von Vorteil sein, daß pulsperiode der Taktimpulse, bei zwei Stufen eine die Gleichspannungsvorspannung und die Impulsvor- volle Periode usw. Weiterhin können die einzelnen spannung der Basis über einen gemeinsamen Wider- 15 Stufen dazu bnutzt werden, einen Umlaufspeicher aufstand erfolgt. In einem solchen Fall kann eine ein- zubauen. Hierbei ist die letzte Stufe mit der ersten zelne Vorspannungsquelle benutzt werden (nicht ge- Stufe zu einer Kette verbunden. Es ist also möglich, zeigt), die Impulse und Gleichspannung liefert, um eine Art Verzögerungsleitungsspeicher aufzubauen dann verschiedene Verzögerungseinheiten zu ver- (wie sie in Rechnern benutzt werden), indem eine sorgen. 20 passende Anzahl von Verzögerungseinheiten mitein-

F i g. 2 zeigt eine Verzögerungseinheit mit einem ander verbunden werden.

Transistor T 2, dem ein weiterer Transistor Γ 3 folgt. Die Schaltung der Fig. 5 besteht aus einem ersten

Der erste Transistor Γ 2 arbeitet genauso wie der Transistor Γ10, der eine Blockierschaltung darstellt Transistor Π der Fig. 1, und der Transistor Γ3 und dem ein weiterer Transistor Γ11 folgt, der als wirkt als Pufferstufe. Der Transistor Γ 2 der Verzöge- 25 Verzögerungseinheiit (in der beschriebenen Weise) rungseinheit besitzt einen Kollektorwiderstand R 4, dient. Das Tor hat einen Basiseingang/Pl über eine dessen Wert um einen Faktor A größer ist als der ftC-Kombination, wobei der Kondensator dazu dient, bisherige Kollektorwiderstand in den Verzögerungs- die Steilheit der Impulse zu verbessern. Als Emeinheiten ohne Pufferstufe. Die über den Widerstand gangssignal dient ein negativer Impuls zur Phase b. A4 an den Transistor Γ2 gelegte Impulsspannung 30 Zusätzlich ist auch noch ein Kollektoreingang/P2 b— ist ebenfalls um diesen Faktor^! größer als bei vorhanden, der durch Impulse zur Phase & gesteuert der Verzögerungseinheit ohne Pufferstufe. Der Fak- werden kann. Es ist zu sehen, daß diese Schaltungstor A ist größer als 1, so daß die an die Basis der anordnung am Kollektor nur dann ein Ausgangssignal Pufferstufe gelegte Spannung durch den Spannungs- abgibt, wenn am Eingang/Pl kein Eingangsimpuls abfall am Widerstand nicht geringer ist als die Span- 35 liegt. Diese Kombination einer Blockierschaltung mit nungiz— ist. einer Verzögerungseinheit kann als Spannungsblok-

Die Taktimpulse a— sind zum Zeitpunkt α negativ kierschaltung bezeichnet werden, und zum Zeitpunkt b gleich Null, wobei die Ampli- F i g. 6 zeigt eine Pufferstufe in Emitterschaltung,

tude genauso groß ist wie die der Taktimpulseb—. die von der Blockierschaltung (Fig. 5) abgeleitet

Die Pufferstufe mit dem Transistor Γ3 ist eine 40 worden ist. Diese Stufe (Fig. 6) kann in Verbindung einfache Kollektorstufe, deren Kenndaten so sind, mit Verzögerungseinheiten als Pufferstufe eingesetzt daß sie gesättigt wird, wenn ein Impuls am Eingang werden.

liegt. Wichtig ist noch, zu bemerken, daß die hier Die Verzögerungseinheiten können, wie schon ergezeigte Kollektorstufe ihre Speisespannung nur aus wähnt wurde, in beliebiger Weise miteinander verder Taktimpulsquelle er— bezieht. 45 bunden werden, wobei entweder Widerstands- oder

Die Pufferstufe kann mit einer Diode Dl versehen Diodenkopplung eingesetzt wird. Bei der Diodenwerden, die dazu dient, die in der Ausgangskapazität kopplung zwischen zwei Verzögerungseinheiten kann, aufgeladene Ladung bei einem Ausgangsimpuls wenn Siliziumdioden benutzt werden (Fig. 7), der schneller zu entladen. Diese Diode ist nicht immer Knick in der Vorwärtsrichtung der Siliziumdiode so notwendig. Weiterhin kann eine weitere Diode/)2 50 ausgenutzt werden, daß der TransistorΓ12 im leivorgesehen werden, die den Widerstand R 5 ersetzt tenden Zustand gesättigt wird, wodurch dann der und als Kurzschluß für irgendeine in positiver Rieh- Transistor Γ13 gesperrt wird.

tung gehende Rückkopplung dient. Dort wo die Die zweite der in der Fig. 7 gezeigten Dioden

Speisung der Verzögerungseinheiten über Dioden kann durch einen Widerstand ersetzt werden, so daß erfolgt, ist eine solche Diode D 2 jedoch nicht 55 dann eine gemischte Dioden-Widerstands-Kopplung notwendig. Eine Pufferstufe, wie sie in der Fig. 2 vorliegt. Eine Diode mit besonderen Kenndaten gezeigt ist, ist in der Lage, bis zu acht Stufen aus- allein könnte unter gewissen Umständen benutzt werzusteuern. den. Ebenso können die Verzögerungseinheiten wech-

Fig. 3 zeigt nun eine Kette, die aus einer abwech- selstromgekoppelt werden, wenn die erste Diode selnden Hintereinanderschaltung von Verzögerungs- 60 durch einen Kondensator ersetzt wird. In diesem Fall ketten und Pufferstufen besteht. Es ist zu sehen, daß muß die Kondensator-Dioden-Verbindung über eine die Basis der Verzögerungsstufe T 4 von einer Gleich- andere Diode auf einem passenden Gleichspannungsspannung und von Impulsen b+ und die Basis der pegel, z.B. 1 Volt, festgehalten werden. Werden die nächsten Verzögerungsstufe Γ 6 von einer Gleich- Verzögerungseinheiten in Verbindung mit Widerspannung und von Impulsen a+ vorgespannt wird. 65 standstorschaltungen benutzt, kann nur eine begrenzte Die α+-Impulse sind während der Phase α positiv Anzahl von Toreingängen angeschlossen werden, wound während der Phase b gleich Null. Die b-\—Im- bei gleichzeitig zwei Eingänge niemals zur gleichen pulse sind zur Phase b positiv und zur Phase α gleich Zeit ein Signal führen sollten.

In der Schaltung nach der Fig. 8 sind mit der Basis des Transistors Γ14 drei Eingangsleitungen verbunden. Der erste dieser Eingänge, und zwar der Eingang^, ist über ein Stück Verzögerungsleitung!) angeschlossen, wodurch eine Verzögerung gleich dem Abstand zwischen den a- und ö-Impulsen erzeugt wird. Das Verzögerungsleitungskabel mit dem Wellenwiderstand Z₀ ist mit einem Widerstand R 6 abgeschlossen. Diese eben beschriebene Verzögerung ohne Spannungsinversion bedeutet eine logische Inversion.

Die anderen beiden Eingänge B und C sind über Entkopplungsdioden und einen Widerstand R 7 {Rl = R6) mit der Basis des Transistors Γ14 verbunden. Die Eingangsimpulse am Eingang A sind zur Phase Z> und die der Eingänge B oder C zum Zeitpunkt der dieser Phase b folgenden Phase α vorhanden. Das Ausgangssignal ist also gemäß der Bedingung Z+J5+C verknüpft und steht zur Phase b zur Verfügung, also nach dem Zeitpunkt der Wirksamkeit des Eingangs A. Bei diesem Beispiel gilt weiterhin die Annahme, daß kein Ausgangsimpuls eine logische »1« und ein Impuls eine logische »0« darstellt.

Die Halbleiterdiode D 3, die gestrichelt gezeichnet ist, reduziert Reflexionen in der Verzögerungsleitung; sie ist jedoch nicht in allen Fällen notwendig.

Wird die Basis einer Schaltung, die ähnlich der der F i g. 8 ist, mit einer Vorspannung versehen, die aus einer Gleichspannung und b+-Impulsen besteht, und erfolgt die Kollektorspeisung durch a—Impulse, so wird eine etwas andere logische Funktion durchgeführt. In diesem Fall gelangt ein Signal auf den Eingang A zur Phase a, bezeichnet als a 1, und an den Eingängen B und C tauchen Impulse auf in der folgenden Phase b oder b 1. Das Ausgangssignal repräsentiert dann die logische Verknüpfung ÜB C zur Phase al, wenn kein Ausgangssignal des Transistors nicht als Bedeutung »1« gewertet wird.

In der Schaltung nach der F i g. 9 haben die Widerstände!? 6 und RS beide den WertZ₀, und die Verzögerungsleitung D besitzt eine Verzögerungszeit T_D, wobei T₀ zwischen 0 und T_P/2 liegt. Die Größe T_P entspricht einer vollen Periode der Impuls-Speisespannung.

