DE1226152B - Bistabile durch Takt- und Informationsimpulse gesteuerte Kippstufe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/18

Nummer: 1226152

Aktenzeichen: T 28738 VIII a/21 al.

Anmeldetag: 5. Juni 1965

Auslegetag: 6. Oktober 1966

Die Erfindung betrifft eine bistabile, durch Takt- und Informationsimpulse gesteuerte Kippstufe mit einem gesteuerten Halbleitergleichrichter, an dessen Kathode und/oder Anode der Ausgang der Kippstufe liegt.

Als bistabile Kippstufen werden heute vielfach bistabile Multivibratoren, sogenannte Flip-Flops verwendet. Zur Realisierung eines solchen Elementes sind üblicherweise mindestens zwei Transistoren und sechs Widerstände notwendig.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, eine bistabile Kippstufe zu schaffen, welche mit einer geringeren Zahl von Bauelementen auskommt als die bekannten bistabilen Kippstufen und welche dadurch billiger wird und weniger Raumbedarf hat als diese. Außerdem soll die erfindungsgemäße Kippstufe bei geringer Ansteuerleistung relativ hohe Spannungen und Leistungen abgeben können.

Bistabile Kippstufen, welche mit einer geringeren Zahl von Bauelementen auskommen als Flip-Flops, sind bereits durch die deutschen Auslegeschriften 1137 077 und 1148 258 bekannt. In dem erstgenannten Beispiel handelt es sich um einen bistabilen Kippschalter, bei welchem eine Vierschichtdiode (Dynistor) als steuerbares Schaltelement verwendet wird. Ein solches Schaltelement kann die an die Erfindung gestellten Anforderungen deshalb nicht erfüllen, weil die Vierschichtdiode keine Stromverstärkung aufweist und deshalb eine Ansteuerleistung benötigt, welche der Nutzleistung entspricht. In dem zweitgenannten Beispiel handelt es sich um eine bistabile Schaltungsanordnung, bei welcher eine Tunneldiode als Schaltelement verwendet wird. Auch dieses Schaltelement genügt nicht den der Erfindung gestellten Anforderungen, weil am Ausgang einer Tunneldiode nur Spannungen von erheblich weniger als IVoIt und nur sehr geringe Leistungen abgenommen werden können.

Es ist ferner durch die britische Patentschrift 985 580 bekannt, selbsthaltende elektronische Schaltkreise mit gesteuerten Gleichrichtern aufzubauen, bei welchen die Last im Anodenkreis des gesteuerten Gleichrichters angeordnet ist.

Die Erfindung besteht nun, ausgehend von einer bistabilen Kippstufe der eingangs genannten Art, in ihrem Wesen darin, daß der gesteuerte Gleichrichter mit seiner Anode von einer durch einen ersten Taktimpuls eines Impulspaares von einem positiven in ein negatives Potential veränderbaren Spannungsquelle liegt, während der nachfolgende zweite Impuls zusammen mit einer oder mehreren Informationen über ein an sich bekanntes Verknüpfungsglied an der

Bistabile durch Takt- und Informationsimpulse
gesteuerte Kippstufe

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Dr. Hans-Joachim Held, Münster (Kr. Dieburg)

steuerbaren Elektrode des Gleichrichters wirksam wird und diesen je nach der Information durch-

ao schaltet oder nicht durchschaltet.

Um den gesteuerten Gleichrichter immer sicher sperren zu können, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß zwischen dem Und-Glied und der steuerbaren Elektrode des gesteuerten Gleichrichters ein Spannungsteiler angeordnet ist, welcher mit seinem von dem Verknüpfungsglied abgewandten Ende an negativem Potential liegt.

Es wird vorgeschlagen, daß zwischen der Kathode und der steuerbaren Elektrode des gesteuerten Gleichrichters eine Diode angeordnet ist, deren Kathode an der steuerbaren Elektrode liegt, um mit Sicherheit die zulässige Sperrspannung zwischen Kathode und steuerbarer Elektrode nicht zu überschreiten.

Den Lastwiderstand des gesamten Gleichrichters wird man zweckmäßigerweise in der Kathodenzuleitung des Gleichrichters legen, wenn ein invertierendes Verhalten des Speicherelementes unerwünscht ist.

Ein Schieberegister unter Verwendung der erfindungsgemäßen bistabilen Speicherelemente ist derart aufgebaut, daß jedes bistabile Speicherelement eine Stelle des Schieberegisters bildet und daß alle Speicherelemente bezüglich der durch ein Signal in ihrem Potential veränderlichen Spannungsquelle und bezüglich des oder der Taktimpulse parallel geschaltet sind. Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Steuereinrichtung für ein Schieberegister der beschriebenen Art vorgeschlagen. Eine solche Steuereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ein erstes Schaltelement enthält, welches auf einen Eingangsimpuls hin an seinem Ausgang das Potential

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von einem positiven in einen negativen Wert ver- und 28 der· beiden Schaltelemente 21 und 22 seien

ändert und daß ein zweites Schaltelement parallel leitend, der gesteuerte Gleichrichter 1 sei durchge-

zum Ausgang des ersten vorgesehen ist, dessen Ein- schaltet, und an der Klemme 8' liege ein positives

gang ein Verzögerungsglied aufweist und an dessen Signal, welches beim nächsten Taktzyklus in das

Ausgang ein Taktimpuls abhängig von dem Auf- 5 Speicherelement eingespeichert werden soll. Wird an

treten eines Eingangsimpulses am ersten Schaltete- die Klemme 26 ein positiver Rechteckimpuls ange-

ment auftritt. legt, so gelangt an die Basis des Transistors 23 das

Diese und weitere Ausgestaltungen der Erfindung differenzierte Signal dieses Impulses und sperrt die-

sollen im folgenden an Hand der Zeichnung näher - sen Transistor. Das positive Potential an der Klemme 2

erläutert werden. io am Ausgang dieses Transistors erniedrigt sich auf

F i g. 1 zeigt das Schaltbild eines erfmdungsge- negatives Potential. Dadurch wird der gesteuerte

mäßen bistabilen Speicherelementes; Gleichrichter 1 gesperrt und ein in ihm gespeichertes

F i g. 2 zeigt die Steuereinrichtung für ein solches Signal gelöscht. Am Verbindungspunkt 4 an der

Speicherelement; Kathode dieses Gleichrichters sinkt das hohe posi-

F i g. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Schiebe- 15 tive Potential auf Null ab. Die Erniedrigung des

registers, welches die erfindungsgemäßen Speicher- Ausgangspotentials des Transistors 23 wird auch am

elemente enthält. Eingang des zweiten Schaltelementes 22 wirksam.

Mit 1 ist ein gesteuerter Gleichrichter bezeichnet, Bedingt durch die Verzögerung des Integriergliedes dessen Anode an der Klemme 2 liegt, deren Poten- 30, 31 und der Zenerdiode 29 wirkt sich die genannte tial von einem positiven in einen negativen Wert ge- 20 Potentialerniedrigung jedoch nicht sofort an der ändert werden kann. Die Kathode des gesteuerten Basis des Transistors 28 aus. Der bisher positiv aufGleichrichters liegt über einen Widerstand 3 an Null- geladene Kondensator 31 entlädt sich, und erst nachpotential. An dem Verbindungspunkt 4 zwischen dem auch die durch die Zenerdiode 29 gegebene dem Widerstand 3 und dem Gleichrichter 1 schließt Schwelle überwunden ist, wird der Transistor 28 gesich die Ausgangsklemme 5 des Speicherelementes 25 sperrt. Am Ausgang dieses Transistors steigt das an. Die steuerbare Elektrode des Gleichrichters 1 Potential von Null in etwa auf den Wert +E an. So^ liegt über einen Spannungsteiler 6, 7, dessen Wider- mit liegt auch am zweiten Eingang des Und-Gliedes stand 7 an dem negativen Potential — E liegt, an — Klemme 9' — des bistabilen Speicherelementes einem Und-Glied. Das letztere besteht aus der ein positives Signal, die Und-Bedingung ist erfüllt, Diode 8, an deren Klemme 8' das ankommende Si- 30 und das Potential + E kann über die Widerstände 10 gnal liegt, der Diode 9, an deren Klemme 9' der und 6 voll an der steuerbaren Elektrode des ge-Taktimpuls liegt, und dem Konjunktionswiderstand steuerten Gleichrichters 1 wirksam werden. Sobald 10, welcher an dem positiven Potential +E liegt. das differenzierte Signal an der Basis des Transistors Zur sicheren Sperrung des gesteuerten Gleichrich- 23 abgeklungen ist, wird letzterer wieder leitend, ters 1 dient, zusammen mit dem Widerstand 7, eine 35 und das Potential an der Klemme 2 steigt wieder an. Diode 11 zwischen dem Verbindungspunkt 4 und der Der gesteuerte Gleichrichter 1 wird infolgedessen, da steuerbaren Elektrode des Gleichrichters. positives Potential an seiner Anode und seiner

Zur Ansteuerung des bistabilen Elementes nach steuerbaren Elektrode liegt, durchgeschaltet. An F i g. 1 dient die in F i g. 2 dargestellte Steuereinrich- seiner Kathode steigt am Verbindungspunkt 4 das tung, Diese enthält ein erstes Schaltelement 21, wel- 40 Potential wieder auf einen hohen positiven Wert, ches das veränderbare Spannungspotential für die nämlich etwa +E, an. Somit ist das an der Klemme 8' Klemme 2 in F i g. 1 erzeugt, und ein zweites Schalt- liegende Signal in das bistabile Speicherelement einelement 22, welches den Taktimpuls für die Klemme 9' gespeichert. Nachdem das Ausgangssignal des Tranin F i g. 1 erzeugt. sistors 23 wieder einen positiven Wert erreicht hat,

Das erste Schaltelement 21 enthält einen pnp^ 45 wird auch der Transistor 28 mit einer durch das Ver-Transistor 23, dessen Basis über ein Differenzierglied zögerungsglied 30, 31 gegebenen Verzögerung wie-24, 25 an der Klemme 26 liegt. An diese Klemme der leitend, und das Potential an der Klemme 9' 26 wird ein positiver Rechteckimpuls gelegt, wenn sinkt auf den Wert Null ab. Das bistabile Speicherdas bistabile Speicherelement nach F i g. 1 umge- element ist für einen neuen Zyklus vorbereitet,
schaltet werden soll. Der Emitter des Transistors 23 50 Liegt beim nächsten Taktzyklus an der Klemme 8' liegt an Potential +E> der Kollektor dieses Transi- kein positives Potential, sondern Nullpotential, so stors liegt über den Widerstand 27 an Potential —E. wird die Und-Bedingung nicht erfüllt, und an der Von dem Kollektor des Transistors23 wird einer- steuerbaren-Elektrode des gesteuerten Gleichrichseits das veränderliche Potential für die Klemme 2 ters 1 kann kein positives Signal entstehen. Der letzabgenommen und ,andererseits das nachgeordnete 55 tere kann somit, nachdem durch die Erniedrigung Schaltelement 22 angesteuert. Dieses zweite Schalt- des Potentials an der Klemme 2 sein Speicherinhalt element enthält einen npn-Transistor 28, dessen Basis gelöscht wurde, durch das anschließende Wiederüber eine Zenerdiode 29 und das Integrierglied 30, ansteigen des Potentials an seiner Anode nicht mehr

31 mit dem Kollektor des Transistors 23 verbunden durchgeschaltet werden. Am Verbindungspunkt 4 ist. Der Emitter dieses Transistors 28 liegt an Null- 60 bleibt somit das durch den Löschvorgang erzeugte potential, seine Basis steht über einen Widerstand Nullpotential auch nach dem soeben beschriebenen

32 mit dem Potential — E in Verbindung. Der KoI- Taktzyklus erhalten, als Kriterium dafür, daß am lektorwiderstand 33 dieses Transistors liegt an dem Eingang 8' kein Signal vorhanden war.
Potential +E. Am Kollektor des Transistors 28 wird In Fig. 3 ist dargestellt, wie ein Schieberegister der Taktimpuls für die Klemme 9' des bistabilen 65 mit den beschriebenen bistabilen Speicherelementen Speicherelementes erzeugt. realisiert werden kann. Das gezeichnete Schiebe-

Die beschriebenen Anordnungen der Fig. 1 und 2 register enthalt zwei Stellen 40 und 41, wobei jede

haben folgende Wirkungsweise. Die Transistoren23 Stelle durch eine Anordnung gemäß Fig. 1 aufge-

baut ist. Mit 21 und 22 sind wieder das erste und das zweite Schaltelement bezeichnet. Die Eingänge jeder Stelle des Schieberegisters entsprechend Klemme 2 in F i g. 1 sind mit 42 und 43 bezeichnet und liegen parallel an dem ersten Schaltelement 21. Die Takteingänge jeder Stelle des Schieberegisters entsprechend Klemme 9' in F i g. 1 sind mit 44 und bezeichnet und liegen parallel an dem zweiten Schaltelement 22. Die Signaleingänge des Schieberegisters entsprechend Klemme 8' in F i g. 1 sind mit und 47, seine Ausgänge entsprechend Klemme 5 in F i g. 1 sind mit 48 und 49 bezeichnet.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Bistabile, durch Takt- und Informationsimpulse gesteuerte Kippstufe mit einem gesteuerten Halbleitergleichrichter, an dessen Kathode und/oder Anode der Ausgang der Kippstufe liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerte Halbleitergleichrichter mit seiner Anode an einer durch einen ersten Taktimpuls eines Impulspaares von einem positiven in ein negatives Potential veränderbaren Spannungsquelle liegt, während der nachfolgende zweite Impuls zusammen mit einer oder mehreren Informationen über ein an sich bekanntes Verknüpfungsglied an der steuerbaren Elektrode des Halbleitergleichrichters wirksam wird und diesen je nach der Information durchschaltet oder nicht durchschaltet.

2. Bistabiles Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Und-Glied und der steuerbaren Elektrode des gesteuerten Gleichrichters ein Spannungsteiler angeordnet ist, welcher mit seinem von dem Verknüpfungsglied abgewandten Ende an negativem Potential liegt.

3. Bistabiles Speicherelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kathode und der steuerbaren Elektrode des gesteuerten Gleichrichters eine Diode angeordnet ist, deren Kathode an der steuerbaren Elektrode liegt.

4. Schieberegister unter Verwendung von bistabilen Speicherelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes bistabile Speicherelement eine Stelle des Schieberegisters bildet und daß alle Speicherelemente bezüglich der durch ein Signal in ihrem Potential veränderlichen Spannungsquelle und bezüglich des oder der Taktimpulse parallel geschaltet sind.

5. Steuereinrichtung für ein Schieberegister mit einem bistabilen Speicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein erstes Schaltelement enthält, welches auf einen Eingangsimpuls hin an seinem Ausgang das Potential von einem positiven in einen negativen Wert verändert, und daß ein zweites Schaltelement parallel zum Ausgang des ersten vorgesehen ist, dessen Eingang ein Verzögerungsglied aufweist und an dessen Ausgang ein Taktimpuls abhängig von dem Auftreten eines Eingangsimpulses am ersten Schaltelement auftritt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement aus einem Differenzierglied und einem nachgeordneten Transistor in Emitterschaltung besteht und das zweite Schaltelement ein Integrierglied, ein nachgeordnetes Schwellwertelement (Zenerdiode) und einen zweiten Transistor inverser Polarität gegenüber dem ersten in Emitterschaltung aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1117 646,
077, 1148 258;

britische Patentschrift Nr. 985 580;

»Elektronische Rundschau«, 1962, Heft 8, S. 338;

»SCR-Manoal«, General Electric Comp., 1961, S. 109, Fig. 717.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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