DE2002578C3

DE2002578C3 - Multistabile Schaltung

Info

Publication number: DE2002578C3
Application number: DE2002578A
Authority: DE
Inventors: Hiro Portland Oreg. Moriyasu (V.St.A.)
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1969-01-21
Filing date: 1970-01-21
Publication date: 1980-07-17
Also published as: DE2002578B2; NL170905C; SE356188B; US3681617A; GB1297531A; NL7000815A; NL170905B; FR2037322A5; CH530126A; DE2002578A1; IL33710A0; IL33710A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine multistabile Schaltung mit einer Anzahl von miteinander verbundenen Verriegelungsschaltungen, von denen sich jeweils nur eine im Aktivierungszustand befindet, während die jeweils übrigen Vcrricgelungsschallungcn sich im Ruhezustand befinden, wobei das Ausgangssignai einer im Aktivierungszustand befindlichen Vcrricgclungsschaltung einer als nächste Vcrriegclungsschaltung von den im Ruhezustand befindlichen Verricgclungsschal-

w tungen in den Aktivicrungszustand zu überführenden Verriegelungsschaltung als Steuersignal zugeführt wird, und wobei sämtlichen vorgesehenen Verricgelungsschallungen Schiebcsignalc zugeführt werden, durch deren eines diejenige der noch im Ruhezustand befindlichen Verriegelungsschaltungen, der ein Steuersignal zugeführt ist, in den Aktivicrungszustand gelangt, während diejenige Vcrriegclungsschaltung, die das betreffende Steuersignal abgegeben halte, in den Ruhezustand gelangt.

w) Eine multistabile Schaltung der vorgenannten Art ist aus der DE-AS 12 63 835 in Form eines elektronischen Zählers bekannt, der aus bistabilen Schaltungen in Form von Flip-Flops in Form eines zu einem Ringzähler geschalteten Schieberegisters aufgebaut ist. Dabei handelt es sich generell um einen allgemein bekannten -aus-n-Zähler.

Bei Binärteilern oder Flip-Flops handelt es sich um eine Grundschaltung in digitalen Systemen, wie

beispielsweise Rechnern und Frequenzzählern. In derartigen bekannten binären Flip-Flops werden Ladungsaustauschelemente, wie beispielsweise Kondensatoren oder ladungsgespeicherte Halbleiter zur Umschaltung von einem Schaltzustand in den anderen verwendet Derartige Grundschaltungen besitzen jedoch verschiedene Nachteile, weiche sich insbesondere bei einem Betrieb mit hohen Frequenzen bemerkbar machen. Die Übertragung der gespeicherten Ladung bzw. der entsprechenden elektrischen Energie muß dabei während der Umschaltung zwischen den beiden Schaltzuständen erfolgen. Die Umschaltung erfolgt daher relativ langsam. Weiterhin sind auch Streukapazitäten und Transistor-Hochfrequenzparameter kritisch. Schließlich reagieren die bekannten Schaltungen gewohnlich auch empfindlich auf die Eingangssignal-Anstiegszeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine multistabile Schaltung der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß ihr Schiebesignal mit in einem weiten Frequenzbereich liegenden Frequenzen für einen sicheren Betrieb zugeführt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer multistabilen Schaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede zweite Verriegelungsschaltung der nacheinander in den Aktivierungszustand zu überführenden Verriegelungsschaltungen am selben Ausgang einer zwei Ausgänge aufweisenden Stromsteuerschaltung angeschlossen ist, die durch abwechselndes Aktivieren ihrer beiden Ausgänge und durch die damit verbundene Stromabgabe und Stromunterbrechung die Schiebesignale für die Verriegelungsschaltungen liefert. Die vorstehend definierte erfindungsgemäße rnultistabi-Ie Schaltung bietet den Vorteil, daß sie in einem Frequenzbereich von 0bis 600 MHz anwendbar ist.

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unleransprijchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbcispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform der crfindungsgemäßen Schaltung;

Fig.2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. I:

Fig.3 ein Schaltbild einer zweiten Xusführungsform der crfindungsgemäßen Schaltung;

Fig.4 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform der crfindungsgemäßen Schallung; und

Fig.5 ein Schaltbild cber vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung.

