DE1562275C - Bistabile Kippschaltung, die einen bei Ausfall der Betriebspannung vorhandenen Kippzustand beibehalt - Google Patents

Description

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Gegenstand der Erfindung ist eine bistabile Kipp- Abb. 1 zeigt die Grundschaltung eines einfachen

schaltung, die einen bei Ausfall der Betriebsspan- mit Transistoren T₁ und T₂ bestückten bistabilen nung vorhandenen Kippzustand beibehält, mit zwei Multivibrators, der außerdem einen bewickelten Fer-Transistoren, deren Kollektorkreise je an ein Ende ritringkern FK₁ enthält.

einer Wicklung eines Ferritkerns mit angenähert 5 Um zu erreichen, daß die Anordnung die mit der rechteckiger Hystereseschleife angeschlossen sind, Erfindung beabsichtigte Wirkung hat, muß der Ferwährend die beiden Transistoren gemeinsame KoI- ritkem aus einem Material bestehen, das eine anlektorspeisespannung an eine Mittelanzapfung der genähert rechteckige Hysteresisschleife besitzt, und Wicklung angeschlossen ist und zwischen den KoI- müssen die Windungszahlen der Teilwicklungen W₁ lektorkreisen und den Basiskreisen der Transistoren io und W₂ so bemessen sein, daß in den stabilen Schalt-Rückkopplungswege vorgesehen sind. zuständen des Multivibrators die magnetische Durch-

In digitalen elektronischen Steuer- und Rechen- fiurung ausreicht, um den Kern bis in die Sättigung anlagen werden als Speichereinrichtungen außer an- umzumagnetisieren.

deren auch bistabile Multivibratoren oder Ferritring- Der aus den Transistoren T₁ und T₂ bestehende

kerne benutzt. Abgesehen von den Kosten haben 15 bistabile Multivibrator ist an eine symmetrisch aufdiese beiden an sich bekannten Speichereinrichtun- gebaute Gleichstromquelle angeschlossen, die ihm die gen einige Vor- und Nachteile. Betriebsspannung + U_b und — U_b zuführt. Die Span-

Speicher aus bistabilen Multivibratoren sind sta- nung Null dieser Stromquelle liegt an Masse M. Wertisch und dynamisch auswertbar, verlieren jedoch bei den diesem Multivibrator Spannungsimpulse CZ₁ zuUnterbrechung der Betriebsspannung ihre Informa- ao geführt, dann wird abwechselnd der Transistor T₁ tion. In Speichern aus Ferritringkernen bleibt bei oder T₂ leitend. In dem Stromkreis dieser beiden einer Unterbrechung der Betriebsspannung die In- Transistoren ist die durch eine gestrichelte Linie geformation erhalten, sie sind jedoch nur dynamisch kennzeichnete Einrichtung eingebaut. Der ringförauswertbar. mige Ferritkern FK₁ ist mit den beiden Wicklungen

Es sind auch Schaltungen bekannt, bei denen in as W_x und W₂ versehen, die insgesamt eine durchden Hauptstromkreis der Transistoren eines bistabi- gehende Wicklung mit Mittelabgriff darstellen; die len Multivibrators ein ferromagnetischer Kern aus Wicklung W₁ liegt im Stromkreis des Transistors T₁, Ferritmaterial mit rechteckförmiger Hysteresis- entsprechend die Wicklung W₂ im Stromkreis des schleife mit zwei gegensinnigen Wicklungen ein- Transistors T₂. Je nachdem, welcher der beiden Trangesetzt ist. Hierbei ergibt die Impedanz im Ursprung- 30 sistoren durch den Steuerimpuls U₁ leitend gemacht lieh geschalteten bzw. gesperrten Transistorzweig des wird, -wird die Spule W₁ oder W₂ von einem solchen Flip-Flops beim Wiedereinschalten eine Urisymme- Strom durchflossen, daß der Ferritkern FK₁ entweder trie, die das Flip-Flop in den vor dem Ausschalten im Uhrzeigersinn oder diesem entgegengesetzt magnevorhandenen Schaltzustand, zwingen soll. tisiert -wird. Der Ferritkern wird durch in die Schal-

