DE1212153B

DE1212153B - Binary counter with one tunnel diode per step

Info

Publication number: DE1212153B
Application number: DES80437A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans-Norber Toussaint; Werner Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-07-17
Filing date: 1962-07-17
Publication date: 1966-03-10

Description

Binärzähler mit einer Tunneldiode pro Stufe Die Erfindung bezieht sich auf einen Binärzähler mit einer Tunneldiode pro Zählstufe.Binary counter with one tunnel diode per stage The invention relates on a binary counter with one tunnel diode per counting level.

Legt man an eine Tunneldiode über einen geeigneten Arbeitswiderstand gemäß F i g. 1 eine geeig nete Vorspannung UO, so ergeben sich bekanntlich zwei stabile Arbeitspunkte S 1 und S 2 als Schnittpunkte zwischen der Widerstandsgeraden WG und der Kennlinie K der Tunneldiode. In dem Arbeitspunkt S 1 weist die Tunneldiode einen niedrigen und in dem Arbeitspunkt S 2 einen vergleichsweise hohen Widerstand auf. Zum Umschalten von dem Arbeitspunkt S 2 in den Arbeitspunkt S 1 wird der Tunneldiode eine kleine negative Spannung zugeführt. Umgekehrt erfolgt die Umschaltung von dem Arbeitspunkt S 1 in den Arbeitspunkt S 2 durch kurzzeitiges Anlegen einer kleinen positiven Spannung.If you connect a tunnel diode via a suitable working resistor according to FIG. 1 is a suitable bias voltage UO, it is known that there are two stable working points S 1 and S 2 as intersections between the resistance line WG and the characteristic curve K of the tunnel diode. The tunnel diode has a low resistance at the operating point S 1 and a comparatively high resistance at the operating point S 2. To switch from the operating point S 2 to the operating point S 1 , the tunnel diode is supplied with a small negative voltage. Conversely, the switchover from the operating point S 1 to the operating point S 2 takes place by briefly applying a small positive voltage.

Es ist ein Binärzäbler mit Tunneldioden bekannt, dessen einzelne Stufen in Form von monostabilen Kippstufen aufgebaut sind, deren Kippzeit von Stufe zu Stufe entsprechend der Frequenzunterteilung größer wird. Die Kippzeit jeder Stufe dieses Binärzählers wird durch eine erste und eine zweite Induktivität bestimmt, wobei die zweite wesentlich größer sein muß als die erste. Ist die zweite Induktivität einer Stufe um einen bestimmten Faktor größer als die erste, so muß die erste Induktivität der folgenden Stufe um den gleichen Faktor größer sein als die zweite Induktivität der vorhergehenden Stufe usw. Es ist offensichtlich, daß die Verwendung dieses Binärzählers bei erforderlichen größeren Stufenzahlen, wie z. B. bei Analog-Digital-Umsetzern, an der Auslegung der Induktivitäten scheitert, die praktisch nicht beherrscht werden kann.A binary cell with tunnel diodes is known, its individual stages are constructed in the form of monostable flip-flops, the flip time of which increases from step to step Level becomes larger according to the frequency division. The tipping time of each level this binary counter is determined by a first and a second inductance, the second must be much larger than the first. Is the second inductor If a stage is larger than the first by a certain factor, the first inductance must of the following stage must be larger than the second inductance by the same factor the previous stage, etc. It is obvious that the use of this binary counter if larger number of stages is required, such as B. in analog-to-digital converters, fails due to the design of the inductances, which are practically not mastered can.

Ferner ist ein Impulsteiler mit zwei Tunneldioden bekannt, der prinzipiell als Stufe eines Binärzählers verwendet werden kann, aber sehr aufwendig ist. Durch die Verwendung von zwei Tunneldioden geht bei dem bekannten Impulsteiler der Vorteil des Einsatzes von Tunneldioden verloren, da für schnell arbeitende Kippstufen zwei Tunneldioden mit gleichen Schalteigenschaften benötigt werden und bekanntlich gleiche Tunneldioden kaum zur Verfügung stehen. Wird die bekannte Schaltung als Stufe eines Binärzählers verwendet, so muß sie erweitert werden und benötigt dann im Sekundärkreis des Ausgangsübertragers Richtleiter, da nur jede zweite Umpolung der Spannung an der Sekundärwicklung an die nächste Impulsteilerstufe weitergegeben werden darf. Ein weiterer Nachteil dieses Impulsteilers ist, daß er zwei getrennte, erdungsfreie Stromquellen benötigt.Furthermore, a pulse divider with two tunnel diodes is known, which in principle can be used as a level of a binary counter, but is very expensive. By the use of two tunnel diodes has the advantage with the known pulse divider the use of tunnel diodes is lost, since two flip-flops for fast working Tunnel diodes with the same switching properties are required and are known to be the same Tunnel diodes are hardly available. Used the well-known circuit as stage one Binary counter is used, it must be expanded and then required in the secondary circuit of the output transformer directional conductor, since only every second polarity reversal of the voltage occurs the secondary winding may be passed on to the next pulse divider stage. Another disadvantage of this pulse divider is that it has two separate, floating Power sources required.

