DE976079C

DE976079C - Fremdgesteuerte bistabile Kippschaltung mit Impulstastung

Info

Publication number: DE976079C
Application number: DEI5262A
Authority: DE
Inventors: Arthur Halsey Dickinson
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1950-12-07
Filing date: 1951-12-05
Publication date: 1963-02-14
Also published as: GB728740A; FR1061701A; US2647995A

Description

(WiGBl. S. 17S)

AUSGEGEBEN AM 14. FEBRUAR 1963

15262 Villa 121a¹

Sindelfingen (Württ.)

Die Erfindung betrifft eine fremdgesteuerte, impulsgetastete, bistabile Kippschaltung mit einem Kippelement, dessen Kennlinie sowohl negative als auch positive Widerstandsbereiche aufweist.

Eine bekannte Kippschaltung dieser Art ist z. B. eine Dynatronschaltung, bei der das Gitter der Schirmgitterröhre impulsgetastet ist. Nachteilig bei dieser Schaltung ist der Umstand, daß der Aufwand durch die erforderliche Stromversorgung beträchtlich ist und daß für ein betriebssicheres Arbeiten der Schaltung auch relativ aufwendige Maßnahmen zur Stabilisierung der Betriebsspannungen unbedingt erforderlich sind. Abgesehen davon unterliegt das verwendete Kippelement Alterungseinflüssen, die sich bei längerer Betriebszeit infolge der Änderung seiner Kennlinie störend bemerkbar machen.

Seit einiger Zeit werden auf dem Gebiet der Nachrichtentechnik und insbesondere auch in der Impulstechnik Spitzenkontakt-Germaniumdioden verwendet, die wegen ihrer geringen Größe, der relativ kleinen Betriebsspannung und ihrer großen Stabilität in zunehmendem Maße an Stelle der bisher angewendeten Elektronenröhren eingesetzt werden, so z. B. als Sinusschwingungs- und Sägezahngeneratoren. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß solche Germaniumdioden unter bestimmten Umständen ebenfalls eine Charakteristik mit positivem und negativem Widerstandsbereich aufweisen. Da aber eine solche Ger-

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maniumdiode im volleitenden Zustand einen verhältnismäßig geringen Widerstand aufweist gegenüber dem im schwachleitenden Zustand, ergibt sich bei Fremdsteuerung der schwerwiegende Nachteil, daß die Steuersignalquelle ungleichmäßig belastet wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine fremdgesteuerte, impulsgetastete, bistabile Kippschaltung zu schaffen, die die oben gezeigten Nachteile weitgehend vermeidet,
ίο Für eine fremdgesteuerte, impulsgetastete, bistabile Kippschaltung mit einem Kippelement, dessen Kennlinie sowohl negative als auch positive Widerstandsbereiche aufweist, besteht nun die Erfindung darin, daß das Kippelement aus einer in Durchlaßrichtung arbeitenden Spitzenkontakt-Germaniumdiode besteht, die so in Reihe mit einer Dreielektrodenröhre geschaltet ist, daß durch einen an das Steuergitter der Röhre angelegten Impuls der Germaniumdiodenwiderstand in die erste Gleichgewichtslage kippt und darin so lange bleibt, bis durch einen an das Steuergitter der Röhre angelegten Impuls entgegengesetzter Polarität der Germaniumdiodenwiderstand in die zweite stabile Gleit hjewichtslage kippt.

Durch die Schaltung nach der Erfindung wird demnach der Vorteil der praktisch leistungslosen Steuerung und des stabilen, sicheren Betriebsverhaltens mit einem verhältnismäßig geringen Schaltungsaufwand verbunden. Durch die Änderung des Belastungswiderstandes der Diode ergibt sich außerdem für diese eine relativ kurze Umschaltzeit.

Diese Erfindung sei nachstehend für ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. ι eine Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die dynamische Kennlinie der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 3 die Impulsdiagramme für die Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 4 die Erläuterung der Arbeitsweise der Kippschaltung an Hand der üblichen Anodenstrom-Anodenspannungs-Kennlinien der Dreielektrodenröhre. In der Schaltung nach Fig. 1 liegt die Dreielektrodenröhre 22 in Reihe mit der Spitzenkontakt-Germaniumdiode 13. Die Anode der Röhre 22 ist mit der Kontaktfeder 19 der Germaniumdiode 13 und die Kathode der Röhre 22 unmittelbar mit der Leitung 12 verbunden. Das Steuergitter der Dreielektrodenröhre 22 ist über den Widerstand 23 an den Abgriff des Potentiometers 24 angeschlossen, das zwischen den Leistungen 12 und 25 liegt. Die Leitungen 12 und 25 sind mit einer Vorspannungsquelle und die Leitungen 11 und 12 mit einer Anodenspannungsquelle verbunden. Der Abgriff des Potentiometers 24 ist auf eine Vorspannung eingestellt, mit der die Röhre 22 in den beiden stabilen Stellungen des Kippkreises leitend ist. Außerdem ist das Steuergitter der Röhre 22 über den Kondensator 16 mit dem Impulsgenerator 15 gekoppelt, von dem die Röhre 22 positive und negative Impulse erhält. Angenommen, die Kippschaltung sei in der »Aus«- Stellung, dann geht aus Fig. 2 hervor, daß die Diode 13 einen verhältnismäßig hohen Widerstand im positiven Bereich der Diodenkennlinie hat. Damit hat der über die Diode 13 und die Röhre 22 fließende Strom den niedrigeren von zwei Werten. In gleicher Weise geht aus Fig. 3 hervor, daß der Spannungsabfall über der Diode 13 den höheren von zwei Werten und der über der Röhre 22 den niedrigeren von zwei Werten hat. Im »Aus«-Zustand der Kippschaltung liegt der Arbeitspunkt im Kennlinienfeld der Röhre, wie in Fig. 4 an- gegeben.

Die Kippschaltung wird vom »AUS«- in den »EIN«- Zustand geschaltet, wenn das Steuergitter der Röhre22 einen positiven Impuls von der Impulsquelle 15 erhält. Dadurch wird die Röhre 22 stärker' leitend gemacht. Die Folge davon ist, daß der Stromdurchgang durch die Diode 13 und die Röhre 22 größer wird, so daß eine anfängliche Zunahme des Spannungsabfalls F₁₃ über der Diode 13 entsteht, wie durch die Spannungsspitze 30 in Fig. 3 gezeigt. Außerdem tritt eine Verminderung des Spannungsabfalls F₂₂ über der Röhre 22 auf, wie durch den Spannungsverlauf 31 in Fig. 3 dargestellt. Nachdem der Spannungsabfall über der Diode 13 seinen Spitzenwert erreicht hat, wird die Diode 13 schnell vom positiven zum negativen Wider-Standsbereich umgeschaltet, wodurch die Spannung über der Diode um den in Fig. 3 gezeigten Wert abfällt. Ebenso steigt nach der Umschaltung der Diode 13 vom positiven in den negativen Widerstandsbereich der Spannungsabfall über der Röhre 22 auf den in Fig. 3 gezeigten Wert an. Aus Fig. 4 geht hervor, daß, da jetzt die Diode 13 wieder im negativen Widerstandsbereich arbeitet, der Belastungswiderstand für die Röhre 22 herabgesetzt worden ist, wodurch sich eine Verschiebung der Widerstandsgeraden von Linie 26 auf Linie 27 ergibt.

Wenn also die Kippschaltung ihre »EIN«-Stellung einnimmt, so hat nach Fig. 3 der Spannungsabfall F₂₂ über der Röhre 22 den höheren von zwei Werten und der Spannungsabfall F₁₃ über der Diode 13 den niedrigeren von zwei Weiten. Nach Fig. 2 nimmt der Strom den höheren von zwei Werten an. Die Gittervorspannung der Röhre 22 bleibt in Übereinstimmung mit Fig. 4 unverändert.

Die Kippschaltung bleibt in der »Ein«-Stellung, bis ein negativer Impuls dem Gitter der Röhre 22 von der Impulsquelle 15 aus zugeführt wird. In diesem Falle verringert sich der Stromdurchgang durch die Diode 13 und durch die Röhre 22 erheblich, wie der Schnittpunkt der Widerstandsgeraden 27 mit der horizontalen Achse in Fig. 4 zeigt. Der Spannungsabfall F₂₂ über der Röhre nähert sich der angelegten Spannung, wie durch den Spannungsverlauf 20 im Impulsdiagramm F₂₂ der Fig. 3 dargestellt, während der Spannungsabfall über der Kristalldiode 13 gegen Null geht. Bei der Umschaltung vom »EIN«- in den »AUS«-Zustand wandert der Arbeitspunkt der Diode von einem negativen zu einem positiven Kennlinienbereich, so daß der Widerstand der Diode zunimmt, was eine Änderung der Neigung der Widerstandsgeraden von Linie 27 zu Linie 29 zur Folge hat (Fig. 4). In der »AUS«-Stellung wird der Spannungsabfall über der Röhre 22 auf den niedrigeren von zwei Werten verringert, während der Spannungsabfall über der Diode auf den höheren von zwei Werten steigt. DerNeigungsunterschied zwischen den Widerstandsgeraden 26 und

kann darauf zurückgeführt werden, daß der Widerstand der Röhre 22 erheblich gesenkt wird, wenn die Röhre im Zeitpunkt der Umschaltung der Kippschaltung aus einer »AUS«- in eine »EIN«-Stellung stärker leitend gemacht wird.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Fremdgesteuerte, impulsgetastete, bistabile Kippschaltung mit einem Kippelement, dessen Kennlinie sowohl negative als auch positive Widerstandsbereiche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippelement aus einer in Durchlaßrichtung arbeitenden Spitzenkontakt-Germaniumdiode (13) besteht, die so in Reihe mit einer Dreielektrodenröhre (22) geschaltet ist, daß durch einen an das Steuergitter der Röhre (22) angelegten Impuls der Germaniumdiodenwiderstand in die erste Gleichgewichtslage kippt und darin so lange bleibt, bis durch einen an das Steuergitter der Röhre (22) angelegten Impuls entgegengesetzter Polarität der Germaniumdiodenwiderstand in die zweite stabile Gleichgewichtslage kippt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Buch von F. Vilbig und J.Zenneck, »Fortschritte der Hochfrequenztechnik«, Bd. 2,1943, S. 347 bis 349;

Buch von Rothe und Kleen, »Elektronenröhren als Schwingungserzeuger und Gleichrichter«, 5. Band der Bücherei der Hochfrequenztechnik, 1941, S. 6 bis 8 und 27 bis 34;

Buch von Liniann, »Prüffeldmeßtechnik«, 3. Auflage, 1947, S. 25 bis 33;

USA.-Patentschrift Nr. 2504627;

Zeitschrift »The Proceedings of the Institution of Electrical Engineers«, Mai 1951, S. 157;

Zeitschrift »RCA-Review«, Bd. 10, Nr. 4, Dezember 1949, S. 459 bis 476;

Zeitschrift »Electronics«, Februar 1946, S. 118 bis 123;

Buch von Torrey und Whitmer, »Crystal Rectifiers«, Radiation Laboratory Series, Bd. 15, 1948.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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