DE2010048C3 - Bistabile Kippschaltung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine bistabile Kippschaltung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 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.

Zumindest im Falle des genannten Anwendungsbeispiels kommt zu den einleitend genannten, ungewöhnlichen Umsteuerkriterien die Forderung eines möglichst

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 sind

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Schaltzusland

geschaltet werden könnte.

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.

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 wii

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. ^itentansprüche:

   I. Bistabile, am Ende eines ersten Eingangssignals und am Beginn eines zweiten Eingangssignals umschaltende Kippschaltung, bestehend aus einer durch das erste Eingangssignal ansteuerbaren Steuerschaltung und einer dieser nachgeschalteten, in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannte, bistabilen Ausgangs-Kippschaltung mit zwei zueinander komplementären Transistoren, wobei die Steuerschaltung einen durch das erste Eingangssignal über seine Basis ansteuerbaren Transistor enthält, der während der Dauer dieses ersten Eingangssignals leitend gehalten wird, worin die Kollektorvorwiderstände der Transistoren der Aiisgangskippsehaliung jeweils aus. einem Spannungsteiler bestehen, deren Abgriff mit der Basis des jeweils anderen Transistors der Ausgangs-Kippschaltiing verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der einzige Transistor (Ts I) der Steuerschaltung (SS) komplementär zum erslangesteuerten Transistor (Ts 2) der Ausgangs-Kippschalumg (AS) ist, daß der Kollektorkreis des Transistors (Ts 1) der Steuerschaltung die Reihenschaltung von zumindest zwei Widerständen (R 2, R 3) enthält, die einen ersten Basisspannungsteiler für den erstangesteuericn Transistor (Ts2) der Ausgangs-Kippschaltung (AS) bilden, wobei der leitende Transistor (Ts 1) der Steuerschaltung (SS) den erstangesteuerten Transistor (Rs2) der Ausgangs-Kippschaltung (AS) leitend steuert, daß der Spannungsteiler (R 5. R 6. R 7) im Kollektorkreis des erstangesteuerten Transistors (75 2) der Ausgangs-Kippschaliung einen zweiten, nächst dem Kollektor dieses Transistors liegenden Abgriff (R5/R6) hat und dieser mit dem Kollektor des Transistors (Ts 1) der Steuerschaltung (SS) verbunden ist, wodurch bei leitendem Transistor (Ts 1) der Steuerschaltung (SS) und leitendem, erstangesteuerten Transistor (Ts 2) der Ausgangs-Kippschaltung (AS) der Kollektorstrom des erstangesteuerten Transistors (7Tv 2) der Ausgangs-Kippschaltung (AS) über den ersten Kollektorvorwiderstand (R 5) dieses Transistors und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (Ts 1) der Steuerschaltung (SS) fließt, und dabei die Spannungsverteilung in der Reihenschaltung der Widerstände (R 5, R 6, R 7) des Spannungsteilers im Kollektorkreis des erstangesteuerten Transistors (7x2) der Ausgangs-Kippschaltung (AS) derart ist, daß der zweite Transistor (TsIi) der Ausgangs-Kippschaltung gesperrt bleibt, wodurch bei nach dem Unterbrechen des ersten Eingangssignals gesperrtem Transistor (7s 1) der Steuerschaltung (SS) durch den Kollektorstrom des erstangesteuerten Transistors (Ts 2) der Ausgangs-Kippschaltung über den zweiten Abgriff der Reihenschaltung von Widerständen im Kollektorkreis dieses Transistors der zweite Transistor (Ts 3) der Ausgangs-Kippschaltung leitend gesteuert wird, der seinerseits in bekannter Weise durch seinen Kollektorstrom über einen zweiten Basisspannungsteiler (R 3, R 4) den erstangesteuerten Transistor (Ts2) leitend hält, womit die Ausgangs-Kippschaltung (AS) ihren zweiten Schaltzustand, in dem beide Transistoren (Ts 2. Ts 3) leitend sind, erreicht.
2. 2. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorkreis des Transistors (Ts X) der Steuerschaltung (5SJ die Reihenschaltung von drei Widerständen (RX, R 2, R 3) enthält, daß der dem Kollektor des Transistors (B!) der Steuerschaltung (SS) nächstgelegene Abgriff dieser Reihenschaltung (Kl, R 2) mit dem Emitter des erstangesteuerten Transistors (Ts 2) der Ausgangs-Kippschaltung (AS) verbunden ist über einen Kondensator (C), dessen Ladung nach dem Sperren des Transistors (Ts X) der Steuerschaltung den erstangesteuerten Transistor (Ts2) der Ausgangs-Kippschaliung(Ai> 7bis zum sicheren Leitend-

   steuern des zweiten Transistors (Ts 3) der Ausgangs-Kippschaltung (AS) leitend hält.
3. 3. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung zwischen dem dem Kollektor des erstangesteuerten

   ι;. Transistors (Ts2) der Ausgangs-Kippschaltung nächstgelegenen Abgriff der Reihenschaltung von Widerständen (R 5, Rb) und dem Kollektor des Transistors (7TvI) der Steuerschaltung (SS) eine in Richtung /ü diesem Transistor durchlässige, einen

   Reihestrom über den ersten Basisspannungsteiler des erstangesteuerten Transistors (7Ts 2) und den Basisspannungsteiler des zweiten Transistors (7Ts 3) der Ausgangs-Kippschaltung (AS) verhindernde Diode (D 2) und in die Verbindung zwischen dem

   dem Kollektor des erstangesteuerien Transistors (Ts2) der Ausgangs-Kippschaltung nächstgelegenen Abgriff der Reihenschaltung von Widerständen (R 5, R 6) und der Basis des zweiten Transistors (7Ts 3) der Ausgangs-Kippschaltung AS eine in Richtung zu dieser Basis leitende und die Schwellcnspannung der erstgenannten Diode (D2) kompensierende Diode (D 3) eingefügt ist.
4. 4. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung zwischen dem Kondensator (C) und dem Kollektor des Transistors (Ts X) der Steuerschaltung (SS) eine in Richtung zu diesem Transistor leitende und ein verzögertes Leitendsieuern des zweiten Transistors (7Ts 3) der Ausgangs-Kippschaltung (AS) infolge der Ladespannung des Kondensators (O verhindernde Diode (D X) eingefügt ist.
5. 5. Bistabile Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei leitend gesteuertem zweiten Transistor (Ts3} der Ausgangs-Kippschaltung (AS) der erste Eingang (E X) der bistabilen Kippschaltung kurzgeschlossen und dadurch das Leitendsteuern des Transistors (Ts X) der Steuerschaltung (SS) und damit das Sperren des zweiten Transistors (75 3) der Ausgangs-Kippschaltung infolge von Störsignalen verhindert wird.