DE1071130B - Ringspaltung mit mehreren Stufen, die je ein durch unterschiedliche Potentiale steuerbares Verstärkerelement enthalten - Google Patents

Description

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DEUTSCHES

INTERNAT. KL. "

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PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT 1071130

S55379VIIIa/21a¹

ANMELDE TAG: 30. SEPTEMBER 1957

BEKANNTMACHUNG Il A¹J ]/ O O IQl

DER ANMELDUNG '"T^J ^- ^<£"—^ ' ^-

UNDAUSGABEDER

AUSLEGESCHRIFT: 17. DEZEMBER 1959

Ringschaltungen mit Verstärkerelementen, die durch unterschiedliche Potentiale gesteuert werden können, sind bekannt. Solche Schaltungen, in denen als Verstärkerelemente z. B. Röhren, Transistoren oder bistabile Kippstufen verwendet werden, benutzt man z. B. in der Nachrichtenvermittlungstechnik zur Zählung oder Speicherung von Impulsen. Die Impulse werden dabei einer Steuerleitung zugeführt, die mit * allen Stufen einer solchen Ringschaltung verbunden ist.

Normalerweise werden Schaltungen zur Impulszählung in Form einer Kettenschaltung verwendet. Dabei bestehen die Ketten aus einer Anzahl bistabiler Kippstufen, deren jede zwei Elemente ohne Speichervermögen, z. B. Hochvakuumröhren, enthält. Eine solche Kettenschaltung mit bistabilen Kippstufen wird meist in der binären Zählweise betrieben, Es sind aber auch Maßnahmen bekannt, mit deren Hilfe die genannten Kettenschaltungen z.B. dekadisch zählen können. Ein grundsätzlicher Mangel solcher Schaltungen mit Elementen ohne Speichervermögen ist in dem Aufwand von zwei Elementen pro Zählstufe zu sehen.

Es sind aber auch schon Schaltungen zur Impulszählung bekanntgeworden, die z. B. gemäß der tertiären Zählweise arbeiten und aus drei Stufen aufgebaut sind, wobei jede Stufe ein einziges steuerbares Element ohne Speichervermögen, insbesondere eine Hochvakuumröhre, enthält. Eine solche bekannte Schaltung besteht z. B. aus drei Mehrgitterröhren, die unter Verwendung von statischen und dynamischen Kopplungselementen so miteinander gekoppelt sind, daß jede Röhre an ihrem Steuergitter ein anderes Aussteuerungspotential erhält. Damit arbeitet jede Röhre auf einem anderen Arbeitspunkt; und zwar derart, daß die eine Röhre fast nichtleitend, die zweite Röhre voll leitend und die dritte Röhre zur Hälfte leitend ist. Die Zählimpulse gelangen an alle Steuergitter der miteinander gekoppelten Röhren und verschieben die \?erschiedenen Aussteuerungszustände von Röhre zu Röhre. Diese Schaltung ist zwar verhältnismäßig einfach aufgebaut und kann ohne besonderen Aufwand sowohl zur Zählung von positiven als auch von negativen Impulsen verwendet werden, d. h. diese Schaltung kann vorwärts und rückwärts zählen. Die genannten Vorteile werden allerdings durch den Nachteil der Instabilität wieder aufgehoben, da die bekannte Schaltung infolge Selbsterregung' zu Eigenschwingungen neigt. Diese Selbsterregung wird durch die Verwendung dynamischer Koppelelemente begünstigt.

Es ist auch schon versucht worden, die Instabilität der bekannten Ringschaltung trotz Beibehaltung von statischen und dynamischen Kopplungsmitteln zwischen der Ausgangselektrode und der Steuerelektrode aufeinanderfolgender steuerbarer Elemente dadurch zu IO

Ringschaltung mit mehreren Stufen,

die je ein durch unterschiedliche Potentiale

steuerbares Verstärkerelement enthalten

Anmelder: Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München, München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Karl Rutkowski,

Großhesselohe bei München,

ist als Erfinder genannt worden

20

beseitigen, daß die dynamische Kopplung an mindestens einer Stelle des Kopplungsweges unterbrochen wird oder daß die dynamischen Kopplungsmittel der-

art gedämpft werden, daß ein Unstabilwerden der Ringschaltung verhütet wird.

Diese .bekannte Schaltung ist zwar selbsterregerfrei, es hat sich aber herausgestellt, daß im Zuge der Fortschaltung leicht eine Stufe übersprungen werden kann,

was zur Verfälschung des Zählergebnisses führt.

Außerdem erfolgt die Fortschaltung der einzelnen stabilen Zustände bei dieser bekannten Schaltung in der Weise, daß alle Stufen der Ringschaltung in jedem Betriebszustand zwei Gruppen bilden, von denen die

eine nur leitende und die andere nur gesperrte Elemente, z. B. Röhren, enthält. Die zu zählenden Impulse öffnen nun der Reihe nach eine Röhre und ordnen sie der Gruppe geöffneter Elemente zu, während gleichzeitig eine geöffnete Röhre gesperrt und damit der

Gruppe gesperrter Elemente zugeordnet wird. Da hierdurch für jeden Zählschritt eine andere Anzahl von Elementen leitend bzw. gesperrt ist, kann keine unmittelbare Ergebnisausgabe erzielt werden, d. h., es ist noch eine zusätzliche Umrechnung erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Mängel zu beseitigen. .... Die Erfindung, betrifft eine Ringschaltüng . mit mehreren, insbesondere mit drei Stufen, die je ein durch"■unterschiedliche...Potentiale steuerbares Ver-

Stärkerelement ohne Kippeigenschaften, insbesondere einen Flächentransistor, enthalten und an einer gemeinsamen. Steuerleitung liegen, an";welche Steuersignale, vorzugsweise Zählimpulse, gelangen, welche jeweils die auf die einzige aktivierte Stufe (z.B.

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leitender Transistor) folgende Stufe, die von der aktivierten Stufe vorbereitet ist, aktivieren und die vorher aktivierte Stufe in den inaktiven Zustand zurückführen, wobei die Stufen untereinander über Kopp-

über Richtleiter R2, RZ, Rl mit der Ausgangselektrode der jeweils folgenden Stufe gekoppelt. Entkoppelrichtleiter ERl, ER2, ERZ Verbinden alle Stufen der Ringschaltung mit der gemeinsamen

lungsleitungen verbunden sind, über welche von der 5 Steuerleitung SL, an die die Zählimpulse ZI angelegt

aktivierten Stufe ausgehend die nicht aktivierten Stufen in diesem Zustand gehalten werden und die der aktivierten Stufe in der Fortschalterichtung folgende Stufe vorbereitet wird.

werden. Die Widerstände Wl, W2, WZ sind Begrenzerwiderstände. Der Kontakt k dient zum Anlassen der Schaltung. Der Kontakt k ist hier der ersten Stufe zugeordnet, kann aber jeder beliebigen

Eine solche Ringschaltung ist erfindungsgemäß da- io Stufe zugeordnet werden. Die Emitter der Transidurch gekennzeichnet, daß jede Stufe mit der folgen- stören Tl, T2, TZ liegen auf einem festen Potential, den Stufe über eine statische Kopplungsleitung, die hiervon —30V.

vorzugsweise jeweils einen Widerstand enthält, ver- Die erfindungsgemäße Schaltung arbeitet nun

bunden ist, über welche vom Ausgang einer aktivierten folgendermaßen: Es sei angenommen, daß mit Hilfe Stufe dem Eingang" def "fölgehdeh Stufe ein Sperr- 15 des Kontaktes k der Transistor Tl leitend gemacht potential zugeleitet wird, und daß der Ausgang jeder wurde, indem seiner Basis ein im. Vergleich zum Stufe mit dem Eingang der vorhergehenden Stufe über Potential an seinem Emitter positives Potential zueinen derart gepolten Richtleiter gekoppelt ist, daß geführt wird. Infolge der Aktivierung des Transistors der am Ausgang einer aktivierten Stufe liegende Tl der Stufe I wird der Transistor Tl leitend, und Richtleiter durchlässig ist und die vorhergehende Stufe 20 es erscheint am Kollektor des Transistors Tl und niederohmig sperrt und zugleich einen der vorher- also auch am Abgriff ^423 das Potential von —30 V. gehenden Stufe zugeführten Zählimpuls ableitet, wäh- Damit ist für die Sperrung des Transistors T 2 die rend die anderen Richtleiter gesperrt sind, so daß sich Spannungsteilung über die Widerstände W21, W22, ein Zählimpuls nur an der der aktivierten Stufe W23 zwischen —40V und —30 V maßgebend. Der folgenden Stufe durchsetzen kann, woraufhin der an 25 Transistor T 2 wird auf diese Weise über eine statische den Ausgang dieser nunmehr aktivierten Stufe ange- Kopplung gesperrt, deren Widerstandswert groß ist schlossene Richtleiter die vorher aktivierte Stufe in im Verhältnis zum Durchlaßwiderstand des Richtden Sperrzustand zurückführt. leiters R1, der in diesem Falle am Durchlaßpotential

Bei der erfindungsgemäßen Ringschaltung, die mit liegt und damit den Transistor T 3 der Stufe III Verstärkerelementen ohne Kippeigenschaften aus- 30 niederohmig sperrt. Infolge dieser niederohmigen kömmt, wird zur Festlegung einer definierten Fort- Sperrung der einen Stufe und der vorbereitenden Schaltungsreihenfolge eine fein statische Kopplung von ho.cliohmigen Sperrung der anderen Stufe durch die Stufe zu Stufe vorgenommen, wobei den Koppel- gerade leitende Stufe kann sich ein Zählimpuls an der elementen noch eine nichtlineare Charakteristik ge- Basis des hochohmig gesperrten Transistors, hier des geben ist. Hierdurch wird in definierter und schal- 35 Transistors T2, durchsetzen, während der Zählimpuls tungstechnisch beherrschbarer Weise erreicht, daß mit an der Basis des niederohmig gesperrten Transistors, Sicherheit eine aktivierte Stufe die anderen Stufen im hier des Transistors T3, unterdrückt wird. Die Richtinaktivierten Zustand festhält und gleichzeitig auch leiter R2 und RZ liegen in diesem Zustand, in dem die aktivierte Stufe in diesem Zustand verbleibt. der Transistor Tl leitend, der Transistor T2 vor-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand 40 bereitend gesperrt und der Transitor T3 niederohmig der Zeichnung naher beschrieben. gesperrt ist, an Sperrpotential und werden damit in

Die erfindungsgemäße Ringschaltung besteht aus Sperrichtung beansprucht. Eine Beeinflussung der drei Stufen I, II und III. Als steuerbares Verstärker- Widerstandskette des aktivierten Transistors Tl von element ist hier in jeder dieser drei Stufen ein Tran- den anderen Widerstandsketten her ist durch den jetzt sistor Tl, T2, und T3 vom n-p-n-Typ vorgesehen. 45 in Sperrichtung beanspruchten Entkopplungsricht-Bei Änderungen der Potentialverhältnisse lassen sich leiter ERl unterbunden. Die Schaltung befindet sich auch Transistoren des komplementären Typs verwen- damit in einem.stabilen Zustand, den. Jeder Transistor ist mit seiner Steuerelektrode, Wird nun an die Steuerleitung ^L ein Zählimpuls,

