DE3220472A1

DE3220472A1 - Digitales schieberegister

Info

Publication number: DE3220472A1
Application number: DE19823220472
Authority: DE
Inventors: Wolfdietrich Georg 5621 Eindhoven Kasperkovitz
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-06-11
Filing date: 1982-05-29
Publication date: 1982-12-30
Also published as: CA1180059A; IE821358L; US5113419A; IE53636B1; KR900002443B1; DE3220472C2; GB2100896B; KR840000940A; JPS57212694A; IT1151605B; GB2100896A; NL8102808A; IT8221771A0; JPH0429160B2; FR2507807A1; FR2507807B1

Description

PHN 10.077 * ^ 10-12-1981

"Digitales Schieberegister".

Die Erfindung bezieht sich auf ein digitales Schieberegister, das eine Reihe im wesentlichen gleicher bistabiler Schaltungen enthält, die mit je einem Signaleingang, einem Bezugseingang, einem Ausgang und einem Taktsignaleingang versehen sind, wobei im wesentlichen der Signaleingang jeder bistabilen Schaltung mit dem Ausgang der vorhergehenden bistabilen Schaltung verbunden ist und die Taktsignaleingänge benachbarter bistabiler SÜhaltungen abwechselnd unter der Einwirkung eines Taktsignals mit Stromimpulsen ansteuerbar sind, wobei das digitale Schieberegister mit einem Bezugspunkt versehen ist, mit dem jeder der Bezugseingänge gekoppelt ist.

Ein derartiges digitales Schieberegister ist aus der US-PS 3.676.701 bekannt. Darin wird ein in einem HaIbleiterkörper integrierbares digitales Schieberegister beschrieben, bei dem die Bezugseingänge der bistabilen Schaltungen mit einer Bezugsquelle verbunden sind, die mit Hilfe eines zwischen den Speisungsanschlusspunkten der Schaltung angebrachten Spannungswiderstandsteilers erhalten ist.

Diese Schaltung weist den Nachteil auf, dass die Bezugsspannung nicht konstant ist, wodurch Änderungen in den Schiebezeiten und Herabsetzung der Störungsmarge auftreten können. Derartige Schieberegister arbeiten am schnellsten, wenn der logische Hub (der Potentialunterschied zwischen dem logischen hohen und dem logischen niedrigen Pegel eines Ausgangs) etwa 250 mV ist. Es wird also klar sein, dass die BezugsSpannungsquelle vorzugsweise niederohmig sein muss, um bei einem derart kleinen logischen Hub eine befriedigende Störungsmarge aufrechtzuerhalten. Im Idealfall müsste die Bezugsspanuung V-. gleich (V_TT+Y_T )/2 sein. Für erweiterte Schieberegister dieser Art mit einer Vielzahl bistabiler Schaltungen lohnt es sich, für eine stabilere Bezugsspannung eine besondere Spannungsquellen-

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schaltung mitzuintegrieren, aber für kleinere Schieberegister ist dies ungünstig. Die Bezugsspannungsquelle würde dann eine verhältnismässig grosse Oberfläche auf dem Halbleiterkörper einnehmen und ausserdem einen verhältnismassig grossen Anteil des Gesamtspeisestroms des Schieberegisters verbrauchen. Ein weiterer Nachteil, der, ungeachtet der Anzahl bistabiler Schaltungen, eine Rolle spielt, ist, dass zur Unterdrückung einer Welligkeitsspannung an den Bezugseingängen der Bezugspunkt mit einem externen Kondensator entkoppelt werden muss, weil Kondensatoren mit einem dazu benötigten Wert nicht integrierbar sind. Dies erfordert natürgemäss zusätzliche Anschlusspunkte am Gehäuse des integrierten Schieberegisters. Wenn diese Welligkeitsspannungsunterdrückung nicht stattfinden würde, würde eine Verschlechterung der Störungsmarge auftreten.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein digitales Schieberegister zu schaffen, das mit Mitteln versehen ist, die die genannte BezugsSpannungsquelle überflüssig machen, wodurch die von dem Schieberegister auf dem Halbleiterkörper eingenommene Oberfläche kleiner ist, die Anzahl erforderlicher Einzelteile kleiner ist und die Schaltung weniger Speisestrom benötigt.

Eine erste Ausführungsform des digitalen Schieberegisters nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der bistabilen Schaltungen über je mindestens einen ersten Widerstand mit dem Bezugspunkt verbunden sind, um ein Bezugspotential an diesem Bezugspunkt zu erzeugen. Dadurch, dass der Bezugspunkt über Widerstände mit den Ausgängen gekoppelt wird, wird erreicht, dass die Spannung am Bezugspunkt der Durchschnittswert der Ausgangsspannungen der bistabilen Schaltungen ist. Dadurch ist es nicht nötig, eine zusätzliche Bezugsspannungsquelle hinzuzufügen.