Diese Schaltungen sind in ihrer Wirkungsweise 35 tung gegebene Steuerimpulse U₁ ständig ummagnetiunter anderem abhängig von der Steilheit des An- siert; aber er behält die ihm zuletzt aufgedrückte Mastiegs der Versorgungsspannung beim Wiederein- gnetisierungsrichtung beim Abschalten der Betriebsschalten, so daß sie im allgemeinen nur dadurch spannung U_b bei, die der Information des bistabilen sicher wirksam gemacht werden können, daß sie zu- Multivibrators vor dem Abschalten der Spannung sätzliche Rückkopplungswicklungen erhalten. Diese 40 entspricht

zusätzlichen Wicklungen machen Schwierigkeiten bei Es ist wesentlich, daß in der Speichereinrichtung

der Unterbringung auf einem Ringkern und sind beim Wiedereinschalten der Betriebsspannung U_b der teuer in ihrer Herstellung. Infonnationsinhalt wieder eingestellt wird, den der

Die Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Multivibrator vor dem Abschalten besaß,
wohlfeileren Speichereinrichtung, welche statisch 45 Zunächst kippt der bistabile Multivibrator in einen auswertbar ist und bei einer Unterbrechung der Be- beliebigen Schaltzustand. Wenn dieser der Magnetitriebsspannung ihre Information beibehält. Die Auf- sierungsrichrung des Ferritkerns aus der Zeit vor dem gäbe wird dadurch gelöst, daß jedes Spulenende über. Abschalten der Betriebsspannung U_b entspricht, ist . je eine Diode (D₁, D,) mit der Belegung je eines der Multivibrator in den »richtigen Schaltzustand« Kondensators (C₁, C₂) verbunden ist, die über je 50 gekippt Ist dieser neue Schaltzustand der Magnetisieeine weitere Diode (D₁, D₂) mit der Basisspannungs- rungsrichtung des Ferritkerns aus der Zeit vor dem zuführung je eines der Transistoren verbunden ist, Abschalten entgegengesetzt, dann ist der Multi- und die andere Belegung der Kondensatoren an eine vibrator in den »falschen Schaltzustand« gekippt,
der Kollektorspeisespannung .(— U_b) gleiche, aber Falls der Multivibrator beim Wiedereinschalten in

von ihr unabhängige Spannung (—i/_s) angeschlos- 55 den »falschen« Schaltzustand kippt, wird eine Umsen ist, die über verzögernde elektronische Schalter magnetisierung des Kerns FK₁ bewirkt, durch welche zugeführt ist, die beim Wiedereinsetzen der Betriebs- in den Wicklungen W₁ oder W₂ eine Spannung induspannung die Spannung (U_s) kurzzeitig herabsetzen. ziert wird. Je nach der Richtung der Feldänderung in Der Ferritkern wird dabei in dem jeweiligen stabi- dem Ferritringkern (die sich aus dem Schaltungslen Schaltzustand des Multivibrators entsprechenden 60 zustand des Multivibrators vor dem Abschalten der Richtung magnetisiert. Nach einer Unterbrechung Spannung U_b ergibt) wird entweder, der Kondensator der Betriebsspannung des Multivibrators wird bei C₁ über die Diode D₁ oder der Kondensator C₂ über deren Wiedereinschalten durch Rückkopplung der die Diode D₂ aufgeladen.

Wicklungen des Ferritkerns auf die Steuereingänge Für die Wiederherstellung des »richtigen« Schalt-

der bistabile Multivibrator in den vorher innegehab- 65 zustand« aus diesem »falschen« können die in den ten Schaltzustand gekippt. Wicklungen W₁ oder W. induzierten Spannungen be-

Die Erfindung wird an Hand der Abb. 1 bis 3 er- nutzt werden, die in den Kondensatoren C₁ oder C₁ läutert. als Ladungen zur Verfügung stehen. Zu diesem

Claims (4)

1. Zweck wird die Spannung U₅, die etwa dieselbe samtschaltungen vereinigt werden. In diesem Fall Größe wie die Betriebsspannung U_b besitzt, kurzr werden aber sämtliche Schaltanschlüsse U₅ untereinzeitig auf Null herabgesetzt. Dabei entlädt sich der ander verbunden und gemeinsam umgeschaltet,
   aufgeladene Kondensator C₁ bzw. C₂ über die Diode Eine solche Einrichtung zeigt die A b b. 3, bei der D₁ bzw. D₂' auf die Basis des Transistors T₁ bzw T₂, 5 mehrere Multivibratoren der A b b. 1 zu einer binär-. der dadurch gesperrt wird und infolgedessen den bi- verschlüsselten Zähldekade zusammengeschaltet sind, stabilen Multivibrator in den richtigen Schaltzustand Hierbei ist die Zähldekade als Blockschaltbild darkippt, gestellt, zu dessen Erläuterung die Schaltung des

   Durch das Aufladen der Kondensatoren C₁ bzw. Multivibrators der Abb. 1 in der Abb. la ebenfalls C₂ und die Schaltmaßnahmen mit der Spannung U₅ io als Blockschaltbild wiedergegeben ist. Die dort anwird erreicht, daß die in der Wicklung des Kerns FK₁ gegebenen Bezeichnungen entsprechen den Aninduzierte Spannung mit zeitlicher Verzögerung auf Schlußbezeichnungen der Abb. 1. L und O sind.die den Steuereingang wirkt. Dieses ist für ein sicheres beiden stabilen Zustände, in die der Multivibrator Funktionieren der Anordnung nach der Erfindung kippen kann.

   erforderlich, die eine direkte Kopplung der in der 15 Vor allem geht aus Abb. 3 hervor, wie die Kernwicklung induzierten Spannung auf den Steuer- Schaltspannung U₅ und die Betriebsspannung U_b geeingang zu einer sofortigen Änderung des Kollektor- steuert werden, damit die Multivibratoren beim Stroms führen würde. Dies wiederum würde eine Wiedereinschalten in den richtigen Schaltzustand Flußänderung im Kern FK₁ bewirken, wodurch die kippen. Die von der Stromquelle kommende Span-Umschaltung des bistabilen Multivibrators gefährdet ao nung U_n wird zunächst einem elektronischen Schalwäre. Weiterhin wird durch diese Maßnahme er- ter ST zugeführt, der bei einer bestimmten Spanreicht, daß der Kern FK₁ nur beim Einschalten der nungshöhe einschaltet und bei deren Unterschreiten Betriebsspannung in der beschriebenen Weise wirk- wieder ausschaltet. Dieser elektronische Schalter ST sam wird, nicht aber im normalen Betrieb des bi- ist auch unter der Bezeichnung »Schmitt-Trigger« stabilen Multivibrators, so daß dessen Wirkungs- 35 bekannt. Er schaltet vor allem die Betriebsspannung weise nicht beeinträchtigt wird. ' C/₆ ein und sorgt dafür, daß die Betriebsspannung

   In Abb. 1 bedeuten B₁, B₂... Anschlüsse der konstant ansteigt. Dies ist notwendig, damit die in

   Basis; S... Stelleingang. den Wicklungen des Kerns FK₁ induzierten Span-

   Abb.2 zeigt den beschriebenen Vorgang im nungen LW₁ bzw. UW₂ stets dieselbe Größe erDiagramm. In A b b. 2 a ist dargestellt, wie die Span- 30 halten.

   nungen + U_b; — U_b und U_s beim Abschalten der Be- Außerdem schließen sich an den Schalter ST noch

   triebsspannung im Zeitpunkt t^a zusammenbrechen zwei monostabile Multivibratoren MM₁ und MM_t

   und auf Null zurückgehen. Beim Wiedereinschalten an, mit deren Hilfe das verzögerte kurzzeitige Um-

   (A bb. -2 b) nehmen diese Spannungen vom Ein- schalten der Spannung U_s erreicht wird, wie es in

   schaltzeitpunkt t_e an zu und erreichen bei t_t ihre 35 Abb. 2b diagrammatisch dargestellt ist. Die Schalt-

   Spannungshöhe, die sie vor dem Abschalten besaßen. zustände dieser Multivibratoren sind mit 0 und S ge-

   Man erkennt nun, daß während einer kurzen kennzeichnet.

   Zeit f_s die Spannung U₃ dieselbe Höhe wie — U_b be- Es sind weiterhin zwei Impedanzwandler IW₁ und

   sitzt, daß sie dann im Zeitpunkt /₂ auf Null zurück- IW_S vorhanden, die dafür sorgen, daß eine große

   geht und anschließend wieder dieselbe Höhe wie 40 Anzahl von bistabilen Multivibratoren parallel ange-

   — U_b einnimmt. schlossen werden kann. Da sämtliche dieser Multivi-

   Gleichzeitig zeigt Abb. 2c den »falschen Schal- bratoren einer Anlage parallel geschaltet werden

   tungszustand« nach dem Wiedereinschalten gegen- können, sind die in Abb. 3 dargestellten Hilfsschal-

   über dem vorhandenen entsprechend der Magnetisie- tungen nur einmal erforderlich, so daß der zusätz-

   rung von FK₁. Es entsteht infolgedessen zwischen I₁ 45 liehe Aufwand auf die Gesamtheit bezogen nur

   und t₂ in den Wicklungen des Kerns FK₁ eine hohe gering ist

   induktive Spannung UW₁ bzw. UW₂, die, wie oben Patentansprüche:

   beschrieben wurde, die Kondensatoren C₁ bzw. C₈ .

   auflädt. Nach dem Zeitpunkt t₂, wenn also U₅ auf 1. Bistabile Kippschaltung, die einen bei Aus-Null zurückgegangen ist, besorgt diese Aufladespan- 50 fall der Betriebsspannung vorhandenen Kippzunung das Zurückkippen des Multivibrators in den stand beibehält, mit zwei Transistoren, deren »richtigen Schaltzustand«; Kollektorkreise je an ein Ende einer Wicklung

   Abb. 2d zeigt im Gegensatz zu Abb. 2c die eines Ferritkerns mit angenähert rechteckiger Vorgänge beim Kippen in den »richtigen Schaltzu- Hystereseschleife angeschlossen sind, während stand«, d. h., daß der Schaltzustand nach dem 55 die beiden Transistoren gemeinsame Kollektor-Wiedereinschalten der vorhandenen Magnetisierungs- speisespannung an eine Mittelanzapfung der richtung von FK₁ entspricht. In diesem Fall entsteht . Wicklung angeschlossen ist und zwischen den in den Wicklungen des Kern FJC₁ nur eine geringe Kollektorkreisen und den Basiskreisen der Tran-Spannung UW₁ bzw. UW₂, die aber außerdem im sistoren Rückkopplungswege vorgesehen sind, Zeitpunkt/j schon wieder abgeklungen ist Sie kann βο dadurch .gekennzeichnet, daß jedes infolgedessen die Kondensatoren nicht aufladen. Spulenende über je eine Diode (D₁, D₂) mit der

   Es mag zunächst scheinen, daß die Verwendung Belegung je eines Kondensators (C₁, C₂) verbunder Schaltspannung U₅ einen zusätzlichen Aufwand den ist, die über je eine weitere Diode (D₁', D.,') darstellt. Man muß aber berücksichtigen, daß fast nie mit der Basisspannungszuführung je eines der ein einziger derartiger Multivibrator als einzelne 65 Transistoren verbunden ist, und die andere Be-Speichereinrichtiing auftritt, sondern daß stets eine legung der Kondensatoren an eine der Kollek-Vielzahl solcher Speichereinrichtungen zu elektroni- torspeisespannung (— U_b) gleiche, aber von ihr sehen Zählern, Schieberegistern oder anderen Ge-. unabhängige Spannung (- U]) angeschlossen ist,

   die über verzögernde elektronische Schalter zugeführt ist, die beim Wiedereinsetzen der Betriebsspannung die Spannung (C/_s) kurzzeitig herabsetzen.
2. 2. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkern ein Ringkern ist.
3. 3. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung (t/_&) beim Wiedereinschalten durch einen elektronischen Schalter, beispielsweise durch einen an sich bekannten »Schmitt-Trigger«, einen stets gleich steilen Anstieg erhält.
4. 4. Abwandlung der bistabilen Kippschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere als Speichereinrichtungen dienende bistabile Kippschaltungen bezüglich der Spannungen (U_b, C/_s) parallel liegen, die über allen Kippschaltungen gemeinsame elektronische Schalter zugeführt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen