DE1574496A1

DE1574496A1 - Symmetrische Digital-Anzeigeschaltung

Info

Publication number: DE1574496A1
Application number: DE19681574496
Authority: DE
Inventors: Waaben Sigurd Gunther; Lynes Dennis Joseph
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1967-02-06
Filing date: 1968-02-03
Publication date: 1971-10-28
Also published as: DE1574496B2; BE710204A; GB1218366A; SE347832B; FR1552703A; DE1574496C3; US3480800A

Description

Western Electric Company Incorporated Lynes-Waaben 1—

New York, N. Y. 10007. U. S. A, . :

Symmetr is ehe Digit al "Anzeige s chaltung

Die Erfindung betrifft eine symmetrische Digital-Anzeigeschaltung.

Es ist bekannt, zur Unterscheidung zwischen binären Eins- und Null-Informationssignalen eine Flipflop-Schaltung mit einem Eingangsschwellwert zu benutzen. Bei den bekannten Schaltungen wird jedoch üblicherweise eine Wechselstromkopplung benutzt, um die Flipflop-Eingangs anschlüsse gleichstrommäßig abzutrennen, damit ein Betrieb unter richtigen Schwellwertbedingungen sichergestellt ist. Eine solche Wechselstromkapplung ist bei integrierten Schaltungen schwer zu verwirklichen. Außerdem führt bei einem Betrieb mit sehr hoher Geschwindigkeit eine solche Kopplung dazu, daß sich eine Signalvorspannung aufgrund bestimmter digitaler Informationsmuster der angelegten Signale aufbaut. '

Bei vielenJAnwendungen digitaler Anzeigeschaltungen ist eine Speicheranlage vorgesehen, bei der ein Lesevorgang von einem Einschreib-

Vorgang gefolgt wird. Dann ist es notwendig, eine Beeinflussung der vorher ausgelesenen Information durch die Einschreibstörungen zu

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zu verhindern. Zu diesem Zweck wird bei bekannten Schaltungen gelegentlich eine Tastung des Eingangsverstärkers vorgesehen, um ihn gegen die Störsignale unempfindlich zu machen und auf diese Weise die Störung einer nachfolgenden Flipflop-Anzeigeschaltung zu ver-• hindern. Das sich aus dem Tasten eines solchen Eingangsverstärkers ergebende Rauschen ist jedoch oft so beschaffen, daß es selbst die Flipflop-Schaltung stört, wenn das Tästsignal abgeschaltet wird. In solchen Fällen ist es folglich erforderlich, einen Schutzzeitraum vorzusehen, damit diese Tastrauschsignale vor Betätigung der Anzeigeschaltung abklingen können. In anderen Anlagen wird der Inhalt der

Flipflop-Anzeigeschaltung vor dem.Auftreten einer sich aus einer Einschreiboperation ergebenden Störung in ein Pufferregister gegeben. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine große Zahl zusätzlicher Schal» tungsanordnungen* .

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine symmetrische Digital-Anzeigeschaltung zu schaffen, die ohne Verwendung einer Wechselstromkopplung gegen das Rauschen unempfindlich ist, das beim Tasten der Anzeigeschaltung während eines Einschreibsignals erzeugt wird. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Anzeigeschaltung zum Zweck eines günstigen Aufbaus in Form einer integrierten Schaltung ausschließlich eine Gleichstromkopplung benutzt und de Kombination folgender Schaltungen aufweist?

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Eine Eingangsschaltung zum Empfang bipolarer digitaler Eingangssignale von einer äußeren Quelle;

einen Multivibrator mit einem Ruhezustand und zwei unterschiedlichen stabilen Betriebszuständen;

Betätigungsschaltungen, die unter Steuerung der digitalen Eingangs signale den Multivibrator zum Übergang aus dem Ruhezustand in einen der beiden stabilen Betriebszustände veranlassen können; Koppelschaltungen, die die von der Eingangsschaltung aufgenommenen Eingangs signale an die Triggereingänge des Multivibrators ankoppeln; ein Paar gleichsinnig gepolter, einseitig leitender Halbleiterbauteile,, die mit den Koppelschaltungen verbunden sind und den Übergang des Multivibrators in einen der stabilen Zustände verzögern, wobei der Multivibrator.in diesem Verzögerungszustand als Differentialverstär« ker arbeitet, derart, daß der bestimmte stabile Zustand, in den der Multivibrator am Ende des Verzögerungszustandes umschaltet, vom Leitzustand der beiden einseitig leitenden Halb leiterb auteile abhängt.

Ein besseres Verständnis der erfindungsgemäßen Merkmale und Vor-» teile ergibt sich aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer beispielhaften

Speicheranlage, bei der digitale Anzeigeschaltungen

nach der Erfindung benutzt werden;

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Fig; 2 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels für eine digitale Anzeigeschaltung nach der Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm mit nicht maßstabsgerechten Kurvenformen zur Erläuterung einer Folge von Operationen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält eine symmetrische Anzeigeschaltung Dioden zur Ankopplung einer Signalquelle kleiner Impedanz derart, daß der Zustand einer getasteten dynamischen Schwellwertschaltung gesteuert wird. Die normalerweise leitenden Dioden werden durch die Schwellwertschaltung gesperrt, wenn diese in den Einschaltzustand gebrächt wird. Bei diesem Vorgang bestimmt aber jede Unsymmetrie des früheren Leitzustandes der Dioden als Funktion der Eingangs signale der Anzeigeschaltung den Betriebszustand, den die Schwellwertschaltung bei ihrer Einschaltung anzeigt.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sich die Funktionen der Schwellwertschaltung durch einen bistabilen Multivibrator ausführen lassen.

Ein weiteres Merkmal ist, daß eine Multivibrator-Einschaltschwelle verwendet wird, um den Richtungssinn einer Unsymmetrie der Dioden-Strompegel anzuzeigen, so daß eine extreme Anzeigeempfindlichkeit verwirklicht wird, ohne daß eine Schwellwert-Temperaturabhängigkeit

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auftritt. Außerdem schirmen zwischen den Elektroden im Multivibrator auftretende Kapazitäten den Multivibrator gegen fehlerauslösende Einwirkungen schneller Rauschstörungen auf Eingangssignale ab.

Ein erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß die Dioden im nichtleitenden Zustand die Schwellwertschaltung von Eingangs Signalen trennen, so lange die Schaltung aufgetastet ist. Folglich ist ein zusätzliches Pufferregister nicht erforderlich.

Ein weiteres Merkmal ist, daß die Dioden im leitenden Zustand den Multivibratoreingang auf dem Eingangssignalpegel festhalten, so daß der Multivibrator für eine beträchtliche Zeit vor der Sperrung der Dioden als Differentialverstärker arbeitet.

In Fig. 1 stellt eine Speicher- und Zugriffs schaltung 10 irgendeine?" bekannte^ Magnetspeicher anordnung zusammen mit den ihr zugeordneten Zugriffs schaltungen dar, die die Speicheradressenumsetzung vornehmen und Speicher geräte an gewählten Adressen entsprechend vorgegebenen Informations gruppen durch Anlegen geeigneter Treibsignale selektiv zu betätigen. Während der Speicherabfragezeit werden Informationssignale auf Speicher lese Stromkreis en erzeugt, die in der Zeichnung schematisch durch die Leitung 11 dargestellt sind. Die Leseetromkreise 11 sind mit digitalen Anzeigeschaltungen 12

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gekoppelt, die für jede Ziffernzeile des Speichers 10 eine getrennte Anzeigeschaltung enthalten. Die Anzeigeschaltungen bestimmen für jede Ziffernzeile, ob eine binäre Eins oder eine binäre Null in der jeweiligen Zeile des Speichers erzeugt wird und geben diese Informa-' tion an eine Verbrau eher einrichtung 13 weiter.

In typischer Weise werden Adressensignale zur Auswahl einer Speicheradresse durch weitere Teile einer (nicht gezeigten) Datenverar« beitungsanlage geliefert, die die Anordnung gemäß Pig. I enthält. Die Verbrauchereinrichtung 13 würde Datenverarbeitungsschaltungen aufweisen, die die aus der Speicher- und Zugriffsschaltung 10 mit Hilfe der Anzeigesehaltungen 12 gewonnenen Daten empfangen. /

Eine während des Lesens betätigte Impuls schaltung 16 stellt die Vorderflanke eines zu den Lesestromkreisen 11 gehenden Lesesignals fest und tastet die Anzeigesehaltungen 12 zu einem geeigneten Zeitpunkt« Eine typische Beziehung zwischen einem Impuls von der Schaltung 16, einer gelesenen binären Eins und einem Eins ehr eib-Störsig»» nal auf einem Lesestromkreis 11 ist in Fig. 3 gezeigt. Ein Impuls 63 von der Schaltung 16 bestimmt die Signalzustände der Lesestromkreise ohne Rücksicht auf variable Faktoren, beispielsweise variable Lesesignalverzögerungen aufgrund der in unterschiedlichen Speicheradressen entstehenden Lesesignale. Insbesondere muß ein solcher

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Impuls 63 an die Anzeigesehaltungen angelegt werden, nachdem ein Signal auf dem Le se Stromkreis begonnen hat, um eine genaue Leseoperation sicherzustellen. Der Betrag dieser Verzögerung ist jedoch nicht kritisch wegen der hohen Empfindlichkeit der Anzeigeschaltung gen. Das soll im folgenden noch beschrieben werden.

In Fig. 2 sind die Schaltungseinzelheiten einer der Ziffernanzeigeschaltungen 12 dargestellt. Der Eingang der Anzeigeschaltung in Fig. enthält einen Differentialverstärker 15 mit zwei Transistoren 17 und 18, die von einer Leseschaltung II¹ in den Speicher- und Zugriffsschaltungen 10 symmetrische Signale aufnehmen und Längssignale sperren. Diagramme typischer Lesesignale zeigen die oberen beiden Kurven 61 und 62 in Fig. 3. Die Leseschaltung II¹ kann beispielsweise elektrisch leitende Stromkreise enthalten/ die mit Magnetmaterial beschichtet sind, welches eine im wesentlichen rechteckige Hysterese Kennlinie besitzt. Beim Anlegen von Treibsignalen aus dem Zugriffsteil der Schaltungen 10 wird eine bestimmte Stelle des Lesestromkreises II¹ gewählt und der Fluß in dem aufgeschichteten Magnetmaterial umgeschaltet, wobei ein Signal im Stromkreis II¹ induziert wird, dessen Polarität davon abhängt, ob eine Eins oder eine Null an der betreffenden Stelle gespeichert war. /

In Fig. 2 ist ein an Erde geschalteter Widerstand 14 gezeigt, um die

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Rückführung der Bäsisstromkreise für die Transistoren 17 und 18 anzudeuten. Es lassen sich aber viele Lesestromkreisausbildungen verwenden. /

Der Stromkreis II¹ ist gleichstrommäßig zwischen die Basis der Transistoren 17 und 18 geschaltet, und liefert Signale differentieller Art an diese. Es wird keine Übertragerkopplung, wie dies bisher .üblich war, zur Isolation und Sperrung von Gleichtaktsignalen benutzt. Damit ist ein Hindernis beseitigt, das der Verwirklichung einer integrierten Schaltung entgegensteht. Die differentiellen Signale werden typischerweise in einer gewissen zeitlichen Beziehung von Gleichtaktsignalen begleitet, die gesperrt werden müssen. Die differentiellen Signale bewirken, daß die Transistoren 17 und 18 auf bekannte Weise unterschiedliche Ströme führen, so daß am Kollektor der Transistoren entsprechende symmetrische Ausgangssignale erzeugt werden. Gleichtaktsignale beeinflussen beide Transistoren im wesentlichen gleich und erzeugen keine Änderung am Verstärkerausgang. y

Betriebsspannungen werden den Transistoren 17 und 18 von den Quellen 19 und 20 zugeführt. Diese bestehen in der Praxis, wie bei symmetrischen Schaltungen üblich, aus einer einzigen Quelle. Ein gemeinsamer Emitterwiderstand 24 führt zur negativen Spannung. Die Spannungsquellen in Fig. 2 sind schematisch durch ein von einem Kreis

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• umgebenes Polaritätszeichen dargestellt. Dadurch wird eine Spannungsquelle wiedergegeben, deren Klemme mit der angegebenen Polarität an den Punkt des Polaritätszeichens angeschlossen ist und deren Klemme entgegengesetzter Polarität an Erde liegt. Im Fall der Transistoren 17 und 18 ist die Betriebsspannung so gewählt, daß die Transistoren dauernd in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Eingangssignalpegel leiten. Die Spannungsquellen und deren Innenwiderstände sind aber außerdem so ausgebildet, daß die Kollektor-Basisübergänge der Transistoren in Sperrichtung vorgespannt bleiben, um einen Be» trieb im Sättigungsbereich zu vermeiden. Damit wird außerdem ein Maximalwert für die Amplitude der am Kollektor der Transistoren und 18 erzeugten Aus gangs signale vorgegeben, wie dies für Differentialverstärker bekannt ist. Diese Begrenzung wird für einen Zweck ausgenutzt, der im folgenden beschrieben wird. Die Vermeidung eines Betriebs im Sättigungsbereich läßt die Transistoren 17 und 18 Eingangssignaländerungen schnell und ohne die Verzögerung folgen, die dadurch entsteht, daß die Transistoren sich gelegentlich aus einem SättigungsZustand erholen müssen. Der Betrieb des Differentialverstärkers im linearen Bereich bewirkt außerdem, daß er dem Lesestromkreis 11' eine im wesentlichen konstante hohe Eingangsimpedanz darbietet. Diese hohe Eingangsimpedan? unterstützt die Verringerung von Umlaufproblemen, die oft in Speicherleseschaltungen auftreten. Das Umlaufen ist ein Zustand, bei dem ein in eine Ziffernschaltungs-

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schleife eingeführter Impuls dort wiederholt mit abnehmender aber nicht vernachlässigbarer Amplitude umläuft.

Der Ausgang des Differentialverstärkers 15 ist über einen symmetrischen Emitterfolger 21 und ein^i Paar von Dioden 22 und 23 gleichstrommäßig mit den Eingangs anschluss en einer Triggerschaltung 26 mit dynamischem Betriebs schwell wert gekoppelt. Die Triggerschaltung ist mit Vorteil in. Form einer emitter getasteten bistabilen Multivibrator schaltung aufgebaut. Der Emitterfolger 21 dient als eingangssignalempfindliche Spannungsquelle, die zusammen mit dem Multi-

vibrator 26 den Leitzustand der Dioden 22 und 23 bestimmt. Der Emitterfolger 21 enthält als aktive Bauteile zwei Transistoren 27 und 28, an deren Basis über Gleichstromverbindungen symmetrische Signale vom Differentialverstärker 15 angelegt werden. Betriebsspannung wird den Transistoren 27 und 28 von den Quellen 29 und 30 zugeführt, und zwei Widerstände 31 und 32 führen vom Emitter des jeweiligen Transistors nach Erde. Die Betriebsspannung ist so gewählt, daß die Transistoren 27 und 28 für den vollen vorgegebenen Bereich von Signalen vom Verstärker 15 im linearen Bereich bleiben. Der Emitterfolger 21 hält außerdem eine vorbestimmte konstante hohe Impedanz am Kollektor der Transistoren des Differentialverstärkers 15 für alle Eingangs signale und alle leitenden und nichtleitenden Zustände des Multivibrators 26 aufrecht. Daneben führt der Emitterfolger dazu,

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daß die dem Eingang der Flipflop-Schaltung 26 dargebotene Impedanz unabhängig von den Stromverstärkungsbedingungen des Verstärkers

15 ist. ■■■·/'

Die ausnahmslos in der Anzeigeschaltung nach Fig. 2 verwendete Gleichstromkopplung vereinfacht den Aufbau als integrierte Schaltung. Darüberhinaus wird das Problem eines Vorspannungsaufbaus aufgrund bestimmter Informations Signalmuster vermieden.

Die Dioden 22 und 23 arbeiten normalerweise entweder im leitenden oder im nichtleitenden Zustand zusammen, und ihr leitender Zustand ist dem Zustand der Transistoren 3 9 und 40 im Multivibrator 26 entgegengesetzt. Das heißt, wenn einer der Transistoren 39 und 40 im Multivibrator 26 leitet, so daß der Multivibrator 26 sich in einem seiner stabilen Zustände befindet, leiten die Dioden 22 und 23 nicht. Wenn andererseits die Transistoren 3 9 und 40 im Multivibrator beide nicht leiten, leiten die Dioden. Die normale Vorspannung für die Dioden wird gemeinsam durch Teile des Multivibrators und des Emitterfolgers 21 geliefert. So führt ein Gleichstromweg für die Diode 22 von der Quelle 30 über einen Kollektorwiderstand 33 und einen Rückkopplungswiderstand 36 im Multivibrator 26, die Diode 22 und den Emitter wider stand 31 des Emitterfolgers 21 nach Erde. Der Leitzustand der Diode 22 wird beeinflußt durch die Eingangssignal-

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bedingungen, die die Höhe des Stromflusses durch den Widerstand 31 · bestimmen, sowie durch die Zustände des Multivibrators, die die Höhe des Stromflusses durch den Rückkopplungswiderstand 36 bestimmen. Auf entsprechende Weise führt ein Gleichstromweg für die Diode 23 von der Quelle 29 über einen Kollektorwiderstand 37, einen Rückkopplungswiderstand 38, die Diode 23 und den Emitterfolger-Widerstand 32 nach Erde.

Wenn die Transistoren 3 9 und 40 des Multivibrators im nichtleitenden Zustand sind, wie dies zu Anfang der Fall ist, da beide keinen durchgängigen Rückweg nach Erde für ihre Emitter haben, läßt ein Stromfluß auf den oben genannten Wegen die Dioden 22 und 23 leiten. Die Höhe des geführten Stromes weichtvjedoch entsprechend dem Unterschied des Eingangs Signalpegels an der Basis der Transistoren 17 und 18 mit Bezug auf Erde voneinander ab. Diese Unterschiede werden von den Ver Stärkertransistor en 17 und 18 auf den Emitterfolger 21 als ungleiche Sp annungs abfalle an den Widerständen 31 und 32 gekoppelt.

Die während des Lesens betätigte Impuls schaltung 16 ist. in Fig. 2 teilweise gezeigt. Sie empfängt positiv gerichtete Signale von der Speicher- und Zugriffsschaltung 10, wodurch ein Transistor 41 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während des Auftretens von Signalen auf den Lesestromkreisen 11 zum Leiten gebracht wird. Das Einschal-

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ten des Transistors 41 findet zweckmäßig während der Anstiegszeit der Signalimpulse auf den Lesestromkreisen 11 ■ statt. Dadurch entsteht eine Erdverbihdung für die Emitter der Transistoren 3 9 und 40 im Multivibrator 26 in Fig. 2 und alle andexen-entsprechenden Multi« vibratoren in den Anzeigeschaltungen 12. Diese Verbindung enthält einen gemeinsamen Emitterkreis-Widerstand 42 und außerdem die Kollektor-Emitter strecke des Transistors 41, Der Multivibrator 26 ist jetzt bereit, in dem einen oder anderen seiner stabilen Betriebs zustände leitend zu werden, und die Dioden 22 und 23 werden auf eine noch zu beschreibende Weise gesperrt.

Der Übergang des Multivibrators 26 aus seinem nichtleitenden Zustand in einen seiner beiden stabilen leitenden Zustände erfolgt unter Durch·» laufen eines Zustandes merklicher Dauer, in welchem die Transistoren des Multivibrators als Differenzverstärker arbeiten. Während dieser Übergangsbetriebsweise des Verstärkers verstärken die Transistoren Eingangssignale an ihrer Basis, Sie werden so lange an der rückgekoppelten Umschaltarbeitsweise von Multivibratoren gehindert, wie die Dioden 22 und 23 leiten und dadurch die Basis der Multivibrator-Transistor en auf Spannungen festhalten, die durch den Emitterfolger 21 geliefert werden« Die Rückkopplung schaltungen des Multivibrators können dann nicht den Signalpegel an der Basis steuern, Wetm diestromleitungder Multivibratoi?-Ti*ansistoren ansteigt, zwei·*

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gen die Transistoren Strom von den Widerständen 36 und 38 und folglieh von den Dioden 22 und 23 ab. Schließlich sind die Dioden 22 und 23 nicht in der Lage, weiter einen Strom zu führen. Wenn sie nichtleitend werden, hört die Klemmwirkung, an der Basis der Transistoren 3 9 und 40 auf und die normale Multivibrator-Rückkopplung bewirkt, daß derjenige Transistor, der vorher den größeren Strom geführt hat, die volle Stromleitung des Multivibrators übernimmt.

Es sei bemerkt, daß die Dioden nur eine Quelle niedriger Impedanz benötigen, damit ihre Klemmwirkung auf den Multivibrator stattfinden kann. Der Verstärker 15 und der Emitterfolger 21 stellen gemeinsam eine solche Quelle dar und begrenzen die Verstärkung und die Impedanzanpassung. Bei einem Anwendungsfall, bei dem eine Begrenzung nicht erforderlich ist, kann der Stromkreis II¹ die erforderliche Signalquelle kleiner Impedanz darstellen, die direkt mit den Dioden 22 und 23 gekoppelt ist.

Der Strompegel der Transistoren 39 und 40, bei dem die Dioden 22 und 23, wie soeben beschrieben, in Sperrichtung vorgespannt werden, hängt vpm Wert der verschiedenen Vorspannungswiderstände in der Schaltung ab und ändert sich von einem Anwendungsfall zum anderen. Der Pegel ist jedoch nicht kritisch. Die dabei zu beachtenden Grenzen sind einerseits eine Auswahl des Wertes für die Widerstände derart,

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daß die Anode der Dioden 22 und 23 schließlich auf eine niedrigere Spannung gebracht wird als die jeweilige Kathode, um sicher zu sein, daß sie in Sperrichtung vorgespannt werden. Andererseits müssen die Transistoren des Multivibrators 26 lange genug und mit ausreichendem Gewinn als Verstärker, arbeiten/ um den Strombetrag auf einen Wert anzuheben, der wenigstens.ausreicht, um die Auswirkungen vorübergehender Toleranz abweichungen der Bauteile auszugleichen, beispielsweise die Stromverstärkung, den Widerstandswert und die Kapazität, insoweit, als die Steuerung des Multivibratorzustandes betroffen ist. Dieser letztgenannte Effekt vermeidet die Notwendigkeit vieler Verstärkerstufen, die oft in bekannten Schaltungen vorhanden sind, um ein Eingangssignal zu erzeugen, das genügend groß ist, um den Zustand eines Multivibrators trotz vorhandener Toleranz abweichungen zu steuern. "Eine genauere Beschreibung der tatsächlichen Anzeigeoperation folgt.

Es sind zwei Widerstände 43 und 46 vorgesehen, die jeweils die Basis und den Emitter der Transistoren 3 9 und 40 über den gemeinsamen Widerstand 42 miteinander verbinden. Alle drei Widerstände 42, 43 und 46 sind an einem gemeinsamen Anschluß 47 zusammengeführt. Wenn der Multivibrator durch Einschalten des Transistors 41 in Tätigkeit gesetzt wird, beginnen die Widerstände 43 und 46 Strom von den ihnen benachbarten Dioden 22 bzw. 23 zum Anschluß 47 und Tran-

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sistor 41 abzuzweigen. Außerdem wird der Strom über die Widerstände 36 und 38 verringert, wie bereits erwähnt. Die Verringerung des Diodenstromes versucht, das Kathodenpotential jeder Diode etwas herabzusetzen, aber aufgrund der normalen Emitterfolger-Funktion bleibt das Kathodenpotential eine Funktion der vom Verstärker 15 kommenden Eingangssignale.. Solange die Dioden 22 und 23 weiter leiten, wird die Basis der Transistoren 3 9 und 40 auf der Ausgangs spannung des Emitterfolgers 21 festgehalten, wobei sich aber die Stromverteilung in den verschiedenen Zweigen der Schaltung ändert.

Schließlich tritt an den Dioden eine Vorspannung in Sperrichtung auf, und die Dioden werden nichtleitend. Die Stromableitung findet während eines kleinen, aber endlichen Teiles der Anstiegszeit eines von der Impuls schaltung 16 erhaltenen Signals und außerdem des Signals der Leseschaltung II¹ statt. Die Dioden-Ausschaltzeit und der Gewinn der Schaltungen mit den Transistoren 3 9 und 40 beeinflußt die Verzögerungszeit bei der Stromabzweigung von den Dioden stark. Während dieser Zeit können die Multivibrator-Transistoren bei festgehaltener Basis "die Frage nicht entscheiden", welcher von ihnen schließlich leiten wird, bis ein genügend großer Abschnitt der Eingangssignal-Anstiegszeit vorübergegangen ist, um sicher zu sein, daß dieses Signal eine ausreichend große Amplitude hat, um die binäre Information des Signals richtig anzuzeigen. Die Möglichkeit

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eines sich aus kleinen Rauschstörungen des Eingangs signals zu Anfang seiner Anstiegszeit ergebenden Fehlers ist folglich wesentlich herabgesetzt, da die aktive Entscheidungsperiode eine Funktion der Anstiegszeit des Impulses von der Schaltung 16 ist.

Während der Verzögeruhgs zeit, wenn die Dioden 22 und 23 nichtleitend werden, beginnen die Transistoren 39 und 40 über die neu gefundene Erdverbindung einzuschalten. Dabei zweigen sie über ihre Basis-Emitterstrecken und den Widerstand 42 Strom von den Dioden zum Anschluß 47 ab. Der Kollektor der Transistoren 3 9 und 40 folgt den Spannungen an ihrer Basis. Diese Spannungen werden durch den Emitterfolger 21 auf ähnliche Weise wie bei einem Differenzverstärker gesteuert. Einer der Transistoren 39 oder 40 wird begünstigt durch die Eingangssignal-Unsymmetrie, die durch den Unterschied der vorhergehenden Stromleitung der Dioden 22 und 23 dargestellt wird. Es wird angenommen, daß die hier beschriebene Operation ermöglicht wird, weil die diesen Unterschied-darstellenden Effekte kurzzeitig in den (nicht gezeigten) Elektrodenkapazitäten des Multivibrators 26 während des Betriebs der Transistoren 39 und 40 als Differentialverstärker gespeichert werden. Diese Kapazitäten sind sowohl bei den einzelnen Bauteilen al» auch zwischen den Elektroden verschiedener Bauteile vorhanden. Folglich ist es nicht erforderlich, ein Eingangssignal zu liefern, das selbst groß genug ist, um die

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Elektrodenkapazitäten aufzuladen und die Multivibrator-Toleranz-

abweichungen zu überwinden. Nachdem die Dioden 22 und 23 in Sperrrichtung vorgespannt sind, übernimmt der begünstigte Multivibrator-Transistor aufgrund der normalen Rückkopplungs-Schaltfunktion des Multivibrators im wesentlichen den vollen Multivibratorstrom.

Es wurde gefunden, daß der schließlich leitende Transistor, derjenige ist, dessen Basis mit derjenigen Diode verbunden ist, die einen höheren Strom als die andere Diode geführt hat. Anscheinend liefert die Diode mit höherer Stromführung mehr Strom an die oben erläuterten Abzweigwege und erzeugt dabei die größeren Multivibrator-Eins ehalt signale. Demgemäß wird derjenige Multivibrator-Transistor, der durch das größere Einschaltsignal begünstigt ist, schließlich der leitende Transistor des Multivibrators.

