CH396088A - Grundschaltung mit einer Kette von Tunneldioden - Google Patents

Description

  Grundschaltung     mit        einer        Kette    von Tunneldioden    Die Erfindung betrifft eine Grundschaltung mit  einer Kette von Tunneldioden, deren Hügelströme  verschiedene Werte aufweisen und denen ein gemein  samer Grundstrom eingeprägt ist, der grösser ist als  der grösste Talstrom und kleiner als der kleinste  Hügelstrom aller in der Kette angeordneter Tunnel  dioden.  



  Bekanntlich weist die Tunneldiode in einem be  stimmten Bereich der     Strom-Spannungs-Kennlinie    ein  Teilgebiet auf, in dem bei gegebenem Strom die  Tunneldiode zwei verschiedene Arbeitspunkte ein  nehmen kann. Diese beiden Arbeitspunkte sind durch  unterschiedlichen     Spannungsabfall    an der Diode ge  kennzeichnet. Diese Eigenschaft der Tunneldiode  wurde in verschiedenen Anordnungen zur Speiche  rung von Signalen verwendet. Es sind auch schon  Anordnungen vorgeschlagen worden, die ein multi  stabiles Verhalten aufweisen. Derartige Anordnungen  weisen als Speicherelement eine Kette von Tunnel  dioden mit     verschiednenen    Hügelströmen auf.

   Die       Tunneldiodenkette    lässt sich jedoch nicht ohne weite  res direkt     zur    Herstellung einer multistabilen Anord  nung verwenden. Um eine einwandfreie Einstellung  und Abfrage der Tunneldioden gewährleisten zu  können, sind entsprechende Hilfsschaltungen mit  Röhren oder Transistoren vorzusehen, die sicher  stellen, dass die beim     übergang    der     Tunneldioden     von einem in den anderen Zustand auftretenden  Spannungsimpulse zur Steuerung der Eingabe- bzw.  Ausgabeschaltung zugeleitet werden. Wie die vor  geschlagenen Anordnungen erkennen lassen; sind da  für meist monostabile oder bistabile Transistorschal  tungen erforderlich.

   Dies hängt in erster Linie sehr  stark davon ab, ob eine multistabile Speicheranord  nung, ein Impulsgenerator     mit    bestimmter Impuls  zahl, ein     Impulslängenwandler,    ein Analog-Digital-    Wandler oder ein     Maximalwertanzeiger    damit reali  siert werden soll.  



  Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Grundschal  tung     mit    einer Kette von Tunneldioden zu schaffen,  die weniger Aufwand     benötigt    als die vorgeschla  genen Anordnungen und auch ohne grosse Änderun  gen für die verschiedenen vorher angeführten An  wendungsfälle eingesetzt werden kann.

   Diese Grund  schaltung mit einer Kette von Tunneldioden, deren  Hügelströme verschiedene Werte     aufweisen    und  denen ein gemeinsamer Grundstrom eingeprägt ist,  der grösser ist als der grösste Talstrom und kleiner  als der kleinste Hügelstrom aller in der Kette ange  ordneten Tunneldioden, ist dadurch gekennzeichnet,  dass in Reihe zu der     Tunneldiodenkette    die     Emitter-          Kollektorstrecke    eines Transistors geschaltet ist, dass  beim Anlegen einer Spannung an diese Reihen  schaltung ein erhöhter     Stromfluss    über die Tunnel  diodenkette einsetzt,

   dass bei jedem     übergang    einer  Tunneldiode vom Zustand kleinen Spannungsabfalles  in den Zustand grossen Spannungsabfalles der Tran  sistor in den nichtleitenden Zustand übergeht und  dass nach einer durch ein Verzögerungsglied im  Steuerkreis des Transistors bestimmten Zeit der Tran  sistor jeweils wieder leitend wird, bis alle Tunnel  dioden sich im Zustand grossen Spannungsabfalles  befinden. Wird nach einer     zweckmässigen    Ausge  staltung der erfindungsgemässen Grundschaltung die  Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes grösser be  messen als die Dauer der an die Reihenschaltung  direkt angelegten Impulse, dann wirkt die Anordnung  als multistabiler Speicher.

   Wird die Reihenschaltung  von Transistorstrecke und     Tunneldiodenkette    über  einen zusätzlichen Widerstand und einen Kontakt  an Spannung angelegt,     dann    gibt die Anordnung beim  Schliessen des Kontaktes eine durch die Anzahl der      Tunneldioden bestimmte Anzahl von Impulsen ab.  Nach einer Weiterbildung der Grundschaltung nach  der Erfindung ist die     Tunneldiodenkette    über Hilfs  stromkreise auf einen beliebigen Schaltzustand ein  stellbar. Diese     Anordnug    kann in einfacher Weise  als Codewandler verwendet werden.

   Die über die  Hilfsstromkreise vorgegebene     (1-aus-X)-Information     kann beim Schliessen des Hauptstromkreises mit  Transistor und     Tunneldiodenkette    in eine entspre  chende Anzahl von Impulsen     umgeformt    werden.  Wird die erfindungsgemässe Grundschaltung in einen       Messkreis    . eingeschaltet und die Hügelströme der  Tunneldioden an den Strombereich des     Messkreises     angepasst, dann steht in einfacher Weise ein     Analog-          Digital-Wandler    zur Verfügung.  



  Die Grundschaltung nach der Erfindung bietet  also nicht nur den Vorteil kleinen Aufwandes, son  dern sie lässt sich praktisch ohne Änderung für die  verschiedenstem     Anwendungsfälle    einsetzen. Je     nach     Verwendung der Grundschaltung ist nur eine andere  zweckentsprechende Ansteuerung zu wählen.  



  An Hand der     Fig.    1 bis 4 wird die Grundschal  tung beispielsweise in verschiedenen Anwendungs  fällen gezeigt. Es zeigen       Fig.    1 einen multistabilen Speicher-,       Fig.    2 einen     Impulsgenerator,          Fig.    3 einen Codewandler und       Fig.    4 einen     Analob        Digital-Wandler.     



  In     Fig.    1 ist die Grundschaltung gezeigt. Über  den Widerstand Rh wird der     Tunneldiodenkette        TD     der Grundstrom eingeprägt. Um das multistabile  Verhalten dieses Grundelementes zu erhalten, muss  dieser Strom so gewählt werden, dass er grösser  ist als der grösste Talstrom und kleiner     als    der  kleinste Hügelstrom aller in der Kette angeordneten  Tunneldioden. In Reihe mit der     Tunneldiodenkette     ist die     Emitter-Kollektor-Strecke    des Transistors     Tr     geschaltet. Der Transistor wird über den Widerstand  R im Basiskreis leitend gehalten.

   Bringt man an  den Kollektor des Transistors     Tr    einen negativen  Impuls mit abgeflachter Vorderflanke, so wie er  z. B. von Kippschaltungen erzeugt wird, dann steigt  der Strom durch die     Tunneldiodenkette        TD    an.       übersteigt    der Strom in diesem Kreis den Wert  eines Hügelstromes einer Tunneldiode, dann nimmt  diese sprungartig den anderen Arbeitspunkt mit  grossem Spannungsabfall ein.

   Das Potential am     Emit-          ter    des Transistors     Tr    steigt sprungartig     an,    der       Emitter    wird negativer als die Basis, an der das  Potential durch den Kondensator C noch einige  Zeit aufrechterhalten bleibt. Da der Transistor     Tr     eine     PNP-Type    ist, wird der Transistor nichtleitend.  Der noch anstehende Impuls am Kollektor ist da  durch von der Tunneldiode abgeschaltet. Solange  der Transistor     Tr    nichtleitend ist, wird der Konden  sator C über den Widerstand R aufgeladen.

   Diese       Aufladung    ist so lange verzögert, bis der Eingangs  impuls am Kollektor abgeklungen ist.     Damit    ist  sichergestellt, dass bei jedem Eingangsimpuls nur    eine Tunneldiode den Arbeitspunkt ändert. Ist der  Kondensator C genügend aufgeladen, dann wird der  Transistor     Tr    leitend gehalten, und die Anordnung  ist zur Speicherung eines weiteren Impulses bereit.  Die Speicherkapazität der Anordnung ist durch die  Anzahl der in der Kette angeordneten Tunneldioden  gegeben. Es ist nicht erforderlich, dass die Hügel  ströme der Tunneldioden gleichmässig in einem vorge  gebenen Bereich liegen müssen.

   Es ist nur die Be  dingung zu erfüllen, dass alle Ströme verschieden  sind, was praktisch von jeder beliebig ausgewählten       Diodenmenge    zutrifft.  



  Wird in den Hauptkreis, die Reihenschaltung der       Tunneldiodenkette    und die Transistorstrecke noch  ein Widerstand R1 und ein Kontakt k eingefügt,  dann erhält man, wie     Fig.    2 zeigt, einen Impulsgene  rator, der eine der Anzahl der Tunneldioden ent  sprechende Anzahl von Impulsen abgibt, wenn der  Kontakt k geschlossen wird.     Die    Steuerung der multi  stabilen Kette erfolgt wie bei dem Speicher nach       Fig.    1. Die periodische     Durchsehaltung    des Speicher  kreises über den Transistor     Tr    wiederholt sich so  lange, bis alle Tunneldioden den Arbeitspunkt mit  grossem Spannungsabfall einnehmen.

   Die Zurück  stellung der Grundschaltung erfolgt in einfachster  Weise durch Kurzschliessen der     Tunneldiodenkette.     



  Erweitert man die Grundschaltung durch Hilfs  stromkreise über den Widerstand R2 und die Kon  takte     kl,    k2, k3, dann ergibt sich, wie     Fig.    3  zeigt, ein Codewandler. Wird ein beliebiger Kontakt       kl    bis k3 geschlossen, dann wird ein Teil der Tunnel  dioden bereits in den Zustand grossen Spannungs  abfalles gebracht. Wird der Kontakt k geschlossen,  dann arbeitet die Anordnung als Impulsgeber, wie  nach     Fig.    2. Der Unterschied besteht darin, dass je  nach Vorgabe des Schaltzustandes über die Hilfs  stromkreise die Anzahl der bei der Umwandlung  abgegebenen Impulse verschieden ist.

   Die Anordnung  setzt die     (1-aus-X)-Information,    die über die Hilfs  stromkreise vorgegeben wird, in ein Ausgangssignal  mit einer entsprechenden Anzahl von Impulsen um.  Die Anzahl der Impulse ist durch die Anzahl der  durch die Hilfsstromkreise nicht umgesteuerten Tun  neldioden gegeben. Werden z. B. 10 Tunneldioden  in die Kette eingefügt und durch den Hilfsstrom  kreis bereits 4 Dioden umgesteuert, dann werden  durch die Grundschaltung 6 Impulse abgegeben, bis  sie in ihre Endstellung gelangt ist, in der alle Tunnel  dioden im Zustand grossen Spannungsabfalles sind.  



  Eine andere Anwendung der Grundschaltung ist  in     Fig.    4 gezeigt. Die Reihenschaltung von Tunnel  diodenkette und Transistorstrecke ist so mit einem       Messkreis    k, Rk     zusammenschaltbar,    dass der im       Messkreis    fliessende Strom auch über die Tunnel  diodenkette geleitet wird. Der Transistor     Tr    wird  so lange immer wieder gesperrt, bis alle Tunnel  dioden, deren Hügelströme kleiner sind als der     Mess-          strom,    in den Zustand grossen Spannungsabfalls über  gegangen sind. Auf diese Weise wird der     Messstrom     durch eine entsprechende Anzahl von Impulsen dar-      gestellt.

   Bei einem derartigen     Analog-Digital-Wandler     empfiehlt sich, die Hügelströme gleichmässig über  den gesamten Strombereich des     Messkreises    zu ver  teilen. Die Teilbeträge, in die der Strombereich auf  geteilt ist, bestimmen die Genauigkeit der Umwand  lung. Bleibt der Kontakt k längere Zeit geschlossen,  dann erhält man in einfacher Weise einen     Maximal-          wertanzeiger,    der in ähnlicher Weise, wie in     Fig.    3  angezeigt ist, durch     Fortschaltung    der Kette in den  Endzustand abgelesen werden kann.

   Dies lässt sich  durch die Anordnung eines entsprechenden Parallel  kreises (R1, k nach     Fig.    3) zum     Messkreis    erreichen.  Der Widerstand R1 in diesem Kreis ist so bemessen,  dass ein     Stromfluss    über die     Tunneldiodenkette    mög  lich ist, der über dem Wert des grössten Hügelstromes  aller Tunneldioden liegt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Grundschaltung mit einer Kette von Tunnel dioden, deren Hügelströme verschiedene Werte auf weisen und denen ein gemeinsamer Grundstrom ein geprägt ist, der grösser ist als der grösste Talstrom und kleiner als der kleinste Hügelstrom aller in der Kette angeordneter Tunneldioden, dadurch ge kennzeichnet, dass in Reihe zu der Tunneldiodenkette (TD) die Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors (Tr) geschaltet ist, dass beim Anlegen einer Spannung an diese Reihenschaltung ein erhöhter Stromfluss über die Tunneldiodenkette einsetzt,

   dass bei jedem Übergang einer Tunneldiode vom Zustand kleinen Spannungsabfalles in den Zustand grossen Spannungs- abfalls der Transistor in den nichtleitenden Zustand übergeht und dass nach einer durch ein Verzöge rungsglied (C) im Steuerkreis des Transistors be stimmten Zeit der Transistor jeweils wieder leitend wird, bis alle Tunneldioden sich im Zustand grossen Spannungsabfalls befinden. UNTERANSPRÜCHE 1. Grundschaltung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeit grösser be messen ist als die Dauer der an die Reihenschaltung direkt angelegten Impulse, so dass die Anordnung als multistabiler Speicher wirkt (Fig. 1). 2.

   Grundschaltung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltung von Transistorstrecke und Tunneldiodenkette über einen zusätzlichen Widerstand (R1) und einen Kontakt (k) an Spannung anschaltbar ist (Fig. 2. 3. Grundschaltung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Tunneldiodenkette über Hilfsstromkreise (R2, k1, k2, k3) auf einen beliebi gen Schaltzustand einstellbar ist (Fig. 3). 4.

   Grundschaltung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltung von Tran sistorstrecke und Tunneldiodenkette in einen Mess- kreis (Rk, k) einschaltbar ist und dass die Hügel ströme der Tunneldioden sich über den Strombereich des Messkreises erstrecken (Fig. 4).