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Schaltungsanordnung zur Zusammenschaltung von Schalteinheiten mit
schaltkrei ssystemfre;iden Schaltungen Die Erfindung betrifft eine 5 chaltungsanordnung
zur Zusammenschaltung von Schalteinheiten von Schaltkreisserien, insbesondere in
TTL-Technik, die mit einem ersten Versorgungspotential gespeist sind, mit anderen
Schaltungen, die an einem zweiten, insbesondere gegenüber des ersten dem Betrage
nach größeren, Versorgungspotential entgegengesetzter Polarität liegen. Ferner k'rnn
eine derartige Schaltungsanordnung z.B. für Schaltkreise von Schaltkreisserien in
DTL-oder liSt-Technik (Dioden-Transistor-l.ogik oder langsame störsichere Logik)
Verwendung finden.
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Aus der Siemens-Zeitschrift 1966, Seiten 158 bis 172 ist es bereits
bekarint, für ein Schaltkreissystem Anpassungsschaltungen vorzusehen, die den Übergang
zu nicht systemeigenen Schaltungen herstellen. Bei diesen Anpassungsschaltungen
wird zum Teil davon ausgegangen, daß mehrere Versorgungsspsnungen zur Verfügung
stehen. Bei einem Kontaktabfragevorsatz ist vorgesehen, daß der Kontakt an negative
Spannung gelegt wird.
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Es gibt jedoch Anwendungsfälle, bei denen zur Kontaktgabe vorgesehene
Schalter mit dem einen anschluß an Nullpotential liegen und mit dem anderen Anschluß
über einen Wider stand an negative Versorgungsspannung geführt sind.
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Außerdem kann es sich ergeben, daß außer der Versorgungsspannung für
die TTL-Schaltkreise (mransistor-Transistor-Logik-Schaltkreise) nur eine zweiter
Versorgungsspannung
zur Verfügung steht. Ferner kann es erforderlich
werden, mit Hilfe der Ausgangssignale von TTL-Schaltkreisen Schalter zu betätigen,
die einen an negativer Versorgungsspannung liegenden Verbraucher an Nullpotential
schalten.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsan¢rdnung der vorstehend
näher bezeichneten Art zu schaffen, die es gestattet, TTL-Schaltkreise auf möglichst
eine,"hP Weise in Verbindung mit Schaltungen zu betreiben, die mit einem Versorgungspotential
gespeist sind, dessen Polarität der Polarität des für die Schaltkreise benötigten
Verscrgungspotentials entgegengesetzt ist.
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Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung zur Lösung dieser
Aufgabe derart ausgebildet, daß einerseits beim Übergang von der Schaltung auf die
TTL-Schalteinheit ein erster Pegelumsetzer vorgesehen ist, bei dem zwischen das
zweite Versorgungspotential und das erste Versorgungspotential oder ein anderes
Versorgungspotential gleicher Polarität ein aus drei in Serie geschalteten Zweigen
bestehender Spannungsteiler gelegt ist, dessen auf seiten des zweiten Versorgungspotentials
liegender Abgriff über einen Schalter an Nullpotential und der au£ seiten des ersten
Versorgungspotentials liegende Abgriff an die Basis eines mit dem Emitter an Nullpotential
liegenden npn-Transistors geführt ist, dessen Kollektor an die nachfolgende TTL-Schalteinheit
alzeschlossen ist und/oder daß beim Übergang von der TTL-Schalteinheit auf die Schaltung
ein zweiter Pegelumsetzer vorgesehen ist, bei dem die TTL-Schalteinheit über eine
Serienschaltung aus wenigstens zwei in Burchlaßrichtung gepolten Dioden über eine
Zenerdiode entgegengesetzter Polung an die Basis eines mit dem Emitter an Nullpotential
liegenden pnp-Transistors geführt ist, dessen Basis über einen Widerstand an das
zweite Versorgungspotential oder ein anderes Versorgungspotential gleicher Polarität
und dessen Kollektor über den Lastwiderstand
ebenfalls an das zweite
Versorgungspotential gelegt ist. Dabei dienen als Zweige des Spannungsteilers vorzugsweise
drei Widerstände. Bei kleinem zweiten Versorgungspotential tritt zweckmäßigerweise
an die Stelle des mittleren Widerstandes eine Diodenschwelle, die durch eine Zenerdiode
oder wenigstens zwei in Serie geschaltete Dioden mit ausgenutzten Schwellenspannungen
ist.
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Durch diese I<laßnahmen ergibt sich eine besonders einfach realisierbare
Möglichkeit, die gewünschte Pegelanpassung betriebssicher vorzunehmen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Schaltungsanordnung
derart ausgebildet, daß der npn-Transistor des ersten Pegelumsetzers und,der pnp"Transistoæ
des zweiten Pegelumsetzers, deren Emitter miteinander verbunden sind, dadurch zu
einer bistabilen Kippstufe veT-einigt sind, daß der Kollektor des npn-Transistors
über die Dioden an die Basis des pnp-Transistors geführt und die Basis des npn-Transistors
über den mittleren der drei Widerstände des Spannungsteilers an den Kollektor des
pnp-Transistors gelegt ist und daß der Kollektor des npn-Transistors über einen
Widerstand an das erste Versorgungspotential oder ein anderes positives Versorgungpotential
geführt ist. Durch diese Maßnahmen ergibt sich in vorteilhafter Weise eine bistabile
Kippstufe, die sich auf besonders einfache Weise über ein und dieselbe Leitung zugleich
durch einen an Nullpotential liegenden Kontakt steuern und mit einem an negativer
Versorgungsspannung liegenden Anzeigeelement zur Anzeige des Schaltzustandes versehen
läßt. Ferner läßt sich der Schaltzustand durch einen unmittelbar nachgeschalteten
g Schaltkreis auswerten.
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In Weiterbildung derErfindune lassen sich für die-Kippschaltung gegeneinander
entkoppelte Löscheingänge dadurch
auf besonders einfache Weise vorsehen,
daß an den Verbindungspunkt der beiden Dioden wenigstens ein, zu der an der Basis
des pnp-Transistors' liegenden Diode mit gleicher Polung in Serie liegende Diode
angeschlossen ist, die jeweils an einen Löscheingang führt.
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Die Erfindung wird anhand der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 einen TTL-Schaltkreis mit vorgeschaltetem ersten
Pegelumsetzer, Fig. 2 einen TTL-Schaltkreis mit nachgeschaltetem zweiten Pegelumsetzer,
Fig. 3 eine aus einem ersten und einem zweiten Pegelumsetzer zusammengesetzte bistabile
Kippstufe.
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Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der mit Hilfe eines ersten
Pegelumsetzers die Ansteuerung eines TTL-Schaltkreises durch einen mit Nullpotential
bzw. Masse verbundenen Schalter, der auch ein elektronischer Schalter sein kann,
ermöglicht ist. Mit Hilfe einer derartigen Schaltung lassen sich mit +5 V gespeisten
TTL-Einheiten Signale von Quellen, insbesondere pnp-Transistoren auswerten, die
einen an -24 V liegenden Verbraucher erwarten.
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Der einpolig an Masse bzw. Nullpotential liegende Schalter S ist über
den Widerstand R1 an das zweite Versorungspotential -24 V gefuhrt. Der Verbindungspunkt
des Schalters S mit dem Widerstand R1 ist als Eingang des Pegelumsetzers mit E bezeichnet.
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Der Eingang E ist über den Widerstand R2 und den dazu in Serie liegenden
Widerstand R3 an das erste Versorgungspotential +5 V geführt, so daß zwischen dem
ersten und
dem zweiten Versorgungspotential ein aus drei Widerständen
bestehender Spannungsteiler angeordnet ist. Der auf seiten des ersten Versorgungspotentials
5 V gelegene Abgriff des Spannungsteilers bzw. der Verbindungspunkt der Widerstände
R2 und R3 ist an die Basis des npn-Transistors Ts1 geführt, dessen Emitter unmittelbar
an Nullpotential liegt und dessen Kollektor über den Widerstand R4 an das erste
Versorgungspotential +5 V geführt ist und zugleich am Eingang des TTL-Schaltkrei
ses G1 liegt. Der auf seiten des zweiten Versorgungspotentials -24 V gelegene Abgriff
des Spannungsteilers ist zugleich der Eingang E des Pegelumsetzers.