hier mit der Basis, an einen Abgriff A11, A21 und z.B. kurzzeitig Erdpotential, angelegt, so bleibt der ^431 einer individuellen Widerstandskette aus je vier 50 TransistorTl zunächst aktiviert. Gleichzeitig wird Widerständen angeschlossen. Zur Stufe I gehört die aber die Basis des Transistors T2 durch den Zähl-Widerstandskette aus den Widerständen WIl, W12, impuls so weit in ihrem Potential angehoben, daß sie WlZ, W1&, während zur Stufe II die Widerstandskette positiv gegenüber dem am Emitter des Transistors T2 aus den Widerständen W21, W22, W2Z und !^24 liegenden Potential wird. Damit wird der Transistor gehört. Die Widerstandskette aus den Widerständen 55 T2 leitend. In diesem Augenblick stehen am Kollektor WZl, WZ2, WZZ und WZ4 gehört zur Stufe III der des Transistors T2 und damit am Abgriff ,4 33 -30 V, Ringschaltung. Jede Widerstandskette liegt mit ihren die sich über den Richtleiter R 2 niederohmig in der Enden zwischen festen Potentialen, hier zwischen Widerstandskette des Transistors Tl auswirken, der-.+ 10V und —40 V, wobei, jeweils ein Widerstand art, daß der Transistor Tl infolge der Spannungsjeder Kette im Ausgangskreis der vorangehenden 60 teilung an den Widerständen W11 und W12 zwischen Stufe liegt. Im Ausgangskreis der ersten Stufe liegt —40 V und —30 V mit seiner Basis auf Sperrpotential also der Widerstand W TA, der zur Widerstandskette gelegt wird. Gleichzeitig beeinflußt dieses am KoI-der Stufe II gehört, während im Ausgangskreis der lektor des Transistors T 2 abgenommene Potential zweiten Stufe der Widerstand WZ^ liegt, der zur hochohmig über den Widerstand 1^33 die Wider-Widerstandskette der Stufe III gehört usf. Damit 65 standskette des Transistors T3, so daß dieser Tranliegt die Ausgangselektrode des Transistors der jeweils sistor gesperrt bleibt, jedoch infolge der hochohmigen in der Fortschaltrichtung vorangehenden Stufe an Sperrung für die öffnung durch den nächstfolgenden einem weiteren Abgriff A13, ^423, ^433 der Wider- Zählimpuls vorbereitet ist. Der Transistor T 2 bleibt standskette der folgenden Stufe. Die Mittelabgriffe bis zum Eintreffen des nächsten Zählimpulses akti- A12, A22, AZ2 aller drei Widerstandsketten sind nun 70 viert, da ein Steuerstrom infolge der Spannungsteilung

an den Widerständen W 21, W22, W23, W24 seiner individuellen .Widerstandskette, die jetzt zwischen + 10V und — 40 V liegt, in die Basis des Transistors T 2 fließen kann.

Die am Beispiel des leitenden Transistors Tl erläuterten Vorgänge gelten für die anderen Transistoren entsprechend, d.h., jeder einmal aktivierte Transistor bleibt bis zum Eintreffen des nächsten Steuerimpulses infolge der beschriebenen Spannungsteilung an seiner individuellen Widerstandskette lei- tend. Wenn also z.B. der Transistor Tl erstmalig durch Schließen des Kontaktes k aktiviert wurde, dann bleibt der Transistor Tl auch bei nachfolgendem Öffnen des Kontaktes k infolge der Spannungsteilung an den Widerständen WIl, W 12, W 13, WU leitend.

Die erfmdungsgemäße Ringschaltung wurde an Hand eines Ausführungsbeispiels mit drei Stufen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, da auch Ringschaltungen mit mehr als drei Stufen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Prinzips, eine auf eine aktivierte Stufe folgende Stufe hochohmig vorbereitend zu sperren, während alle anderen Stufen niederohmig gesperrt werden, aufgebaut werden können. Die dreistufige Ringschaltung eignet sich in bevorzugter Weise zur Zählung von Impulsen in der ternären Zählweise.

Die neue Ringschaltung läßt sich gegebenenfalls auch zur Impulserzeugung verwenden. In diesem Falle wird an die Steuerleitung ein festes Potential angelegt, so daß die Verstärkerelemente, hier die Transistören der einzelnen Stufen, der Reihe nach leitend und wieder gesperrt werden' und an den Ausgangselektroden der Transistoren Tl bis TZ entsprechende Impulsfolgen abnehmbar sind.

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Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Ringschaltung mit mehreren, insbesondere mit drei Stufen, die je ein durch unterschiedliche Potentiale steuerbares Verstärkerelement ohne Kippeigenschaften, insbesondere einen Flächentransistor, enthalten und an einer gemeinsamen Steuerleitung liegen, an welche Steuersignale, vorzugsweise Zählimpulse, gelangen, welche jeweils die auf die einzige aktivierte Stufe (z. B. leitender Transistor) folgende Stufe, die von der aktivierten 4-5 Stufe vorbereitet ist, aktivieren und die vorher aktivierte Stufe in den inaktiven Zustand zurückführen, wobei die Stufen untereinander über Kopplungsleitungen verbunden sind, über welche von der aktivierten Stufe ausgehend die nicht aktivierten Stufen in diesem Zustand gehalten werden und die der aktivierten Stufe in der Fortschalterichtung folgende Stufe vorbereitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe (I, II, III) mit der folgenden Stufe über eine statische Kopplungsleitung, die vorzugsweise jeweils einen Widerstand (W 13, W23, W 33) enthält, verbunden ist, über welche vom Ausgang einer aktivierten Stufe dem Eingang der folgenden Stufe ein Sperrpotential zugeleitet wird, und daß der Ausgang jeder Stufe mit dem Eingang der vorhergehenden Stufe über einen derart gepolten Richtleiter (R 1, R 2, R 3) gekoppelt ist, daß der am Ausgang einer aktivierten Stufe liegende Richtleiter durchlässig ist und die vorhergehende Stufe niederohmig sperrt und zugleich einen der vorhergehenden Stufe zugeführten Zählimpuls ableitet, während die anderen Richtleiter gesperrt sind, so daß sich ein Zählimpuls nur an der der aktivierten Stufe folgenden Stufe durchsetzen kann, woraufhin der an den Ausgang dieser nunmehr aktivierten Stufe angeschlossene Richtleiter die vorher aktivierte Stufe in den Sperrzustand zurückführt. .

2. Ringschaltung nach Anspruch 1 mit drei Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe (I, II, III) einen Flächentransistor (Tl, T2, T3) enthält, der mit seiner Steuerelektrode an einem Abgriff (All, A21, A31) einer individuellen Widerstandskette aus vier Widerständen (WIl, W12, W13, WU; W21, W22, W23,W2l·; W31 W 32, W 33, W 34) angeschlossen ist, welche Widerstände zwischen festen Potentialen liegen, wobei jeweils ein Widerstand (WU, W2\, W3fy im Ausgangskreis der in der Fortschalterichtung vorangehenden Stufe liegt, derart, daß die Ausgangselektrode des Transistors dieser vorangehenden Stufe an einen weiteren Abgriff (^ 13, ^423, A33) der Widerstandskette führt, während die Mittelabgriffe 0412, ^422, ^ 32) der Widerstandsketten über die Richtleiter (J? 1, R2, R3) mit den Ausgangselektroden der anderen Stufen und über je einen weiteren Entkoppelrichtleiter (ERl, ER2, ER3) mit der allen Stufen gemeinsamen Steuerleitung (SL) so verbunden sind, daß die jeweils aktivierte Stufe die in der Fortschalterichtung unmittelbar folgende Stufe zur Aussteuerung in deren aktivierten Zustand vorbereitend sperrt, indem die gerade aktivierte Stufe das an ihrer Ausgangselektrode anliegende Potential der Widerstandskette der folgenden Stufe hochohmig zuführt, während die anderen Stufen von dem gleichen Potential über die genannten Richtleiter (Rl, R2, R3) dadurch gesperrt werden, daß der Durchlaßwiderstand der genannten Richtleiter klein ist im Verhältnis zu dem für die vorbereitende Sperrung der auf eine aktivierte Stufe folgende Stufe maßgeblichen Widerstand.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 591961, 2 593 452.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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