DE1190505B - Bistabile Kippschaltung mit Tunneldioden nach Art eines Schmitt-Triggers - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DJS UTSUJHJLaimj

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 21 al-36/18

Nummer: 1190 505

Aktenzeichen: S 81464 VIII a/21 al

Anmeldetag: 14. September 1962

Auslegetag: 8. April 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine bistabile Kippschaltung mit Tunneldioden nach Art eines Schmitt-Triggers.

Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, die ähnlich einem Schmitt-Trigger arbeiten und Tunneldioden als aktive Schaltelemente verwenden. Die Erfindung bezweckt, in derartigen bistabilen Kippschaltungen mit Tunneldioden eine größere Arbeitsgeschwindigkeit zu erreichen und einen Betrieb bei sehr hohen Frequenzen zu ermöglichen. Dies erreicht die Erfindung dadurch, daß die Kippschaltung einen Flip-Flop-Teil mit einer ersten Tunneldiode und einer mit der ersten Tunneldiode gleichsinnig hintereinandergeschalteten zweiten Tunneldiode und ferner einen diese Tunneldioden schaltenden Teil mit einer zu der ersten Diode über ein Kopplungselement gleichsinnig parallelgeschalteten dritten Tunneldiode und einer zu der zweiten Diode über ein Kopplungselement gleichsinnig parallelgeschalteten vierten Tunneldiode enthält, daß die Tunneldioden mit Vorspannungsquellen verbunden sind und daß ein Signaleingang mit der dritten und der vierten Tunneldiode verbunden ist. Bei der bistabilen Kippschaltung nach der Erfindung ist die Anstiegszeit der Ausgangsimpulse äußerst kurz. Durch geeignete Vorspannung des Tunneldiodenkreises kann die benötigte Amplitude des Eingangssignals eine Größenordnung von einigen Millivolt haben. Ähnlich können die Toleranzen für die Schaltelemente (die bisher für Tunneldiodenkreise äußerst kritisch lagen) beträchtlich erhöht werden.

Die Anordnung nach der Erfindung weist grundsätzlich zwei Tunneldioden auf, die in einem Kreis geschaltet sind, um eine Flip-Flop-Schaltung zu bilden, die an zwei weitere Tunneldioden gelegt ist, die derart vorgespannt sind, daß die eine oder die andere durch Aufbringen eines Eingangssignals geschaltet wird. Nach dem Aufbringen eines Eingangssignals auf die Schaltdioden werden die Flip-Flop-Dioden in Übereinstimmung mit dem Anfangszustand des Systems geschaltet. Gemäß dem Zustand der Flip-Flop-Dioden kann die durch das Eingangssignal dargestellte Information gespeichert werden.

Ein Ausgang kann an mehreren Stellen in der ganzen Schaltung abgeleitet werden, jedoch liegen die Hauptausgänge an den Schalttunneldioden.

Die bistabile Kippschaltung der Erfindung arbeitet ähnlich dem Schmitt-Triggerkreis. Sie kann als Siebschaltung dienen, die auf, unter oder über einen bestimmten Wert liegende Eingangssignale abweichende Ausgangssignale liefert. Mit der Kippschaltung der Erfindung lassen sich gewünschte Schwin-

Bistabile Kippschaltung mit Tunneldioden nach
Art eines Schmitt-Triggers

Anmelder:

Sperry Rand Corporation, New York, N.Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Weintraud, Patentanwalt,

Frankfurt/M., Mainzer Landstr. 136-142

Als Erfinder benannt:

Brian Elliott Sear, Oreland, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 2. Oktober 1961 (142 219)

gungsformen erzeugen, die auf Eingangssignale ansprechen, die Amplituden von einigen Millivolt aufweisen.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 1A eine schematische Darstellung des Flip-Flop-Teils von Fig. 1 mit derart angeordneten Schaltelementen, um die Verständlichkeit zu verbessern,
F i g. 2 eine graphische Darstellung der Spannungs-Stromcharakteristiken einer typischen Tunneldiode,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Ein- und Ausgangsschwingungsformen und

