DE1209596B

DE1209596B - Bistable toggle switch

Info

Publication number: DE1209596B
Application number: DEW36262A
Authority: DE
Inventors: Otto Arnold
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1963-04-08
Filing date: 1964-02-27
Publication date: 1966-01-27
Also published as: SE301338B; NL6403729A; BE646030A

Description

Die Erfindung betrifft eine bistabile Kippschaltung Bistabile Kippschaltung mit einer einen Kennlinienbereich negativen Widerstandes aufweisenden Diode.The invention relates to a bistable trigger circuit with a diode having a characteristic curve range of negative resistance.

Kippschaltungen, die sich durch zwei Leitungszustände auszeichnen, sind allgemein bekannt und in der Digitaltechnik weit verbreitet.Flip-flops, which are characterized by two line states, are well known and widely used in digital technology.

Eine erste Kippschaltungsklasse ist unter Verwendung zweier aktiver Elemente, zumeist Transistoren, aufgebaut. Diese Schaltungen arbeiten je nach Aufbau monostabil oder bistabil. üblicherweise erfordert eine solche Schaltung eines von mehreren aufeinanderfolgend zugeführten Eingangssignalen ein und derselben Polarität für jede Änderung ihres Leitungszustandes.A first flip-flop class is more active using two Elements, mostly transistors, built up. These circuits work depending on the structure monostable or bistable. usually such a circuit requires one of several successively supplied input signals of one and the same polarity for every change in their line status.

Bei einer weiteren Kippschaltungsklasse finden Vorrichtungen Verwendung, die einen Bereich negativen Widerstandes besitzen. Zumeist werden hierfür Dioden mit einem Kennlinienbereich negativen Widerstandes, z. B. sogenannte Tunneldioden, verwendet. Sie werden entsprechend den Erfordernissen des Einzelfalls entweder für eine bistabile oder monostabile Arbeitsweise vorgespannt. Bei monostabiler Arbeitsweise werden zum jedesmaligen Umschalten oder Kippen (und anschließendem spontanem Wiederzurückkippen) unipolare Eingangssignale benötigt, bei stabiler Arbeitsweise aber Eingangssignale alternierender Polarität. Im letzteren Fall veranlaßt ein Signal der einen Polarität das Kippen und das darauffolgende Signal der anderen Polarität das Zurückkippen. Alternativ kann das Zurückkippen auch in der Weise veranlaßt werden, daß man - anstatt das Signal der anderen Polarität zuzuführen - die Vorspannung der Diode kurzzeitig entfernt.In another class of multivibrator devices, devices are used, which have an area of negative resistance. Diodes are mostly used for this with a characteristic range of negative resistance, e.g. B. so-called tunnel diodes, used. Depending on the requirements of the individual case, they are either for biased a bistable or monostable mode of operation. With monostable operation are used to switch or tilt each time (and then spontaneously tilt back again) unipolar input signals are required, but input signals for stable operation alternating polarity. In the latter case, a signal causes one polarity the tilting and the subsequent signal of the other polarity the tilting back. Alternatively, the tilting back can also be caused in such a way that one - instead of To apply the signal of the opposite polarity - temporarily biasing the diode removed.

Häufig tritt nun auch das Problem auf, daß mit Hilfe einer bipolaren Signalfolge in beliebiger Polaritätsverteilung eine bistabile Kippschaltung in der Weise betätigt werden soll, daß beim Auftreten eines jeden Signals der Folge unabhängig von der jeweiligen Polarität desselben ein Umschalten vom gerade vorhandenen Leitungszustand der Kippschaltung auf den anderen folgt. Dieses Problem ist mit den bekannten bistabilen Kippschaltungen ersichtlich nicht lösbar und soll demgemäß durch die Erfindung bewältigt werden. Die Schaltung soll dabei zugleich einfach aufgebaut sowie billig herzustellen sein, eine hohe Betriebssicherheit aufweisen und sich insbesondere als Binärzelle einer digitalen Anordnung eignen.The problem often arises that with the help of a bipolar Signal sequence in any polarity distribution a bistable trigger circuit in the It should be operated in a manner that when each signal of the sequence occurs independently from the respective polarity of the same, a changeover from the current line status the toggle switch follows the others. This problem is with the known bistable Flip-flops are obviously not solvable and are accordingly intended to be dealt with by the invention will. The circuit should be both simple and inexpensive to manufacture be, have a high level of operational reliability and in particular as a binary cell suitable for a digital arrangement.

Hierzu wird ausgegangen von einer bistabilen Kippschaltung mit einer einen Kennlinienbereich negativen Widerstandes aufweisenden Diode. Die erfindungsgemäße Lösung dieses Problems ist gekennzeichnet durch zwei ferromagnetische Kerne rechteckiger Hysteresisschleife, durch eine mit jedem der Kerne gekoppelte, mit der Diode in Serie liegende erste Wicklung sowie durch eine mit jedem der Kerne gekoppelte, für einen Anschluß an eine Eingangssignalquelle vorgesehene zweite Wicklung, die mit dem einen der Kerne unter gleichem Wicklungssinn wie die erste Wicklung und mit dem anderen der Kerne unter gegenüber der ersten Wicklung entgegengesetztem Wicklungssinn gekoppelt ist.This is based on a bistable trigger circuit with a a diode having a characteristic curve range of negative resistance. The inventive Solution to this problem is characterized by two ferromagnetic cores more rectangular Hysteresis loop, through one coupled to each of the cores, with the diode in First winding lying in series as well as by one coupled to each of the cores for a connection to an input signal source provided second winding with one of the cores with the same winding direction as the first winding and with the other of the cores under the opposite direction of winding compared to the first winding is coupled.

Wie nachstehend noch ersichtlich werden wird, wirken die in der erfindungsgemäßen Weise angekoppelten Kerne im Effekt wie ein Umsetzer, der eine in beliebiger Polaritätsverteilung ankommende Signalfolge in eine solche mit alternierender Polaritätsverteilung umsetzt. Der Diode werden daher abwechselnd ein positiver und ein negativer Impuls zugeführt, worauf diese, hierauf ansprechend, ihren Leitungszustand umschaltet.As will become apparent below, those in the invention act Way coupled cores in effect like a converter, one in any polarity distribution converts incoming signal sequence into one with alternating polarity distribution. The diode is therefore fed alternately with a positive and a negative pulse, whereupon it, in response to this, switches its line status.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben; es zeigt F i g. 1 ein Schaltbild einer die Prinzipien der Erfindung verkörpernden Ausführungsform, F i g. 2 eine Spannungs-Strom-Charakteristik einer spannungsgesteuerten Tunneldiode mit teilweise negativem Widerstand, wie sie in der Schaltung nach F i g. 1 vorgesehen ist, und F i g. 3 A und 3 B eine Hysteresisschleifencharakteristik zweier ferromagnetischer Kerne, wie sie in der Schaltung nach F i g. 1 verwendet sind, F i g. 4 ein Diagramm der zeitlichen Abhängigkeit von Spannungs- und Stromwellenformen, wie sie in ausgewählten Stellen der Schaltung nach F i g. 1 auftreten.In the following the invention is described with reference to the drawings; it shows F i g. 1 is a circuit diagram of one embodying the principles of the invention Embodiment, FIG. 2 shows a voltage-current characteristic of a voltage-controlled Tunnel diode with partially negative resistance, as shown in the circuit according to F. i g. 1 is provided, and F i g. 3 A and 3 B show a hysteresis loop characteristic two ferromagnetic cores, as shown in the circuit of FIG. 1 used are, F i g. 4 a diagram of the time dependence of voltage and current waveforms as shown in selected locations in the circuit of FIG. 1 occur.

Bei der Ausführungsform der Erfindung sind spannungsgesteuerte Dioden negativen Widerstandes vorgesehen. Ein besonders geeignetes Beispiel dieser Art ist die Tunneldiode.In the embodiment of the invention there are voltage controlled diodes negative resistance provided. A particularly suitable example of this type is the tunnel diode.

Die Tunneldiode hat gegenüber anderen zweipoligen Schaltelementen mit teilweise negativem Widerstand zahlreiche mechanische und elektrische Vorteile. Diese Vorteile sind beträchtlich niedrige Kosten, Unempfindlichkeit gegenüber Umwelteineinflüssen, Betriebssicherheit, geringe Verlustleistung, hohe Grenzfrequenz und niedriges Rauschen.The tunnel diode has two-pole switching elements compared to other with partial negative resistance numerous mechanical and electrical advantages. These advantages are considerably low costs, insensitivity to environmental influences, Operational reliability, low power loss, high cut-off frequency and low noise.

In der F i g.1 ist eine bistabile Schaltung dargestellt, die eine spannungsgesteuerte Tunneldiode 10 aufweist. Eine Vorspannungsquelle 12 und ein Vorspannungswiderstand 11 liegen in Serie mit der Diode 10. Eine Wicklung 25 ist mit Anschlüssen 25 a und 25 b des Diodenstromkreises verbunden und liegt daher gleichfalls in Serie mit der Diode 10. Die Wicklung 25 ist mit zwei ferromagnetischen Toroid-Kernen 20 und 21 unter entgegengesetztem Vorzeichen gekoppelt. Eine Quelle 30 konstanten Stromes ist über eine Leitung 31 mit einem Punkt verbunden, der zwischen der Schaltwicklung 25 und dem Rest der in Serie liegenden Diodenkreiselemente liegt. Die Ausgänge einer Quelle beliebiger bipolarer Eingangssignale 35 sind mit einer Eingangswicklung 36 verbunden, die mit den ferromagnetischen Kernen 20 und 21 im gleichen Sinne gekoppelt sind. Zusätzlich hierzu ist eine die Ausgangsbelastung darstellende Schaltung 50, im folgenden kurz als Last bezeichnet, parallel zur Tunneldiode 10 geschaltet.FIG. 1 shows a bistable circuit which has a voltage-controlled tunnel diode 10. A bias source 12 and a bias resistor 11 are in series with the diode 10. A winding 25 is connected to terminals 25 a and 25 b of the diode circuit and is therefore also in series with the diode 10. The winding 25 has two ferromagnetic toroidal cores 20 and 21 coupled with opposite signs. A source 30 of constant current is connected by a line 31 to a point which lies between the switching winding 25 and the remainder of the series diode circuit elements. The outputs of a source of any bipolar input signals 35 are connected to an input winding 36 which are coupled to the ferromagnetic cores 20 and 21 in the same sense. In addition to this, a circuit 50 representing the output load, hereinafter referred to as load for short, is connected in parallel to the tunnel diode 10 .

In der F i g. 2 ist eine Spannungs-Strom-Kennlinie der Tunneldiode 10 dargestellt. Es sei bemerkt, daß die Diode 10 zwei positive Äste aufweist, die in der F i g. 2 mit I und 1I bezeichnet sind. Im Bereich I, der nachfolgend als der Bereich vergleichsweise niedriger Spannung oder einfach als niedriger Leitungszustand bezeichnet wird, ist die an der Diode 10 liegende Spannung auf einen vergleichsweise kleinen Wert beschränkt. Umgekehrt ist im Bereich II, der nachfolgend als der Bereich relativ großer Spannung oder einfach als hoher Leitungsbereich bezeichnet wird, die an der Diode 10 liegende Spannung vergleichsweise hoch. Um die Anordnung in bistabiler Weise zu betreiben, sind die Werte der Vorspannungsquelle 12 und des Vorspannungswiderstandes 11 so ausgewählt, daß ein stabiler Betriebszustand der Diode 10 in jedem der beiden Bereiche vorhanden ist. In diesem Sinne schneidet, wie in der F i g. 2 dargestellt, die Lastlinie des Widerstandes 11 und der Quelle 12 die Diodenkennlinie in den Punkten 80 und 81, die den Arbeitspunkt der Diode 10 in dem niedrigen bzw. hohen Leitungszustand festlegen.In FIG. 2 is a voltage-current characteristic of the tunnel diode 10 shown. It should be noted that the diode 10 has two positive branches, the in FIG. 2 are labeled I and 1I. In area I, hereinafter referred to as the area of comparatively low voltage or simply as a low conduction state is referred to, the voltage applied to the diode 10 is on a comparative basis small value limited. The reverse is true in area II, hereinafter referred to as area relatively high voltage or simply referred to as high conduction area, the voltage across the diode 10 is comparatively high. To change the arrangement in To operate in a bistable manner, the values of the bias source 12 and des Bias resistor 11 selected so that a stable operating state of the Diode 10 is present in each of the two areas. In this sense cuts as in FIG. 2, the load line of the resistor 11 and the source 12 the diode characteristic at points 80 and 81, which is the operating point of the diode Set 10 in the low and high line states, respectively.