Es ist bekannt, daß beim anfänglichen Anlegen der Betriebsspannung an einen Multivibrator jede kleine Rausch- oder Stromkreis-Unsymmetrie den endgültigen Leitzustand des Multivibrators bestimmen kann. Der Wert eines gesamten Multivibrator-Signalübergangs, bei dem die kleine Eingangs-Unsymmetrie wirksam wird, kann aus einer Vielzahl von Gründen, zu denen auch die Temperatur zählt, schwanken. Die minimale Größe des zur Ausübung der Steuerung des Multivibrators erforderlichen Unterschiedes ändert sich jedoch nicht

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wesentlich mit den erwähnten Schwankungen. Die Pegeldifferenzen, bei denen der Unterschied wirksam wird, stellt kein Zeitzitterproblem dar, da sie nur während der Zeit der Rückkopplungsumschaltung des Multivibrators eine Rolle spielen und diese Umschaltung beinahe augenblicklich stattfindet. Weiterhin bedeutet die Tatsache, daß der Multivibrator 26 emittergetastet ist, daß der Basis-Emitterübergang seiner Transistoren bei nicht vorhandenem Tastsignal ausgeschaltet ist, und der Multivibrator daher für kleinere Eingangssignal-Unsymmetrien empfindlicher ist als es der Fall sein würde, wenn die Schaltung kollektorgetastet wäre und dabei ihre Emitter-Basisübergänge immer in Durchlaßrichtung vorgespannt wären.'

Das kleine, unsymmetrische Eingangssignal für den Multivibrator ergibt sich, wie oben erwähnt, durch die-unterschiedliche Stromführung der Dioden. Dieser Unterschied kann selbst in einer Schaltung sehr klein sein, die aus diskreten Bauteilen aufgebaut ist. Bei einem Ausführungsbeispiel mif einer integrierten Schaltung, bei der alle Dioden, Transistoren und Widerstände auf einem einzigen Halbleiterplättchen gebildet sind, besteht jedoch eine wesentlich größere Wahrscheinlichkeit dafür, daß symmetrische Bauteile bei praktisch tragbaren Herstellungskosten verwirklicht werden. Folglich ist der Unterschied bezüglich der Stromführung der Dioden 22 imd 23, der wenigstens vorhanden sein muß, um sicher zu sein, daß andere Bauteil-

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Unsymmetrien die Steuerung nicht übernehmen können, sehr klein. Demgemäß hat die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 eine extrem hohe Empfindlichkeit. Bei einem Ausführungsbeispiel, das typisch für die erreichbaren Bedingungen ist, wurde eine Signal-Unsymmetrie am Eingang des Verstärkers 15 von nur 3 mV in Gegenwart von Gleichtaktsignalen am gleichen Eingang mit etwa 150 mV genau angezeigt. Diese Empfindlichkeit kann erhöht werden durch eine Verbesserung der Bauteilübereinstimmung in den symmetrischen Schaltungen.

Wenn der Multivibrator 26 sich in einem seiner stabilen Leitzustände befindet, wirken die Spannungen an der Basis beider Transistoren 3 und 40 mit den Spannungen am Emitter der Transistoren 27 und 28 zusammen, um beide Dioden 22 und 23 im nichtleitenden Zustand für den gesamten Bereich von Signalen zu halten, die zur Lieferung durch den Verstärker 15 vorgesehen sein können. Bei Anwendung in einer Speicheranlage kann daher die sehr große Zif ferns ehr eibstörung, die auf den Lesestromkreis II¹ gekoppelt wird und deren Amplitude wenigstens mehrfach größer als die Amplitude eines Lese-Informationssignals auf dem gleichen Stromkreis ist, kein Aus gangs signal vom Verstärker 15 erzeugen, das ausreichend groß ist, um eine der Dioden 22 oder 23 zum Leiten zu bringen. Der Multivibrator ist .daher unempfindlich gegen solche Störmöglichkeiten. Um dieses Merkmal mit Vorteil auszunützen, wird das Impulssignal 63 in Fig. 3 von der

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.Schaltung.!6 genügend lang gemacht, um den in Frage kommenden Teil der Speicherlesezeit sowie der folgenden Speicherschreibzeit zu überlappen. Der Multivibrator 26 bewahrt wie oben beschrieben, während dieser Zeit die vorher vom Lesestromkreis II¹ abgeleitete Leseinformation auf. Beim Aufhören des Impulssignals 63 fällt der Multivibrator wieder in einen nichtleitenden Zustand zurück und sein Inhalt wird gelöscht. Es ist also nicht erforderlich, ein zusätzliches Pufferregister vorzusehen, in welches der Inhalt der Multivibrator en 26 der verschiedenen Anzeigeschaltungen 12 eingegeben werden kann,- um eine Störung durch das oben erwähnte Speicherschreibrauschen zu vermeiden.

In Fig. 2 werden Aus gangs signale des Multivibrators 26 über einen symmetrischen Emitterfolger mit zwei dauernd leitenden Transistoren 48 und 49 und über eine Emitterschaltung,mit zwei Transistoren 50 und 51 weitergegeben. Die letztgenannten beiden Transistoren sind so vorgespannt, daß nur einer von ihnen leitet, und zwar abhängig von dem informationssignal, das von dem Multivibrator 26 an die jeweilige Basis angelegt wird. Derjenige von den Transistoren 50 und 51, der auf diese Weise leitet, arbeitet im Sättigungsbereich, so daß symmetrische Aus gangs signale, die vom Kollektor der Transistoren an die Verbrauchereinrichtung 13 abgegeben werden, logische Pegel besitzen und zur Betätigung logischer Anordnungen mit integrierten

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Schaltungen oder Schaltungen mit diskreten Bauteilen verwendet werden können. Die Emitterfolger-Widerstände 52, 53, 56 und 57 schieben die Ausgangssignale auf einen zweckmäßigen Wert, so daß beispielsweise binäre Null-Signale nahe der Amplitude Null liegen.

Der Multivibrator 26 ist durch die Emitterfolgerstufe mit den Transistoren 48 und 49 symmetrisch belastet, so daß keine der Stabilitätszustände des Multivibrators durch diese Belastung begünstigt ist. Dadurch wird die Eingangssignalamplitude, die zur Steuerung des Multivibratorzustandes erforderlich ist, weiter herabgesetzt, da keine zusätzliche Treib einrichtung vorgesehen sein muß, um den Einfluß einer unsymmetrischen Belastung auszugleichen, die einen Zustand des Multivibrators begünstigt.

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Claims

P a t e η t a n s ρ r ü c h e

1. Symmetrische Digital-Anzeigeschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeschaltung zum Zweck eines günstigen Aufbaus in Form einer integrierten Schaltung ausschließlich eine Gleichstromkopplung benutzt und die Kombination folgender Schaltungen aufweist: eine Eingangsschaltung (II¹; Fig. 2) zum Empfang bipolarer digitaler Eingangssignale von einer äußeren Quelle; einen Multivibrator (26) mit einem Ruhezustand und zwei unterschiedlichen stabilen Betriebs zu ständen;

Betätigungsschaltungen (16), die unter Steuerung der digitalen Eingangssignale den Multivibrator zum Übergang aus dem Ruhezustand in einen der beiden stabilen Betriebszustände veranlassen können; Koppelschaltungen (15,21), die die von der Eingangsschaltung (II¹) aufgenommenen Eingangssignale an die Triggereingänge (Basis der Transistoren 3 9 und 40) des Multivibrators ankoppeln; ein Paar gleichsinnig gepolter, einseitig leitender Halb leiterb auteile (22, 23), die mit den Koppelschaltungen verbunden sind und den Übergang des Multivibrators in einen der stabilen Zustände verzögern, wobei der Multivibrator in diesem Verzögerungszustand als Differentialverstärker arbeitet, derart, daß der bestimmte stabile Zustand, in den der Multivibrator am Ende des Verzögerungszustandes umschaltet, vom Leitzustand der beiden einseitig leitenden Halbleiter-

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0RK3INAL INSPECTED

bauteile abhängt.

2. Anzeigeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Koppelschaltungen eine Emitterfolger schaltung (21) aufweisen."

3. Anzeigeschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator ein Paar von Verstärkern (39,40) aufweist, die für einen Betrieb als bistabile Triggers chaltung über Kreuz gekoppelt sind (beispielsweise durch Widerstände 36 und 38), daß die beiden einseitig leitenden Halbleiterbauteile (22, 23) durch Vorspannungsstromkreise normalerweise in Durchlaßrichtung vorgespannt sind, so daß der Unterschied ihrer Stromführung die Polarität der an die Koppelschaltungen angelegten Eingangssignale anzeigt, und daß die Vorspannungsstromkreise eine Reihenschaltung von Widerständen enthalten, zu denen die Kreuzkopplungswiderstände in der Triggers chaltung und die Aus gangs wider stände der Emitterfolgerschaltung zählen.

4. Anzeigeschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Koppels ehaltungen einen Differentialverstärker (15) enthalten, der Eingangssignale an die Emitterfolger schaltung liefert, und daß der Differentialverstärker Vorspannungsschaltungen aufweist, die eine Stromsättigung durch das größte vorhersehbare Eingangssignal verhindern.

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5. Anzeigeschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsschaltungen (16) in der Lage sind, den Multivibrator während der Vor der flankenabschnitte der bipolaren digitalen Eingangssignale zu betätigen. .

6. Anzeigeschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einseitig leitenden Halbleiter bauteile bei einer Vorspannung in. Sperrichtung einen vorbestimmten Einschalt-Grenzwerthaben, und daß der Fifferentialverstärker (15) Eingangssignale an die Emitterfolger schaltung liefert, die auf einen Wert unterhalb des Grenzwertes beschränkt sind.

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