DE2203456C3 - Aus Transistoren aufgebaute bistabile Multivibratorschaltung vorn Master/Slave-Typ - Google Patents

Description

Bei den bekannten derartigen Schaltungen wird im Verringerung der Anzahl der Sehaltungskomponen-

allgemeinen jeder der Master·- und Slave-Teile von ten, da nunmehr ein und dieselben Transistoren so-

env:r separaten Konstantstromquelle mit einem Be- wohl der Master- als auch der Slave-Funktion zu-

triebsstrom versorgt; infolge der Verdopplungen, die geordnet sind.

Eür Master- und Slave-Teil erforderlich sind, weisen 5 Weitere Vorteile und Anweadungsmöglichkeiten

diese bekannten Multivibratoren eine relativ große der Eifindung ergeben sich aus der beiliegenden Dar-

Anzahl von Komponenten auf. stellung von Ausführungsbeispielen sowie aus der

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Anzahl von folgenden Beschreibung. Es zeigt

Komponenten in einer aus Transistoren aufgebauten F i g. 1 ein schematisches Schaltbild einer Ausfüh-

bistabilen Multivibratorschaltung vom Master/ io rungsform der Erfindung,

Slave-Typ zu reduzieren. F ig. 2 eine tabellarische Zusammenstellung von

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Er- Eingang-, Clock- und resultierender Ausgangsspanfindung durch die Konbination folgender Merkmale: nung der Schaltung nach Fig. 1 und
einen ersten Teil mit wenigstens einem ersten und Fig.3 bis8 schematische Schaltbilder anderer einem zweiten Transistor, von denen jeder erste 15 Ausführungsformen der Erfindung.
Elektroden hat, die mit dem ersten Spannungsversor- Bei den in den Zeichnungen dargestellten Schalgungsanschluß gekoppelt sind; einen zweiten Teil mit tungen sind gleiche oder ähnliche Komponenten in wenigstens einem dritten, vierten und fünften Transi- den verschiedenen Figuren mit der gleichen Bezugsstor, die je erste Elektroden aufweisen, die mit dem zahl gekennzeichnet.

ersten Spannungsversorgungsanschluß gekoppelt 20 Zunächst Fig. 1. Der positive Anschluß einer Leisind; ein Differenzstromsteuerungsgatter mit wenig- stungsversorgung (nicht gezeigt) kann mit dem Anstens einem gemeinsamen Anschluß, wenigstens schluß 10 verbunden sein, und der negative Aneinem ersten Ausgangsanschluß, der mit zweiten schluß der Leistungsversorgung kann mit dem AnElektroden der Transistoren des ersten Teiles gekop- schluß 12 verbunden sein. Der Kollektor eines pelt ist, und wenigstens einen zweiten Ausgangsan- 15 NPN-Transistors 14 ist mit dem Anschluß 10 und schluß, der mit den zweiten Elektroden der Transi- der Emitter des Transistors 14 mit dem Anschluß 12 stören des zweiten Teiles gekoppelt ist; eine Strom- über einen Widerstand 16 verbunden. Da alle im folquelle, die den gemeinsamen Anschluß des Strom- genden erwähnten Transistoren vom NPN-Typ sind, Steuerungsgatters mit dem zweiten Spannungsversor- wird dies im folgenden nicht mehr erwähnt. Die Bagungsanschluß verbindet; einen ersten Rückkopp- 30 _sis des Transistors 14 ist mit dem Kollektor eines lungstransistor mit einer ersten Elektrode, die mit Transistors 18 und eines anderen Transistors 20 verdem ersten Spannungsversorgungsanschluß gekoppelt bunden. Die Basis des Transistors 18 ist mit der Baist, und einer zweiten Elektrode, die mit der Steuer- sis des Transistors 22 verbunden. Die Basen der elektrode des dritten Transistors des zweiten Teiles Transistoren 18 und 22 sind mit einer Vorspanverbunden ist und die im Kreis mit dem zweiten 35 nungspotentialquelle verbunden. Die Emitter der Spannungsversorgungsanschluß gekoppelt ist, der Transistoren 18 und 22 sind mit dem Emitter eines eine Steuerelektrode aufweist, die mit der ersten Transistors 24 über entsprechende Widerstände 26 Elektrode des vierten Transistors des zweiten Teiles und 28 verbunden. Die Basis des Transistors 24 ist gekoppelt ist; einen zweiten Rückkopplungstransistor mit dem Emitter des Transistors 14 verbunden. Der mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Span- 40 Kollektor des Transistors 24 ist mit dem Anschluß nungsversorgungsanschluß gekoppelt ist, einer zwei- 10 über einen Widerstand 30 verbunden. Der Emitten Elektrode, die mit der Steuerelektrode des ersten ter des Transistors 24 ist mit dem Kollektor eines Tr;. sistors und im Kreis mit dem zweiten Span- Transistors 32 verbunden, dessen Basisverbindung nungsversorgungsanschluß gekoppelt ist. und mit 31 die Clock-Eingangsverbindung des beschriebenen einer Steuerelektrode, die mit den ersten 1 lektroden 45 logischen Schaltkreises darstellt. Der Emitter des des zweiten und lünften Transistors verbanden ist; Transistors 32 ist mit dem Anschluß 12 über eine und eine Schaltung zum Anlegen eines Vorspan- Konstantstromquelle 34 verbunden. Die Konstantnungspotentials an die Steuerelektroden des zweiten, stromquelle 34 kann jede bekannte Form einschließvierten und fünften Transistors. Hch eines relativ hohen Widerstandes haben, und es ~ Der erfindungsgemäße Multivibrator weist den 50 sei für die Zwecke der folgenden Beschreibung ange-Vorteil auf, daß nur eine einzige Konstantstrom- nommen, daß sie einen Strom 2 / liefert. Der Emitter quelle notwendig ist und die Anzahl der Bauelemente des Transistors 32 ist außerdem mit den Emittern verhältnismäßig gering ist, weil einzelne Stufen so- der Transistoren 36 und 38 über entsprechende wohl dem Master- als auch dem Slave-Teil zugeord- Widerstände 40 und 42 verbunden. Die Basen der net sind. 55 Transistoren 36 und 38 sind miteinander verbunden

In den meisten bekannten Schaltkreisen werden und an einen zweiten Vorspannungspunkt angemindestens zwei Konstantstromquellen verwendet schlossen, der eine niedrigere Spannung aufweist als oder die Differenz-Transistorschaltkreise liegen mit der Vorspannungspunkt für die Basen der Transistodem Emitter (bzw. mit der entsprechenden Elektrode ren 18 und 22.

bei Feldeffekttransistoren) direkt an Masse oder 60 Der Kollektor des Transistors 36 ist mit den Emit-

einem anderen Bezugspotential. tem der Transistoren 44 und 46 verbunden. Die Ba-

Um die einzige Konstantstromquelle quasi zu tei- sis des Transistors 44 ist mit dem negativen An-

len und die Master/Slave-Arbeitsweise zu gewährlei- schluß über einen Widerstand 48 und mit dem Emit-

sten, ist das Transistor-Stromsteuergatter vorgesehen, ter eines Transistors 50 verbunden. Der Kollektor

das im wesentlichen den Differenz-Schalter beinhaltet. 65 des Transistors 50 ist mit dem Anschluß 10 verbun-

Die Vorsehung des Stromsteuergatters in Verbin- den. Die Basis des Transistors 50 ist mit dem Kollekdung mit den Rückkopplungstransistoren gemäß der tor der Transistoren 22 und 46 und über einen Lehre der Erfindung erlaubt dabei die wesentliche Widerstand 52 mit dem Anschluß 10 verbunden.

Die Basis, des Transistors 46 ist mit der Basis des des Transistors 14 anliegt und bewirkt, daß dieser in Transistors ;20 verbunden. Die Basen der Transisto- einen wenig leitenden Zustand geht (in der Wirren 20 und 46 sind an einen Vorspannungspunkt ge- kungsweise dieser Schaltung ist der Transistor 14 nie koppelt, der mit einem Punkt des gleichen Vorspan- voll abgeschaltet). Angenommen, der Transistor 44 nungspotentials wie die Basen der Transistoren 18 5 ist gesperrt, wodurch der Transistor 46 leitend ist. und 22 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors Wenn der Transistor 46 leitet, fließt der Strom/ 20 ist über einen Widerstand 53 mit dem Anschluß durch den Widerstand 52 und spannt den Transistor 10 verbunden. Der Emitter des Transistors 20 ist mit 50 in einen schwach leitenden Zustand vor (der dem Emitter des Transistors 54 und dem Kollektor Transistor 50 ist nie voll abgeschaltet), wobei, wie des Transistors 38 verbunden. Die Basis des Transi- io gefordert, der Ausgang 60 tief liegt und kein ausreistors 54 ist mit einem Informations-Eingansgpunkt chender Basisstrom zur Verfügung steht, um den 55 und sein Kollektor direkt mit dem Versorgungs- Transistor 44 leitend zu machen. Daher ist die Schalanschluß 10 verbunden. tung stabil, wenn der Informationseingang 55 und Der Kollektor des Transistors 44 ist mit der Basis der Ausgang 60 auf niedrigem Potential liegen. Da eines Transistors 56 und über einen Widerstand 58 15 dem Transistor 56 mittels der Widerstände 30, 58 mit der Verbindung zwischen dem Kollektor des Basispotential zugeführt wird und beide Transistoren Transistors 24 und dem Widerstand 30 verbunden. 24 und 44 gesperrt sind, ist der Transistor 56 hoch-Der Kollektor des Transistors 56 ist mit dem An- leitend, und der inverse Ausgang 62 liegt auf hohem Schluß 10 und sein Emitter mit dem Versorgungsan- Potential.

schluß 12 über einen Widerstand 59 verbunden. ao Angenommen, daß der Clock-Eingang 31 weiter-Der Ausgang 60 des beschriebenen Schaltkreises hin auf niedrigem Potential verbleibt, der Informakann an der Basis des Transistors 44 und der inverse tionseingang 55 jedoch auf hohes Potential wechselt. Ausgang 62 an dem Emitter des Transistors 56 abge- Die Transistoren 18, 22, 24, 32 und 44 bleiben genommen werden. Da beide Ausgänge 60 und 62 ge- sperrt. Die Transistoren 36, 38 und 46 bleiben leigenphasig sind, d. h., wenn der Ausgang 60 auf ho- 35 tend. Der Transistor 20 hingegen ist so vorgespannt, hem Potential liegt, liegt der Ausgang 62 auf nied- daß er gesperrt ist, da der Transistor 54 leitend vorrigem Potential, und umgekehrt, bezieht sich die Er- gespannt ist. Daher ist der Transistor 14 leitend, läuterung der Operationsweise des beschriebenen Wenn der Transistor 46 leitend ist, ist der Transistor Schaltkreises vielfach nur auf den Ausgang 60. 50 in einem wenig leitenden Zustand und hält den Wenn eine geeignete Spannung an die Anschlüsse 30 Transistor 44 gesperrt. Der Transistor 56 verbleibt 10 und 12 gelegt wird und der Clock-Eingang auf leitend, wodurch die Schaltung in dieser Betriebsart niedrigem Potential Hegt, kann der Schaltkreis jeden ohne jeden Wechsel des Ausgangs stabil ist.
von vier stabilen Zuständen annehmen, wie in den Angenommen, daß anfangs der Clock-Eingang auf ersten zwei Spalten der F i g. 2 gezeigt, d. h. bei nied- niedrigem Potential liegt, der Eingang 55 tief liegt, riger Eingangsspannung niedrige Ausgangsspannung, 35 der Ausgang 60 jedoch hoch liegt. Die Transistoren bei hoher Eingangsspannung niedrige Ausgangsspan- 18, 22, 24, 32, 46 und 54 sind alle gesperrt. Die nung, bei niedriger Eingangsspannung hohe Aus- Transistoren 20, 36, 38 und 44 sind leitend. Die gangsspannung und bei hoher Eingangsspannung Transistoren 14 und 56 sind schwach, der Transistor hohe Ausgangsspannung. Diese Bedingungen werden 50 stark leitend. Daher fließt ausreichend Basisanalysiert werden und die Wirkung des auf hohes 40 strom, um den Transistor 44 im leitenden Zustand zu Potential ansteigenden Clock-Impulses wird be- halten, und die Schaltung ist unter diesen Bedingunschrieben werden. gen stabil.

Die Transistoren 14, 50 und 56 dienen als Pegel- Angenommen, der Clock-Eingang verbleibt aui

anpassungsanordnungen und können entsprechend niedrigem Potential, aber der Informationseingang durch andere Pegelanpassungsanordnungen mit ge- 45 55 wechselt zu hohem Potential. Die Transistoren

eigneten Vorspannungspegelwechseln ersetzt werden. 18. 22, 24. 32 und 46 bleiben gesperrt. Die Transi-

Die Widerstände 16, 48 und 59 werden benutzt, um stören 36, 38 und 44 bleiben leitend. Der Transistoi

die Transistoren 14, 50 und 56 auf die geeigneten 54 hingegen ist leitend vorgespannt, und der Transi-

©etriebsströme vorzuspannen. Sie könnten durch an- stör 20 ist gesperrt. Daher sind die Transistoren 4C dere Strombegrenzungsanordnungen, wie z. B. so und 50 im leitenden Zustand, und der Transistor 5ί

Stromquellen, ersetzt werden. bleibt schwach leitend. Daher ist die beschrieben«

Die Pegel der Transistoren 14, 50 und 56 werden Schaltung in jedem der vier Zustände, bei denen dei

im folgenden als hoch oder niedrig bezeichnet, ab- Clock-Anschluß 31 auf niedrigem Potential liegt, sta

hängig von der relativen Spannung, die an ihren Ba- bil.

sen anliegt. SS Es sei jetzt angenommen, daß der dock-Einganj

Es wild zunächst anmmen, daS der Eingang 31 auf ein hohes Potential wechselt, während der In

55 tief liegt (d. h. auf niedrigem Potential) und der f ormationseingang 55 und die Ausgangsspannung 64

Ausgang 60 hoch liegt (d. h. auf hohem Potential). beide tief liegen. Der Transistor 32 wird leitend un<

Wenn der Clock-Eingang 31 ebenfalls tief liegt, ist ein Strompfad wird für die Transistoren 18, 22 un< der Transistor 32 im Sperrzustand und bewirkt, daß 60 24 geschaffen. Der Transistor 24 kann nicht leitern

die Transistoren 18,22 und 24 sperren. Da der Tran- werden, da sich der Transistor 14 in seinem schwad

sistor 32 gesperrt ist, fließt der Konstantstrom 2 / der leitenden Zustand befindet. Die Transistoren 18 an«

Stromquelle 34 zu den Emittern der Transistoren 36 22 hingegen werden leitend, and jeder von ihnei

and 38, die beide leiten and von denen jeder den führt einen Strom/ (die Hälfte des Stromes 2/ von Strom / fährt Da der Eingang 55 tief liegt, ist der 65 Transistor 32). Wenn der Transistor 18 leitend wird

Transistor 54 gesperrt, and der Strom / fließt durch hält er den Transistor 14 in dessen schwach leiten

den Transistor 20 und dadurch durch den Wider- dem Zustand. Die Transistoren 18 and 22 werde

stand 53. Dies ergibt eine Spannung, die an der Basis leitend, so daß kein Strom für die Transistoren 3

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und 38 verbleibt, wie er von der Konstantstrom- Clock-Eingang hohes Potential bekommt, ist der quelle 34 geliefert wird, und die Transistoren 20, 44, Transistor 14 in seinem hochleitenden Zustand, wo-46 und 54 gehen ebenfalls in den sperrenden Zu- durch der Transistor 24 angeschaltet ist. Wenn der stand über. Der Transistor 56 ist hochleitend, da die Clock-Eingang hohes Potential bekommt, sperren die Transistoren 24 und 44 sperren und sehr wenig 5 Transistoren 36, 38, 20, 44, 46 und 54. Die Transi-Strom durch die Widerstände 30 und 58 fließt. Wenn stören 22 und 18 sperren, da der Transistor 24 angedaher der Eingang 55 und der Ausgang 60 tief lie- schaltet ist, und die Transistoren 14 und 50 bleiben gen, der inverse Ausgang 62 hoch liegt und der hochleitend, wodurch der Ausgang bei 60 auf hohem Clock-Impuls auf hohes Potential geht, gibt es kei- Potential ist. Wenn daher der Eingang 55 und der nen Wechsel an den Ausgängen. io Ausgang 60 auf hohem Potential liegen, wenn der

Angenommen, daß der Eingang 55 hoch und der Clock-Eingang 31 von niedrigem zu hohem Potential Ausgang 60 tief liegt, wenn der Clock-Eingang 31 zu wechselt, bleibt der Ausgang 60 auf hohem Potential, hohem Potential wechselt. Der Transistor 14 war in Alle die oben beschriebenen Wirkungen verbleiben seinem hochleitenden Zustand, als der Clock-Ein- solange wie beschrieben, solange die verschiedenen gang 31 hohes Potential erhielt. Wenn der Clock- 15 Eingänge nicht geändert werden. Eingang 31 zu hohem Potential wechselt, macht er Aus dem Vorangegangenen geht hervor, daß im-

damit den Transistor 32 leitend und schafft einen mer, wenn der Transistor 24 leitet, der volle Strom Strompfad für die drei Transistoren 18, 22 und 24. 2/ ihn durchfließt, daß, aber, wenn die Transistoren Strom (2 /) fließt durch den Transistor 24, da diesem 18, 20, 22, 44 oder 46 leiten, nur ein Strom / durch von dem Transistor 14 ein Basisstrom zur Verfügung »o diese Transistoren fließt. Um zu verhindern, daß sich gestellt wird. Dies bewirkt das Abschalten der Tran- diese verschiedenen Ströme als unterschiedliche Pesistoren 18 und 22. Zur gleichen Zeit sperren die gel oder logische Schwingungen an den Emittern der Transistoren 36 und 38 und damit auch die Transi- Transistoren 14, 50 und 56 widerspiegeln, sind die stören 20, 44, 46 und 54. Der Transistor 14 bleibt in Widerstände 52 und 53 von gleichem Wert, der als seinem hochleitenden Zustand, und der Transistor 50 25 Wert »R« betrachtet sein mag. Die Widerstände 30 nimmt seinen hochleitenden Zustand an, da beide und 58 haben dann jeder einen Wert von 1/2/?. Als Transistoren 22 und 46 gesperrt sind. Als Ergebnis Ergebnis sind die Pegelwechsel, die von den TransiuMlt der Ausgang 60 hohes Potential. Da der Tran- stören 40, 50 und 56 übertragen werden, für alle versistor 24 leitend ist, geht der Transistor 56 in einen schiedenen Zustände der Schaltung, die beschrieben schwach leitenden Zustand über (der Transistor 56 30 wurde, gleich.

ist nie völlig abgeschaltet), und der inverse Ausgang Ein Blick auf F i g. 2 zeigt die Wirkungsweise der

62 liegt tief. Wenn daher der Clock-Eingang 31 von Schaltung nach Fig. 1. Das heißt, Fig.2 ist eine niedrigem zu hohem Potential wechselt, während der Wahrheitstabelle für den Schaltkreis der Fig. 1. In Ausgang 60 tief und der Eingang 55 hoch liegt, be- F i g. 2 deuten die Nullen niedrige Spannung und die kommt der Ausgang 60 hohes Potential. 35 Einsen hohe Spannung an. Wie durch die Reihe von

Als nächstes sei angenommen, daß der Eingang 55 drei Nullen gezeigt ist, falls die Eingangsinformation tief und der Ausgang 60 hoch liegen, wenn der und der Ausgang tief liegen, während der Clock-Ein-Clock-Eingang 31 von niedrigem zu hohem Potential gang tief liegt, wie in den ersten beiden Spalten der wechselt. Dann wird der Transistor 32 leitend und Fig.2 gezeigt, bewirkt der Wechsel des Clock-Einstellt einen Strompfad für die Transistoren 18, 22 40 ganges zu hohem Potential keine Änderung der Aus- und 24 zur Verfügung. Da der Transistor 20 ange- gangsspannung, wie in der letzten Spalte der F i g. 2 schaltet war, als der Clock-Eingang 31 zu hohem Po- gezeigt ist. Die anderen Reihen erläutern sich von tential wechselte, ist der Transistor 14 in seinem selbst. Der Übergang des Clock-Einganges von hoschwach leitenden Zustand und der Transistor 24 ge- hem zu niedrigem Potential ändert den Ausgang sperrt. Die Transistoren 18 und 22 leiten beide (jeder 45 nicht. Der Eingang 55 ändert den Ausgang 60 nicht den Strom/), wobei beide zusammen genug Strom von selbst. Die vorher erhaltene Information wird ziehen, so daß der Konstantstrom aus der Quelle 34 festgehalten, während die Clock-Spannung niedrig insgesamt zu dem Transistor 32 fließt und kein ist, und die neue Information wird in den beschriebe-Strom für die Transistoren 36 und 38 verbleibt, die nen Schaltkreis eingeschrieben, wenn die Clockdadurch gesperrt werden und nachfolgend die Tran- 50 Spannung hoch wird.

sistoren 20, 44, 46 und 54 sperren. Die Verbindung In F i g. 3 ist eine andere Ausfuhrungsform der

des Kollektors des Transistors 18 mit der Basis des Schaltung gezeigt, die als Frequenzteiler oder »Kippe-Transistors 14 hält den Transistor 14 in seinem (toggle)-Flip-Flop wirkt. Die Schaltung der Fig. 3 schwach leitenden Zustand, so daß der Transistor 24 ist im wesentlichen die gleiche wie die Schaltung der im Sperrzustand gehalten wird. Der Transistor 22, 55 Fig. 1, abgesehen davon, daß der Informationsein- der sich im leitenden Zustand befindet, bewirkt, daß gang 55 der Schaltung nicht länger benutzt wird, so der Transistor 50 schwach leitend ist. Wenn daher daß die Transistoren 20, 54 und 38 zusammen mit der Eingang tief und der Ausgang hoch liegen, wenn dem Widerstand 42 entfallen konnten. Ab Folge dader Clock-Eingang 31 auf hohes Potential geht, geht von wird die Leitfähigkeit des Rückkopplüngstransider Ausgang 60 auf niedriges Potential. Zur gleichen 60 stors 14 von dem Transistor 18 gesteuert, wie in Zeit, wenn beide Transistoren 24 und 44 sperren, ist Fig. 1, und zusätzlich von dem Transistor 44. Die der Transistor 56 hochleitend and der Ausgang 62 Widerstände 52 und 53 wurden je ia zwei gleiche auf hohem Potential. Widerstände 52/4, 520 und S3 A, S3 B aufgeteilt,

Schließlich sei angenommen, daß dsr Eingang 55 wobei jeder dieser Widerstände einen Wert 1/2 R be- und der Ausgang 60 auf hohem Potential liegen, 65 sitzt. Dies soll die Konstaatpegel- oder Logikschwinwenn der Clock-Eingang 31 von niedrigem zu hohem gungen der Eingänge, die den Basen der Rückkopp-Potential wechselt Bedingt dadurch, daß der Ein- lungs-Pegelverschiebungstransistoren 14 und 50 zugang 55 auf hohem Potential liegt, bevor der geführt werden, verhindern.

Die Wirkungsweise der Teilerschaltung gemäß Fig.3 wird nun beschrieben. Die angelegte Eingangswelle kann die häufig bei logischen Schaltkreisen benutzte sein, die periodisch schnell zwischen zwei Spannungspegeln wechselt. Der Eingangsan-Schluß 33 entspricht in seiner Funktion dem Clock-Eingangsanschluß 31 der Fig. 1 mit der Ausnahme, daß eine konstante Vorspannung an die Basis des Transistors 32 in Fig. 3 angelegt ist, und die Eingangssignale werden der Basis des Transistors 36 zugeführt. Der Differenzstrom-Steuerungsbetrieb der Transistoren 32 und 36 ist in der Schaltung gemäß Fig.3 jedoch der gleiche, wie er in der Schaltung ^deJ ^Fl&¹ besdmeben wurde. Angenommen, daß anfangs der Eingangsanschluß 33 auf niedriger Spannung hegt und daß der Ausgangsanschluß 45 ebenfalls auf niedriger Spannung liegt. Dann sind die Transistoren 36, 44 und 46 im Sperrzustand und die Transistoren 32 18 und 22 sind leitend. Da der Ausgang 45 tief Legt, ist der Transistor 24 gesperrt und *> der Transistor 14, der niemals voll gesperrt ist, befindet sich in seinem schwach leitenden Zustand. Der 2^²J V⁵ gesperrt, da der Basisstrom fur ihn

t_PnH k η τ ' · t J^rKⁿ<^S1Si^{Or 14} _u ^schwat^{h lei}end ist. Der Transistor 50 befindet sich im schwach

e.tenden Zustand da die Kollektorspannung des leitenden Transistors 22 medng hegt. Der Transistor 14 ,st schwach leitend, da das Basispotential, das von dem Kollektor des eilenden Transistors 18 abgenommen wird, medng ,st Da der Logikpegel, d.h. d,e Spannung am Anschluß 45, vom Leitfähigkeit*- zustand des Transistors 18 bestimmt wird, ist die Spannung am Ausgangsanschluß 45 niedrig. Der W.derstand 16 konnte durch eine Stromquelle ersetzt werden ohne große Änderungen der Wirkungsweise.

Es se, jetzt angenommen, daß die am Anschluß 33 angelegte Welle zu hohem Potential wechselt. Der

schafft dadurch emer1 Kollektor-Emitterweg für die Transistoren 44 und 46. Der Transistor 46 wird lei- *o Tr₃ c· t^{er T}™^SISXO? ^{44 ble}'^bt g/^rrt, da sich der

Sdr^rwoS„!-nh^{Semem S} l^Ch i^lten^{den ZuStand} den TranSor 44 ^u™™^chender Bas.sstiom für

der TranSr JI_n "" ^Verf"f?^ng ^Tl' ^Wird· ^Da

iromiSi dei vnH^g Γ ' ' ""** *!" ^geSamte Strom (2/), der von der Konstantstromquelle 34 ge-

10

angeschaltet und der Transistor 44.wird leitend, da der Transistor 50 sich in seinem hochleitenden Zu stand befindet. Der Transistor 46 bleibt gesperrt, da es keine Stromversorgung für ihn gibt, wenn dei Transistor 44 eingeschaltet ist. Die Transistoren 32< 18, 22 und 24 gehen in den Sperrzustand über. Wie vorausgesetzt, wird der Transistor 44 leitend und zieht einen vergrößerten Strom (2/) durch den Widerstand S3 A (1/2R), wodurch die Spannung an der Basis des Transistors 14 abgesenkt wird und dieser in seinen schwach leitenden Zustand übergehl und der Ausgang 45 nun auf niedrigem Potential liegt. Es gibt also zwei Zyklen des Eingangs bei 33, der lediglich einen Zyklus des Ausgangs bei 45 hervorruft, wodurch die Anordnung der Fig 1 als frequsnzteiler im Verhältnis 2 · 1 wirkt

Der Emitterfolger-Transistor 14 wirkt als Pegelschieber für den Ausgang des Teilers nach Fiel

Die Schaltung der Fig.4 ist ähnlich der Schaltung der Fig.3 und wirkt in ähnlicher Weise, wurde jedoch modifiziert, um beides, den normalen Ausgang

45 der Fig. 1 und einen inversen Ausgang 67, zu schaffen, der seinen Zustand an derselben Flanke des Eingangssignals ändert, wie der Ausgang 45. Um dies zu erreichen, ist der Transistor 46 in zwei Teile

46 A und 462? aufgespalten worden wobei eine gemeinsame Vorspannung den Basen dieser beiden Teile zugeführt wird. Die Emitter der Transistoren 46 Λ und 46 B sind mit dem Ko leLor des D^f erenzstrom-Schaltgatter-Transistorf 36 mitte s entsprechennder Widerstände 61 Jnd 63 verbünde!; Die Schaltungsgeometrie der Schaltune nach Fie 4 erlaubt, daß der Widerstand 52 wieder ein einziger Widerstand des Wertes R ist wobei die Leitfähigkeit des Transistors 50 von der S, des^Transifto
46 A und des Transistors 22 gefS 2£j^TranS1St0IS

Um den inversen Ausgang⁸?? zu VcSn wird ein Emitterfolger-Ausgangstransistor <* ''enutzi. Ein zusatzhches Paar von Widerständen 641 und 65 (jeder hat den Widerstandswert 1/2 R) verbindet den KoI-lektor des Transistors 46B mit der V + -Leitung 10 Pi' ^Verbindu«8 zwischen den Widerständen 64 und ,st mit dem Kollektor des Transistors 24 gekop- ?^Κ ™ ^ ^die Leitfähigkeit des Transistors 24 eben^fa"^S ™ ^K°^{ntrolle des} Leitungszustandes des Transistors 66 benutzt wird

aas

?^1Wed" *^r

oder der TraStor 21

24 leitend. Die

18 und 22 bleiben dung mit F i g. 3 beschrieben

sistoren 46 und 22 gesperrt sind, wird die Vorspan-

wird.
hohe Spannung erhalt, dann wird der Transistor 36 gangsanschluß 33 an der

I⁶¹" ««-"^^ÄtLfiiSTusden

Transistoren 32 und 36 angelegte Signale Der

^{Wid€reland 86}' *r den EnA off -fiSLÜ mit dem — ^-Annschluß 12 verbindet, ist in ähnlicher

11 ^) 12

Weise wie die Widerstände 16 und 48 angewendet, wird jeder dieser Transistoren mit einem Strom des

die mit den Emittern der Transistoren 14 und 50 ent- Wertes / versorgt. In ähnlicher Weise werden die

sprechend gekoppelt sind. Transistoren 36 und 38 je mit einem Strom / ver-

Aus der vorangegangenen Beschreibung der sorgt, wenn sie leiten. Dit; Verbindungen der Kollek-Schaltkreise der Fig. 1, 3 und4 ist deutlich gewor- 5 toren der Transistoren 36 und 38 zum Rest der den, daß die gleichförmige Pegelverschiebung der Si- Schaltung sind die gleichen wie vorher in Verbingnale, die von den Pegelverschiebungstransistoren dung mit F i g. 1 beschrieben. Die Verbindungen der 14, 50, 56 und 66 erhalten wird, durch eine Auswahl Kollektoren der Transistoren 32 A und 32 B sind der relativen Werte der Widerstände 30, 52, 53, 64 vergleichbar mit den Verbindungen des Transistors und 65, die in den verschiedenen Schaltkreisen be- ι» 32 in F i g. 1, jedoch der Transistor 24 ist ebenfalls in nutzt werden, bewirkt wird. Die Verwendung dieser zwei Teile geteilt, die durch die Transistoren 24/4 Widerstände resultiert im Verbrauch eines relativ und 24 B der F i g. 5 illustriert sind. Die Kollektoren großen Betrages an Chipfläche, wenn die Schalt- dieser Transistoren sind gemeinsam mit dem Spankreise als monolithisch integrierte Schaltungen herge- nungsversorgungsanschluß 10 verbunden, und die stellt werden. 15 Basen dieser Transistoren 24/4 und 24 B sind ge-

Um die Chipfläche zu reduzieren, die nötig ist, um meinsam mit dem Emitter des Transistors 14 verbundie Schaltkreise in monolithisch integrierter Form den. Der Kollektor des Differenzstromsteuerungsherzustellen, ist es hilfreich, falls möglich, die Anzahl gattertransistors 32 A ist mit dem Emittern der Tran- und Größe der Widerstände, die in der Schaltung ge- sistoren 24 B und 18 gekoppelt, und der Kollektor braucht werden, zu verringern. Dies kann durch Auf- *o des Differenzstromsteuerungsgattertransistors 32 B teilung der Konstantstromquelle 34 in zwei Strom- ist mit den Emittern der Transistoren 24 A und 22 quellen erzielt werden, von denen jede einen Strom verbunden. Die Wirkungsweise des Schaltkreises ist liefert, der dem halben Wert des von der Stromquelle ^die gleiche wie vorher in Verbindung mit Fi g. 1 be-34 gelieferten Stromes entspricht, d. h. zwei Strom- schrieben, jedoch ist klar, daß alle Transistoren 18, quellen, von denen jede einen Strom/ zur Verfugung 25 ²², 20, 24A, 24B, 44 und 46 einen Strom/ ziehen, stellt. Wenn dies getan wurde, ist es ebenfalls not- wenn einer dieser Transistoren leitend ist. Daher wendig, das Differenzstromschaltgatter 32, 36 oder werden nur die Widerstände 52 und 53, die je einen 32, 36, 38 in zwei getrennte Teile aufzuspalten, von Wert R haben, benötigt, um die gleiche Pegelverschiedenen jeder mit dem Strom einer der beiden Strom- bung zur Basis der Transistoren 14 und 50 zu liefern, quellen versorgt wird. Die in den F i g. 5 und 7 ge- 30 wie es in der Schaltung nach F i g. 1 unter Verwenzeigten Schaltkreise illustrieren die Art und Weise, in dung zusätzlicher Widerstände erreicht wurde, der dies für logische Schaltkreise und Frequenzteiler Es ist zu bemerken, daß die Schaltung nach F i g. 5 vergleichsweise mit Jen entsprechenden Schaltkrei- keinen inverscn Ausgang vorsieht, so daß der Transisen, die in den F i g. 1 und 3 gezeigt und vorher be- stör 56 und die Widerstände 30 und 58 fortgelassen schrieben wurden, getan wird. Die F i g. 6 und 8 stel- 35 wurden. Die Widerstände 26, 28, 40 und 42, die welen Variationen der Schaltkreise der F i g. 5 und 7 gen der unbalancierten Natur der Differenzschaltundar und zeigen die Möglichkeit, einen normalen und gen der F i g. 1 erforderlich waren, wurden ebenfalls invertierten Ausgang zu schaffen. Ähnliche Schalt- fortgelassen, so daß die gesamte Fläche, die von der kreiskomponenten der F i g. 5 bis 8 sind mit den glei- Schaltung nach F i g. 5 eingenommen wird, ν :ηη chen Bezugszahlen versehen, die vorher bei den 40 diese in monolithisch integrierter Form hergestellt Fig. 1, 3 und 4 benutzt wurden. wird, geringer ist als jene zur Schaffung der Schal-

Mit Bezug zunächst auf die F i g. 5 ist es zu erken- tung von F i g. 1 erforderliche.

nen, daß die Stromquelle 34 der F i g. 1 in zwei F i g. 6 illustriert eine zusätzliche Modifikation, um

Stromquellen 34 A und 34 B geteilt wurde, von de- die Schaltung nach F i g. 5 neben dem normalen Aus-

nen jede durch den gleichen Vorspannungspunkt 45 gang vom Emitter des Transistors 50 am Anschluß

einer herkömmlichen Referenzspannungsquelle 70 60 mit einem inversen Ausgang zu versehen. Um dies

gesteuert wird, die außerdem die anderen Vorspan- zu verwirklichen, werden die Kollektoren der Transi-

nungen für den Schaltkreis zur Verfugung stellt. Die stören 24 B und 44 über einen Widerstand 72 (des-

Referenzspannungsquelle tO ist nur zum Zwecke der sen Widerstandswert R beträgt) mit dem V 4 -An-

Hlustration eingefügt, und der gleiche Typ von Span- 50 schluß 10 verbunden. Die Kollektoren dieser Transi-

nungsquelle kann bei den Schaltkreisen gemäß den stören 24 B und 44 werden außerdem mh der Basii

F i g. 1, 3 und 4 benutzt werden. Die Stromquellen- eines Transistors 56 verbunden, der in gleicher Weist

transistoren 34-4 und 34B sind je ausgewählt, um arbeitet wie vorher in Verbindung mit Fig. 1 be

einen Strom / zu liefern anstelle des Stromes 2 /, der schrieben.

von der Stromquelle 34 der Fi g. 1, 3 und 4 bereitge- 55 Da beide Transistoren 44 und 24 B, wenn sie lei

stellt wurde. Andere Veränderungen, die in der ten, einen Strom / führen, ist nur ein einziger W der

F i g. 5 im Vergleich zur Schaltung der F i g. 1 vorge- stand 72 des Wertes R nötig. Dieser Widerstand ei

nommen wurden, sind, daß der Transistor 32 durch setzt die Widerstände 30 und 58 in Fig. 1, die eine;

ein Paar Transistoren 32/4 und 32 B ersetzt wurde, Wert von 1/2 R besitzen. Die beiden Widerstand

deren Basen beide mit den Clock-Signalen am An- 60 und die besonderen Schaltungsverbrndungen, die i

schluß 31 versorgt werden. Der Emitter des Transi- F i g. 1 gezeigt sind, waren erforderlich, um zo bewii

stors 32 A ist mk dem Emitter des Transistors 38 an ken, daß die gleiche Pegelverschiebung in dem Trat

den Kollektor des Stromquellentransistors34B ange- sistor 56 auftritt, wenn die Transistoren 24 und 4

schlossen, und der Emitter des Transistors 32 B ist leitend sind, da der Transistor 24 der F i g. 1 eine

mit dem Emitter des Transistors 36 an den Kollektor 65 Strom 2/ führt, während der Transistor 44 nur eau

des Stromquellentransistors 34 A angeschlossen. Strom / führt. Die Wirkungsweise der Schaltung nac

Wenn die Transistoren 32 A und 32 B leitend wer- F i g. 6 ist vergleichbar mh der Wirkungsweise d

den mittels eines Clock-Signals am Anschluß 31, Schaltung nach Fig. 1 in Übereinstimmung mit dt

13 J 14

Modifikationen, die oben in Verbindung mit Fig.5 die einzigen Widerstände, die mit irgendwelchen die-

seschrieben wurden, und die gMchen Referenzzah- ser Transistoren verbunden sind; und die Wider-

len identifizieren ähnliche Schaltkreiskomponenten, stände 26 und 28, die in der Schaltung nach Fig. 3

so daß diese Ähnlichkeit der Wirkungsweise leicht zu benutzt werden, wurden fortgelassen.

verstehen ist. 5 Um bei ehiem Kipp-Flip-Flop des in F ig. 7 ge-

Fig.7 ist auf eine Variation der Schaltung nach zeigten Typs einen invertierten Ausgang der Art zu F i g. 3 für einen Kipp-Flip-Flop gerichtet, indem die schaffen, wie ihn die Schaltung von F i g. 4 aufweist, geteilten Stromquellen 34Λ und 34B in einer Weise wird die Schaltung nach Fig.8 benutzt Die Schalbenutzt werden, die der Benutzung dieser Stromquel- rung von F i g. 8 ist ähnlich der Schaltung von F ί g. 7 len in Fig. 5 vergleichbar ist. Um diesen Typ der ge- ίο mit der Ausnahme, daß die Transistoren 44 und 46 teilten Stromquelle in der Kipp-Flip-Flop-Schaltung je durch ein Paar von Transistoren 44 A, 44 B und zu erzielen, ist der Transistor 24 durch ein Paar von 46 A, 46 B ersetzt wurden. Der Kollektor des Diffe-Transistoren 24 Λ und 24 B ersetzt, wobei die KoI- renzstromschalttransistors 36 B ist mit den Emittern lektoren und Basen dieser Transistoren gemeinsam der Transistoren 44 A und 46 B verbunden, während entsprechend mit dem V +-Anschluß 10 bzw. dem 15 der Kollektor des Transistors 36 A mit den Emittern Emitter des Transistors 14 verbunden sind. Die der Transistoren 44 B und 46.4 verbunden ist. Der Emitter der Transistoren 2AA und 22 sind mit dem Kollektor des Transistors 44B ist mit dem V +-AnKollektor des Transistors 32 B, die Emitter der Tran- schluß 10 verbunden, während der Kollektor des sistoren 24 B und 18 mit dem Kollektor des Transi- Transistors 44 Λ mit der Basis des Transistors 14 stors 32 A verbunden. ao und über den Widerstand 53 mit dem F+-An-

Da der Transistor 38 beim Kipp-Flip-Flop nicht schluß 10 verbunden ist.

verwendet wird, wurde der Transistor 36 des Diffe- Der Transistor 46 A schafft die Schaltungsverbinrenzstromgatters der Fig. 3 ebenfalls durch ein paar düngen, die von dem Transistor 46 der Fig.7 gelie-Transistoren 36 A und 36 B ersetzt, die beide von fert werden, während die Transistoren 46 B und 24 A Eingangssignalen am Eingangsanschluß 33 gesteuert as über einen zusätzlichen Widerstand 74 des Wertes R werden. Der Kollektor des Transistors 36 A ist direkt mit dem V +-Anschlußi 10 verbunden sind und mit dem V +-Anschluß 10 verbunden, und der ebenfalls mit der Basis eines invertierten Ausgangs-Kollektor des Transistors 36 B ist mit den Emittern emitterfolgertransistors 66 des in F i g. 4 gezeigten der Transistoren 44 und 46 in einer Weise verbun- Typs. Der Widerstand 74 der Fig. 8 ersetzt ein Paar den, die den Verbindungen des Transistors 36 der 30 von Widerständen 64 und 65, die in der Schaltung F i g. 3 ähnlich ist. Die Transistoren 32 A und 32 B nach F i g. 4 verwendet werden, wobei die Wirkungswerden zusammen leitend und nichtleitend gemacht weise der Schaltung nach F i g. 8 die gleichen Ergebebenso wie die Transistoren 36 A und 36 B des Dif- nisse liefert in der gleichen Folge wie die Wirkungsf erenzstromsteuerungsgatters, das von diesen Transi- weise der Schaltung nach F i g. 4.
stören dargestellt wird. 35 Obwohl die beschriebenen Schaltungen besonders

Wie sich aus einer Prüfung der Schaltung nach zur Schaffung eines monolithisch integrierten Schalt-

F i g. 7 ergibt, ist die Wirkungsweise im wesentlichen " kreischips geeignet sind, können die Schaltungen

die gleiche wie die der Schaltung von F i g. 3, da die auch in diskreter Form unter Verwendung separater

Komponenten gleiche Bezugszahlen haben, mit der Elemente ausgeführt werden. Obwohl lediglich

Ausnahme, daß, wenn einer der Transistoren 18, 22, 40 NPN-Transistoren beschrieben wurden, ist es klar,

24 A, 24 B, 44 und 46 leitend wird, dieser Transistor daß mit einem geeigneten Wechsel der Versorgungs-

immer einen Strom/ zieht. Als Ergebnis sind die spannung ebenfalls PMP-Transistoren verwendet

Widerstände 52 und 53, die je einen Wert R haben, werden können, falls dies erwünscht ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Aus Transistoren aufgebauter bistabiler Multivibrator vom Master/Slave-Typ nut einem ersten und einem zweiten Spannungsversorgungsanschluß, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: einen ersten Teil mit wenigstens einem ersten (44) und einem zweiten (46) Transistor, von denen jeder erste Elektroden hat, die mit dem ersten Spannungs- « versorgungsanschluß (10) gekoppelt sind; einen zweiten Teil mit wenigstens einem dritten (24), vierten (18) und fünften (22) Transistor, die je erste Elektroden aufweisen, die mit dem ersten Spannungsversorgungsanschluß (10) gekoppelt sind; ein Differenzstromsteuerungsgatter (32, 36) mit wenigstens einem gemeinsamen Anschluß, wenigstens einem ersten Ausgangsanschluß (Kollektor des Transistors 36), der mit zweiten Elektroden der Transistoren (44, 46) des ersten Teiles ao gekoppelt ist, und wenigstens einen zweiten Ausgangsanschluß (Kollektor des Transistors 32), der mit den zweiten Elektroden der Transistoren des zweiten Teiles (18, 22, 24) gekoppelt ist; eine Stromquelle (34), die den gemeinsamen Anschluß des Stromsteuerungsgatters (32, 36) mit dem zweiten Spannungsversorgungsanschluß (12) verbindet; einen ersten Rückkopplungstransistor (14) mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Spannungsversorgungsanschluß (10) gekoppelt ist, eine zweite Elektrode, die mit der Steuerelektrode des dritten Transistors (24) des zweiten Teiles verbunden ist und die im Kreis (über den Widerstand 16) mit dem zweiten Spannungsversorgungsanschluß (12) gekoppelt ist, die eine Steuerelektrode aufweist, die mit der ersten Elektrode des vierten Transistors (18) des zweiten Teiles gekoppelt ist; einen zweiten Rückkopplungstransistor (50) mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Spannungsversorgungsan-Schluß (10) gekoppelt ist, eine zweite Elektrode, die mit der Steuerelektrode des ersten Transistors (44) und im Kreis (über den Widerstand 48) mit dem zweiten Spannungsversorgungsanschluß (12) gekoppelt ist, und mit einer Steuerelektrode, die mit den ersten Elektroden des zweiten (46) und fünften (22) Transistors verbunden ist; und einer Schaltung zum Anlegen eines Vorspannungspotentials an die Steuerelektroden des zweiten, vierten und fünften Transistors.

2. Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Transistoren vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind.

3. Multivibrator nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichne: durch einen Steuertransistör (20), mit einer ersten Elektrode, die über eine Impedanz mit dem ersten Spannungsversorgungsanschluß (10) und mit der Steuerelektrode des ersten Kopplungstransistors (44) gekoppelt ist, und mit einer zweiten Elektrode, die (über den Transistor 38) mit der Spannungsquelle gekoppelt ist, wobei der Steuertransistor (20) in Abhängigkeit von den Eingangssignalen leitend und nichtleitend gemacht wird.

4. Multivibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Rückkopphmgstransistor (14, 50) zu einer Emitterfolgerschaltung verbunden sind.

5. Multivibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen ersten Widerstand (52, 52 A, 52S), der den ersten Spannungsversorgungsanschluß (10) mit der ersten Elektrode des zweiten (46) und fünften (22) Transistors verbindet, und durch einen zweiten Widerstand (53, 534, 53 B), der die erste Elektrode von wenigstens dem vierten Transistor (18) mit dem ersten Spannungsversorgungsanschluß (10) verbindet.

6. Multivibrator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Widerstand den gleichen vorbestimmten Wert haben.

7. Multivibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromsteuerungsgattcr (32, 36) einen sechsten (32; 32 A und 32S) und siebten (36; 36 und 38) Transistor aufweist, wobei erste Elektroden des sechsten und siebten Transistors den ersten bzw. zweiten Ausgangsanschluß enthalten, und wobei zweite Elektroden des sechsten und siebten Transistors an dem gemeinsamen Anschluß zusammen verbunden sind.

8. Multivibrator nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine erste Schaltung (70) zum Anlegen eines Vorspannungspotentials an die Steuerelektrode eines des sechsten und siebten Transistors und durch eine zweite Schaltung (31), die mit der Steuerelektrode des anderen des sechsten und siebten Transistors verbunden ist zum Anlegen eines variierenden Eingangssignals.

9. Multivibrator nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen achten Transistor (46 B) in dem ersten Teil zusätzlich zu dem ersten und zweiten Transistor (44, 46), wobei der achte Transistor eine Steuerelektrode aufweist, die zusammen mit der Steuerelektrode des zweiten Transistors (46) verbunden äst, eine zweite Elektrode, die mit der ersten Elektrode des sechsten Transistors verbunden ist, eine erste Elektrode, die über einen ersten Widerstand (64 und 65; 74) mit dem ersten Spannungsversorgungsanschluß (10) gekoppelt ist, und wobei die erste Elektrode des vierten Transistors (18) über einen zweiten Widerstand mit dem ersten Spannungsversorgungsanschluß verbunden ist, so daß ein normaler und ein invertierter Ausgang erhalten werden von den ersten Elektroden des vierten bzw. des achten Transistors.

Die Erfindung betiifft einen aus Transistoren aufgebauten bistabilen Multivibrator vom Master/ Slave-Typ mit einem ersten und einen zweiten Spannungsversorgungsanschluß.

Bistabile Multivibratoren, die als monolithisch integrierte Schaltkreise hergestellt sind, enthalten in bekannter Weise oft getrennte Master- und Slave-Teile, wobei die Zwischenverbindungen der Schaltung und die Eingänge des Multivibrators bestimmen, ob der Multivibrator als Frequenzteiler oder als gesteuerter logischer Schaltkreis betrieben wird.