Der Wert des Stromes I,1, der von der Quelle konstanter Stromstärke 30 zugeführt wird, wird so gewählt, daß er zwischen den durch die Diode 10 fließenden Stromwerten liegt, die dem niedrigen bzw. hohen Leitungszustand derselben zugeordnet sind. Bequemlichkeitshalber wird der Strom IS so eingestellt, daß er der Mittelwert der Ströme!", und 1d2 darstellt, die durch die Diode 10 im hohen bz). niedrigen Leitungszustand 80 bzw. 81 der F i g. 2 fließen. Unter Berücksichtigung dieses Sachverhalts soll nun eine Schaltfolge der Anordnung nach F i g.1 beschrieben werden. Wird der Kreis zunächst eingeschaltet, so sei angenommen, daß sich die Diode 10 anfänglich im niedrigen Leitungszustand infolge der Vorspannungsquelle 12 und des Widerstandes 11 befindet. Der relativ hohe Strom idi und die relativ niedrige Spannung vd, der bzw. die der Diode 10 anfänglich, d. h. während der vor einem Zeitpunkt a liegenden Periode zugeordnet sind, sind in den beiden oberen -Diagrammen der F i g. 4 dargestellt. Unter diesen Bedingungen überschreitet der durch die Diode 10 fließende Strom idi den Strom IS, der von der Quelle konstanter Stromstärke 30 herrührt, wodurch ein in der Schaltwicklung 25 nach oben in einer zum Vektor 135 der F i g. 1 entgegengesetzten Richtung fließender Strom i, resultiert, der gleich 'd1-1,1 ist. Dieser Sachverhalt ist im zweituntersten Diagramm der F i g. 4 für das vor dem Zeitpunkt a liegende Intervall dargestellt. Die Größe der Magnetisierungskraft, die durch den die Wicklung 25 nach oben durchfließenden Strom i, erzeugt wird, wird so eingestellt, daß sie - die Koerzitivkraft der ferromagnetischen Kerne 20 und 21 übersteigt mit der Folge, daß diese Kerne in den Gegenzeigersinn-bzw. Uhrzeigersinn-Sättigungszustand 106 und 115 gebracht werden, wie dies an den entsprechenden Hysteresisschleifen der F i g. 3 A und 3 B dargestellt ist.The value of the current I, 1, which is supplied from the source of constant current intensity 30, is chosen so that it lies between the current values flowing through the diode 10, which are associated with the low and high conduction state thereof. For the sake of convenience, the current IS is set so that it represents the mean value of the currents I ″, and 1d2 flowing through the diode 10 in the high and low conduction states 80 and 81 of FIG. 2, respectively a switching sequence of the arrangement according to Fig. 1. If the circuit is first switched on, it is assumed that the diode 10 is initially in the low conduction state as a result of the bias voltage source 12 and the resistor 11. The relatively high current idi and the The relatively low voltage vd, which is initially assigned to the diode 10, ie during the period preceding a point in time a, is shown in the two upper diagrams of FIG The current flowing i i the current IS, which comes from the source of constant current intensity 30 , whereby a in the switching winding 25 upwards in an opposite to the vector 135 of FIG The current i flowing in the direction results, which is equal to 'd1-1,1. This fact is shown in the second bottom diagram in FIG. 4 for the interval before time a. The magnitude of the magnetizing force, which is generated by the current i flowing upward through the winding 25, is set so that it - exceeds the coercive force of the ferromagnetic cores 20 and 21, with the result that these cores work in the counter-clockwise direction or. Clockwise saturation states 106 and 115, as indicated by the corresponding hysteresis loops of FIG. 3 A and 3 B is shown.

Es sei nun angenommen, daß im Zeitpunkt a (F i g. 4) die Quelle bipolarer Eingangsimpulse 35 der Eingangswicklung 36 einen in Richtung des Vektors 130 der F i g.1 verlaufenden positiven Impuls zuführt. Die hierdurch erregte Wicklung 36 ist in diesem Fall an den Kern 21 unter einem Vorzeichen gekoppelt, das diesen Kern weiter in eine im Uhrzeigersinn vorhandene Sättigung treibt. Daher wird in diesem Kern nur eine kleine Flußänderung hervorgerufen. Der durch die Wicklung 36 fließende Strom erzeugt jedoch im Kern 20 eine im Uhrzeigersinn wirkende magnetomotorische Kraft, die eine ausreichende Größe aufweist, so daß der Kern 20 aus seinem bisherigen, im Gegenzeigersinn gerichteten Zustand (Punkt 106 der F i g. 3 A) in einen im Uhrzeigersinn gerichteten Sättigungszustand umgeschaltet wird. Durch eine einfache Anwendung der Lenzschen Regel ist ersichtlich, daß der umgeschaltete Kern 20 einen Strom in der Wicklung 25 induziert, der sich zu dem Strom hinzuaddiert, der von der Vorspannungsquelle 12 und dem Widerstand 11 geliefert wird und der den nach oben gerichteten Fluß des durch die Wicklung 25 fließenden Stromes i, zu unterstützen sucht. Der Stromimpuls der Wicklung 25 hat, wenn er zu dem vorspannenden Strom addiert wird, eine ausreichende Höhe, um den Spitzenstrompunkt der Kennlinie der Diode 10 zu überschreiten. Die Diode schaltet daher ihren Leitungszustand um, wobei sie dem in der F i g. 2 punktiert dargestellten Weg 85 folgt, bis ihr hoher Leitungszustand 81 erreicht ist. In diesem Leitungszustand hat der durch die Diode 10 fließende Strom 1d2 einen vergleichsweise kleinen Wert, wie in der obersten Kurve der F i g. 4 für das im Zeitpunkt a beginnende Intervall dargestellt ist. In diesem Zustand wird der Diodenstrom 1d2 vom konstanten Strom I,1, der von der Quelle 30 herrührt, überschritten. Unter diesen Bedingungen kehrt sich die Richtung des durch die Wicklung 25 fließenden Stromes um. Er fließt daher in Abwärtsrichtung, wie dies gleichfalls in der F i g. 4 für die mit dem Zeitpunkt a beginnende Zeitspanne dargestellt ist. Wenn sich der in der Wicklung 25 fließende Strom in seiner Richtung umkehrt, also nach unten fließt, so schaltet die erregte Wicklung 25 den Fluß des Kernes 21 von der Uhrzeigersinn- in die Gegenzeigersinnrichtung um, so daß die Kerne 20 und 21 in diesem Zeitpunkt auf die Punkte 105 bzw. 116 der F i g. 3 A und 3 B vorgespannt sind. Der Kreis bleibt in diesem stabilen Zustand, bis der nächste Impuls des einen oder anderen Vorzeichens von der Quelle 35 geliefert wird.It is now assumed that at time a (FIG. 4) the source of bipolar input pulses 35 supplies input winding 36 with a positive pulse running in the direction of vector 130 in FIG. 1. The winding 36 excited as a result is in this case coupled to the core 21 under a sign which drives this core further into a clockwise saturation. Therefore, only a small change in flux is produced in this core. The current flowing through the winding 36, however, generates a clockwise magnetomotive force in the core 20, which magnetomotive force is of sufficient magnitude so that the core 20 from its previous, counter-clockwise state (point 106 of FIG. 3 A) in a clockwise saturation state is switched. By simply applying Lenz's rule, it can be seen that the switched core 20 induces a current in the winding 25 which is added to the current supplied by the bias source 12 and resistor 11 and which controls the upward flow of the through the winding 25 seeks to support the flowing current i. The current pulse of the winding 25, when added to the biasing current, has a sufficient height to exceed the peak current point of the characteristic curve of the diode 10. The diode therefore switches its conduction state, in which case it corresponds to that shown in FIG. Path 85 shown in dotted lines in 2 follows until its high conduction state 81 is reached. In this conduction state, the current 1d2 flowing through the diode 10 has a comparatively small value, as in the uppermost curve in FIG. 4 is shown for the interval beginning at time a. In this state, the diode current 1d2 is exceeded by the constant current I, 1 originating from the source 30. Under these conditions, the direction of the current flowing through the winding 25 is reversed. It therefore flows in a downward direction, as is also shown in FIG. 4 is shown for the time period beginning with time a. If the current flowing in the winding 25 reverses its direction, i.e. flows downwards, the energized winding 25 switches the flow of the core 21 from clockwise to counterclockwise direction, so that cores 20 and 21 open at this point in time points 105 and 116 of FIG. 3 A and 3 B are preloaded. The circle remains in this steady state until the next pulse of one sign or the other is supplied by the source 35.

