DE1228664B - Signaluebertragungsanordnung mit zwei durch Eingangssignale steuerbaren Schalttransistoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/18

Nummer: 1228 664

Aktenzeichen: J 29138 VIII a/21 al

Anmeldetag: 29. September 1965

Auslegetag: 1.7. November 1966

Die Erfindung betrifft eine Signalübertragungsanordnung mit zwei durch Eingangssignale steuerbaren Schalttransistoren und einen in bezug auf ein festes Potential symmetrischen Ausgang. Schaltungsanordnungen dieser Art bestehen üblicherweise aus Übertragern, die außerdem auch Gegentaktverstärkerausgängen zugeordnet sein können. Der Übertragerausgang dient hierbei zur Anpassung und zur Verhinderung einer Gleichspannungsübertragung auf den Ausgang. An Stelle einer induktiven Auskopp- ίο lung kann dabei auch eine kapazitive Auskopplung vorgesehen sein.

Der Nachteil bei diesen bekannten Schaltungsanordnungen besteht darin, daß auf Grund der hierbei erforderlichen Reaktanzen und damit wirksam *5 werdenden Zeitkonstanten Signalverzerrungen unvermeidlich sind, die sich bei Übertragung von Kurzzeitvorgängen störend auswirken. Dies gilt insbesondere bei Übertragung von Impulsen, deren Impulsdauer unterhalb des Mikrosekundenbereichs liegt. Außerdem sind Spulen und Kondensatoren bei Anwendung der Modulbauweise nur sehr schwer darzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Signalübertragungsanordnung zur Anpassung und Gleichspannungsentkopplung bereitzustellen, die neben steuerbaren Schaltvorrichtungen lediglich aus Widerständen und gegebenenfalls aus anderen Halbleiterbauelementen besteht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schaltstrecken je eines der Transistoren jeweils im Symmetriepunkt eines zwischen einer Spannungsquelle liegenden ersten Spannungsteilers angeordnet sind, daß jeweils der Emitter des ersten Transistors mit dem Kollektor des zweiten Transistors und der Kollektor des ersten Transistors mit dem Emitter des zweiten Transistors über je einen zweiten Spannungsteiler miteinander verbunden sind und daß der Ausgang der Anordnung durch die Mittelabgriffe der zweiten Spannungsteiler, die über einen Widerstand an das feste Potential angeschlossen sind, gebildet wird. Wird hierbei durch entsprechende Eingangssignale der eine Schalttransistor leitend und der andere nichtleitend, dann liegt jeweils an einem Ende der beiden zweiten Spannungsteiler infolge der nun kurzgeschlossenen Schaltstrecke des einen Schalttransistors im wesentlichen gleiches Potential, nämlich das mittlere Potential, während an den jeweiligen anderen Enden infolge der offenen Schaltstrecke des anderen Schalttransistors jeweils ein Betriebspotential unterschiedlicher Polarität anliegt, so daß die an den Mittelabgriffen der zweiten Signalübertragungsanordnung mit zwei durch
Eingangssignale steuerbaren Schalttransistoren

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Carter Eaton Dorreil, Owego, N. Y.;

George Joseph Laurer, Endwell, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. Oktober 1964 (400 768)

Spannungsteiler auftretenden Signale ebenfalls entsprechende Polaritäten aufweisen. Gegenüber vorher entgegengesetzt gerichtete Polaritäten der Ausgangssignale ergeben sich, wenn jeweils der andere Schalttransistor in den leitenden bzw. nichtleitenden Zustand geschaltet wird. Sind beide Schalttransistoren leitend bzw. nichtleitend, dann ergibt sich infolge der jeweils gleichbemessenen Widerstände der ersten und der zweiten Spannungsteiler, daß beide Mittelabgriffe der zweiten Spannungsteiler auf dem festen Potential liegen, d. h. keinen Potentialunterschied gegeneinander aufweisen.

Um die an den Mittelabgriffen der Spannungsteiler auftretenden Ausgangsspannungen auf einen bestimmten Wert zu begrenzen, können die entsprechenden zweiten Spannungsteiler in vorteilhafter Weise jeweils zwei in Durchlaßrichtung gepolte Dioden enthalten, die zu beiden Seiten des Mittelabgriffs angeordnet sind. Diese Dioden sind dabei in an sich bekannter Weise als Niveaudioden geschaltet. Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken läßt sich aber die Schaltungsanordnung am einfachsten so gestalten, wenn die zweiten Spannungsteiler aus jeweils zwei stromabhängigen Widerständen, insbesondere Zenerdioden, zu beiden Seiten des Mittelabgriffs gebildet werden. In diesem Falle wird durch die Zenerspannung die Amplitude der Ausgangsspannung festgelegt.

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Werden als Schalttransistoren komplementäre Transistoren verwendet, so besteht ein Vorteil darin, daß die Schaltung als Symmetrierschaltung verwendet werden kann, indem nämlich eine Eingangsleitung an die Basen beider Transistoren angelegt wird, so daß je nach Anliegen oder Nichtanliegen eines Signals der eine oder der andere Transistor eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wird. Sind beide Transistoren vom gleichen Leitfähigkeitstyp, dann können die Basen so vorgespannt sein, daß beide Transistoren entweder normalerweise leitend oder normalerweise nichtleitend sind. In dieser Anordnung kann die erfindungsgemäße Signalübertragungsanordnung als Ausgängsanordnung einer bistabilen Kippschaltung dienen, deren Ausgangssignale infolge der guten Anpassungsmöglichkeit auf diese Weise selbst über größte Entfernungen übertragen werden können.

Schließlich läßt sich auch die erfindungsgemäße Signalübertragungsanordnung als logisches Verknüpfungsglied verwenden, das nur dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn entweder ein Eingangssignal der einen oder der anderen Polarität angelegt wird. Treten auf beiden Eingangsleitungen entweder Signale gleicher Polarität oder kein Signal auf, dann ist das Ausgangssignal Null.

Daraus ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Signalübertragungsanordnung nicht nur vielseitig anwendbar und je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck leicht anpassungsfähig, sondern auch bei relativ geringem Aufwand, z. B. als Modul, herstellbar ist. Da außerdem keine Reaktanzen erforderlich sind, um die Signalübertragungsanordnung gemäß der Erfindung zu betreiben, können gegenüber bisher viel höhere Übertragungsgeschwindigkeiten ohne nennenswerte Signalverzerrungen erzielt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnung die Erfindung näher erläutert, und aus den Patentansprüchen.

Die symmetrische Treiberschaltung enthält gemäß der Zeichnung zwei Transistoren 1 und 2 im gleichen Leitfähigkeitstyp. Die Emitter der Transistoren 1 und 2 sind über je einen Widerstand 3 und 4 an je eine Quelle positiven Potentials angeschlossen. Die Kollektorelektroden der Transistoren 1 und 2 sind .jeweils über einen Widerstand 5 und 6 an je eine Quelle negativen Potentials angeschlossen.

Eine Übertragungsleitung, bestehend aus den Leitern 7 und 8, ist über je einen Widerstand 9 und 10 an Erde geführt. Der Leiter 7 ist über eine Zenerdiode 11 mit dem Emitter des Transistors 1 und über eine Zenerdiode 12 mit dem Kollektor des Transistors 2 verbunden. Der Leiter 8 ist über eine Zenerdiode 13 an den Kollektor des Transistors 1 und über eine Zenerdiode 14 an den Emitter des Transistors 2 angeschlossen.

Ein Lastkreis 20 ist mit den anderen Enden der Leiter 7 und 8 verbunden. Der Lastkreis 20 besteht vorzugsweise aus einem Differentialverstärker, der abwechselnd auf den Stromfluß in den Leitern 7 und 8·anspricht. Die Übertragungsleitung ist mit Hilfe einer Impedanz 21 mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzen die Widerstände 3, 4, 5, 6, 9 und 10 alle den gleichen Wert, so daß hierdurch die Symmetrie gewährleistet ist. Der elektrische Durchbruch infolge des Zenereffekts liegt bei allen Zenerdioden 11, 12, 13 und 14 bei einem gleichen Wert.

Über je einen Eingangswiderstand 15 und 16 werden den Basen der Transistoren 1 und 2 Eingangssignale zugeführt. Der jeweilige Weit dieser Eingangswiderstände ist dabei wesentlich höher als der jeweilige Wert der Widerstände 3 bis 6, z. B. um eine Größenordnung von Zehn.

ίο Beim Anlegen eines Eingangssignals an die Eingangswiderstände 15 und 16 wird einer der Transistoren 1 und 2 in den nichtleitenden Zustand und der andere in den Sättigungszustand gebracht. Ein solches Eingangssignal kann z. B. von einer bistabilen Kippschaltung zugeführt werden, die einander komplementäre Ausgänge besitzt.

Wird nun angenommen, daß der Transistor 1 durch ein entsprechendes Eingangssignal in den nichtleitenden Zustand gebracht und der Transistor 2 in den Sättigungszustand gebracht ist, dann liegt am Emitter und am Kollektor des Transistors 2 jeweils im wesentlichen Erdpotential auf Grund der Schaltungssymmetrie. Die Zenerdioden 11, 12, 13 und 14 sind dabei jeweils in Richtung ihres Zenerdurchbruchs leitend, so daß auf dem Leiter 7 positives und auf dem Leiter 8 negatives Potential auftritt, das jeweils dem Spannungsabfall über den Zenerdioden 12 und 14 entspricht.

Ist hingegen der Transistor 2 im nichtleitenden Zustand und der Transistor 1 im Sättigungszustand, dann tritt auf dem Leiter 7 negatives und auf dem Leiter 8 positives Potential auf, das jeweils dem Spannungsabfall über den Zenerdioden 11 und 13 entspricht.

Auf Grund der Tatsache, daß der jeweilige Spannungsabfall über den jeweils leitenden Zenerdioden gleich ist, sind die Absolutwerte der auf die Leiter 7 und 8 übertragenen Spannungen gleich, aber entgegengesetzter Polarität, so daß eine Polaritätsumkehr einen Wechsel in der Informationsbedeutung darstellt, d. h. einen Wechsel von einer binären Eins zu einer binären Null oder von einer binären Null zu einer binären Eins. In einem Ausführungsbeispiel, bei dem die in der Zeichnung dargestellten Potentialwerte verwendet werden und bei dem Zenerdioden mit einem Zenerdurchbruchswert von 3 Volt eingesetzt sind, besitzen die übrigen Bauelemente die nachstehend beispielsweise aufgeführten Werte:

Widerstände 3, 4, 5, 6, 9 und 10 ... je 1100 Ohm Widerstände 15 und 16 je 12 000 Ohm

Wenn es die Länge der Übertragungsleitung und die Streukapazitäten zulassen, kann es in vielen Fällen zweckmäßig sein, Zenerdioden zu verwenden, deren Durchbruchsspannung relativ gering ist oder übliche Dioden einzusetzen, die so ausgewählt sind, daß sie eine gleiche Durchbruchsspannung in Vorwärtsrichtung besitzen.

Es können auch Transistoren vom jeweils unterschiedlichen Leitfähigkeitstyp verwendet werden. In diesem Falle ist ein Leiter der Übertragungsleitung über entsprechende Dioden mit den Emittern beider Transistoren und der andere Leiter mit den Kollektoren verbunden.

Der Zeichnung kann entnommen werden, daß auf beiden Leitern 7 und 8 der Übertragungsleitung Erdpotential auftritt, wenn beide Transistoren 1 und 2

gleichzeitig in der Sättigung oder nichtleitend sind. Das bedeutet aber nichts anderes, als daß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in ihrer Wirkungsweise der eines Antivalenzverknüpfungsgliedes entspricht, bei dem die jeweilige Potentialdifferenz auf den Leitern 7 und 8 der Übertragungsleitung einer Antivalenzfunktion entspricht.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Signalübertragungsanordnung mit zwei durch Eingangssignale steuerbaren Schalttransistoren und einem in bezug auf ein festes Potential symmetrischen Ausgang, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstrecken je eines der Transistoren (1, 2) jeweils im Symmetriepunkt eines zwischen einer Spannungsquelle (—10 V, +10V) liegenden ersten Spannungsteilers (3, 5 bzw. 4, 6) angeordnet sind, daß jeweils der Emitter des ersten Transistors mit dem Kollektor des zweiten Transistors und der KoI-lektor des ersten Transistors mit dem Emitter des zweiten Transistors über je einen zweiten Spannungsteiler (11, 12 bzw. 13, 14) miteinander verbunden sind und daß der Ausgang (7, 8) der Anordnung durch die Mittelabgriffe der zweiten Spannungsteiler (11, 12 bzw. 13, 14), die über einen Widerstand (9, 10) an das feste Potential angeschlossen sind, gebildet wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Spannungsteiler (11, 12 und 13, 14) jeweils zwei in Durchlaßrichtung gepolte Dioden aufweisen, die zu beiden Seiten des Mittelabgriffs angeordnet sind.

3. Anordnung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Spannungsteiler (11, 12 und 13, 14) aus jeweils zwei stromabhängigen Widerständen, insbesondere Zenerdioden, zu beiden Seiten des Mittelabgriffs gebildet werden.

4. Anordnung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (1, 2) vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind, deren Basen je über einen Widerstand (15, 16) die Eingangssignale zugeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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