DE1182291B - Bistabile Kippschaltung - Google Patents

Bistabile Kippschaltung

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DE1182291B
DE1182291B DEB66591A DEB0066591A DE1182291B DE 1182291 B DE1182291 B DE 1182291B DE B66591 A DEB66591 A DE B66591A DE B0066591 A DEB0066591 A DE B0066591A DE 1182291 B DE1182291 B DE 1182291B
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Lucien Budts
Jeanne Baligant
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT Internat. KL: H 03 k Deutsche Kl.: 21 al - 36/18
Nummer: 1182 291
Aktenzeichen: B 66591 VIII a/21 al
Anmeldetag: 30. März 1962
Auslegetag: 26. November 1964
Die Erfindung betrifft eine bistabile Kippschaltung mit zwei Transistoren und einer einzigen, mit der Basis des einen der beiden Transistoren verbundenen Steuerklemme, die bei Empfang eines positiven Impulses das Kippen des Systems auslöst.
Bei solchen bistabilen Kippschaltungen ist es bekannt, Maßnahmen zum Beschleunigen der Umschaltegeschwindigkeit zu treffen, z. B. bei Rechenreihen und Impulsgebern.
Elektronische Schaltungen mit zwei Transistoren, die über zwei Klemmen gespeist und über zwei Klemmen gesteuert werden, sind auch bekannt. Je nachdem, ob die Spannung an der einen Steuerklemme unter einem ersten Schwellenwert oder zwischen diesem ersten und einem zweiten Schwellenwert oder auch über dem zweiten Schwellenwert liegt, ergibt sich, daß entweder der eine Transistor dauernder Leiter ist, während der andere Transistor blockiert ist oder umgekehrt, oder die Schaltung der beiden Transistoren arbeitet als Oszillator.
Es kann aber kein Impuls gespeichert werden, der zu einem bestimmten Zeitpunkt an der Steuerklemme erscheint.
Um diesen Mangel zu beseitigen und einen Impuls speichern zu können, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß eine mit einem Widerstand in Serie geschaltete Diode in Durchlaßrichtung zwischen die Basis des normalerweise leitenden Transistors und den Minuspol der Speisestromquelle des Kippkreises liegt, wobei die Kathode dieser Diode derart mit der Steuerklemme verbunden ist, daß ein in bezug auf die Spannung an der den Emittern der beiden Transistoren gemeinsamen Klemme positiver Kippimpuls an der Steuerklemme das Kippsystem umschaltet.
Weiter ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine Mehrzahl von über Dioden mit Kollektoren der beiden Transistoren verbundenen Betriebsklemmen vorgesehen, wobei die Anode der einen Diode mit dem Kollektor des normalerweise nicht durchlässigen Transistors verbunden ist, während die Kathode dieser Diode derart an eine Widerstandsbrücke geschlossen ist, daß die totale oder teilweise Benutzung der dem Transistor zugeordneten Betriebsklemmen, bei von der positiven Klemme der Stromquelle abgezweigten und das Auftreten von veränderlichen Spannungen an den Klemmen des zwischen den Kollektor des einen Transistors und die negative Klemme der Stromquelle geschalteten Widerstands bewirkenden, bekannten Impedanzen, den Polarisationsstrom an der Basis des normalerweise durchlässigen Transistors nicht beeinflußt, der von den Widerständen kommt, welche mit den am Minuspol der Strom-Bistabile Kippschaltung
Anmelder:
Societe de Diffusion d'Equipements
Electroniques (S. D. E. E.), Paris
Vertreter:
Dr. H. Haalck, Rechtsanwalt,
Hamburg 20, Goernestr. 12
Als Erfinder benannt:
Lucien Budts,
Francois de Senigon de Roumeford,
Jeanne Baligant, Paris
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 30. März 1961 (857 337)
quelle liegenden Widerständen in Serie geschaltet sind, wobei das Erscheinen eines Impulses in dem Transistor die Diode durchlässig macht und somit das Kippen der Schaltung bewirkt.
In der Zeichnung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, ist
F i g. 1 die schematische Darstellung eines aus Arbeitsblocks oder elektronischen Kippsystemen bestehenden bistabilen Multivibrators und
F i g. 2 die schematische Darstellung eines selbst- oder fremdgesteuerten Steuerblocks.
Ehe die Aufgabe der erfindungsgemäßen Verbesserungen genauer erläutert wird, werden der Aufbau und die Merkmale des in Fig. 1 dargestellten bistabilen Multivibrators kurz zusammengefaßt.
Das elektronische Kippsystem weist zwei Transi storen Tl und T 2 auf, von denen der eine gesperrt ist, wenn der andere offen ist
Als Steuerpunkt dient eine Klemme 7. Wenn an diesem Steuerpunkt kein Impuls vorhanden ist, befindet sich der Arbeitsblock in Ruhe. Die Klemme 1 liegt dann an einer Spannung, die im wesentlichen der des Eingangs 9 entspricht und die Klemme 15 an einer von der Spannung des Eingangs 9 sehr unterschiedlichen Spannung von etwa —24 Volt.
Wenn an der Klemme 7 ein Impuls eintrifft, mit dem ihr das positive Potential zugeführt wird, befin-
409 729/348
det sich der Arbeitsblock in der Arbeitsstellung, und die Klemme 1 erhält eine Spannung von — 24 Volt und die Klemme 15 ein Spannung, die im wesentlichen der des Eingangs 9 entspricht.
Die Einrichtung wird über den Eingang 5 gespeist, der an die Spannung — 24 Volt angeschlossen ist, während der Eingang 10 an den Pluspol angeschlossen ist.
Die Eingänge 9 sind allen Arbeitsblöcken gemeinder Klemme 1 und somit an der Schaltbrücke Rl und R9 wird stärker.
Bei einem bestimmten Wert dieser Spannungsänderung wird die Basis des Transistors T 2 negativ, so daß dieser Transistor Durchgang bekommt. Die Diode D1 beschleunigt diesen Vorgang, indem sie über den Widerstand Ä8 die Vorspannung des Transistors Tl vermindert.
Das Kippen in die Arbeitsstellung erfolgt ruck
sam und müssen untereinander verbunden werden. 10 artig und innerhalb weniger Mikrosekunden.
Ein derartiger Block hat folgende Merkmale: Wenn der Arbeitsblock an Spannung gelegt wird und ein Steuerimpuls fehlt, geht der Arbeitsblock in Ruhestellung, und der Transistor T 2 wird gesperrt, während der Transistor Tl freigegeben wird.
Die Basis des Transistors T 2 liegt in einer Schaltbrücke mit den Widerständen Rl, Rl und R9. Der Widerstand R 9 ist beim Anlegen an die Spannung mit dem Widerstand R10 parallel geschaltet, während der Kondensator C5 nicht geladen ist.
Die Basis des Transistors T1 liegt in der Schaltbrücke mit dem Widerstand R 4 einerseits und den Widerständen R 8 und R 6 andererseits. Die Widerstände R 8 und R 6 sind über eine Diode D1 mit dem Widerstand R11 parallel geschaltet.
Daraus geht hervor,, daß die Basis des Transistors T 2 positiv polarisiert und dieser Transistor daher gesperrt ist. An den Widerstand R 3 gelangt keine Spannung, und die Klemme 15 liegt an einer Spannung von etwa — 24 Volt.
Die Basis des Transistors Tl ist negativ vorgespannt, und dieser Transistor ist daher entsperrt, wobei der Emitter- und Kollektorstrom durch die Widerstände R1 und R1 gehemmt wird. Die Spannung zwischen den Klemmen 9 und 1 möglichen Minimum.
Die Arbeitsweise ist so, als ob zwischen den Klemmen 9 und 1 ein geschlossener Kontakt bestünde, der als Ruhekontakt wirkt. Da die Spannung zwischen Das Kippen des Blocks in die Ruhestellung erfolgt ebenso ruckartig durch ein Steuerpotential konstanter oder wechselnder Frequenz.
Wenn im ersten Fall an dem Eingang 7 kein Potential vorhanden ist, beispielsweise nach Öffnen eines Unterbrechers, wird die Basis des Transistors Tl über den Widerstand All und die Diode D2 negativ vorgespannt. Der Transistor T1 wird freigegeben, und die negative Spannung des An-Schlusses 1 wird erhöht, wodurch der Transistor T 2 gesperrt wird.
Zwischen den Eingängen 1 und 9 mit im wesentlichen gleicher Spannung besteht ein »geschlossener Ruhekontakt«.
Zwischen den Klemmen 9 und 15 besteht ein erheblicher Spannungsunterschied und somit ein »offener Arbeitskontakt«.
Im zweiten Fall wird eine veränderliche Spannung an die Klemme 7 gelegt, indem beispielsweise zwisehen den positiven Pol und die Klemme 7 der ständig wachsende Widerstand X zwischengeschaltet wird. Dann wiederholt sich der gleiche, oben beschriebene Vorgang.
Schließlich kann der Arbeitsblock selbstgesteuert liegt bei dem 35 sein.
Es wird angenommen, daß die Klemme 7 einen Kippimpuls erhalten hat und der Arbeitsblock dadurch in die Arbeitsstellung gekippt ist. Wenn bei Abschalten des Kippotentials verhindert werden
den Klemmen 9 und 15 den möglichen Maximalwert 40 soll, daß der Block in die Ruhestellung zurückkippt, hat, kann der Kontakt zwischen den Klemmen 9 und darf die Basis des Transistors Tl über den Wider-15 als »offen« bezeichnet werden; es ist somit der stand R11 nicht negativ vorgespannt werden. Hierzu Arbeitskontakt. genügt es, eine positive Spannung an die Klemme 8
Das Kippen des Arbeitsblocks in die Arbeitsstel- zu legen, was entweder durch direkte Verbindung lung erfolgt ruckartig und kann durch einen Steuer- 45 dieser Klemme über einen Unterbrecher I1 an den impuls von konstanter oder wechselnder Frequenz Pluspol oder über einen geeigneten Widerstand Y erausgelöst werden. folgen kann.
Im ersteren Fall wird die Klemme 7 durch Da die Spannung an der Klemme 8 nicht schwankt
Schließen eines Unterbrechers /2 an den Pluspol ge- und die Diode D1 die Funktion einer Ventilröhre legt. Infolgedessen wird der Transistor Tl gesperrt 5° ausübt, bleibt der Block in der Arbeitsstellung, in die und die negative Spannung an der Klemme 1 erhöht. er, wie erwähnt, gekippt war, als die Klemme 7 einen
entsprechenden Impuls erhalten hatte. Um eine Selbststeuerung zu erzielen, ist es möglich, vor oder nach dem Eintreffen des Kippimpulses eine positive
Ausgang 15 ist fast Null (Arbeitskontakt ge- 55 Spannung an die Klemme 8 zu legen, da der Stromschlossen). Der Kondensator C 6 hat die Aufgabe, kreis der Diode D 2 über den Widerstanden nur
das Zurückkippen in die vorherige Stellung bewirkt.
Die Schaltanordnung des aus Arbeitsblöcken oder elektronischen Kippsystemen bestehenden bistabilen Multivibrators ist aus Fig. 1 ersichtlich. Die
Dadurch wird die Basis des Transistors Tl negativ vorgespannt und dieser Transistor entsperrt.
Die Spannung zwischen dem Eingang 9 und dem
die Spannung am Eingang 9 beim Kippen aufrechtzuerhalten. Der Kondensator C 6 ist zugleich für alle Arbeitsblöcke einer Anlage vorgesehen. Sein Wert liegt bei etwa 10 Mikrofarad je Arbeitsblock.
Im zweiten Fall wird an die Klemme 7 ein veränderliches Potential gelegt, was beispielsweise durch Zwischenschaltung eines ständig wachsenden Widerstandes X zwischen den positiven Pol und den Ein-Klemme 1 ist an drei Dioden und die Klemme 15 an drei weiteren Dioden angeschlossen, und zwar für jeweils drei Ruhepotentiale und drei Arbeitspotentiale,
gang 7 erfolgen kann. Infolgedessen wird der Strom 65 mit der gemeinsamen Klemme 9. Jeder Arbeitsblock
in der Basis des Transistors Π und damit der Emitter- und Kollektorstrom des Transistors Tl proportional schwächer, und die negative Spannung an hat die Form eines Blocks mit rechteckigen Seiten, die in den Stromkreis geschlossen werden können. Für die Anschlüsse sind die in F i g. 1 mit den Be-
zugszeichen 1 bis 15 bezeichneten Klemmen vorgesehen.
Zum besseren Verständnis des Gegenstandes der Erfindung ist es erforderlich, auf die Diode D1, die Diode D 2 und die Klemme 9 im einzelnen näher einzugehen.
I. Diode D1
Der in F i g. 2 schematisch dargestellte. Steuerblock weist Eingänge 7, 8, 9 und 10 auf, die an die Klemmen 12, 13 oder 14 des elektronischen Systems der Fig. 1 angeschlossen sind. Wenn der Ausgangsklemme der von den Transistoren Tl und Γ 2 gebildeten elektronischen Kippschaltung eine beständige Ladung zugeführt wird, wird an den Klemmen des Widerstandes R 3 ein gewisses Potential erzeugt. Die Größe der als Schaltbrücke dienenden Widerstände R 6 und RS ist so bemessen, daß das Potential an dem Widerstand R 3 dem Potential am Widerstand R 6 gleich ist, wenn die drei Ausgänge 12, 13 und 14 an Steuerblöcken angeschlossen sind. Infolgedessen hat die Diode D1 den geringsten Durchgang, und der Strom an der Basis des Transistors Tl bleibt konstant, und zwar für eine Nulladung an den betreffenden Ausgängen oder für die vorgesehene Höchstladung. Der für die Aufhebung der Vorspannung des Transistors Tl erforderliche Strom ist immer gleich und kann am leichtesten durch ein Element außerhalb des Systems gesteuert werden. Mit anderen Worten, das elektronische Kippsystem wird stets von dem Eingang 7 nach konstanten Stromwerten gesteuert.
II. Diode D 2
35
Dadurch, daß die Klemme 8 in F i g. 1 an eine gegenüber der Klemme 9 positive Spannung gelegt wird, wird die Diode D 2 gesperrt. Wenn der Arbeitsblock über die Klemme 7 einen Kippimpuls empfangen hat und in die Arbeitsstellung gekippt ist, kippt er beim Ausschalten des Potentials nicht in die Ruhestellung zurück, und zwar auf Grund des Widerstands R11 und weil die Diode D 2 gesperrt ist und die Basis des Transistors Π nicht den zum Zurückkippen des Systems erforderlichen Polarisationsstrom erhält. Um das Zurückkippen in die Nullstellung zu bewirken, genügt es also, das auf den Eingang 8 übertragene Potential auszuschalten. Die an den Eingängen 7 und 8 eintreffenden Potentiale haben die gleiche Richtung, wobei die am Eingang 7 eintreffenden Impulse das Kippen in die Arbeitsstellung und die am Eingang 8 eintreffenden Impulse das Einschalten der Selbststeuerung bewirken. Dadurch ergibt sich, daß die jeweiligen von den Steuerblöcken an den Eingang 7 gegebenen Steuerimpulse direkt ohne Verminderung ihrer Anzahl an den Eingang 8 übertragen werden können. Bei in Ruhestellung befindlichem Arbeitsblock wird der Kippzustand nicht durch die positive Polarisierung des Eingangs 8 über den Eingang 9 beeinflußt. Der Transistor Jl bleibt vielmehr über die Widerstände R 8 und R 6 vorgespannt. Es werden also die gleichen Funktionsergebnisse wie bei den elektromagnetischen Relais erzielt, bei denen das Einschalten der Selbststeuerung des Relais nicht das Kippen in die Arbeitsstellung bewirkt, sondern lediglich die Aufrechterhaltung der Arbeitsstellung, wenn diese durch andere Potentiale erzielt wurde.
III. Gemeinsamer Eingang 9
Bei zwecks Durchführung eines Programms untereinander verbundenen Arbeitsblöcken weisen die in F i g. 1 dargestellten Ausgänge 12, 13 und 14 und 2, 3 und 4 ein dem Eingang 9 im wesentlichen gleiches Potential auf, wenn die betreffenden Ausgänge einer Leistungsabgabe der Transistoren Tl und Tl entsprechen. Deshalb ist der Eingang 9 an alle Arbeitsblöcke gemeinsam derart angeschlossen, daß alle Emitter der Transistoren unabhängig von den möglichen Schwankungen der Widerstände der Stromkreise auf die gleiche Spannung ausgerichtet sind. Die Übertragung von Impulsen einer gegebenen Größenordnung gestattet also die Erzielung eines stabilen Systems.
Das in F i g. 1 dargestellte elektronische Kippsystem befindet sich in Arbeitsstellung, wenn der Eingang 7 gegenüber dem Eingang 9 an eine positive Spannung gelegt wird, was entweder durch direkte Verbindung mit dem positiven Pol oder durch Verwendung eines besonderen Widerstands zwischen dem Eingang 7 und dem positiven Pol oder durch Verwendung eines Steuerblocks geschehen kann, der in F i g. 2 dargestellt ist und dessen Ausgang 5 mit dem Eingang 7 in F i g. 1 und dessen Eingang 10 mit einem anderen Steuerblock verbunden ist. Dieser Steuerblock steuert den nächsten Steuerblock. Durch die Verwendung dieser Steuerblöcke kann jede beliebige Anzahl von Arbeitsblöcken verbunden werden und unter gewissen Bedingungen jedes bei automatischen magnetischen Relaisschaltsystemen verwendete logische Programm, d. h. die Funktionen »Und« oder »Oder« oder die Funktionen »Und« und »Oder«, ausgeführt werden, wobei das Ziel immer der Ersatz der elektromagnetischen Relais durch die erfindungsgemäßen elektronischen Kippschaltungen bleibt.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Bistabile Kippschaltung mit zwei Transistoren und einer einzigen, mit der Basis des einen der beiden Transistoren verbundenen Steuerklemme, die bei Empfang eines positiven Impulses das Kippen des Systems auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem Widerstand (All) in Serie geschaltete Diode (D2) in Durchlaßrichtung zwischen die Basis des normalerweise leitenden Transistors (Tl) und den Minuspol der Speisestromquelle des Kippkreises liegt, wobei die Kathode dieser Diode (D 2) derart mit der Steuerklemme (8) verbunden ist, daß ein in bezug auf die Spannung an der den Emittern der beiden Transistoren (Tl, T2) gemeinsamen Klemme (9) positiver Kippimpuls an der Steuerklemme (8) das Kippsystem umschaltet.
2. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von über Dioden mit den Kollektoren der beiden Transistoren (Tl, T2) verbundenen Betriebsklemmen vorgesehen ist, wobei die Anode der einen Diode (Dl) mit dem Kollektor des normalerweise nicht durchlässigen Transistors (T 2) verbunden ist, während die Kathode dieser Diode (D 1) derart an eine Widerstandsbrücke (R 6, R 8) geschlossen ist, daß die totale oder teilweise Benutzung der dem Transistor (T 2) zugeordneten Betriebsklemmen (12, 13, 14), bei von der posi-
tiven Klemme der Stromquelle abgezweigten und das Auftreten von veränderlichen Spannungen an den Klemmen des zwischen den Kollektor des einen Transistors (Tl) und die negative Klemme der Stromquelle geschalteten Widerstands (R3) bewirkenden, bekannten Impedanzen, den Polarisationsstrom an der Basis des normalerweise durchlässigen Transistors (Tl) nicht beeinflußt, der von den Widerständen (R 6) kommt, welche
mit den am Minuspol der Stromquelle liegenden Widerständen (RS) in Serie geschaltet sind, wobei das Erscheinen eines Impulses in dem Transistor (Tl) die Diode (Dl) durchlässig macht und somit das Kippen der Schaltung bewirkt.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 028 617, 058 553, 1 059 961, 1 085 917, 1100083.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
409 729/348 11.64 Q Bundesdruckerei Berlin
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