F i g. 4 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In F i g. 1 wird eine schematische Darstellung einer bevorzugten Schaltung gezeigt, die die Grundsätze der Erfindung verwendet. Die Eingangssignale werden durch eine Eingangssignalquelle 100 geliefert. Die Quelle 100 kann aus einer typischen Quelle sinusförmiger oder veränderbarer Signale bestehen. Die Quelle kann mit einer Frequenz von 0 bis 500 000 Hz betrieben werden. Eine erste Klemme der Quelle 100 ist an die Vorspannungsquellen 126 bzw. 128 gelegt. Es ist zu erkennen, daß die Vorspannungsquellen, die z. B. Batterien oder geregelte Gleichstromversorger sein können, in sich unterstützender Polarität geschaltet sind, d. h., daß die po-

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sitive Klemme der Quelle 128 mit der negativen Kreises darzulegen, muß auf die in F i g. 2 gezeigten Klemme der Quelle 126 verbunden ist. Die Quelle Tunneldiodencharakteristiken Bezug genommen wer- 126 liegt mit der positiven Klemme an einer Klemme den.

der Impedanz 116. Die Impedanz 116 ist als verän- In F i g. 2 überquert die Belastungslinie 200 die

derliche Impedanz dargestellt und dient zum Regeln 5 Kennlinie in zwei abweichenden stabilen Zuständen,

des Vorspannungsstroms, der an die Schalttunnel- Die beiden Schnittpunkte stellen zwei stabile Be-

diode 102 gelegt ist. Als eine typische Impedanz triebspunkte für die Tunneldioden dar. Insbesondere

könnte ein regelbarer Widerstand von 2000 Ohm die- liegt der Betriebspunkt X im ABSCHALT-Teil der

nen. Die Anode der Tunneldiode liegt an der anderen Kurve 202. Ähnlich liegt der Schnittpunkt Y im EIN-

Klemme der Impedanz 116. Die Kathode der Tun- io SCHALT-Teil der Kurve 204. Der Kurvenabschnitt

neldiode 102 wird dann zur zweiten Klemme der 206, der zwischen der Spitze und dem Tal der Kurve

Quelle 100 zurückgeführt. liegt, stellt einen negativen Widerstand dar, d. h. den

Ähnlich liegt die negative Klemme der Quelle 128 nicht stabilen Teil des Tunneldiodenbetriebs. Es ist zu an einer Klemme der Impedanz 124. Wiederum ist erkennen, daß die Neigung der Belastungslinie 200 die Impedanz 124 (wie im Falle der Impedanz 116) 15 derart ist, daß die Kennlinien einer Tunneldiode ein eine veränderliche Impedanz und dient zum Regeln im wesentlichen symmetrisch arbeitendes bistabiles des Vorspannungstroms, der an der Schalttunnel- Schaltelement beschreiben, d. h., daß das Eingangsdiode 108 liegt. Die Tunneldiode 108 ist mit ihrer signal in der positiv verlaufenden Richtung, das zum Kathode an die andere Klemme der Impedanz 124 Antrieb der Tunneldiode von I_x über I_p zum EIN-geschaltet, und die Anode wird wie die Kathode der ao SCHALT-Zustand bei I_y notwendig ist, im wesent-Tunneldiode 102 an die zweite Klemme der Quelle liehen dieselbe Meßgröße aufweist wie das Signal, 100 zurückgeführt. das zum Antrieb der Tunneldiode vom /^-Zustand

Die Anode der Schalttunneldiode 102 ist an eine über I_b zum ABSCHALT-Zustand bei I_x benötigt

Seite des Kondensators 110 geschaltet. Die andere wird. Es ist zu bemerken, daß das vorgeschlagene

Seite ist mit der Anode der Tunneldiode 104 verbun- 25 symmetrische Betriebsverfahren nicht erforderlich ist,

den, die eine der Flip-Flop-Dioden darstellt. Die sondern nur als bevorzugte Anordnung beschrieben

Tunneldiode 104 führt ihre Kathode ähnlich wie die wird. Tatsächlich muß die Kennlinie nicht symme-

Kathode der Tunneldiode 102 an die zweite Klemme trisch verlaufen, sondern kann asymmetrisch sein, wo-

der Quelle 100 zurück. bei die verschiedenen Tunneldioden voraussetzungs-

Die andere Hälfte der Kippschaltung, die Tunnnel- 30 gemäß übersteuert werden, um die verschiedenen

diode 106, ist mit ihrer Anode an die zweite Klemme Dioden in die diesbezüglichen EIN- oder AB-

der Eingangsquelle 100 geschaltet. Die Kathode der SCHALT-Stellungen zu bringen.

