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Schaltungsanordnung zur Überprüfung der Gleichheit oder Ungleichheit
von Signalen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überprüfung der
Gleichheit oder Ungleichheit insbesondere logischer Signale (Äquivalenzschaltung)
mit Verwendung von zwei Transistoren.
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Sollen Signale, insbesondere logische Signale, auf ihre Gleichheit
(Äquivalenz) oder gegebenenfalls auch auf ihre Ungleichheit hin überprüft werden,
so lautet die Bedingung gemäß der Boolschen Algebra hierfür: Y=a-b+ä-b bzw., wenn
das negierte Ausgangssignal verlangt wird: Y= ä-b+ab. Schaltungsanordnungen,
welche diese beiden Gleichungen erfüllen, sind bereits bekannt (siehe z. B. S p
e i s e r, Digitale Rechenanlagen, Springer-Verlag, 1961, S. 177, Abb. 175). Bei
den am angegebenen Ort gezeigten Schaltungen ist vorausgesetzt, daß von den zu vergleichenden
Signalen jeweils auch das negierte Signal vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so
ist es bereits ebenfalls bekannt, vermittels jeweils eines Inverters aus den Signalen
die negierten Signale abzuleiten. Für Schaltungsanordnungen der letztgenannten Art
ist jedoch der Aufwand nicht ganz unerheblich, insbesondere wenn mehrere solcher
Schaltungsanordnungen zum Vergleich von mehreren Signalen parallel geschaltet werden.
Für jede der Schaltungsanordnungen müssen nämlich mindestens zwei Transistoren für
die Inverter, vier Dioden für die Konjunktionen und eine Reihe von Widerständen
vorgesehen werden.
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Es sind weiterhin durch die deutsche Auslegeschrift 1052 719
einfache Schaltungen zur Bildung der Antivalenzbedingung bekanntgeworden, bei denen
die negierte Form der Eingangssignale nicht benötigt wird. Nachteilig ist bei diesen
Schaltungen, daß sich eine Belastung ihres Ausganges voll auf den Eingang überträgt
und daß demzufolge in vielen Anwendungsfällen zur Entkopplung zusätzliche Verstärkerelemente
notwendig sind.
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Die Erfindung löst die Aufgabe, die Funktion Antivalenz bzw. die Funktion
Äquivalenz in einer einfachen Schaltung, in der die negierte Form der Eingangssignale
nicht benötigt wird, so zu realisieren, daß eine Leistungsentnahme an ihrem Ausgang
sich nicht auf die vorgeschalteten Stufen auswirkt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
zwischen zwei Eingangsklemmen, die jeweils eines der Signale aufnehmen, ein Widerstand
liegt, an dessen Klemmen die Basis und der Emitter von je einem Transistor liegen,
wobei jeweils der Emitter des einen und die Basis des anderen Transistors mit einer
Klemme des Widerstandes in Verbindung stehen, und daß die Kollektoren der Transistoren,
an einem Kollektorwiderstand liegend, zu einem gemeinsamen Ausgang verbunden sind.
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Bei dieser Schaltungsanordnung entsteht bei Gleichheit der Eingangssignale
ein Signal am Ausgang. Sollen mehrere Signale miteinander verglichen werden, so
wird eine entsprechende Zahl gleichartiger solcher Schaltungsanordnungen an die
Eingänge einer Konjunktionsschaltung gelegt. Letztere gibt nur dann ein Ausgangssignal
ab, wenn alle Schaltungsanordnungen auf Grund der Äquivalenz der von ihnen überprüften
Signale je ein Ausgangssignal abgeben.
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Eine Weiterbildung der Erfindung, welche auch bei der soeben beschriebenen
Anwendung der Erfindung sehr vorteilhaft ist, besteht darin, daß bei Verbindung
des Ausganges der Schaltungsanordnung mit einem Eingang einer Konjunktionsschaltung
der Kollektorwiderstand als Konjunktionswiderstand dient.
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Mit dieser Weiterbildung der Erfindung kann, gerade bei der Überprüfung
von mehreren Signalen auf ihre Gleichheit oder auch auf ihre Ungleichheit, der bereits
geringe Aufwand bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im Verhältnis zu den
bekannten Anordnungen noch weiter herabgesetzt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß
am Kollektor jedes Transistors ein stromflußabhängiges Signalelement angeordnet
ist. Mit einer solchen Anordnung ist es nicht nur möglich, die Äquivalenz zweier
Signale zu überprüfen - in diesem Falle sind beide Signalelemente
stromlos
-, es kann mit ihr auch ein Vergleich »größer-kleiner« von Signalen durchgeführt
werden. Ist beispielsweise das Signal a größer als das Signal b, so zeigt das eine
Signalelement einen Stromfluß an, im umgekehrten Fall, wenn das Signal b größer
als das Signal a ist, zeigt das andere Signalelement einen Stromfluß an.
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Diese und noch weitere Merkmale der Erfindung sollen im folgenden
an Hand der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, näher
erläutert werden.
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Es liegen zwei Schaltelemente 1 und 2 und zwei Arbeitswiderstände
3 und 4 zwischen positivem und Massepotential. Durch den Schaltzustand der Schaltelemente
1 und 2, welche beispielsweise durch Transistoren, gesteuerte Gleichrichter, Relais,
Kontakte u. dgl. realisiert werden können, werden die Signale a und b definiert.
