DE1096412B

DE1096412B - Bistable multivibrator using two magnetic cores

Info

Publication number: DE1096412B
Application number: DES59588A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Euler; Manfred Hueckel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-08-27
Filing date: 1958-08-27
Publication date: 1961-01-05
Also published as: BE578510A; GB898741A; FR1233380A

Description

DEUTSCHESGERMAN

In der elektronischen Schaltkreistechnik werden vielfach sogenannte bistabile Kippstufen benötigt. Ein besonderes Anwendungsgebiet der bistabilen Kippstufen sind elektronische Zähler, die bekanntlich aus einer Mehrzahl derartiger Schaltglieder aufgebaut sind, deren jedes einzelne eine an ihren Eingang gelegte Impulsfolge halbieren, wodurch unmittelbar ein binäres Zählergebnis erhalten wird.So-called bistable multivibrators are often required in electronic circuit technology. A A special field of application of the bistable multivibrators are electronic counters, which are known from a plurality of such switching elements are constructed, each of which has one placed at its input Halve the pulse train, which immediately gives a binary count.

Es ist bekannt, derartige bistabile Kippstufen unter Verwendung von zwei Verstärkergliedern, ζ. Β. Transistoren, in gegenseitiger Abhängigkeitsschaltung aufzubauen. Die zu halbierende Impulsfolge wird dann den beiden Verstärkerelementen an ihren Steuerelektroden zugeführt, und die halbierte Impulsfolge kann entsprechend an einer Ausgangselektrode eines der Verstärkerelemente abgenommen werden. Derartige bistabile Kippstufen arbeiten einwandfrei. Zu ihrem Aufbau werden jedoch außer den genannten beiden Verstärkerelementen im Regelfall einige Kondensatoren und Widerstände sowie bei besonderen, für höhere Frequenzen ausgelegten Kippstufen außerdem zwei Dioden benötigt.It is known, such bistable multivibrators using two amplifier elements, ζ. Β. Transistors, to be built in a mutual dependency circuit. The pulse train to be halved is then fed to the two amplifier elements at their control electrodes, and the halved pulse train can one of the amplifier elements can accordingly be removed from an output electrode. Such bistable multivibrators work perfectly. However, in addition to the two mentioned, the structure of the system Amplifier elements usually have a few capacitors and resistors and, in the case of special ones, for higher ones Frequencies designed flip-flops also required two diodes.

In der elektronischen Schaltkreistechnik sind nun Magnetkerne mit angenähert rechteckiger Hystereseschleife bekanntgeworden. Die Magnetkerne besitzen eine im Idealfall rechteckige Hystereseschleife, die es ermöglicht, mit Hilfe von genau definierten Eingangsimpulsen eine definierte Remanenzlage des Kernes herbeizuführen, die auch über längere Zeit erhalten bleibt. Mit Rücksicht auf die Tatsache, daß auch eine Ansteuerung derartiger Kerne mit Impulsen kleiner als der Sättigungsinduktion, die einmal eingestellte Remanenzlage vorhanden bleibt, werden diese Kerne vielfach für nach dem Koinzidenzprinzip arbeitende Magnetkernspeicher oder Magnetkernschalter verwendet. Jeder einzelne Speicherkern stellt hierbei ein an sich bistabiles Schaltelement dar, dessen eine Lage der obere und dessen andere bistabile Lage der untere Remanenzpunkt ist.In electronic circuit technology there are now magnetic cores with an approximately rectangular hysteresis loop known. The magnetic cores ideally have a rectangular hysteresis loop that makes it enables a defined remanence position of the core with the help of precisely defined input pulses bring about, which is maintained over a long period of time. With regard to the fact that one too Activation of such cores with pulses smaller than the saturation induction that has been set once Remanence position remains, these cores are often used for those working according to the coincidence principle Magnetic core memory or magnetic core switch used. Each individual memory core employs one here bistable switching element, one position of which is the upper and the other bistable position of which is the lower Remanence point is.

Man hat auch schon derartige Magnetkerne in fortlaufenden Zählern und ähnlichen Schaltungsausführungen, die bistabile Schaltglieder benötigen, eingesetzt. Mit Rücksicht darauf, daß für eine Ansteuerung eine bipolare Impulsfolge, also eine Impulsfolge, deren einzelne Impulse abwechselnd in der Polarität sich ändern, vorgesehen werden muß, konnten diese Magnetkerne bislang nicht zum Aufbau von reinen Binärzählern verwendet werden, da ein Abzählen von unipolaren Impulsen ohne zusätzliche komplizierte Schaltmittel mit diesen Magnetkernen nicht möglich ist.One already has such magnetic cores in consecutive counters and similar circuit designs, the bistable switching elements are used. With regard to the fact that for a control one bipolar pulse train, i.e. a pulse train whose individual pulses change alternately in polarity, must be provided, these magnetic cores could not be used to build pure binary counters can be used as a counting of unipolar pulses without additional complicated switching means is not possible with these magnetic cores.

Die Erfindung bezieht sich auf eine bistabile Kippschaltung, die im wesentlichen lediglich aus zwei derartigen Magnetkernen aufgebaut ist. Ein Arbeiten einer derartig aufgebauten bistabilen Kippschaltung mit einer Bistabile Kippstufe unter Verwendung
zweier MagnetkerneThe invention relates to a bistable multivibrator which is essentially composed of only two magnetic cores of this type. Working of a bistable multivibrator constructed in this way with a bistable multivibrator using
two magnetic cores

Anmelder:Applicant:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Dr.-Ing. Karl Euler und Manfred Hückel, München,
ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Karl Euler and Manfred Hückel, Munich,
has been named as the inventor

unipolaren Eingangsimpulsfolge wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß beide Kerne mit einem Eingangskreis, dem eine Folge unipolarer Impulse zugeführt wird, und je einer Rückkopplungswicklung derart verkettet sind, daß bei einer gleichzeitigen Ummagnetisierung beider Kerne aus dem Ausgangszustand (»O«-Lage) beim Auftreten eines Eingangsimpulses sich die Sekundärimpulse in der Rückkopplungswicklung aufheben, und daß einer der Kerne mit einer Vormagnetisierungswicklung versehen ist, die so bemessen ist, daß der über sie fließende Gleichstrom den Kern in eine definierte Ausgangslage überzuführen in der Lage ist, umgekehrt aber einen der Vormagnetisierung entgegengerichteten Eingangsimpuls wirksam werden läßt, und daß im Rückkopplungskreis der Arbeitswiderstand angeordnet ist.unipolar input pulse train is achieved according to the invention that both cores with one Input circuit to which a train of unipolar pulses is fed, and one feedback winding each are chained in such a way that with a simultaneous reversal of magnetization of both cores from the initial state ("O" position) when an input pulse occurs, the secondary pulses are in the feedback winding cancel, and that one of the cores is provided with a bias winding which is dimensioned so that the direct current flowing through it converts the core into a defined starting position is capable, but vice versa an input pulse that is opposite to the premagnetization is effective can be, and that the working resistor is arranged in the feedback circuit.

Bei einer derartigen Ausbildung einer bistabilen Kippstufe wird dann erreicht, daß eine am Eingang liegende unipolare Impulsfolge in einem nachgeschalteten Arbeitswiderstand nur noch mit der halben Impulsfolgefrequenz wirksam wird. Durch Hintereinanderschaltung derartiger bistabiler Kippstufen kann dann in an sich bekannter Weise ein Binärzähler aufgebaut werden.With such a design of a bistable multivibrator it is then achieved that one at the input lying unipolar pulse train in a downstream working resistor only with half the pulse train frequency takes effect. By connecting such bistable multivibrators one behind the other, then a binary counter can be constructed in a manner known per se.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Einzelheiten und Weiterbildungen werden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden erläutert: Es zeigt dieThe invention as well as advantageous details and developments are illustrated with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in the following: It shows the

Fig. 1 das Prinzip einer Kippstufe nach der Erfindung und dieFig. 1 shows the principle of a flip-flop according to the invention and the

Fig". 2 eine Zusammenschaltung von Kippstufen gemäß der Fig. 1 zu einem Binärzähler.2 shows an interconnection of flip-flops according to FIG. 1 to form a binary counter.

In der Fig. 1 sind die beiden zu einer bistabilen Kippschaltung nach der Erfindung vorzusehenden Magnetkerne mit I und II bezeichnet. An den Klem-In Fig. 1, the two are to be provided for a bistable trigger circuit according to the invention Magnetic cores labeled I and II. At the terminal

009 697/359009 697/359

men B liegen die Eingangsimpulse, und mit Ra ist der Verbraucher bezeichnet, dem eine der Eingangsimpulsfolge entsprechende Impulsfolge mit halber Impulsfolgefrequenz entnommen werden soll. Der Kern II ist über seine Vormagnetisierungswicklung V so vormagnetisiert, daß er sich im negativen Remanenzpunkt befindet und nach einer eventuellen Auslenkung durch einen Eingangsimpuls wieder dorthin zurückgeholt wird.Men B are the input pulses, and Ra denotes the consumer from which a pulse train corresponding to the input pulse train with half the pulse train frequency is to be taken. The core II is premagnetized via its bias winding V so that it is in the negative remanence point and is brought back there again after a possible deflection by an input pulse.

Im Ruhezustand soll sich der Kern I im positiven Remanenzpunkt befinden. Vom ersten Eingangsimpuls wird dann der Kern I in den negativen Remanenzpunkt und der Kern II zunächst in den positiven Remanenzpunkt ummagnetisiert. Die dabei in ihren Sekundärwicklungen SI und 5"II induzierten Spannungen heben sich hierbei auf. Nach Beendigung des Eingangsimpulses wird nun aber in der folgenden Impulspause der Kern II infolge seiner Gleichstromvormagnetisierung wieder in seinen negativen Remanenzpunkt zurückmagnetisiert. Der zweite Eingangsimpuls kann nun nur noch den Kern II wiederum in den positiven Remanenzpunkt ummagnetisieren. Die in diesem Fall auftretende ' Spannung in seiner Sekundärwicklung wird nun, da im Kern I keine Flußänderung mehr zustande kommt, nicht mehr kompensiert. Die Spannung kann somit an der Basis B des Transistors Tr wirksam werden und macht diesen Transistor leitend. Der Kollektorstrom des Transistors fließt dann über die Rückkopplungswicklung des Kernes I und durch den Verbraucher Ra. Durch diesen Strom wird der Kern I in seinen positiven Remanenzpunkt zurückmagnetisiert. Die Rückkopplungswicklung ist hierbei so bemessen, daß sie einen am Eingang eventuell noch vorhandenen Eingangsimpuls, der die Tendenz hat, den Kern I im negativen Remanenzpunkt »festzuhalten«, überkompensiert. Trotzdem darf natürlich der Eingangsimpuls zeitlich nicht länger sein als die maximale Länge des Rückkopplungsimpulses, der über den Transistor abgegeben wird.In the idle state, the core I should be in the positive remanence point. From the first input pulse, core I is then remagnetized into the negative remanence point and core II is initially remagnetized into the positive remanence point. The voltages induced in their secondary windings SI and 5 "II cancel each other out. After the end of the input pulse, core II is magnetized back to its negative remanence point in the following pulse pause due to its direct current bias. The second input pulse can now only be the core II again remagnetize to the positive remanence point. The voltage occurring in its secondary winding in this case is no longer compensated, since there is no longer any change in flux in core I. The voltage can thus become effective at base B of transistor Tr The transistor's collector current then flows through the feedback winding of the core I and through the consumer Ra. This current magnetizes the core I back to its positive remanence point Input pulse , which has the tendency to "hold" core I in the negative remanence point, is overcompensated. Nevertheless, the input pulse must of course not be longer than the maximum length of the feedback pulse that is emitted via the transistor.

Um diese Dimensionierungsvorschrift auch in der Zeichnung ersichtlich zu machen, sind an den einzelnen Wicklungen die Windungszahlen dieser Wicklungen unmittelbar angegeben. Die Rückkopplungswicklung des Kernes I hat beispielsweise zwanzig Windungen, so daß sie einen Strom durch die Eingangswicklung, die nur zehn Windungen besitzt, sicher kompensieren kann.In order to make this dimensioning rule visible in the drawing, the individual Windings the number of turns of these windings is indicated immediately. The feedback winding of the core I has, for example, twenty turns, so that it carries a current through the input winding, which has only ten turns, can safely compensate.

Die zuletzt beschriebenen Vorgänge finden zur Zeit des zweiten Eingangsimpulses bzw. unmittelbar nach dessen Auftreten statt. Nach Abklingen dieses Impulses wird der Kern II wiederum von seiner Gleichstromvormagnetisierung in seinen negativen Remanenzpunkt zurückgestellt — der Kern I ist, wie erläutert, wiederum in seinen positiven Remanenzpunkt übergeführt —, und die Anordnung befindet sich somit nach Abklingen des zweiten Impulses wiederum in der Ausgangslage (»O«-Lage).The processes described last take place at the time of the second input pulse or immediately afterwards its occurrence instead. After this pulse has subsided, the core II is again from its direct current bias reset to its negative remanence point - the core I is, as explained, again transferred to its positive remanence point - and the arrangement is there after the second impulse has subsided again in the starting position ("O" position).

Dieses Verhalten der Kippschaltung ermöglicht ohne weiteres, mehrere dieser Kippstufen ohne zusätzliche Koppelglieder zusammenzuschalten. Der Verbraucher Ra einer einzelnen Kippstufe ist hierbei dann die zweite Kippstufe.This behavior of the flip-flop makes it easy to connect several of these flip-flops without additional coupling elements. The consumer Ra of a single flip-flop is then the second flip-flop.

Die Fig. 2 zeigt hierzu eine Schaltungsausführung mit zwei hintereinandergeschalteten Kippstufen.For this purpose, FIG. 2 shows a circuit design with two flip-flops connected one behind the other.

Wie das an Hand der Fig. 1 erläuterte Ausführungsbeispiel zeigt, benötigt eine einzelne Kippstufe lediglich zwei Magnetkerne, einen Transistor und einen Widerstand in der Vormagnetisierungswicklung für den Kern II. Der Aufwand an Schaltelementen ist somit erheblich niedriger als bei den üblichen Kippstufen. Hinzu kommt der ganz entscheidende Vorteil, daß eine Magnetkernanordnung nach der Erfindung auch bei Ausfall der Versorgungsspannung ihren einmal eingestellten Zustand beibehält und somit ihren Nachrichteninhalt nicht verliert. Auch in bezug auf Störspannungen ist die Magnetkernkippstufe nach der Erfindung sicherer als die bislang bekannten Kippstufen, da für eine Ummagnetisierung der beiden Kerne eine ganz bestimmte Mindestspannung notwendig ist.As the embodiment explained with reference to FIG. 1 shows, a single flip-flop is only required two magnetic cores, a transistor and a resistor in the bias winding for the core II. The cost of switching elements is thus considerably lower than with the usual flip-flops. In addition, there is the very decisive advantage that a magnetic core arrangement according to the invention also with Failure of the supply voltage retains its once set state and thus its message content does not lose. Also with regard to interference voltages, the magnetic core flip-flop is after the Invention safer than the previously known flip-flops, since the magnetization of the two is reversed Cores a very specific minimum voltage is necessary.

Die bistabile Kippstufe nach der Erfindung wurde an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, bei dem als Schalter in der gemeinsamen Rückkopplungsleitung ein Transistor, vorzugsweise ein Flächentransistor, angeordnet ist. Selbstverständlich ist es denkbar, jedes beliebige andere, vorzugsweise elektronische Schaltelement im Rückkopplungskreis anzuordnen. Im Grenzfall, bei besonders genauer Dimensionierung der Rückkopplungswicklungen, kann der Schalter wegfallen und der Verbraucher direkt in die die beiden Rückkopplungswicklungen verbindende Schleife eingeordnet werden.
■ Die bistabile Kippstufe nach der Erfindung ist universeil verwendbar, d. h., das Anwendungsgebiet ist keineswegs auf Binärzähler beschränkt, sondern die Kippstufe kann überall dort eingesetzt werden, wo sonst an sich bekannte Kippstufen verwendet werden.The bistable multivibrator according to the invention was explained using an exemplary embodiment in which a transistor, preferably a flat transistor, is arranged as a switch in the common feedback line. It is of course conceivable to arrange any other, preferably electronic, switching element in the feedback circuit. In the borderline case, with particularly precise dimensioning of the feedback windings, the switch can be omitted and the consumer can be placed directly in the loop connecting the two feedback windings.
The bistable multivibrator according to the invention can be used universally, ie the field of application is by no means limited to binary counters, but the multivibrator can be used wherever otherwise known flip-flops are used.

Claims

Patent claims:

1. Bistable multivibrator using two magnetic cores with an approximately rectangular hysteresis loop, characterized in that both cores with an input circuit (E), which is supplied with a sequence of unipolar pulses, and each a secondary winding (SI, SII) are concatenated in such a way that at one simultaneous remagnetization of both cores from the initial state ("O" state) when an input pulse occurs, the secondary pulses in the secondary windings cancel each other out, and that one of the cores (II) is provided with a bias winding (V) which is dimensioned so that the The direct current flowing through it is able to transfer the core to a defined starting position, but conversely allows an input pulse opposing the premagnetization to take effect, and that the working resistance is arranged in the secondary circuits connected in series.

2. flip-flop circuit according to claim 1, characterized in that in addition to the two secondary windings (SI and 6 "1I) with the core (I), which has no bias winding, chained reset circuit is provided in which an electronically operating switching element (Tr) is provided that is opened or closed depending on the voltage of the secondary circuits of both cores, and that the working resistor is arranged in this reset circuit.

1 sheet of drawings