DE1293218B - Schaltungsanordnung fuer einen statischen elektronischen Impulszaehler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung Hilfe der Koinzidenzgatter über Kreuz gekoppelt für einen statischen elektronischen Impulszähler mit sind, derart, daß sie in Abhängigkeit von bestimmten zwei zwei Zustände aufweisenden Übersetzungs- Permutationen der Eingangssignale und von Signalen Schaltungen, die jeweils einen Eingang und einen an ihren Ausgängen entweder im gleichen Zustand ersten und einen zweiten Ausgang besitzen, einer 5 oder in unterschiedlichen Zuständen arbeiten. Eingangssignale aufnehmenden Einrichtung, die die Ein älterer Vorschlag betrifft ebenfalls statische

Übersetzungsschaltungen zur Ausführung von Zäh- Zähler, also solche ohne Kondensatoren. Diese Zähler hingen veranlaßt, und einer Vielzahl von Koinzidenz- sind jedoch nur durch eine bauliche Veränderung, gettern, die so geschaltet sind, daß sie die Eingangs- nicht aber durch Anlegen von Steuersignalen umsignale von der diese aufnehmenden Einrichtung an io kehrbar. Auch geht die Zählinformation verloren, die Eingänge der Übersetzungsschaltungen koppeln-. wenn die Zählrichtung umgekehrt wird, ohne vorher Umkehrbare Zähler finden zunehmend weitgehende den Zählwert zu entfernen. Nach dem älteren VorAnwendung, z. B. im digitalen Demoludator sowie in schlag werden getrennte Eingangssignalquellen beanderen Teilen von Datenübertragungssystemen, auch nutzt, um die erwünschte Umkehrbarkeit zu ermehrstufigen Systemen. Es ist daher wünschenswert, 15 reichen. Eine Quelle muß ausgeschaltet sein und die daß die umkehrbaren Zähler leicht herzustellen und andere komplementäre Ausgangssignale zu erzeugen, wirksam zu betreiben sind und daß sie minimalen um die Gatter in den richtigen Zustand zu bringen, Raum einnehmen. damit sie die komplementären Richtungssteuersignale

Die Technik der integrierten Schaltungen ermög- liefern. Nach der Erfindung sind solche getrennte licht es, die Größe wesentlich herabzusetzen und die 20 Quellen für die Richtungssteuerung nicht erforderlich. Wirksamkeit von Schaltungen, z. B. von binären Außerdem wird nach dem älteren Vorschlag eine Zählern, zu erhöhen, die zur Zeit als Schaltungen spezielle Eingangslogik benutzt, die eine Anpassung mit diskreten Elementen bekannt sind. Umkehrbare an die beiden Quellen für die ankommenden Zählbinäre Zähler, die normalerweise eine kapazitive signale bewirkt. Nach der Erfindung ist eine ent-Kopplung erfordern, können jedoch in ihrer der- 25 sprechende Logik nicht erforderlieh. Die bistabilen zeitigen Form nicht mit Vorteil als integrierte Schal- Schaltungen des älteren Vorschlags sind völlig vertungen ausgeführt werden, da Kondensatoren in schieden von den erfindungsgemäßen Übersetzungsintegrierten Schaltungen eine Reihe nachteiliger Pro- schaltungen und weisen auch keinen Ausgang auf, bleme aufwerfen. Hierher gehören die begrenzte der ausschließlich durch einen weiteren Ausgang maximale Kapazität, große parasitäre Störungen, 30 der gleichen Schaltung gesteuert wird. Außerdem ist kapazitive Modulationseffekte und die Notwendigkeit nach dem älteren Vorschlag keine Anordnung vorgebesonderer Herstellungsschritte. sehen, bei der die beiden Übersetzungsschaltungen

Das allgemeine Problem besteht daher darin, einen einer Stufe gleichzeitig entweder im gleichen Zustand umkehrbaren binären Zähler zu schaffen, der kapa- oder in entgegengesetzten Zuständen betrieben werzitive Elemente vermeidet und leicht als integrierte 35 den, und zwar in Abhängigkeit von der Permutation Schaltung ausgeführt werden kann, wobei speziell und von Eingangs- und Rückkopplungssignalen. Die die Zahl der erforderlichen Schaltungselemente klein beiden Hälften der bistabilen Schaltungen nach dem gehalten werden soll, um die erforderliche Halbleiter- älteren Vorschlag arbeiten vielmehr niemals im fläche der integrierten Schaltung klein halten zu kön- gleichen Zustand.

nen, ferner eine umkehrbare Steuerung ohne Verlust 4° Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, der gespeicherten Zählinformation ermöglicht wird, daß die Koinzidenzgatter logische Dioden-Widerdurchweg Gleichsrromkdpplungen benutzt werden stands-Gatter sein können.

und ohne logische Eingangsschaltungen ausgekommen Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß bei

wird. einer Ausführung der Erfindung die Koinzidenzgatter

Eine bekannte binäre Triggerschaltung ist unter 45 der Zählerstufen in Form eines Mehrfach-Emitter-Verwendung von NOR-Gattern aufgebaut. Bei dieser transistorelements für jedes Gatter ausgeführt werden bekannten Schaltung ist aber kerne Möglichkeit vor- können, so daß die Herstellungsverfahren der integesehen, sie reversibel zu machen, weil nach einer grierten Schaltungen erleichtert werden, die Anzahl Anpassung an eine reversible Betriebsweise so viel der erforderlichen Schaltungsverbindungen herab-Transistorelemente erforderlich werden, daß die zur 50 gesetzt wird und die Arbeitsgänge, die zur Herstel-Verwirklichung einer integrierten Schaltung benötigte lung der vollständigen Zählerstufe notwendig sind, Fläche eines Halbleiterplättchens zu groß würde und klein gehalten werden.

den Zähler für den praktischen Einsatz zu aufwendig Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der

machen würde. Zeichnung beschrieben; es zeigt

Es ist auch ein umkehrbarer Zähler des binär 55 F i g. 1 ein elektrisches Schaltbild einer Ausführung codierten Dezimaltyps bekannt, bei dem ebenfalls eines erfindungsgemäßen Zählers, jedes Eingangssignal zu einer NOR-Schaltung geht. Fig. 2A und 2B eine Form der in Fig. 1 ver-

Auch hier sind die Anzahl der einzelnen Schaltungs- wendeten logischen Schaltung, bauelemente viel zu groß, als daß ein solcher Zähler Fig. 3, 4A und 4B abgeänderte Formen der in

eine wirtschaftliche Lösung für binäre Zählvorgänge 60 F i g. 1 verwendeten logischen Schaltung und darstellen würde. Fig. 5A und 5B Spannungsdiagramme, welche

Erfindungsgemäß ist nun zur Lösung der vor- die Arbeitsweise der Erfindung erläutern. stehend angegebenen Aufgabe für eine Schaltungs- In F i g. 1 ist der umkehrbare Binärzähler darge-

anordnung der einleitend beschriebenen Art vorge- stellt. Er enthält die Zählerstufen 10, 11 und 12, die sehen, daß die Ausgangsanschlüsse wenigstens eines 65 sämtlich gleich sind. Infolgedessen ist nur die Stufe 10 der Vielzahl von Koinzidenzgattern direkt an Ein- im einzelnen dargestellt. Wenn es für eine bestimmte gänge beider Übersetzungsschaltungen angeschaltet Anwendung erwünscht ist, können mehr Stufen in sind und daß die beiden Übersetzungsschaltungen mit den Zähler eingefügt werden, wie es durch die ge-

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strichelten Verbindungen zwischen den Stufen 11 34, 35 und 36 und über die gleichgepolten Dioden und 12 angedeutet ist. Eine Eingangsimpulsquelle 13 37, 38 und 39 mit der Klemme 33 verbunden, um liefert zu zählende Signale, wobei diese Signale auf die Arbeitsweise des Gatters in bekannter Weise zu den Ausgangsanschlüssen 16 und 17 in bezug zur steuern. So spannt bei der in Fig. 2A dargestellten Erde in symmetrischer Form geliefert werden. Die 5 Form die Koinzidenz von positiven Signalen an den beiden komplementären Formen dieser Eingangsim- erwähnten Eingangsanschlüssen alle Dioden 37, 38 pulssignale sind mit T und T bezeichnet, wobei das und 39 auf einen nichtleitenden Zustand vor, so daß Signal T in Fig. 5A dargestellt ist. Die Quelle 18 Strom von der Quelle31 über den Widerstand 32 liefert an den Ausgängen 19 und 20 Richtungssteuer- und die Dioden 40 und 41 zu den Gatterausgangssignale an jede Stufe des Zählers. Die beiden korn- io klemmen 42 und 43 fließen kann. Jedoch kann bei plementären Formen der Richtungssteuersignale sind Vorhandensein von wenigstens einer Erdverbindung mit C und ü bezeichnet, sie haben während einer an einer Eingangsklemme des Gatters Strom von der vorgegebenen Zählrichtung eine konstante Spannung. Quelle 31 über die entsprechende Eingangsdiode

Die Eingangssignale von der Quelle 13 und der fließen, so daß die Ausgangsdioden 40 und 41 in Quelle 18 zum Zähler sind Signale mit zwei Zu- 15 einen nichtleitenden Zustand gehalten werden, wobei ständen; sie werden in einer vorbestimmten Phasen- bewirkt wird, daß die Ausgangsklemmen 42 und 43 beziehung mit Änderungen des Zustande geliefert, erdfrei sind. Jeder der Ausgänge 42 und 43 kann bei derart, daß sie den Zustand nicht gleichzeitig ändern. einer bestimmten Anwendung der Schaltung selbst-Diese Beziehung zwischen den Quellen 13 und 18 verständlich weggelassen werden,
wird durch den Ausgang eines Zeitgebers 21 fest- ao Die Koinzidenzgatter für die Zählerstufe 10 ergelegt, der ein Signal liefert, wie es z. B. in Fig. 5A halten Eingangssignale von der Quelle 13 und Richdargestellt ist. Der Zeitgeber 21 stellt bei einer prak- tungssteuersignale von der Quelle 18 über Gleichtischen Anwendung der Schaltung eine zentrale stromkopplungskreise. So ist der Ausgang T der Steuerung dar. In einem derartigen Fall ändert der Quelle 13 mit den Gattern 23, 27, 28 und 30 gekop-Ausgang der Quelle 13 den Zustand nur bei positiven 25 pelt. Der Ausgang T ist mit den Gattern 26 und 29 Zeitgebersignalsprüngen, wie es in Fig. 5A darge- gekoppelt. Ebenso ist der Ausgange der Quelle 18 stellt ist. Die Quelle 18 ist vorteilhafterweise so ein- mit den drei Gattern 23, 27 und 29 gekoppelt, wähgerichtet, daß sie ihren Zustand nur bei negativen rend der Ausgang ü mit den Gattern 26, 28 und 30 Zeitgebersignalsprüngen ändert, sie enthält einen gekoppelt ist. Alle obenerwähnten Koinzidenzgatter Kippschalter 18 a, mit dem eine Änderung der Rieh- 30 sprechen auf die Signale von den Quellen 13 und 18 tung veranlaßt werden kann. Bei dem der Betätigung an, um die Rückkopplung und die Querkopplung in des Schalters 18 α folgenden negativen Zeitgeber- ihrer multistabilen Zählersrufe 10 zu steuern,
sprang wird der Zustand der Ausgangssignale der In der Zählerstufe 10 sind zwei elektrische VerQuelle 18 geändert. Bei manchen Anwendungen ist stärker, im folgenden auch Übersetzungsschaltungen es vorteilhaft, eine herkömmliche Invertierungs- 35 genannt, 46 und 47 enthalten, die im wesentlichen schaltung zu verwenden, um sicherzustellen, daß die den gleichen Aufbau haben. Die Schaltung 46 enthält komplementären Ausgänge der Quellen 13 und 18 die Transistoren 48 und 49, die als Emitterbasisihren Zustand in jedem Fall im wesentlichen zur verstärkerstufen geschaltet sind, welche so miteingleichen Zeit ändern. Die Einzelheiten der Quellen ander gekoppelt sind, daß sie in Hintereinander-13,18 und 21 wie auch die Herstellung der beschrie- 40 schaltung arbeiten, wobei der Ausgang des Verbenen Beziehungen sind bekannt und bilden keinen stärkers, der den Transistor 48 enthält, den Ver-Teil der vorliegenden Erfindung. stärker des Transistors 49 steuert. Die beiden Ver-

Mit den Ausgangsanschlüssen der Zählerstufe 12 stärker sind in ihrer Hintereinanderschaltung gleichist eine Verbraucherschaltung 22 irgendeines geeig- stromgekoppelt, und zwar mit Hilf e eines Widerstands neten Typs gekoppelt. Selbstverständlich können die 45 50, der zwischen die Kollektorelektrode des Tranmehrfachen Ausgangssignale auch mit Vorteil von sistors 48 und die Basiselektrode des Transistors 49 allen Stufen parallel abgenommen werden, wenn es geschaltet ist. Zwischen der Erde und der Basisfür eine bestimmte Anwendung der Schaltung zweck- elektrode des Transistors 48 liegt ein Widerstand 51, mäßig ist. um die Transistor-Abschaltzeit in bekannter Weise

Die Zählerstufe 10 enthält sechs Koinzidenzgatter 50 zu verkürzen. Der Transistor 48 ist in seiner Emitter-23, 26, 27, 28, 29 und 30, die jeweils drei Eingangs- basisverstärkerstufe entweder so vorgespannt, daß er anschlüsse und wenigstens einen Ausgangsanschluß sich im nichtleitenden Sperrzustand oder im leitenden haben. Ein schematisches Schaltbild einer logischen Zustand befindet. Diese beiden Zustände werden Diodenwiderstandsform eines derartigen Gatters ist unter dem Einfluß der »niedrigen« bzw. der »hohen« in Fig. 2A dargestellt, während die entsprechende 55 Spannung von Ausgangssignalen hervorgebracht, die schematische Darstellung in Fig. 2B gezeigt ist. am Eingangsanschluß an der Basiselektrode des Dieser Gattertyp wird vorteilhafterweise verwendet, Transistors 48 von den Koinzidenzgattern der Zählerweil er keine Kondensatoren enthält. Jedes derartige stufe gleichstrommäßig anliegen. Es wird daher beGatter enthält eine Potentialquelle 31, die schema- wirkt, daß die Verstärkerschaltung des Transistors tisch durch ein eingekreistes Polaritätszeichen dar- 60 49 zu den Zeiten leitend oder nichtleitend ist, wenn gestellt ist, das die Polarität der Quellenklemme an- der Transistor 48 nichtleitend bzw. leitend ist.
gibt, welche mit dem Schaltungspunkt verbunden ist, Die Übersetzerschaltung 47 gleicht der Schaltung an dem sich der Kreis befindet. Die Klemme der 46, sie enthält zwei Transistoren 52 und 53, die so Quelle mit entgegengesetzter Polarität ist mit Erde geschaltet sind, daß unter dem Einfluß von gleichverbunden. Jedes Gatter enthält ferner einen Wider- 65 strommäßig eingekuppelten Ausgangssignalen von stand 32, der die Quelle 31 mit einem gemeinsamen den Koinzidenzgattern der Zählerstufe die genannte Verbindungspunkt verbindet, z.B. der Klemme33. Arbeitsweise entsteht. Für die Transistoren49und53 Die Eingangssignale sind über die Eingangsklemmen sind die Kollektorpotentialquellen 54 und 55 vorge-

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sehen, doch braucht im allgemeinen nur der Tran- angegebene Signal auf seinem niedrigen Spannungssistor 53 eine derartige Quelle, weil seine Schaltung wert.

Strom aus der Stufe heraus liefern muß. Die Quelle Aus Fig. SA wird ersichtlich, daß jeder Sprung

54 kann weggelassen werden. In diesem Fall nimmt im Signal T bewirkt, daß eine der Übersetzungs-

der Transistor 49 Strom aus der Quelle 31 des Gatters 5 schaltungen 46 und 47 den leitenden Zustand ändert.

26 oder des Gatters 27. Es ist nur eine Form jedes Signals dargestellt, doch

Die beiden Übersetzungssehaltungen46 und 47 erzeugt die Schaltung der Fig. 1 auch die komplehaben jeweils zwei Ausgangsanschlüsse, um an ihren mentären Formen. Es ist ein wesentliches zeitliches beiden Transistorkollektorelektroden komplementäre Nacheilen zwischen jedem Sprung für das Eingangs-Ausgangssignale zu liefern. So ist in der Übersetzungs- ίο signal T" und dem Ansprechen der entsprechenden schaltung 46 ein Ausgang der Kollektorelektrode des Übersetzungsschaltung vorhanden. Diese Verzöge-Transistors 49 mit F₁ bezeichnet, er ist mit den Ein- rung wird-durch die notwendige Verzögerung im gangen der Gatter 26 und 27 gleichstromgekoppelt, Ansprechen der Übersetzungsschaltung verursacht, um zu ausgewählten Zeiten an ihren eigenen Ein- die Halbleitereinrichtungen eigen ist, sie ist in gangsanschluß und an den Eingangsanschluß der 15 Fig.5A jedoch unmaßstäblich dargestellt, um ihr Übersetzungsschaltung 47 eine Rückkopplung zu Vorhandensein klar zu zeigen. Der Verzögerung muß liefern. Die Übersetzungsschaltung 46 hat einen zu- wenigstens so groß wie die Sprungzeit des Steuersätzlichen, mit Y₁ bezeichneten Ausgangsanschluß, signals T sein, so daß keine falschen Sprünge in den der von der Kollektorelektrode des Transistors 48 zu Ausgangssignalen der Stufe während eines Eingangseinem Eingang des Gatters 23 gleichstromgekoppelt ao signalsprungs vorhanden sind,
ist, um zu ausgewählten Zeiten eine Querkopplung Fig.5A zeigt ferner, daß beim Äbwärtszählen, zum Eingang der Übersetzungsschaltung 47 zu lief ern. d. h., wenn das Steuersignal C hoch und das Signal U In gleicher Weise besitzt die Übersetzüngsschaltung niedrig liegt, jeder positive Sprung von T, z. B. kurz 47 gleichstromgekoppelte Rückkopplungswege.-Einer nach den Zeiten t_z und t₇ bewirkt, daß die Überdieser Wege, der mit Y₂ bezeichnet ist, kommt von 25 setzungsschaltung47 den Zustand ändert, z.B. nach der Kollektorelektrode des Transistors 53 und liefert den Zeiten i₄ und t_s. Jeder negative Sprung, z. B. zu ausgewählten Zeiten eine Rückkopplung über die nach den Zeiten t_t und t₅ bewirkt, daß die ÜberGatter 29 und 30 zu den Eingangsanschlüssen beider setzungsschaltung 46 den Zustand ändert, z.B. nach Übersetzungsschaltungen. Die Übersetzungsschaltung den Zeiten t₂ und t_%. Die entsprechenden Änderungen 47 hat ferner eine zweite Rückkopplüngsverbindüng 30 am Ausgang Eins der Stufe 10 werden dem Ein- Y₂ von der Kollektorelektrode des Transistors 52 gang T der Stufe 11 zugeführt, um die Übersetzungsüber das Gatter 28 zum Eingang der Übersetzungs- schaltung 47 in Tätigkeit zu setzen; dies setzt sich schaltung 46< Für die binaren Ausgangssignale Null für den Betrieb, in der Abwärtszählform durch den und Eins werden die Ausgangssignale für die Zähler- Zählerzug fort. Wenn z. B. sämtliche Stuf en im ZustufelO an den Kollektorelektroden der Transistoren 35 stind Null bleiben, stellt ein einziger Eingangssignal-52 und 53 entnommen. Diese Ausgangssignale bilden Sprung den Zähler in den Zustand Eins zurück. In die Zähleingangssignale T und T für die folgende der Abwärtszählform verwendet die Stufe Ausgänge Zählerstufe U. . der Gatter 23, 27 und 29 und arbeitet als binärer

Von außen her gesehen spricht die Zählerstufe 10 Kippzähler.

auf die Eingangssignale mit zwei Zuständen und auf 40 Eine Betätigung des Kippschalters 18a in Fig. 1 die Richtungssteuersignale mit zwei Zuständen an. bringt C auf einen niedrigen und ü auf einen hohen Die Ausgangssignalfrequenz jeder Stufe ist die Hälfte Pegel, um das Aufwärtszählen einzuleiten. Fig. 5B der Eingangssignalfrequenzder Stuf e. Jedoch ergeben zeigt diese Form in bezug auf das gleiche Signal Γ sich innerhalb der Stufe auf Grund der Arbeitsweise der Fig. 5A, doch unter Verwendung entsprechender beiden Übersetzungskreise unter dem Einfluß der 45 der anderer Zeitbezeichnungen. Nunmehr ändert die Koinzidenzgatter der Zählerstufe mehrfache Stabili- Übersetzungsschaltung 47 ihren Zustand bei negatätsbedingungen als Funktion von verschiedenen tiven Sprüngen von T, z. B. kurz nach den Zeiten i₁₀ vorbestimmten Zählstellungen, Richtungssteuer- und t_u, wie es im Schema angegeben ist. Die Schalsignalen und Ausgangssignalen von den Übersetzungs- tung 46 ändert ihren Zustand bei positiven Sprüngen, schaltungen. Die in Fig.5A und 5B dargestellten 50 z.B. kurz nach den Zeitenϊ₁₂ und t₁₆. Diese Signal-Ausgangssignale haben die Form, die für den Aus- änderungen im hintereinandergeschalteten Zählzug gang eines binären Zählers typisch ist Diese Aus- der Fig. 1 stellen die Arbeitsweise des Aufwärtsgänge der Schaltung 10 werden komplementären zählens dar. Wenn z.B. sämtliche Stufen sich im Schaltungspunkten in der Übersetzungsschaltung 47 Zustand Eins befinden, wird der Zähler durch einen entnommen, doch sind in den Fig.5A und 5B 55 einzigen Eingangssignalsprung in den Zustand Null nur die Ausgänge der zweiten Stufe dargestellt. Die rückgestellt. Bei der Arbeitsweise des Aufwärts-Arbeitsweise für eine einzige Stufe des Zählers, z. B. zählens benutzt die Stufe 10 Ausgänge der Gatter 26, für die Schaltung 10, wird zweckmäßigerweise in der 28 und 30. Vorher wurde festgestellt, daß der Zähler Form der Booleschen Algebra wie folgt ausgedrückt: der vorliegenden Erfindung nicht durch Zustands- Y=Y ¹TO + YTC + Y TC + Y TU ^6o änderungen der Richtungssteuersignale fälschlicher-¹ — ν TT¹ α- \?Tr xTTrj-v⁵rr ^weise g^estört wird-- ^Dies ergibt sich aus der Tatsache, - * 1 ^l V -t- *■ ₂ J- o -t- 1₁ J. L, -f X ₂1 c, daß der Sprung des Richtungssteuersignals der Quelle

v ν TT α- \Tr xTTrj-vrr g

^x 2 - * 1 ^l V -t- *■ ₂ J- o -t- 1₁ J. L, -f X ₂1 c, daß der Sprung des Richtungssteuersignals der Quelle

In diesen Gleichungen gibt ein Buchstabe ohne 18 nur bei negativen Zeitgebersignalsprüngen aufQuerstrich für die dargestellte Ausführung ein posi- treten kann, wobei diese nur zwischen Sprüngen des tives Signal und ein Querstrich auf einem Buchstaben 65 Eingangssignals T auftreten. Somit wird der Zeitein komplementäres Signal an. Bei Nichtvorhanden- geber 21 bei den Quellen 13 und 18 benutzt, um das sein sämtlicher Bedingungen auf der rechten Seite gleichzeitige Auftreten eines T-Sprungs und eines einer Gleichung befindet sich das auf der linken Seite C-Sprungs zu verhindern.

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Im Verlauf einer Änderung der Richtung einer gangsanschlüsse haben muß, z. B. bei den Gattern 26 Polarität bewirken die Einschränkungen der oben- und 29 der F i g. 1, wird der Mehrfach-Emittertranerwähnten Booleschen Gleichungen, welche die sistor der F i g. 3 einfach während der Herstellung so Arbeitsweise der Koinzidenzgatter jeder Zählerstufe abgeändert, daß er ein zusätzliches Emittergebiet definieren, daß die entsprechenden richtigen Vor- 5 enthält. Eine schematische Darstellung eines derwärts- und Rückwärts-Koinzidenzgatter in Tätigkeit artigen Mehrfach-Emittergatters mit den beiden Ausoder außer Tätigkeit gesetzt werden, so daß die Zu- gangsanschlüssen 42' und 43' ist in den Fig. 4A stände der Übersetzungsschaltungen 46 und 47 nicht und 4 B dargestellt.

gestört werden, wenn sich die Richtung ändert. Bei In der Koinzidenzgatterumgebung für einen Mehr-

dem einer Richtungsänderung folgenden Γ-Signal- io fach-Emittertransistor arbeiten die Emitter- und Sprung ändert die Schaltung ihren Zustand entspre- Kollektorelektrodenanschlüsse an der Einrichtung chend der neuen Form der Zählerarbeitsweise. Da- sämtlich in bezug auf den Basiselektrodenanschluß nach wird die Arbeitsweise in der richtigen Form, 59 in im wesentlichen der gleichen Weise wie die wie vorher beschrieben, fortgesetzt. entsprechende logische Diodenwiderstandsschaltung,

Der Ausgang einer Einstellsignalquelle56 ist über 15 die an Hand der Fig. 2A beschrieben wurde. Eine getrennte Emitterbasisverstärkerstufen mit den beiden unabhängige Arbeitsweise der verschiedenen Basis-Transistoren 57 angekoppelt, um das Potential an Emitter-Übergänge wird dadurch erreicht, daß der den Kollektoren der Transistoren 49 und 52 in jeder Abstand zwischen den Emitterelektrodengebieten viel Stufe des umkehrbaren Zählers zu steuern. Bei hoher größer gemacht wird als die Schaltweglänge von Spannung C und niedriger Spannung C wird durch so einem Emittergebiet zu einem Kollektorgebiet. Somit das Anlegen eines derartigen Einstellsignals ein vor- ermöglicht das Anlegen eines positiven Potentials an bestimmter Stabilitätszustand für jede Zählerstufe sämtliche Eingangs-Emitterelektroden in Fig. 4A, ohne Rücksicht auf deren vorherigen Zustand her- daß ein Strom von der Quelle 31 über den Widergestellt, wobei nach Entfernen des Einstellsignals der stand 32 und über den dann in Flußrichtung vorgeeingestellte Zustand bleibt, bis er durch Signale Γ 25 spannten Basis-Kollektor-Übergang zur Ausgangsgeändert wird. Ein Einstellsignal der Quelle 56 be- klemme 42' und über den in Flußrichtung vorgewirkt, daß die Transistoren 57 leiten und daß der spannten Ausgangs-Basis-Emitter-Übergang zur AusAusgang Null jeder Zählerstufe auf Erde und der gangsklemme 43' fließt. Jedoch ermöglicht das AnAusgang Eins auf ein positives Potential gelegt wird. legen eines Eingangs-Erdsignals an eine der Eingangs-

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt einer Transistor- 30 Emitterelektroden, daß ein Strom von Quelle 31 einrichtung mit mehreren Emittern in stark vergrößer- hindurchfließt, so daß der Ausgangs-Basis-Emitterter Form. Diese Einrichtung wird vorteilhafterweise Übergang und der Ausgangs-Basis-Kollektor-Überan Stelle der Dioden eines der Koinzidenzgatter in gang der Einrichtung notwendigerweise in einen einer Stufe des Zählers der F i g. 1 verwendet. Der nichtleitenden Zustand vorgespannt werden und Transistor 58 wird nach bekannten Verfahren der 35 keinen wesentlichen Ausgangsstrom führen. Obwohl integrierten Schaltungen hergestellt, er hat wenigstens der Zweckmäßigkeit halber eine Transistorform drei Emitterelektrodenanschlüsse 34', 35' und 36', verwendet wird, benutzt die Einrichtung 58 doch die den Eingangsanschlüssen 34, 35 und 36 des Gat- nicht die Transistorwirkung im Sinne der Steueters der Fig. 2B entsprechen. Der Transistor 58 rung der Leitung des Kollektor-Emitter-Wegs,
besitzt ferner einen Kollektoranschluß 42', der dem 40 Wenn auch der Transistor 58 die Form eines Gatterausgangsanschluß42 in Fig. 2B entspricht, Transistors hat, wird er doch bei der vorliegenden ferner einen Basisanschluß 59 zur Verbindung mit Erfindung als Diodenanordnung ohne die wesentliche dem Widerstand 32 im Gatter der Fig. 2A. Die Ein- Verstärkung benutzt, die man bei der Transistorrichtung der F i g. 3 stellt einen sehr feinen Teil eines Arbeitsweise hat. Die Dioden-Arbeitsweise enthält monolithischen integrierten Schaltungsplättchens dar, 45 gewisse Vorteile für die Herstellung von integrierten das sämtliche Halbleitereinrichtungen und Wider- Schaltungen. Nachdem die übliche (nicht dargestellte) stände einer Stufe des Zählers der F i g. 1 enthält. Isolierschicht auf der fertigen integrierten Schaltungs-

Entsprechend den bekannten Herstellungsverfahren einrichtung gebildet ist, können Leiter von anderen integrierter Schaltungen wurde festgestellt, daß die Teilen desselben integrierten Schaltungsplättchens Einrichtung 58 wesentlich weniger Raum auf dem 50 über die Einrichtung gelegt werden, wenn es die integrierten Schaltungsplättchen einnimmt als eine Zweckmäßigkeit der Herstellung gebietet, ohne daß integrierte logische Diodenwiderstandsform des Gat- Signale in solchen Kreuzungen die Arbeitsweise der ters der Fig. 2 A. Dieser Unterschied des eingenom- Diodenanordnung stören. Überdies ist die Sehaltungsmenen Raums entsteht durch die Tatsache, daß die form der Transistorwiderstandslogik, die oftmals für mehrfachen Emitter des Transistors 58 nur einen ein- 55 Koinzidenzgatter verwendet wird, nicht so zweckzigen Trennungsübergang erfordern. mäßig, weil die wesentliche Verstärkung in dem

Der Transistor 58 ist in F i g. 3 in einer bekannten Transistor einer derartigen Logik die Einrichtung Ausführung dargestellt, bei der er auf einer Unterlage der kapazitiven Kopplung einer Störung durch eine aus p-Halbleitermaterial ausgebildet ist. Der Tran- Kreuzung aussetzt. Dementsprechend muß bei Kreusistor58 hat ein epitaxiales Kollektorgebiet aus 60 zungen ein kreuzender Leiter um Transistoren, die n-Halbleitermaterial und Kollektorelektrodenan- als solche wirken, und nicht über sie geführt werden, schlußgebiete, die stark mit η-Beimengungen dotiert Somit erlaubt der Transistor 58 bei Kreuzungen insind. Ähnliche stark dotierte n-Emittergebiete sind folge seiner Form eine Raumeinsparung und inin das p-Basisgebiet des Transistors eindiffundiert. folge seiner Arbeitsweise eine zweckmäßigere Her-Der Kollektor-Unterlagenübergang ergibt eine Tren- 65 stellung.

nung des Transistors 58 von anderen Schaltelementen Die Speicherzeit im Basis-Kollektor-Übergang des

der Stufe auf demselben Plättchen. Transistors 58 ist gewöhnlich wesentlich langer als

Bei Anwendungen, bei denen ein Gatter zwei Aus- die Speicherzeit der Basis-Emitter-Übergänge. Wenn

also eine optimale Geschwindigkeit erforderlich ist, werden die Kollektor- und Basisübergänge miteinander verbunden, und es wird ein weiterer Ausgangs-Basis-Emitter-Übergang vorgesehen. Diese Form ist in Fig. 4B mit einem Emitterausgangsanschluß42" dargestellt.

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für einen statischen elektronischen Impulszähler mit zwei zwei Zustände aufweisenden Übersetzungsschaltungen (46, 47), die jeweils einen Eingang (Basis der Transistoren 48 bzw. 52) und einen ersten und einen zweiten Ausgang (F₁, T₁; T₂, T₂) besitzen, einer Eingangssignale (Γ, T) aufnehmenden Einrichtung (16,17), die die Übersetzungsschaltungen zur Ausführung von Zählungen veranlaßt, und einer Vielzahl von Koinzidenzgattern (23; 26 bis 30), die so geschaltet sind, daß die die Eingangssignale von der diese aufnehmenden Einrichtung an die Eingänge der Übersetzungsschaltungen koppeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsanschlüsse wenigstens eines (26 oder 29) der Vielzahl von Koinzidenzgattem direkt an Eingänge beider Übersetzungsschaltungen angeschaltet sind und daß die beiden Übersetzungsschaltungen mit Hilfe der Koinzidenzgatter über Kreuz gekoppelt sind, derart, daß sie in Abhängigkeit von vorbestimmten Permutationen der Eingangssignale und von Signalen an ihren Ausgangen entweder im gleichen Zustand oder in unterschiedlichen Zuständen arbeiten.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da' durch gekennzeichnet, daß jede der Übersetzungsschaltungen besteht aus zwei direkt gekoppelten 3s hintereinandergeschalteten Verstärkerschaltungen, die so vorgespannt sind, daß sie unter dem Einfluß von Eingangssignalen mit zwei Zuständen an ihrem Eingang abwechselnd leiten, und daß der Eingang mit einem Eingang des ersten Verstärkers gekoppelt ist und daß Ausgänge der Übersetzungsschaltung an den Ausgängen der beiden Verstärkerschaltungen abgenommen werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung samtlicher Schaltelemente untereinander nur Gleichstromverbindungen verwendet werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Permutationen in Booleschen Form dargestellt so werden als

T₁ = Y₁TO + Y₂TC + T₁TC-I-T₂ = Y₁TO + Y₂TC + Y₁TC + Y_tTV,

wobei T₃ und T₂ Ausgänge der ersten und der zweiten Übersetzungsschaltung sind, T die Eingangssignale darstellt, und C die Steuersignale.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Koinzidenzgatter besteht aus einem gemeinsamen Verbindungspunkt, Mitteln, die eine Potentialquelle mit dem Verbindungspunkt koppeln, einer ersten, einer zweiten und einer dritten Diode, die jeweils eine erste Elektrode aufweisen, welche mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt verbunden ist, und eine zweite Elektrode, die mit den Mitteln zur Aufnahme der Eingangssignale mit der Steuersignalquelle oder mit einem Ausgang einer der Übersetzungsschaltungen verbunden ist, und aus wenigstens einer vierten Diode, welche den gemeinsamen Verbindungspunkt mit einem Eingang einer der Übersetzungsschaltungen koppelt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Übersetzungsschaltungen besteht aus einem ersten und einem zweiten Transistor, die jeweils eine Basis-, eine Emitter- und eine Kollektorelektrode enthalten, wobei die Transistoren als Emitterfolgerverstärker hintereinandergeschaltet sind, aus Mitteln, die den Eingang der Übersetzungsschaltung mit der Basiselektrode des ersten Transistors verbinden, aus Mitteln, die die Kollektorelektrode des ersten Transistors mit dem ersten Ausgang der Übersetzungsschaltung verbinden, und aus Mitteln, die die Kollektorelektrode des zweiten Transistors mit dem zweiten Ausgang der Übersetzungsschaltung verbinden.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Übersetzungsschaltungen besteht aus zwei direkt gekoppelten hintereinandergeschalteten Verstärkerschaltungen, die so vorgespannt sind, daß sie unter dem Einfluß von Eingangssignalen mit zwei Zuständen an ihrem Eingang abwechselnd leiten, und daß der Eingang dieser Übersetzungsschaltung mit einem Eingang des ersten Verstärkers verbunden ist und die Ausgänge der Übersetzungsschaltung an den Ausgängen der beiden Verstärkerschaltungen entnommen werden.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Koinzidenzgatter besteht aus einer Halbleitertransistoreinrichtung, bestehend aus einem Basisanschluß, einem KoI-lektoranschluß und wenigstens einem ersten, einem zweiten und einem dritten Emitteranschluß, aus einer Betriebspotentialquelle, die mit dem Basisanschluß gekoppelt ist, aus Mitteln, die Eingangssignale von dem Mittel zum Erhalt der Signale an den ersten Emitteranschluß anlegen, wobei das Kopplungsmittel die Steuersignale an den zweiten Emitteranschluß anlegt, wobei Querköpplungsmittel einen Ausgang einer der Übersetzungsschaltungen an den dritten Emitteranschluß anlegen, und Mittel, diese Kollektorelektrode mit einem Eingang einer der Übersetzungsschaltungen koppeln.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Halbleitertransistoreinrichtungen enthält ein gemeinsames Unterlagenmaterial eines ersten Leitfähigkeitstyps, ein epitaxiales Kollektorgebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei das Kollektorgebiet Kollektorkontaktteile aufweist, die stärker dotiert sind als der übrige Teil dieses Gebiets, ein Basisgebiet, das zwischen den Kollektorkontaktteilen an das Kollektorgebiet angrenzt, wobei das Basisgebiet den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, und diskrete Emitterteile des zweiten Leitfähigkeitstyps, die in voneinander entfernten Teilen des Basisgebiets angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen den Emitterelektrodenteilen größer als der minimale elektrische Stromweg von einem der Emitterelektrodenteile zu dem Kollektorgebiet ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterein-

richtungen in zwei der Gatter zusätzlich einen vierten Emitteranschluß an einem Übersetzungsschaltungseingang aufweisen, mit dem der Kollektoranschluß des anderen der beiden Gatter verbunden ist, und bei jedem der beiden Gatter mit der dritten Emitterelektrode, seiner Halbleitereinrichtung der zweite Ausgang der zuletzt genannten Übersetzungsschaltung verbunden ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Halbleitertransistoreinrichtungen besteht aus einer zusätzlichen Emitterelektrode für jeden Ausgang des Gatters und Mitteln, die die Basis- und die Kollektorelektrode miteinander verbinden.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Koinzidenzgatter aus einer Halbleitereinrichtung besteht, die enthält einen ersten Teil des vorbestimmten Leitfähigkeitstyps, einen zweiten Teil, der an den ao ersten Teil angrenzt und der einen anderen Leitfähigkeitstyp aufweist, eine Vielzahl von weiteren Teilen des vorbestimmten Leitfähigkeitstyps, die angrenzend an den zweiten Teil ausgebildet sind, die jedoch voneinander und von dem ersten Gebiet entfernt sind, um mit dem zweiten Gebiet eine Vielzahl von asymmetrischen leitenden Einrichtungen zu bilden, Mittel, die die Eingangssignale, die Steuersignale und einen Ausgang einer der Ubersetzungsschaltungen an verschiedene der zusätzlichen Teile anlegen, und Mittel, die das erste Gebiet mit einem Eingang einer der Übersetzungsschaltungen koppeln.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten Ausgänge (Y₁ oder T₂) durch die Ausgänge der Gatter und jeder der zweiten Ausgänge (Y₁ oder F₂) nur durch den ersten Ausgang der gleichen Übersetzungsschaltung gesteuert wird.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl identischer Stufen mit je einem Zähler nach Anspruch 1 zu einer Zählkette zusammengeschaltet ist und daß jede Stufe als Eingangssignal das erste und zweite Ausgangssignal einer der Übersetzungsschaltungen einer Stufe niedrigerer Ordnung erhält.

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler elektrisch reversibel ist und daß jede Stufe Schaltungen enthält, die in vorbestimmtem Synchronismus mit den Eingangssignalen, im übrigen aber von diesen unabhängig, komplementäre Richtungssteuersignale an die Gatter des Zählers anlegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen