DE10060662C1 - Leitungstreiberanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung schafft einen Leistungstreiber, der mit zwei Differenzverstärkertransistoren (101, 102) als Differenzverstärker ausgebildet ist. Die Emitteranschlüsse der beiden Differenzverstärkertransistoren (101, 102) sind untereinander und mit einem ersten Anschluss einer Stromquelle (103) an einem Emitterschaltungsknoten (107) verbunden, wobei ein zweiter Anschluss der Stromquelle (103) mit Masse (118) verbunden ist. Zwischen den Basisanschlüssen der beiden Differenzverstärkertransistoren (101 bzw. 102) und Masse (118) ist jeweils eine Eingangssignalquelle (105 bzw. 106) verbunden. Zwischen dem Leitungsschaltungsknoten (125) und den jeweiligen Leitungskomponenten (116 bzw. 117) sind Kollektorwiderstände (108 bzw. 109). Durch diese schaltungstechnische Anordnung wird erreicht, dass die Leitungskomponenten (116) und (117) mit den jeweiligen Kollektorströmen (121 bzw. 122) beaufschlagt werden, die zusammen den Gesamtstrom (120) bilden, so dass die Leitung mit ihren Leitungskomponenten (116) und (117) im Hauptstrom liegt. Dies führt zu einer Beschleunigung von Schaltvorgängen und einer Erhöhung von Spannungshüben von Leitungseingangs- und Leitungsausgangssignalen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitungstreiberanord­ nung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der DE 197 30 985 C1 bekannt ist.

Die EP 0 433 685 A2 offenbart eine Schaltung, bei der mehrere schaltungstechnisch gleich aufgebaute Treiberstufen kaska­ diert sind. Es wird dabei jedoch explizit darauf hingewiesen, daß zur Kaskadierung eine Pufferschaltung erforderlich ist.

Im allgemeinen besitzen synchrone digitale Schaltungen Spei­ cherelemente, die gleichzeitig umzuladen sind und die aus diesem Grund mit einem gemeinsamen Taktgenerator verbunden sind. Derartige Speicherelemente in digitalen Schaltungen können beispielsweise als Flip-Flop-Einrichtungen oder Latch- Einrichtungen ausgebildet sein. Sämtlichen derartigen Spei­ cherelementen muß ein von einem Taktgenerator erzeugtes Takt­ signal möglichst gleichzeitig zugeführt werden, um einen syn­ chronisierten Schaltvorgang zu ermöglichen.

Beim Zuführen eines Taktsignals spielt die Leitungslaufzeit (Skew) eine entscheidende Rolle. Im allgemeinen kann nicht davon ausgegangen werden, dass die Leitungslaufzeiten der un­ terschiedlichen Leitungen gleich sind, so dass Laufzeitdiffe­ renzen auftreten.

Bei herkömmlichen Leitungstreiberanordnungen liegt die zu treibende Leitung im Querstrom, während ein Hauptstrom direkt zu den Differenzverstärkertransistoren aufrechterhalten wird.

Leitungstreiberanordnungen nach dem Stand der Technik sind nach dem Prinzip einer Strom-Modus-Logik, nachfolgend als CML (= "Current Mode Logic") bezeichnet oder nach dem Prinzip ei­ ner Emitter-gekoppelten Logik, nachfolgend als ECL (= "Emit­ ter Coupled Logik") aufgebaut. In der Digitaltechnik haben sich vor allem diese beiden Treibervarianten etabliert. Beide Treibervarianten sind dadurch gekennzeichnet, dass die Lei­ tung im Querstrom liegt.

Ein Hauptnachteil von Leitungstreibern nach dem Stand der Technik besteht darin, dass der Strom zum Umladen von Lei­ tungskomponenten als Querstrom auftritt, wodurch ein Schalt­ vorgang verlangsamt wird.

Ein weiterer Nachteil von herkömmlichen Leitungstreibern be­ steht darin, dass entfernt von den Differenzverstärkertran­ sistoren angeordnete Leitungskomponenten später umgeladen werden als Leitungskomponenten, die nahe bei den Differenz­ verstärkertransistoren angeordnet sind, wodurch ein Schalt­ vorgang verzögert wird.

