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Schaltungsanordnung zur Realisierung von logischen
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Funktionen - Zusatz zu P 19 50 331.2, angemeldet: 1. lo. 1969 Die
Hauptanmeldung P 19 50 331.2 bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Realisierung
von logischen Funktionen durch die dynamische Verknüpfung von wechselspannungsförmigen
Eingangssignalen mittels getrennter Eingangsübertrager und einem diesen Ubertragern
nachgeschalteten gemeinsamen, einen weiteren Ubertrager aufweisenden Sperrschwingerschaltkreis,
dessen Impulsspannung über eine in den Sekundärstromkreis des Sperrschwingerübertragers
eingeschalteten Verstärkerstufe dem Ausgang zugeführt wird.
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Eine derartige Schaltungsanordnung erfüllt die Aufgabe, fehlersicher
mit binärer Wirkung zu arbeiten. Jede Schaltungsanordnung für sich bildet einen
Logikbaustein.
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Unter Fehlersicherheit wird dabei verstanden, daß beim Auftreten beliebiger
Fehler innerhalb und außerhalb der Bausteine niemals ein fehlerhaftes, gefährliches
Ausgangssignal auftreten darf. Führt etwa ein logikbaustein nach seiner logischen
Funktion und den anliegenden Eingangsbedingungen am Ausgang ein Signal logisch Null,
so darf beim Auftreten eines inneren Defektes - etwa eines Bauelementenfehlers -
kein logischt-Signal am Ausgang auftreten. Führt dagegen der Baustein am Ausgang
ein Signal logisch L nach seiner logischen Funktion und den anliegenden Eingangssignalen,
muß der Ausgang beim Auftreten eines inneren Fehlers nach Signal logisch Null wechseln
und in diesem Zustand bleiben, auch wenn die Eingangssignale erneut wechseln. Jeder
Störungsfall bringt den Ausgang des fehlersicheren Bausteins in den Grundzustand
logisch Null.
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Für ein logisches Gesamtsystem müssen neben UND-, ODER-und NICHT-Bausteinen
auch Speichermodule vorgesehen werden. Mit der gemäß der Hauptanmeldung angegebenen
Schaltungsanordnung läßt sich eine Speichereinheit dadurch realisieren, daß die
Eingangssignale einem Setz- und einem Rücksetzeingang zugeführt werden und das Ausgangssignal
der Verstärkerstufe der Schaltungsanordnung über einen weiteren übertrager nach
Gleichrichtung und Glättung auf den Sekundärkreis eines Eingangs rückgekoppelt wird.
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Die in den Sekundärkreisen der Eingänge R und S liegenden Einweggleichrichtungsschaltungen
erzeugten dabei die für den verwendeten Sperrschwinger notwendigen Steuerpotentiale.
Da die Polarität der Steuerpotentiale der Polarität der Potentiale an den Eingängen
und an den Ausgängen der Schaltungsanordnung entsprach, konnte bei einem möglichen
Wicklungsfehler an den Eingangs- oder Ausgangsübertragern ein fehlerhaftes Steuerpotential
an deiSperrschwinger gelangen, der zu einem fehlerhaften Ausgangs signal führen
konnte. Darüber hinaus zeigte sich, daß die Einweggleichrichterschaltung im Sekundärkreis
der Übertrager bei kleinem Eingangssignal ein acht mehr ausreichendes Steuerpotential
für den Sperrschwinger lieferte. Weiterhin bestand die Möglichkeit, daß über die
Übertrager auch die Schaltungsanordnung gefährdende sehr hohe Ströme übertragen
werden konnten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der
angeführten Nachteile eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, die als Speichereinheit
an ihrem Ausgang auch dann ein Signal logisch Null fuhrt, wenn durch Wicklungsschluß
an den Eingangs- oder Ausgangsübertragern ein Steuerpotential direkt an den Sperrschwinger
geführt wird, wenn an den Eingangsübertragern oder am Ausgangsübertrager ein unzulässig
hoher Stromanstieg vorliegt und wenn heftige mechanische Berührung die Gefahr eines
unkontrollierten Fehlers hervorrufen könnte, und bei der die oleranzbreite für die
zulässige Größe der Eingangs- und Ausgangssignale angehoben werden soll.