Zum Zeitpunkt b (F i g. 4) sei angenommen, daß die Quelle bipolarer Impulse 35 der Eingangswicklung 36 einen negativen Impuls zuführt, wodurch in dieser ein Strom fließt, dessen Richtung der des Vektors 130 entgegengesetzt ist. Der unter diesen Bedingungen in der Wicklung 36 fließende Strom erzeugt wiederum nur eine kleine Flußänderung im Kern 21, während er die im Kern 20 herrschende Flußrichtung umkehrt, und zwar dieses Mal aus dem Uhrzeigersinn-Sättigungszustand in den Gegenzeigersinn-Sättigungszustand. Unter diesen Bedingungen wird ein Stromimpuls in der Wicklung 25 induziert, der in Richtung des Vektors 135 verläuft und der sich von dem Strom subtrahiert, der von der Quelle 12 über den Widerstand 11 der Diode 10 zugeführt wird. Als Folge hiervon fällt der der Diode 10 zugeführte Gesamtstrom unter den Minimalwert, der zur Aufrechterhaltung des stabilen, im hohen Leitungsbereich gelegenen Arbeitspunktes 81 erforderlich ist, und die Diode 10 schaltet ihren Leitungszustand längs der gestrichelt gezeichneten Kurve 89 der F i g. 2 verlaufend um, wodurch sie in den Punkt 80 des niedrigen Leitungszustandsbereiches einläuft. Der vergleichsweise hohe Diodenstrom idl und die vergleichsweise niedrige Spannung vtl, die diesen Leitungszustand der Diode 10 kennzeichnen, sind nunmehr für das mit dem Zeitpunkt b beginnende Intervall der entsprechenden, in der F i g. 4 dargestellten Kurven maßgebend. Zu diesem Zeitpunkt wird der von der Quelle 30 gelieferte Strom IS erneut kleiner als der durch die Diode 10 fließende Strom idi. Der durch die Wicklung 25 fließende Strom ist daher nach oben gerichtet, wodurch der Kern 21 umgeschaltet wird und die Kerne 20 und 21 in den Gegenzeigersinn- bzw. Uhrzeigersinn-Sättigungszustand 106 bzw. 115 gebracht werden.At time b (FIG. 4) it is assumed that the source of bipolar pulses 35 is supplying a negative pulse to the input winding 36, as a result of which a current flows in the latter, the direction of which is opposite to that of the vector 130. The current flowing in winding 36 under these conditions again produces only a small change in flux in core 21 while it reverses the direction of flux prevailing in core 20, this time from the clockwise saturation state to the counterclockwise saturation state. Under these conditions, a current pulse is induced in the winding 25 which runs in the direction of the vector 135 and which is subtracted from the current which is supplied from the source 12 via the resistor 11 to the diode 10 . As a result, the total current supplied to the diode 10 falls below the minimum value required to maintain the stable operating point 81 located in the high conduction range, and the diode 10 switches its conduction state along the dashed curve 89 in FIG. 2 running around, thereby entering point 80 of the low conduction state range. The comparatively high diode current idl and the comparatively low voltage vtl, which characterize this conduction state of the diode 10, are now for the interval beginning at time b of the corresponding interval shown in FIG. 4 shown curves are decisive. At this point in time, the current IS supplied by the source 30 again becomes smaller than the current idi flowing through the diode 10. The current flowing through the winding 25 is therefore directed upwards, whereby the core 21 is switched and the cores 20 and 21 are brought into the counterclockwise and clockwise saturation states 106 and 115, respectively.

Zum Zeitpunkt c (F i g. 4) sei angenommen, daß die Eingangsquelle 35 der Wicklung 36 wieder einen negativen Impuls zuführt, so daß ein Stromfluß resultiert, dessen Richtung der des Vektors 130 entgegengesetzt ist. Die erregte Wicklung 36 erzeugt daher im Kern 20 nur eine kleine Flußänderung, während der im Kern 21 im Uhrzeigersinn herrschende Sättigungsflußzustand in -die entgegengesetzte Richtung umgeschaltet wird. Er verläuft daher nunmehr im Gegenzeigersinn. Aus der Lenzschen Regel ergibt sich, daß der in der Wicklung 25 durch das Umschalten des Kernes 21 induzierte Strom sich zu dem Strom addiert, der von der vorspannenden Quelle 12 herrührt, wodurch die Tunneldiode 10 in ihren hohen Leitungszustand auf die gleiche Weise umgeschaltet wird, wie diese vorstehend im Zusammenhang mit den zum Zeitpunkt a stattfindenden Schaltvorgängen beschrieben worden ist. Es wurde daher gezeigt, daß der Kreis durch einen von der Quelle 35 zum Zeitpunkt a gelieferten positiv gehenden Impuls ebenso wie durch einen zum Zeitpunkte zugeführten negativ gehenden Impuls vom niedrigen in den hohen Leitungszustand umgeschaltet werden kann.At time c (FIG. 4) it is assumed that the input source 35 supplies a negative pulse to the winding 36 again, so that a current flow results whose direction is opposite to that of the vector 130. The excited winding 36 therefore produces only a small change in flux in the core 20, while the saturation flux state prevailing in the core 21 is switched clockwise in the opposite direction. It therefore now runs counter-clockwise. From Lenz's rule it follows that the current induced in the winding 25 by the switching of the core 21 is added to the current which comes from the biasing source 12, whereby the tunnel diode 10 is switched in its high conduction state in the same way, as this has been described above in connection with the switching operations taking place at time a. It has therefore been shown that the circuit can be switched from the low to the high conduction state by a positive going pulse supplied by the source 35 at time a as well as by a negative going pulse supplied at the time point a.

Durch eine Anwendung der vorstehend beschriebenen Prinzipien wird ersichtlich, daß die Diode 10 zu einem aus dem hohen Leitungszustand in den niedrigen Leitungszustand erfolgenden Umschalten auch auf einen positiv gehenden Impuls anspricht, der zum Zeitpunkt d auftreten möge. Eine derartige Zustandsänderung wurde auch im Zeitpunkt b erhalten, und zwar durch einen von der Quelle 35 gelieferten negativ gehenden Impuls. Es ist daher ersichtlich, daß der Kreis vorteilhafterweise in einer asynchronen Weise arbeitet, wobei die Diode 10 sowohl auf ein positives als auch auf ein negatives Signal anspricht und vom einen Leitungszustand in den anderen übergeführt wird, und zwar unabhängig davon, ob nun der Ausgangszustand der Diode der hohe oder der niedrige Leitungszustand war.By applying the principles described above, it can be seen that the diode 10 goes from the high conduction state to the low Line status also responds to a positive going pulse, which may occur at time d. Such a change of state was also seen in Time b obtained by a negative supplied by the source 35 going impulse. It can therefore be seen that the circle is advantageously in a operates in an asynchronous manner, with the diode 10 on both a positive and responds to a negative signal and from one line state to the other is transferred, regardless of whether the initial state of the diode was the high or low conduction state.

Die Last 50, die mit der Diode 10 parallel geschaltet ist und von der angenommen worden ist, daß sie spannungsempfindlich ist, spricht daher auf jede Änderung des Diodenzustandes an. Es sei jedoch bemerkt, daß auch eine auf Stromänderungen ansprechende Belastung verwendet werden kann. In diesem Fall müßte die auf Stromänderungen ansprechende Ausgangsschaltung mit entweder der Wicklung 25 oder irgendeinem anderen Teil der Serienanordnung, die die Diode 10 und die Vorspannungselemente 11 und 12 aufweist, gekoppelt sein.The load 50 connected in parallel with the diode 10 and from who has been assumed to be sensitive to tension therefore speaks to everyone Change in diode state. It should be noted, however, that a current change responsive load can be used. In this case it would have to be due to changes in the current responsive output circuit with either winding 25 or any other Part of the series arrangement comprising the diode 10 and the biasing elements 11 and 12 has to be coupled.

Es sei auch bemerkt, daß - obgleich eine bistabile Anordnung vorstehend beschrieben worden ist - sich die Anordnung der F i g. 1 auch für einen monostabilen Betrieb eignet, wenn die Werte der Quelle 12 und des Widerstandes 11 so gewählt werden, daß die hieraus resultierende Lastlinie nur einen der beiden positiven Widerstandsteile der Spannungs-Strom-Kennlinie der Diode 10 schneidet.It should also be noted that although a bistable arrangement is above has been described - the arrangement of FIG. 1 also for a monostable Operation is suitable if the values of the source 12 and the resistor 11 are selected in this way be that the resulting load line is only one of the two positive resistance parts the voltage-current characteristic of the diode 10 intersects.

Zusammenfassend weist eine binäre Kippschaltung, die entsprechend den Prinzipien der Erfindung aufgebaut worden ist, eine spannungsgesteuerte Tunneldiode auf, die für einen bistabilen Betrieb vorgespannt ist. Die Diode liegt in Serie mit einer Wicklung, die ihrerseits unter entgegengesetzten Vorzeichen mit zwei ferromagnetischen Kernen rechteckiger Schleife gekoppelt ist, und eine Quelle konstanten Stromes liegt zwischen der Wicklung und der Diode. Eine Quelle beliebiger bipolarer Eingangssignale ist ferner vorgesehen, und eine Eingangswicklung, die mit den ferromagnetischen Kernen im gleichen Sinn gekoppelt ist, ist mit der Signalquelle verbunden.In summary, a binary flip-flop circuit does that accordingly constructed in accordance with the principles of the invention, a voltage controlled tunnel diode on, which is biased for bistable operation. The diode is in series with a winding, which in turn has opposite signs with two ferromagnetic Cores rectangular loop is coupled, and a source of constant current is located between the winding and the diode. A source of any bipolar input signal is also provided, and an input winding that connects to the ferromagnetic Cores coupled in the same sense is connected to the signal source.

Die Diode wird anfänglich in ihren niedrigen Leitungszustand vorgespannt. Hiernach von der Signalquelle der Eingangswicklung aufeinanderfolgend zugeführte Impulse verursachen abwechselnd positive und negative Spannungsimpulse, die der Diode zugeführt werden, worauf diese in Abhängigkeit hiervon nacheinander in den hohen und den niedrigen Leitungszustand umschaltet.The diode is initially biased into its low conduction state. Subsequently supplied from the signal source to the input winding in succession Pulses cause alternating positive and negative voltage pulses that the Diode are fed, whereupon this one after the other depending on this in the toggles high and low line state.

Es sei bemerkt, daß die vorstehende Beschreibung eines Ausführungsbeispieles nicht im einschränkenden, sondern nur im erläuternden Sinne verstanden werden soll, und es sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So kann beispielsweise die Tunneldiode 10 durch irgendeine der zahlreichen, allgemein bekannten spannungsgesteuerten Vorrichtungen negativen Widerstandes ersetzt werden. Ebenso kann auch eine stromgesteuerte Vorrichtung negativen Widerstandes, z. B. ein siliziumgesteuerter Gleichrichter, an Stelle der Tunneldiode 10 in der Schaltung nach F i g.1 verwendet werden. Der Gleichrichter würde in einer derartigen Anordnung seinen stabilen Betriebszustand in Abhängigkeit des beim induktiven Energieübergang auftretenden Überschießens ändern, wenn der ausgewählte der Kerne 20 und 21 seinen Sättigungszustand ändert. Zusätzlich können mehrere binäre Kippschaltungen der beschriebenen Art in einer linearen Anordnung in Kaskade geschaltet werden, so daß eine Mehrzahl datenverarbeitender Kreise gebildet wird, deren Funktion von der Natur der im einzelnen gewählten Schaltung abhängt.It should be noted that the above description of an embodiment is not to be understood in a restrictive, but only in an explanatory sense, and numerous modifications are possible. For example, the tunnel diode 10 can be replaced by any of the numerous well known voltage controlled negative resistance devices. Likewise, a current-controlled device of negative resistance, e.g. B. a silicon-controlled rectifier can be used in place of the tunnel diode 10 in the circuit according to FIG. 1. In such an arrangement, the rectifier would change its stable operating state as a function of the overshooting occurring during the inductive energy transfer when the selected one of the cores 20 and 21 changes its saturation state. In addition, several binary flip-flops of the type described can be cascaded in a linear arrangement so that a plurality of data processing circuits are formed, the function of which depends on the nature of the particular circuit selected.

Claims

Claims: 1. Bistable multivibrator with a diode having a characteristic range of negative resistance, characterized by two ferromagnetic cores (20, 21) of rectangular hysteresis loop, by a first winding (25) coupled to each of the cores and in series with the diode (10) and by a second winding (36) coupled to each of the cores and provided for connection to an input signal source (30), which winds with one (20) of the cores in the same direction as the first winding and with the other (21) of the cores is coupled under opposite the first winding winding sense. z. Bistable multivibrator according to Claim 1, characterized in that a source of constant current strength (30) is connected to the junction (25 a) of the first winding and the diode and that the input source supplies pulses of one or the other polarity in any order. 3. bistable multivibrator according to claim 1 or 2, characterized in that a voltage-controlled tunnel diode (10) is provided as the diode. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1152142; "IRE Transactions an Electronic Computers", September 1960, p. 296, Figs. 2 and 3.