DE1206960B

DE1206960B - Bistable multivibrator

Info

Publication number: DE1206960B
Application number: DES89010A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Jungmeister
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-01-10
Filing date: 1964-01-10
Publication date: 1965-12-16

Description

Bistabiler Multivibrator Die Erfindung bezieht sich auf einen bistabilen Multivibrator mit zwei Kippwiderständen, deren jeder zwei stabile elektrische Arbeitspunkte hat, zwischen denen er wechselseitig geschaltet wird, insbesondere für die Verwendung in Zählstufen.Bistable multivibrator The invention relates to a bistable Multivibrator with two breakover resistors, each of which has two stable electrical working points between which it is switched alternately, especially for use in counting steps.

Bistabile Multivibratoren werden beispielsweise als Zählstufen in Anlagen der Nachrichtenverarbeitung verwendet. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang an die Verwendung bistabiler Multivibratoren als Zählstufen in Analog-Digital-Umwandlern der Puls-Code-Modulationstechnik gedacht. Die älteste Ausführungsform ist die bekannte Eccles-Jordan-Schaltung mit zwei Verstärkerelementen, die sich wechselseitig steuern. Als Verstärkerelemente dienen hierbei in älteren Ausführungsformen Elektronenröhren und in moderneren Ausführungsformen Transistoren. Die höchste Schaltgeschwindigkeit derartiger Schaltungen dürfte derzeit bei etwa 150 MHz liegen. Eine weitere Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit bereitet gewisse grundsätzliche Schwierigkeiten, die in den nicht mehr vernachlässigbaren Kapazitäten der Verstärkerelemente bzw. in Trägheitseffekten derselben begründet sind. Wegen dieser in den Verstärkerelementen begründeten Schwierigkeiten wurde in den letzten Jahren auch bereits vielfach versucht, bistabile Multivibratoren unter Verwendung von Kippwiderständen aufzubauen, wobei als Kippwiderstände vor allem Tunneldioden verwendet wurden. Letztere zeichnen sich nämlich durch extrem geringe Trägheitseffekte aus, die ein Umschalten von einem stabilen Zustand in einen anderen stabilen Zustand innerhalb so extrem geringer Zeiten zulassen, daß damit an sich Schaltgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 1 GHz und mehr möglich erscheinen.Bistable multivibrators are used, for example, as counting stages in Message processing facilities used. In particular, in this context to the use of bistable multivibrators as counting stages in analog-to-digital converters the pulse code modulation technique. The oldest embodiment is the well-known Eccles-Jordan circuit with two amplifier elements that control each other. In older embodiments, electron tubes are used as amplifier elements and in more modern embodiments, transistors. The highest switching speed such circuits should currently be around 150 MHz. Another increase the switching speed causes certain fundamental difficulties, which are discussed in the no longer negligible capacities of the amplifier elements or in inertia effects the same are justified. Because of these difficulties inherent in the amplifier elements Many attempts have been made in recent years to use bistable multivibrators build up using breakover resistors, as breakdown resistors before especially tunnel diodes were used. The latter are characterized by extreme low inertia effects that switch from a stable state to a allow another stable state within such extremely short times that with it switching speeds in the order of magnitude of 1 GHz and more are possible appear.

Eine bekannte Ausführung eines solchen bistabilen Multivibrators enthält ein sogenanntes De-Goto-Paar, das durch eine Umschalteinrichtung derart ergänzt ist, daß bei Einspeisung eines Impulses in die Reihenschaltung jeder der Kippwiderstände in den jeweils anderen stabilen Zustand umkippt. Als Umschalteinrichtung finden dabei entweder Reaktanzspeicher, wie Kapazitäten oder Induktivitäten, Anwendung, oder es werden besondere Transistorschaltungen angewendet. Die Gesamtschaltung bei Verwendung von Reaktanzelementen wird zwar relativ einfach, doch liegt die obere Grenze für die Schaltfrequenz wesentlich niedriger. Durch die Verwendung der besonderen Transistorschaltungen als Umschalteinrichtung wird diese obere Frequenzgrenze zwar etwas angehoben. Sie liegt nach vorläufigen Daten jedoch kaum nennenswert über der der Eccles-Jordan-Schaltung. Außerdem erfordert diese Schaltungsart einen schaltungstechnischen Aufwand, der dem der Eccles-Jordan-Schaltung zumindest gleichkommt.A known design of such a bistable multivibrator includes a so-called de-goto pair, which is supplemented by a switching device in this way is that when a pulse is fed into the series circuit, each of the breakover resistors overturns in the other stable state. Find as a switching device either reactance storage, such as capacitances or inductances, application, or special transistor circuits are used. The overall circuit at Using reactance elements is relatively easy, but the top one is The limit for the switching frequency is much lower. By using the special Transistor circuits as switching devices will admittedly exceed this upper frequency limit slightly raised. According to preliminary data, however, it is hardly significantly higher than that the Eccles-Jordan circuit. In addition, this type of circuit requires circuitry Effort that is at least equal to that of the Eccles-Jordan circuit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bistabilen Multivibrator unter Verwendung von Kippwiderständen, insbesondere Tunneldioden, nicht nur hinsichtlich des schaltungstechnischen Aufwandes, sondern vor allem hinsichtlich der oberen Grenze der Schaltfrequenz wesentlich zu verbessern.The invention is based on the object of a bistable multivibrator using breakover resistors, in particular tunnel diodes, not only with regard to the circuit complexity, but above all with regard to the upper limit to improve the switching frequency significantly.

Ausgehend von einem bistabilen Multivibrator mit zwei Tunneldioden, deren jede zwei stabile elektrische Arbeitspunkte hat, zwischen denen sie wechselseitig geschaltet wird, insbesondere für die Verwendung in Zählstufen, bei dem ein Übertrager vorgesehen ist, dessen eine Wicklung an die eine Tunneldiode und dessen andere Wicklung an die andere Tunneldiode angeschaltet ist, und bei dem die Polarität der Anschaltung dieser beiden übertragerwicklungen an die Tunneldioden derart gewählt ist, daß sich durch die Übertragerwicklungen bei Erhöhung der Spannung an der einen Tunneldiode eine gegensinnige Spannungsänderung an der anderen Tunneldiode ergibt, wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß den Tunneldioden einerseits die Übertragerwicklungen in Reihe mit einem ohmschen Widerstand und andererseits die Betriebsgleichspannungsquelle in Reihe mit einem Vorwiderstand parallel geschaltet sind und daß die Tunneldioden mit dem Steuereingang über wenigstens einen weiteren Vorwiderstand verbunden sind.Based on a bistable multivibrator with two tunnel diodes, each of which has two stable electrical working points between which it is reciprocally is switched, especially for use in counting stages in which a transformer is provided, one winding of which is connected to the tunnel diode and the other winding is connected to the other tunnel diode, and in which the polarity of the connection of these two transfer windings on the tunnel diodes is chosen such that through the transformer windings when the voltage on one tunnel diode is increased if there is a voltage change in the opposite direction at the other tunnel diode, the Object according to the invention achieved in that the tunnel diodes on the one hand Transformer windings in series with an ohmic resistor and on the other hand the Operating DC voltage source connected in series with a series resistor in parallel are and that the tunnel diodes with the control input via at least another series resistor are connected.

Bistabile Kippschaltungen mit zwei in Reihe geschalteten Tunneldioden können auch dadurch, wie eine bekannte Anordnung zeigt, realisiert sein, daß die beiden Tunneldioden definierte, stark unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Solche Schaltungen bedingen trotz ihres einfachen Aufbaus einen ganz erheblichen Aufwand, da die hierfür benötigten Spezialtunneldioden noch zusätzlich für die Paarbildung ausgesucht werden müssen.Bistable multivibrators with two tunnel diodes connected in series can also be realized, as a known arrangement shows, that the both tunnel diodes have defined, very different properties. In spite of their simple structure, such circuits require a very considerable one Effort, as the special tunnel diodes required for this are also required for pair formation must be selected.

Eine weitere von zwei Tunneldioden Gebrauch machende bistabile Kippschaltung umfaßt zwar wie der Erfindungsgegenstand ebenfalls einen Übertrager, im Gegensatz hierzu sind jedoch bei der bekannten Schaltung den Tunneldioden die Reihenschaltung aus den übertragerwicklungen zweier Widerstände und der Betriebsspannungsquelle parallel geschaltet. Ferner weist sie zwei weitere Dioden auf, die in den Verbindungsweg zwischen dem einen Anschluß der Tunneldioden und dem Steuereingang angeordnet sind. Außerdem benötigt sie für ihre Verwendung als Zählstufe in einer Zähleinrichtung eine dritte Übertragerwicklung, um einen erdunsymmetrischen Ausgang schaffen zu können, wie er für die Hintereinanderschaltung derartiger Stufen zu einer Zählkette erforderlich ist.Another flip-flop using two tunnel diodes Although, like the subject of the invention, it also includes a transmitter, in contrast however, in the known circuit, the tunnel diodes are connected in series for this purpose from the transformer windings of two resistors and the operating voltage source connected in parallel. It also has two further diodes that are in the connection path are arranged between one connection of the tunnel diodes and the control input. It is also required for its use as a counting stage in a counting device a third transformer winding to create an unbalanced output can, as he did for the series connection of such stages to a counting chain is required.

Vorteilhaft ist es, den ohmschen Widerstand zumindest teilweise in die einzelne übertragerwicklung mit einzubeziehen. Zusätzlich oder gegebenenfalls auch getrennt hierzu ist es möglich, einen Kondensator zur gleichstrommäßigen Trennung der jeweiligen übertragerwicklung von ihrer zugehörigen Tunneldiode vorzusehen.It is advantageous to at least partially convert the ohmic resistance to include the individual transfer development. Additionally or optionally it is also possible separately to use a capacitor for direct current separation the respective transfer winding of their associated tunnel diode.

Eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen bistabilen Multivibrators besteht darin, daß die beiden Tunneldioden einseitig auf Bezugspotential geschaltet sind und daß die beiden Tunneldioden mit dem Steuereingang für die Schaltimpulse über je einen weiteren Vorwiderstand verbunden sind. Dabei empfiehlt es sich unter Umständen, jeweils vor Betrieb der Schaltungsanordnung dafür zu sorgen, beispielsweise durch einen zusätzlichen, nur einer der Tunneldioden eingespeisten Spannungsimpuls, daß die beiden Tunneldioden sich in unterschiedlichen stabilen Zuständen befinden.An advantageous embodiment of a bistable according to the invention Multivibrators consists in the fact that the two tunnel diodes are connected to the reference potential on one side are switched and that the two tunnel diodes with the control input for the switching pulses are each connected via a further series resistor. It is recommended under Circumstances to take care of each before operation of the circuit arrangement, for example by an additional voltage pulse fed into only one of the tunnel diodes, that the two tunnel diodes are in different stable states.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform eines bistabilen Multivibrators besteht in Anlehnung an die bekannte De-Goto-Schaltung darin, daß die beiden Tunneldioden gleichstrommäßig in Reihe geschaltet sind und an einer Quelle eingeprägter Spannung angeschaltet sind, insbesondere an einem entsprechend bemessenen Spannungsteiler, und daß als Anschlußpaar für die Zuführung des Umschaltimpulses bzw. der Umschaltspannung die Enden der Reihenschaltung aus den beiden Tunneldioden vorgesehen sind, während als Ausgangs-Klemmenpaar der Multivibratorschaltung die beiden Anschlüsse einer Tunneldiode vorgesehen sind, vorzugsweise der Tunneldiode, von der ein Anschluß auf Bezugspotential liegt.Another advantageous embodiment of a bistable multivibrator is based on the well-known De-Goto circuit in that the two tunnel diodes are connected in series in terms of direct current and at a source of impressed voltage are switched on, in particular at an appropriately sized voltage divider, and that as a pair of connections for the supply of the switching pulse or the switching voltage the ends of the series connection of the two tunnel diodes are provided while as output terminal pair of the multivibrator circuit the two connections of one Tunnel diode are provided, preferably the tunnel diode, of which a connection is at reference potential.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described in greater detail below with the aid of exemplary embodiments explained.

Beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 sind zwei Tunneldioden T1, T2, die kathodenseitig an Masse liegen, über Vorwiderstände R" mit einer Gleichspannungsquelle -I- Ub verbunden. Die Werte der Spannung -f- U,, und der Widerstände R" sind so gewählt, daß die Tunneldioden zwei stabile Zustände einnehmen können. Die beiden stabilen Zustände sind für folgende Spannungen an den Tunneldioden gegeben: UT 1 < 55 mV und UT 2 > 250 mV. Es handelt sich beim Ausführungsbeispiel also um Germanium-Tunneldioden. Es sind an Stelle dieser auch Tunneldioden aus anderem Material, wie einer A", Bv-Verbindung od. dgl., verwendbar. Den Anoden der Tunneldioden T1, T2 wird über Entkopplungswiderstände Re ein positives Triggersignal gleichzeitig zugeführt. Außerdem sind die beiden Anoden über Ankopplungswiderstände Ra (eventuell noch über Kopplungskondensatoren Ca, die jedoch nicht grundsätzlich erforderlich sind) mit je einer Wicklung eines hinsichtlich seiner beiden Wicklungen symmetrischen Ringkernübertragers Ü verbunden. Dieser Übertrager (Übersetzungsverhältnis = 1) ist so gepolt, daß das Signal von der einen Anode der anderen Anode in umgekehrter Polarität zugeführt wird. Diese Übertragung ist in beiden Richtungen mit gleichen Eigenschaften möglich (Symmetrie).In the embodiment according to FIG. 1, two tunnel diodes T1, T2, which are connected to ground on the cathode side, are connected via series resistors R "to a DC voltage source -I- Ub. The values of the voltage -f- U" and the resistors R "are chosen so that the tunnel diodes two can assume stable states. The two stable states are given for the following voltages at the tunnel diodes: UT 1 <55 mV and UT 2> 250 mV. The exemplary embodiment thus involves germanium tunnel diodes. Instead of these, tunnel diodes made of other material, such as an A ", Bv connection or the like, can also be used. A positive trigger signal is simultaneously fed to the anodes of the tunnel diodes T1, T2 via decoupling resistors Re. In addition, the two anodes are connected via coupling resistors Ra (possibly also via coupling capacitors Ca, which, however, are not fundamentally necessary) each connected to one winding of a toroidal core transformer U which is symmetrical with regard to its two windings. This transformer (transformation ratio = 1) is polarized so that the signal from one anode to the other anode in reverse polarity This transmission is possible in both directions with the same properties (symmetry).

Zur Erklärung der Wirkungsweise sei angenommen, daß sich die eine Tunneldiode in ihrem unteren stabilen Zustand (U < 55 mV), die andere in ihrem oberen (U > 250 mV) befinde. Gelangt nun ein Impuls oder die positive Sinushalbwelle an den Triggereingang (vorzugsweise über eine Trennkapazität Ce), so wird die erste Tunneldiode in ihren oberen stabilen Zustand umgeschaltet, während die zweite zunächst in diesem verharrt. Der Spannungssprung an der ersten Tunneldiode wird als Impuls umgekehrter Polarität der zweiten Tunneldiode zugeführt, und zwar um die Verzögerungszeit des Transformators später als der positive Triggerimpuls am Eingang. Obwohl dies;, Zeitdifferenz sehr kurz ist, genügt sie, um die zweite Tunneldiode zurückzustellen. Wenn kurz darauf der nächste Triggerimpuls kommt, verläuft das Spiel in umgekehrter Reihenfolge usw.To explain the mode of action it is assumed that the one Tunnel diode in its lower stable state (U <55 mV), the other in its upper (U> 250 mV). Now comes a pulse or the positive half sine wave to the trigger input (preferably via a separation capacitance Ce), the first Tunnel diode switched to its upper stable state, while the second initially persists in this. The voltage jump at the first tunnel diode is called a pulse reverse polarity fed to the second tunnel diode, namely by the delay time of the transformer later than the positive trigger pulse at the input. Although this ;, Time difference is very short, it is sufficient to reset the second tunnel diode. If the next trigger pulse comes shortly afterwards, the game is reversed Order etc.