Das digitale Schieberegister nach der Erfindung kann weiter dadurch gekennzeichnet sein, dass es eine Eingangsschwellenschaltung enthält, die mit mindestens einem Signaleingang, einem Taktsignaleingang und einem Ausgang versehen ist, der mit dem Signaleingang einer ersten der

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bistabilen Schaltungen verbunden ist, wobei der Taktsignaleingang der Eingangsschwellenschaltung und der Taktsignaleingang der genannten bistabilen Schaltung abwechselnd unter der Einwirkung des Taktsignals mit Stromimpuls^!

ansteuerbar sind, und die EingangsSchwellenschaltung weiter mit einem Bezugseingang, der mit dem Bezugspunkt verbunden ist, und mit einem weiteren Ausgang versehen ist, dem ein logisches Signal entnehmbar ist, das wenigstens dann, wenn dem Taktsignaleingang der Eingangsschwellenschaltung Strom zugeführt wird, das Inverse eines Signals am Ausgang der Eingangsschwellenschaltung ist, wobei die Ausgänge der Eingangsschwellenschaltung,über je mindestens einen zweiten bzw. dritten ¥iderstand mit dem Bezugspunkt verbunden sind, Durch die Hinzufügung dieser EingangsSchwellenschaltung wird ein hochohmiger Systemeingang erhalten und wird über den zweiten und den dritten Widerstand ein zusätzlicher Abgleich der Spannung am Bezugspunkt bewirkt, was der Störungsmarge zugute kommen wird.

Wenn das Schieberegister eine gerade Anzahl bistabiler Schaltungen enthält, kann nach der Erfindung die Stabilität der Bezugsspannung noch verbessert werden. Das digitale Schieberegister nach der Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Ausgang mit Stromimpulsen ansteuerbar ist, die zu den dem Taktsignaleingang der ersten bistabilen Schaltung zugeführten Stromimpulsen gleichphasig sind. Indem nach der Erfindung geeignete Stromimpulse dem weiteren Ausgang der Eingangsschwellenschaltung zugeführt werden, verhält sich die Eingangsschwellenschaltung in bezug auf den Bezugspunkt in gleicher Weise wie die Kombination zweier benachbarter bistabiler Schaltungen.

Eine andere Ausführungsform des digitalen Schieberegisters nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang jeder der bistabilen Schaltungen über eine Reihenschaltung des ersten Widerstandes und eines vierten Widerstandes mit dem Bezugspunkt verbunden ist, wobei der Bezugseingang jeder der bistabilen Schaltungen im wesentlichen über den vierten Widerstand der bistabilen Schaltung, die in der Reihenfolge um zwei Stellen rückwärts in der

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Reihe liegt, mit dem Bezugspunkt verbunden ist. Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass die maximal brauchbare Frequenz des Taktsignals höher wird.

Wenn das digitale Schieberegister nach der Erfindung mit einer Eingangsschwellenschaltung oben erwähnter Art bestückt ist, ist es vorteilhaft, das Signal am weiteren Ausgang und am Ausgang der Eingangsschwellenschaltung für die Ansteuerung der Bezugseingänge der ersten bzw. der darauffolgenden bistabilen Schaltung zu benutzen. Das digitale Schieberegister nach der Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Eingangsschwellenschaltung über eine Reihenschaltung des zweiten Wider-Standes und eines fünften Widerstandes mit dem Bezugspunkt verbunden ist, wobei der Bezugseingang der bistabilen Schaltung, die in der Reihe· der ersten bistabilen Schaltung folgt, über den fünften Widerstand mit dem Bezugspunkt verbunden ist, wobei der weitere Ausgang der Eingangsschwellenschaltung über eine Reihenschaltung des dritten Widerstandes und eines sechsten Widerstandes mit dem Bezugspunkt verbunden ist und der Bezugseingang der ersten bistabilen Schaltung über den sechsten Widerstand mit dem Bezugspunkt verbunden ist. Durch diese Massnahmen werden auch die erste und die darauffolgende bistabile Schaltung schneller schalten können.

Das digitale Schieberegister nach der Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft in einer programmierbaren Frequenzteilerschaltung verwenden, wobei dann Massnahmen getroffen sind, durch die weitere Teile der Schaltung auf die erfindungsgemässe Weise mit einer Bezugsspannung ver— sehen werden, während weiter Mittel angebracht sind, mit deren Hilfe der Faktor eingestellt wird, durch den die Frequenz eines angebotenen Eingangssignals geteilt wird. Zur Verwirklichung einer derartigen programmierbaren Frequenzteilerschaltung ist das digitale Schieberegister nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Eingangsgatterschaltung versehen ist, um ein programmierbares Schieberegister zu bilden, wobei diese Eingangsgatterschaltung versehen ist mit einer Anzahl von Signal-

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eingängen die mit je dem Ausgang einer der bistabilen Schaltungen verbunden sind, einer Anzahl von Bezugseingängen, die mit je dem Bezugseingang einer der bistabilen Schaltungen verbunden sind, einem Ausgang, der mit dem Eingang der ersten bistabilen Schaltung verbunden ist, einem weiteren Ausgang, der über einen achten Widerstand mit dem Bezugspunkt verbunden ist, und mindestens zwei Taktsignaleingängen, von denen einer, je nach der Lage eines Wahlschalters, wahlweise mit Stromimpulsen ansteuerbar ist, die zu den Stromimpulsen gegenphasig sind, die dem Taktsignaleingang der ersten bistabilen Schaltung zugeführt werden, wobei der weitere Ausgang mit Stromimpulsen ansteuerbar ist, die zu den dem Takteingang der ersten bistabilen Schaltung zugeführten Stromimpulsen gleichphasig sind.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild eines bekannten digitalen Schieberegisters,

Fig. 2 das Schaltbild einer ersten Ausftihrungs-

form des digitalen Schieberegisters nach der Erfindung, Fig. 3 das Schaltbild einer Abwandlung des in Fig. 2 dargestellten digitalen Schieberegisters,

Fig. k das Schaltbild einer anderen Ausführungsform des digitalen Schieberegisters nach der Erfindung, und

Fig. 5 das Schaltbild einer Frequenzteilerschaltung, die mit einem digitalen Schieberegister nach der Erfindung versehen ist.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines digitalen Schieberegisters, wie es aus der USrvPS 3· 676.701 bekannt ist. Dieses bekannte Schieberegister ist aus den bistabilen Schaltungen D ... D aufgebaut, die je ein Transistorpaar T₁, T₂ enthalten. Die Basis des Transistors T₃ und der Kollektor des Transistors T₁ jeder bistabilen Schaltung sind mit dem Eingangsknotenpunkt 1 derselben verbunden. Dieser Eingangsknotenpunkt 1 ist weiter Ober einen Widerstand R₁ ... R_ mit einem allen bistabilen Schaltungen gemeinsamen Speisungspunkt V verbunden. Der Eingangsknoten-

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punkt 1 jeder bistabilen Schaltung ist mit dem als Ausgang 3 wirkenden Kollektor des Transistors T₂ der vorhergehenden bistabilen Schaltung verbunden, ausgenommen der Eingangsknotenpunkt 1 der bistabilen Schaltung D₁, der mit dem als Ausgang 13 wirkenden Kollektor eines Transistors T~ einer Eingangsschwellenschaltung D_ verbunden ist. Ein Systemeingang 11 der Schaltung ist mit der Basis des Transistors T„ ve..r bunden. Die Basis des Transistors T„ ist nicht mit dem Kollektor eines Transistors T^ verbunden, im Übrigen

in ist jedoch die Exngangsschwellenschaltung D_n mit den bistabilen Schaltungen D ... D identisch. Als Bezugseingänge (2 bzw. 12) werden die Basen der Transistoren T₁ bzw. die Basis des Transistors T. verwendet, die dazu mit einem Bezugspunkt P verbunden sind, der mit einer Bezugsspannungsquelle S verbunden ist. Die Emitter jedes der Transistorpaare T , Tp sind mit einem Takteingang 5 und die Emitter des Transistorpaares T„, T^ sind mit einem Takteingang 15 verbunden. Diese Takteingänge 5 bzw. der Takteingang 15 sind mit Schaltern SV₁ ... SV„ verbunden, mit deren Hilfe Strom impulse, die von den Strömen I ... I„ abgeleitet sind, abwechselnd je zwei benachbarten bistabilen Schaltungen zugeführt werden. Als benachbarte Schaltung für die bistabile Schaltung D₁ gilt dann die Eingangs schwellenschaltung D_Q. Die Schalter SV₁ ... SV- schalten gleich-

zeitig im Takt des Taktsignals φ um. Naturgemäss können diese Schalter SV₁ ... SV„ auf bekannte Veise durch Transistorpaare gebildet werden, wobei das Taktsignal einer Basis des Transistorpaares oder gegenphasig beiden Basen zugeführt werden kann. Ein Ausgang 1 ^ der Schaltung wird durch den Eingangsknotenpunkt der letzten bistabilen Schaltung D_ gebildet. Das Veiterschieben von Information in dem digitalen Schieberegister erfolgt auf die nachstehend zu beschreibende Veise. Es sei angenommen, dass am Eingang 11 eine logische "1" (hohes Potential) angeboten wird und dass die Schalter SV₁ ... SV sich in der Lage a befinden. Der Transistor T der..'Eingangsschwellenschaltung D_n wird dann leitend sein, während die Basis des Transistor T„ der bistabilen Schaltung D₁ auf einem niedrigen Potential ge-

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halten wird. Wenn die Schalter SW ... SW„ schnell in die Lage b versetzt werden, wird unter dem Einfluss der Streukapazität am Eingangsknotenpunkt der bistabilen Schaltung D₁ die Basis des Transistors T_ dieser Schaltung D₁ genügend lange niedrig bleiben, um den letzteren Transistor ausserhalb des leitenden Zustandes zu halten, wodurch der Strom I durch den Transistor T„ der bistabilen Schaltung D₁ fliessen wird, der betreffende Eingangsknotenpunkt 1 niedrig bleibt und der Eingangsknotenpunkt der nächstfol-

IQ genden bistabilen Schaltung D„ hoch bleibt oder wird. Beim nächstfolgenden Schaltvorgang der Schalter SW. ... SW„ wird die Information von dem Eingangsknotenpunkt 1 der bistabilen Schaltung D endgültig auf den Eingangsknotenpunkt der bistabilen Schaltung D„ übertragen, wobei aber eine Inversion stattfindet (logische "1" wird logische "0" und umgekehrt). Nach einem noch weiteren Schaltvorgang ist die ursprüngliche Information auf den Eingangsknotenpunkt der bistabilen Schaltung D„ übertragen. Es wird klar sein, dass dieses Verfahren so fortgesetzt werden kann und dass die Anzahl bistabiler Schaltungen in der Reihe beliebig gewählt werden kann.

Der wichtigste Nachteil bei kurzen integrierten Schieberegistern dieses bekannten Type ist, dass die Bezugsquelle S eine verhältnismässig grosse Oberfläche auf dem Halbleiterkörper einnimmt und auch verhältnismässig viel Speisestrom erfordert.

Die Lösung für dieses Problem lässt sich aus Fig. 2 erkennen, in der das Schaltbild einer ersten Ausführungsform des digitalen Schieberegisters nach der Er-

3Q findung dargestellt ist. Die Bezugsquelle S fehlt hier und stattdessen ist der Bezugspunkt P über Widerstände R₁₁, R₁₉ ... R₁P mit den Ausgängen der bistabilen Schaltungen D₁ ... D verbunden. Über Widerstände R_1n und R_Q ist der Bezugspunkt mit dem Ausgang 13 und einem weiteren Eingang 17 der Eingangsschwellenschaltung D_Q verbunden. Insgesamt ist nun der Bezugspunkt P mit sieben Ausgängen gekoppelt, wobei die Widerstände R_Q ... R_1n- vorzugsweise die gleichen Werte aufweisen. Die Bezugsspannung V_n am Bezugspunkt P

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wird dadurch erhalten, dass die sieben Ausgangsspannungen gemittelt werden. In Abhängigkeit von der Länge des Schieberegisters (also der Anzahl bistabiler Schaltungen) und dem Verhältnis zwischen dem Wert R der Kollektorwiderstände

κ R,. . . . R^ und dem Wert R₁ der Widerstände R^ ... R„ „ tritt ⁰Oo κ 915

jedoch eine Abweichung der Bezugsspannung V in bezug auf den Idealwert (V^+V )/2 auf. Bei dem Schieberegister nach Fig. 2, das,,wie dargestellt, aus fünf bistabilen Schaltungen D₁ ... D und einer Eingangsschwellenschaltung D besteht, ist die Abweichung 6°/o bei R=R. Wenn R = 10 R

J£. G ix. C

ist, ist die genannte Abweichung 10⁰Zo. Bei grösseren Anzahlen bistabiler Schaltungen ist diese Abweichung kleiner. So gilt für ein Schieberegister mit sieben bistabilen Schaltungen und einer Eingangsschwellenschaltung, dass die ge— nannte Abweichung bei R, = R k°/o und bei R, = 1OR 8°/o ist. Diese Abweichung beeinflusst u.a. die maximal erzielbare Taktfrequenz. Computersimulationen haben nachgewiesen, dass eine Abweichung in V_n von 10^ in bezug auf (V₁₁₁+V, )/2 eine

ti. Xl D

Herabsetzung, der maximalen .Taktfrequenz von 10% herbeiführt. Dies alles bedeutet, dass schon bei verhältnismässig kurzen Schieberegistern, wie z.B. dem Register nach Fig. 2, und bei nicht all zu grossen Verhältnissen R_k/R praktisch die gleiche maximale Taktfrequenz wie bei einem Schieberegister mit einer besonderen Bezugsspannungsquelle erzielt wird.

Wenn das Schieberegister nach der Erfindung eine gerade Anzahl bistabiler Schaltungen und eine Eingangs— Schwellenschaltung der auch im Schieberegister nach Fig. 2 vorhandenen Art enthält, ist es möglich, nach der Erfindung derartige Massnahmen zu treffen, dass genau der angestrebte Wert V_R = (V_H+V_L)/2 erzielt wird. In Fig. 3 ist das Schaltbild eines Schieberegisters gezeigt, das dieser Bedingung entspricht. Es ergibt sich das Problem, dass die letzte bistabile Schaltung, ungeachtet des Inhalts des Schieberegisters, eine "1" an ihrem Ausgang 3I erzeugt, wenn die Schalter SW₁ ... SW sich in der Lage b befinden, weil mit dem Ausgang der letzten bistabilen Schaltung keine weitere bistabile Schaltung verbunden ist und die

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Information am Ausgang der letzten bistabilen Schaltung verloren geht, sobald die Schalter SV₁... SW« in die Lage a versetzt -werden. Die auf diese Weise am Ausgang der letzten bistabilen Schaltung erzeugte "1" wird nun nach der Erfindung dadurch ausgeglichen, dass zugleich mit dieser "1" anderswo eine "0" an einem anderen Ausgang erzeugt wird. Dazu kann der weitere Ausgang 17 der Eingangsschwellenschal tung sehr gut benutzt werden. Während der Zeit, in der sich die Schalter SW₁ ... SW in der Lage a befinden, wird der Strom I dem genannten weiteren Ausgang 17 zugeführt, wodurch dort eine "0" erzeugt wird, die die zu demselben Zeitpunkt am Ausgang der letzten bistabilen Schaltung D. erzeugte "1" ausgleicht.

Fig. k zeigt das Schaltbild einer anderen Ausführungsform des digitalen Schieberegisters nach der Erfindung. Darin lassen sich wieder die bistabilen Schaltungen D₁ ... Dg. sowie die Eingangsschwellenschaltung D_n unterscheiden. In bezug auf die Schaltbilder nach den Fig. 2 und 3 unterscheidet sich diese Schaltung darin, dass die Ausgänge 3 der bistabilen Schaltungen D.. ... D- und der Ausgang 13 über je die Reihenschaltung zweier Widerstände mit- dem Bezugspunkt P verbunden sind, und zwar der Ausgang der bistabilen Schaltung D₁ über die Widerstände R- - und R₂₁, der der bistabilen Schaltung D„ über die Widerstände

^⁵ R₁P und R_?p usw. und der Ausgang 13 der Eingangsschwellenschaltung D über die Widerstände R.." und R„_Q .

Der Bezugseingang 2 der bistabilen Schaltung D₁ ist mit dem Bezugspunkt P verbunden; der Bezugseingang der bistabilen Schaltung D„ ist mit dem Knotenpunkt der Widerstände R_1n und Rp_n verbunden; der Bezugseingang der bistabilen Schaltung D_q ist mit dem Knotenpunkt der Widerstände R₁₁ und R₂₁ verbunden usw. Wird das Schieberegister in einer Teilerschaltung verwendet, mit anderen Worten, wird der Ausgang wieder mit dem Eingang verbunden, so

können die Bezugseingänge von D_n und D₁ ebenfalls mit einem Knotenpunkt von Widerständen auf die oben bereits für die übrigen Stufen angegebene Weise verbunden werden, d.h., dass der Eingang 2 von D₁ mit R , R und die Basis des

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Transistors TV mit R₁ λ.» ^-ob. "verbunden wird. Der Ausgang 17 von D_n soll dann mit einer geschalteten Stromquelle verbunden werden, wie in den Figuren dargestellt ist. Durch die vorgenannten Massnahmen wird die Wirkung des Schieberegisters nach der Erfindung verbessert. Die Spannung am Bezugseingang jeder der bistabilen Schaltungen D₁...D_ ist nun nämlich von dem Zustand der ihr vorangehenden bistabilen Schaltung abhängig. Da bei einem Schieberegister dieses Typs die Information pro bistabile Schaltung verzögert und invertiert wird, kann dies als ein verfrühtes Anbieten invertierter Information an dem Bezugseingang der betreffenden bistabilen Schaltung betrachtet werden. Für das endgültige Umklappen einer bistabilen Schaltung werden also schon Vorbereitungen getroffen, damit dieses Umklappen schneller vor sich gehen kann. Es sei z.B. angenommen, dass die Schalter SV₁ ... SW sich in der Lage b befinden und das am Eingang 1 der bistabilen Schaltung D₁ eine logische "1", d.h. ein hohes Potential, vorhanden ist. Der Ausgang 3 dieser bistabilen Schaltung wird dann ein niedriges Potential aufweisen. Der Knotenpunkt der Widerstände R₁₀ und R?o' also auch der Bezugseingang der bistabilen Schaltung D„, wird dann schon ein etwas erhöhtes Potential aufweisen, so dass beim Umschalten der Schalter SW₁...SW_ in die Lage a der linke Transistor der bistabilen Schaltung D„ schneller leitend werden wird, als wenn der Bezugseingang mit dem Bezugspunkt P verbunden gewesen wäre. Wenn am Anfang des nun beschriebenen Schaltvorgangs eine "0" am Eingang 13 der bistabilen Schaltung D₁ vorhanden und somit eine "1" am Ausgang 3 vorhanden gewesen wäre, würde der Bezugseingang

der bistabilen Schaltung D„ bereits ein herabgesetztes Potential aufweisen, wodurch beim Umschalten der Schalter SW. ... SW„ gerade der rechte Transistor der bistabilen Schaltung schneller leitend werden würde.

Allgemein gesagt wird die Schaltgeschwindigkeit

des Schieberegisters durch die beschriebenen Massnahmen vergrössert. Wenn letzteres aber nicht notwendig ist, kann durch das Treffen dieser Massnahmen der Speisestrom herabgesetzt werden, während die maximale Schaltgeschwindigkeit

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gleich, der des Schieberegisters bleibt, bei dem die zuletzt beschriebenen Massnahmen nicht getroffen sind. Computersimulationen haben nachgewiesen, dass dann, wenn die Spannungsteilung infolge des Widerstandes gleich 0,3 ist, eine Stromeinsparung von 20% erreicht werden kann. Es ist übrigens vorteilhaft, für die Widerstände R , R , R ... R , gleich wie für die Widerstände R_1Q> ^R?0' ^R21'* * * ^2 5 ^und für die

wählen.

für die Widerstände R₀, R , R₂ ... Rg, gleiche Werte zu

ig Mit dem digitalen Schieberegister der eben beschriebenen Art kann vorteilhafterweise eine Frequenzteilerschaltung dadurch verwirklicht werden, dass ein bestimmter logischer Zustand der Ausgänge der bistabilen Schaltungen mit einer als Gatterschaltung ausgebildeten Eingangsschwellenschaltung detektiert wird. Das in der Frequenz zu teilende Signal ist dann das Taktsignal 0, mit dem die Schalter SW ... SW „ geschaltet werden.

Fig. 5 zeigt das Schaltbild einer solchen Frequenzteilerschaltung, die mit einem digitalen Schieberegister nach der Erfindung versehen ist. Darin lassen sich die bistabilen Schaltungen D₁ ... D,- unterscheiden, die das eigentliche Schieberegister bilden, für dessen Wirkung auf die obenstehende Beschreibung verwiesen wird. Weiter ist eine Eingangsgatterschaltung G hinzugefügt. In Abhängigkeit von der Lage des Schalters S ist entweder der linke Teil mit den Transistoren T_ und T₀ oder der rechte Teil mit

5 ο
den Transistoren T^, T , T dieser Eingangsgatterschaltung G wirksam. Dadurch, dass die Basis 21 des Transistors T mit dem Ausgang B der bistabilen Schaltung D„ verbunden wird, wird ein Ringzähler mit einer Zykluszeit gleich vier Perioden des Taktsignals 0 erhalten, der wirksam ist, wenn sich der Schalter S in der Lage k befindet. Das Ganze wirkt dann als ein Vierteiler. Dadurch, dass die Basis 31 des Transistors T/- mit dem Ausgang B und die Basis 41 des Transistors T_ mit dem Ausgang C der bistabilen Schaltung D₁, verbunden werden, wird ein Zähler mit einer Zykluszeit gleich 5 Perioden des Taktsignals φ erhalten. Dieser Zähler ist als ein Fünfteiler wirksam, wenn sich der Schalter S

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in der¹ fLage 5 befindet. Die Bezugseingänge 22, 33 und 2 sind auf die oben bereits beschriebene Weise mit verschiedenen Knotenpunkten verbunden, wobei die Schaltmuster, die in der Schaltung auftreten können, berücksichtigt sind.

Die hier beschriebene programmierbare 4-5-Frequenzteilerschaltung ist nur beispielsweise gegeben und es ist einleuchtend, dass durch die Erweiterung oder Abänderung der Eingangsgatterschaltung und/oder durch die Änderung der Anzahl bistabiler Schaltungen programmierbare Fre— quenzteilerschaltungen dieses Typs für ein Vielzahl beliebiger Dibisoren hergestellt werden können.

Claims

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PATENTANSPRÜCHE;

Digitales Schieberegister, das eine Reihe im

wesentlichen gleicher bistabiler Schaltungen (D., D„, D„ ...) enthält, die mit je einem Signaleingang (i), einem Bezugseingang (2), einem Ausgang (3) und einem Taktsignaleingang

(5) versehen sind, wobei im wesentlichen der Signaleingang jeder bistabilen Schaltung mit dem Ausgang der vorhergehenden bistabilen Schaltung verbunden ist und die Taktsignaleingänge benachbarter bistabiler Schaltungen abwechselnd unter der Einwirkung eines Taktsignals (0) mit Stromimpulsen ansteuerbar sind, wobei das digitale Schieberegister mit einem Bezugspunkt (p) versehen ist, mit dem jeder der Bezugseingänge gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der bistabilen Schaltungen über je mindestens einen ersten Widerstand (R₁₁ .·· R₁ ,-) mit dem Bezugspunkt

(p) verbunden sind, um ein Bezugspotential an diesem Bezugspunkt (p) zu erzeugen.
2. Digitales Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Eingangsschwellenschaltung (D_n) enthält, die mit mindestens einem Signaleingang (11), einem TaktSignaleingang (15) und einem Ausgang (13) versehen ist, der mit dem Signaleingang (i) einer ersten der bistabilen Schaltungen (D₁) verbunden ist, wobei der Taktsignaleingang (15) der Eingangsschwellenschaltung (D_n) und der Taktsignaleingang (5) der genannten bistabilen Schaltung (D ) abwechselnd unter der Einwirkung des Taktsignals (,Ö) mit Stromimpulsen ansteuerbar sind und die Eingangs— Schwellenschaltung (D₀) weiter mit einem Bezugseingang (12), der mit dem Bezugspunkt (p) verbunden ist, und mit einem weiteren Ausgang (17) versehen ist, dem ein logisches Signal entnehmbar ist, das wenigstens dann, wenn dem Taktsignaleingang (15) der Eingangsschwellenschaltung Strom zugeführt wird, das Inverse eines Signals am Ausgang (13) der Eingangsschwellenschaltung ist, wobei die Ausgänge (13 und

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17) der Eingangsschwellenschaltung über je mindestens einen zweiten bzw. dritten Widerstand (R-, _o bzw. R ) mit dem Bezugspunkt (P) verbunden sind.
3. Digitales Schieberegister nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Ausgang (17) mit Stromimpulsen ansteuerbar ist, die zu den dem Taktsignaleingang (5) der ersten bistabilen Schaltung (D₁) zugeführten Stromimpulsen gleichphasig sind.
4. Digitales Schieberegister nach einem der vorherig gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang jeder der bistabilen Schaltungen über eine Reihenschaltung des ersten Widerstandes (R₁₁ ··· R₁J und eines vierten Widerstandes (R₂I * * * ^2^ ^{mit dem} B⁰²US³P"¹¹¹^ (^p) verbunden ist, wobei der Bezugseingang jeder der bistabilen

J₅ Schaltungen im wesentlichen über den vierten Widerstand der bistabilen Schaltung, die in der Reihenfolge um zwei Stellen rückwärts in der Reihe liegt, mit dem Bezugspunkt (p) verbunden ist.
5. Digitales Schieberegister nach den Ansprüchen 4 und 2 oder 4 und 3> dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (13) der Eingangsschwellenschaltung (D^) über eine Reihenschaltung des zweiten Widerstandes (r ) und eines fünften Widerstandes (R„ ) mit dem Bezugspunkt (p) verbunden ist, wobei der Bezugseingang der bistabilen Schaltung (d„), die in der Reihe der ersten bistabilen Schaltung folgt, über den fünften Widerstand (R₂₀) mit dem Bezugspunkt (p) verbunden ist, wobei der weitere Ausgang (17) der Eingangsschwellenschaltung über eine Reihenschaltung des dritten Widerstandes (R_Q) und eines sechsten Wider-

3Q Standes (R_1q) mit dem Bezugspunkt (p) verbunden ist und der Bezugseingang der ersten bistabilen Schaltung (D₁) über den sechsten Widerstand (R₁ ) mit dem Bezugspunkt (p) verbunden ist.
6. Digitales Schieberegister nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der bistabilen Schaltungen (D₁ ... D ) aus einem ersten Transistor (T₁) und einem zweiten Transistor (Τ_ρ) vom gleichen Leitungstyp wie der erste Transistor aufgebaut ist, wobei

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die Emitter dieser Transistoren rait dem Taktsignaleingang (5) der genannten jeweiligen bistabilen Schaltung verbunden sind, und wobei die Basis des ersten Transistors (T₁) mit dem Bezugseingang der genannten jeweiligen bistabilen Schaltung verbunden ist, während die Basis des zweiten Transistors (t„) mit dem Kollektor des ersten Transistors (T ) und dem Signaleingang (i), dieser Signaleingang über einen siebten Widerstand (R₁ ... R,-) mit einem allen bistabilen Schaltungen gemeinsamen Speisungsanschlusspunkt (v) und der Kollektor des zweiten Transistors (T₂) mit dem Ausgang (3) der genannten jeweiligen bistabilen Schaltung verbunden ist.
7· Digitales Schieberegister nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangs-Schwellenschaltung (D_n) einen dritten und wenigstens einen vierten Transistor (T , T. ) vom gleichen Leitungstyp entr· hält, deren Emitter mit dem Taktsignaleingang (15) der Eingangsschwellenschaltung verbunden sind, wobei der Kollektor des dritten Transistors (T ) mit dem Ausgang (I3) der Eingangsschwellenschaltung und der Kollektor des vierten Transistors (T.) mit dem weiteren Ausgang (17) der Eingangsschwellenschaltung verbunden ist, wobei dieser weitere Ausgang über einen weiteren Widerstand ' (R_) mit dem Speisungsanschlusspunkt (v) verbunden ist.
8. Digitales Schieberegister nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des dritten Transistors (T„) mit dem Bezugspunkt (p) und die Basis des vierten Transistors (Tr) mit einem Registereingang (ii) verbunden sind.
9· Digitales Schieberegister nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des vierten Transistors (tJ mit dem Bezugspunkt (p) und die Basis des dritten Transistors mit einem Registereingang ( 1 1 )' verbunden sind.
10. Digitales Schieberegister nach den Ansprüchen 4 und 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Eingangsgatterschaltung (Gr) versehen ist, um ein programmierbares Schieberegister zu bilden, wobei diese Eingangsgatterschaltung versehen ist mit einer Anzahl von Signaleingängen

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(21, 31> ^Of die mit je dem Ausgang einer der bistabilen Schaltungen (D₁ ... D^) verbunden sind, einer Anzahl von Bezugseingängen (22, 3^), die mit je dem Bezugseingang einer der bistabilen Schaltungen (D₁ . . . D,-) verbunden sind, einem Ausgang (23), der mit dem Eingang (1) der ersten bistabilen Schaltung (D₁) verbunden ist, einem weiteren Ausgang, der über einen achten Widerstand (Rg) mit dem Bezugspunkt (P) verbunden ist, und mindestens zwei Taktsignaleingängen (25, 35)> von denen einer, je nach der Lage

]q eines Wähl schalters (S, ), wahlweise mit Stromimpulsen ansteuerbar ist, die zu den Stromimpulsen gegenphasig sind, die dem Taktsignaleingang (5) der ersten bistabilen Schal-r tung (D₁) zugeführt werden, wobei der weitere Ausgang (27) mit StromimpuLsen ansteuerbar ist, die zu den dem Takteingang (5) der ersten bistabilen Schaltung (D₁) zugeführten Stromimpulsen gleichphasig sind,
11. Digitales Schieberegister nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Basen eines fünften, eines sechsten und eines siebten Transistors (T , T^, T„) mit je einem der genannten Signaleingänge (21, 31» ^-Ό der Eingangsgatterschaltung (g) verbunden sind, die Basen eines achten und eines neunten Transistors (T_r, T ) mit einem Bezugseingang (22 bzw. 32) der Eingangsgatterschaltung (g) verbunden sind, die Emitter des fünften und des achten Transistors (T_, Tg) mit einem der Taktsignaleingänge (25) der Eingangsgatterschaltung (g) verbunden sind, die Emitter des sechsten, des siebten und des neunten Transistors (T^-, , T_, T_Q) mit einem anderen Taktsignaleingang (35) der Eingangsgatterschaltung (g) verbunden sind, die Kollektoren des fünften, des sechsten und des siebten Transistors (T , T--, T„) mit dem weiteren Ausgang (27), der über einen neunten Widerstand (R_Q) mit einem Speisungsanschlusspunkt (v) verbunden ist, verbunden sind und die Kollektoren des achten und des neunten Transistors (Tq, T_) mit dem Ausgang

(23) der Eingangsgatterschaltung (g) verbunden sind.