DE1289100B

DE1289100B -

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Publication number: DE1289100B
Application number: DE1967P0043018
Authority: DE
Priority date: 1966-08-25
Filing date: 1967-08-24
Publication date: 1975-10-02
Also published as: GB1188535A; DE1289100C2; US3517175A; NL6711562A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vergleichs- tete Transistoren durch sich entsprechende elektrische schaltung mit Vergleichsstufen zum Vergleich von an Signale an der Mehrstufenanordnung und der weiteden Stufen einer Mehrstufenanordnung zur Verfii- ren Anordnung leitend werden, dann kann ein Strom gung stehenden elektrischen Binärsignalen mit an durch diese Transistoren fließen, der in der in Reihe einer weiteren Anordnung zur Verfügung stehenden 5 zu den Transistoren liegenden Ausgangsschaltung ein elektrischen binären Bezugssignalen. elektrisches Ausgangssignal erzeugt. Dieses elek-

Es ist schon eine derartige Vergleichsschaltung be- irische Ausgangssignal zeigt an, daß ein gesuchtes kannt, bei der jede Vergleichsstufe durch zwei Und- elektrisches Binärsignal vorliegt. Je nach Art der zur Schaltungen und eine an den Ausgang der Und- Verfügung stehenden elektrischen Bezugssignale wird Schaltungen angeschlossene Oder-Schaltung gebildet io eine Ausgangsanzeige bei verschiedenen elektrischen ist, welche zusammen eine exklusive Oder-Schaltung Binärsignalen erzeugt.

ergeben. Der Ausgang jeder Vergleichsstufe ist bei Die Vergleichsschaltung ist wegen der Verwendieser Anordnung durch einen besonderen Wider- dung von in Reihe geschalteten Transistoren besonstand mit einem Vergleichsausgang verbunden. ders einfach aufgebaut. Es sind keine langen und

Bei dieser Vergleichsschaltung sind sowohl die »5 komplizierten Verbindungsleitungen notwendig. Die Verbindungen in den Vergleichsstufen selbst, als auch Schaltung läßt sich also sehr kompakt aufbauen, zwischen den Vergleichsstufen und den Stufen der Ferner ist das Zuschalten weiterer Vergleichsstufen Mehrstufenanordnung sowie der weiteren Anord- zu einer Vergleichsschaltung durch einfaches Parallelnung, ebenso wie die Anschlußverbindungen korn- schalten weiterer zwei in Reihe liegender Transistoren pliziert. Die Anordnung wird also schon durch die so möglich, und die Vergleichsschaltung kann durch einVerdrahtung recht umfangreich. Außerdem sind nur fache Verbindung weiterer Vergleichsstufen mit jejeweils zwei Vergleichsstufen in einer Transistorhülse weils der letzten Yergleichsstufe beliebig erweitert untergebracht, so daß eine praktische Anordnung mit werden.

mehreren Stufen einen großen Raum beansprucht. Die erfindungsgemäße Vergleichsschaltung eignet Es ist andererseits schon eine einfach aufgebaute as sich besonders für integrierte Bauweise. VorzugsVergleichsanordnung bekannt, bei der die eigentliche weise werden Feldeffekttransistoren verwendet. Vergleichsschaltung durch einen Vergleichswider- Bekannte Ausführungsfprmen von Vejgleichsstand in jeder Vergleichsstufe gebildet ist, dessen schaltungen, sowie zwei Ausführungsformen der Ereines Ende an einem ausgewählten Ausgang der zu- findung werden nun an Hand der Zeichnungen begehörigen Stufe eines Mehrstufenschieberegisters an- 30 schrieben. Dabei zeigt . , geschlossen ist. Das andere Ende aller Vergleichs- F i g. 1 eine Schaltungsanordnung einer bekannten widerstände ist mit einer Ausgangsschaltung verbun- digitalen Vergleichsschaltung oder eines digitalen anden. Bei dieser Vergleichsaüordnung erfolgt der Ver-. gepaßten Filters, gleich mit den durch die feste Verdrahtung gegebe- Fig. 2 eine schematische Darstellung zweier Stufen nen festen Bezugswerten. Wenn bei dieser Vergleichs- 35 einer anderen bekannten digitalen Vergleichsschalanordnung die Bezugswerte geändert werden sollen, tung,

so muß die Verdrahtung geändert werden. Die An- Fig. 3 den Schaltungsaufbau einer Vergleichswendungsmöglichkeit dieser Anordnung ist also nur schaltung mit Feldeffekttransistoren gemäß der Ersehr begrenzt. findung, die in, integrierter Bauweise ausführbar ist

Es ist ferner eine Spannungsvergleichsschaltung be- 40 und kannt, die.jedoch nicht zum Vergleich von elektri-.. . Fig. 4 eine Schaltungsanordnung einer weiteren sehen Bmärsignalen mit elektrischen binären Bezugs-' digitalen Vergleichsschaltung gemäß der Erfindung. Signalen dient, sondern die dazu verwendet wird, die F i g. 1 und 2 zeigen bekannte digitale VergleichsSpannungsamplitude eines dem Eingang dieser schaltungen. Diese Vergleichsschaltungen verwenden Schaltung zugeführten Impulses mit einer festen Be- 45 bekannte Bauelemente -und haben eine etwas komplizugsspannung an einem weiteren Eingang zu ver- zierte Verdrahtung, wodurch umfangreiche Anordgleichen. Am Ausgang dieser Schaltung wird immer nungen entstehen.

nur dann ein Impuls abgegeben, wenn die Amplitude F i g. 1 zeigt eine Vergleichsschaltung, die mit des Eingangsimpulses gleich groß oder größer ist als einem Mehrstufenschieberegister verbunden ist, wodie feste Bezugsspannung. 50 bei jede Stufe 12 des Schieberegisters eine getrennte

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einheit bildet, deren Größe etwa der von unbekann-Vergleichsschaltung für einstellbare elektrische Be- ten Transistoren entspricht. Der Ausgang jeder Stufe zugssignale zu schaffen, die einfach und kompakt 12 ist über einen bekannten Vergleichswiderstand 13 aufgebaut ist und bei der zusätzlich Stufen ohne be- mit einem Vergleichsausgang 14 verbunden, sondere zusätzliche Verbindung zugeschaltet werden 55 In F i g. 2 ist eine kompliziertere Zweistufenverkönnen. gleichsschaltung dargestellt. Jede Vergleichsstufe

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede Ver- dieser Vergleichsschaltung wird durch zwei Undgleichsstufe zwei in Reihe geschaltete Transistoren Schaltungen 15 und 16 und eine Oder-Schaltung 17 aufweist, daß die in Reihe geschalteten Transistoren gebildet, die zusammen eine Ausschließlich-Oderaller Vergleichsstufen zueinander parallel geschaltet 60 Schaltung ergeben. Wie in F i g. 1 ist der Ausgang und mit einer Ausgangsschaltung verbunden sind und jeder Vergleichsstufe über Widerstände 19 und 20 daß in jeder Vergleichsstufe die Steuerelektrode des mit einem Vergleichsausgang 18 verbunden. Rechteinen Transistors zur Steuerung mit einem Ausgang eckige Blöcke 21 bis 24 stellen die einzelnen Stufen der zugehörigen Stufe der Mehrstufenanordnung und von zwei Schieberegistern dar, und die gestrichelten die Steuerelektrode des anderen Transistors mit 65 Linien 25 und 26 deuten an, daß jeweils zwei Stufen einem Ausgang der weiteren Anordnung verbunden in unabhängigen Gehäusen untergebracht sind, beisind, spielsweise in bekannten Transistorhülsen. In ähnWenn bei dieser Anordnung zwei in Reihe geschal- licher Weise ist durch die gestrichelte Linie 27, die

die beiden Vergleichsstufen umgibt, ein bekanntes Transistorgehäuse dargestellt.

Aus F i g. 2 läßt sich erkennen, daß sowohl die Verbindungen als auch die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 28 bis 31 und 32 bis 35 die Verdrahtung zwischen den Transistorhülsen sehr kompliziert machen und auch relativ viel Raum einnehmen. Außerdem wären in einer praktischen Vergleichsschaltung, in der mehr Vergleichs- und Registerstufen vorhanden sind, viele zusätzliche Verbindungen zwischen den Stufen notwendig.

F i g. 3 zeigt eine neuartige Vergleichsschaltung mit Feldeffekttransistoren (FET) für integrierte Bauweise, zu der zwei unabhängige Schieberegister 1 und 2 gehören, deren Stufen durch je vier FETs 3,4,5 und 6 untereinander verbunden sind, von denen jeder ein Gatter 7 aufweist.

Die Schieberegister 1 und 2 sind so ausgeführt, daß ihnen unabhängig voneinander elektrische Taktsignale zugeführt werden können und daß sie ihren Zustand für unbestimmte Zeit aufrechterhalten. Folglich kann einer von ihnen dazu verwendet werden, elektrische Bezugssignale ständig zu speichern.

