DE1186103B - Elektronischer Schaltkreis zur Ermittlung derjenigen Eingangsleitung, die im Augenblick des Abfragens eine extreme Spannung fuehrt - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/18

Nummer: 1186 103

Aktenzeichen: G 34777 VIII a/21 al

Anmeldetag: 19. April 1962

Auslegetag: 28. Januar 1965

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Schaltkreis mit mehreren Eingangsleitungen, der auf einen Abfrageimpuls hin diejenige Eingangsleitung, die im Augenblick des Abfragens eine extreme (minimale oder maximale) Spannung führt, ermittelt und in eine dieser Eingangsleitung zugeordneten Ausgangsleitung ein elektrisches Signal abgibt.

Derartige Schaltkreise werden für zahlreiche elektronische Vorrichtungen, vornehmlich für Zeichenerkennungsvorrichtungen, benötigt. Dabei ist es wünschenswert, daß der Schaltkreis nach der Auswahl der extremen Spannung das Signal in der zugeordneten Ausgangsleitung auch bei eventuell inzwischen eintretenden Schwankungen im Eingangspegel so lange hält, bis zu einem späteren Zeitpunkt eine nachfolgende Abfrage stattfindet. Beispielsweise wird in einer Zeichenerkennungsvorrichtung ein Datensignal, das ein bestimmtes optisch oder magnetisch abgetastetes Zeichen darstellt, mit einer Gruppe gespeicherter Bezugssignale verglichen, wobei sich eine Gruppe von Differenzsignalen mit unterschiedlichem Wert ergibt. Der Schaltkreis soll aus einer solchen Gruppe von Differenzsignalen dasjenige mit dem geringsten (oder gegebenenfalls auch mit dem größten) Wert ermitteln und nach Maßgabe dieser Ermittlungen ein Ausgangssignal an eine nachgeschaltete Einrichtung abgeben. Dabei muß das Ausgangssignal, das das betreffende Zeichen identifiziert, so lange beibehalten bleiben, bis das Abtasten eines anderen Zeichens vollendet ist.

Mit der Erfindung soll ein einfacher und wirtschaftlicher Schaltkreis angegeben werden, der diese Forderung erfüllt und der darüber hinaus weder einen Betriebsstrom für die nicht »aktiven« (d. h. kein Ausgangssignal führenden) Leitungen benötigt, noch eine Belastung für die Eingangsleitungen bildet, wenn eine der Ausgangsleitungen aktiv ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede der Eingangsleitungen an die Basiselektrode eines ihr zugeordneten, selbsthaltenden Halbleiter-Schaltelementes geführt ist, dessen Kollektorelektrode an die jeweils zugeordnete Ausgangsleitung angeschlossen ist, während die Emitterelektroden sämtlicher Halbleiterschaltelemente über einen gemeinsamen, durch den Abfrageimpuls sperrbaren Schalter über einen Widerstand mit einer konstanten Spannungsquelle und über einen Widerstand mit einer weiteren konstanten Spannungsquelle von entgegengesetzter Polarität verbunden sind. Zweckmäßig enthält dabei der sperrbare Schalter einen Transistor, an dessen Basiselektrode der Abfrage-Elektronischer Schaltkreis zur Ermittlung
derjenigen Eingangsleitung, die im Augenblick
des Abfragens eine extreme Spannung führt

Anmelder:

General Precision Inc., Binghamton, N.Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr. K.-R. Eikenberg

und Dipl.-Chem. W. Rücker, Patentanwälte,

Hannover, Am Klagesmarkt 10-11

Als Erfinder benannt:

Eldred H. Paufve, Binghamton, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. April 1961 (104 897)

impuls angelegt wird, und dessen Kollektorelektrode mit den Emitterelektroden der Halbleiterschaltelemente verbunden ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei stellt die Zeichnung das Schaltdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dar. Vorab sei bemerkt, daß bei der Beschreibung der Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung das Vorhandensein bestimmter Spannungspegel und Polaritäten vorausgesetzt worden ist, daß natürlich aber auch davon abweichende Werte benutzt werden können.

Der Schaltkreis besitzt eine Anzahl von Eingangsklemmen 101 bis 104, an denen jeweils gegenüber Erde eine bis zu 10 V positive Eingangsspannung liegt, sowie eine entsprechende Anzahl von Ausgangsklemmen 201 bis 204. Aus Gründen besserer Übersichtlichkeit sind in der Zeichnung nur vier Sätze von Klemmen dargestellt, in der Praxis kann deren Anzahl aber größer oder auch kleiner sein. Durch einen positiven Abfrageimpuls, der über die Klemme 90 angelegt wird, nimmt diejenige Ausgangsklemme, die der Eingangsklemme mit der niedrigsten (am stärksten negativen) Eingangsspannung zugeordnet ist, ein hohes Potential an, während alle übrigen Ausgangsklemmen auf einem niedrigen

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Potential verbleiben (beispielsweise — 10 V). Die Eingangsklemmen), beginnt derjenige Thyristor, der Spannung in der ausgewählten »aktiven« oder ex- der betreffenden Eingangsleitung zugeordnet ist, mit tremen Ausgangsleitung kann dazu benutzt werden, der Leitung und verhindert damit jeden weiteren irgendeine nachgeschaltete Vorrichtung zu betätigen, Anstieg der gemeinsamen Emitterspannung. Infolge

beispielsweise ein Relais oder eine Schalteinheit in 5 der den Thyristoren eigentümlichen selbsthaltenden

einer Datenverarbeitungsanlage. Eigenschaft wird der leitende Thyristor sofort sehr

In dem Schaltkreis werden die selbsthaltenden stark leitend, so daß der Spannungsabfall über die-Eigenschaften von Thyristoren in günstiger Weise sem Thyristor praktisch sofort auf den Wert Null ausgenutzt. Solche Thyristoren sind Halbleiterschalt- zurückgeht. Weil die Belastungswiderstände R11, elemente, die eine Durchschlagcharakteristik be- ίο R12, R13 und R14 der Thyristoren, die gemeinsam sitzen, d. h. die unterhalb einer bestimmten Vorspan- über die Klemme 50 an ein Potential von —28 V annung gesperrt sind und beim Überschreiten dieser geschlossen sind, so ausgewählt sind, daß der vom Vorspannung infolge einer lawinenartigen Verstär- Transistor Γ10 gelieferte Strom durch irgendeinen kung des Leitungsstromes sofort in den voll leitenden der Thyristoren reichlich ausreicht, um den Kollek-Zustand übergehen, und zwar unabhängig von der 15 tor auf Erdpotential anzuheben (worauf dann dieses Höhe der Vorspannung. Es sind vier Thyristoren Potential durch eine der Dioden D 21, D 22, D 23 Ql bis Q4 vorgesehen, die jeweils zwischen einer und D24 festgeklammert wird), werden dadurch Eingangsleitung und einer Ausgangsleitung liegen, auch die Emitter sämtlicher übriger Thyristoren in wobei deren Basiselektrode an der zugeordneten die Nähe des Erdpotentials gebracht. Sobald die Eingangsleitung und deren Kollektorelektrode an der 20 Emitter aller Thyristoren auf oder in der Nähe von zugeordneten Ausgangsleitung angeschlossen ist. Die Erdpotential liegen, ist, da wegen der positiven EinEmitterelektrode sämtlicher Thyristoren sind über gangsspannungen alle Eingangsdioden DlOl bis einen gemeinsamen Transistorschalter TlO und bis D104 gesperrt sind, ein Zustand erreicht, bei einem Widerstand R 30 mit einer konstanten posi- dem nur einer der Thyristoren leitet, während alle tiven Spannungsquelle sowie über einen weiteren 25 übrigen Thyristoren gesperrt sind, und zwar mit Widerstand R 40 mit einer konstanten negativen solcher Vorspannung, daß sie auch gesperrt bleiben. Spannungsquelle verbunden. Der Serienwiderstand Ä30 liefert dabei über die

Der Transistor TlO, der ein PNP-Transistor ist, Basiswiderstände R101 bis #104 der Thyristoren befindet sich normalerweise im leitenden Zustand, eine leicht zusätzliche Sperrspannung, welche sicherwird jedoch durch einen Abfrageimpuls an der 30 stellt, daß die gesperrten Thyristoren selbst bei Klemme 90 gesperrt. An der Klemme 10 liegt eine stärker erhöhten Temperaturen gesperrt bleiben. Der Spannung von +10V und an der Klemme 20 eine Widerstand R 30 kann zum Fortfall kommen, falls Spannung von + 28 V. Durch den Widerstand R10 ein Betrieb ausschließlich bei Zimmertemperatur und die Diode D10 wird dabei die Basisspannung sichergestellt ist.

des Transistors TlO in der Nähe von +10 V gehal- 35 Die Eingangsleitungen, die von den Klemmen 101 ten. Auf diese Weise ist die Spannung über dem bis 104 ausgehen, sind mit Nebenschlußwiderständen Widerstand R 20 und somit die Emitterspannung des R111 bis R114 versehen. Diese Widerstände stellen Transistors TlO genau bestimmt, so daß eine exakt jedoch lediglich Eingangsimpedanzen oder Bebemessene Strommenge über den Kollektor des Tran- lastungsimpedanzen für den Ausgangskreis des Transistors TlO und den Widerstand .R 30 den Thyri- 40 sistors TlO dar. Tatsächliche Widerstände werden stören zugeführt wird. an dieser Stelle nicht benötigt. Die Dioden D11,

Durch einen positiven Abfrageimpuls an der D12, D13 und D14 sind vorgesehen, um die inKlemme 90 wird die Basisspannung des Transistors aktiven (d. h. die nicht extremen) Ausgangsspannun-T10 so stark positiv, daß der Transistor in den ge- gen auf —10 V zu begrenzen,
sperrten Zustand übergeht. Dabei verhindert die 45 Zwischen den durch aufeinanderfolgende Abfrage-Diode D 20, daß der Emitter des Transistors Γ10 impulse bestimmten Abfrageperioden wird die auswährend der Dauer des Abfrageimpulses stärker gewählte Ausgangsklemme gehalten, während in den positiv wird als +10V. Sobald der Transistor TlO übrigen Ausgangskreisen kein Betriebsstrom benötigt gesperrt ist, werden die Emitter sämtlicher Thyri- wird. Der einzige fließende Strom ist derjenige, der stören Ql bis Q 4 über den Widerstand R 4 auf den 50 die ausgewählte Ausgangsklemme zugeordnete Aus-Spannungspegel von — 10 V gebracht, der an der gangsleitung speist. Dies ist ein erheblicher Vorteil, Klemme 40 liegt. Dadurch vermindert sich die Poten- insbesondere bei Anordnungen mit einer großen Antialdifferenz über den Thyristoren. Unter dieser Be- zahl von Eingangsleitungen und Ausgangsleitungen, dingung werden die Basis-Emitter-Strecken der Thy- Weiterhin kann die Belastung der Eingangsleitungen ristoren nunmehr durch den Spannungsabfall über 55 in den meisten Fällen vernachlässigt werden. Nachdem Widerstand Ä30 und auch — falls vornan- dem eine Ausgangsleitung ausgewählt worden ist, den — durch einen Leckstrom durch die in Sperr- tritt in keiner Eingangsleitung irgendwelche Belastung richtung vorgespannten Eingangsdioden D101 bis auf. Lediglich innerhalb des sehr kurzen, unmittelbar D104 in umgekehrter Richtung so stark vorgespannt, auf den Abfrageimpuls folgenden Zeitraumes, innerdaß im Ergebnis alle Thyristoren gesperrt sind. 60 halb dem die niedrigste Eingangsspannung zuerst den

Nach Beendigung des Abfrageimpulses beginnt der ihr zugeordneten Thyristor einschaltet, ergibt sich Transistor Γ10 sofort wieder mit der Leitung. Dem- eine kurzzeitige, geringfügige Belastung dieser Einentsprechend werden die Emitter sämtlicher Thyri- gangsleitung, die aber wieder verschwindet, sobald stören sehr schnell wieder gegen den Spannungspegel der Thyristor in den leitenden Zustand gelangt ist. von +10V gebracht. Sobald diese, der ganzen 65 Ein weiterer wichtiger Vorteil liegt darin, daß so Gruppe gemeinsame Emitterspannung das Potential viele Eingangsleitungen verwendet werden können, an einer der Eingangsklemmen übersteigt (d. h. wie es in jedem speziellen Anwendungsfall gewünscht stärker positiv wird als das Potential an einer der sein mag. Beispielsweise erfordern zahlreiche Zei-

chenerkennungsvorrichtungen etwa vierzig oder noch mehr Eingangsleitungen. Gerade für einen solchen Anwendungsfall ist die Erfindung hervorragend geeignet.

Das vorangehend beschriebene Ausführungsbeispiel ist dazu bestimmt, die am wenigsten positive Eingangsleitung unter einer großen Anzahl von positiven Eingangsleitungen auszuwählen. Natürlich können die Potentialverhältnisse aber auch so gewählt werden, daß die am stärksten negative Eingangsleitung unter einer entsprechenden Anzahl von negativen Eingangsleitungen ausgewählt wird. Weiterhin kann durch Verwendung selbsthaltender Halbleiterschaltelemente, die in ihrer Funktion den Thyristoren ähnlich sind, jedoch eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, die Betriebspolarität des gesamten Schaltkreises umgekehrt werden. Die Verwendung solcher Schaltelemente macht natürlich eine Umkehr der Diodenanschlüsse und der Speisepotentiale, sowie eine Verwendung eines NPN-Transistors an Stelle des PNP-Transistors TlO notwendig.

Wenn die Eingangsspannungen auf 1 bis 2 V oder auf einen Wert unterhalb des Basis-Emitter-Durchschlagwertes der Halbleiter-Schaltelemente begrenzt werden können, lassen sich mitunter die Eingangsdioden D101 bis D104 eliminieren.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronischer Schaltkreis mit mehreren Eingangsleitungen, der auf einen Abfrageimpuls hin diejenige Eingangsleitung, die im Augenblick des Abfragens eine extreme (minimale oder maximale) Spannung führt, ermittelt und in eine dieser Eingangsleitung zugeordneten Ausgangsleitung ein elektrisches Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Eingangsleitungen (101 bis 104) an die Basiselektrode eines ihr zugeordneten, selbsthaltenden Halbleiterschaltelementes (ßl bis Q4) geführt ist, dessen KoI-lektorelektrode an die jeweils zugeordnete Ausgangsleitung (201 bis 204) angeschlossen ist, während die Emitterelektroden sämtlicher Halbleiterschaltelemente über einen gemeinsamen, durch den Abfrageimpuls sperrbaren Schalter (TlO) über einen Widerstand (R30) mit einer konstanten Spannungsquelle (10) und über einen Widerstand (i?40) mit einer weiteren konstanten Spannungsquelle (40) von entgegengesetzter Polarität verbunden sind.

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der Eingangsleitungen (101 bis 104) eine Diode (DlOl bis D104) liegt.

3. Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sperrbare Schalter (TlO) einen Transistor enthält, an dessen Basiselektrode der Abfrageimpuls angelegt wird, und dessen Kollektorelektrode mit den Emitterelektroden der Halbleiter-Schaltelemente (ßl bis (24) verbunden ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektrode eines jeden Halbleiterschaltelementes (Ql bis β4) über einen Belastungswiderstand (RU bis jR14) mit einer konstanten Spannungsquelle (50) sowie über zwei entgegengesetzt gepolte Dioden (DIl bis D14 bzw. D 21 bis D 24) mit einer zweiten konstanten Spannungsquelle (40) sowie mit Erd- oder Bezugspotential verbunden ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spannungsquelle (40) zugleich die über den Widerstand (R 40) mit den Emitterelektroden der Halbleiterschaltelemente (Ql bis β4) verbundene weitere Spannungsquelle ist.

6. Schaltung nach Anspruch 3, gegebenenfalls in Verbindung mit Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode des Schalttransistors (TlO) über eine Klammerdiode (D 10) mit der einen konstanten Spannungsquelle (10) für die Emitterelektroden der Halbleiterschaltelemente verbunden ist und daß eine weitere Diode (D 20) vorgesehen ist, die das Emitterpotential dieses Transistors begrenzt, wenn der Transistor durch einen Abfrageimpuls gesperrt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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