Die in F i p. 1 dargestellte <;rfindungsgemäße multistabile Schaltung enthält eine Vielzahl von Verriegelungsschaltungen.die jeweils zwei Transistoren enthalten. Ein erstes derartiges Transistorpaar enthält einen ersten Transistor QX und einen zweiten Transistor QS. Ein zweites Transistorpaar enthält dicTiansistoren Q2 und <?6, ein drittes Transistorpaar enthält die Transistoren Q3 und Ql, und ein viertes Transistorpaar enthält die Transistoren Q4 und Q 8. Die Transistoren jedes Transistorpaares sind derart miteinander rüekgekoppelt, daß in dem Fall, daß einer dieser Transistoren leitet, beide Transistoren stark leitend werden. Dabei ist der Kollektor des Transistors Q1 mit der Basis des Transistors QS Ober einen Widersland 10 verbunden. In entsprechender Weise ist der Kollektor des Transistors QS mit der Basis des Transistors QX über den Widerstand 12 verbunden. Über den Widerstand 14 ist die Basis des Transistors QS mit einer positiven

Spannungsquelle verbunden; über den Widerstand 16 ist die Basis des Transistors Q1 mit einer negativen Spannungsquelle verbunden. Durch den Widerstand 18 gebildete Koppelungseinrichtungen verbinden den Kollektor des Transistors Q X mit der Basis des Transistors Q 6. Eine Stromquelle /2 liefert an die Emitter der Transistoren QS und Ql einen Strom, und eine Stromquelle /3 liefert einen Strom an die Emitter der Transistoren Q 6 und Q 8. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 sind die ersten Transistoren jedes Transistorpaares, d. h. die Transistoren Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 zweckmäßigerweise vom npn-Leitfähigkeitstyp, während die zweiten Transistoren jedes Transistorpaares, d.h. die Transistoren QS, Q6, Ql und QS vom komplementären Leitfähigkeitstyp, d. h. vom pnp-Lekfähigkeitstyp sind.

Ein die beiden Transistoren Q9 und QXO enthaltender Stromschalter dient dazu, einen Strom abwechselnd an die Emitter der Transistoren Q X unH QZ oder an die Emitter der Transistoren Q 2 und Qt abzugeben. Die Emitter der Tranistoren ζ)9 und Q 10 sind gemeinsam an eine Stromquelle /1 angeschlossen; die Kollektoren der Transistoren ζ) 9 und ζ) 10 sind mit den Emitter? der Transistoren QX und Q 3 bzw. mit den Emittern der Transistoren Q 2 und Q4 verbunden. Die Basis des Transistors Q 10 ist über einen Widerstand 20 mit einer negativen Spannungsquelle verbunden, und außerdem ist sie über eine ZENER-Diode 22 geerdet. Die Basis des Transistors Q9 ist über einen Widerstand 24 ebenfalls an eine negative Spannungsquelle angeschlossen, während eine ZENER-Diode 26 die Basis dieses Transistors Q9 mit einer Eingangsklerrune 28 verbindet.

Die aufeinanderfolgenden Verriegelungsschaltungen sind nun in der gleichen Weise miteinander verbunden, wie dies bezüglich der Verriegelungsschaltungen QX. QS und Q2.Q6 erläutert worden ist. Die betreffenden Verriegelungsschaltungen sind nacheinander angeoidnet, wobei aufeinanderfolgende Transistorpaare jeweils abwechselnd Strom von dem Transistor Q9 oder vom Transistor Q 10 her aufnehmen. Die von dem Transistor Q9 einen Strom her aufnehmenden Transistorpaare nehmen auch von der Stromquelle /2 einen Strom auf, während die von dem Transistor Q 10 einen Strom her aufnehmenden Transistorpaare von der Stromquelle /3 einen Strom aufnehmen. Der Widerstand 30 am Kollektor des Transistors Q 4 führt, wie durch entsprechend bezeichnete Punkte Y angedeutet, zur Basis des Transistors QS. Dadurch ist eine durchgehende Schaltungsverbindung hergestellt.

Im folgenden sei die Funktionsweise der erläuterten Schaltung näher betrachtet. In diesem Zusammenhang sei angenommen, daß die Transistoren Q4 und QS lei:enu sind. Da der Kollektor jedes dieser Transistoren mit der Basis des jeweils anderen Transistors verbunden ist, ist eine Rückkopplungsschaltung gebildet, in der jeder Transistor den anderen Transistor im leitenden Zustand hält. Zu diesem Zeitpunkt sei der Transistor QXQ leitend, wodurch der Transistor Q4 und die Widerstände 32 und 34 von einem Strom durchflossen werden, der von der positiven Spannungsquelle aus durch die Widerstände und den Transistor Q4 fließt. Der Spannungsabfall an dem Widerstand 34 stellt dabei das Leitendbleiben des Transistors QS sicher. Der Transistor QS und c";? Widerstände 36 und 38 werden von dem Strom /3 durchflossen. Da die Basis des Transistors Q 4 an den Verbindungspunkt der beiden Widerstände 36 und 38 angeschlossen ist, ist eine fortgesetzte Strömungsführung des Transistors Q4

sichergestellt.

Da der Transistor QA über den Widerstand 30 mit der Basis des Transistors Q5 gekoppelt ist, fließt ein Teil des Stromes /1 von dem Transistor O10 durch den Widerstand 14. Dadurch wird an diesem Widerstand 14 ein Spannungsabfall hervorgerufen, auf den hin der Transistor 05 in den leitenden Zustand gelangt. Der Transistor Q1 befindet sich dabei jedoch nicht im leitenden Zustand, da ihm kein Strom zugeführt wird. Da der Transistor 05 leitend ist. ist die die Transistoren 01 und 05 enthaltende Verriegelurgsschaltung somit vorangestellt bzw. vorbereitet, so daß mit Umschalten des Stromes /1 das Transistorenpaar 0 1 und 05 sofort auf Grund der Rückkopplungswirkung in den leitenden Zustand gelangt. Der Transistor 05 zieht über die Widerstände 12 und 16 einen Strom, wodurch an der

Rasis rjps Transistors Ci I pjnp 5*^η2ΠΠ'.!Π^α auftritt. 'J(C

diesen Transistor in den leitenden Zustand überführt. Wird somit der Klemme 28 ein positiver Impuls zugeführt, so steigt das Basispotential des Transistors 09. das zuvor auf einem negativen Wert festgehalten ist. über die ZENF.R-Diodc 26 an. wodurch der Transistor 09 in den leitenden Zustand gelangt. Da die Transistoren 09 und O10 als Differenzschaltung geschaltet sind, übernimmt der Transistor 09 den Strom, der zuvor durch den Transistor Q 10 geflossen ist. und der Transistor Q 10 hört auf zu leiten. Nunmehr gibt der Transistor 09 den Strom ;' I an den Emitter des Transistors 0 1 ab. Der Transistor Q 1 führt unmittelbar daraufhin Strom, da er für die Stromleitung bereits vorangestellt ist. Der Transistor 0' bewirkt über den Widerstand 18 eine Voreinstellung des Transistors 06.

Wenn die Transistoren 04 und O⁸ Strom führen, führt auch der Transistor 05 des nächsten Transistorpaares Strom, und der Transistor 0' '^sl fi'^{r cmc} Stromfiihrung voreingestellt. Der Transistor Q 1 führt einen Strom, sobald ihm dieser vom Transistor 09 her zugeführt wird. Wird das Eingangssignal dann wieder negativ, s-i wird der Transistor 09 in den nichtleitenden Zustand übergeführt, da dieses zu negativen Werten hin sich ändernde .Signal zum Absenken des Basispv.".Liitial.i unter den Abschaltwert führt. Damit wird der Transistor 0 10 leitend. Da der Transistor 0 6 leitend ist. wird der Transistor Q 2 über seine Basis in den leitenden Zustand gesteuert. Damit fließt der Strom /1 unmittelbar durch den Transistor 0²· Dadurch wird die Rückkopplung zwischen den Transistoren 02 und 06 wirksam. In dieser Schaltung ist zwischen den Stufen keine Umschaltzeit erforderlich, wenn ein Eingangssignalübergang auftritt. Vielmehr ist zumindest ein Element des jeweils nächstfolgenden Transistorpaares bereits für den Übergang in den stromführenden Zustand vorbereitet oder bereits imstande, einen Strom zu führen, wenn das vorhergehende Transistorpaar sich im Zustand der Rückkopplungs-Stromführung befindet.

Als Eingangssignal wird der Eii.gangsklemme 28 z. B. das in F i g. 2 dargestellte Sinussignal 40 zugeführt. Dadurch werden die Transistoren OS und 010 abwechselnd leitend. Das Signal an den Kollektoren 09 und 010 besitzt einen weitgehend rechteckförmigen Verlauf, wobei die positiven Perioden mit Ti und T3 bezeichnet sind, während die negativen Perioden mit T2 und TA bezeichnet sind. Während der Dauer der Halbperiode 7"! oder zu dem Zeitpunkt, zu dem der Transistor 09 leitend ist, ist der Transistor 01 leitend, wodurch von dessen Ausgang, wie dargestellt, ein negatives Ausgangssignal abgegeben wird. Zum Zeitpunkt T2 ist der Transistor 02 leitend, wodurch von

ίο

dessen Ausgang ein in F i g. 2 mil Q 2 bezeichnetes negatives Ausgangssignal abgegeben wird, etc. Wie oben bereits erwähnt, ist der Transistor 05 im leitenden Zustand, wenn der Transistor Q 1 im leitenden Zustand ist. Dabei ist auch der Transistor Q6 im leitenden Zustand. Der Transistor QB verbleibt im leitenden Zustand zum Zeitpunkt Γ2, wenn der Transistor 02 in den leitenden Zustand gelangt. Die Transistoren Q 1, 02, Q3 und 04 führen in dieser Reihenfolge Strom, und da der Transistor 04 mit dem Transistor 05 verbunden ist. wiederholt sich dieser Vorgang dann von neuem. Die Transistoren 05 bis O" werden auf jeden Eingangssignal-Übcrgang hin in den leitenden und nichtleitenden Zustand übergeführt. Dies entspricht einer binären Untersetzung um den Faktor 2 bezogen auf die Eingangsfrequenz. Die Schaltung ist dabei für die Ausführung jeglicher Untersetzung, als Ringzähler oder dgl. verwendbar. Von den Kollektoren der Transistoren 0 1 bis 04 können Ausgangssignale zweckmäßigerweise über gesonderte Transistoren (bei dieser Ausführungsform nicht dargestellt) abgenommen werden. Im Unterschied dazu können derartige Ausgangssignale über gesonderte Transistoren auch von den Kollektoren der Transistoren 05 bis 08 abgenommen werden.

Bei der Schaltung gemäß F-" i g. 1 wird lediglich diejenige Verriegclungsschalüing. die einen vorangestellten Transistor enthält, eingeschaltet, wenn der Strom den Transistoren 09 und 0 Ό umgeschaltet wird. Der an den Kollektor des Transistors 09 odor 010 angeschlossene nieht-vorc'ngestcllte Transistor wird durch entsprechende Vorspannung gesperrt. Tritt bei einer Vcrriegelungsschaltung die Rückkopplungslcitung auf. so wird ein Transistor des nächstfolgenden Transistorpaarcs zur Beibehaltung der richtigen Reihenfolge voreingestclit.

Die Schaltung ist bezüglich der an tier Klemme 28 auftretenden Eingangssignal 'rcqucn/cmpfindlich. Die an der Klemme 28 auftretende Wellenform kann sich sehr langsam ändern, wobei die Schaltung in der beschriebenen Weise arbeitet. Die Schaltung setzt ihren tsetneD jedoch Dei hohen i-requenzen lon. bei Verwendung als integrierte Schaltung ist die erfindungsgemäße Schaltung bis zu einer Frequenz von 600 MIIz betrieben worden.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gemäß F i g. 3 sind die Verriegelungsschaltungen etwas unterschiedlich aufgebaut. Die erste Verriegelungsschaltung enthält einen ersten Transistor Q1 und einen zv :itcn Transistor 06. Die übrigen Verriegelungsschaltungen enthalten die Transistor en 02 und Q 7, Q 3 und 08, und 04 und 05. Wenn der Transistor QA im leitenden Zustand ist, fließt ein Strom durch die Widerstände 42 und 44 von einer positiven Spannungsquelle her. Dadurch bildet sich an dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen eine solche Spannung aus, auf die hin der Transistor 05 in den leitenden Zustand gelangt. In entsprechender Weise fließt ein Strom durch den Transistor 05 sowie durch die Widerstände 46 und 48, und zwar von der positiven Spannungsquelle her. Dadurch steigt die Spannung an der Basis des Transistors 04 an, wodurch dieser Transistor im leitenden Zustand gehalten wird. Dabei ist angenommen, daß der Transistor 010 an den Transistor 0* einen Strom /1 in der gleichen Weise liefert, wie dies zuvor in Verbindung mit F i g. 1 erläutert worden ist

Der Kollektor des Transistors 05 ist über einen Widerstand 50 mit der Basis des Transistors 01

verbunden, wie dies die entsprechend bezeichneten Klemmen Z andeuten. Damit fließt also auch vom Kollektor des Transistors Q 5 ein Strom durch den Widersland 50 und durch den Widerstand 52 nach Erde. Der Spannungsabfall an dem Widerstand 52 bewirkt ein Ansteigen der Basisspannung des Transistors Ql. wc/Jurch dieser Transistor für die Stromführung voreingestellt wird. Sobald an der Klemme 28 ein positives Signal auftritt, gibt der Transistor Q9 einen Strom an den Emitter des Transistors Q 1 ab. Dadurch wird dieser Transistor Q 1 unmittelbar in den leitenden Zustand übergeführt, da er für die Stromführung bereits voreingestellt worden ist. Bei leitendem Transistor Q 1 fließt ein Strom durch die Widerstände 54 und 56. Dadurch sinkt die Spannung an der Basis des Transistors Q 6, der daraufhin in den leitenden Zustand gelangt. Bei leitendem Transistor Q6 fließt ein Strom durch die Widerstände 58 und 52. Die am Widerstand 52 abfallende Spannung besitzt dabei einen Wert, der den Transistor Ql im leitenden Zustand beläßt. Erfolgt ein Übergang des Stroms /1 vom Transistor QlO auf den Transistor Q 9, so wird der den Widerstand 52 gelieferte Strom nicht mehr vom Transistor Q 5, sondern vom Transistor Q6 geliefert. Dieser Strom reicht jedoch aus, um den Transistor Q1 im leitenden Zustand zu halten.

Eine weitere Modifikation der Erfindung ist in F i g. 4 dargestellt. Diese Schaltung entspricht der in F i g. 3 dargestellten Schaltung, weshalb entsprechende Elemente auch gleich bezeichnet sind. Der Widerstand zwischen dem Kollektor eines ersten Transistors einer bestimmten Verriegelungsschaltung und der Basis eines zweiten Transistors der gleichen Verriegelungsschaltung ist hier weggelassen. So ist z. B. der Kollektor des ersten Transistors Q 1 direkt mit der Basis des zweiten Transistors Q 6 verbunden, ohne daß in dieser Verbindung ein Widerstand liegt. Ein derartiger Widerstand ist bei der vorliegenden Schaltung nicht erforderlich. Dadurch vereinfacht sich der Schaltungsaufbau. Bei in der dargestellten Stellung befindlichem Schalter 6C arbeitet die Schaltung in der gleichen Weise

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die Rückkopplungskeitung in jedem Verriegelungs-Transistorpaar eine Voreinstellung eines Transistors des nächsten Transistorpaares bewirkt, so daß mit Verschiebung des Stromes auf ein Eingangssignal hin das nächste Verriegelungspaar leitend wird. Geht die Stromführung vom Transistor QIO auf den Transistor Q 9 über, so hören die Transistoren Q 4 und Q 5 auf zu leiten, während die Transistoren Ql und Q 6 mit der Stromführung beginnen. Die Schaltung gemäß F i g. 4 ist mit zusätzlichen Transistoren Q'5, Q'S, Q'7 und Q'8 versehen. Jeder dieser zuletzt erwähnten Transistoren stellt einen zusätzlichen zweiten Transistor für die jeweilige Verriegelungsschaltung dar. Befindet sich die Schaltung 60 in der gezeigten Stellung, so werden diese zusätzlichen Transistoren nicht gespeist Wird der Schalter 60 jedoch von der Stellung Fin die Stellung B umgeschaltet, so werden die Transistoren Q'5, Q'S, Q'7 und Q'8 anstelle der ohne ein Apostroph bezeichneten zweiten Transistoren gespeist In diesem Fall enthalten die Verriegelungsschaltungen der Transistoren Ql und Q'5, Q2 und Q'S, Q3 und Q'7 und Q4 und Q'8.

!m folgenden sei angenommen, daß die Transistoren Q 4 und Q'8 leitend sind, während der Schalter 60 in der Stellung Bist Der Strom vom Kollektor des Transistors Q 4 fließt durch den Widerstand 62, wodurch der Transistor Q'8 leitend gehalten wird. Der Kollektor

strom des Transistors Q'8 fließt durch die Widerstände 64 und 66, wodurch der Transistor Q4 im leitenden Zustand gehalten wird. Der Kollektor des Transistors Q'8 ist ferner mit der Basis des Transistors Q 3 über den Widerstand 68 gekoppelt. Ein Strom fließt durch den Widerstand 68 und durch den Widerstand 70, der zwischen der Basis des Transistors Q 3 und Erde geschaltet ist. Der Transistor Q3 ist somit für die Stromführung sozusagen voreingestellt. Tritt nun an der Klemme 28 ein positives Signal auf, so wird der Strom /1 von dem Transistor QlO auf den Transistor Q9 umgeschaltet. Dadurch wird der Transistor Q 3 anstelle des Transistors Ql leitend, da dieser Transistor Q3 über den Widerstand 68 bereits voreingestellt worden ist. Auf aufeinanderfolgende Signalübergänge am Signaleingang 28 arbeitet die multistabile Schaltung in Rückwärtsrichtung, so daß die Verriegelungsschaltungspaare nacheinander von rechts nach links laufend leitend werden und die jeweils nächste Stufe voreinstellen. Der Schalter 60 wird für einen umgekehrten Betrieb in dk mit R bezeichnete Stellung und für einen Vorwärtsbetrieb in die mit F bezeichnete Stellung eingestellt.