Ein geschlossener Schalter 1 bzw. 2 sei dem Signal a bzw. b zugeordnet.
Mit 5 und 6 sind die Eingangsklemmen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bezeichnet,
wobei die Klemme 5 an dem Verbindungspunkt von dem Schaltelement 1.
und dem
Widerstand 3 und die Klemme 6 an dem Verbindungspunkt zwischen dem Schaltelement
2 und dem Widerstand 4 liegen.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung enthält die beiden Transistoren
7 und 8, welche einen gemeinsamen Widerstand 9 jeweils zwischen ihrer Basis und
ihrem Emitter aufweisen. Die Anordnung der beiden Transistoren ist dabei so getroffen,
daß der Emitter des Transistors 7 und die Basis des Transistors 8 an der einen Klemme
und die Basis des Transistors 7 und der Emitter des Transistors 8 an der anderen
Klemme des Widerstandes 9 liegen. Schließlich sind noch zwei Schutzwiderstände 10
und 11 zwischen dem Widerstand 9 und den Eingangsklemmen 5 bzw. 6 der Anordnung
vorgesehen. Diese Widerstände dienen zum Schutz der Basen der Transistoren 7 und
8 und sind für das Wesen der Erfindung nicht von Bedeutung. Die Kollektoren der
Transistoren 7 und 8 sind mit einer gemeinsamen Ausgangsklemme verbunden und liegen
über einen Kollektorwiderstand 12 an einer Versorgungsspannung U.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist folgende.
Es sei angenommen, daß die Schaltelemente 1 und 2 sich in dem in der
Zeichnung dargestellten geöffneten Schaltzustand befinden. Die Transistoren 7 und
8 befinden sich in ihrem gesperrten Zustand. Am Ausgang 13 liegt über den Kollektorwiderstand
12 das hohe positive Potential der Versorgungsspannung U als Kriterium dafür, daß
die Signale a und b äquivalent sind.
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Werden die beiden Schaltelemente 1 und 2 auf Grund des
Vorhandenseins von Signalen a und b in den anderen Schaltzustand gebracht,
so liegt an den Eingangsklemmen 5 und 6 jeweils das positive Potential der Eingangsspannung,
und es fließt kein Strom durch den Widerstand 9. Die Transistoren 7 und 8 bleiben
infolgedessen gesperrt, und am Ausgang 13 liegt wieder ein hohes positives Potential
als Kriterium für die Äquivalenz der beiden Signale a und b.
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Wird hingegen nur das Schaltelement 1 in den geschlossenen Zustand
übergeführt, sind also die Signale a und b voneinander verschieden, so liegt an
der Eingangsklemme 5 das positive Potential der Eingangsspannung, während an der
Klemme 6 in etwa Massepotential liegt, und es fließt dann über den Widerstand 9
ein Strom. Dieser verursacht an dem Widerstand einen Spannungsabfall, welcher an
der Basis des Transistors 8 eine niedrigere Spannung hervorruft als an der Basis
des Transistors 7. Der Transistor 7 wird leitend, während der Transistor
8
gesperrt bleibt. Das Potential am Ausgang 13 der Schaltungsanordnung sinkt
stark ab als Kriterium für die Ungleichheit der Signale a und b.
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Mit der Erfindung ist es, wie auch schon weiter oben kurz erläutert,
möglich, die Ungleichheit von Signalen anzuzeigen. Zu diesem Zwecke wird an den
Kollektor jedes der beiden Transistoren 7 und 8 ein stromflußabhängiges
Signalelement 14, 15, wie beispielsweise ein Strommeßinstrument, ein Relais od.
dgl. angeschaltet. Bei Gleichheit der Signale an den Klemmen 5 und 6 bleiben beide
Transistoren 7 und 8 gesperrt, und die Signalelemente 14 und 15 bleiben stromlos.
Weist hingegen das Signal an der Klemme 5 einen höheren Potentialwert auf als dasjenige
an der Klemme 6, so wird der Transistor 7 leitend, während der Transistor 8 gesperrt
bleibt. Es zeigt in diesem Falle nur das Signalelement 14 am Kollektor des
Transistors 7 einen Strom an. Hat das Signal an der Klemme 6 hingegen einen höheren
Potentialwert als das Signal an der Klemme 5, so wird der Transistor 8 leitend,
während der Transistor 7 gesperrt bleibt. In diesem Falle würde nur das Signalelement
15 am Kollektor des Transistors 8 einen Strom führen. Mit einer solchen Schaltungsanordnung
können Signale auf Gleichheit und auf Ungleichheit geprüft werden, wobei für die
Ungleichheit noch angezeigt wird, in welcher Weise sich die beiden Signale voneinander
unterscheiden (z. B. größer und kleiner).
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Mit der beschriebenen Schaltungsanordnung kann beispielsweise ein
Spannungsvergleich in der Weise durchgeführt werden, daß an der Klemme 5 die Vergleichsspannung
angelegt wird, während an der Klemme 6 die zu vergleichende Spannung anliegt. Bei
Gleichheit der beiden Spannungen fließt kein Strom an den Kollektoren der beiden
Transistoren 7 und 8,
während die Art der Ungleichheit durch Stromfluß
am Kollektor des einen oder am Kollektor des anderen Transistors angezeigt wird.