DE1096412B - Bistabile Kippstufe unter Verwendung zweier Magnetkerne - Google Patents

Description

DEUTSCHES

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.

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.

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.

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.

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 Magnetkerne

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr.-Ing. Karl Euler und Manfred Hückel, München,
ist als Erfinder genannt worden

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.

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.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Einzelheiten und Weiterbildungen werden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden erläutert: Es zeigt die

Fig. 1 das Prinzip einer Kippstufe nach der Erfindung und die

Fig". 2 eine Zusammenschaltung von Kippstufen gemäß der Fig. 1 zu einem Binärzähler.

In der Fig. 1 sind die beiden zu einer bistabilen Kippschaltung nach der Erfindung vorzusehenden Magnetkerne mit I und II bezeichnet. An den Klem-

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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.

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.

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.

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).

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.

Die Fig. 2 zeigt hierzu eine Schaltungsausführung mit zwei hintereinandergeschalteten Kippstufen.

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.

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.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Bistabile Kippschaltung unter Verwendung zweier Magnetkerne mit angenähert rechteckiger Hystereseschleife, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kerne mit einem Eingangskreis (E), dem eine Folge unipolarer Impulse zugeführt wird, und je einer Sekundärwicklung (SI, SII) derart verkettet sind, daß bei einer gleichzeitigen Ummagnetisierung beider Kerne aus dem Ausgangszustand (»O«-Zustand) beim Auftreten eines Eingangsimpulses sich die Sekundärimpulse in den Sekundärwicklungen aufheben, und daß einer der Kerne (II) mit einer Vormagnetisierungswicklung (V) 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 in den in Serie geschalteten Sekundärkreisen der Arbeitswiderstand angeordnet ist.

2. Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer den beiden Sekundärwicklungen (SI und 6"1I) noch ein mit dem Kern (I), der keine Vormagnetisierungswicklung besitzt, verketteter Rückstellkreis vorgesehen ist, in dem ein elektronisch arbeitendes Schaltglied (Tr) vorgesehen ist, das abhängig von der Spannung der Sekundärkreise beider Kerne geöffnet bzw. geschlossen wird, und daß der Arbeitswiderstand in diesem Rückstellkreis angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen