DE1159505B - Als Inverter, Minoritaets- und Majoritaetsgatter verwendbare, Tunneldioden enthaltende Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

ANMELDETAG: 19. SEPTEMBER 1961

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 19. DEZEMBER 1963

Die Erfindung betrifft Schaltungsanordnungen, die Tunneldioden enthalten und als Inverter, Minoritäts- und Majoritätsgatter in Datenverarbeitungsanlagen verwendet werden können.

Eine als Inverter, Minoritäts- und Majoritätsgatter verwendbare, Tunneldioden enthaltende Schaltungsanordnung ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Klemmen zur Zuführung einer Betriebsspannung zwei Tunneldioden mit gleicher Polung in Reihe geschaltet sind, daß ein Eingangskreis zur Zuführung eines einer Binärziffer entsprechenden Signals entweder an die nicht miteinander verbundenen Klemmen der Tunneldioden oder an die Verbindung zwischen den beiden Tunneldioden angeschlossen ist und daß ein Ausgangskreis zur Abnahme eines dem Komplement der Binärziffer entsprechenden Signals in entsprechender Weise entweder an die Verbindung zwischen den beiden Tunneldioden oder an die nicht miteinander verbundenen Klemmen der Tunneldioden angeschlossen ist.

Die erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen können durch eine symmetrische Energiequelle gespeist werden, die an die beiden Tunneldioden positive und negative Spannungen solcher Amplituden liefert, daß die eins der Tunneldioden im Hochspannungszustand und die andere im Niederspannungszustand arbeitet. Zwischen die Tunneldioden und die Energiequelle können zwei Impedanzen, z. B. Widerstände, geschaltet sein. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Eingangssignal, das invertiert werden soll, jeweils zwischen den Impedanzen und der zugehörigen Diode zugeführt und das invertierte Ausgangssignal wird von dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Tunneldioden abgenommen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Eingangssignal dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den beiden Tunneldioden zugeführt und das Ausgangssignal wird von einem Widerstandsnetzwerk abgenommen, das zwischen die beiden Tunneldioden-Impedanz-Verbindungen geschaltet ist.

Bei Betrieb einer symmetrischen Schaltungsanordnung mit zwei Tunneldioden wird eine binäre Eins durch einen Impuls oder einen Gleichspannungspegel einer bestimmten Polarität und eine binäre Null durch einen Impuls oder Gleichspannungspegel der entgegengesetzten Polarität dargestellt. Für die Zwecke dieser Erfindung soll willkürlich festgelegt werden, daß ein positives Signal (Gleichspannung oder Impuls) die Binärziffer Eins und ein negatives Signal die Binärziffer Null bedeuten soll. Wird einer . Als Inverter, Minoritätsund Majoritätsgatter verwendbare,
Tunneldioden enthaltende
Schaltungsanordnung

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt, München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 19. September 1960 (Nr. 56 805)

Walter Frank Kosonocky, Iseline, N. J. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

der Eingangsklemmen ein positives Signal zugeführt, so besitzt es eine derartige Richtung, daß eine erste Diode in Flußrichtung und eine zweite Diode in Sperrichtung beaufschlagt wird. Die erste Diode wird dementsprechend in die Möglichkeit versetzt, bei der Zuführung der Speisespannungen in der Gegenwart des positiven Signals in den Hochspannungszustand zu schalten. In entsprechender Weise spannt ein negativer Impuls, der einer der Eingangsklemmen zugeführt wird, die zweite Diode in Flußrichtung und die erste Diode in Sperrichtung vor. Beim Zuführen der Stromversorgungsimpulse wird dann die zweite Diode in den Hochspannungszustand geschaltet, während die erste Diode im Niederspannungszustand bleibt.

In den Zeichnungen bedeutet

Fig. 1 ein Schaltbild einer Inverterstufe oder eines Minoritätsgatters gemäß der Erfindung,

Fig. 2 Kennlinien zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung,

Fig. 3 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform einer Inverterstufe gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 Kennlinien zur Erläuterung der Schaltungsanordnung nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Schaltbild einer Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung und

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Fig. 6 ein Schaltbild, das in gewisser Hinsicht Fig. 3 ähnelt.