Ein weiterer Nachteil von herkömmlichen Leitungstreibern be­ steht darin, dass eine große Zeitverzögerung zwischen Signa­ len am Leitungsanfang und am Leitungsende auftritt.

Die in den Fig. 6 und 7 gezeigten Leitungstreiber stellen zwei unterschiedliche Treiberprinzipien bereit, wobei die die Leitung bildenden Leitungskomponenten jeweils im Querstrom liegen.

In Fig. 6 ist ein herkömmlicher Leitungstreiber gezeigt, der als ein Differenzverstärker mit zwei Differenzverstärkertran­ sistoren 101 und 102 ausgelegt ist. Hierbei liegen zwei Kol­ lektorwiderstände 108 und 109 der beiden Differenzverstärker­ transistoren 101 bzw. 102 im Hauptstrom, der durch die Pfeile 121 bzw. 122 veranschaulicht ist. Die zu treibende Leitung, die aus einer oder mehreren Leitungskomponenten 116 bzw. 117 zusammengesetzt ist, liegt dagegen im Querstrom. Der in Fig. 6 gezeigte Leitungstreiber ist als ein CML-Treiber ausge­ führt.

Ein Hauptnachteil des CML-Treibers nach dem Stand der Technik besteht darin, dass der Strom zum Umladen der Leitungskapazi­ täten, die in den Leitungskomponenten enthalten sind, als Querstrom eines Hauptstromflusses, der von einer Versorgungsspannungsquelle 104 über die jeweiligen Kollektorwiderstände 108 bzw. 109 zu den Kollektoranschlüssen der entsprechenden Differenzverstärkertransistoren 101 bzw. 102 und weiter über eine Stromquelle 103 nach Masse 118 gerichtet ist, auftritt. Auf diese Weise steht dem Schaltvorgang nur eine Teil des ge­ triebenen Stroms, d. h. der Querstrom, zur Verfügung, wodurch ein Umladen der Leitung und somit ein Schalten verlangsamt ist.

In Fig. 7 ist ein weiterer herkömmlicher Leitungstreiber ge­ zeigt, der zusätzliche Treibertransistoren 301 und 302 auf­ weist, die eine aus den Leitungskomponenten 116 und 117 be­ stehende Leitung treiben. Hierzu wird die Leitung mit ihren Querwiderständen 601 bzw. 602 über die jeweiligen Emitter­ schaltungsknoten 701 bzw. 702 mit den Emitteranschlüssen der Treibertransistoren 301 bzw. 302 verbunden. Wie bei der in Fig. 6 gezeigten Schaltungsanordnung liegen die Leitungskom­ ponenten 116 bzw. 117 auch bei der in Fig. 7 gezeigten Schal­ tungsanordnung im Querstrom, wodurch ein Schaltvorgang ver­ langsamt wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Leitungstreiberanordnung und das erfin­ dungsgemäße Verfahren zum Treiben einer Leitung weisen den Hauptvorteil auf, dass Schaltvorgänge beschleunigt werden.

Die Kaskadierung benötigt für jede Stufe einen Differenzver­ stärker, während bei Ausführung mit ECL-Treibern für jede Stufe eine Schaltung nach Fig. 3 erforderlich ist. Dies er­ spart Bauelemente und Strom.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Leitungstreiberan­ ordnung besteht darin, dass die Leitungskomponenten, die eine Leitung ausbilden, im Hauptstrom liegen, der dem maximalen durch die Differenzverstärkertransistoren bereitgestellten Strom entspricht.

Noch ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Leitungstrei­ beranordnung besteht in der Möglichkeit, die Kollektorwider­ stände der den Hauptstrom schaltenden Differenzverstärker­ transistoren entfernt von den entsprechenden Differenzver­ stärkertransistoren anzuordnen.

Noch ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Leitungstrei­ beranordnung besteht darin, dass die Leitungskomponenten, die im Hauptstrom liegen, durch einen wesentlich größeren Strom im Bereich von mA umgeladen werden, als dies bei Leitungs­ treibern nach dem stand der Technik der Fall ist, bei welchen die Leitungskomponenten im Querstrom liegen, wobei hier die Leitungskomponenten mit geringen Strömen im µA-Bereich umge­ laden werden. Somit ergibt sich ein wesentlich schnelleres Schaltverhalten.

Noch ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Leitungstrei­ beranordnung besteht in der Möglichkeit einer stufenweisen Hintereinanderschaltung, bzw. einer Kaskadierung der erfin­ dungsgemäßen Leitungstreiber derart, dass eine entsprechende Anzahl schneller Schaltvorgänge durchgeführt werden kann.

Noch ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Leitungstrei­ beranordnung besteht darin, dass an den Leitungsanschlüssen durch die Beaufschlagung der Leitungskomponenten mit dem Hauptstrom ein größerer Spannungshub als bei im Querstrom liegenden Leitungskomponenten abgreifbar ist, so dass ein Rauschen und Störungen einfacher unterdrückt werden können.

Kern der Erfindung ist eine Leitungstreiberanordnung, bei welcher die aus Leitungskomponenten bestehende Leitung im Hauptstrom liegt, und bei welcher dieser Hauptstrom durch die Kollektorwiderstände der Differenzverstärkertransistoren fließt, so dass Laufzeitdifferenzen von Taktsignalen, die von einem gemeinsamen Taktgenerator erzeugt werden und beispielsweise Speicherelementen in digitalen Schaltungen zugeführt werden, minimiert werden.

In dem Unteranspruch findet sich eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfin­ dung.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Leitungstreiberanordnung, bei welcher Leitungskomponenten im Hauptstrom liegen;

Fig. 2 ein Beispiel einer Leitungskomponente;

Fig. 3 eine aus Leitungskomponenten des Bei­ spiels, das in Fig. 2 gezeigt ist, zusammengesetz­ te Leitung, die durch einen herkömmlichen ECL- Leitungstreiber getrieben wird;

Fig. 4 eine aus Leitungskomponenten des Bei­ spiels, das in Fig. 2 gezeigt ist, zusammengesetz­ te Leitung, die durch den Lei­ tungstreiber nach Fig. 1 getrieben wird;

Fig. 5 einen Graphen, der die Zeitverläufe von Schaltvor­ gängen unter Verwendung des Lei­ tungstreibers, der in Fig. 4 gezeigt ist, im Ver­ gleich zu den Zeitverläufen von Schaltvorgängen unter Verwendung des herkömmlichen ECL- Leitungstreibers, der in Fig. 3 gezeigt ist, ver­ anschaulicht;

Fig. 6 einen CML (Current Mode Logic, Strom-Modus-Logik) -Leitungstreiber nach dem Stand der Technik;

Fig. 7 einen ECL (Emitter Coupled Logic, Emitter-Modus- Logik)-Leitungstreiber nach dem Stand der Tech­ nik; und

Fig. 8 eine Schaltungsanordnung, in welcher eine Kaska­ dierung von Leitungstreiberanordnungen, die je­ weils der in Fig. 1 dargestellten Leitungstreiber­ anordnung entsprechen, gemäß eines Ausführungsbei­ spiels der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.

Fig. 1 zeigt eine Leitungstreiberanordnung, bei welcher durch die schaltungstechnische Anordnung von Leitungskomponenten 116 und 117 erreicht wird, dass ein Kollektorstrom 121 bzw. 122 als Hauptstrom auftritt.

In dem in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung sind zwei Differenzverstärkertran­ sistoren 101 und 102 als Differenzverstärker ausgebildet. Die Emitteranschlüsse der beiden Differenzverstärkertransistoren 101 und 102 sind untereinander und mit einem ersten Anschluß einer Stromquelle 103 an einem Emitterschaltungsknoten 107 verbunden, wobei ein zweiter Anschluß der Stromquelle 103 mit einer Masse 118 verbunden ist. Die Stromquelle 103 treibt ei­ nen Emitterstrom 119, der von dem Emitterschaltungsknoten 107, d. h. von dem Verbindungspunkt der Emitteranschlüsse der beiden Differenzverstärkertransistoren 101 und 102 nach Masse 118 fließt. Zwischen den Basisanschlüssen der beiden Diffe­ renzverstärkertransistoren 101 bzw. 102 und Masse 118 ist je­ weils eine Eingangssignalquelle 105 bzw. 106 verbunden. Die Eingangssignalquellen 105 und 106 stellen den Differenzver­ stärkertransistoren 101 bzw. 102 jeweils die entsprechenden Basispotentiale bereit, wodurch Basisströme 123 bzw. 124 ge­ trieben werden.

Eine Versorgungsspannungsquelle 104 ist zwischen einem Lei­ tunsschaltungsknoten 125 und Masse 118 verbunden. Die Versorgungsspannungsquelle 104 treibt den durch die Leitung, die aus den einen oder mehreren Leitungskomponenten 116 bzw. 117 besteht, fließenden Gesamtstrom 120, der sich wiederum wech­ selweise, gemäß eines untenstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5 zu beschreibenden Differenzverstärkerprinzips, aus den bei­ den den Hauptstrom tragenden Kollektorströmen 121 und 122 zu­ sammensetzt.

Zwischen dem Leitungsschaltungsknoten 125 und den jeweiligen Leitungskomponenten 116 bzw. 117 sind Kollektorwiderstände 108 bzw. 109 verbunden.

Ein besonderes Merkmal dieses Ausführungsbeispiels der vor­ liegenden Erfindung besteht darin, dass die beiden Kollektor­ widerstände 108 und 109 entfernt von den den Differenzver­ stärker bildenden Differenzverstärkertransistoren 101 bzw. 102 angeordnet sind. Durch diese schaltungstechnische Anord­ nung wird erreicht, dass die Leitungskomponenten 116 und 117 mit den jeweiligen Kollektorströmen 121 bzw. 122 beaufschlagt werden, die zusammen den Gesamtstrom 120 bilden, so dass die Leitung mit ihren Leitungskomponenten 116 und 117 im Haupt­ strom liegt.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Leitungskomponen­ te, die einem detaillierten Modell gemäß der vorliegenden Er­ findung entspricht. Während die in Fig. 1 gezeigten Leitungs­ komponenten 116 und 117 durch Leitungswiderstände 110 bzw. 111 und entsprechende Leitungskapazitäten 112, 113 bzw. 114, 115 aufgebaut sind, wobei ein erster Anschluß, z. B. ein Lei­ tungskomponenteneingang 208, einer - symmetrisch aufgebauten - Leitungskomponente 116 bzw. 117 jeweils mit einem ersten Anschluß des Leitungswiderstands 110 bzw. 111 und einem ers­ ten Anschluß der ersten Leitungskapazität 112 bzw. 114 ver­ bunden ist, und ein zweiter Anschluß, z. B. ein Leitungskompo­ nentenausgang der Leitungskomponente 116 bzw. 117 mit einem zweiten Anschluß des Leitungswiderstands 110 bzw. 111 und ei­ nem ersten Anschluß der zweiten Leitungskapazität 113 bzw. 115 verbunden ist, und wobei ein zweiter Anschluß der ersten Leitungskapazität 112 bzw. 114 und ein zweiter Anschluß der zweiten Leitungskapazität 113 bzw. 115 jeweils mit Masse 118 verbunden sind, weist die in Fig. 2 gezeigte Leitungskompo­ nente einen komplexeren Aufbau auf.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist zwischen einem Leitungskomponen­ teneingang 208 und einem Leitungskomponentenausgang 209 eine im folgenden näher zu beschreibende Schaltungsanordnung ver­ bunden. Es sei darauf hingewiesen, dass dieses Modell einer Leitungskomponente ein verfeinertes Modell der bereits be­ schriebenen Leitungskomponenten 116 bzw. 117 ist. Zur verfei­ nerten Darstellung der in einer Leitung auftretenden Prozesse kann jedwedes herkömmliche Leitungselement 116 bzw. 117 durch das erfindungsgemäße Leitungselement gemäß Fig. 2 ersetzt werden.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Leitungselement sind jeweils Rei­ henschaltungen aus Leitungslängswiderständen 201 bzw. 202 und Leitungslängsinduktivitäten 204 bzw. 205 gebildet. Die Rei­ henschaltungen sind jeweils zwischen dem Leitungskomponenten­ eingang 208 und einem ersten Leitungsknoten 210, wobei ein Leitungseingangsstrom 213 durch die aus dem Leitungslängswi­ derstand 201 und der Leitungslängsinduktivität 204 bestehende erste Reihenschaltung fließt, bzw. zwischen dem ersten Lei­ tungsknoten 210 und dem Leitungskomponentenausgang 209, wobei ein Leitungsausgangsstrom 214 durch die aus dem Leitungs­ längswiderstand 202 und der Leitungslängsinduktivität 205 be­ stehende zweite Reihenschaltung fließt, verbunden.

Weiterhin ist eine Leitungsquerkapazität 207 zwischen dem ersten Leitungsknoten 210 und einem zweiten Leitungsknoten 211 verbunden, wobei über die Leitungsquerkapazität 207 ein Leitungsquerstrom 215 fließt. Zwischen dem zweiten Leitungs­ knoten 211 und einem dritten Leitungsknoten 212 ist eine Pa­ rallelschaltung aus einer Leitungsquerinduktivität 206 und einem Leitungsquerwiderstand 203 verbunden, wobei sich der Leitungsquerstrom 215 in einen Querinduktivitäts-Teilstrom 216 und in einen Querwiderstands-Teilstrom 217 aufteilt. Der dritten Leitungsknoten 212 ist mit Masse 118 verbunden.

Wie in Fig. 2 veranschaulicht, ergibt sich der Leitungsquer­ strom aus der Summe des Querinduktivitäts-Teilstroms 216 und des Querwiderstands-Teilstroms 217. Der Ausgangsstrom der er­ findungsgemäßen Leitungskomponente, die in Fig. 2 gezeigt ist, ergibt sich als Differenz zwischen dem Leitungseingangs­ strom 213 und dem Leitungsquerstrom 215.

Es sei darauf hingewiesen, dass dieses verfeinerte Modell ei­ ner Leitung zur Berechnung von Spannungshüben und von Zeit­ verzögerungen, die durch die Leitung hervorgerufen werden, herangezogen wird. Insbesondere wird dieses Modell zur Evalu­ ierung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und des er­ findungsgemäßen Verfahrens herangezogen, um die durch die vorliegende Erfindung erzielten, später unter Bezugnahme auf Fig. 5 zu beschreibenden Verbesserungen hinsichtlich der auf­ tretenden Spannungshübe, d. h. eine Erhöhung der auftretenden Spannungshübe, und hinsichtlich der auftretenden Zeitverzöge­ rungen, d. h. eine Verringerung der auftretenden Zeitverzöge­ rungen, zu verdeutlichen.

Fig. 3 veranschaulicht eine aus Leitungskomponenten des Beispiels, das in Fig. 2 gezeigt ist, zusammengesetz­ te Leitung, die durch einen herkömmlichen ECL-Leitungstreiber getrieben wird. Die in Fig. 3 gezeigte Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der in Fig. 6 gezeigten Schaltungsan­ ordnung dadurch, dass mehrere der in Fig. 2 veranschaulichten Leitungskomponenten jeweils in Reihe geschaltet sind. Die so aufgebaute Leitung wird durch einen ECL-Treiber, der durch einen Emitterfolger in der Form von zwei Treibertransistoren 301 und 302 ausgebildet ist, getrieben. Hierbei werden Trei­ berströme 305 und 306 durch Treiberstromquellen 303 bzw. 304 bereitgestellt.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, wird die Leitung aus mehreren in Reihe verbundenen Leitungskomponenten 309a bis 30% und 310a bis 310 n gebildet, wobei n = Gesamtanzahl der jeweili­ gen Leitungskomponenten und i = Laufindex der jeweilige Lei­ tungskomponente zur Nummerierung. Die einzelnen Leitungskom­ ponenten liegen wie in der Schaltungsanordnung der Fig. 6 im Querstrom, der hier durch die Leitungsströme 307 und 308 dar­ gestellt ist, wobei die einzelnen Leitungskomponenten dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel eines detaillierten Lei­ tungsmodells gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen.

Fig. 4 zeigt eine aus Leitungskomponenten des Bei­ spiels, das in Fig. 2 gezeigt ist, zusammengesetzte Leitung, die durch den Leitungstreiber nach Fig. 1 getrieben wird. Hierbei sei darauf hingewiesen, dass die Leitungskompo­ nenten 309a bis 309n und 310a bis 310n im Unterschied zu der in Fig. 3 gezeigten Schaltungsanordnung im Hauptstrom liegen, der durch die Leitungsströme 307a und 308a dargestellt ist.

Die in Fig. 4 gezeigte Schaltungsanordnung entspricht der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung, wobei bei der in Fig. 4 gezeigten Schaltungsanordnung mehrere Leitungskomponenten nach dem in Fig. 2 gezeigten Aufbau in Reihe verbunden sind.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Er­ findung ist in Fig. 8 gezeigt. Eine Schaltungsanordnung ist dargestellt, in welcher eine Kaskadierung von Leitungstrei­ beranordnungen, die in Fig. 1 veranschaulicht sind, gemäß ei­ nes Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung besteht darin, dass Leitungskomponenten (116, 116a, 117 und 117a in Fig. 8) im Hauptstrom liegen, so dass eine effi­ ziente Kaskadierung einzelner Treiberstufen realisiert werden kann, wobei die Buchstaben "a" nach einem Bezugszeichen Schaltungselemente einer zweiten, zur ersten Stufe kaskadier­ te Stufe bezeichnen und die Buchstaben "i" nach einem Bezugs­ zeichen als Laufindex für weitere Stufen stehen.

Fig. 5 verdeutlicht einen Graphen mit einer Zeitachse in Na­ nosekunden (horizontale Achse) und einer Spannungsachse in Volt (vertikale Achse), der die Zeitverläufe von Schaltvor­ gängen unter Verwendung des Leitungstrei­ bers, der in Fig. 4 gezeigt ist, im Vergleich zu den Zeitver­ läufen von Schaltvorgängen unter Verwendung des herkömmlichen ECL-Leitungstreibers, der in Fig. 3 gezeigt ist, veranschau­ licht. In dem Graphen der Fig. 5 sind Spannungsverläufe von Leitungseingangssignalen 501, 502, 505, und 506, und von Lei­ tungsausgangssignalen 503, 504, 507 und 508, die an spezifi­ schen Meßpunkten innerhalb der Schaltungsanordnungen der Fig. 3 (A, A', B, B') und der Fig. 4 (C, C', D, D') gegenüber Mas­ se 118 abgreifbar sind, dargestellt, wobei die Spannungsmeß­ punkte B, B' und D, D' jeweils mit den ersten Leitungsknoten 210 der letzten Leitungskomponenten 309n bzw. 310n, die je­ weils einem in Fig. 2 gezeigten, detaillierten Modell gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen, übereinstimmen.

Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Leitungstreiberanord­ nung gegenüber Vorrichtungen nach dem Stand der Technik wer­ den durch eine Analyse Spannungsverläufe der entsprechenden Leitungseingangs- und Leitungsausgangssignale deutlich. Zu­ nächst ist aus Fig. 5 erkennbar, dass Spannungshübe der Span­ nungsverläufe der entsprechenden Leitungseingangs- und Lei­ tungsausgangssignale (505, 506, 507, 508 in Fig. 5) in diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leitungstreiberan­ ordnung um den Faktor 2 bis 4 größer sind als Spannungshübe der Spannungsverläufe der entsprechenden Leitungseingangs- und Leitungsausgangssignale (501, 502, 503, 504 in Fig. 5) in Vorrichtungen nach dem Stand der Technik.

Da die Differenzverstärkertransistoren 101 und 102 wie oben erwähnt einen Differenzverstärker bilden sind die Spannungs­ verläufe der Leitungseingangssignale am Eingang der Leitungs­ komponentenreihe 309a bis 30% und 310a bis 310n in der in der Fig. 3 gezeigten Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik (ECL-Treiber) komplementär zueinander, d. h., ein Ü­ bergang von einem hohen Spannungspegel zu einem niedrigen Spannungspegel bei einem Meßpunkt A (Leitungseingangssignal 501) führt zu einem Übergang von einem niedrigen Spannungspe­ gel zu einem hohen Spannungspegel bei einem Meßpunkt A' (Lei­ tungseingangssignal 502) und umgekehrt. Schnittpunkte der entsprechenden Spannungsverläufe der Leitungseingangssignale 501 und 502 sind in Fig. 5 mit A, A' bezeichnet, wobei den Schnittpunkten Zeiten auf der Zeitachse (in Nanaosekunden) zugeordnet werden können.

Nach einem Durchlaufen der Leitung werden Leitungsausgangs­ signale (503, 504) abgreifbar, die entsprechende, mit B, B' bezeichnete Schnittpunkte aufweisen. Die Zeitdifferenz auf der Zeitachse entspricht einer durch die Leitung mit ihren Leitungskomponenten herbeigeführten Zeitverzögerung. In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Leitungstrei­ bers vom ECL-Typ nach dem Stand der Technik beträgt diese Zeitverzögerung 277 Pikosekunden (ps) bei einem Spannungshub von ungefähr 0,25 Volt.

Ebenso sind, da die Differenzverstärkertransistoren 101 und 102 einen Differenzverstärker bilden, die Spannungsverläufe der Leitungseingangssignal am Eingang der Leitungskomponen­ tenreihe 309a bis 309n und 310a bis 310n in der in der Fig. 4 gezeigten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung komplementär zueinander, d. h., ein Übergang von einem hohen Spannungspegel zu einem niedrigen Spannungspegel bei einem Meßpunkt C (Lei­ tungseingangssignal 505) führt zu einem Übergang von einem niedrigen Spannungspegel zu einem hohen Spannungspegel bei einem Meßpunkt C' (Leitungseingangssignal 506) und umgekehrt. Schnittpunkte der entsprechenden Spannungsverläufe der Lei­ tungseingangssignale 505 und 506 sind in Fig. 5 mit C, C' be­ zeichnet, wobei den Schnittpunkten Zeiten auf der Zeitachse (in Nanaosekunden) zugeordnet werden können.

Nach einem Durchlaufen der Leitung in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden Leitungsausgangssignale (506, 507) abgreifbar, die entsprechende, mit D, D' bezeichnete Schnitt­ punkte aufweisen. Die Zeitdifferenz auf der Zeitachse ent­ spricht einer durch die Leitung mit ihren Leitungskomponenten herbeigeführten Zeitverzögerung. In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leitungstreibers beträgt diese Zeitverzögerung 185 Pikosekunden (ps) bei einem Spannungshub von ungefähr 0,9 Volt.

Die vorteilhaften Merkmale der vorliegenden Erfindung sind somit deutlich erkennbar, indem zum einen eine um etwa 30% verringerte Zeitverzögerung (185 ps anstelle von 277 ps) und ein deutlich erhöhter Spannungshub (0,9 Volt anstelle von 0,25 Volt) erreicht werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzug­ ter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizier­ bar. Insbesondere sind verschiedene Modifikationen in der Di­ mensionierung von eingesetzten Schaltungselementen ausführ­ bar, um unterschiedliche Verzugszeiten und Spannungshübe der entsprechenden Leitungseingangs- und Leitungsausgangssignale einzustellen, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.

Bezugszeichenliste

101

,

102

Differenzverstärkertransistoren

103

Stromquelle

104

Versorgungsspannungsquelle

105

,

106

Eingangssignalquellen

107

Emitterschaltungsknoten

108

,

109

Kollektorwiderstände

110

,

111

Leitungswiderstände

112

,

113

,

114

,

115

Leitungskapazitäten

116

,

117

Leitungskomponente

118

Masse

119

Emitterstrom

120

Gesamtstrom

121

,

122

Kollektorströme

123

,

124

Basisströme

125

Leitungsschaltungsknoten

201

,

202

Leitungslängswiderstände

203

Leitungsquerwiderstand

204

,

205

Leitungslängsinduktivitäten

206

Leitungsquerinduktivität

207

Leitungsquerkapazität

208

,

208

a Leitungskomponenteneingang

209

,

209

a Leitungskomponentenausgang

210

,

211

,

212

Leitungsknoten

213

Leitungseingangsstrom

214

Leitungsausgangsstrom

215

Leitungsquerstrom

216

Querinduktivitäts-Teilstrom

217

Querwiderstands-Teilstrom

301

,

302

Treibertransistoren

303

,

304

Treiberstromquellen

305

,

306

Treiberströme

307

,

307

a Leitungsströme (Querstrom)

308

,

308

a Leitungsströme (Hauptstrom)

309

a,

309

b, . . .

309

n Leitungskomponenten

310

a,

310

b, . . .

310

n Leitungskomponenten

401

Masseknoten

501

Leitungseingangssignal A

502

Leitungseingangssignal A'

503

Leitungsausgangssignal B

504

Leitungsausgangssignal B'

505

Leitungseingangssignal C

506

Leitungseingangssignal C'

507

Leitungsausgangssignal D

508

Leitungsausgangssignal D'

601

,

601

Querwiderstände

603

,

604

Kollektorschaltungsknoten

701

,

701

Emitterschaltungsknoten

Claims (2)

1. Leitungstreiberanordnung zur Beschleunigung von Schaltvor­ gängen mit.

• a) einer aus ersten Leitungskomponenten (116, 117) bestehen­ den ersten Leitung;
• b) einem aus ersten Differenzverstärkertransistoren (101, 102) bestehenden ersten Differenzverstärker zum Treiben der aus den ersten Leitungskomponenten (116, 117) bestehenden ersten Leitung;
• c) einem aus ersten Kollektorwiderständen (108, 109) beste­ henden ersten Kollektorwiderstandspaar, die in Reihe zu den ersten Leitungskomponenten (116, 117) geschaltet sind, wobei die ersten Kollektorwiderstände (108, 109) und die ersten Leitungskomponenten (116, 117) in einem Hauptstromfluß der ersten Leitung liegen;
• d) einer Stromquelle (103) zum Treiben eines Emitterstroms (119) der ersten Differenzverstärkertransistoren (101, 102);
• e) einer Versorgungsspannungsquelle (104) zum Treiben eines Gesamtstroms (120), und
• f) einem aus Eingangssignalquellen (105, 106) gebildetem Signalquellenpaar zur Ansteuerung des aus den ersten Diffe­ renzverstärkertransistoren (101, 102) bestehenden ersten Differenzverstärkers, welcher die aus den ersten Leitungskom­ ponenten (116, 117) bestehende erste Leitung treibt,

dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungstreiberanordnung weiterhin aufweist:

• a) mindestens eine aus zweiten Leitungskomponenten (116a, 117a) bestehende zweite Leitung;
• b) mindestens einen zweiten aus zweiten Differenzverstärker­ transistoren (101a, 102a) gebildeten zweiten Differenzver­ stärker zum Treiben der zweiten Leitung; und
• c) mindestens ein aus zweiten Kollektorwiderständen (108a, 109a) bestehendes zweites Kollektorwiderstandspaar, die in Reihe zu den zweiten Leitungskomponenten (116a, 117a) ge­ schaltet sind, wobei die zweiten Kollektorwiderstände (108a, 109a) und die zweiten Leitungskomponenten (116a, 117a) in einem Hauptstromfluß der zweiten Leitung liegen,

wobei
zwei oder mehrere Leitungstreiber für eine Kaskadierung stu­ fenweise hintereinandergeschaltet sind und
eine Kaskadierung dadurch bereitgestellt ist, dass die Diffe­ renzverstärkereingänge des mindestens einen zweiten Diffe­ renzverstärkers mit den Verbindungspunkten der Leitungskompo­ nenten (116, 117) und der zugehörigen Kollektorwiderstände (108, 109) des jeweils vorhergehenden Leitungstreibers verbunden sind.

2. Leitungstreiberanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Leitungskomponenten (116, 117, 116a, 117a) jeweils aus Leitungswiderständen (110, 111) und Leitungskapazitäten (112, 113, 114, 115) gebildet sind.