Tunneldiode 106 liegt an einer Seite des Konden- Es wird in bezug auf Fig. 1A (oder Fig. 1) vor-

sators 114, dessen andere Seite mit der Kathode der ausgesetzt, daß der Kreis anfangs nicht in Betrieb ist.

Tunneldiode 108 verbunden ist. 35 Somit wird am Anfang bei Erregung des Kreises ein

Zwischen der Anode der Tunneldiode 104 und der gewöhnlicher Strom von der Klemme 120/4 (positive Kathode der Tunneldiode 106 liegt eine Vorspan- Klemme der Quelle 120) zur Klemme 120B (negative nungsschalrung. Diese Schaltung weist die Impedan- Klemme der Quelle 120) über die dazwischenliegende zen 118 ufld 122 auf, die mit der Quelle 120 in Serie Schaltungsanordnung zu fließen versuchen. Wie im geschaltet sind, die alle mit der Impedanz 112 par- 40 Falle einer typischen bistabilen Kippschaltung in der allel liegen. Als typische Impedanzen gelten Wider- Vakuumröhren oder Transistoren verwendet werden, stände von folgenden Werten: Impedanz 118, so wird auch jede der Tunneldioden 104 und 106 2000 Ohm; Impedanz 122, 2000 Ohm; Imedanz 112, eine etwas abweichende Kennlinie aufweisen. Des-30 Ohm. Die. Quelle 112 kann eine Batterie oder ein halb wird eine der Dioden in den EIN-Zustand geanderer regelbarer Gleichstromversorger sein. Die 45 schaltet, bevor die andere der Dioden dies erreichen vorgeschlagenen Impedanzwerte sind sehr genau, kann. Die Impedanz 112 liegt also wesentlich höher wenn z.B. eine RCA-20-Milliampere Tunneldiode als die innere Impedanz einer jeden Tunneldiode. verwendet wird. Natürlich können die Werte geän- Deshalb fließt der Strom durch die Impedanz 118, dert werden, wenn andere Tunneldioden verwendet die Tunneldiode 104, die Tunneldiode 106 und die werden. 50 Impedanz 122. Der Strom ist ausreichend groß,

Fig. IA ist eine abweichende Darstellung der um eine der Tunneldioden vom AUS-Zustand zum Schaltelemente, die den Kippteil des in F i g. 1 ge- EIN-Zustand zu schalten. Jedoch genügt dieser zeigten Kreises wiedergibt. Da die F i g. 1A nur eine Strom nicht, um beide der Tunneldioden gleichzeitig Wiederholung dieses Schaltteiles zeigt, werden ahn- vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand zu bringen. liehe Bezugsziffern für ähnliche Schaltelemente ver- 55 Es wird somit vorausgesetzt, daß die Tunneldiode wendet. Es ist somit ersichtlich, daß die Klemme 104 die Tunneldiode ist, die zu Anfang schaltet. 120/4 die positive Klemme der Quelle 120 (der Folglich kann auf Grund der dargelegten Begrenzung Fig. 1) ist, mit der eine Impedanzquelle 118 verbun- die Tunneldiode 106 nicht von dem AUS- in den den ist. Zwischen die Klemmen der Impedanz 118 EIN-Zustand schalten. Der bistabile Kippschalter und 122 ist die Impedanz 112 gelegt, die mit den 60 wird dann versuchen, den neuen eingenommenen Tunneldioden 104 und 106 parallel geschaltet ist. Zustand aufrechtzuerhalten. Es ist zu erkennen, daß, Der Eingang der Tunneldiode liegt am Ausgang der wenn eine Tunneldiode in den EIN-Zustand kippt, anderen Tunneldiode. Insbesondere sind die Tunnel- an ihr ein Spannungsabfall von 500 oder 600 Millidioden so geschaltet, daß die Anode der Tunneldiode volt auftritt. Gleichzeitig erzeugt die Tunneldiode, 104 an die andere Klemme der Impedanz 118 gelegt 65 die sich nicht im EIN-Zustand, sondern im Gegenist, wogegen die andere Klemme der Impedanz 122 teil im AUS-Zustand befindet, einen Spannungsabfall mit der Kathode der Tunneldiode 106 verbunden ist. von ungefähr 50 Millivolt. Demzufolge ergibt die Im-Um den gesamten Betrieb des in Fig. 1 gezeigten pedanz 112, die zwischen der Anode der Diode 104

und der Katohde der Diode 106 gekoppelt ist, zwangläufig eine Bahn, über die das 500 oder 600 Millivolt betragende Spannungspotential an der Anode der Tunneldiode 104 auf die Kathode der Tunneldiode 106 übertragen wird. (Natürlich wurde das Spannungspotential von 500 Millivolt an der Anode der Diode 104 durch den Spannungsabfall an der Impedanz 112 vermindert.) Angesichts der Tatsache, daß ein 50-Millivolt-Spannungsabfall an der Tunneldiode 106 besteht, ist es ersichtlich, daß die Kathode der Diode 106 ungefähr 500 bis 600 Millivolt aufweist, wogegen die Spannung der Anode der Diode 106 nur annähernd 50 Millivolt beträgt. Demzufolge liegt an der Tunneldiode eine AUS-Vorspannung. Wenn nun der Tunneldiodenbetrieb umgekehrt wird, so daß die Tunneldiode 104 im AUS-Zustand gehalten wird und die Tunneldiode 106 EIN-geschaltet wird, so wird die niedrige Spannung an der Kathode der Tunneldiode 106 an die Anode der Tunneldiode 104 über den Widerstand 112 zurückgeführt, und die hohe Spannung an der Anode der Tunneldiode 106 würde an die Kathode der Tunneldiode 104 zurückgeführt werden, wodurch diese Diode mit einer AUS-Vorspannung belegt wird.

In bezug auf F i g. 1 ist die Tunneldiode 104 bei ihrer Inbetriebsetzung in den EIN-Zustand und die Tunneldiode 106 in den AUS-Zustand vorgespannt. Die aus den Tunneldioden 104 und 106 bestehende bistabile Kippschaltung arbeitet gleichermaßen als Speichernetz für den gesamten Kreis. Der Ausgangszustand der Tunneldioden 104 und 106 ist für den Betrieb des Kreises unwichtig. Die Dioden üben aber tatsächlich eine sehr wertvolle Funktion im Betrieb des Kreises aus.

Nach F i g. 1 ist das jeder der Schalttunneldioden zugeordnete Vorspannetz dergestalt, daß die Dioden ohne Aufbringung eines Eingangssignals auf den Spitzenwert vorgespannt sind, d. h. der von der Quelle 126 und der Impedanz 116 gelieferte Strom zwingt die Diode 102, den durch den Vorspannungsstrom /ρ dargestellten Spitzenwert beizubehalten. Die Quelle 128 und die Impedanz 124 belegen auf gleiche Weise die Tunneldiode 108 mit einer dem Tiefpunkt entsprechenden Vorspannung, der durch den Vorspannungsstrom I_v dargestellt ist. Das Aufbringen eines positiven Signals (mit einer über Null liegenden Größe) durch die Quelle 100 schaltet die Tunneldiode 102 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand. Dasselbe positive Signal wird die Tunneldiode 108 weiter in den EIN-Zustand treiben. Das Aufbringen eines negativen Signals (von einer unter Null liegenden Größe) wird die Tunneldiode 102 in den AUS-Zustand treiben und die Tunneldiode 108 vom EIN-in den AUS-Zustand schalten. Deshalb kann die Quelle 100 ein sinusförmig veränderliches (od. dgl.) Signal beider Polarität liefern.

Der Kreis weist somit die Arbeitsweise eines Schmitt-Triggers auf und ist für die Größe des zum Schalten dienenden Eingangssignals empfindlich, d. h. es wird angenommen, daß ein durch die Quelle 100 geliefertes Eingangssignal von der negativen Richtung her sich der Größe Null (s. Fig. 3A) nähert. Beim Anwachsen des Signals bewegt sich die Belastungslinie 200 der F i g. 2 der Kennlinienkurve entlang. Insbesondere wird angenommen, daß die Tunneldiode zu Anfang mit AUS-Vorspannung belegt ist und der Schnittpunkt der Belastungslinie sich den Kurvenabschnitt 202 entlang zum Höchstpunkt der Kennlinienkurve hin bewegt. Wenn das Eingangssignal den Nullwert erreicht, befindet sich der Betriebspunkt der Tunneldiode 102 am Höchstpunkt. Beim Anwachsen des Eingangssignals zum positiven Abschnitt des Zyklus hin übersteigt der Betriebspunkt der Tunneldiode den Höchstpunkt, und die Diode 102 wird einwandfrei in den EIN-Zustand geschaltet. Der Betriebspunkt ist durch den Punkt Y gekennzeichnet, der den Schnittpunkt der Belastungslinie

ίο 200 und den EIN-Abschnitt 204 der Kennlinienkurve darstellt. Somit wird die Tunneldiode 102 EIN-geschaltet. Wenn die Tunneldiode 102 im EIN-Zustand ist, tritt bei ihr ein Spannungsabfall von 500 Millivolt (oder mehr) auf. Deshalb beträgt die Anodenspannung der Tunneldiode 102 ungefähr 500 Millivolt. Diese Spannung von 500 Millivolt wird an den Kondensator 110 gegeben. Da dies ein sich schnell veränderndes Signal ist, wird dieses Signal über den Kondensator geleitet und an die Anode der Tunnel-

ao diode 104 gegeben. Da von der Voraussetzung ausgegangen wurde, daß sich die Tunneldiode 104 zu Anfang im EIN-Zustand befand, findet keine Veränderung im Betrieb dieser Tunneldiode statt. Wenn sich jedoch zu Anfang die Tunneldiode 104 im AUS-Zustand befunden hätte, dann würde die Tunneldiode 104 durch das Aufbringen des 500 Millivoltsignals an ihrer Anode in den EIN-Zustand geschaltet worden sein.

Wie vorher erwähnt, wird im wesentlichen das ganze 500 Millivoltsignal der Anode der Tunneldiode 104 an die Kathode der Tunneldiode 106 gegeben, wodurch entweder die Tunneldiode 106 ausgeschaltet ist oder im AUS-Zustand gehalten wird. Natürlich wird in den angenommenen Bedingungen dieser letztgenannte Zustand bestehenbleiben und die Tunneldiode 106 im AUS-Zustand verbleiben. Gleichermaßen wird das 500 Millivoltsignal durch den Kondensator 114 an die Kathode der Tunneldiode 108 geleitet, wodurch die Tunneldiode 108 entweder AUS-geschaltet ist oder im AUS-Zustand bleibt.

Es ist aus dem Vorhergehenden ersichtlich, daß der Betrieb hergestellt wird, während sich das Eingangssignal im positiven Abschnitt des Zyklus befindet. Angesichts der sehr schnell schaltenden Tunneldioden ist es verständlich, daß der Betrieb in einem äußerst kurzen Abschnitt des positiven Zyklus des Eingangssignals stattfindet.

Wenn angenommen wird, daß der Eingangssignalzyklus andauert und sich dem Nullwert von der positiven Seite her nähert, wird sich die Belastungslinie 200 in F i g. 2 derart verschieben, daß die Betriebspunkte für die Tunneldiode 102 sich der Kennlinienkurve entlang nach unten bewegen. Umgekehrt werden sich die Betriebspunkte X und Y für die Tunneldiode 108 der Kennlinienkurve entlang nach oben bewegen. Wenn somit das Eingangsspannungssignal von der positiven Richtung her den Nullwert erreicht, wird die Tunneldiode 108 auf den durch den Vorspannungsstrom/p dargestellten Höchstpunkt vorgespannt, so daß sie vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand geschaltet wird. Das niedrige Potential, das an der Kathode der Tunneldiode 108 besteht, wird über den Kondensator 114 an die Kathode der Tunneldiode 106 übertragen. Da die Anoden der beiden Tunneldioden gekoppelt sind und ein hohes Potential aufweisen, wird auch die Tunneldiode 106 auf gleiche Weise eingeschaltet. Wiederum wird das Potential an der Kathode der Tunneldiode 106 durch

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die Impedanz 112 an die Anode der Tunneldiode 104 eine einzige veränderbare Impedanz 422. Die Einzelübertragen. Insoweit das auf die Anode der Tunnel- Vorspannungsquelle 420 ersetzt die Vorspannungsdiode 104 gelegte Potential einen niedrigen Potential- quellen 126 und 128, und die Einzelimpedanz 422 wert aufweist, wird die Tunneldiode 104 im wesent- ersetzt die Impedanzen 116 und 124. Es ist natürlich liehen mit Gegenspannung belegt und deshalb von 5 verständlich, daß diese Bauart eine Ersparnis in der dem vorherigen EIN-Zustand in den AUS-Zustand Anzahl der verwendeten Schaltelemente ist und auch geschaltet. Ähnlich wird auch das niedrige Potential einen stromempfindlichen Kreis an Stelle von einem der Anode der Diode 104 über den Kondensator 110 spannungsempfindlichen Kreis vorsieht. Der Betrieb an die Anode der Diode 102 geleitet, wodurch die des in F i g. 4 gezeigten Kreises ist jedoch im wesent-Diode 102 gleichermaßen in den AUS-Zustand io liehen mit dem Betrieb des in Fig. 1 gezeigten schaltet. Kreises identisch und braucht daher nicht weiter be-

Es ist ersichtlich, daß jeder der Zustände der ge- schrieben zu werden.

samten Schaltung, wie sie oben für die verschiedenen Durch Einbau einer weiteren Veränderung kann Zustände des Eingangssignals beschrieben worden der Kreis bei einer noch geringeren Anzahl von sind, stabile Zustände sind. Im Fall, daß das Ein- 15 Schaltelementen spannungsempfindlich gemacht wergangssignal die Beschaffenheit eines Stufenimpulses den. Diese Veränderung ist in F i g. 4 durch die geaufweisen würde, könnte der Kreis in einen Zustand strichelten Linien gezeigt. Somit kann die Quelle 100 geschaltet werden und in ihm zu verbleiben veranlaßt durch eine Quelle 100 a ersetzt werden, die zwischen werden, bis ein weiteres Stufensignal in negativer eine bestimmte Bezugsebene, wie z. B. Erde, und der Richtung erscheint, wodurch der Kreis in den anderen ao Verbindungsstelle der beiden Widerstände 401 und stabilen Zustand geschaltet wird. 402 gekoppelt ist. Die Widerstände 401 und 402 sind

In Fig. 3 sind die als Beispiel dienenden Schwin- zwischen die Anode der Tunneldiode 102 und der

gungsformen für die Eingangs- und Ausgangssignale Kathode der Tunneldiode 108 in Serie geschaltet.

graphisch dargestellt. Insbesondere wird das Ein- Diese Eingabeanordnung besitzt den Vorteil, daß die

gangssignal als ein Sinussignal gezeigt. Das in 25 Vorspannungsquellen nicht ungebunden sind und das

Fig. 3B gezeigte Ausgangssignal ist das Signal, das System genauer an einen bestimmten Bezugspunkt

an der Kathode der Tunneldiode 108 in F i g. 1 er- gebunden ist.

halten wird. Das in Fig. 3C gezeigte Signal ist ein Die in Fig. 4 gezeigten Kreise stellen andere Aus-Ausgangssignal, das an der Anode der Tunneldiode führungsbeispiele der Erfindung dar und können dort 102 in F i g. 1 erhalten wird. Somit wird in Überein- 30 besser angewendet werden, wo die Hysteresis des Stimmung mit der Betriebsweise des beschriebenen Systems nicht problematisch ist. Unter Hysteresis des Kreises bei Überqueren der in beiden Richtungen Systems ist hier zu verstehen, daß der Kreis von verlaufenden Nullachse durch das Eingangssignal der einem Strom eines bestimmten Wertes eingeschaltet Kreis von einem Zustand in den anderen geschaltet. und von einem Strom von einem abweichenden Wert Daher überschreitet ein Eingangssignal z. B. in der 35 ausgeschaltet wird. Diese Betriebsart kann in beZeitspanne T₁ die Nullachse von positiver in nega- stimmten Fällen bevorzugt werden, wodurch die in tiver Richtung. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich das F i g. 4 gezeigte Schaltung besser als die in F i g. 1 an der Anode der Tunneldiode 108 auftretende in gezeigte Schaltung ist, die eine im wesentlichen NuIl-Fig. 3B gezeigte Ausgangssignal von seinem nied- Hysteresis besitzt. Eine »wesentliche Null-Hysteresis« rigen zu seinem hohen Wert, und ähnlich schaltet das 40 bedeutet, daß, wenn Kopplungskondensatoren wie an der Anode der Tunneldiode 102 auftretende in z. B. die Kondensatoren 110 und 114 verwendet wer-F i g. 3 C gezeigte Ausgangssignal von seinem hohen den, sich eine Minimum-Hysteresis auf Grund von zu seinem niedrigen Wert. Geräusch ergibt. Das heißt, daß die Vorspannungs-

Diese Beschreibung bestimmt den Kreis und seine werte auf 0 + V und 0 — V eingestellt werden Arbeitsweise in einem bevorzugten Ausführungsbei- 45 müssen, um zu verhindern, daß das Geräusch nicht spiel. Es ist selbstverständlich, daß die Beschreibung den Kreis auslöst und eine Kippschwingung erzeugt. keine Begrenzung der Erfindung darstellen soll, son- Die Minimum-Hysteresis würde dann 2 V betragen dem nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wieder- und würde von dem Toleranz- und dem Geräuschgibt. Es können Veränderungen am Kreis vorgenom- wert abhängen.

men werden, die die Arbeitsweise voraussetzungs- 50 Durch die Verwendung von Kopplungswidergemäß verändert. Zum Beispiel müssen die zu den ständen 403, die in F i g. 4 gestrichelt wiedergegeben Tunneldioden 102 und 108 gehörenden Vorspan- sind, an Stelle von Kondensatoren kann die Hysteresis nungskreise nicht so konstruiert sein, daß sie ein überwunden werden, dadurch wird jedoch die Einschalten dieser Dioden bei dem durch das Eingangs- gabeempfindlichkeit herabgesetzt. So kann die signal bedingten Überschreiten der Nullachse hervor- 55 Tunneldiode 102 bei I_p derart vorgespannt werden, rufen. Auch können die Vorspannungsnetze dergestalt daß sie genau bei 0 V schaltet. Der Kopplungswidersein, daß das Eingangssignal tatsächlich über oder stand ist jedoch so groß genug, daß die Tunneldiode unter dem Nullwert liegt. Diese Betriebsart wird 104 nicht schaltet, bis der Eingangsstrom ein gedurch die in Fig. 3A bis 3C dargestellten gestrichel- wisses Maß überschritten hat. Ähnlich wird die ten Linien angedeutet. 60 negativ vorgespannte Seite die bistabile Kippschal-

In Fi g. 4 wird ein anderes Ausführungsbeispiel der rung nicht schalten, bis das Signal einen bestimmten

Erfindung gezeigt. Es stellt eine im wesentlichen der negativen Wert erreicht hat. Deshalb kann das posi-

Fig. 1 ähnliche Schaltung dar. Folglich sind auch tive und das negative Überschreiten genau auf Null

einander ähnliche Schaltelemente mit ähnlichen eingestellt werden, wobei der Kreis jedoch nicht

Ziffern bezeichnet. Es ist jedoch zu bemerken, daß in 65 schwingt, da die Schleifenzunahme nicht groß genug

F i g. 4 die Eingabequelle 100 mit einem einzigen ist. Mit anderen Worten muß also der Kreis vor dem

Vorspannungsnetz parallel geschaltet ist. Die Vor- Schalten eine bestimmte Eingangshöhe erreichen. Die

Spannungsquelle besitzt eine einzelne Batterie 420 und System-Hysteresis ist also sehr wichtig, obwohl die

Hysteresis der Schalttunneldioden genau Null zu sein scheint.

Es ist selbstverständlich, daß die Ausführungsbeispiele die Erfindung nicht begrenzen. Sie dienen lediglich zur Erläuterung des Prinzips, wodurch zwei 5 Tunneldioden verwendet werden, die auf einen an ihnen aufgebrachten Signalwert schalten und wodurch zwei weitere Tunneldioden die bistabile Kippschaltung betätigen und die an ihnen aufgebrachte Information durch die Schalttunneldioden »speiehern«. Die Parameterwerte können natürlich verändert werden, ohne daß das Betriebsprinzip des Kreises verändert und die Gleichwertigkeit außer acht gelassen wird.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Bistabile Kippschaltung mit Tunneldioden nach Art eines Schmitt-Triggers, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Flip-Flop-Teil mit einer ersten Tunneldiode (104) und einer ao mit der ersten Tunneldiode gleichsinnig hintereinandergeschalteten zweiten Tunneldiode (106) und ferner einen diese Tunneldioden schaltenden Teil mit einer zu der ersten Diode (104) über ein Kopplungselement (110) gleichsinnig parallelgeschalteten dritten Tunneldiode (102) und einer zu der zweiten Diode (106) über ein Kopplungselement (114) gleichsinnig parallelgeschalteten vierten Tunneldiode (108) enthält, daß die Tunneldioden mit Vorspannungsquellen verbunden sind und daß ein Signaleingang mit der dritten und der vierten Tunneldiode (102,108) verbunden ist.

2. Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die Anoden der ersten und der dritten Tunneldiode (104,102) und andererseits die Kathoden der zweiten und der vierten Diode (106,108) zusammengeschaltet sind.

3. Kippschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Vorspannungsquellen für die Flip-Flop-Tunneldioden (104,106) und die Schalttunneldioden (102,108) vorgesehen sind und daß die Vorspannungsanordnungen derart ausgebildet sind, daß eine der Flip-Flop-Dioden an der AUS-Zustandsvorspannung liegt.

4. Kippschaltung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch getrennte Vorspannungsquellen (126, 128) für die beiden Schalttunneldioden (102,108), wobei diese Vorspannungsquellen mit dem Signaleingang gekoppelt sind.

5. Kippschaltung nach Anspruch 1, bei der die Schaltdioden (102,108) dazu dienen, Eingangssignale zu empfangen, die positiv und negativ verlaufende Teile besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsquellen geeignet ausgebildet sind, um eine der Schalttunneldioden (102,108) mit dem positiven Teil des Eingangssignals in den hochleitenden Zustand und die andere mit dem negativen Teil des Eingangssignals in den hochleitenden Zustand zu schalten.

6. Kippschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsquellen derart ausgebildet sind, daß die dritte Tunneldiode zu Anfang in den AUS-Zustand und die vierte Tunneldiode in den EIN-Zustand und eine der ersten und zweiten Dioden anfangs in den AUS-Zustand vorgespannt wird.

7. Kippschaltung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mit den Vorspannungsquellen (126,128) verbundene Regelmittel (116,124) für die Einstellung des Betriebspunktes der Schalttunneldioden (102,108).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Electronic Technology, Juni 1960, S. 221, insbesondere Fig. 14;

Electronic Industries, Februar 1961, S. 107, Fig. 6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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