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Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sieht vor, daß die im Sekundärkreis
der Ein- und Ausgangsübertrager angeordneten Gleichrichterschaltungen als Mittelpunkts
8 chaltungen defcestalt ausgebildet sind, daß dem mit geeigneter Dotierur.g versehenen
Sperrschwinger durch zwei Sicherheitskondensatoren geglättete Steuerpotentiale zugeführt
werden, die die entgegengesetzte Polarität der an den Ein- und Ausgängen der Schaltungsanordnung
anliegenden Potentiale aufweist und daß alle verwendeten Übertrager bei unzulässig
hohem Stromanstieg in die Sättigung gelangen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß im Basisspannungsteiler
des Sperrschwingers ein Widerstand zwischen der Basis des Transistors und der an
Masse angeschlossenen Rückkopplungswicklung des Sperrschwingerübertragers angeordnet
ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß im Eollektorstronkreis des Sperrschwingers ein Widerstand zur
Kollektorstrombegrenzung vorgesehen ist.
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Ein besonderer Vorteil der Schaltungsanordnung besteht darin, daß
sie völlig in sich abgeschlossen ist, d. h.
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daß ihr von außen weder eine weitere Versorgungsspannung zugeführt
werden muß noch externe Steuersignale, wie etwa Taktsignale, benötigt werden. Damit
ist die Gefahr einer
Zuführung von fehlerhaften externen Signalen
auf ein Minimum reduziert.
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Ein Beispiel der erfindungsgemäßen Lösung wird anhand der Zeichnung
erläutert.
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Die Speichereinheit wird durch gleichzeitiges Anliegen von Wechselspannungssignalen
am Setzeingang und am Rücksetzeingang der übertrager T1 und T2 gesetzt. Sekundärseitig
werden die Signale durch die Mittelpunktsgleichrichterschaltung aus T1 V1 und V2
sowie aus T2, V3 und V4 gleichgerichtet und durch die Sicherheitskondensatoren C1
und C2 geglättet.
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Die Sicherheitskondensatoren Ci und C2 bestehen aus dünnen Keramikkondensatoren,
die Je Elektrode 2 Anschlüsse aufweisen, die bei starker mechanischer Belastung
abreißen können. Jeder Abriß der Zuführungsleitung wie auch der Bruch der Sicherheitskondensatoren
führt zur sofortigen Unterbrechung der Stromversorgung des Sperrschwingers T3, V7.
Der Sicherheitskondensator kann auch leicht in Siebdrucktechnik auf einer Keramikplatte
aufgebracht werden.
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Die aus den Eingangs signalen erzeugten Steuerpotentiale werden nach
Glättung durch die Kondensatoren C1 und C2 über die Widerstände R1 und R2 - die
zur Strombegrenzung eingefügt sind - und nach Stabilisierung der Spannung durch
die Zenerdioden V5 und V6 einerseits der Basis des Sperrschwingertransistors V7
und andererseits seinem
Kollektor zugeführt. Dabei ist ein Basisspannungsteiler
aus den Widerständen R1, R3 und dem Widerstand der Rückkopplungswicklung des Sperrschwingerübertragers
T3 aufgebaut. Durch diese besondere Anordnung wird es ermöglicht, daß der Widerstand
R3 auch für die Rückkopplungsströme als Begrenzung des Basisstromes wirken kann.
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Ein Eingangssignal am Setzeingang S und am Rücksetzeingang R bewirkt
demnach ein Steuerpotential am Basisspannungsteiler R1 und R3, demzufolge der Transistor
V7 zunächst bei einem kleinen Basistrom durchschaltet. Damit steigt der Kollektorstrom
durch die Wicklung n1 des Sperrschwingerübertragers T3 bis zu einem Maximum an,
das im wesentlichen durch den Widerstand R2 bestimmt wird.
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Während des Anstiegs des Kollektorstroms wird durch die Wicklung n1
in der Wicklung n3 eine Rückkopplungsspannung induziert, die über den Widerstand
R3 an die Basis des Transistors V7 gelangt und den Transistor weiter aufsteuert.
Nach dem Erreichen des maximalen Kollektorstromcs wird keine Spannung mehr in der
Rückkopplungswicklung n3 induziert, mit dem Ergebnis, daß der Transistor V7 sperrt.
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Der dadurch bedingte Abfall des Kollektorstromes in der Wicklung n1
bewirkt die Induzierung eines entgegengesetzten Spannungsimpulses in der Rückkopplungswicklung
n3. Dieser Spannungsimpuls gelangt über den Widerstand R3 an die Basis des Transistors
V7, wodurch der Transistor erneut durchgesteuert wird. Damit wiederholt sich der
eben bereits beschriebene
Vorgang. Am Ausgang des Sperrschwingerübertragers
T3 ergibt sich damit eine sägezahnähnliche Spannung, die von dem Transistor V8 verstärkt
unter Zwischenschaltung der Primärwicklung des Übertragers T4 und des Widerstandes
R5 dem Ausgang A zugeführt wird.
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Das wechselspannungsförmige Ausgangssignal wird durch den übertrager
T4 sekundärseitig in einer Mittelpunktsschaltung entsprechend zu der Schaltung der
Übertrager T1 und ?2 gleichgerichtet und der Sekundärseite des Setzeinganges S als
weiteres Steuerpotential disjunktiv zur Verfügung gestellt. Dadurch wird erreicht,
daß das Eingangssignal am Setzeingang S nur kurzfristig anzuliegen braucht; sobald
der Sperrschwinger V7, T3 seine Arbeit aufgenommen hat, erzeugt er sich sein notwendiges
Steuerpotential für den Basiskreis selbständig durch die Rückkopplung des Ausgangssignals,
bzw. des daraus gewonnenen Steuerpotentials auf die Sekundärseite des Setzeinganges
S.
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Die Riicksetzung der Speichereinheit erfolgt durch einfaches Abschalten
des Wechselspannungssignals am Rücksetzeingang R. In diesem Fall fällt das Steuerpotential
fur den Kollektor des Sperrschwingertransistors V7 fort und der Sperrschwinger kann
in keinem Fall mehr arbeiten.
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Sämtliche Übertrager T1, T2, T3 und ?4 sind so ausgelegt, daß bei
unzulässig hohem Stromanstieg an ihre Primärwicklung der jeweilige übertrager in
die Sättigung geführt wird, so daß eine Übertragung einer Wechselspannung nicht
mehr möglich ist.
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Die an den Ein- und Ausgängen anliegenden Signale werden aus einer
positiven Gleichspannung erzeugt. Der Transistor V7 des Sperrschwingers wurde nun
von seiner Dotierung her so gewählt, daß er ein negatives Steuerpotential benötigt.
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Dieses negative Steuerpotential wird von den entsprechend gepolten
Mittelp1nktsgleichrichterschaltungen V1, V2, V3, V4 und V9, V10 entsprechend erzeugt
. Damit ist sichergestellt, daß bei einem Wicklungsschluß der Eingangsübertrager
T1 und T2 sowie des Ausgangsübertragers T4 ein auf diese Weise an den Sperrschwinger
gelangenes Steuerpotential den Sperrschwinger nicht zum Arbeiten veranlassen kann.
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Somit kann auch kein fehlerhaftes Ausgangssignal logisch L entstehen.
Die gesamte Speichereinheit geht bei Signalfehlern, Bauelementefehlern und unzulässigen
Signalen an den Ein- und Ausgängen mit ihrem Ausgangssignal mit großer Sicherheit
nach logisch Null.
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Andererseits stellt die Schaltungsanordnung eine Speichereinheit dar,
die durch die konjunktive Verknüpfung der Eingänge S und R durch an diesen Eingängen
gleichzeLtig vorhandene wechselsp annungsförmige Signale gesetzt wird
und
erst durch das Abschalten des wechselspannungsförmigen Eingangssignals am Rücksetzeingang
R wieder gelöscht wird.
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Damit ergibt sich für die Speichereinheit folgende Wertetabelle: (Ato
bedeutet hierbei der Speicherausgang zum betrachteten Zeitpunkt; At1 bedeutet hierbei
der Speicherausgang, der sich nach der Verzögerungszeit des Speichers einstellt.)
| R S Ato Atl |
| O 0 0 0 |
| L O 0 0 |
| O L O 0 |
| L L O L |
| O O L O |
| L O L L |
| O L L 0 |
| L L L L |