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Der Stromzweig mit dem Widerstand R4 kann im Pegelumsetzer entfallen,
wenn dem.die Betriebsdaten des Schaltkreises G1 nicht entgegenstehen. Im Ruhezustand
ist der Schalter S - bzw. der ihn entsprechend dem strichliert gezeichneten Schaltungsteil
ersetzende pnp-Transistor - geöffnet. Damit stellt sich am Eingang E eine negative
Spannung ein, deren Betrag etwas unter 24 V liegt. Die Widerstände R2 und R3 sind
so bemessen, daß in diesem Fall die Basis des Traneistors Ts1 soweit negativ ist,
daß der Transistor Ts1 sperrt und damit am Eingang des folgenden TTL-Schaltkreises
G1 die log 1 liegt.
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Wird der Schalter S geschlossen und damit Massepotential an den Eingang
E gelegt, so wird das Potential an der Basis des Transistors Ts1 soweit positiv,
daß der Transistor Ts1 leitend wird und damit an den Eingang des folgenden TTL-Schaltkreises
die log 0 liegt.
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Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der mit Hilfe eines zweiten
Pegelumsetzers der Ausgang eines TTL-Schaltkreises G2 einen an negativer Versorgungsspannung
liegenden Verbraucher steuert. Mittels einer derartigen
Schaltung
lassen sich durch TTL-Schaltkreise äußere Verbraucher, z.B. Lampen, einschalten,
die z.B.mit -24 V versorgt sind.
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Der Ausgang des TTL-Schaltkreises G2 ist über die beiden in Serie
geschalteten und in Durchlaßrichtung gepolten Dioden D1, D2 an die Basis des pnp-Transistors
Ts2 geführt, die über den Widerstand Ro mit dem zweiten Versorgungspotential -24
V verbunden ist. Der Emitter des pnp-Transistors Ts2 ist unmittelbar mit Nullpotential
verbunden. Der Kollektor des Transistors Ts2 ist über den durch eine Anzeigelampe
L gebildeten Verbraucher an das zweite Versorgungspotential -24 V geführt.
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Im Ruhezustand liegt am Ausgang des TTL-Schaltkreises G2 die log 1
und damit positives Potential. Dadurch wird über die beiden Diod en Dt und D2 der
über den Widerstand R5 fließende Strom abgeführt und die Basis des Transistors Ts2
soweit positiv, daß der Transistor Ts2 gesperrt ist.
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Schaltet der TTL-Schaltkreis G2 seinen Ausgang auf die log 0, das
entspricht einer Spannung von 0 V bzw. einer Spannung U < + 0,4 V, so kann der
über den Widerstand R5 fließende Strom, bedingt durch die Schwellenspannungen der
beiden Dioden, nicht mehr zum Gatter G2 bzw. TTL-Schaltkreis fließen, sondern muß
über die Basis des pnp-Transistors Ts2 fließen und schaltet damit den Transistor
Ts2 durch.
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Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der eine rückgekoppelte
Zusammenschaltung eines ersten und eines zweiten Pegelumsetzers derart vorgenommen
ist, daß die beiden Pegelumsetzer eine bistabile Kippstufe bilden. Der Emitter des
pnp-Transistors Ts20 und der Emitter des npn-Transistors Ts1O sind gemeinsam unmittelbar
an Masse
gelegt. Der Kollektor des Transistors Ts10, der über den
Widerstand R10 am ersten Versorgungspotential +5 V liegt, ist über die beiden in
Serie-geschalteten und in Durchlaßrichtung gepolten Dioden D20 und D10 an die Basis
des Transistors Ts20 geführt, die über den Widerstand R9 an das zweite Versorgungspotential
-24 V geführt ist. Der Kollektor des Transistors Ts20 liegt über den Widerstand
R6 am Potential -24 V und ist über den Widerstand R7 an die Basis des Transistors
TsiO geführt, die einerseits über den Kondensator C an Masse und andererseits über
den Widerstand R8 an das Potential +5 V gelegt ist.
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Der Kollektor des Transistors Uns20 bildet einen Eingang El der bistabilen
Kippstufe, der bei Betätigung des Schalters T an Masse gelegt wird. Außerdem ist
der Eingang Ei, der zugleich als Ausgang für das Anzeigeelement dient, über eine
Anzeigelampe L an das Potential -24 V gelegt.
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An den Kollektor des Transistors Ts1O, der den weiteren Ausgang A
der Kippstufe bildet, ist er UTL-Schaltkreis G3 angeschlossen. Am Verbindungspunkt
der Dioden DiO und D20 sind die weiteren Dioden D30 und D40 mit einer derartigen
Polarität angeschlossen, daß sie zur Diode D10 gleichsinnig in Serie geschaltet
sind. Die freien Anschlüsse der Dioden D30 und D40 bilden die Böscheingänge E2 und
E3 der Kippstufe.
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Im Ruhezustand liegt der Eingang E über die Lzmpe B und den Widerstand
R6 an -24 V; damit stellt sich am Eingang E eine negative Spannung ein, die dem
Betrage nach etwas unter 24 V liegt. -In diesem Fall ist durch die Bemessung der
Widerstände R7 und R8 die Basis des Transistors Tsl soweit negativ, daß der Transistor
Tsl sperrt. Es fließt
dann von der Zuführung des ersten Versorgungspotentials
+5 V über den Widerstand RIO, die Dioden D20, Db und den Widerstand R9 ein Strom
zur Zuführung des zweiten Versorgungspotentials -24 V. Der Widerstand R10 ist dabei
so bemessen, daß bei Berücksichtigung aller Toleranzen am Ausgang A eine Spannung
U > + 2,4 V steht, um für den folgenden TTL-Eingang die log 1 sicherzustellen.
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Dadurch ist außerdem über die Dioden D20 und D10 die Basis des Transistors
Ts20 soweit positiv, daß der Transistor Ts20 sicher sperrt.
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Wird durch Drücken der Taste T kurzzeitig Nullpotential bzw. Masse
an den Eingang El gelegt, so wird das Potential an der Basis des Transistors Tsi0
soweit positiv, daß der Transistor TsiO leitend wird. Dadurch springt am Ausgang
A die Spannung von U > + 2,4 V auf den Wert 0 V bzw.
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(+ 0,4 V und legt an den folgenden TTL-Eingang die log 0.
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In diesem Fall kann, bedingt durch die beiden Schwellenspannungen
der Dioden D20 und D10, kein Strom mehr über die Dioden D20 und D10 fließen. Der
über den Widerstand R9 nach der Zuführung des zweiten Versorgungspotentials -24
V fließende Strom kommt jetzt aus der Basis des Transistors Ts20 und schaltet den
Transistor Ts20 durch. Damit wird der Schaltzustand selbsthaltend, d.h. auch nach
Öffnen der Taste T bleiben die Transistorsn Tsl und Ts2 leitend. Der Lampenstrom
für die Lampe L fließt dann über den Transistor Ts20.
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Das Löschen der Kippstufe geschieht durch Anlegen einer positiven
Spannung entsprechend einer log 1 in der Größe von + 2,4 V bis +5 V an einen der
beiden Löscheingänge E2 und E3. Dadurch wird das Potential an der Basis des Transistors
Ts2 positiv, der Transistor s2 sperrt, die Spannung am Eingang E sird negativ, der
Transistor Ts1 sperrt ebenfalls und der bereits beschriebene Ruhezustand ist wiederhergestellt.
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Die Schaltungsanordnung ist gegen Störimpulse gesichert durch die
Tiefpaßeigenschaft des RC-Gliedes,das aus dem Widerstand R7 und dem Kondensator
C besteht und durch eine Ansprechschwelle für das Wirksamwerden des am Eingang Ei
liegenden Eingangspotentials die von den Wi-derständen R7 und R 8 bestimmt wird.
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3 Patentansprüche 3 Figuren