Wenn bei Betrieb der Schaltung dem Schieberegister! ein elektrisches Informationssignal A zugeführt ist und wenn dem zweiten Schieberegister 2 ein elektrisches Bezugssignal B der gleichen Grundfrequenz zugeführt ist, dann erscheint eine »1« am Gatter 7 des FET 3, wodurch dieser FET leitend wird, und zum gleichen Zeitpunkt erscheint eine »1« am Gatter 7 des FET 5, wodurch der FET 5 leitend wird. Durch einen Strom, der von einer Ausgangsklemme 8 durch die leitenden FETs 3 und 5 und dann zu einer Ausgangsklemme 9 fließt, entsteht eine Spannung zwischen den Ausgangsklemmen 8 und 9.

Wenn die Spannungen an diesem oder irgendwelchen anderen Paaren der Gatter »1« und »0« sind, dann ist kein leitender Pfad zwischen den Ausgangsklemmen 8 und 9 über das oder die entsprechenden Paare von Feldeffekttransistoren vorhanden. Wenn der Spannungswert, der einer »0« entspricht, an den Gattern 7 irgendeines Paares von Feldeffekttransistoren, beispielsweise den FETs 4 und 6 erscheint, dann wird zwischen den Ausgangsklemmen 8 und 9 über dieses Paar von Feldeffekttransistoren auch kein leitfähiger Pfad vorhanden sein.

Außerdem ist jede Stufe der Schieberegister so ausgeführt, daß dann, wenn einer ihrer Ausgänge eine binäre »0« aufweist, der andere Ausgang eine binäre »1« aufweist. Wenn eines der Paare der FETs 3 und 5 oder 4 und 6 eine binäre »0« an seinen Gattern aufweist, und es folglich keinen leitenden Pfad zwischen den Ausgangsklemmen 8 und 9 bildet, dann wird das andere Paar der Feldeffekttransistoren an seinen Gattern den Binärzustand »1« aufweisen und damit einen leitenden Pfad bilden.

Da die Ausgänge jeder Stufe mit den Ausgangsklemmen 8 und 9 verbunden sind, addiert sich die Leitfähigkeit, die durch die jeweiligen Paare von Feldeffekttransistoren zu einem bestimmten Zeitpunkt gegeben ist, so daß die Gesamtleitfähigkeit proportional zur Zahl der Binärziffern »1« anwächst, die in einem bestimmten Zeitaugenblick an den Stufen auftreten. Folglich ist die Spannung zwischen den Ausgangsklemmen 8 und 9 von der Zahl der leitenden Pfade, die gleichzeitig auftreten, abhängig, was wiederum von der Zahl der binären Bits abhängt, die gleichzeitig in den elektrischen Informations- und

Bezugssignalen auftreten. Um eine möglichst vielseitige Anwendung zu ermöglichen, ist keine innere Polarisation der Vergleichsschaltung vorgesehen, es sind beide Ausgänge herausgeführt, wobei die Ausgangsklemme 8 mit einer geeigneten Spannungsquelle und die Ausgangsklemme 9 mit einem Widerstand 10 verbunden ist, an dem eine Spannungsänderung bestimmt wird.

Die Vergleichsschaltung mit den zugehörigen

ίο Registerstufen läßt sich, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, auf einem einzigen Plättchen in integrierter Bauweise anordnen. Auf diesem Plättchen können auch, wenn es notwendig ist, die Einrichtungen zur Messung des Vergleichsausgangs angebracht werden. Das Anschließen einer weiteren solchen Vergleichsschaltung würde keine zusätzlichen Verbindungen zwischen den beiden Vergleichsschaltungen notwendig machen, außer denen, die erforderlich sind, die Verbindung in einer der Vergleichsschaltungen herzustellen.

»o Die Genauigkeit des angezeigten Vergleichswertes hängt von der Genauigkeit ab, mit der die Eigenschaften der Feldeffekttransistoren aneinander angepaßt werden können. Ein genauerer Vergleich läßt sich aber dadurch erreichen, daß man die Zahl der übereinstimmenden Stufen zählt. Dies ist möglich, wenn der Signalverlauf bekannt ist und wenn die Folgefrequenz klein im Verhältnis zur maximalen Geschwindigkeit des Registers ist. Unter diesen Bedingungen würde in jeder Stufe der VergleichsschaI-tung ein Paar von Feldeffekttransistoren benötigt, die zwischen die Register geschaltet sind, FET 6 und FET 4 wären so miteinander verbunden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wenn man eine »1« erwartet, und wenn man annimmt, daß die FETs 3 und 5 überhaupt nicht angeschlossen sind. Wenn man eine »0« erwartet, dann würde der FET 6 so angeschlossen "wie vorher, jedoch würde das Gatter7 des FET 4 mit dem anderen der beiden binären Ausgänge dieser Stufe des Schieberegisters 1 verbunden, d. h. mit dem Ausgang, mit dem das Gatter 7 des FET 3 verbunden wäre.