Fig. 11 zeigt eine Stufe in einem System, das drei Eingänge^, B und C besitzt und bei dem die Eingangsimpulse (wenn überhaupt) zum Zeitpunkt α auftauchen. Diese drei Eingänge sind an eine Verzögerungsleitung!) mit einer Verzögerung zwischen T_Pl2 bis Tp angeschlossen. Mit einer solchen Schaltungsanordnung wird zum Ausgang hin die logische Verknüpfung A+B+C, d.h. inklusives ODER, oder ABC, d. h. UND durchgeführt werden, je nachdem wie die Schaltungsanordnung benutzt wird. Repräsentiert ein Impuls eine logische »1« und kein Impuls eine logische »0«, so ist die Schaltungsanordnung eine ODER-Schaltung, jedoch mit den Ausgangsbedeutungen umgekehrt. Dies kann auch als NOR-Schaltung bezeichnet werden, wenn keine Inversion der Bedeutung durchgeführt wird. Repräsentiert ein Impuls am Eingang eine »0«, so liegt eine UND-Schaltung vor, wobei eine »1«, also keine Impulse zum Zeitpunkt a, an den drei Eingängen somit zum nächsten Zeitpunkt α einen Ausgangsimpuls am Ausgang erscheinen läßt. Diese Schaltungsanordnung erlaubt es also, ein logisches System im Einphasenbetrieb aufzubauen, wobei dann die Eingangstore dieser Stufen zwischen UND und ODER wechseln.

Die Fig. 12 und 13 zeigen zwei Schaltungen, bei denen die Verzögerungsleitungen eine größere Verzögerung besitzen und jeweils zwei Stufen eines Umlaufspeichers miteinander verbinden. In der Fig. 12 ist / der Dateneingang und E ein Löscheingang. Die Widerstände R 6 und jR8 besitzen den Wert Z₀. Die Arbeitsweise dieser Schaltung ist ohne weiteres der vorhergehenden Beschreibung zu entnehmen. Fig. 13 ist ein Einphasensystem, bei dem die Verzögerungsleitungen eine gegenüber denen der F i g. 12 abweichende Länge haben. In diesen beiden Schaltungen sind gestrichelt Dioden gezeichnet, die Reflexionen verhindern sollen.

Die bisher beschriebenen Schaltungen arbeiten meistens nach dem Zweiphasensystem, wobei die Impulsformen in der Fig. 14 gezeigt sind. Der untere Impulszug ist derjenige, von dem alle anderen abgeleitet werden. Die Impulsformen für ein Dreiphasensystem sind in der Fig. 15 gezeigt. In dieser Figur zeigen die Kurven/, ii, und Ui die Hauptimpulse, aus denen sechs andere Impulsformen IV b 3 IX abgeleitet werden. Dies sind drei negative Impulsformen I α, Πα und III α, wie sie in den Kurven IV, V und VI gezeigt sind, und drei positive Impulsformen Ib, Hb und IIIb, wie sie in den Kurven VII, VIII und IX gezeigt sind.

Positive Impulse α und negative Impulse b können — falls sie notwendig sind — durch einfache Inversion aus diesen sechs Impulsformen abgeleitet werden.

Fig. 16 zeigt eine einfache Puffer-Inverterstufe, wie sie in einem Dreiphasensystem benutzt wird. Zusätzlich sind noch die zur Erläuterung dienenden Impulsformen aufgezeichnet. Mit dieser Schaltung können Diodentorschaltungen oder oben beschriebene Verzögerungsleitungen kombiniert werden. Soll ein Vierphasenbetrieb durchgeführt werden, so werden zwei gegeneinander verschobene Hauptgruppen von Impulsformen benutzt. An Stelle der Rechteckimpulse (wie beschrieben wurde) können auch Sinusspannungen benutzt werden.

Weiterhin muß noch bemerkt werden, daß, wenn an Stelle von pnp-Transistoren npn-Transistoren benutzt werden, alle Polaritäten der Schaltungen umgekehrt werden müssen. Selbstverständlich können auch Stufen mit pnp-Transistoren und Stufen mit npn-Transistoren miteinander kombiniert werden.

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Grundschaltung zur logischen Verknüpfung und Speicherung von Informationen, mit einem Transistor in Emitterschaltung, dessen Basisspeichereffekt zur Verzögerung bzw. Speicherung ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis mit einer ersten (a+) und der Kollektor des Transistors (Tl) mit einer zweiten Taktimpulsquelle (b~) verbunden ist, welche erste Taktimpulsquelle (α+) Impulse liefert, die den Transistor (Tl) sperren und weiche zweite Taktimpulsquelle (6—) Impulse liefert, die gegenüber den ersten (a+) entgegengesetzt gepolt sind und zeitlich zwischen diesen liegen, daß weiterhin die zu verknüpfenden Signale (Eingang /P) der Basis des Transistors zum Zeitpunkt der ersten Taktimpulse (a+) zuführbar sind und eine solche Polarität und Amplitude besitzen, daß sie die Sperrwirkung der ersten Taktimpulse (α+) stark überkompensieren und somit den Transistor ins Sättigungsgebiet steuern, und daß schließlich

das Ausgangssignal (Ausgang OP) zum Zeitpunkt der zweiten Taktimpulse (b—) am Kollektor des Transistors abgreifbar ist.

