DE1191418B

DE1191418B - Circuit arrangement for implementing logical functions

Info

Publication number: DE1191418B
Application number: DER35404A
Authority: DE
Inventors: Bertram Walker
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1962-06-11
Filing date: 1963-06-11
Publication date: 1965-04-22

Description

Schaltungsanordnung zur Realisierung logischer Funktionen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Realisierung logischer Funktionen mit einer Anzahl von in Kollektorschaltung arbeitenden Transistoren, deren Basiselektroden jeweils mit Dioden eines Diodengatters verbunden sind, deren Polung einen Flußstrom in der gleichen Richtung wie der Flußstrom der Basis-Emitter-Diode des zugehörigen Transistors erlaubt.Circuit arrangement for realizing logical functions The present The invention relates to a circuit arrangement for realizing logical functions with a number of transistors operating in a collector circuit, their base electrodes are each connected to diodes of a diode gate, the polarity of which has a flow current in the same direction as the flux current of the base-emitter diode of the associated Transistor allowed.

Es sind Schaltungsanordnungen zur Realisierung logischer Funktionen bekannt, die Diodengatter enthalten, zwischen die als Verstärker oder Inverter Transistoren geschaltet sind, welche in Emitterschaltung oder Basisschaltung arbeiten.There are circuit arrangements for the implementation of logical functions known to contain diode gates between which as amplifiers or inverters transistors are connected, which work in common emitter or basic circuit.

Insbesondere ist ein Nor-Gatter bekannt, das einen in Emitterschaltung arbeitenden Transistor enthält, dessen Basis über Entkopplungsdioden mit den Eingängen des Gatters und dessen Kollektor mit einem Schwellwertglied zur Begrenzung der Ausgangsspannung sowie einer Anzahl von Ausgangsklemmen verbunden sind.In particular, a NOR gate is known which has an emitter circuit contains working transistor, whose base is connected to the inputs via decoupling diodes of the gate and its collector with a threshold element to limit the output voltage as well as a number of output terminals are connected.

Es ist ferner bekannt, daß sich durch Zusammenfassen zweier Transistoren zu einem sogenannten »Verbundtransistor« ein hoher Stromverstärkungsfaktor erreichen läßt. Eine solche Schaltungsanordnung enthält einen Vortransistor und einen Haupttransistor, die beide in Emitterschaltung arbeiten können. Die Emitterelektrode des Vortransistors ist mit der Basiselektrode des Haupttransistors verbunden, während die Emitterelektrode des Haupttransistors die für den Ein- und Ausgangskreis gemeinsame Elektrode des Verbundtransistors darstellt. Die beiden Kollektorelektroden sind verbunden und bilden die Ausgangsklemme.It is also known that by combining two transistors Achieve a high current amplification factor for a so-called "composite transistor" leaves. Such a circuit arrangement contains a pre-transistor and a main transistor, both of which can work in emitter circuit. The emitter electrode of the pre-transistor is connected to the base electrode of the main transistor, while the emitter electrode of the main transistor is the electrode of the common for the input and output circuit Represents composite transistor. The two collector electrodes are connected and form the output terminal.

Beim Steuern von Schaltungsanordnungen zur Realisierung logischer Funktionen (im folgenden kurz »logische Kreise«) über ,Wellenleiter entstehen häufig dadurch Schwierigkeiten, daß bei einer starken Belastung des Wellenleiters erhebliche Reflexionen auftreten, die die Ursache von Störsignalen sind. Um die Belastung der Wellenleiter klein zu halten, ist es daher erwünscht, daß die logischen Kreise mit möglichst kleinen Eingangsströmen angesteuert werden können.When controlling circuit arrangements to implement more logical Functions (hereinafter referred to as "logical circles") via, waveguides are often created thereby difficulties that considerable when the waveguide is heavily loaded Reflections occur, which are the cause of interfering signals. To the burden of the To keep waveguides small, it is therefore desirable that the logic circuits with the smallest possible input currents can be controlled.

Transistoren in Kollektorschaltung, die häufig auch als Emitterverstärker bezeichnet werden, zeichnen sich durch eine hohe Eingangsimpedanz aus und benötigen nur niedrige Steuerströme. Sie lassen außerdem hohe Arbeitsgeschwindigkeiten zu, da sie kaum in den Sättigungsbereich ausgesteuert werden können. Man hat jedoch bisher selten Emitterverstärker verwendet, da sie zu Schwingungen neigen, wenn die Belastung schwankt oder die Ausgangskapazität groß ist, wie es bei der Speisung räumlich entfernter Verbraucher gewöhnlich der Fall ist.Collector-connected transistors, often also called emitter amplifiers are characterized by a high input impedance and require only low control currents. They also allow high working speeds, because they can hardly be driven into the saturation range. However, one has Seldom used emitter amplifiers so far because they tend to oscillate when the Load fluctuates or the output capacitance is large, as is the case with the supply physically distant consumers is usually the case.

Durch die Erfindung soll nun eine Schaltungsanordnung zur Realisierung logischer Funktionen angegeben werden, die von den vorteilhaften Eigenschaften des Emitterverstärkers Gebrauch macht. seine Nachteile jedoch vermeidet.The invention is now intended to provide a circuit arrangement for implementation logical functions are specified that depend on the advantageous properties of the Emitter amplifier makes use. however, avoids its disadvantages.

Eine Schaltungsanordnung zur Realisierung logischer Funktionen mit einer Anzahl von in Kollektorschaltung arbeitenden Transistoren, deren Basiselektroden jeweils mit Dioden eines Diodengatters verbunden sind, deren Polung einen Flußstrom in der gleichen Richtung wie der Flußstrom der Basis-Emitter-Diode des zugehörigen Transistors erlaubt, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektroden aller Transistoren sowohl über einen gemeinsamen Arbeitswiderstand mit einem auf einem Bezugpotential liegenden Schaltungspunkt als auch mit einer Basiselektrode eines in Emitterschaltung arbeitenden Ausgangstransistors verbunden sind, dessen Kollektor mindestens einen Verbraucher speist.A circuit arrangement for realizing logical functions with a number of common-collector transistors whose base electrodes are each connected to diodes of a diode gate, the polarity of which has a flow current in the same direction as the flux current of the base-emitter diode of the associated Transistor allowed, is characterized according to the invention in that the emitter electrodes of all transistors both have a common working resistor with one on a reference potential lying circuit point as well as with a base electrode an output transistor operating in the emitter circuit are connected, whose Collector feeds at least one consumer.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung hat zwei Schwellwerte und eignet sich besonders für digitale Rechenanlagen hoher Arbeitsgeschwindigkeit, bei denen die verschiedenen Stufen durch übertragungs- und Wellenleitungen miteinander verbunden sind. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Vorspannung der Diodengatter, die mit den Basiselektroden der' in Kollektorschaltung, also als Emitterverstärker, arbeitenden Transistoren gekoppelt sind, ist so gewählt, daß diese Gatter nur wenig Strom aufnehmen und die die Gatter speisenden Signalquellen dementsprechend nur wenig belasten. Die Gatter können daher über Wellenleiter und andere Übertragungsleitungen gesteuert werden, ohne daß starke Reflexionen auftreten. Der Ausgangstransistor trennt die Verbraucher von den in Kollektorschaltung arbeitenden Transistoren und bewirkt eine Stromverstärkung, so daß eine größere Anzahl von Verbrauchern gesteuert werden kann, außerdem bewirkt er eine Formung des Ausgangssignals.The circuit arrangement according to the invention has two threshold values and is particularly suitable for high-speed digital computing systems, in which the various stages are interconnected by transmission and waveguides are connected. However, the invention is not limited to this. the Bias voltage of the diode gates, which are connected to the base electrodes of the 'in collector circuit, So as an emitter amplifier, working transistors are coupled, is chosen so that these gates only consume a small amount of current and the signal sources feeding the gates accordingly only burden a little. The gates can therefore have waveguides and other transmission lines can be controlled without causing strong reflections. The output transistor separates the consumers from those working in the collector circuit Transistors and causes a current gain, so that a larger number of consumers can be controlled, it also effects a shaping of the output signal.

Die Erfindung soll nun an Hand eines nicht einschränkend auszulegenden Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden, deren einzige Figur ein Schaltbild eines erfindungsgemäß aufgebauten, schnell arbeitenden logischen Kreises zeigt.The invention is now intended to be interpreted in a non-restrictive manner Embodiment will be explained in more detail in conjunction with the drawing, the single FIGURE a circuit diagram of a fast-working, constructed according to the invention logical circle.

Schnell arbeitende logische Kreise in Digitalrechenanlagen müssen im allgemeinen über homogene Leitungen oder Wellenleiter, z. B. Koaxialkabel, verdrillte Doppelleitungen, Bandleitungen u. dgl., verbunden werden, um die nötige Abschirmung zu gewährleisten und ein Übersprechen zu verhindern. Die von den Leitungen gespeisten Verbraucher sollen möglichst kleine Eingangsströme benötigen, damit die Leitungen wenig belastet werden und der Reflexionsfaktor klein bleibt. Starke Reflexionen in der Leitung können eine Verlängerung der Anstiegs- und Abfallszeiten der Impulse zur Folge haben oder Störsignale und ein ungewolltes Auslösen logischer Kreise bewirken, was noch störender ist.Fast-working logical circles in digital computing systems must generally via homogeneous lines or waveguides, e.g. B. coaxial cable, twisted Double cables, ribbon cables, etc., are connected to provide the necessary shielding to ensure and prevent crosstalk. The ones fed by the lines Consumers should require the smallest possible input currents so that the lines are little stressed and the reflection factor remains small. Strong reflections in the line can increase the rise and fall times of the pulses result in or cause interfering signals and an unintentional triggering of logic circuits, which is even more annoying.

Bei der Realisierung einer Schwellwertlogik verwendet man häufig Diodengatter, die ihrerseits wieder Diodengatter steuern, welchen dann Transistor-Negatoren zur Leistungsverstärkung nachgeschaltet sind. Um den Transistor-Negator mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit steuern zu können, muß das zweite Diodengatter einen relativ hohen Strom schalten, so daß das erste Diodengatter einen so hohen Strom benötigt, daß eine Speisung durch eine Leitung nicht mehr zweckmäßig ist.When implementing a threshold logic, diode gates are often used, which in turn control diode gates, which then transistor inverters to Power amplification are connected downstream. To make the transistor inverter work at high speed to be able to control, the second diode gate must switch a relatively high current, so that the first diode gate requires such a high current that it can be fed through a line is no longer appropriate.

Emitterverstärker besitzen andererseits eine hohe Eingangsimpedanz und benötigen nur einen kleinen Basissteuerstrom, sie schalten außerdem rasch und bewirken eine Stromverstärkung. Man kann also ein Diodengatter, das einen Emitterverstärker steuert, so auslegen, daß es, verglichen mit einem Diodengatter, das ein zweites Diodengatter in einer zwei Schwellwerte besitzenden logischen Schaltung steuert, nur verhältnismäßig wenig Strom aufnimmt. Bisher hat man jedoch in logischen Kreisen von Digitalrechenanlagen nach Möglichkeit keine Emitterverstärker verwendet, da diese verglichen mit Transistorkreisen, die in Emitterschaltung arbeiten, verhältnismäßig instabil sind. Diese Instabilität beruht auf verschiedenen Faktoren, unter anderem der Ausgangskapazität, einer geringen Ausgangsimpedanz, einer Rückkopplang und einem hohen Verstärkungsgrad-Bandbreiteprodukt. Wilde Schwingungen lassen sich besonders schwer verhindern, wenn die durch den Emitterverstärker gespeiste Belastung schwankt, wie es der Fall ist, wenn mehrere andere logische Kreise direkt durch den Ausgang des Emitterverstärkers gesteuert werden. In dem letztgenannten Falle muß außerdem der Strom für die an den Ausgang angeschlossenen Verbraucher durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Emitterverstärkers fließen, und die Verlustleistung des Transistors kann dann leicht den zulässigen Maximalwert übersteigen.Emitter amplifiers, on the other hand, have a high input impedance and only require a small basic control current, they also switch quickly and cause a current gain. So you can have a diode gate that is an emitter amplifier controls, so designed that it, compared to a diode gate, a second Controls diode gates in a logic circuit with two threshold values, only consumes relatively little electricity. So far, however, one has in logical circles If possible, no emitter amplifiers are used by digital computer systems, because this compared with transistor circuits that work in common emitter circuit, relatively are unstable. This instability is due to several factors, among others the output capacitance, a low output impedance, a feedback length and a high gain bandwidth product. Wild vibrations can be especially difficult to prevent when the load fed by the emitter amplifier fluctuates, as is the case when several other logical circuits directly through the output of the emitter amplifier can be controlled. In the latter case, it must also the current for the consumers connected to the output through the collector-emitter path of the emitter amplifier flow, and the power dissipation of the transistor can then slightly exceed the permissible maximum value.

Bekanntlich läßt ein Emitterverstärker höhere Arbeitsgeschwindigkeiten zu als ein in Emitterschaltung arbeitender Transistor, da der Emitterverstärker so bemessen ist, daß er nicht in die Sättigung ausgesteuert wird. Die vorliegende Erfindung macht sich die hohe Arbeitsgeschwindigkeit, die ein Emitterverstärker ermöglicht, sowie dessen hohe Eingangsimpedanz zunutze. Die Schwingneigung der Emitterverstärkerschaltung wird gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß der Emitterverstärker im logischen Kreis so angeordnet wird, daß er immer auf feste, bekannte Belastungen arbeitet, die so bemessen sind, daß keine Schwingungen auftreten. Das Ausgangssignal des Emitterverstärkers wird einem Transistorkreis zugeführt, der einen hohen Verstärkungsgrad aufweist und mindestens einen Transistor in Emitterschaltung enthält. Die Verbraucher sind an den Ausgang dieses letztgenannten Transistors oder an mehrere entsprechende Transistoren angeschlossen. DieserTransistor bzw. diese Transistoren isolieren nicht nur praktisch den Emitterverstärker gegenüber den Verbrauchern, sie formen vielmehr auch das Ausgangssignal und verhindern einen Abfall der Signalamplitude infolge einer Pegelverschiebung, so daß es ohne Schwierigkeiten möglich ist, eine größere Anzahl logischer Kreise in einer langen Kette hintereinanderzuschalten. In einer hintereinandergeschalteten Kette logischer Stufen müssen die Signale gelegentlich wieder geformt werden, da weder Diodengatter noch Emitterverstärker eine Spannungsstärkung bewirken.As is well known, an emitter amplifier allows higher operating speeds to as a transistor working in the emitter circuit, since the emitter amplifier is dimensioned so that it is not driven into saturation. The present Invention makes itself the high speed of operation that an emitter amplifier and its high input impedance. The tendency of the emitter amplifier circuit to oscillate is eliminated according to the invention in that the emitter amplifier in the logical Circle is arranged in such a way that it always works on fixed, known loads, which are dimensioned so that no vibrations occur. The output of the emitter amplifier is fed to a transistor circuit which has a high gain and contains at least one common emitter transistor. Consumers are to the output of this last-mentioned transistor or to several corresponding transistors connected. This transistor or these transistors not only provide practical insulation the emitter amplifier compared to the consumers, rather they also shape the output signal and prevent a drop in the signal amplitude as a result of a level shift, so that it is possible to create a larger number of logical circles without difficulty to be connected in series in a long chain. In a series-connected Because of a chain of logic stages, the signals have to be reshaped occasionally neither diode gates nor emitter amplifiers cause a voltage increase.

In der Zeichnung sind ein erstes und ein zweites positives Und-Gatter 10a bzw. 10b dargestellt. Das Und-Gatter 10a enthält eine Anzahl von Dioden 12a... 12c..., von denen beispielsweise drei dargestellt sind. Die Anoden dieser Dioden sind mit einem gemeinsamen Schaltungspunkt 14a verbunden. Den Kathoden der Dioden 12 a, 12 b und 12 c werden getrennt Eingangssignal A, B bzw. C zugeführt, z. B. über nicht dargestellte Wellenleitungen. Ein Widerstand 16 ist zwischen den gemeinsamen Schaltungspunkt 14 und eine Vorspannungsquelle + V1 geschaltet, die aus einer nicht dargestellten Batterie bestehen kann, deren positive Klemme an das obere Ende des Widerstandes 16 und deren negative Klemme an einen auf einem Bezugspotential liegenden Punkt, wie Masse, angeschlossen sein können.In the drawing, a first and a second positive AND gate 10a and 10b are shown. The AND gate 10a contains a number of diodes 12a ... 12c ..., of which three are shown, for example. The anodes of these diodes are connected to a common circuit point 14a. The cathodes of the diodes 12 a, 12 b and 12 c are supplied separately input signal A, B and C, for. B. via waveguides, not shown. A resistor 16 is connected between the common circuit point 14 and a bias voltage source + V1, which can consist of a battery (not shown), the positive terminal of which is connected to the upper end of the resistor 16 and the negative terminal of which is connected to a point at reference potential, such as ground, can be connected.

Das Ausgangssignal des Und-Gatters 10a wird der Basis 18 a eines NPN-Transistors 20 a zugeführt, der als Emitterverstärker geschaltet ist. Zwischen die Basiselektrode 18a und einen Schaltungspunkt, der auf einem positiven Potential + V2 liegt, ist eine Diode 22a geschaltet, die so gepolt ist, daß der positive Maximalwert der Spannung an der Basis 18 a auf einen Wert von ungefähr V2 Volt begrenzt wird. Die Dioden 12a ... 12e sind so gepolt, daß sie bezüglich des gemeinsamen Schaltungspunktes 14 a in derselben Richtung Strom durchlassen, wie die Basis-Emitter-Diode des Transistors 20a.The output signal of the AND gate 10a is fed to the base 18a of an NPN transistor 20a, which is connected as an emitter amplifier. A diode 22a is connected between the base electrode 18a and a circuit point which is at a positive potential + V2, the polarity of which is such that the positive maximum value of the voltage at the base 18a is limited to a value of approximately V2 volts. The diodes 12a ... 12e are polarized so that they allow current to pass through in the same direction as the base-emitter diode of the transistor 20a with respect to the common node 14a.

Die Eingangsspannungen A, B und C können bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel entweder die Spannung +1 V oder +4 V annehmen. Vernachlässigt man den Spannungsabfall an den Dioden 12a ... 12c, wenn diese Strom in Flußrichtung führen, so soll die Spannung an dem gemeinsamen Schaltungspunkt 14 a den Wert + 1 V annehmen, wenn einer oder mehrere der Eingänge A, B und C gleich + 1 V und den Wert +4 V, wenn alle Eingänge A, B und C den Wert +4 V haben. Die Vorspannung + V1 und der Widerstand 16 sind so bemessen, daß durch den Widerstand 16 genügend Strom an die Basis 18a des Emitterverstärkers und die Streu- und Schaltungskapazitäten an der Verbindung der Dioden, des Widerstandes und des Transistors geliefert wird, um die gewünschte Arbeitsgeschwindigkeit zu gewährleisten.The input voltages A, B and C can assume either the voltage +1 V or +4 V in the illustrated embodiment. If one neglects the voltage drop across the diodes 12a ... 12c when these conduct current in the direction of flow, the voltage at the common circuit point 14a should assume the value + 1 V if one or more of the inputs A, B and C equals + 1 V and the value +4 V if all inputs A, B and C have the value +4 V. The bias voltage + V1 and the resistor 16 are dimensioned so that sufficient current is supplied through the resistor 16 to the base 18a of the emitter amplifier and the leakage and circuit capacitances at the junction of the diodes, the resistor and the transistor to achieve the desired operating speed guarantee.

Wenn in der zweiten Stufe des logischen Kreises eine Diode verwendet wird, so muß diese einen großen Strom schalten, um den Leistungstransistor-Negator rasch schalten zu können, und der Widerstand 16 muß dementsprechend klein bemessen werden, damit er diesen Strom zuzuführen vermag. Wenn dieser Widerstand jedoch einen kleinen Wert hat, fließt in den Dioden 12a ... 12c ein starker Strom. Wenn jedoch in der zweiten Stufe des logischen Kreises ein Emitterverstärker verwendet wird, kann der Widerstand 16 wegen der durch den Emitterverstärker bewirkten Stromverstärkung einen vergleichsweise hohen Wert haben. In der vorliegenden Schaltung kann man also den Widerstand 16 so groß machen, daß der Strom durch die Dioden 12a ... 12c auf einen ausreichend kleinen Wert begrenzt wird und eine übermäßige Belastung der Leitungen, über die die Eingangssignale A, B und C zugeführt werden, vermieden wird.If a diode is used in the second stage of the logic circuit, it must switch a large current in order to be able to switch the power transistor inverter quickly, and the resistor 16 must accordingly be dimensioned small so that it can supply this current. However, when this resistance has a small value, a large current flows in the diodes 12a ... 12c. If, however, an emitter amplifier is used in the second stage of the logic circuit, the resistor 16 can have a comparatively high value because of the current amplification brought about by the emitter amplifier. In the present circuit, therefore, one can make the size of the resistor 16 that the current is limited by the diodes 12a ... 12c to a sufficiently small value and an excessive load on the lines via which the input signals A, B and C supplied , is avoided.

Der Kollektor 26 a des Transistors 20 a ist direkt an eine positive Spannungsquelle + V3 angeschlossen. Der Emitter 28 a ist über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 30 und an der Spule 32 mit Masse verbunden. Die Spule 32 ist nicht unbedingt erforderlich, sie wird jedoch vorzugsweise aus noch zu erläuternden Gründen eingeschaltet.The collector 26 a of the transistor 20 a is connected directly to a positive voltage source + V3. The emitter 28 a is connected to ground via a series circuit comprising a resistor 30 and the coil 32. The coil 32 is not absolutely necessary, but it is preferably switched on for reasons to be explained.

Der Ausgang des zweiten positiven Und-Gatters 10b ist an eine Basiselektrode 18b eines zweiten NPN-Transistors 20 b angeschlossen. Ein Kollektor 26 b dieses Transistors ist direkt mit einer positiven Vorspannungsquelle + V3 verbunden, während ein Emitter 28 b an den Emitter 28 a des Transistors 20 a und die obere Klemme des gemeinsamen Emitterwiderstandes 30 angeschlossen sind, so daß die Transistoren 20 a, 20 b ein positives Oder-Gatter bilden. Andere Ernitterverstärker-Transistoren und zugehörige positive Und-Gatter können in der beschriebenen Weise angeschaltet werden, je nachdem, wieviel Und- und Oder-Gatter erforderlich sind, dies ist durch die vom Emitter 28 b nach unten führende gestrichelte Linien angedeutet. Die Emitterverstärker üben die logische positive Oder-Funktion aus, wenn die Diodengatter die positive Und-Funktion ausüben.The output of the second positive AND gate 10 b is connected to a base electrode 18 b of a second NPN transistor 20 b. A collector 26 b of this transistor is directly connected to a positive bias source + V3, while an emitter 28 b is connected to the emitter 28 a of the transistor 20 a and the upper terminal of the common emitter resistor 30 , so that the transistors 20 a, 20 b form a positive OR gate. Other emitter amplifier transistors and associated positive AND gates can be switched on in the manner described, depending on how many AND and OR gates are required, this is indicated by the dashed lines leading down from the emitter 28 b. The emitter amplifiers exercise the logical positive OR function when the diode gates exercise the positive AND function.

Das gemeinsame Ausgangssignal der Emitterverstärker wird einer Basis 40 eines ersten Ausgangstransistors 42 über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 34 und einem Kondensator 36 zugeführt. Zwischen die Basis 40 und eine Vorspannungsquelle - V¢ ist ein Widerstand 38 geschaltet. Die Werte der Widerstände 34, 38 und der Vorspannung - V4 sind so bemessen, daß der Transistor42 gesperrt ist, wenn alle Emitterverstärkertransistoren 20 a, 20 b ... gesperrt sind bzw. nur wenig Strom führen. Der Emitter 44 des Transistors 42 ist über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 46 und einer Spule 48 mit Masse verbunden. Der Spule 48 ist einWiderstand 50 parallel geschaltet, der die Eigenschwingungen der Spule 48 dämpft. Eine Kollektorelektrode 58 ist über eine Leitung 60 mit einer Kollektorelektrode62 eines zweiten Ausgangstransistors 64 verbunden. Eine Basis 66 des Transistors 64 ist über eine Leitung 68 mit dem Emitter 44 des Transistors 42 verbunden, der Emitter 70 ist geerdet.The common output signal of the emitter amplifiers is fed to a base 40 of a first output transistor 42 via a parallel circuit made up of a resistor 34 and a capacitor 36. A resistor 38 is connected between the base 40 and a bias voltage source -V [. The values of the resistors 34, 38 and the bias voltage - V4 are dimensioned so that the transistor 42 is blocked when all the emitter amplifier transistors 20 a, 20 b ... are blocked or carry only a little current. The emitter 44 of the transistor 42 is connected to ground via a series circuit made up of a resistor 46 and a coil 48. A resistor 50, which damps the natural oscillations of the coil 48, is connected in parallel to the coil 48. A collector electrode 58 is connected via a line 60 to a collector electrode 62 of a second output transistor 64. A base 66 of the transistor 64 is connected via a line 68 to the emitter 44 of the transistor 42, the emitter 70 is grounded.

Die beschriebene Verbindung der beiden Ausgangstransistoren 42, 64 bewirkt unter anderem eine starke Erhöhung des Beta-Wertes der Kombination auf einen Wert, der viel größer ist, als die Summe der Beta-Werte, er entspricht etwa dem Produkt der Beta-Werte der Transistoren 42, 64. Der Transistor 64 kann sich wegen der Schaltung seiner Basis 66 und seines Kollektors 62 nicht sättigen. Die beschriebene Schaltungsanordnung eignet sich wegen der hohen Stromstärken, die sie zu liefern vermag, besonders gut zur Speisung entfernter Verbraucher über lange offene Signalanordnungen hoher Kapazität oder über abgeschlossene Wellenleiter niedriger Impedanz. Die Anordnung ermöglicht außerdem die Verbraucher schneller zu schalten als ein einzelner Transistor desselben Typs.The described connection of the two output transistors 42, 64 causes, among other things, a strong increase in the beta value of the combination to one Value that is much larger than the sum of the beta values, it corresponds approximately to that Product of the beta values of the transistors 42, 64. The transistor 64 can be due to of the circuit of its base 66 and collector 62 does not saturate. The described Circuit arrangement is suitable because of the high currents that they deliver capable of feeding distant consumers over long open signal arrangements high capacitance or via terminated waveguides of low impedance. The order also enables consumers to switch faster than a single transistor of the same type.

Die Kollektoren 58, 62 sind an die Eingänge zweier Leitungen 80, 82 angeschlossen, bei denen es sich beispielsweise um Koaxialleitungen handeln kann. Die Leitung 80 ist durch einen Widerstand 84 abgeschlossen, der an eine Quelle für eine Vorspannung + V2 Volt angeschlossen ist. Die Leitung 82 ist in entsprechender Weise durch einen Widerstand 86 abgeschlossen. An Abgriffe zwischen den Enden der Leitungen können eine Anzahl von Verbrauchern angeschlossen sein. Bei diesen Verbrauchern kann es sich um Dioden von Diodengattern handeln, ähnlich den Gattern 10a und 10b, die oben beschrieben wurden. Die Werte der Widerstände 84, 86 sind so bemessen, daß die Leitungen 80, 82 mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen werden. Die die Spannung + V2 liefernde Spannungsquelle ist die einzige Spannungsquelle für die Kollektoren 58, 62.The collectors 58, 62 are connected to the inputs of two lines 80, 82, which can be coaxial lines, for example. Line 80 is terminated by a resistor 84 which is connected to a source of + V2 volts bias. The line 82 is terminated in a corresponding manner by a resistor 86. A number of consumers can be connected to taps between the ends of the lines. These consumers can be diodes of diode gates, similar to the gates 10 a and 10 b, which have been described above. The values of the resistors 84, 86 are dimensioned such that the lines 80, 82 are terminated with their characteristic impedance. The voltage source supplying the voltage + V2 is the only voltage source for the collectors 58, 62.

Bekanntlich führt ein Diodengatter, das die logische positive Und-Funktion ausübt, auch die logische negative Oder-Funktion aus. Eine Emitterverstärkerschaltung der beschriebenen Art realisiert außerdem die positive logische Oder-Funktion sowie die negative logische Und-Funktion, die Verbraucher, die durch die Leitungen 80, 82 gespeist werden, können also Diodengatter sein, die die negative Oder-Funktion ausüben, wenn die Gatter 10 a und 10 b die positive Und-Funktion ausführen.As is well known, a diode gate that performs the logical positive AND function also performs the logical negative OR function. An emitter amplifier circuit of the type described also realizes the positive logical OR function and the negative logical AND function, the loads that are fed through the lines 80, 82 can therefore be diode gates that perform the negative OR function when the gates 10 a and 10 b carry out the positive AND function.

Zur Beschreibung der Arbeitsweise der Schaltung soll zuerst angenommen werden, daß einer oder mehrere der Eingänge A, B, C und einer oder mehrere der Eingänge D, E, F den Wert + 1 V der der Binärziffer Null entspricht, haben. Die Spannungen an den gemeinsamen Schaltungspunkten 14a, 14b sind dann etwa +1 V. Die Basis-Emitter-Dioden der Emitterverstärkertransistoren 20 a, 20 b sind in Flußrichtung vorgespannt, und das Ausgangssignal des Emitterverstärker-Oder-Gatters, nämlich die Spannung zwischen den Emittern 28 a, 28 b und Masse, ist kleiner als + 1 V. Der Ausgangstransistor 42 wird unter diesen Umständen durch die negative Vorspannung, die von der Spannungsquelle - V4, den Widerstand 38 und den Niveauverschiebewiderstand 34 geliefert wird, gesperrt gehalten. Die Spannung an den Kollektoren 58, 62 der Ausgangstransistoren 42, 44 beträgt dann etwa +4 V, was in diesem Falle gleich der Spannung V2 ist und allen an die Leitungen 80, 82 altgeschlossenen Verbrauchern wird die Spannung +4 V zugeführt.To describe the operation of the circuit it should first be assumed that one or more of the inputs A, B, C and one or more of the inputs D, E, F have the value + 1 V which corresponds to the binary digit zero. The voltages at the common circuit points 14a, 14b are then about +1 V. The base-emitter diodes of the emitter amplifier transistors 20 a, 20 b are forward-biased, and the output signal of the emitter amplifier OR gate, namely the voltage between the emitters 28 a, 28 b and ground, is less than + 1 V. The output transistor 42 is kept blocked under these circumstances by the negative bias voltage supplied by the voltage source - V4, the resistor 38 and the level shift resistor 34. The voltage at the collectors 58, 62 of the output transistors 42, 44 is then approximately +4 V, which in this case is equal to the voltage V2 and the voltage +4 V is fed to all loads connected to the lines 80, 82.

Es sein nun angenommen, daß die Eingänge A, B und C des Diodengatters 10a alle +4 V sind. Die Spannung am gemeinsamen Verbindungspunkt 14a beträgt dann etwa +4 V, wenn man den Spannungsabfall an den Dioden 12a ... 12 c vernachlässigt. Durch diese Spannung wird der Transistor 20 a aufgetastet, und die Spannung am Ausgang des Emitterverstärkergatters steigt auf +4 V. Diese Spannung reicht aus, die Vorspannung am Ausgangstransistor 42 zu überwinden und diesen Transistor in die Sättigung zu steuern. Die Spule 48 im Emitterkreis des Transistors 42 stellt für einen Stromfluß eine hohe Impedanz dar, wenn der Transistor 42 zu leiten beginnt, so daß der Strom des Emitters 44 zur Basis 66 des zweiten Ausgangstransistors 64 fließt und diesen mit minimalster Verzögerung auftastet. Die Spannung an den Kollektoren 58, 66 fällt auf ungefähr + 1 V, wenn die Transistoren 42, 64 den Gleichgewichtszustand erreichen. Die Spannung, die den Verbrauchern dann durch die Leitungen 80, 82 zugeführt wird, beträgt dann etwa + 1 V.Assume now that inputs A, B and C of diode gate 10a are all +4 volts. The voltage at the common connection point 14a is approximately +4 V if the voltage drop across the diodes 12a ... 12c is neglected. This voltage causes the transistor 20 a to be gated, and the voltage at the output of the emitter amplifier gate rises to +4 V. This voltage is sufficient to overcome the bias voltage at the output transistor 42 and to control this transistor into saturation. The coil 48 in the emitter circuit of the transistor 42 represents a high impedance for a current flow when the transistor 42 begins to conduct, so that the current of the emitter 44 flows to the base 66 of the second output transistor 64 and gates it with minimal delay. The voltage at the collectors 58, 66 drops to about +1 V when the transistors 42, 64 reach the equilibrium state. The voltage that is then fed to the loads through lines 80, 82 is then approximately + 1 V.

Der oben beschriebene Vorgang läuft auch dann ab, wenn die Eingangssignale D, E und F des zweiten Diodengatters 10 b alle von + 1 V auf + 4 V ansteigen. Wenn die Eingangssignale oder -impulse enden, fällt die Spannung an den Eingängen wieder auf + 1 V. Der Strom in den Transistoren 20 a bzw. 20b fällt dann wieder auf seinen niederen Wert, und die Ausgangsspannung des Emitterverstärkers sinkt unter 1 V ab und sperrt den ersten Ausgangstransistor 42. Die Spule 48 setzt jeder Stromänderung eine hohe Impedanz entgegen, und die Basis des Transistors 64 wird in Sperrichtung vorgespannt, so daß der Transistor 64 mit minimaler Verzögerung gesperrt wird. Die Spannung an den Kollektoren 58, 62 steigt dann auf +4 V, und diese Spannung liegt dann auch an allen Verbrauchern, die an die Leitungen 80, 82 angeschlossen sind.The process described above also then passes from when the input signals D, E and F b of the second diode gate 10 all increase from + 1 V to + 4V. When the input signals or pulses end, the voltage at the inputs falls back to + 1 V. The current in transistors 20 a and 20 b then falls again to its lower value, and the output voltage of the emitter amplifier drops below 1 V and blocks the first output transistor 42. The coil 48 opposes any change in current with a high impedance, and the base of the transistor 64 is biased in the reverse direction so that the transistor 64 is blocked with a minimal delay. The voltage at the collectors 58, 62 then rises to +4 V, and this voltage is then also applied to all loads that are connected to the lines 80, 82 .

An die Kollektorelektroden 58, 62 können noch andere Leitungen angeschlossen werden, vorausgesetzt, daß die Anordnung und die Anzahl der Diodenverbraucher keine übermäßigen Reflexionen verursachen und die Verlustleistung der Transistoren innerhalb der zulässigen Grenzen bleibt. Man kann höhere Arbeitsgeschwindigkeiten erreichen, wenn man die Kollektorwiderstände 84, 86 und die Spannungsquelle +V, an die Ausgänge der Leitungen anschließt, als es möglich ist, wenn die Kollektorwiderstände und die Spannungsquelle direkt an die Kollektoren 58, 62 angeschlossen werden. Dies beruht darauf, daß unter den dargestellten Umständen der volle Strom in den Leitungen 80, 82 geschaltet wird, wenn die Transistoren 42, 64 schalten. Unabhängig von der Belastung der Leitungen tritt praktisch der ganze Spannungshub an den Leitungen 80, 82 auf, wenn die Transistoren 42, 64 schalten. Wenn die Kollektorwiderstände direkt an die Kollektorelektroden 58, 62 angeschlossen werden, wird der in den Leitungen 80, 82 fließende Strom in hohem Maße von dem Zustand der Ausgangsgatter abhängen, und er würde dementsprechend schwanken. In diesem Falle könnte sich dann beim Schalten des Transistors 42 die Spannung in der Leitung infolge von Reflexionen stufenweise aufbauen.Other lines can also be connected to the collector electrodes 58, 62, provided that the arrangement and the number of diode loads do not cause excessive reflections and that the power loss of the transistors remains within the permissible limits. You can achieve higher operating speeds if you connect the collector resistors 84, 86 and the voltage source + V, to the outputs of the lines than is possible if the collector resistors and the voltage source are connected directly to the collectors 58, 62 . This is based on the fact that, under the circumstances shown, the full current in the lines 80, 82 is switched when the transistors 42, 64 switch. Regardless of the load on the lines, practically the entire voltage swing occurs on lines 80, 82 when transistors 42, 64 switch. If the collector resistors are connected directly to the collector electrodes 58, 62 , the current flowing in the lines 80, 82 will depend to a large extent on the state of the output gates and it would fluctuate accordingly. In this case, when the transistor 42 is switched, the voltage in the line could build up in stages as a result of reflections.

Der Wert des gemeinsamen Emitterwiderstandes 30 wird so gewählt, daß sich die Ausgangstransistoren 42, 64 rasch sperren lassen, während gleichzeitig gewährleistet ist, daß die Emitterverstärker nicht überlastet werden und nicht schwingen. Die mit dem gemeinsamen Emitterwiderstand30 in Reihe geschaltete Spule setzt Stromänderungen eine hohe Impedanz entgegen. Wenn einer der Transistoren 20a oder 20b, die gemeinsame Emitterkreise haben, schaltet, wird die Änderung des im Emitter 28 a und 28 b fließenden Stromes anfänglich zur Basis 40 des Ausgangstransistors 42 abgeleitet, so daß dieser schneller schaltet. Unter gewissen Umständen kann die Spule 32 jedoch die Schwingneigung der Emitterverstärkerkreise erhöhen und wird dann besser weggelassen, dasselbe gilt, wenn die Schaltgeschwindigkeit auch ohne eine solche Spule ausreicht.The value of the common emitter resistor 30 is chosen so that the output transistors 42, 64 can be blocked quickly, while at the same time it is ensured that the emitter amplifiers are not overloaded and do not oscillate. The coil connected in series with the common emitter resistor 30 opposes current changes with a high impedance. If one of the transistors 20a or 20b, the common emitter circuits, switches, the change is of a and 28 b flowing current derived initially in the emitter 28 to the base 40 of output transistor 42 so that it switches faster. Under certain circumstances, however, the coil 32 can increase the tendency of the emitter amplifier circuits to oscillate and is then better omitted; the same applies if the switching speed is sufficient even without such a coil.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for the implementation of logic functions with a number of transistors working in a collector circuit, the base electrodes of which are each connected to diodes of a diode gate, the polarity of which allows a flow current in the same direction and flow current of the base-emitter diode of the associated transistor, thereby characterized in that the emitter electrodes (28) of all transistors (20) are connected both via a common working resistor (30) to a circuit point at a reference potential and to a base electrode (40) of an output transistor (42) operating in an emitter circuit, the collector of which ( 58) feeds at least one consumer.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that on all base electrodes the first-mentioned transistors have a bias voltage of such magnitude and polarity, that the gate diodes and the emitter-base diode are forward-biased.

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the gates also contain a resistor, one terminal of which is connected to electrodes of the same type on the gate diodes connected; that the other electrode of the individual gate diodes is selective an input signal can be supplied which can assume two discrete values; that the other terminal of the resistor is connected to a bias voltage, the size and polarity of which is dimensioned so that all gate diodes and the emitter-base diode in the forward direction be biased.

4. Circuit arrangement according to claim 1 using a Composite transistor, characterized in that the collector electrode of the output transistor one end of a waveguide is connected; that a resistance with its one Clamp to the other end of the line and with its other clamp to one pole a voltage source is connected, the other pole of which is connected to the switching point, which is at a reference potential, is connected, and that to the line between whose ends are connected to consumers.

5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a base electrode of a first output transistor is coupled to the emitters of the first-mentioned transistors; that an emitter of the first output transistor and a base of a second output transistor are connected; that the collector electrodes of the two output transistors are connected; that an emitter of the second output transistor is connected to the circuit point which is at a reference potential; that one end of a line is connected to the collector electrodes of the output transistors; that a series circuit of a resistor and a collector voltage source connected between the other end of the line and the circuit point which is at a reference potential, is connected and in that to the conduit between its ends consumers are connected Contemplated publications:. German Auslegeschriften No. 1057 171, 1110 223, 1036 315.