In F i g. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform sind nur Transistoren vom npn-Leitfähigkeitstyp verwendet. Die betreffende Schallung läßt sich daher ohne weiteres in integrierter Schaltungstechnik realisieren. Es sei bemerkt, daß die in der Schaltung vorgesehenen verschiedenen Dioden ohne weiteres in der gleichen integrierten Schaltung mit den npn-Transistoren hergestellt werden können. Die die Verriegelungsschaltungen bildenden Transistorpaare enthalten die Transistoren Ql und Q6. Q2 und Q7, Q3 und Q8 sowie Q4 und Q 5.

Bei der Schaltung gemäß F i g. 5 nehmen die Emitter der Transistoren QI und Q3 einen Strom vom Kollektor des Transistors Q 9 her auf, während die Emitter der Transistoren Q 2 und Q 4 in entsprechender Weise geschaltet sind, um einen Strom vom Kollektor uca 11 diisiMLH:> κ/ i0 net dut/uneniiitrn. Der i\.uneMur des Transistors Q1 ist direkt mit der Basis des Transistors Q 6 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 72 geerdet ist. Der Transistor Q 6 ist ein Transistor eines Differenzschaltungs-Transistorpaares, bei dem der Emitter des Transistors Q6 mit dem Emitter eines Transistors Q 11 verbunden ist. Die Basis des Transistors QIl ist an eine Bezugsspannungsquelle R angeschlossen. Der Kollektor des Transistors Q 11 ist an eine positive Spannungsquelle angeschlossen, und der Kollektor des Transistors Q6 ist über einen Widerstand 74 an die gleiche positive Spannungsquelle angeschlossen. Die Transistoren Q6 und QIl stellen ein Stromschalterpaar oder eine Differenzverstärkerschaltung dar, die den den Widerstand 72 durchfließenden Strom umzuschalten gestattet, so daß er entweder durch den Transistor Q 6 oder durch den Transistor QIl fließt

Mit dem Kollektor des Transistors Q 6 ist ferner die Kathode einer ZENER-Diode 76 verbunden, deren Anode mit der Basis des Transistors Q1 verbunden ist Die Anode der Diode 76 ist über einen Widerstand 78 geerdet. Ferner ist der Kollektor des Transistors Q 6 über eine ZENER-Diode 80 mit der Basis des Transistors Q 2 der nächsten Verriegelungsschaltung gekoppelt Die Anode der ZENER-Diode 80 ist dabei an die Basis des Transistors Q 2 angeschlossen und ferner über einen Widerstand 82 geerdet.

Der Kollektor des Transistors Q1 ist über den Widerstand 84 mit dem Emitter eines gesonderten Transistors 86 verbunden, dessen Basis mit dem Verbindungspunkt zwischen einer Diode 88 und einem Widerstand 90 verbunden ist. Die Reihenschaltung aus Diode 88 und Widerstand 90 liegt dabei zwischen einer positiven Spannung und Erde. Ein Widerstand 92 verbinde, den Kollektor des Transistors 86 mit einer positiven Spannungsquelle. Der Kollektor des Transi stors 86 ist mit einer Ausgangsklemme 94 verbunden. Der Transistor 86 arbeitet als Transistorverstärker in Basisschaltung zur Entkopplung einer die Transistoren 0 I und 06 umfassenden Verricgelungsschaltung von einer Aiisgangsbelastung, die nn der Klemme 94 ■ingeschlossen sein kann.

Die einzelnen Stufen sind in gleicher Weise aufgebaut. Das letzte Verriegelungspaar, zu dem die Transistoren Q 4 und Q 5 gehören, ist wie die entsprechend bezeichneten Schaltungspunkte X erkennen lassen, mit der ersten Verriegelungsschaltung verbunden. Der Kollektor des Transistors 05 ist über einen Widerstand 96 an eine positive Spannungsquelle angeschlossen, und der Emitter des Transistors 0 5 ist über einen Widerstand 98 geerdet. Der Emitter des Transistors 0 14 ist mit dem Emitter des Transistors 05 verbunden, während der Kollektor des Transistors Q 14 an eine positive Spannungsquelle angeschlossen ist. Ein Widerstand 100 liegt zwischen dem Kollektor des Transistors 04 und dem Emitter eines Entkopplungs-Transistors 102. Zwischen dem Kollektor des Transistors Q 5 und der Basis des Transistors ζ) 4 liegt eine ZENER-Diode 104. Ferner ist zwischen dem Schaltungspunkt X und der Basis des Transistors 0 1 eine ZENER-Diode 106 geschaltet, deren Anode mit der Basis des Transistors 0 1 verbunden ist.

Im folgenden sei angenommen, daß der Transistor 10 leitend ist und daß das die Transistoren 04 und 05 umfassende Rückkopplungspaar wirksam ist. Der Transistor 04 ist dabei leitend, und der Transistor 05 ist nichtleitend. Der Strom vom Kollektor des Transistors 010 fließt durch den Transistor 04 und durch den Widerstand 100, wodurch die Spannung an der Basis des Transistors Q 5 absinkt. Anstelle des Transistors 05 leitet der Transistor ζ) 14: die Kollektorspannung des Transistors 05 ist hoch. Der Spannungspegel am Kollektor des Transistors 05 wird durch die ZENER-Diode 104 auf einen Wert herabgesetzt, der geeignet ist. der Basis des Transistors 04 zugeführt zu werden, um diesen Transistor leitend zu

% halten. Die Transistoren 04 und 05 sind somit rückkopplungsmäßig miteinander verbunden. Die Spannung am Kollektor des Transistors 05 wird ferner an dem Schaltungspunkt X der ZENER-Diode 106 zugeführt, die zwischen dem Kollektor des Transistors

κι 05 und der Basis des Transistors 01 liegt. Dadurch erhält die Spannung an der Basis des Transistors 0 1 einen solchen Wert, daß dieser Transistor für die Stmmführung gewissermaßen voreingestellt wird. Tritt an der F.ingangsklemme nunmehr eine positive Span- -, nung auf und verschiebt sich die Zuführung des Stromes /' 1 von dem einen Transistor der beiden Transistoren 09 und 0 10 auf den jeweils anderen Transistor, so wird der Transistor 0 1 leitend, da lediglich dieser Transistor von den Transistoren 01, 02, 03 und 04 für eine

μ Stromführung voreingestellt worden ist. Die Zustandsänderung des Transistors 01 wirkt sich über den Transistor 86 auf die Klemme 94 aus.

Die erfindungsgemäßen Schaltungen sind durch eine Geschwindigkeit oder Anstiegszeit festlegende LJm-

2Ί schaltelemente nicht belastet. Vielmehr ist die in der Reihenfolge der Stufen jeweils nächste. Stufe bereits voreingestellt, wenn die ihr vorangehende Stufe leitend wird. Deshalb treten nahezu keine Umschaltprobleme auf. Wie oben erwähnt, arbeitet die Schaltung

)o schritthaltend mit einer Eingangssignaländerung, und zwar von einer äußerst niedrigen Schaltfrequenz, die durch Gleichstrom gegeben ist, bis zu einer Frequenz von mehreren 100 Megahertz. Die verschiedenen Stufen der multistabilen Schaltung liefern ihrerseits

j > geeignete untersetzte Ausgangssignale; sie können auch in verschiedener Weise zusammengefaßt werden, um irgendeine gewünschte Ausgangsimpulskonfiguration zu erzeugen. Obwohl die in den Zeichnungen dargestellten Schaltungen jeweils nur vier Verriegelungsstufen

to enthalten, dürfte einzusehen sein, daß, sofern erwünscht, noch Stufen hinzugelügt werden können, hs ist dabei auch möglich, zwei erfindungsgemäße Schaltungen zu verwenden, von denen der Ausgang der jeweils einen Schaltung den Eingang der jeweils anderen Schaltung