2. Grundschaltung nach Anspruch 1 mit einem pnp-Transistor, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis etwas positiv vorgespannt ist und die erste Taktimpulsquelle (a+) Impulse positiver und die zweite (b —) Impulse negativer Polarität liefert und daß die zu verknüpfenden Eingangssignale (Eingang/P) negative Polarität besitzen.

3. Grundschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Taktimpulsquelle (b—) über einen Widerstand (R 3) mit dem Kollektor des Transistors (Tl) verbunden ist und als einzige Speisespannungsquelle dient.

4. Schaltungsanordnung mit einer logischen Grundschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kollektor des Transistors der logischen Grundschaltung eine Pufferstufe mit einem weiteren Transistor in Emitterschaltung angeschlossen ist, wobei der Kollektorwiderstand des Transistors der logischen Grundschaltung um einen bestimmten Faktor und die Amplitude der zweiten Taktimpulsquelle ebenfalls um diesen Faktor gegenüber den Werten der Pufferstufe erhöht sind (Fig. 4).

5. Schaltungsanordnung mit einer logischen Grundschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kollektor des Transistors (T2) der logischen Grundschaltung eine Pufferstufe mit einem weiteren Transistor (Γ3) in Kollektorschaltung angeschlossen ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterwiderstand der in Kollektorschaltung arbeitenden Pufferstufe (T 3) durch eine Diode (D 2) ersetzt ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Emitter und Kollektor des Transistors (T 3) der Pufferstufe in an sich bekannter Weise eine Diode (Dl) so geschaltet ist, daß hierdurch Basisspeichereffekte im Puffertransistor (Γ3) weitgehend unterdrückt werden.

8. Verzögerungskette, bestehend aus mehreren Schaltungsanordnungen nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang jeder Pufferstufe (T 5) mit dem Eingang der nachfolgenden logischen Grundschaltung (T 6) verbunden ist und daß die zweiten Taktimpulse (2 b—) der logischen Grundschaltungen mit den ersten Taktimpulsen (b+) der nächsten logischen Grundschaltung (T 4) synchron sind.

9. Verzögerungskette nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schaltungsanordnungen, bestehend aus je einer logischen Grundschaltung und einer Pufferstufe, über eine Serienschaltung von einer Diode und einem Widerstand miteinander gekoppelt sind.

10. Verzögerungskette, bestehend aus mehreren Schaltungsanordnungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferstufe in Emitterschaltung arbeitet und die ersten Impulse (b+) aller logischen Grundschaltungen synchron zu den Kollektorimpulsen (b—) der Pufferstufe sind und daß jede logische Grundschaltung mit der vorhergehenden Pufferstufe über einen Widerstand gekoppelt ist (Fig. 4).

11. Umlaufspeicher, aufgebaut mit einer Verzögerungskette nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der letzten Pufferstufe mit dem Eingang der ersten logischen Grundschaltung gekoppelt ist, daß die Eingangsleitung des Speichers mit dem Eingang der logischen Grundschaltung und die Ausgangsleitung des Speichers mit dem Ausgang der letzten Pufferstufe verbunden ist.

12. Schaltungsanordnung, aufgebaut mit mehreren logischen Grundschaltungen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese im Zweiphasenbetrieb mit zwei sich abwechselnden Impulsfolgen (a und b) arbeiten und daß jeweils eine Stufe mehrere bzw. mehrere Stufen eine Stufe ansteuern.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor die Eingänge der logischen Grundscnaltungen teilweise eine Verzögerungsleitung (D) geschaltet ist, deren Verzögerung der Zeitdifferenz zwischen den beiden sich abwechselnden Impulsfolgen (a und b) entspricht.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an die Basen der logischen Grundschaltungen zur Durchführung logischer Operationen mehrere Eingänge angeschlossen sind.

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung für eine längere Verzögerung als für die Zeit zwischen zwei sich abwickelnden Impulsfolgen bemessen ist.

16. Umlaufspeicher, aufgebaut mit einer oder mehreren Schaltungsanordnungen gemäß der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere dieser Stufen zu einem Ring zusammengeschaltet sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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