Ein Inverter oder Minoritätsgatter gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Die Schaltungsanordnung enthält zwei Tunneldioden SO, 52, die durch Verbindung der Anode der einen Diode mit der Kathode der anderen Diode in Serie geschaltet sind. An die Anode der Tunneldiode 50 ist ein Widerstand 54 und an die Kathode der Tunneldiode 52 ein entsprechender Widerstand 56 angeschlossen.

Die symmetrische Betriebsenergiequelle für diese Schaltungsanordnung umfaßt zwei Impulsquellen, die schematisch durch einen ersten Block 58 mit einem eingezeichneten positiven Impuls und einen zweiten Block 60 mit einem eingezeichneten negativen Impuls versinnbildlicht sind. Die Impulsquelle 58 ist über Widerstände 62, 64 und die Impulsquelle 60 über Widerstände 66, 68 mit Masse verbunden. Die Impulsquelle 58 mit den zugehörigen Widerständen 62, 64 und die Impulsquelle 60 mit den zugehörigen Widerständen 66, 68 stellen Spannungsimpulsquellen dar. Die symmetrischen Spannungsquellen können auch auf andere Weise verwirklicht werden. Die Widerstände 62, 54 und 56, 66 können konzentrierte Bauelemente sein, sie können jedoch auch aus der Innenimpedanz der Leistungsquelle bestehen.

Die Binärziffern darstellenden Eingangsimpulse werden den Eingangsklemmen 74, 76 und 78 zugeführt. Diese sind über Widerstände 82, 84 bzw. 86 mit einem gemeinsamen Schaltungspunkt 88 verbunden. Dieser ist wiederum durch einen Widerstand 90 an die Anode der Tunneldiode 50 und über einen Widerstand 92 an die Kathode der Tunneldiode 52 angeschlossen. Das Ausgangssignal wird von einer gemeinsamen Klemme 94 abgenommen und kann einem schematisch durch einen Widerstand 96 dargestellten Verbraucher zugeführt werden. Der Verbraucher kann ähnliche symmetrische Paarschaltungen enthalten, die an die Klemme 94 durch den Widerständen 82, 84, 86 entsprechende Kopplungselemente angeschlossen sind.

Die statische Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung kann am leichtesten an Hand von Fig. 2 verstanden werden. Zur Erläuterung soll der Verbraucher 96 vernachlässigt werden. Die Strom-Spannungs-Kennlinie der mit dem Widerstand 56 in Reihe geschalteten Tunneldiode ist auf der — Fp-Seite des Diagramms mit 526 und auf der + Fp-Seite mit 526' bezeichnet. Die aus der Tunneldiode 50 und deren Widerstand 54 bestehende Reihenschaltung wird als Belastung für die Elemente 52, 56 angesehen und die entsprechende Lastkennlinie ist auf der + Fp-Seite mit 504 und auf der b

p mit 504' bezeichnet. Wie oben erwähnt

worden ist, können die Widerstände 54, 56 zum Innenwiderstand der Spannungsquelle gehören. Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist der in Reihe mit den Tunneldioden liegende Widerstand auf jeden Fall der Widerstand, der sich den Klemmen 55, 57 in Richtung der zugehörigen Leistungsquellen darbietet. Bei den in Fig. 2 dargestellten Kennlinien liegen an den Klemmen 70, 72 jeweils schon Spannungsimpulse der Amplituden + V₁, bzw. —V_v. Impulse dieser Amplitude ermöglichen drei stabile Arbeitspunkte, nämlich 98, 99, 100. Im Arbeiispunkt 98 befindet sich die Tunneldiode 52 im Niederspannungszustand und die Tunneldiode 50 im Hochspannungszustand; im Arbeitspunkt 100 arbeitet die Tunneldiode 50 im Niederspannungszustand und die Tunneldiode 52 im Hochspannungszustand und im Arbeitspunkt 99 arbeiten beide Tunneldioden im Hochspannungszustand.

Zum Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung als Inverterstufe wird nur eine einzige Eingangsleitung benötigt. Es soll angenommen werden, daß den Eingangsklemmen 76, 78 keine Eingangsimpulse zugeführt werden, während an der

ίο Klemme 74 ein positiver Eingangsimpuls liegt. Dieser positive Impuls bewirkt, daß ein Strom Z₁, der die Tunneldiode 50 in Flußrichtung beaufschlagt und ein Strom L₂, der die Tunneldiode 52 in Sperrichtung beaufschlagt, fließen. Wenn nun den Tunneldioden die symmetrischen Spannungen + V₁, und — V₁, zugeführt werden, so schaltet die Tunneldiode 50 in den Hochspannungszustand und die Tunneldiode 52 in den Niederspannungszustand. Wenn sich die Tunneldiode 50 im Hochspannungszustand und die Tunneldiode 52 im Niederspannungszustand befinden, wird die Ausgangsklemme 94 entsprechend dem Arbeitspunkt 98 in Fig. 2 negativ. Ein positiver Eingangsimpuls, der der Binärziffer Eins entspricht, ergibt also einen negativen Ausgangsimpuls entsprechend der Binärziffer Null. Es kann leicht gezeigt werden, daß durch einen negativen Eingangsimpuls ein positiver Ausgangsimpuls erzeugt wird.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung eignet sich auch als Minoritätsgatter, d. h. die Ausgangsspannung entspricht der gleichen Binärziffer, wie eine Minorität der Eingangsspannungen. Wenn, um ein spezielles Beispiel zu geben, der Eingangsklemme 74 ein der Binärziffer Eins entsprechendes positives Signal und den Eingangsklemmen 76,78 der Binärziffer Null entsprechende negative Signale zugeführt werden, so ist die an der Klemme 88 resultierende Spannung negativ. Dadurch stellt sich ein Strom ein, der die Tunneldiode 52 in Flußrichtung und die Tunneldiode 50 in Sperrichtung beaufschlagt.

Die Taktgeberimpulse schalten nun die Tunneldiode 52 in den Hochspannungszustand (Arbeitspunkt 100 in Fig. 2) und die Tunneldiode 50 in den Niederspannungszustand, so daß eine der Binärziffer Eins entsprechende positive Ausgangsspannung an der Ausgangsklemme 94 auftritt.

Bei einer Schaltungsanordnung des in Fig. 1 dargestellten Typs ist es im allgemeinen erwünscht, ein Bezugsausgangssignal zu erzeugen, wenn an den Klemmen 74, 76, 78 keine Eingangssignale vorhanden sind. Dieses Bezugssignal kann in der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung dadurch erzeugt werden, daß von den Quellen 58, 60 Spannungsimpulse genügend hoher Amplitude geliefert werden, so daß nur ein den Hochspannungszuständen der Tunneldioden entsprechender Schnittpunkt der Kennlinien möglich ist. Wenn die Ausgangsspannung der Betriebsspannungsquellen wieder abnimmt, bleiben die Tunneldioden beide im Hochspannungszustand (Arbeitspunkt 99) und der Ausgang an der Klemme 94 ist Null Volt.

Bei einer anderen Betriebsart der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 haben die Spannungsimpulse eine etwas kleinere Amplitude und es geben sich die gestrichelt gezeichneten Kennlinien 504 α und 526 a in Fig. 2. Bei dieser Spannungsamplitude der Speiseimpulse liegt der Schnittpunkt 99 im negativen Widerstandsbereich beider Dioden und ist instabil. Wenn also die Eingangssignale an den Eingangs-

klemmen fehlen, ist es unbestimmt, welche der Dioden 50, 52 in den Hochspannungszustand schaltet und der Zustand, den die Schaltung annimmt, kann nicht vorausgesagt werden. Zur Lösung dieses Problems gibt es zwei Möglichkeiten. Man kann nämlich erstens zwei Tunneldioden verwenden, die geringfügig unterschiedliche Höckerspannungen besitzen. Wenn beispielsweise die Tunneldiode 52 ein Strommaximum besitzt, das etwas niedriger ist, als das der Tunneldiode 50, so schaltet die Diode 52 in den Hochspannungszustand, wenn kein Eingangssignal vorhanden ist und es ergibt sich ein positives Ausgangssignal. Die andere Möglichkeit besteht darin, der Schaltung zur Vorspannung einen kleinen Strom zuzuführen. Die Polarität dieses Stromes bestimmt dann, welche der Dioden schaltet, wenn kein Eingangssignal vorhanden ist. Wird beispielsweise der Klemme 78 ein positiver Ruhevorspannungsstrom zugeführt und die Kennlinien der Tunneldioden 50, 52 stimmen relativ genau überein, so wird durch diesen positiven Strom gewährleistet, daß beim Fehlen eines Eingangssignales die Tunneldiode 50 in den Hochspannungszustand schaltet.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 hängt die Form der Kennlinie der Tunneldiode und ihres Reihenwiderstandes vom Wert dieses Widerstandes ab. Bei der Arbeitsweise, die den ausgezogen gezeichneten Kennlinien in Fig. 2 entspricht, sind die Widerstandswerte so gewählt, daß die Schaltungsanordnung drei stabile Zustände, nämlich 98, 99, 100 annehmen kann. Der Widerstandswert kann so weit verringert werden, daß der Schnittpunkt 99 für beide Dioden in den Arbeitsbereich negativen Widerstandes fällt und instabil ist. In diesem Falle ist die Schaltungsanordnung bistabil. Die Arbeitsweise ist ähnlich der den gestrichelten Linien in Fig. 2 entsprechenden Schaltungsanordnung und wie in diesem Falle kann eine Vorspannung zweckmäßig sein.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 kann auf den Ausgang Null durch Erhöhung der Speisespannung zurückgestellt werden. Hierdurch werden die Kennlinien, z. B. die Kennlinien 526 und 504 in Fig. 2, so weit auseinander gerückt, daß nur ein Arbeitspunkt im Hochspannungszustand beider Dioden möglich ist. Wenn die Schaltungsanordnung bistabil ist und die Speisespannungen auf den Wert verringert werden, bei der ein bistabiles Arbeiten möglich ist, so wird die Schaltungsanordnung den stabilen Zustand einnehmen, der durch die anliegenden Eingangssignale bestimmt wird. Besitzt die Schaltungsanordnung drei stabile Zustände und es liegen an den Eingangsklemmen keine Eingangssignale an, so nimmt die Schaltungsanordnung den dritten stabilen Zustand 99 an, wenn die Speisespannungen auf +V_p und — V₁, verriagert werden. Wenn Signale vorhanden sind oder nachträglich an die Eingangsklemmen angelegt werden, so wird die Schaltungsanordnung auf einen der stabilen Zustände 98 oder 100 umgeschaltet. Diese Schaltungsanordnung arbeitet also als Minoritätsgatter mit drei Betriebszuständen, wobei der Betriebszustand im Arbeitspunkt 99 eingenommen wird, wenn kein Eingangssignal anliegt.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung ist als Minoritätsgatter oder Inverter beschrieben worden. Diese Schaltungsanordnung eignet sich jedoch auch als kombiniertes Majoritäts-Minoritätsgatter. Die abgewandelte Schaltungsanordnung enthält dann Eingangsklemmon 89, 91 und Widerstände 93, 95, die die Eingangsklemmen mit dem gemeinsamen Sehaltungspunkt 94 verbinden. Die Widerstände sind gestrichelt gezeichnet.

Ein Eingangssignal, das einer Minoritätsgattereingangsklemme, z. B. 74, zugeführt wird, wirkt in komplementärer Weise wie dasselbe Eingangssignal, das einem der Majoritätsgattereingänge, z. B. 89, des Majoritätsgatters zugeführt wird, und umgekehrt. Das kombinierte Minoritäts-Majori'täts-Gatter ist sowohl

ίο bei der bistabilen als auch bei der tristabilen Arbeitsweise der Schaltungsanordnung realisierbar.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die in gewisser Hinsicht der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ähnelt. Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 wird das Eingangssignal jedoch dem gemeinsamen Schaltungspunkt zwischen den Tunneldioden zugeführt und das Ausgangssignal wird parallel zu beiden Tunneldioden abgenommen.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 enthält zwei in Reihe geschaltete Tunneldioden 102,104 und zwei Widerstände 106, 108, die in Reihe mit den Tunneldioden geschaltet sind. Ein Schaltungselement, wie ein Tunnelgleichrichter (manchmal auch Rückwärtsdiode genannt) oder eine Tunneldiode mit einem kleinen Stromrnaximum liegt parallel zu jeder der aus Tunneldiode und Widerstand bestehenden Reihenschaltungen. Diese Schaltungselement© sind mit 110 112 bezeichnet. Im allgemeinen sollte der Bereich .starker Leitfähigkeit der Elemente 110, 112 bei einer Spannung auftreten, die dem Talbereich (geringer Stromfluß) der Tunneldioden 102, 104 entspricht. Diese Forderung ist beispielsweise bei der Kombination von GaUiumarsenid-Tunneldioden als Schaltungselemente 102, 104 und Germanium-Tunnelgleichrichter oder Germanium-Tunneldioden mit niedrigem Strommaximum für die Elemente 110,112 erfüllt. Die symmetrische oder Gegentakt-Stromversorgung für die Schaltungsanordnung ist als Spannungsimpulsquellen 115, 117 dargestellt.

Den Eingangsklemmen 114, 116, 118 werden Binärziffern entsprechende Eingangssignale zugeführt. Diese Eingangssignale gelangen über Widerstände 120, 122 bzw. 124 auf eine Leitung 125, die den gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen einer Anode und einer Kathode der Galliumarsenid-Tunneldioden mit dem Verbindungspunkt einer Anode und einer Kathode der Germanium-Tunnelgleichrichter oder -Tunneldioden verbindet. Die Ausgangsschaltung enthält zwei Widerstände 126, 128 gleicher Größe, die parallel zu den Galliumarsenid-Tunneldioden geschaltet sind. Die Ausgangsspannung kann an dem Verbindungspunkt 130 der Widerstände 126, 128 abgenommen werden. Ein Verbraucher ist schematisch als Widerstand 132 dargestellt. In der Praxis können die Schaltungselemente 126, 128 oder mehrere solcher parallel geschalteter Elemente dazu verwendet werden, die Signale auf nachfolgende Stufen zu koppeln, die aus ähnlichen Tunneldiodenschaltungen, wie Majoritäts- oder Minoritätsgattern bestehen.

Fig. 4 zeigt Kennlinien zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 3. Die Kurve 260 stellt die Strom-Spannungs-Kennlinie für die Reihenschaltung des Widerstandes 106 mit der GaUiumarsenid-Tunneldiode 102, die mit einem Germanium-Tunneldiodengleichrichter 110 überbrückt ist, dar. Die Schaltungselemente 104, 108, 112 können als Belastung für die obenerwähnte Schaltungsanordnung betrachtet werden, die entsprechende

Las'Ükeninlinifö entspricht der Kurve 482. Im stabilen Schnittpunkt 134 arbeitet die Tunneldiode 102 im Hochspannungszustand und die Tunneldiode 104 im Niederspannungszustand, während im Schnittpunkt 136 die Tunneldiode 102 im Niederspaninungzustand und die Tunneldiode 104 im Hochspannungszusitand arbeitet.

Wie bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird bei der Verwendung als Inverter nur eine einzige Eingangsklemme benötigt. Es soll angenommen werden, daß einer Eingangsklemme, z. B. der Klemme 114 ein positiver Impuls zugeführt wird und daß die anderen Eingangskfcmmen nicht vorhanden sind. Dar positive Eingangsimpuls spannt die Parallelschaltung der Tunneldiode 104 und des Elements 112 in Flußrichtung und die Parallelkombination der Tunneldiode 102 und des Elementes 110 in Sperrrichtung vor. Wenn die Spannungsimpulse 115, 117 zugeführt werden, schaltet die Tunneldiode 104 in den Hochspannungszustand und die Tunneldiode 102 in den Niederspannungszustand. Wenn die Tunneldiode 104 in den Hochspannungszustand geschaltet wird, sinkt der sie durchfließende Strom. Die Spannung am Punkt 140 wird' negativer. In gleicher Weise wird die Spannung am Punkt 142 negativer, da der Strom durch die Tunneldiode 102 steigt. Das Ergebnis ist eine negative Ausgangsspannung an der Klemme 130. Ein positiver Eingangsimpuls ergibt also eine negative Spannung an der Ausgangsklemme.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 arbeitet analog der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auch als Minoritätsgatter.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 kann man die Dioden 110, 112 auch durch andere lineare oder nicht lineare Schaltelemente ersetzen und Germanium- oder Silizium-Tunneldioden verwenden. Die Schaltelemente 110, 112 sollen nur im Spannungsbereieh bis und über den negativen Widerstandsbereich der Tunneldiode keine nennenswerte Leitfähigkeit besitzen und im Bereich des Tales der Tunneldiodenkennlinie stark leiten.

Fig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einer gegenüber Fig. 1 etwas abgewandelten Einkopplungsanordnung. Sie besitzt Eingangsklemmen 140, 143, 145 und Auskopplungswiderstände 144, 146, 148. Im übrigen entspricht die Schaltungsanordnung der nach Fig. 1 und kann wie diese als Minoritäts-Majoritäts-Gatter arbeiten, wenn dem gemeinsamen Schaltungspunkt 94' Eingangssignale zugeführt werden.

Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Schaltung, die arbeitet, wie die nach Fig. 3, obwohl sie oberflächlich der Schaltung nach Fig. 1 ähnelt. Diese Schaltungsanordnung enthält in Reine geschaltete Tunneldioden 150, 152 und Widerstände 154 bzw. 156, die in Reihe mit diesen Tunneldioden liegen. Zwischen die Mittelklemme 162 und Masse sind zwei mit entgegengesetzter Polung parallel geschaltete Tunnelgleichrichter 158, 160 oder Tunneldioden mit niedrigern Strommaximum geschaltet. Wie bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 sind die Schaltelemente 158, 16© so gewählt, daß sie bei Spannungen, die dem Talb&reiich (niedrige Leitfähigkeit) der Tunneldibdenkennlinien entsprechen, stark leitend.

Wenn bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ein hoher Strom durch die Tunneldiode 102 und deren Reihenwiderstand 106 fließt, der Arbeitspunkt also in dfer Nä'he des Strommaximums im Niederspainnungsbereich liegt, so wird der Hauptteil dieses Stromes durch die Tunneldiode oder den Tunnelgleichrichter 112 abgeleitet. Wenn in entsprechender Weise die Tunneldiode 104 im Niederspannungszustand stark leitet, so wird der größte Teil dieses Stromes durch die Tunneldiode 110 abgeleitet. In gleicher Weise wird bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 6, wenn die Tunneldiode 150 einen hohen Strom führt, der größte Teil dieses Stromes durch den Tunnelgleichrichter 160 abgeleitet und wenn die Tunneldiode 152 stark Strom leitet, fließt der größere Teil davon durch die Tunnelgleichrichteir 158 ab.