4") steuert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Multistabile Schaltung mit einer Anzahl von miteinander verbundenen Verriegelungsschaltungen, von denen sich jeweils nur eine im Aktivierungszustand befindet, während die jeweils übrigen Verriegelungsschaltungen sich im Ruhezustand befinden, wobei das Ausgangssignal einer im Aktivierungszustand befindlichen Verriegelungsschaltung einer als nächste Verriegelungsschaltung von den im Ruhezustand befindlichen Verriegelungsschaltungen in den Aktivierungszustand zu überführenden Verriegelungsschaltung als Steuersignal zugeführt wird und wobei sämtlichen vorgesehenen Verriegelungsschaltungen Schiebesignale zugeführt werden, durch deren eines diejenige der noch im Ruhezustand befindlichen Verriegelungsschaltungen, der ein Steuersignal zugeführt ist, in den Aktivierungszustand gelangt, während diejenige Verriegelußgsschaltung, die das betreffende Steuersignal abgegeben hatte, in den Ruhezustand gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Verriegelungsschaltung (Ql, QS; Q3, Ql und Q2, Q 6; Q 4, Q 8) der nacheinander in den Aktivierungszustand zu überführenden Verriegelungsschaltungen am selben Ausgang einer zwei Ausgänge aufweisenden Stromsteuerleitung (Q9, QiO) angeschlossen ist, die durch abwechselndes Aktivieren ihrer beiden Ausgänge und durch die damit verbundene Stromabgabe und Stromunterbrechung die Schiebesignale für die Verrie£,elungsschaltungen liefert.

2. Multistabile Schaltung ,nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet daß die Verriegelungsschaltungen (Qi, Q5; Q3, Ql :nd Q2, Q6; Q4, QB) jeweils durch zwei rückgekoppelte Transistoren gebildet sind, von denen der Kollektor des einen Transistors (z. B. Q6) mit der Basis des anderen Transistors (z. B. Q 2) verbunden ist.

3. Multistabil Schaltung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegclungsschaltungen (Ql, QS; Q3, Ql und Q2, Qf>; QA, Qi) derart miteinander gekoppelt sind, daß ein Transistor (z.B. QS) einer Verriegelungsschaltung (z.B. Qi, Q5) bereits Strom führt, wenn die Transistoren (z.B. Q4, QS) der vorangehenden Verriegelungsschaltung Strom führen.

4. Multistabile Schaltung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsteucrschaltung (Q9, QiO) durch einen zwei Transistoren (Q9, Q 10) enthaltenden Differenzverstärker gebildet ist.

5. Multistabile Schaltung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Transistor (Q 1, Q3 bzw. Q2, Q4) der Stromverriegelungsschaltungen an einen ersten bzw. zweiten Ausgang des die Stromverriegelungsschaltung bildenden Differenzverstärkers (Q9, Q 10) angeschaltet ist.

6. Multistabile Schaltung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß pro Verriegelungsschaltung (Q 1, Q5; Q2, Q6; Q3.Q7; Q4, QS) jeweils ein über einen Umschalter (60) selektiv wirksam schaltbarer weilerer Transistor (Q'5, Q'6, Q¹T, Q'%) vorgesehen ist, der mit einem Transistor (Qi, Q2. Q3, Q4) der jeweiligen Verriegelungsschaltungen rückgekoppelt und mit dem entsprechenden Transistor der vorangehenden Verriegelungsschaltung gekoppelt ist, wobei über

den Umschalter (60) ein Vorwärts- bzw. Rückwärtsbetrieb einstellbar ist.

7. Multistabile Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Transistoren (Q'5, Q'6, Q'7, Q'&) und die mit ihnen rückgekoppelten Transistoren (Qi, Q2, Q 3, Q 4) der jeweiligen Verriegelungsschaltung entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp besitzen

8. Multistabile Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (Qi, QS; Q3, Ql und Q2, Q6; Q4, QS) der Verriegelungsschaltungen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp besitzen und bei aktivierter Verriegelungsschaltung gleichzeitig leiten.

9. Multistabile Schaltung nach einem der Ansprüche t bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (Qi, Q6; Q2, Ql; Q4, QS) der Verriegelungsschaltungen gleichen Leitfähigkeitstyp besitzen.

10. Multistabile Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verriegelungsschaltungen jeweils der Ausgang eines Transistors (z. B. QS) mit dem Eingang des anderen Transistors (z. B. Q4) über eine Zener-Diode (104) verbunden ist.

11. Multistabile Schaltung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Verriegelungsschaltungen über eine Zener-Diode (80) miteinander gekoppelt sind.

12. Multistable Schaltung nach einem der Ansprüche 9 bis II, dadurch gekennzeichnet, daß den eine Verriegelungsschallung bildenden Transistoren (z. B. Q 4, QS) ein zusätzlicher Transistor (z. B. Q14) zugeordnet ist, der mit einem die Verriegclungsschaltiing bildenden Transistor als Differenzverstärker (Q5, Q 14) geschaltet ist.