Beispielsweise hatten die einzelnen Schaltelemente und die Spannung Ub folgende Werte T1 = Germaniumtunneldiode mit Imax = 5,5 mA T2 = Germaniumtunneldiode mit Imax = 5,5 mA R"=50052 Ra = 50 52 (> 25 9) Re = 500 52 Ü = je drei Windungen auf Ringkern von 6 mm Außendurchmesser und relativer Anfangspermeabilität ;:zz:; 20 Ub = 3,3V (Diese Spannung ergäbe an sich durch R,, einen Strom, der größer als 1""x ist. Das bedeutet jedoch keinen Widerspruch, da Ra einen Nebenschluß zu T1 bzw. T2 darstellt) Die an Hand der F i g. 1 erläuterte Schaltung hat unter anderem auch den Vorteil, daß sie sich auf sehr einfache Weise in bzw. außer Betrieb setzen läßt, und zwar ohne Beeinflussung der Speisespannung Ub. Nimmt man beispielsweise an, daß beide Tunneldioden den hohen Widerstandswert ihrer beiden möglichen Schaltzustände haben, so läßt sich durch Einspeisung eines im Vorzeichen entsprechend gewählten Vorstromes über einen im Widerstandswert gegenüber der Tunneldiode hochohmigen Widerstand R,1" in eine der beiden Tunneldioden, z. B. T2, ganz gezielt diese eine Tunneldiode in den Bereich niedrigen Widerstandes ihrer Kennlinie einsteuern. Damit beginnt dann erst die Gesamtschaltung auf die zugeführtenTriggerimpulse zu reagieren. Will man die im Betriebszustand befindliche Multivibratorschaltung gegen weitere Triggerimpulse unempfindlich machen, also außer Betrieb setzen, so genügt es, kurzzeitig über gegenüber den Tunneldioden hochohmige Vorwiderstände Raus einen zum Tunneldioden-Vorstrom gleichsinnigen Stromfiuß zu überlagern, wodurch beide Tunneldioden wieder in den Zustand ihres hohen Widerstandswertes kippen. Um bestimmte Zählrichtungen zu erhalten, kann auch jede der beiden Tunneldioden mit einem Einschaltungseingang über einen Widerstand Re;" versehen werden. Weiterhin ist es in der Praxis in der Regel auch ausreichend, zum Einschalten bzw. Ausschalten der gesamten bistabilen Multivibratorschaltung nur relativ kurze Stromimpulse zu verwenden, deren Dauer jeweils gerade so lang gewählt ist, daß der gewünschte Schaltvorgang der Inbetriebsetzung bzw. Außerbetriebsetzung eintritt. In der Regel müssen hierbei die Ausschaltimpulse zeitlich etwas länger gewählt werden als der Einschaltimpuls, der jeweils nur auf einen der Kippwiderstände bzw. eine der Tunneldioden einwirken darf. Wenn durch einen Störimpuls einmal beide Kippwiderstände im Bereich niedrigen Widerstandswertes ihrer Kennlinie sind, dann genügt es in der Regel, durch Einspeisung des Außerbetriebsetzungsimpulses beide Tunneldioden in ihren hochohmigen Widerstandswert zu steuern und durch Einspeisung eines Einschaltimpulses die Gesamtschaltung betriebsbereit zu machen. Der Einschaltimpuls kann dabei auch gleichzeitig mit dem Ausschaltimpuls gegeben werden. Der Einschaltimpuls darf dann allerdings zeitlich nicht vor dem Ausschaltimpuls enden. Es ist indes auch möglich, als Auszustand der Gesamtschaltung, in der sie unempfindlich gegen Triggerimpulse ist, den Zustand niedrigen Widerstandes der einzelnen Tunneldioden zu wählen. In diesem Fall muß dann der Einschaltimpuls, der jeweils nur einerTunneldiode bzw. einem Kippwiderstand zugeführt wird, die betreffende Tunneldiode in den Zustand hohen Widerstandswertes kippen. Die übrigen Ausführungen gelten analog.For example, the individual switching elements and the voltage Ub had the following values T1 = germanium tunnel diode with Imax = 5.5 mA T2 = germanium tunnel diode with Imax = 5.5 mA R "= 50052 Ra = 50 52 (> 25 9 ) Re = 500 52 Ü = three turns each on a toroidal core with an outer diameter of 6 mm and a relative initial permeability;: zz :; 20 Ub = 3.3V (This voltage would result from R ,, a current that is greater than 1 "" x. However, this does not mean a contradiction , since Ra represents a shunt to T1 or T2) The circuit explained with reference to FIG Supply voltage Ub. If one assumes, for example, that both tunnel diodes have the high resistance value of their two possible switching states, then by feeding in a bias current with a corresponding sign via a resistor R, 1 ″ in one of the two tunnel diodes, e.g. B. T2, specifically control this one tunnel diode in the area of low resistance of its characteristic curve. Only then does the overall circuit begin to react to the supplied trigger pulses. If you want to make the multivibrator circuit in the operating state insensitive to further trigger pulses, i.e. to put it out of operation, it is sufficient to briefly superimpose a current flow in the same direction as the tunnel diode bias current via series resistors Raus, which are high in relation to the tunnel diodes, so that both tunnel diodes return to their high resistance value tilt. In order to obtain certain counting directions, each of the two tunnel diodes can also be provided with a switch-on input via a resistor Re. " the duration of which is selected just long enough that the desired switching process for commissioning or decommissioning occurs. As a rule, the switch-off pulses must be selected to be somewhat longer than the switch-on pulse, which only affects one of the breakover resistors or one of the tunnel diodes If both breakover resistors are in the range of the low resistance value of their characteristic curve due to an interference pulse, it is usually sufficient to control both tunnel diodes in their high resistance value by feeding in the deactivation pulse and the overall value by feeding in a switch-on pulse to make circuit ready for operation. The switch-on pulse can also be given at the same time as the switch-off pulse. The switch-on pulse must then not end before the switch-off pulse. However, it is also possible to select the low resistance state of the individual tunnel diodes as the off state of the overall circuit, in which it is insensitive to trigger pulses. In this case, the switch-on pulse, which is only fed to one tunnel diode or a breakover resistor, must switch the tunnel diode in question to the high resistance state. The remaining statements apply analogously.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der F i g. 2 bis 7 erläutert. Die Kippstufe dieses Ausführungsbeispiels besteht aus einem De-Goto-Paar, das durch zwei in Serie geschaltete Tunneldioden T3, T4 gebildet wird, einem zu seiner Stromversorgung erforderlichen Ohmschen Spannungsteiler und einer Umschaltvorrichtung, die sich aus einem übertrager und zwei Vorwiderständen zusammensetzt.Another advantageous embodiment of the invention is below with reference to FIG. 2 to 7 explained. The flip-flop of this embodiment consists of a De-Goto pair, which is created by two tunnel diodes connected in series T3, T4 is formed, an ohmic voltage divider required for its power supply and a switching device consisting of a transformer and two series resistors composed.

Die Wirkung eines De-Goto-Paares beruht bekanntlich darauf, daß man die Serienschaltung zweier Tunneldioden an eine Gleichspannung legt, deren Größe so bemessen ist, daß eine Tunneldiode im Zustand hoher Spannung und die andere im Zustand niederer Spannung verharren muß (vgl. F i g. 2). Es ist dabei gleich wahrscheinlich, daß die obere oder die untere Diode den Zustand hoher Spannung einnimmt. Die F i g. 3 stellt diesen Fall im Kennliniendiagramm dar. Es kann wahlweise der durch Schnittpunkt I oder 1I bestimmte Fall als stabile Lage eintreten; in Punkt III schneiden sich zwei Kennlinienäste negativen dynamischen Widerstandes; er ist infolgedessen nicht stabil. Wird un die Spannung an der Serienschaltung vorübergehend erhöht, z. B. durch einen Impuls, so ergibt sich die in der F i g. 4 gezeichnete Situation. Schnittpunkt I und 1I verschwinden, und Punkt III rückt in den Bereich positiven Widerstandes und wird damit stabil. An beiden Tunneldioden liegt dann eine Spannung, die höher ist als die ihrem Stromminimum zugeordnete. Nach Abklingen des Impulses stellen sich wieder die in der F i g. 3 gezeigten Verhältnisse ein.The effect of a De Goto couple is known to be based on the fact that one the series connection of two tunnel diodes to a DC voltage, the size of which is dimensioned so that one tunnel diode in the high voltage state and the other in the State of low voltage must persist (see Fig. 2). It is equally likely that the upper or the lower diode is in the high voltage state. The F i G. 3 shows this case in the characteristic diagram. The intersection point I or 1I certain cases occur as a stable situation; in point III intersect two branches of the characteristic curve of negative dynamic resistance; as a result, he is not stable. If the voltage on the series circuit is temporarily increased, e.g. B. by an impulse, the result shown in FIG. 4 drawn situation. Intersection I and 1I disappear, and point III moves into the area of positive resistance and thus becomes stable. A voltage that is higher is then applied to both tunnel diodes is assigned to its current minimum. Place after the impulse has subsided again the in the F i g. 3 relationships shown.

Sind die Kennlinien beider Tunneldioden identisch, so bestimmt der Zufall, welche Diode jetzt die niedere Spannung bekommt. Prägt man aber in den Verbindungspunkt beider Dioden im Augenblick des Impulsabklingens einen Korrekturstrom i ein, so bestimmt dessen Vorzeichen, welchen der beiden möglichen stabilen Zustände (I bzw. II) das Paar einnimmt. Die F i g. 5 und 6 erläutern diesen Zusammenhang.If the characteristics of both tunnel diodes are identical, then the determines Coincidence which diode now receives the lower voltage. But one stamps in the connection point both diodes a correction current i at the moment of the pulse decay, see above determines its sign, which of the two possible stable states (I resp. Ii) the couple takes. The F i g. 5 and 6 explain this relationship.

In der F i g. 7 ist das Schaltbild der ausgeführten Kippstufe dargestellt. Man erkennt den Spannungsteiler R1, R2 zur Erzeugung der erforderlichen Gleichspannung, das De-Goto-Paar mit den Tunneldioden T 3 und T 4 und den Eingangswiderstand RT" über den die Schaltimpulse zugeführt werden. Den beschriebenen Kreis ergänzt ein symmetrischer Übertrager Ü mit gleichen Vorwiderständen R3 zur Kippstufe. Die Transformatorwicklungen und die Vorwiderstände stellen Nebenschlüsse zu den Tunneldioden dar. Damit die Funktion des De-Goto-Paares erhalten bleibt, müssen diese Nebenschlußimpedanzen einerseits symmetrisch und andererseits widerstandsmäßig so hoch bemessen werden, daß die charakteristische Form der Tunneldiodenkennlinie bestehenbleibt. Das ist gleichbedeutend, daß, für die einzelneTunneldiode betrachtet, die jeweilige Nebenschlußimpedanz betragsmäßig größer als der negative Widerstand der zugehörigen Tunneldiode ist. Der Einstellung dieser Bedingung, vor allem bei Gleichstrom, dient vor allem R3.In FIG. 7 shows the circuit diagram of the executed multivibrator. You can see the voltage divider R1, R2 for generating the required DC voltage, the de-goto pair with the tunnel diodes T 3 and T 4 and the input resistor RT "via which the switching pulses are supplied. The circuit described is supplemented by a symmetrical transformer U with the same series resistors R3 to the multivibrator. The transformer windings and the series resistors represent shunts to the tunnel diodes. In order to maintain the function of the de-goto pair, these shunt impedances must be symmetrical on the one hand and so high in resistance on the other hand that the characteristic shape of the tunnel diode characteristic is retained is synonymous with the fact that, considered for the individual tunnel diode, the respective shunt impedance is greater in magnitude than the negative resistance of the associated tunnel diode.

Um die Wirkung des Transformators V zu erklären, wird angenommen, es sei gerade ein Impuls am Eingang eingetroffen. Die untere Diode habe bisher niedere Spannung besessen, nun wird sie in einen Zustand hoher Spannung versetzt; die obere verharrt im Zustand hoher Spannung, wenngleich die an ihr liegende Spannung etwas geringer wird als im Ruhefall (vgl. F i g. 3 und 4). Der Spannungsanstieg an der unteren Diode bewirkt eine Stromzuführung an die angeschlossene Transformatorwicklung, d. h., dem Knotenpunkt wird ein negativer Strom zugeleitet. Da-- die andere Wicklung umgekehrt gepolt ist, wird in den Knotenpunkt auch durch diese negativer Strom eingespeist. Einführung negativen Stromes in den Knotenpunkt bedeutet aber nach den F i g: 5 und 6 die Wahl des Zustandes II nach Abklingen des Eingangsimpulses, d. h., es führt daraufhin die obere Diode niedere Spannung. Bei dem nächsten Eingangsimpuls wiederholt sich der Vorgang in umgekehrter Richtung usw. Die Tatsache, daß die Diode, die zuerst eine hohe Spannung führte, während des Impulses etwas Spannung verliert, stört den Vorgang nicht, sondern. unterstützt ihn, wie sich leicht einsehen läßt, wenn man eine gleichartige Betrachtung, wie soeben beschrieben, auch für für die zweite Diode durchführt. Bei einer ausgeführten Schaltung dieser Art hatten die einzelnen Schaltungselemente folgende Werte. R1 = 25 S2 R2 = 59 R2 = 27 Q RT,. = 50 9 T3 = Germaniumtunneldiode mit I.ux = 10,5 mA T4 = Germaniumtunneldiode mit 1."x = 10,5 mA U' = je drei Windungen CuLSS 0,08 mm auf Doppellochkern 7.4 - 3 mm mit einer relativen Anfangspermeabilität von 9 Der an den Ausgang angeschaltete Verbraucherwiderstand RL und der aus Symmetriegründen empfehlenswert vorzusehende Ergänzungswiderstand RL' haben einen Wert von je 100 Ohm.To explain the effect of the transformer V, it is assumed that a pulse has just arrived at the input. The lower diode had previously had a low voltage, now it is put into a state of high voltage; the upper one remains in the state of high tension, although the tension applied to it is somewhat lower than in the case of rest (see FIGS. 3 and 4). The increase in voltage at the lower diode causes a current to be fed to the connected transformer winding, ie a negative current is fed to the node. Since the other winding has reverse polarity, negative current is also fed into the node through this. However, according to Figs. 5 and 6, the introduction of negative current into the node means the selection of state II after the input pulse has decayed, ie the upper diode then carries a low voltage. With the next input pulse, the process is repeated in the opposite direction, etc. The fact that the diode which first carried a high voltage loses some voltage during the pulse does not disturb the process, but rather. supports it, as can easily be seen if one carries out a similar observation, as just described, also for the second diode. In an implemented circuit of this type, the individual circuit elements had the following values. R1 = 25 S2 R2 = 59 R2 = 27 Q RT ,. = 50 9 T3 = germanium tunnel diode with I.ux = 10.5 mA T4 = germanium tunnel diode with 1. "x = 10.5 mA U '= three turns CuLSS 0.08 mm on a double hole core 7.4 - 3 mm with a relative initial permeability of 9 The consumer resistor RL connected to the output and the supplementary resistor RL ', which is recommended for reasons of symmetry, each have a value of 100 ohms.

UB = 1,7 bis 2,0 Volt. UB = 1.7 to 2.0 volts.

Zu den Eigenschaften dieser Schaltung läßt sich folgendes sagen.The following can be said of the properties of this circuit.

Die maximale Geschwindigkeit der Schaltung wird nur durch die Eigenschaften der Tunneldioden und des Transformators bestimmt. Da ein Transformator keine Speichereigenschaften besitzt, begrenzt er theoretisch die Schaltgeschwindigkeit überhaupt nicht.The maximum speed of the circuit is only determined by the properties of the tunnel diodes and the transformer. As a transformer has no storage properties possesses, it theoretically does not limit the switching speed at all.

Heutzutage stehen bereits Ferrite mit Grenzfrequenzen von etwa 800 MHz zur Verfügung. Da sich einerseits ein Transformator auch jenseits der Grenzfrequenz des Kernes betreiben läßt und andererseits infolge der geringen erforderlichen Windungszahlen die parasitären Reaktanzen klein gehalten werden können, ist es möglich, die Grenzfrequenz des Transformators selbst schnellen Tunneldioden anzupassen. Ein solcher Transformator ist aber auch ein außerordentlich robustes und zuverlässiges Bauteil, verglichen mit z. B. einem Transistor. Das erhöht die Betriebssicherheit wesentlich.Nowadays, ferrites are already available with cut-off frequencies of around 800 MHz available. On the one hand, there is a transformer beyond the cutoff frequency of the core can operate and on the other hand due to the low number of turns required the parasitic reactances can be kept small, it is possible to reduce the cutoff frequency of the transformer itself to adapt to fast tunnel diodes. Such a transformer but is also an extremely robust and reliable component, compared with z. B. a transistor. This increases the operational safety significantly.

Auch die Kosten eines solchen Transformators können niedrig gehalten werden. Bei dem erwähnten Ausführungsbeispiel wurde ein Ferritdoppellochkern mit den Abmessungen von 4 - 7 - 3 mm verwendet; Primär- und Sekundärwicklung bestehen aus je drei Windungen Kupferlackdraht, beide Wicklungen können zugleich (bifilar) gewickelt werden.The cost of such a transformer can also be kept low will. In the above-mentioned embodiment, a ferrite core with double holes the dimensions of 4 - 7 - 3 mm are used; Primary and secondary winding exist made of three turns of enamelled copper wire each, both windings can be used at the same time (bifilar) to be wrapped.

Die Zuverlässigkeit der Schaltung ist sehr gut. Die Leistungsverstärkung der Multivibratorstufe ist groß genug, um eine zweite gleichartige Stufe ohne Zwischenverstärker an die Ausgangsklemmen der ersten anschließen zu können.The reliability of the circuit is very good. The power boost the multivibrator stage is big enough to have a second similar stage without an intermediate amplifier to be able to connect to the output terminals of the first.

Der gesamte Aufwand für die Kippstufe betrug nur fünf Widerstände, zwei Tunneldioden und einen übertrager. Einen Vergleich von Aufwand und Leistung mit einigen bekannten Schaltungen bringt die nachstehende Tabelle. Mit Mit Tunneldioden Transistoren und Mit Tunneldioden Erfindungsgemäße (Eccles-Jordan) Reaktanzspeicher und Transistoren Schaltung nach Fig 7 Aktive Elemente zwei Transistoren zwei Tunnel- zwei Tunnel- zwei Tunnel- dioden dioden dioden 'b zwei Transistoren a 3 ; Widerstände 6 4 6 5 sonstige passive Elemente drei Dioden ein Kondensator - ein Doppelloch- zwei Konden- oder Kerntrafo satoren eine Spule Höchste Folgefrequenz der Ein- 150 MHz etwa 50 MHz 500 MHz obere Grenze gangsimpulse (prinzipielle obere (nur für wesentlich Grenze) zwei Impulse, über 300 MHz nicht ständig) Für das Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 gelten etwa dieselben Werte wie für das Ausführungsbeispiel der F i g. 7.The entire effort for the flip-flop was only five resistors, two tunnel diodes and one transformer. The table below provides a comparison of effort and performance with some known circuits. With with tunnel diodes Transistors and With Tunnel Diodes According to the Invention (Eccles-Jordan) reactance memory and transistor circuit according to Fig. 7 Active elements two transistors two tunnels two tunnels two tunnels diodes diodes diodes 'b two transistors a 3; Resistors 6 4 6 5 other passive elements three diodes one capacitor - one double hole two condenser or core transformers a coil Highest repetition frequency of the single 150 MHz about 50 MHz 500 MHz upper limit gear impulses (in principle upper (only for essential Limit) two pulses, over 300 MHz not always) For the embodiment according to FIG. 1 approximately the same values apply as for the exemplary embodiment in FIG. 7th

Als mehrstufige Zählschaltung läßt sich in Weiterbildung der Erfindung die erfindungsgemäße bistabile Multivibratorschaltung vor allem in der Weise verwenden, daß an einen der Ausgänge einer ersten bistabilen Multivibratorstufe der Eingang einer zweiten bistabilen Multivibratorstufe angeschaltet wird. Von einem der Ausgänge dieser zweiten bistabilen Multivibratorstufe kann der Eingang einer dritten bistabilen Multivibratorstufe usw. gespeist werden. Es lassen sich auf diese Weise auch Ringzähler u. dgl. in an sich bekannter Weise mit der erfindungsgemäßen bistabilen Multivibratorschaltung aufbauen. Durch die vorstehend erwähnten Schaltungskniffe zum Löschen einzelner Stufen ist es auch möglich, solche Zähler in die Ausgangsstellung zurückzuführen.As a multi-stage counting circuit can be used in a further development of the invention use the bistable multivibrator circuit according to the invention primarily in such a way that that at one of the outputs of a first bistable multivibrator stage the input a second bistable multivibrator stage is switched on. From one of the exits this second bistable multivibrator stage can be the input of a third bistable Multivibrator stage etc. are fed. Ring counters can also be used in this way and the like in a manner known per se with the bistable multivibrator circuit according to the invention build up. With the circuitry tricks mentioned above to delete individual Stages, it is also possible to return such counters to their starting position.

Claims

Claims: 1. Bistable multivibrator with two tunnel diodes, each of which has two stable electrical working points between which it is reciprocally is switched, especially for use in counting stages in which a transmitter is provided, one winding of which is connected to the tunnel diode and the other winding is connected to the other tunnel diode, and in which the polarity of the connection of these two transfer windings on the tunnel diodes is chosen such that through the transformer windings when the voltage is increased on one Tunnel diode results in an opposite voltage change at the other tunnel diode, characterized in that that the tunnel diodes on the one hand the transfer windings in series with an ohmic Resistance and on the other hand the operating DC voltage source in series with one Series resistor are connected in parallel and that the tunnel diodes with the control input are connected via at least one further series resistor. z. Bistable multivibrator according to claim 1, characterized in that the ohmic resistance is at least partially is included in the transfer winding. 3. Bistable multivibrator after a of claims 1 and 2, characterized in that the direct current connection between the individual tunnel diode and the associated transfer winding an isolating capacitor is interrupted. 4. Bistable multivibrator after a of claims 1 to 3, characterized in that the two tunnel diodes on one side are connected to reference potential and that the two tunnel diodes with the control input for the switching pulses are each connected via a further series resistor. 5. More bistable Multivibrator according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the both tunnel diodes are connected in series with direct current and at one source impressed voltage are switched on, in particular at a correspondingly dimensioned one Voltage divider, and that as a pair of connections for the supply of the switching pulse or the switching voltage, the ends of the series connection of the two tunnel diodes are provided, while the output terminal pair of the multivibrator circuit two connections of a tunnel diode are provided, preferably the tunnel diode, one terminal of which is at reference potential. Considered publications: German Patent No. 1150 410; German interpretative document No. 1146 534.