Dies läßt sich besser an Hand von F i g. 4 erkennen, in der entsprechende Bauelemente die gleichen Bezugszeichen wie die von F i g. 1 aufweisen. Die Ausgangsklemme 8 dieser Vergleichsschaltung ist mit einer positiven oder einer negativen Spannungsquelle verbunden (abhängig davon, ob Feldeffekttransistoren mit »N«- oder »P«-Kanal verwendet werden), wohingegen die Ausgangsklemme 9 über einen Widerstand 10 und einen Impulszähler 11 mit Masse verbunden ist.

Während eines Zwischenraumes zwischen zwei elektrischen Taktsignalen wird ein elektrisches Auswertsignal (»1«) durch das Register 2 geschickt. Wenn die zu untersuchende Signalfolge den erwarteten Zustand aufweist, dann leiten die FETs 4 und 6. und es erscheint eine entsprechende Anzahl von elektrischen Signalen an der Ausgangsklemme 9. Die an der Ausgangsklemme 9 erscheinenden elektrischen Signale zwischen den elektrischen Taktsignalen werden von dem Impulszähler 11 gezählt.

Wenn das elektrische Taktsignal zugeführt wird, dann wird die Signalinformation in dem Schieberegister 1 um eine Stufe weiterbewegt. Das elektrische Auswertsignal wird wieder dem Register 2 zugeführt, und der Zählvorgang wird wiederholt.

Die obigen Vergleichsschaltungen wurden nur beispielshalber beschrieben, und es können Abwandlun-

Claims

gen vorgenommen werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Wenn beispielsweise der elektrische Signalverlauf bekannt ist und sich nicht ändert, kann man das Register 2 entbehren, und der elektrische Signalverlauf kann in einer Schaltung festgehalten werden, dadurch, daß nur ein Vergleichsfeldeffekttransistor für jede Schieberegisterstufe entweder in der Stellung 3 für eine »0« oder in der Stellung 4 für eine »1« vorgesehen wird. Die neuen Vergleichsschaltungen eignen sich gut für integrierte Bauweise, und es läßt sich eine Anordnung verwirklichen, bei der zehn Vergleichsstufen auf einer einzigen Unterlage vorgesehen sind, welche in eine übliche Transistorhülse von etwa 0,6 cm Durchmesser eingesetzt ist. Bei weiterer Entwicklung wird es möglich sein, die Schaltungsdichte auf der gleichen Unterlage zu erhöhen, ohne die Zahl der Verbindungen zu der Schaltung zu vergrößern. Außerdem kann die zweite Ausführungsform, die hier beschrieben worden ist, noch kompakter hergestellt werden, da die Zahl der Feldeffekttransistoren, die erforderlich ist, nur halb so groß ist wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Patentansprüche: a5

1. Vergleichsschaltung mit Vergleichsstufen zum Vergleich von an den Stufen einer Mehrstufenanordnung zur Verfügung stehenden elektrischen Binärsignalen mit an einer weiteren Anordnung zur Verfügung stehenden elektrischen binären Bezugssignalen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vergleichsstufe zwei in Reihe geschaltete Transistoren (4 und 6) aufweist, daß die in Reihe geschalteten Transistoren (4 und 6) aller Vergleichsstufen zueinander parallel geschaltet und mit einer Ausgangsschaltung (10) verbunden sind und daß in jeder Vergleichsstufe die Steuerelektrode des einen Transistors (4) zur Steuerung mit einem Ausgang der zugehörigen Stufe(I) der Mehrstufenanordnung und die Steuerelektrode des anderen Transistors mit einem Ausgang der weiteren Anordnung verbunden sind.

2. Vergleichsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrstufenanordnung ein Mehrstufenschieberegister (1) enthält.

3. Vergleichsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Anordnung ein weiteres Schieberegister (2) enthält.

4. Vergleichsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung (10) so aufgebaut ist, daß ihr Ausgangssignal von der Zahl der Transistorreihenschaltungen, bei denen beide Transistoren einen vorbestimmten gleichen Zustand haben, abhängt.

5. Vergleichsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vergleichsstufe zwei Reihenschaltungen mit je zwei Transistoren (3 und 5 bzw. 4 und 6) enthält, daß die Steuerelektrode (7) je eines Transistors (3 bzw. 4) der beiden Reihenschaltungen mit dem einen bzw. dem anderen komplementären Ausgang der zugehörigen Stufe des Schieberegisters (1) verbunden ist und daß die Steuerelektrode (7) des anderen Transistors (5 bzw. 6) jeder Reihenschaltung mit dem einen bzw. dem anderen komplementären Ausgang der zugehörigen Stufe des weiterer* Schieberegisters (2) verbunden ist.

HQerzu 1 Blatt Zeichnungen