Die Kennlinien für die Schaltungsanordnung nach Fig. 6 sind ganz ähnlich wie die in Fig. 4 dargestellten Kennlinien. Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung als Minoritätsgatter entspricht daher weitgehend der Schaltungsanordnung nach Fig. 3.

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Als Inverter, Minoritäts- und Majoritätsgattex verwendbare, Tunneldioden enthaltende Schaltungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Klemmen zur Zuführung einer Betriebsspannung zwei Tunneldioden mit gleicher Polung in Reihe geschaltet sind; daß ein Eingangskreis zur Zuführung eines einer Binärziffer entsprechenden Signals entweder an die nicht miteinander verbundenen Klemmen der Tunnel·- dioden oder an die Verbindung zwischen den beiden Tunneldioden angeschlossen ist und daß ein Ausgangskreis zur Abnahme eines dem Komplement der Binärziffer entsprechenden Signals in entsprechender Weise entweder an die Verbindung zwischen den beiden Tunneldioden oder an die nicht miteinander verbundenen Klemmen der Tunneldioden angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Tunneldioden (50, 52; 102, 104) jeweils ein Widerstand (54, 56; 106, 108) in Reihe geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Spannungsteiler-Impedanznetzwerk (90, 92; 126, 128) zwischen den nicht miteinander verbundenen Elektroden der beiden in Reihe geschalteten Tunneldioden (50, 52; 102, 104).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindüngspunkt der in Reihe geschalteten Tunneldioden (50, 52) mit einer Ausgangsklemme (94) und das Impedanznetzwerk (90,92) mit einer Eingangsklemme (88) verbunden sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadüirch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt (126) zwischen den in Reihe geschalteten Tunneldioden (102, 104) mit einer Eingangsklemme (114, 116 oder 118) und das Impedanznetzwerk (126, 128) mit einer Ausgangsklemme (130) verbunden sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannungsquelle den Tunneldioden in Flußrichtung gepolte Vorspannungen solcher Größe zuführt, daß sich der Ajrbeitspunkt der einen Tunneldiode im Niederspannungszustand und der der anderen im Hochspannungszustand einstellt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle symmetrisch ist und der Reihenschaltung parallel liegt.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein Kopplungselement enthaltende Eingangsschaltung an den Verbindungspunkt der einen Tunneldiode mit dem zugehörigen Widerstand und ein zweites Kopplungselement an den Verbindungspunkt der anderen Tunneldiode mit dem zugehörigen Widerstand angeschlossen sind, um den Tunneldioden ein Eingangssignal einer bestimmten Polarität so zuzuführen, daß es in der Flußrichtung der einen und in der Sperrichtung der anderen Tunneldiode gepolt ist und daß an den Verbindungspunkt der beiden in Reihe geschalteten Tunneldioden eine Ausgangsklemme angeschlossen ist, an der ein Ausgangssignal einer der Polarität des Eingangssignals entgegengesetzten Polarität auftritt.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zwei Tunnelgleichriohter (110, 112), die jeweils in Flußrichtung parallel zu den Reihenschaltungen auf einer Tunneldiode (102, 104) und dem zugehörigen Widerstand (106, 108) Hegen.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschaltung aus einer Tunneldiode (102, 104) und dem zugeordneten Widerstand (106, 108) jeweils eine zusätzliche Tunneldiode (110, 112) parallel geschaltet ist, welche einen niedrigeren Höckerstrom und eine niedrigere Höckör-Tal-Spannung als die in Reihe geschalteten Tunneldioden (102, 104) hat.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in Reihe geschalteten Tunneldioden (102, 104) GaHiumarsenid-Tunneldioden und die zusätzlichen Tunneldioden (110, 112) Germanium-Tunneldioden sind.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verbindungspunkten (162) der in Reihe geschalteten Tunneldioden (150, 152) und Masse zwei mit entgegengesetzter Polarität parallel geschaltete Tunnelgjeiohrichter (158, 160) oder Tunneldioden mit niedrigem Höckersitrom geschalte* sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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