DE1268201B

DE1268201B - Flip circuit with at least two transistors

Info

Publication number: DE1268201B
Application number: DE19651268201
Authority: DE
Inventors: Eduard Strang
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-08-27
Filing date: 1965-08-27
Publication date: 1968-05-16

Description

Kippschaltung mit mindestens zwei Transistoren Gegenstand der Erfindung ist eine Kippschaltung mit mindestens zwei Transistoren, bei der zur Erzielung des Kippverhaltens der Ausgang des zweiten Transistors auf den Eingang des ersten Transistors zurückgekoppelt ist.Flip-flop with at least two transistors is the subject of the invention is a trigger circuit with at least two transistors, in which to achieve the Tipping behavior of the output of the second transistor to the input of the first transistor is fed back.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kippschaltung derart auszugestalten, daß das Halteverhältnis - insbesondere der Rückfallwert desselben - weitgehend von der Belastung unabhängig wird. Ferner soll trotz der angestrebten weitgehenden Unabhängigkeit des Halteverhältnisses eine große Flankensteilheit der Ausgangssignale erhalten bleiben.The invention is based on the object of a flip-flop circuit in this way to design that the holding ratio - in particular the fallback value of the same - is largely independent of the load. Furthermore, despite the intended largely independent of the holding ratio a large slope of the Output signals are retained.

Es sind bereits Kippschaltungen mit mindestens zwei Transistoren bekannt, bei denen zur Erzielung des Kippverhaltens das Ausgangssignal eines (zweiten) Transistors auf den Eingang eines (ersten) Transistors zurückgekoppelt wird. Wird jedoch, z. B. bei einer Verwendung in logischen Schaltungen, der Ausgang des zweiten Transistors durch Eingänge logischer Elemente belastet, so wirkt diese Belastung auf das Ausgangssignal zurück und verändert die Höhe desselben. Diese Veränderung kann - bezogen auf den niedrigsten zugelassenen Wert des Ausgangssignals - bis nahezu 1001/o betragen. Infolge der Rückkopplung des Ausgangssignals wirken sich die Veränderungen desselben ebenfalls auf das Halteverhältnis der Kippschaltung aus, wodurch insbesondere eine unerwünschte Beeinflussung des Rückfallwertes auftritt.There are already known flip-flops with at least two transistors, where the output signal of a (second) transistor is used to achieve the breakover behavior is fed back to the input of a (first) transistor. However, z. B. when used in logic circuits, the output of the second transistor loaded by inputs of logic elements, this load acts on the output signal back and changed the height of the same. This change can - based on the lowest permitted value of the output signal - up to almost 1001 / o. As a result of the feedback of the output signal, the changes affect the same also on the hold ratio of the flip-flop circuit, whereby in particular a undesired influence on the fallback value occurs.

Ferner ist bereits ein Verstärker mit Kippeigenschaften, die durch überkritische Mitkopplung verstärkter Größen auf den Eingang des Verstärkers erzeugt sind, bekanntgeworden, bei dem auf eine Steuerspannungsquelle ein elektrisches Ventil folgt, der Mitkopplungszweig für eine stark überkritische Mitkopplung bemessen ist und Mittel zur Begrenzung der durch Mitkopplung erzeugbaren Steuergrößen vorgesehen sind (deutsches Patent 1179 989). Der bekannte Verstärker stellt zwar ebenfalls eine Kippschaltung mit mindestens zwei Transistoren dar, wobei parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors ein Spannungsteiler mit einem nichtlinearen Element angeordnet ist, an dem bei Sperren des zweiten Transistors eine annähernd konstante Spannung abfällt, jedoch wird diese Spannung nicht auf die Basis des ersten Transistors zurückgekoppelt. Damit wirken sich auch in diesem Fall Veränderungen des Ausgangssignals auf das Halteverhältnis der Kippschaltung aus.Furthermore, there is already an amplifier with tilting properties, which by means of Supercritical positive feedback of amplified variables on the input of the amplifier is generated have become known in which an electric valve is connected to a control voltage source follows, the positive feedback branch is dimensioned for a strongly supercritical positive feedback and means are provided for limiting the control variables that can be generated by positive feedback are (German Patent 1179 989). The well-known amplifier also provides a flip-flop with at least two transistors, being parallel to the emitter-collector path of the second transistor, a voltage divider is arranged with a non-linear element is at which an approximately constant voltage when the second transistor is turned off drops, but this voltage is not fed back to the base of the first transistor. Changes in the output signal also have an effect on the in this case Hold ratio of the toggle switch off.

Diese unerwünschte Beeinflussung des Halteverhältnisses läßt sich nach der Erfindung auf einfache Weise bei einer Kippschaltung mit mindestens zwei Transistoren vermeiden, bei der zur Erzielung des Kippverhaltens der Ausgang des zweiten Transistors auf den Eingang des ersten Transistors zurückgekoppelt und parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors ein Spannungsteiler mit einem nichtlinearen Element angeordnet ist, wobei an dem mit dem Emitter des zweiten Transistors verbundenen nichtlinearen Element bei Sperren des zweiten Transistors eine annähernd konstante Spannung abfällt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Verbindungspunkt des nichtlinearen Elementes mit einem Widerstand des Spannungsteilers über einen weiteren Widerstand mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist.This undesirable influence on the holding ratio can be according to the invention in a simple manner with a toggle switch with at least two Avoid transistors in which the output of the second transistor fed back to the input of the first transistor and in parallel to the emitter-collector path of the second transistor, a voltage divider with a nonlinear element is arranged, being at the one with the emitter of the second transistor connected nonlinear element when blocking the second transistor approximately one constant voltage drops. According to the invention this is achieved in that the Connection point of the non-linear element with a resistor of the voltage divider is connected to the base of the first transistor via a further resistor.

Zweckmäßigerweise sind dabei das vom Ausgang des zweiten Transistors über einen Widerstand und das vom Spannungsteiler über einen Widerstand abgeleitete Rückkopplungssignal etwa gleich groß bemessen. Dadurch wird sowohl eine wesentliche Herabsetzung der Belastungsabhängigkeit des Rückfallwertes der Kippschaltung erzielt als auch eine große Flankensteilheit des Ausgangssignals erreicht. Darüber hinaus ergibt sich durch die erfindungsgemäße zusätzliche Rückkopplung eine größere Unabhängigkeit des Halteverhältnisses gegenüber Schwankungen der Versorgungsspannung.Appropriately, these are from the output of the second transistor via a resistor and that derived from the voltage divider via a resistor Feedback signal measured about the same size. This makes both an essential Reduction of the load dependency of the dropout value of the flip-flop circuit achieved as well as a large edge steepness of the output signal. Furthermore the additional feedback according to the invention results in greater independence of the holding ratio against fluctuations in the supply voltage.

Mit besonderem Vorteil läßt sich jedoch die erfindungsgemäße Maßnahme bei- Kippschaltungen mit drei Transistoren anwenden, bei denen vom Kollektor eines dritten Transistors ein zum Ausgang des zweiten Transistors antivalentes Signal abgegriffen wird. In diesem Fall wird günstigerweise der Spannungsteiler unter Verwendung des dritten Transistors - und zwar dessen Basis-Emitter-Strecke -sowie dem zur Ableitung der Basisspannung bereits vorhandenen Spannungsteiler gebildet. Die erfindungsgemäße Maßnahme läßt sich in diesem Fall bereits unter Verwendung nur eines zusätzlichen Widerstandes ausführen.However, the measure according to the invention can be particularly advantageous Use with flip-flops with three transistors, with those from the collector one third transistor a signal complementary to the output of the second transistor is tapped. In this case, the voltage divider is favorably used of the third transistor - namely its base-emitter path - as well as the one for derivation the base voltage already existing voltage divider is formed. The inventive Action can be taken in this case already using only one perform additional resistance.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer Kippschaltung mit drei Transistoren, die auch als Stromtrigger bezeichnet wird, näher erläutert werden.In the following, the invention is to be based on the in the figure schematically illustrated embodiment of a flip-flop with three transistors that is also referred to as a current trigger, are explained in more detail.

Die Kippschaltung besteht aus einem ersten Transistor 1, einem zweiten Transistors 2 sowie einem dritten Transistor 3. Das Kippverhalten wird durch die Rückkopplung des vom zweiten Transistor 2 abgegebenen, an einer Klemme 18 abgegriffenen Ausgangssignals über einen Widerstand 5 auf den Eingang des ersten Transistors 1 erzielt. Das Eingangssignal der Kippschaltung wird über die Klemme 20 sowie die Widerstände 4, 6 und die Diode 7 zugeführt. Die Basis von 1 ist an den Verbindungspunkt der Widerstände 4, 6 angeschlossen. Die Widerstände 4, 6 bilden einen Spannungsteiler. Die gleichsinnig mit der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 1 gepolte Diode 7 dient der Kompensation des Temperaturganges des Ansprechwertes der Kippschaltung.The flip-flop consists of a first transistor 1 and a second Transistor 2 and a third transistor 3. The flip-flop behavior is through the Feedback of the output from the second transistor 2, tapped at a terminal 18 Output signal via a resistor 5 to the input of the first transistor 1 achieved. The input signal of the multivibrator is via terminal 20 and the Resistors 4, 6 and the diode 7 are supplied. The base of 1 is at the connection point of the resistors 4, 6 connected. The resistors 4, 6 form a voltage divider. The diode 7 polarized in the same direction as the base-emitter path of the transistor 1 is used to compensate for the temperature response of the trigger value of the trigger circuit.

Der Emitter des Transistors 1 ist - in gleicher Weise wie die Emitter der Transistoren 2, 3 - direkt an die Bezugspotential führende Leitung 21 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 1 ist über einen Kollektorwiderstand 8 - entsprechend 2 über 11 bzw. 3 über 14 - an die Versorgungsleitung 22 angeschlossen. Die Versorgungsspannung liegt über die Klemmen 15, 16 an. Mit dem Kollektor des Transistors 3 ist weiter noch die Klemme 17 verbunden, von der ein Ausgangssignal abgegriffen werden kann, daß zu dem an Klemme 18 anliegenden Signal antivalent ist. Mit anderen Worten, wenn der Transistor 2 leitend (gesperrt) ist, ist der Transistor 3 - sowie auch der Transistor 1 - gesperrt (leitend). Am Ausgang 18 liegt dann 0-Signal (L-Signal), am Ausgang 17 L-Signal (0-Signal) an. Dieses Verhalten wird durch die Ableitung der Basisspannung für den Transistor 2 (bzw. 3) mittels Widerstände 9, 10 (bzw. 12, 13) erreicht, die parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 1 (bzw. 2) liegen und wobei der Verbindungspunkt der Widerstände 9, 10 (bzw. 12, 13) an die Basis des Transistors 2 (bzw. 3) angeschlossen ist.The emitter of the transistor 1 is - in the same way as the emitters of the transistors 2, 3 - connected directly to the line 21 carrying reference potential. The collector of the transistor 1 is connected to the supply line 22 via a collector resistor 8 - correspondingly 2 via 11 or 3 via 14 . The supply voltage is applied via terminals 15, 16. Terminal 17 is also connected to the collector of transistor 3, from which an output signal can be tapped that is complementary to the signal applied to terminal 18. In other words, when transistor 2 is conductive (blocked), transistor 3 - as well as transistor 1 - is blocked (conductive). A 0 signal (L signal) is then present at output 18 and L signal (0 signal) at output 17. This behavior is achieved by deriving the base voltage for transistor 2 (or 3) by means of resistors 9, 10 (or 12, 13) which are parallel to the collector-emitter path of transistor 1 (or 2) and where the connection point of the resistors 9, 10 (or 12, 13) is connected to the base of the transistor 2 (or 3).

Außerdem ist nach der Erfindung ein Widerstand 19 vorgesehen, durch den die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 3 auf die Basis des Transistors 1 zurückgekoppelt ist. - Im folgenden soll jedoch vorerst bei der Beschreibung der Wirkungsweise der Widerstand 19 außer Betracht bleiben.In addition, a resistor 19 is provided according to the invention, through the base-emitter voltage of transistor 3 to the base of transistor 1 is fed back. - In the following, however, the description of the The way in which the resistor 19 works are disregarded.

Liegt an 20 kein Eingangssignal an, so sind der Transistor 1 gesperrt, der Transistor 2 leitend und der Transistors 3 gesperrt. Am Ausgang 18 liegt dann praktisch Bezugspotential und damit 0-Signal an. Etwaige an 18 angeschaltete Belastungen wirken sich in diesem Fall nicht aus. Tritt nun jedoch an 20 ein Eingangssignal auf, so werden der Transistor 1 leitend, der Transistor 2 gesperrt und der Transistor 3 leitend. Das am Ausgang 18 dann auftretende L-Signal wird über den Widerstand 5 zurückgekoppelt und bewirkt ein sofortiges Umschalten der Kippstufe. Dieses L-Signal entspricht bei unbelastetem Ausgang 18 praktisch der an 15 anliegenden Bezugsspannung von beipielsweise 12 V. Es kann durch an 18 angeschlossene Belastungen bis auf z. B. 7 V herabgesetzt werden. Damit wird ebenfalls das über den Widerstand 5 zurückgekoppelte Signal herabgesetzt, wodurch sich dann in unerwünschter Weise vor allem der Rückfallwert der Kippschaltung verändert.If there is no input signal at 20, transistor 1 is blocked, transistor 2 is conductive and transistor 3 is blocked. At the exit 18 is then practically reference potential and thus 0 signal. Any loads connected to 18 have no effect in this case. However, if there is now an input signal at 20 on, the transistor 1 is conductive, the transistor 2 is blocked and the transistor 3 conductive. The L signal then occurring at output 18 is transmitted via the resistor 5 is fed back and causes the flip-flop to be switched over immediately. This L signal corresponds practically to the reference voltage applied to 15 when output 18 is unloaded of for example 12 V. It can be caused by loads connected to 18 up to z. B. 7 V are reduced. This is also what is fed back via the resistor 5 Signal reduced, which then in an undesirable manner, especially the dropout value the toggle switch changed.

Eine weitgehende Unabhängigkeit des Halteverhältnisses, insbesondere des Rückfallwertes, von der an 18 anliegenden Belastung sowie von Schwankungen der an 13 anliegenden Versorgungsspannung läßt sich nun durch Ableiten des Rückkopplungssignals für den Eingang des Transistors 1 über einen Widerstand 19 von der Basis des Transistors 3 erzielen. Die Basis-Emitter-Spannung von 3 wird zwar ebenfalls vom Transistor 2 geschaltet, jedoch ist diese Spannung bei leitendem Transistor 3 annähernd konstant und damit von der an 18 anliegenden Belastung unabhängig. Durch das über 19 abgeleitete Rückkopplungssignal läßt sich also die störende Beeinflussung des Rückfallwertes der Kippschaltung vermeiden.A large degree of independence of the holding relationship, in particular the relapse value, the load applied to 18 and fluctuations in the at 13 applied supply voltage can now be obtained by deriving the feedback signal for the input of transistor 1 through a resistor 19 from the base of the transistor 3 achieve. The base-emitter voltage of 3 is indeed also from the transistor 2, but this voltage is approximately constant when transistor 3 is conductive and thus independent of the load applied to 18. Derived by the over 19 The feedback signal can therefore interfere with the fallback value avoid the toggle switch.

Ist aber nur diese Rückkopplung wirksam, so zeigt sich eine andere Schwierigkeit. - Die Kippschaltung zeigt zwar in diesem Fall bei einem Sperren des Transistors 2 ein gutes Kippverhalten, da sich mit dem Sperren 2 sofort ein über den Rückkopplungswiderstand 19 wirksames Signal an der Basis-Emitter-Strecke von 3 aufbaut. Wird jedoch der Transistor 2 leitend, so macht sich diese Anderung über den Widerstand 19 erst bemerkbar, wenn die an der Basis des Transistors 3 anliegende Spannung unter den Wert der Basis-Emitter-Spannung des leitenden Transistors absinkt. Das Rückfallen erfolgt schleichend, und die Flankensteilheit des an 18 abgegriffenen Signals wird verschlechtert, obwohl der Rückfallwert genau definiert ist. Wird jedoch außer einer Rückkopplung über den Widerstand 19 noch eine Rückkopplung über den Widerstand 5 vorgesehen, so läßt sich sowohl eine gute Flankensteilheit des Signals an der Klemme 18 erzielen, als auch eine weitgehende Unabhängigkeit des Halteverhältnisses von der an 18 anliegenden Belastung sowie von Schwankungen der Versorgungsspannung erreichen. Zweckmäßigerweise werden dazu beide Rückkopplungssignale etwa gleich groß bemessen.But if only this feedback is effective, then another appears Difficulty. - In this case, the toggle switch shows when the Transistor 2 has a good flip-over behavior, since blocking 2 immediately turns over the feedback resistor 19 effective signal at the base-emitter path of 3 builds up. However, if the transistor 2 becomes conductive, this change is over the resistor 19 only noticeable when the applied to the base of the transistor 3 Voltage drops below the value of the base-emitter voltage of the conductive transistor. The fallback is creeping, and the edge steepness of that tapped at 18 Signal is degraded even though the fallback value is precisely defined. Will however in addition to a feedback via the resistor 19, a feedback via the Resistor 5 is provided, so both a good edge steepness of the signal Achieve at the terminal 18, as well as an extensive independence of the holding ratio the load applied to 18 and fluctuations in the supply voltage reach. For this purpose, both feedback signals are expediently approximately the same sized large.

Sofern zur Ableitung des Rückkopplungssignals über den Widerstand 19 kein dritter Transistor 3 -wie im Ausführungsbeispiel - vorhanden ist, wird ein Spannungsteiler vorgesehen, der parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 2 liegt. Dieser würde dann beispielsweise aus einem Widerstand 12 und einer Diode (an Stelle des Widerstandes 13) bestehen, wobei von der Schleusenspannung der Diode das Rückkopplungssignal abgeleitet wird.Provided for deriving the feedback signal via the resistor 19 no third transistor 3 - as in the exemplary embodiment - is present, a Voltage divider provided in parallel to the emitter-collector path of the transistor 2 lies. This would then, for example, consist of a resistor 12 and a diode (instead of the resistor 13) exist, whereby from the lock voltage of the diode the feedback signal is derived.

Claims

Claims: 1. flip-flop circuit with at least two transistors, in which the output of the second transistor is fed back to the input of the first transistor to achieve the flip-flop behavior and a voltage divider with a non-linear element is arranged parallel to the emitter-collector path of the second transistor, with an the nonlinear element connected to the emitter of the second transistor when the second transistor is blocked, an approximately constant voltage drops, characterized in that the connection point of the nonlinear element (3) with a resistor (12) of the voltage divider (12, 13, 3) over a further resistor (19) is connected to the base of the first transistor (1) .

2. flip-flop circuit according to claim 1, characterized in that the feedback signal derived from the output of the second transistor (2) via a resistor (5) and the feedback signal derived from the voltage divider (12, 13, 3) via a resistor (19) are of approximately the same size .

3. flip-flop circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage divider (12, 13, 3) is formed using a third transistor (3). Considered publications: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1148 261, 1179989.