DE1537956C3 - Torschaltung für Impulse mit polaritätsspeichernder Eigenschaft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Torschaltung für Impulse mit polaritätsspeichernder Eigenschaft.

Bei einer Torschaltung ist das Ausgangssignal während einer bestimmten Zeit ein Abbild des Signals am Eingang, in der übrigen Zeit jedoch ist es unterdrückt. Die Zeit, während der die Torschaltung geöffnet ist, wird durch ein von außen angelegtes Steuersignal bestimmt.

Eine Torschaltung der genannten Art ist dabei von den in der digitalen Impulstechnik gebräuchlichen Flipflop-Schaltungen zu unterscheiden. Letztere lassen sich zwar allgemein in der Form zweier über Kreuz rückgekoppelter ODER- bzw. NOR-Glieder darstellen, vgl. z. B. Fairchild Planar Epitaxial Micrologic, März 1964, S. 1, 5, 17, woraus sich die zugehörige bistabile Speicherwirkung ergibt. Gekennzeichnet sind dabei die beiden stabilen Zustände dadurch, daß entweder jeweils der eine Verstärkerzweig (sättigungs-)leitend und der andere gesperrt ist oder umgekehrt. Im Gegensatz dazu ist jedoch bei Torschaltungen stets ein Datenübertragungsweg vorgesehen, der in Abhängigkeit von geeigneten Steuersignalen den ungehinderten Datenfluß in Form von wechselnden Spannungswerten zum Ausgang zuläßt oder nicht. Bei einer Torschaltung mit polaritätsspeichernder Eigenschaft wird zudem in der Phase des unterbrochenen Datenflusses die letzte noch durchgelassene Impuispolarität gespeichert. Weitere Datensignaländerungen wirken sich dann nicht mehr

ίο am Ausgang aus. Ein derart steuerbarer Datenübertragungsweg ist bei einem Flipflop nicht gegeben.

Bei der Kombination solcher Torschaltungen mit anderen Schaltgliedern; beispielsweise logische Schaltungen in Datenverarbeitungsanlagen, können Schwierigkeiten in der Synchronisierung auftreten, die sich aus den unterschiedlichen Arbeitsgeschwindigkeiten der einzelnen Schaltglieder ergeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art anzugeben, die schneller und zuverlässiger arbeitet als bekannte Schaltungen und Anpassungsschwierigkeiten der erwähnten Art auf ein Minimum reduziert. Ferner soll sich die Schaltung für die Ausführung als integrierte Schaltung eignen. \-'

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurcfi gelöst, daß an den Dateneingang eine erste Oder-Schaltung angeschlossen ist, zwischen deren zweiten Eingang und dem Steuereingang eine NOR-Schaltung angeordnet ist, daß mit dem Steuereingang eine zweite Oder-Schaltung verbunden ist, daß beide Oder-Schaltungen Ausgänge (A) für die Aufgabe komplementärer Ausgangssignale, aufweisen, die zu einer gemeinsamen Ausgangsklemme gekoppelt sind, daß die regulären Ausgänge (B) der beiden Oder-Schaltungen direkt zu einer gemeinsamen zweiten Ausgangsklemme gekoppelt sind und daß ferner je eine Rückkopplung von der zweiten Ausgangsklemme auf einen zweiten Eingang der zweiten Oder-Schaltung und von der ersten Ausgangsklemme auf den zweiten Eingang der NOR-Schaltung vorgesehen ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockdiagramm der Schaltung,
F i g. 2 Einzelheiten der Schaltung gemäß F i g. 1 und F i g. 3 ein Zeitdiagramm der Eingangs- und Ausgangsimpulse für die gezeigte Schaltung.

Die Schaltung gemäß F i g. 1 enthält drei Oder-Schaltungen 11, 12 und 13 und Kollektorverstärker 14, 15, 16 und 17. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel haben die Ober-Schaltungen zwei getrennte Ausgangssignale, und zwar ein positives Ausgangssignal in Phase mit jedem positiven Eingangssignal und ein negatives Ausgangssignal, das mit dem positiven Eingangssignal nicht in Phase ist. Somit ergibt jedes positive Eingangssignal für diese Oder-Schaltung ein positives Ausgangssignal in Phase an der Klemme B und ein negatives Ausgangssignal außer Phase an der Klemme A.

Die Kollektorverstärker 14 bis 17 sollen einen lastunabhängigen Spannungspegel gewährleisten und den Strom für die aus Stromschaltern bestehende logische Verknüpfungsschaltung liefern. Die Kollektojcverstärker sind in Wirklichkeit derart an die Ausgänge eines Stromschalters angeschlossen, daß eine Kombination Strömschalter-Kollektorverstärker einzelne Eingänge von einigen ähnlich kombinierten Schaltungen steuern kann.

In F i g. 2 sind Einzelheiten der in F i g. 1 gezeigten Blockschaltung dargestellt. Es wird zunächst angenom-

men, daß an der Löschklemme 22 kein Gleichstrom-Löschsignal auftritt. Dadurch sind die Transistoren 35 und 29 gesperrt. Sie sind damit ohne Wirkung auf den Betrieb der Schaltung.

Wenn am Steuereingang 21 ein hoher Pegel auftritt, stimmt das Ausgangssignal an der Klemme 24 mit dem Spannungspegel am Dateneingang 20 .überein. Durch das Signal am Steuereingang 21 werdej> clie Transistoren 34 und 25 eingeschaltet, wodurch die Klemmen 41 und 42 auf einen unteren Pegel und die Punkte 50 und 51 auf einen oberen Pegel gehen. Wegen des Auftretens des unteren Pegels an der Klemme 42 versucht der Transistor 38, einen unteren Pegel an der ersten Ausgangsklemme 23 einzustellen. Dieser Pegel hängt jedoch noch vom Transistor 33 ab. Wegen des Auftretens des oberen Pegels an Punkt 51 wird Transistor 37 gesperrt. Der Pegel an Klemme 43 hängt jetzt noch vom Transistor 32 ab. Durch das Auftreten des unteren Pegels an Klemme 41 wird vom Transistor 28 auch am Punkt 53 ein unterer Pegel eingestellt, wodurch Transistör 30 gesperrt wird. Da die beiden Transistoren 29 und 30 gesperrt sind, hängt der Pegel an Klemme 44 und am Punkt 52 ausschließlich vom Transistor 31 ab, der von den auf den Dateneingang 20 gegebenen Daten gesteuert wird.

Wenn die Eingangsdaten den unteren Pegel aufweisen, ist auch Transistor 31 gesperrt. Die Klemme 44 befindet sich auf dem oberen Pegel und Punkt 42 auf dem unteren, weil die Transistoren 29 und 30 immer noch gesperrt sind. Der Transistor 33 erzeugt dann einen oberen Pegel an der ersten Ausgangsklemme 23 für das nicht in Phase befindliche Ausgangssignal. Durch diesen oberen Pegel wird außerdem Transistor 26 eingeschaltet, wodurch sich jedoch der Pegel an Klemme 41 nicht ändert, da Transistor 25 noch eingeschaltet ist. Schließlich wird in diesem Fall Transistor 32 eingeschaltet, wodurch Klemme 45 auf den unteren Pegel geht und Transistor 39 ebenfalls den unteren Pegel an Ausgangsklemme 24 legt. Dieser untere Pegel schaltet Transistor 36 aus, läßt aber Klemme 42 und Punkt 51 unverändert, da Transistor 34 noch eingeschaltet ist.

Wenn der Steuereingang 21 jetzt auf den unteren Pegel wechselt, bleiben die Ausgangssignale auf ihrem bisherigen Pegel. Durch das Umschalten des Steuereingangs 21 auf den unteren Pegel werden die Transistoren 25 und 34 ausgeschaltet. Durch das Ausschalten des Transistors 25 ändert sich der Pegel an der Klemme 41 und am Punkt 50 nicht, da der Transistor 26 weiterhin eingeschaltet ist. Durch das Ausschalten des Transistors 34 geht die Klemme 42 auf den oberen Pegel und der Punkt 51 auf den unteren. Durch das Umschalten der Klemme 42 auf den oberen Pegel versucht der Transistor 38, an der Klemme 23 den oberen Pegei einzustellen. Da diese Klemme aber bereits auf dem oberen Pegel liegt, ändert sich nichts. Wenn Punkt 51 den unteren Pegel annimmt, wird der Transistor 37 eingeschaltet, wodurch sich der Pegel an der Klemme 43 jedoch nicht ändert, da er sich bereits auf dem unteren Wert befindet. Wenn die Eingangsdaten am Dateneingang 20 jetzt auf einen oberen Pegel wechseln, wird der Transistor 31 eingeschaltet. Dadurch nimmt die Klemme 44 den unteren Pegel und Punkt 52 den oberen Pegel an. Da sich die Klemme 44 jetzt auf dem unteren Pegel befindet, wird der Transistor 33 versuchen, an der ersten Ausgangsklemme 23 den unteren Pegel einzustellen. Durch den Transistor 38 wird diese Klemme jedoch auf dem oberen Pegel gehalten, der nach wie vor bestehen bleibt. Nimmt Punkt 52 den oberen Pegel an, wird der Transistor 32 abgeschaltet. An der Klemme 43 bleibt der untere Pegel jedoch bestehen, da der Transistor 37 eingeschaltet ist.

Die Kollektor-Verbindungen an den Transistoren bedingen normalerweise besondere Betriebsbeschränkungen, da zusätzliche Belastungen des Kollektorwiderstands die Kollektorspannung auf einen Pegel verändern können, der zur Sättigung des Transistors und damit zu einer längeren Erholungszeit der Schaltung führen würde. Somit könnte zu jedem Zeitpunkt nur ein Satz von Eingangstransistoren pro Stromschalter oder ein geerdeter Basistransistor leitend sein. Bei Verwendung einer Klemmschaltung, wie z. B. der mit Transistor 40, an Stelle des Kollektorwiderstands kann auf die genannte Einschränkung verzichtet werden.

Es sei nun auf die vorige Bedingung zurückgegangen, in der sich der Steuereingang 21 auf dem oberen Pegel befindet. In diesem Fall wird der Transistor 31 eingeschaltet, wenn der Dateneingang 20 den oberen Pegel annimmt und dann der Punkt 52 den oberen und die Klemme 44 den unteren Pegel aufweisen. Der Transistor 33 versucht, die erste Ausgangsklemme 23 auf einen unteren Pegel zu bringen. Da der Transistor 38 die gleiche Tendenz aufweist, nimmt die erste Aus- V« gangsklemme 23 schließlich den unteren Pegel an. Dadurch wird der Transistor 26 abgeschaltet, aber der Pegel an Klemme 41 und Punkt 50 nicht verschoben, da der Transistor 25 noch eingeschaltet ist. Der Transistor 32 schaltet ab, wodurch der Pegel an der Klemme 45 einen oberen Wert annimmt. Dadurch wird Transistor 39 versuchen, an der zweien Ausgangsklemme 24 einen oberen Pegel einzustellen. Durch diesen oberen Pegel wird der Transistor 36 eingeschaltet, während die Klemme 42 und Punkt 51 ihren Zustand nicht ändern, da der Transistor 34 noch eingeschaltet ist. Wenn der Steuereingang 21 den unteren Pegel annimmt, bleiben die Ausgänge auf ihren bisherigen Pegeln. Durch den unteren Pegel am Steuereingang 21 werden die Transistoren 34 und 25 abgeschaltet. Die Umschaltung des Transistors 34 führt zu keiner Änderung an der Klemme 42 und am Punkt 51, da der Transistor 36 noch eingeschaltet ist. Durch das Abschalten des Transistors 25 erscheint an der Klemme 41 der höhere und an Punkt 50 der untere Pegel. Durch das Auftreten des höheren Pegels an der Klemme 41 wird Transistor 28 veranlaßt, einen höheren Pegel an den Punkt 53 zu legen, wodurch der Transistor 30 eingeschaltet wird. Dadurch wird jedoch der Zustand an der Klemme 44 oder dem Punkt 52 nicht geändert, da der Transistor 31 weiterhin eingeschaltet bleibt. Wenn am Dateneingang 20 jetzt der untere Pegel auftritt, schaltet Transistor 31 ab. Auch dadurch ändert sich an der Klemme 44 oder am Punkt 52 nichts, da der Transistor 30 weiterhin eingeschaltet bleibt.

Bisher wurde dargelegt, wie die Anordnung die Polarität der an den Dateneingang 20 gegebenen Daten erhält, wenn der Steuereingang 21 vom oberen auf den unteren Pegel wechselt.

Um die Stabilität der Ausgangssignale aufzuzeigen, wenn der Steuereingang 21 den oberen Pegel annimmt und am Dateneingang 20 keine Polaritätsänderung auftritt, werden beide möglichen Zustände der Anordnung im folgenden betrachtet. Zuerst sei angenommen, daß sich die erste Ausgangsklemme 23 auf dem oberen Pegel befindet und daß sich die zweite Ausgangsklemme 24, der Dateneingang 20, der Steuereingang 21 sowie die Löschklemme 22 auf dem unteren Pegel befinden.

Durch diese Bedingungen sind die Verhältnisse an allen Punkten der Schaltung eindeutig definiert. Wenn der Steuereingang 21 jetzt den oberen Pegel annimmt, werden die Transistoren 34 und 25 eingeschaltet. Durch das Einschalten des Transistors 25 werden die Zustände der Klemme 41 und des Punkts 50 nicht geändert, da der Transistor 26 noch eingeschalte^'ist. Durch das Einschalten des Transistors 34 wir^der Pegel an der Klemme 42 auf den unteren Wert und derjenige an Punkt 51 auf den oberen Wert verschoben. Weil die Klemme 42 den unteren Pegel annimmt, wird der Transistor 38 versuchen, einen unteren Pegel an der ersten Ausgangsklemme 23 einzustellen. Durch Transistor 33 bleibt jedoch an dieser Klemme der obere Pegel erhalten. Punkt 51 geht auf den unteren Pegel über, wodurch der Transistor 37 eingeschaltet wird. Die Klemme 43 ändert ihren Pegel jedoch nicht, weil Transistor 32 eingeschaltet ist. Es treten in diesem Fall also keine zufälligen Ausgangssignale auf.

Im folgenden sei angenommen, daß die erste Ausgangsklemme 23 auf dem unteren Pegel steht, die zweite Ausgangsklemme 24 auf dem oberen Pegel, daß der Dateneingang 20 ebenfalls auf dem oberen Pegel und der Steuereingang 21 auf dem unteren Pegel steht. Wenn jetzt der Steuereingang 21 auf den oberen Pegel übergeht, werden die Transistoren 34 und 25 eingeschaltet. Durch das Einschalten des Transistors 34 wird der Pegel an der Klemme 42 und am Punkt 51 nicht geändert, da der Transistor 36 noch eingeschaltet ist. Transistor 25 läßt durch sein Einschalten die Klemme 41 auf den unteren Pegel gehen. Daraufhin legt Transistor 28 einen unteren Pegel an Klemme 53. Dadurch wird der Transistor 30 abgeschaltet, wodurch der Pegel an Klemme 44 und Punkt 52 jedoch nicht geändert wird, da der Transistor 31 noch eingeschaltet ist.

Die Löschklemme 22 für eine Gleichstromlöschung wurde vorgesehen, um die Anordnung auf einen definierten Zustand zurückzustellen ohne den Steuereingang 21 benutzen zu müssen. Wenn sich der Steuereingang 21 am unteren Pegel befindet, wird der Pegel an der Löschklemme 22 nach oben angehoben, wodurch die Transistoren 35 und 29 eingeschaltet werden. Dadurch geht die Klemme 42 auf einen unteren Pegel und der Punkt 51 auf einen oberen Pegel. Wegen des Absinkens des Pegels an der Klemme 42 versucht Transistor 38, einen unteren Spannungspegel an der ersten Ausgangsklemme 23 einzustellen. Durch das Erreichen des oberen Pegels an Punkt 51 wird der Transistor 37 ausgeschaltet. Der Transistor 29 läßt bei seinem Einschalten die Klemme 44 auf einen unteren Pegel und den Punkt 52 auf einen oberen Pegel gehen. Wenn die Klemme 44 den unteren Pegel erreicht, versucht Transistor 33, einen unteren Pegel an der ersten Ausgangsklemme 23 einzustellen. Diese Klemme weist bereits den unteren Pegel auf, da die Transistoren 38 und 33 in diese Richtung arbeiten. Wenn der Punkt 52 den oberen Pegel erreicht, wird der Transistor 32 abgeschaltet, wodurch wiederum die Klemme 45 einen oberen Pegel erreicht, da der Transistor 37 ausgeschaltet ist. Wenn die Klemme 45 einen oberen Pegel erreicht, versucht Transistor 39, einen oberen Pegel an der zweiten Ausgangsklemme 24 einzustellen. Ist diese Klemme auf dem oberen Pegel, wird dadurch der Transistor 36 eingeschaltet. Die Klemmen 42 und Punkt 51 ändern ihren Zustand aber nicht, da der Transistor 35 bereits eingeschaltet ist. Der untere Pegel der ersten Ausgangsklemme 23 schaltet den Transistor 26 ab, wodurch wiederum die Klemme 41 auf einen oberen Pegel geht, da der Transistor 25 ausgeschaltet ist. Wenn die Klemme 41 auf den oberen Pegel geht, versucht Transistor 28, einen oberen Pegel an der Klemme 53 einzustellen, wodurch der Transistor 30 eingeschaltet wird. Dadurch ändert sich an der Klemme 44 und am Punkt 52 nichts, da der Transistor 29 eingeschaltet ist. Wenn jetzt die Löschklemme 22 auf einen unteren Pegel wechselt, werden die Transistoren 35 und 29 abgeschaltet. Durch das Abschalten des Transistors 35 ändert sich der Pegel an der Klemme 42 und am Punkt 51 nicht, da der Transistor 36 eingeschaltet ist. Auch das Abschalten ifes Transistors 29 ändert den Pegel an der Klemme 44 und am Punkt 52 nicht, da Transistor 30 eingeschaltet ist. Somit wird durch die Löschklemme 22 das Ausgangssignal an der ersten Ausgangsklemme 23 auf den unteren Pegel und das Ausgangssignal an der zweiten Ausgangsklemme 24 auf den oberen Pegel eingestellt.

Die gezeigte Schaltung hat gegenüber den bekannten Kippschaltungen verschiedene Vorteile. Bekannte Schaltungen benötigen eine Ein- und eine Ausschaltleitung. Bei der gezeigten Schaltung genügt dagegen nur ein einziger Taktimpuls. Außerdem wird zum Zeitpunkt des Wechsels des Steuereingangs 21 von einem oberen auf einen unteren Pegel der Zustand der Kippschaltung bestimmt, wodurch mehr Zeit für die Dateneingabe an der Klemme 20 verfügbar ist. Die Dateneingabe muß für eine bestimmte, von der Geschwindigkeit der Schaltung abhängige Zeit vor und nach dem Pegelwechsel zuverlässig sein. Bei den üblichen Kippschaltungen, die Ein- und Ausschaltleitungen verwenden, müssen die Daten für eine Zeitspanne, die größer ist als der Einschaltimpuls, gut sein.

Die gezeigte Schaltung läßt keine zufälligen Ausgangssignale auftreten, wenn ein Impuls an den Steuereingang 21 gegeben wird. Die beschriebene Schaltung ist ferner frei von Taktproblemen oder Vorlaufbedingungen, die von der Geschwindigkeit anderer Schaltungen abhängen, mit denen die gezeigte Schaltung in Verbindung steht und deren Arbeitsgeschwindigkeiten voneinander abweichen können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Torschaltung für Impulse mit polaritätsspeichernder Eigenschaft, dadurch gekennzeichnet, daß an den Datenejngang (20) eine erste Oder-Schaltung (11) angesohiossen ist, zwischen deren zweitem Eingang und" dem Steuereingang (21) eine NOR-Schaltung (13) angeordnet ist, daß mit dem Steuereingang (21) eine zweite Oder-Schaltung (12) verbunden ist, daß beide Oder-Schaltungen (11, 12) Ausgänge (A) für die Abgabe komplementärer Ausgangssignale aufweisen, die zu einer gemeinsamen Ausgangsklemme (23) gekoppelt sind, daß die regulären Ausgänge (B) der beiden Oder-Schaltungen (11, 12) direkt zu einer gemeinsamen zweiten Ausgangsklemme (24) gekoppelt sind, und daß ferner je eine Rückkopplung von der zweiten Ausgangsklemme (24) auf einen zweiten Eingang der zweiten Oder-Schaltung (12) und von der ersten Ausgangsklemme (23) auf den zweiten Eingang der NOR-Schaltung (13) vorgesehen ist.

2. Torschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die komplementären Ausgänge (A) der ersten und zweiten Oder-Schaltung (11, 12) über gekoppelte Kollektorverstärker (15, 16) zu einer gemeinsamen Ausgangsklemme (23) verbunden sind.

3. Torschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt der regulären Ausgänge (B) der beiden Oder-Schaltungen (11, 12) und der zweiten Ausgangsklemme (24) ein dritter Kollektorverstärker (17) angeordnet ist.

4. Torschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die regulären Ausgänge (B bzw. 43, 45) der beiden Oder-Schaltungen (11, 12) über einen gemeinsamen gesteuerten Arbeitswiderstand (40) gekoppelt sind.

5. Torschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils dritten Eingänge der ersten und zweiten Oder-Schaltung (11, 12) mit einer ein Löschungssignal liefernden Klemme (22) verbunden sind.