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Elektronische Auswahlschaltung Zusatz zur Zusatzanmeldung: S 57001
VIII a/21 a3 -Auslegeschrift 1252 751 Es wurde bereits eine .elektronische Auswahlschaltung
vorgeschlagen, die dazu dient, aus einer Mehrzahl von: Einrichtungen, von denen
beliebige belegt sein können, die in einer definierten Reihenfolge erste freie Einrichtung
durch Zuführung eines Potentials zu bezeichnen, das sich von den übrigen Einrichtungen'
zugeführten Potentialen durch seine Höhe unterscheidet. Damit vermag die Auswahlschaltung
an die Stelle von bekannten Wählern zu treten. Ihr wichtigster Vorteil ;ist darin
zu sehen, .daß für jeden beliebigen Wählvorgang stets die gleiche Zeit benötigt
wird, unabhängig :davon, welche Stelle schließlich bezeichnete Einrichtung einnimmt.
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Diese elektronische Auswahlschaltung umfaßt eine der Zahl der an sie
angeschlossenen Einrichtungen entsprechende Zahl von Schaltstufen. Jede Einrichtung
führt der ihr zugeordneten Stufe ein Potential zu, dessen höhe ,den momentanen Belegungszustand
der Einrichtung anzeigt. Entsprechend den beiden möglichen Zuständen, nämlich Frei-
und Belegtzustand, können :diese Potentiale also mit zwei Werten, nämlich als Frei-
und Beiegtpotential, auftreten. Da in den einzelnen Stufen und-im Zusammenwirken
der Stufen immer nur Potentialdifferenzen wirksam sind und ausgewertet werden, bestehen
bezüglich der absoluten Werte dieser Potentiale keine einschränkenden Bedingungen.
Diese absoluten Werte können damit für alle Stufen gemeinsam entsprechend den äußeren
Bedingungen festgelegt werden, unter denen die Auswahlschaltung zu arbeiten hat.
Zur Bezeichnung der durch einen Wählvorgang bestimmten Einrichtung führt die Auswahlschaltung
.dieser Einrichtung ein Bezeichnungspotential zu, das in seiner Höhe von dem allen
übrigen Einrichtungen zugeführten neutralen Potential -abweicht.
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Jede Schaltstufe besitzt einen Prüfeingang, dem die zugehörige Einrichtung
das ihren momentanen Belegungszustand anzeigende Potential übermittelt, und einen
Bezeichnungsausgang, über den sie gegebenenfalls ihrer zugehörigen Einrichtung das
-zu deren Bezeichnung dienende Potential zuführt. Im weiteren hat jede- Schaltstufe
einen Koppeleingang und einen Koppelausgang aufzuweisen, wobei über das dem Koppeleingang
zugeführte Potential die eigene Schaltstufe beeinflußt werden kann, während sie
mittels des über :den Koppelausgang abgegebenen Potentials in der Lage ist; andere
Schaltstufen zu beeinflussen. Entsprechend den jeweils zwei Werten, die das dem
Prüfeingang zugeführte und das vom Bezeichnungsausgang abgegebene Potential annehmen
können, nämlich Frei- und Belegtpotential hzw. Bezeichnungspotential und neutrales
-Potential, können auch die Potentiale des Koppeleingangs und des Koppelausgangs
jeweils zwei Weite annehmen.
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Diese Schaltstufe ist durch ihre Wirkungsweise wie folgt gekennzeichnet:
Das Potential des Bezeichnungsausgangs nimmt nur dann einen bestimmten (Bezeichnungspotential)
der beiden Werte (Bezeichnungspotential, neutrales Potential) an, wenn die dem Prüfeingang
und dem Koppeleingang zugeführten Potentiale bestimmte Werte (Freipotential, Freigabepotential)
besitzen; bei Auftreten des bestimmten Potentialwertes (Bezeichnungspotential) am
Bezeichnungsausgang nimmt das am Koppelausgang auftretende Potential den Komplementärwert
(Sperrpotential) des dem Koppeleingang zugeführten Potentials (Freigabepoiential)
an; das Potential des Koppelausgangs nimmt dann etwa den Wert ;des Potentials des
Koppeleingangs an, wenn das Potential des Koppeleingangs den ein Auftreten des bestimmten
Pötentiälwertes (Bezeichnungspotential) am Bezeichnungsausgang verhindernden Wert
(Sperrpotential) besitzt.
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Dieses charakteristische Verhalten einer Schaltstufe bezüglich der
Abgabe von Potentialen in Abhängigkeit von zugeführten Potentialen läßt sieh auch
wie folgt schematisch in Form von drei Kriterien angeben:
1. Wenn
der Koppeleingang das Freigabepotential und der Prüfeingang das Freigabepotential
besitzt, dann besitzt der Bezeichnungsausgang das Bezeichnungspotential und der
Koppelausgang das Sperrpotential; 2. wenn der Koppeleingang das Freigabepotential
und :der Prüfeingang das Belegtpotential besitzt, .dann besitzt der Bezeichnungsausgang
das neutrale Potential und der Koppelausgang das Freigabepotential; 3. wenn der
Koppeleingang das Sperrpotential besitzt, dann besitzt der Bezeichnungsausgang das
neutrale Potential und der Koppelausgang das Sperrpotential, unabhängig davon, welches
Potential der Prüfeingang besitzt.
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Die einleitend beschriebenen Ausführungsbeispiele der durch die vorstehend
wiedergegebenen Eigenschaften gekennzeichneten Schaltstufen weisen durchwegs zwischen
Koppeleingang und Koppelausgang je einen Richtleiter auf.
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Eine Weiterbildung dieser Schaltstufen wurde bereits vorgeschlagen.
Hier ist in der Schaltstufe an Stelle dieses Richtleiters ein Transistor vorgesehen.
Da ein Transistor als steuerbares Mittel mehr Anwendungsmöglichkeiten als der nicht
steuerbare Richtleiter bietet, ergibt ein zwischen Koppeleingang und Koppelausgang
eingefügter Transistor :eine beträchtliche Freizügigkeit bei der Wahl der restlichen
Anordnung.
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Eine Weiterbildung der zwischen Koppeleingang und: Koppelausgang einen
Transistor aufweisenden Schaltstufe wird in der Patentanmeldung S 57001 VIIIaJ21a3,
zu dem die vorliegende Patentanmeldung einen Zusatz bildet, vorgeschlagen, wonach
zur Abgabe des Bezeichnungspotentials ein Transistor vorgesehen ist. Durch diese
zusätzliche Maßnahme wird die Belastungsfähigkeit des Bezeichnungspotentials im
Vergleich zu früher vorgeschlagenen Schaltstufen beträchtlich heraufgesetzt. Von
.den beiden gezeigten Ausführungsbeispielen ist das eine mit Transistoren ungleichen
und das andere, wie in manchen Fällen wünschenswert, mit Transistoren gleichen Leitungstyps
ausgestattet. Bei letzterem wird der das Bezeichnungspotential abgebende Transistor
mittels :eines Spannungsteilers gesteuert, der an den Koppelausgang .angeschaltet
ist. Dieses Vorgehen hat, wenn nicht besondere Maßnahmen getroffen sind, eine gewisse
Begrenzung der möglichen Stufenzahl zur Folge, da über den zwischen Koppeleingang
und Koppelausgang jeder Stufe befindlichen Transistor auch die in diesen Spannungsteilern
sämtlicher folgender Stufen verbrauchten Ströme fließen.
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Diese Einschränkung zu beseitigen, ist Aufgabe der im folgenden beschriebenen
erfindungsgemäßen Schaltstufe, die das zusätzliche Merkmal besitzt, daß der :das
zur Bezeichnung dienende Potential am Bezeichnungsausgang .abgebende Transistor
den zur Herstellung :der Verbindung zwischen Koppeleingang und Koppelausgang dienenden
Transistor steuert.
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Schaltstufen, die dieses zusätzliche Merkmal besitzen, lassen sich
mit :den verschiedensten Mitteln verwirklichen. In erster Linie stehen dazu, wie
bereits vorgeschlagen wurde, :die durch die theoretische Behandlung von Schaltaufgaben
bekannten »logischen« Grundbausteine, wie »Und«-Schaltung, »Oder«-Schaltüng usw.,
zur Verfügung.
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Im folgenden wird an Hand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Schaltstufe beschrieben, das sich durch besonders geringen Aufwand
auszeichnet. Im einzelnen zeigt F i g. 1 eine Schaltstufe vorzugsweise für eine
Auswahlschaltung mit von einem festen Nullpunkt ausgehender Bezeichnungsreihenfolge
und Fi g. 2 eine Schaltstufe für eine Auswahlschaltung mit einer Bezeichnungsreihenfolge,
deren Nullpunkt mit elektronischen Mitteln festgelegt werden kann.
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Fi g. 1 zeigt eine Schaltstufe, :die als Grundform des im folgenden
beschriebenen Ausführungsbeispiels zu betrachten ist. Diese Schaltstufe enthält
zwei Transistoren T 1 und T 2 gleichen Leitungstyps, hier pnp-Transistoren,
deren Emitter an den Koppeleingang k1 geschaltet sind. Der Kollektor des Transistors
T 1 ist unmittelbar an den Bezeichnungsausgang z und über einen Widerstand R 1 an
den negativen Pol einer Spannungsquelle U1 geschaltet; die Basis dieses Transistors
T1 ist über einen Widerstand R2 an den Prüfeingang p und über einen Widerstand R
3 an den positiven Pol einer Spannungsquelle U2 geführt. Der Kollektor des Transistors
T2 ist unmittelbar an den Koppelausgang k2 und über einen Widerstand R4 an den negativen
Pol :der Spannungsquelle U1 geschaltet. Die Basis des Transistors T2 liegt über
einen Widerstand R 5 am positiven Pol der Spannungsquelle U2 und über einen Widerstand
R 6 am Bezeichnungsausgang z.
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Für :die Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltstufe ist es ausreichend,
nachzuweisen, daß und in welcher Weise sie den einleitend genannten drei Kriterien.
genügt, da eine solche Schaltstufe dann ohne weiteres mit gleichartigen Schaltstufen
zu einer Auswahlschaltung zusammengeschaltet werden kann. Aus Gründen der Einfachheit
werden im folgenden die beiden Werte, die jedes Potential annehmen kann, als »positives«
und »negatives« Potential bezeichnet. Diese beiden Bezeichnungen beziehen sich stets
auf einen aus den beiden Werten zu bildenden Mittelwert, der in wechselseitiger
Abhängigkeit mit sonstigen, der Schaltstufe zugeführten Potentialen, wie z. B. Transistorvorspannungen,
zu wählen ist; sie sind deshalb als Relativwerte zu betrachten. Als Grenzfall kann
auch einer der beiden Potentialwerte verschwinden, was bedeutet, daß dann der betreffende
Eingang oder Ausgang überhaupt kein definiertes Potential erhält bzw. :abgibt. Da
aber dieser Grenzfall nur eine anordnungsmäßige Vereinfachung :darstellt und stets
auf den Fall eines entsprechenden definierten Potentials zurückgeführt werden kann,
bildet er keine Ausnahme.
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Bei dem im folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel sind das Freigabepotential,
das Bezeichnungspotential und das Belegtpotential positiv; das Freipotential und
das neutrale Potential sind negativ, während das Sperrpotential negativ ist oder
durch Verschwinden eines :definierten Potentials zum Ausdruck kommt.
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Die durch :die Spannungsquelle U2 bestimmte Basisvorspannungdes Transistors
T1 und die durch die Spannungsquellen U1 und U2 und den Spannungsteiler aus den
Widerständen R 1, R 6 und R 5 festgelegte Basisvorspannung des Transistors T2 sind
so gewählt, daß bei Anlegen des positiven Freigabepotentials an die Emitter beider
Transistoren der Transistor T1 gesperrt ist, während der Transistor T 2 Strom führt.
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Wenn dem Koppeleingang kl das positive Freigabepotential und dem Prüfeingang
p das negative
Freipotential zugeführt wird, so wird durch das Freipotential
die über Widerstand R 3 zugeführte positive Vorspannung der Basis des Transistors
T1 so weit abgesenkt, daß dieser Transistor T1 in den stromführenden Zustand gesteuert
wird und sein nun positives Kollektorpotential am Bezeichnungsausgang z als positives
Bezeichnungspotential auftritt. Außerdem verschiebt ,dieses positive Potential das
durch den Spannungsteiler aus den Widerständen R 1, R 6 und R 5 gewonnene, bis dahin
negative Potential der Basis des Transistors T2 so weit in positiver Richtung, daß
dieser Transistor T2 gesperrt wird. Damit tritt am Koppelausgang k2 das durch die
Spannungsquelle U 1 über Widerstand R 4 gelieferte negative Potential als Sperrpotential
auf.
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Wenn :dem Koppeleingang k1 das positive Freigabepotential und dem
Prüfeingang p das positive Belegtpotential zugeführt wird, dann unterstützt das
Belegtpotential,das der Basis des Transistors T1 von der Spannungsquelle U2 zugeführte
positive Potential, wodurch dieser Transistor T1 gesperrt ist und das seinem Kollektor
von der Spannungsquelle U1 zugeführte negative Potential am Bezeichnungsausgang
z als neutrales Potential auftritt. Damit bleiben die durch den Spannungsteiler
aus .den Widerständen R 1, R 6 und R 5 :geschaffenen Potentialverhältnisse unbeeinflußt,
wodurch die Basis des Transistors T2 negatives Potential erhält. Demzufolge führt
der Transistor T2 Strom, und sein positives Kollektorpotential tritt .am Koppelausgang
k2 als Freigabepotential auf.
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Wenn dem Koppeleingang k1 das negative Sperrpotential zugeliefert
wird, dann können weder Transistor T 1 noch Transistor T 2 in den
stromführenden Zustand gesteuert werden, unabhängig davon, ob der Prüfeingang p
Frei- oder Belegtpotential erhält, da der Stromfluß in beiden Transistoren jeweils
positives Emitterpotential zur Voraussetzung hat. Damit führen der Bezeichnungsausgang
z und der Koppelausgang k2 das über Widerstand R 1 bzw. über Widerstand R 4 zugeführte,
durch die Spannungsquelle U 1 bestimmte negative Potential als neutrales Potential
bzw. Sperrpotential.
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Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel eignet sich vorzugsweise
für Auswahlschaltungen, deren Bezeichnungsreihenfolge stets von einem festen Nullpunkt
ausgeht und deren Schaltstufen daher fest zu einer Kettenschaltung zusammengeschaltet
sind. Sie läßt sich auch in Auswahlschaltungen verwenden, bei .denen der Nullpunkt
in .der eingangs beschriebenen Art unwillkürlich festgelegt werden kann.. Bei dieser
Art der Nullpunktfestlegung ist aus sämtlichen Schaltstufen eine Ringschaltung gebildet
und dem Koppeleingang jeder Schaltstufe ein Kontakt vorgeschaltet. Von diesen Kontakten
ist stets einer geöffnet, der den Nullpunkt festlegt mit der Wirkung, daß die auf
ihn folgende Schaltstufe die erste in der Bezeichnungsreihenfolge ist.
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Um die wegen ihrer relativ langen Ansprechzeit manchmal unerwünschten
Kontakte zu vermeiden, wurde bereits eine Weiterbildung von Schaltstufen vorgeschlagen,
die eine praktisch trägheitslose Steuerung des Nullpunktes ermöglicht. Diese Weiterbildung
besteht darin, daß jede Schaltstufe einen zusätzlichen Eingang erhält, der über
eigene Mittel an den Koppelausgang geschaltet ist. Weitere Mittel sind gegebenenfalls
zwischen diesen zusätzlichen Eingang und die Basis des zur Schaltstufe gehörenden
Transistors zu schalten, der die Verwendung zwischen Koppeleingang und Koppelausgang
bildet. Beim Betrieb einer aus derartigen Schaltstufen aufgebauten Auswahlschaltung
wird dem Eingang einer einzigen Schaltstufe positives Potential zugeführt, das dem
Freigabepotential entspricht. Über den Koppelausgang dieser Schaltstufe erhält dann
der Koppeleingang der folgenden Schaltstufe dieses positive Potential als Freigabepotential,
wodurch diese folgende Schaltstufe zur ersten in der Bezeichnungsreihenfolge wird.
Die zwischen dem zusätzlichen Eingang und der Basis des zwischen Koppeleingang und
Koppelausgang angeordneten Transistors geschalteten Mittel haben die Aufgabe, bei
der an diesem zusätzlichen Eingang mit dem positiven Potential versehenen Schaltstufe
eine Aussteuerung des zwischen Koppeleingang und Koppelausgang angeordneten Transistors
über dessen Kollektor zu verhindern. Damit wird :dieser Transistor unter allen Umständen
gesperrt, was jedoch bei der in der Bezeichnungsreihenfolge jeweils letzten Schaltstufe
belanglos ist. Im übrigen werden durch diese zusätzliche Anordnung die Eigenschaften
der Schaltstufe nicht beeinflußt. Als an den zusätzlichen Eingang angeschaltete
Mittel lassen sich vorteilhaft Richtleiter verwenden.
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F i g. 2 zeigt .die Weiterbildung der in F i g. 1 wiedergebenen Anordnung,
die für eine Anwendung der vorstehend wiedergegebenen Maßnahme für elektronische
Steuerung es Nullpunktes zweckmäßig ,ist. Diese Schaltstufe besitzt einen zusätzlichen
Eingang n, der zur Zuführung des den Nullpunkt festlegenden positiven Potentials
dient und einerseits über einen Richtleiter G2 an den Koppelausgang k2, andererseits
über einen Richtleiter G3 an den als Vorwiderstand der Basis des Transistors T2
dienenden Widerstand R 6 des Spannungsteilers aus den Widerständen R 1, R
6 und R 5 geschaltet ist. In F i g. 2 sind diese zusätzlichen Mittel
gestrichelt gezeichnet, da sie nur die vorstehend schon beschriebene Ergänzung der
eigentlichen Schaltstufe darstellen.
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Um die ursprüngliche Funktion der Schaltstufe von diesen zur Festlegung
des Nullpunktes dienenden Mittel unbeeinflußt zu erhalten, ist die in F i g. 1 dargestellte
Schaltstufe in .der Weise weitergebildet, .daß der Bezeichnungsausgang z über einen
zusätzlichen Widerstand R 7 an den negativen Pol der Spannungsquelle U1 geschaltet
und' zwischen dem Bezeichnungsausgang z und dem Abgriff des Spannungsteilers aus
den Widerständen R 1, R 6 und R 5 ein Richtleiter G1 eingefügt ist.
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Die Beschreibung dieser Schaltstufe kann darauf beschränkt bleiben,
d'aß und in welcher Weise ihre ursprüngliche Funktion bei dieser Weiterbildung erhalten
bleibt.
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Der Richtleiter G2 hat bei einer am Koppelausgang k2 das positive
Freigabepotential abgehenden Schaltstufe die Aufgabe, dieses Freigabepotential vom
Spannungsteiler aus den Widerständen R 1, R 6 und R 5 fernzuhalten, der die Potentialverhältnisse
der Basis des Transistors T2 bestimmt. Der Richtleiter G3 hat in ähnlicher Weise
die Aufgabe, bei einer am Bezeichnungsausgang z das positive Bezeichnungspotential
abgebenden Schaltstufe das Übertreten dieses Bezeichnungspotentials zum Koppelausgang
k2 zu verhindern, welches dort das Freigabepotential vortäuschen würde.
'
Der Richtleiter G 1 verhindert, daß, das gegebenenfalls ',dem Eingang n zugeführte,
'dem Freiga_ bepotential entsprechende positive Potenti4-l zürn ]Adzeichnung-sausgang
z gelangt und :döst das positive Bezeichnungspotential vortäuscht. A_ ndererseits
ermög, licht jedoch dieser Richtläit.er G1 bei sämtlichen Schaltstufen, deren Eingang
n kein positives« Pötenfial zugeführt wird, die erforderliche Beenflussüng des Basispotentials'
des Transistors T2 durch das Kollektorpotential des Transistors T1. yDie zusätzliche
Anwhaltung des Kollektors des Transistors T'1 an den negativen Pol der Spannungsquelle
Ü1 über den Widerstand R'7 ermöglicht; diesen Tfansistor T' 1 durch das :dem Prüfeingang
p zugeführte negative Freipotential in den stromführenden Zustand au steuern, .auch
wenn dem zusätzlichen Einbang h das dem Freigabepotential entsprechende positive
Potential zugeführt wird.
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Wie aus vorstehender Beschreibung der Wirkungsweise der Auswahlschaltung
und ihrer Schaltstufen zu entnehmen, :entsteht bei jed4m $ezeichnüngsvorgang ein
Stromkreis, der ini allgemeinen Fall vom Koppeleingang kl :der jeweils ersten Schaltstufe
über deren Transistor T'2, dann über die Transistoren T2 weiterer Schaltstufen und
schließlich über der" Transistor T1 der ersten, an ihrem Prüfeingang mit Frepotential
versehenen Schaltstufe und dessen Kollektorwiderstand führt. Damit ist es ohne weiteres
zulässig, in ;sämtlichen Schaltstufen die Widerstände R 4 . Wegzulassen. In diesem
Füll tritt an die Stelle eines definierten Sperrpo tenti.als an4 Koppelausgang das
Verschwinden' eines definierten Potehtials, was jedoch für die Wirküngswese@ der
Schäitsiuferr ohne Finfiuß bleibt. . . ..