DE2010048C3

DE2010048C3 - Bistable toggle switch

Info

Publication number: DE2010048C3
Application number: DE19702010048
Authority: DE
Inventors: Hartmut 7151 Klein aspach Scheffler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs 6000 Frankfurt GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs 6000 Frankfurt GmbH
Filing date: 1970-03-04
Publication date: 1977-10-13

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine bistabile Kippschaltung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a bistable multivibrator according to the generic term of the patent claim 1.

Eine in der beschriebenen Art wirkende Schallung ist geeignet zur Lösung bestimmter Aufgaben der Fernwirktechnik. Sie kann z. B. dazu verwendet werden, bei der Prüfung einzelner Streckenverstärker einer Nachrichtenverbindung durch eine Überwachungsstelle eine die Verstärker nacheinander ansteuernde Steuerfrequenz nach dem Ende der Prüfung eines Verstärkers zum nächsten Verstärker weilerzuschaiten.A sound acting in the manner described is suitable for solving certain tasks in telecontrol technology. You can z. B. be used at the testing of individual link amplifiers of a communication link by a monitoring station the control frequency driving the amplifier one after the other after the end of the test of an amplifier to the next amplifier.

Zumindest im Falle des genannten Anwendungsbeispiels kommt zu den einleitend genannten, ungewöhnlichen Umsteuerkriterien die Forderung eines möglichstAt least in the case of the application example mentioned, there are the unusual ones mentioned in the introduction Changeover criteria the requirement of one as possible

geringen Leistungsverbrauchers der Anordnung im Ruhezustand, der dem ersten Sduili/usuind entspricht. Dieser Forderung genügen bistabile Kippschaltungen mit zwei zueinander komplementären Transistoren einer solchen Art, wie sie /.. B. durch die deutsche Auslegeschrift 12 74 642 bekannt sindlow power consumption of the arrangement in Idle state corresponding to the first sduili / usuind. This requirement is satisfied by bistable multivibrators with two mutually complementary transistors of such a kind as they / .. B. from the German Auslegeschrift 12 74 642 are known

Die üblichen bistabilen Kippschaltungen, sowohl mit untereinander gleichen als auch mn zueinander komplementären Transistoren, schalten al' IOIg₁. eines Steuerimpulses, im allgemeinen mn dessen Beginn in einen ander·, η Schaltzustand.The usual bistable multivibrators, both with identical transistors and with transistors that are complementary to one another, switch al 'IOIg ₁ . of a control pulse, generally mn its beginning in a different ·, η switching state.

Für die zu lösende Aufgabe, eine bekannte bistabile Kippschaltung mit zwei zueinander komplementären Transistoren so abzuändern oder zu ergänzen, daß sie am Ende eines ersten Eingangssignals von ihrem is ersten in ihren zweiten Schaltzustand und am Ii e g i η η eines zweiten Hingangssignals \on ihrem zueilen in ihr.-n ersten Schaltzustand umschaltet, wurde in einer älteren Anmeldung derselben Anmeldern. Aktenzeichen P 20 01 812. eine Lösung ;.'ngegeben. für die unter anderem einschließlieh der Transistoren für die bekannte bistabile Kippschaltung vier Transistoien benötigt werden. Ls ergab sich die Aufgabe, die Anordnung nach der vorhandenen Losung in ihrem Aufwand zu vereinfachen.For the task to be solved, a known bistable trigger circuit with two mutually complementary Modify or add transistors so that they at the end of a first input signal from its is first to its second switching state and at Ii e g i η η of a second input signal \ on her to hurry into her.-n first switching state, was in a older registration by the same applicant. File number P 20 01 812. a solution;. 'Given. for the under including the transistors for the known bistable flip-flop four transistors are required. Ls the task arose that To simplify arrangement according to the existing solution in their effort.

Lbenso wie bei der vorhandenen Lösung ergibt auch die im Patentanspruch 1 beschriebene Lösung der neuen Aufgabe als Ganzes wiederum eine bistabile Kippschaltung mit vom üblichen abweichenden Umschaliekriterien. Zur Unterscheidung wird nachstehen;' die yo verwendete bekannte bistabile Kippschaltung als »Ausgangs-Kippschaltung«, die diese ergänzende, das Schaltkriterium ändernde Schaltung als »Steuerschaltung« bezeichnet.As in the case of the existing solution, the solution to the new problem described in claim 1 as a whole again results in a bistable flip-flop with switching criteria that deviate from the usual. To distinguish it is given below; ' the well-known bistable trigger circuit used by yo as an "output trigger circuit", which designates this supplementary circuit that changes the switching criterion as a "control circuit".

Die bistabile Kippschaltung wird nachstehend anhand eines Stronilaui'plans näher erläutert. Die Figur zeigt in strichpunktierten Rahmen die Steuerschaltung SS und die Ausgangs-Kippschaltung AS. The bistable multivibrator is explained in more detail below using a Stronilaui plan. The figure shows the control circuit SS and the output trigger circuit AS in dash-dotted frames.

Die Ausgangs-Kippschaluing AS enthält zwei zueinander komplementäre Transistoren Ts 2 und Tv 3, von denen der Transistor Ts 2 über eine erste Steuerleiiung S 1 durch die Steuerschaltung 55 als erster ansteuerbar ist. Der Transistor Ts 1 der Steuerschaltung 55 ist komplementär zum erstangesteuerten Transistor Ts 2 der Ausgangs-Kippschaltung AS. Durch ein, in der gezeigten Schaltung positives Signal über den Eingang El wird der Transistor Ts 1 leitend gesteuert, so daß zunächst ein Strom über die in Reihe geschalteten Kollektorvorwiderstände R 1, R 2. die Steuerleitung 5 1 und den Widerstand R 3 fließt. Diese Widerstände bilden zugleich den Basisspannungstc^;ier für den Transistor Tv 2 der Ausgangs-Kippschaltung .45. Daher erhält bei leitendem Transistor Ts-1 der Transistor Tv 2 Basisstrom und wird ebenfalls leitend gesteuert. Der Kollektorkrcis des Transistors Tv 2 enthält die Reihenschaltung von drei Widerständen R 5, /?6 und R 7. Der dem Kollektor des Transistors Ts 2 der Ausgangs-Kippschaltung nächstgelegene Abgriff zwischen den Widersländen R 5 und R 6 dieser Reihenschaltung ist über eine zweite Steuerleitung 5 2 verbunden mit dem Kollektor des Transistors Tv 1 der Steuerschaltung. Der zweite Abgriff zwischen den Widerständen /?6 und R 7 der Reihenschaltung ist verbunden mit der Basis des zweiten Transistors Tv 3 der Ausgangs-Kippschaltung. Bei leitenden Transistoren TsI und Tv2 fließt der Kollektorstrom des Transistors Tv 2 über den Koilektorvorwiderstand R 5, die zweite Steuerleitung 52 und die Kolleklor-Emitter-Strecke des Transistors TvI.The output Kippschaluing AS contains two mutually complementary transistors Ts 2 and Tv 3, of which the transistor Ts 2 can be controlled via a first control line S 1 by the control circuit 55 as the first. The transistor Ts 1 of the control circuit 55 is complementary to the first-controlled transistor Ts 2 of the output flip-flop AS. By a positive signal in the circuit shown via the input El, the transistor Ts 1 is turned on, so that a current flows through the series-connected collector series resistors R 1, R 2, the control line 5 1 and the resistor R 3. These resistors at the same time form the ^{Basisspannungstc;} he ⁱ for the transistor Tv 2 of the output flip-flop .45. Therefore, when the transistor Ts-1 is conductive, the transistor Tv 2 receives base current and is also controlled to be conductive. The collector circuit of the transistor Tv 2 contains the series connection of three resistors R 5, /? 6 and R 7. The tap closest to the collector of the transistor Ts 2 of the output flip-flop circuit between the opposites R 5 and R 6 of this series connection is via a second control line 5 2 connected to the collector of the transistor Tv 1 of the control circuit. The second tap between the resistors /? 6 and R 7 of the series circuit is connected to the base of the second transistor Tv 3 of the output multivibrator. When the transistors TsI and Tv2 are conductive, the collector current of the transistor Tv 2 flows via the coil series resistor R 5, the second control line 52 and the collector-emitter path of the transistor TvI.

Zugleich schließt der leitende Transistor Ts 1 de Widerstände R 6 und Rl im Koliektorkreis des Transistors Ts 2 kurz, so daß der /weite Transistor 7"s 3 der Ausgangs-Kippschaitung keinen Basisstrom erhält und daher gesperrt bleibt. Beim Unterbrecher des Eingangssignals /:' 1 sperrt der Transistor Tv 1. wird der Kurzschluß der Widerstände R6 und Rl aufgehoben, fließt der Kollektorstrom des Transistors Ti 2 über die in Reihe geschalteten Widerstände R 5. R 6 und R 1 und wird dabei der zweite Transistor 7"s 3 der Ausgangs-Kippschaltung leitend gesteuert. Der leitende Transistor Ts 3 hält in bekannter Weise durcn seinen Kollektorstrom über die Widerstände R 4 und R 3. die einen zweiten Basisspannungsteiler für den ersteil Transistor Ts 2 der Ausgangs-Kippschaluing bilden, diesen Transistor leitend. Damit hat die Ausgangs-Kippschallung AS ihren zueilen Schaltzustand, in dem beide Transistoren 7"s 2 und 7s 3 leitend sind, erreicht. Der Strom über den Transistor Ts 3 liefert ein Ausgangssignal, durch das beispielsweise, wie in der Figur angedeutet, ein Relais erregt werden kai.n. Das Zurückschalten der Ausgangs-Kippschaltung in ihren ersten Schaltzustand, in dem keiner der zwei Transistoren leitet, kann beispielsweise durch ein positives Signal über den Eingang 1:2 an die Basis des Transistors 7's 2 erfolgen, oder es kann dazu die Speisespannung kurzzeitig unterbrochen werden.At the same time the conductive transistor Ts 1 short-circuits the resistors R 6 and Rl in the Koliektorkreis of the transistor Ts 2 , so that the / wide transistor 7 "s 3 of the output flip-flop circuit does not receive any base current and therefore remains blocked. 1 blocks the transistor Tv 1. If the short circuit of the resistors R 6 and Rl is canceled, the collector current of the transistor Ti 2 flows through the series-connected resistors R 5. R 6 and R 1 and becomes the second transistor 7 "s 3 of the Output toggle switch conductive controlled. The conductive transistor Ts 3 keeps this transistor conductive in a known manner through its collector current via the resistors R 4 and R 3, which form a second base voltage divider for the first transistor Ts 2 of the output flip-flop circuit. The output breakdown sound AS has thus reached its rapid switching state in which both transistors 7 "s 2 and 7s 3 are conductive. The current through transistor Ts 3 supplies an output signal through which, for example, as indicated in the figure, a relay The switching back of the output multivibrator to its first switching state, in which neither of the two transistors is conducting, can be done, for example, by a positive signal via the input 1: 2 to the base of the transistor 7's 2, or it can be done for this purpose the supply voltage can be briefly interrupted.

Die bisher beschriebene grundsätzliche Schaltung erfordert für ein einwandfreies Arbeiten ein sorgfältiges Bemessen aller Bauelemente und eine gleichbleibende Speisespannung. Dieser Nachteil kann durch einige zusätzliche Bauelemente vollständig behoben werden.The basic circuit described so far requires careful work in order to work properly Dimensioning of all components and a constant supply voltage. This disadvantage can be caused by some additional components are completely eliminated.

Durch einen dritten Widerstand R 1 im Kollektorkreis des Transistors Ts 1 nächst dem Kollektor dieses Transistors und in Reihe zum ersten Basisspannungsteiler des Transistors Ts 2 und einen Kondensator C zwischen dem Kollektor des Transistors 7λ 1 nächstgelegenen Abgriff der Reihenschaltung von Widerständen R 1. R 2 und dem Emitter des Transistors Tv 2. wobei der Kondensator bei leitendem Transistor Tv 1 der Steuerschaltung aufgeladen wird, wird erreicht, daß bei sperrendem Transistor Tv 1 nach dem Unterbrechen des ersten Eingangssignals El der Transistor Ts 2 noch so lange leitend gehalten wird, bis der Transistor Ts 3 sicher leitend gesteuert ist und nun seinerseits den Transistor Tv 2 leitend hält.Through a third resistor R 1 in the collector circuit of the transistor Ts 1 next to the collector of this transistor and in series with the first base voltage divider of the transistor Ts 2 and a capacitor C between the collector of the transistor 7λ 1 closest tap of the series connection of resistors R 1. R 2 and the emitter of the transistor Tv 2. the capacitor being charged when the transistor Tv 1 of the control circuit is on, the result is that when the transistor Tv 1 is blocked, after the first input signal El has been interrupted, the transistor Ts 2 is kept conductive until the transistor Ts 3 is safely controlled conductive and now in turn keeps the transistor Tv 2 conductive.

Durch eine in Richtung zum Transistor Tv 1 leitende Diode D 1 in Reihe zum Widerstand R 1 zwischen dem Kollektor des Transistors Tv 1 und dem Kondensator C wird erreicht, daß die Ladungsenergic des Kondensators voll für Lieferung des Basisstromes für den Transistor Ts 2 zur Verfugung steht, und daß nicht die Ladespannung des Kondensators über die zweite Steuerleitung 52 das Fließen eines Stromes über den Basisspannungsteiler Rb, Rl zunächst verhindert und damit das Leitendsteuern des Transistors Tv 3 verzögert. Für die Aufgabe der Schaltung ist es ohne Bedeutung, daß durch die Zeitkonstante R \.C beim Beginn des ersten Eingangssignals der Transistor Tv 2 verzögert leitend gesteuert wird. A diode D 1 conducting in the direction of transistor Tv 1 in series with resistor R 1 between the collector of transistor Tv 1 and capacitor C ensures that the charge energy of the capacitor is fully available for supplying the base current for transistor Ts 2 , and that the charging voltage of the capacitor via the second control line 52 does not initially prevent a current from flowing via the base voltage divider Rb, Rl and thus delays the conductive control of the transistor Tv 3. For the task of the circuit it is of no importance that the transistor Tv 2 is controlled to be conductive with a delay by the time constant R \ .C at the beginning of the first input signal.

Durch eine in die Steuerleitung 52 eingefügte, in Richtung zum Transistor TvI leitende Diode D 2 wird eine wirksame Reihenschaltung des ersten Basisspannungsteiler (R I) R 2, R 3 des Transistors Ts 2 und des Basisspannungsteiler R 6, R 7 des Transistors Tv 3 verhindert, durch die beispielsweise durch .Störspannungsspitzen über der Speisespannung die Ausgangs-Kippschaltung ungewollt in ihren zweiten SchaltzuslandAn effective series connection of the first base voltage divider (R I) R 2, R 3 of the transistor Ts 2 and the base voltage divider R 6, R 7 of the transistor Tv 3 is prevented by a diode D 2 inserted in the control line 52 and conducting in the direction of the transistor TvI , through which, for example, due to

geschaltet werden könnte.could be switched.

Eine weitere Diode D 3 zwischen der zweiten Slcuerlcitung S 2 und der Basis des Transistors Ts 3 kompensiert die Schwellenspannung der Diode Dl, so daß bei leitendem Transistor Ts 1 der Transistor 7s 3 sicher gesperrt bleibt.Another diode D 3 between the second Slcuerlcitung S 2 and the base of the transistor Ts 3 compensates for the threshold voltage of the diode Dl, so that when the transistor Ts 1 is conductive, the transistor 7s 3 remains safely blocked.

Solange die Ausgangs-Kippschaltung AS ihren zweiten Schaltzustand hat, könnte ein auf den Eingang Zf 1 gelangendes Störsignal den Transistor Tv 1 leiter steuern, und dieser über die zweite Steuerleitung 52di Transistor 7's 3 sperren und das Ausgangssignal f kurze Zeit unterbrechen. Dies kann dadurch verhindc werden, daß im zweiten Schaltzusland der Ausgang Kippschaltung, z.B. durch einen Kontakt des nachg schalteten Relais, der Eingang L·' 1 kurzgeschlossen wiiAs long as the output flip-flop AS has its second switching state, an interference signal arriving at the input Zf 1 could control the transistor Tv 1 conductor and block it via the second control line 52di transistor 7's 3 and interrupt the output signal f for a short time. This can be prevented by the fact that in the second switching state the flip-flop output is short-circuited , for example by a contact of the relay connected downstream, the input L · '1

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

^ itent claims:

I. Bistable, flip-flop which switches at the end of a first input signal and at the beginning of a second input signal, consisting of a control circuit controllable by the first input signal and a bistable output flip-flop circuit connected downstream of this, known in its basic structure, with two mutually complementary transistors, the Control circuit contains a transistor which can be driven by the first input signal via its base and which is kept conductive for the duration of this first input signal, in which the collector series resistors of the transistors of the output tilting signal are off. consist of a voltage divider whose tap is connected to the base of the respective other transistor of the output Kippschaltiing, characterized in that the single transistor (Ts I) of the control circuit (SS) complementary to the output- controlled transistor (Ts 2) of the output Kippschalumg (AS ) is that the collector circuit of the transistor (Ts 1) of the control circuit contains the series connection of at least two resistors (R 2, R 3) which form a first base voltage divider for the erstangesteuericn transistor (Ts2) of the output multivibrator (AS) , wherein the conductive transistor (Ts 1) of the control circuit (SS) controls the first-driven transistor (Rs2) of the output flip-flop (AS) so that the voltage divider (R 5. R 6. R 7) in the collector circuit of the first-driven transistor (75 2) the output Kippschaliung has a second tap (R5 / R6) next to the collector of this transistor and this with the collector of the transistor (Ts 1) of the control circuit (SS) is connected, whereby with conductive transistor (Ts 1) of the control circuit (SS) and conductive, first-controlled transistor (Ts 2) of the output trigger circuit (AS) the collector current of the first-triggered transistor (7Tv 2) of the output trigger circuit (AS ) flows through the first collector series resistor (R 5) of this transistor and the collector-emitter path of the transistor (Ts 1) of the control circuit (SS) , and thereby the voltage distribution in the series connection of the resistors (R 5, R 6, R 7) of the voltage divider in the collector circuit of the first-controlled transistor (7x2) of the output flip-flop (AS) is such that the second transistor (TsIi) of the output flip-flop remains blocked, which means that when the transistor (7s 1) of the control circuit is blocked after the first input signal is interrupted (SS) through the collector current of the first-driven transistor (Ts 2) of the output multivibrator via the second tap of the series connection of resistors in the collector circuit of this T. ransistors, the second transistor (Ts 3) of the output flip-flop is controlled to be conductive, which in turn keeps the first-controlled transistor (Ts2) conductive in a known manner through its collector current via a second base voltage divider (R 3, R 4), whereby the output flip-flop ( AS) reaches its second switching state in which both transistors (Ts 2. Ts 3) are conductive.

2. Bistable multivibrator according to claim 1, characterized in that the collector circuit of the transistor (Ts X) of the control circuit (5SJ contains the series connection of three resistors (RX, R 2, R 3) that the collector of the transistor (B!) the control circuit (SS) the closest tap of this series circuit (Kl, R 2) to the emitter of the first-driven transistor (Ts 2) of the output flip-flop (AS) is connected via a capacitor (C) whose charge after the transistor (Ts X) of the control circuit, the first-controlled transistor (Ts 2) of the output flip-flop (Ai> 7 to the safe conductive

control of the second transistor (Ts 3) of the output flip-flop (AS) keeps conductive.

3. bistable trigger circuit according to claim 1, characterized in that in the connection between the collector of the first driven

ι ;. Transistor (Ts2) of the output flip-flop closest tap of the series connection of resistors (R 5, Rb) and the collector of the transistor (7TvI) of the control circuit (SS) one in the direction / ü this transistor permeable, one

Series current through the first base voltage divider of the first-driven transistor (7Ts 2) and the base voltage divider of the second transistor (7Ts 3) of the output flip-flop (AS) preventing diode (D 2) and into the connection between the

the collector of the first-controlled transistor (Ts 2) of the output flip-flop the closest tap of the series connection of resistors (R 5, R 6) and the base of the second transistor (7Ts 3) of the output flip-flop AS a conductive in the direction of this base and the Threshold voltage of the first-mentioned diode (D 2) compensating diode (D 3) is inserted.

4. Bistable multivibrator according to claim 2, characterized in that in the connection between the capacitor (C) and the collector of the transistor (Ts X) of the control circuit (SS) a conductive in the direction of this transistor and a delayed Leitendsieuern of the second transistor ( 7Ts 3) of the output flip-flop (AS) is inserted due to the charging voltage of the capacitor (O preventing diode (DX).

5. Bistable trigger circuit according to claim 1, characterized in that when the second transistor (Ts3} of the output trigger circuit (AS) is conductive, the first input (EX) of the bistable trigger circuit is short-circuited and thereby the conductive control of the transistor (Ts X) of the control circuit ( SS) and thus the blocking of the second transistor (75 3) of the output trigger circuit due to interference signals is prevented.