Demgegenüber enthält der Binärzähler gemäß der Erfindung pro Stufe eine Tunneldiode, die in bekannter Weise über Vorwiderstände derart eingestellt ist, daß sich je ein stabiler Arbeitspunkt im Bereich hohen und niedriaen Widerstandes ergibt. Gemäß der Erfindung liegt in der Kathoden- oder Anodenleitung der Tunneldiode die erste Wicklung eines übertragers, dessen zweite Wicklung über einen ersten Richtleiter mit der Anode und dessen dritte Wicklung über einen zweiten Richtleiter mit der Kathode der Tunneldiode der folgenden Zählerstufe verbunden ist, wobei die beiden Richtleiter so vorgespannt sind, daß in jedem stabilen Arbeitspunkt nur ein Richtleiter durchlässig ist. Dadurch ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau eines Binärzählers, der infolge der schnellen Umschaltzeiten von Tunneldioden für sehr hohe Frequenzen geeignet ist.In contrast, the binary counter of the invention per stage contains according to a tunnel diode, which is set in a known manner via series resistors so as to give each a stable operating point in the range of high and niedriaen resistance. According to the invention, the first winding of a transformer is located in the cathode or anode line of the tunnel diode, the second winding of which is connected to the anode via a first directional conductor and the third winding of which is connected to the cathode of the tunnel diode of the following counter stage via a second directional conductor, the two being connected Directional guides are biased so that only one directional guide is permeable at each stable working point. This results in a very simple structure of a binary counter, which is suitable for very high frequencies due to the fast switching times of tunnel diodes.

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert.Details of the invention are explained with reference to the drawing.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2, das einen Ausschnitt aus einem Binärzähler zeigt, sind die Tunneldioden TD 1 und TD 2 über die Vorwiderstände R 1 bis R 4 gemäß F i g. 1 eingestellt. In die Anodenleitung jeder Tunneldiode ist die Wicklung 1 eines übertragers eingeschaltet. Beispielsweise ist in die Anodenleitung der Tunneldiode TD 1 die Wicklung 1 des Übertragers UT 1 eingeschaltet. Die Anode der Tunneldiode TD 2 der nachfolgenden Zählstufe ist über die Diode D 1 mit der Wicklung 2 des übertragers UT 1 und die Kathode der Tunneldiode TD 2 über die Diode D 2 mit der Wicklung 3 des übertragers UT 1 verbunden. Die Vorspannung U 1 ist dabei so gewählt, daß sie dem Potential der Anode der Tunneldiode TD2 gleich ist, wenn sich diese Tunneldiode im Bereich niedrigen Widerstandes, d. h. im Arbeitspunkt S 1 nach F i g. 1 befindet. Die Vorspannung U2 ist so gewählt, daß sie dem Potential der Kathode der Tunneldiode TD 2 gleich ist, wenn sich diese Tunneldiode im Bereich hohen Widerstandes, d. h. im Arbeitspunkt S 2 nach F i g. 1 befindet. Die Wicklungen 1, 2 und 3 des übertragers UT1 sind so gepolt, daß beim Umschalten der TunneldiodeTD1 vom ArbeitspunktS1 zum ArbeitspunktS2 negative Impulse und beim Umschalten in umgekehrter Richtung positive Impulse den Anoden der DiodenD1 und D2 zugeführt werden. Für die negativen Impulse sind die Dioden D 1 und D 2 gesperrt, diese Impulse bleiben also für die Tunneldiode TD 2 ohne Wirkung. Befindet sich die Tunneldiode TD2 beim Auftreten von positiven Impulsen an den Anoden der DiodenD1 und D2 im Arbeitspunkt S 1, so ist die Diode D 2 infolge des höheren Spannungsabfalls am WiderstandR4 gesperrt, und nur der über die DiodeD1 zugeführte positive Impuls kann an der Anode der Tunneldiode TD2 wirksam werden und diese in den ArbeitspunktS2 umschalten. Bei nachfolgenden positiven Impulsen an den Anoden der Dioden D 1 und D 2 ist die Diode D 1 gesperrt, da der Spannungsabfall an der Tunneldiode TD2 und am Widerstand R 4 nunmehr höher als im anderen Schaltzustand ist. Demzufolge kann nur der über die Diode D 2 der Kathode der Tunneldiode TD2 zugeführte Impuls wirksam werden und diese Tunneldiode wieder in den Arbeitspunkt S 1 zurückschalten.In the embodiment according to FIG. 2, which shows a section from a binary counter, are the tunnel diodes TD 1 and TD 2 via the series resistors R 1 to R 4 according to FIG. 1 set. The winding 1 of a transformer is switched on in the anode line of each tunnel diode. For example, the winding 1 of the transformer UT 1 is switched on in the anode line of the tunnel diode TD 1. The anode of the tunnel diode TD 2 of the subsequent counting stage is connected via the diode D 1 to the winding 2 of the transformer UT 1 and the cathode of the tunnel diode TD 2 via the diode D 2 to the winding 3 of the transformer UT 1 . The bias voltage U 1 is chosen so that it is equal to the potential of the anode of the tunnel diode TD2 when this tunnel diode is in the area of low resistance, i. H. at the operating point S 1 according to FIG. 1 is located. The bias voltage U2 is chosen so that it is equal to the potential of the cathode of the tunnel diode TD 2 when this tunnel diode is in the area of high resistance, i. H. at the operating point S 2 according to FIG. 1 is located. The windings 1, 2 and 3 of the transformer UT1 are polarized so that when switching the tunnel diode TD1 from operating point S1 to operating point S2 negative pulses and when switching in the opposite direction positive pulses are supplied to the anodes of diodes D1 and D2. The diodes D 1 and D 2 are blocked for the negative pulses, so these pulses have no effect on the tunnel diode TD 2. If the tunnel diode TD2 is at the operating point S 1 when positive pulses occur at the anodes of the diodes D1 and D2 , the diode D 2 is blocked due to the higher voltage drop across the resistor R4, and only the positive pulse supplied via the diode D1 can pass the anode of the Tunnel diode TD2 take effect and switch it to operating point S2. With subsequent positive pulses at the anodes of the diodes D 1 and D 2, the diode D 1 is blocked because the voltage drop across the tunnel diode TD2 and across the resistor R 4 is now higher than in the other switching state. As a result, only the pulse supplied to the cathode of the tunnel diode TD2 via the diode D 2 can become effective and this tunnel diode can switch back to the operating point S 1 .

Von den Umschaltvorgängen der Tunneldiode TD2 werden mit Hilfe des übertragers UT2 in analoger Weise positive und negative Impulse abgeleitet, die über die Dioden D 3 und D 4 der Tunneldiode der folgenden, nicht mehr dargestellten Zählstufe zugeführt werden.From the switching operations of the tunnel diode TD2 positive and negative pulses are derived in an analogous manner with the help of the transformer UT2, which are fed via the diodes D 3 and D 4 of the tunnel diode to the following counter stage, not shown.

Selbstverständlich können bei dem Binärzähler gemäß der Erfindung die bei anderen Binärzählem üblichen Maßnahmen, wie beispielsweise Änderung des Zählvolumens durch Rückkopplung usw. angewendet werden.Of course, in the binary counter according to the invention the usual measures for other binary counters, such as changing the Counting volume can be applied by feedback, etc.

Claims

Patent claims-1. Binary counter having a tunnel diode per stage, which is set via series resistors such that each a stable operating point high in the area and low resistance results, d a - characterized by that in the cathode or anode lead of each tunnel diode (TD1), the first winding ( 1) of a transformer (UTI) whose second winding (2) via a first directional conductor (D 1) to the anode and its third winding (3) via a second directional conductor (D2) to the cathode of the tunnel diode (TD2) of the following Counter stage is connected, the two directional conductors (DI, D2) are biased so that only one directional conductor is permeable at each stable operating point.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the first directional conductor (D 1) has a bias voltage equal to the potential of the anode of the tunnel diode (TD 2) of the following counter stage in the range of low resistance g C and the second directional conductor ( D2) has a bias voltage (U2) equal to the potential of the cathode of this tunnel diode in the area of high resistance and that the second (2) and third winding (3) of the transformer (UT1) are polarized in the same direction. Considered publications: C Electronic Rundschau, January 1962, pp. 7 to 12; IBM Technical Disclosure Bulletin, February 1961, pp. 34 and 35.