DE1926057B2 - Verknuepfungsschaltung mit transistoren - Google Patents

Description

eine ohne Sättigung arbeitende emittergekoppelte

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verknüpfungs- 60 Logik (ECL) oder eine komplementäre Transistorschaltung mit wenigstens einer ersten Einheitsgatter- logik (CTL) benutzt. Bei im Sättigungsgebiet arbeitenschaltung, die zumindest einen Transistor enthält, der Verknüpfungsschaltung (Logik), bei der der der mit seinem Kollektor über einen — bei Vorhan- Inverter-Transistor im eingeschalteten Zustand im densein mehrerer gleichwertig geschalteter Transisto- Sättigungsgebiet betrieben wird, entsprechen dem ren in der Einheitsgatterschaltung diesen Transistoren 65 Maximal-Zustand und dem Minimal-Zustand an gegemeinsamen — Kollektorreihenwiderstand mit einer speicherter Energie der EIN- und AUS-Zustand des eisten Speisespannungsklemme und der mit seinem Gatters. Damit ist die Arbeitsgeschwindigkeit des Emitter über einen — bei Vorhandensein mehrerer Gatters niedrig.

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Wird demgegenüber eine emittergekoppelte Logik jeweils vorgesehenen, als Inverter arbeitenden Tran-(ECL) angewandt («»Electronics«, März 1967, S. 156, sistoren in einem geeignet begrenzten Energiebereich 157; »Electronics« Februar 1966, S. 107, deutsche zwischen dem Sättigungsbereich und dem Nicht-Auslegeschrift 1196 241; »Elektronik«, 1968, H. 4, Sättigungsbereich arbeiten. Der Arbeitspegel wird S. 123), so arbeitet der jeweilige Gatter-Transistor 5 dabei durch einen Widerstand festgelegt, der mit den zwar in einem nicht gesättigten Zustand, und die Emittern der jeweiligen Transistoren in Reihe geArbeitsgeschwindigkeit der Gatterschaltung ist relativ schaltet ist, so daß nicht mehr als ein pn-Übergang hoch. Es treten jedoch bei dieser bekannten Logik zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der elekeinige Probleme auf. irischen Speisequelle vorgesehen ist Die Anordnung

Die betreffende bekannte emittergekoppelte Logik io ist ferner so getroffen, daß die Spannungsverstärkung

umfaßt eine Vielzahl von Transistoren, deren Emitter in dem linearen Bereich der Übergangs- bzw. Über-

miteinander verbunden sind und deren Basen an tragungskennlinie der Gleichspannung etwas größer

einzelne Eingangsklemmen angeschlossen sind. Die ist als eins.

Basis des einen Transistors ist dabei an eine Konstant- An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung

Spannungsquelle angeschlossen. Ferner ist eine Kon- 15 nachstehend näher erläutert.

stantstromschaltung vorgesehen, die mit dem ge- F i g. 1 zeigt in einem Schaltp'an Grund-Einheitsmeinsamen Verbindungspunkt der Transistoren ver- patterschaltungen und eine daio.us gebildete Verbanden ist. Der gemeinsame Verbindungsf unkt der knüpfungsschaltung;

Kollektoren der genannten Vielzahl von Transistoren F i g. 2, 3 und 4 veranschaulichen an Hand von

und der Kollektor des genannten einen Transistors 20 Kennlinien das Funktionsprinzip der vorliegenden

sind jeweils mit einem gesonderten Kollektorlast- Erfindung;

widerstand versehen. Der von der Konstantstrom- F i g. 5 verdeutlicht in einem Diagramm ein Beischaltung bzw. -quelle gelieferte Strom wird dabei spiel der Wirkung der Erfindung;
zwischen dem Transistor, der mit der angesteuerten F i g. 6, 7 und 8 zeigen an Hand von Schaltbildern Eingangsklemme verbunden ist, und dem Transistor, 25 Ausführungsbeispiele von Einheitsschaltungen, wie sie der die konstante Bezugsspannung führt, umgeschaltet. durch Modifizierung des Grund-Einheitsgatters gemäß Das Ergebnis der Umschaltung ist als Spannungs- der Erfindung erhalten werden;
differenz zwischen dem Kollektor des genannten F i g. 9 und 10 zeigen in Schaltbildern Ausführungseinen Transistors und den Kollektoren der übrigen formen von Gatterschaltungen, die Modifizierungen Transistoren feststellbar. Der Hauptnachteil dieser 30 der erfindungsgemäßen Grund-Einheitsgatterschaltung bekannten emittergekoppelten Logik (ECL) besteht darstellen und die insbesondere Einheitsschaltungen nun darin, daß eine relativ hohe Spannung an die mit Schwellwerteigenschaften sind und keinen Schwell-Enden des die eigentliche Konstantstromschaltung wert besitzende Einheitsschaltungen umfassen;
bildenden Widerstands angelegt werden muß, wodurch F i g. 11, 13 und 14 zeigen Schaltbilder von Ausder Leistungs erbrauch relativ groß wird. Ein weiterer 35 führungsformen einer durch Zusammenfassen von Nachteil dieser bekannten Schaltungsart besteht darin, zwei der obigen Einheitsgatterschaltungen gebildeten daß eine relative große Zeitspanne erforderlich ist, neuen Einheitsschaltung;

um den jeweiligen Transistor aus seinem gesperrten F i g. 14 zeigt dabei insbesondere in einem Schaltzustand in seinen leitenden Zustand überzuführen. bild ein Beispiel einer Einheitsschaltung mit einer

Es ist ferner bereits eine Schaltung zur Realisierung 40 Schwellwertcharakteristik;

der Exklusu-ODER-Funktion vorgeschlagen worden F i g. 12 verdeutlicht in einem Kennliniendiagramm

(deutsche Offenlegungsschrift 1 906 757). Bei dieser die Funktion der in F i g. 11 dargestellten Schaltung;

bekannten Schaltung wird ebenfalls von dem Prinzip F i g. 15 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungs-

der vorstehend betrachteten bekannten ECL-Schal- form einer eine UND-Funktion erfüllenden Einheits-

tungen Gebrauch gemacht. Damit haftet auch dieser 45 schaltung, die mit den obigen Einheitsschaltungen

bekannten Schaltung der Nachteil an, der den oben zusammenfaßbar ist;

betrachteten bekannten ECL-Schaltungen anhaftet. F i g. 16 und 17 zeigen in Schaltbildern Ausfüh-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, 1 uniformen von zu einem Flip-Flop zusammeneinen Weg zu zeigen, wie eine Verknüpfungsschaltung gefaßten Einheitsschaltungen gemäß der Erfindung, der eingangs genannten Art auszubilden ist, um unter 50 Im folgenden sollen an Hand konkreter Ausfüh-Vermeidung der den vorstehend betrachteten bekann- rungsformen die anordnungsgemäßen und funkten Verknüpfungsschaltungen anhaftenden Nachteile tionellen Prinzipien der vorliegenden Erfindung näher mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit arbeiten und mit erläutert werdsr Dabei wird ein Transistor des npneinem sehr kleinen Leistungsverbrauch auskommen Leitfähigkeitstyps beispielsweise benutzt. Es dürfte zu können, wobei die Möglichkeit der Herstellung 55 jedoch einzusehen sein, daß in gleicher Weise auch schnell arbeitender integrierter Groß-Schaltungen ein Transistor des pnp-Leitfähigkeitstyps benutzt (LSI) gegeben sein soll. werden könnte. F i g. 1 zeigt eine Grundschaltungs-

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe ausbildung gemäß der Erfindung. In F i g. 1 stellt

bei einer Verknüpfungsschaltung der eingangs ge- der durch gestrichelte Linien umrahmte Schaltungs-

nannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß der Wert 60 teil eine Einheitsgatterschaltung dar. Mit 1 und 2

des Kollektorreihenwidcrstands größer ist als der des sind der positive und der negative Pol der Speise-Emitterreihenwiderstands und daß der Wert der Spannungsquelle bezeichnet. Bezüglich der an den

Spannung zwischen der ersten und der zweiten Speise- Klemmen 1 und 2 liegenden Potentiale wird im folgenspannungsklemme kleiner gewählt ist als die Summe den von der zwischen den betreffenden Klemmen aus der Basis-Emitter-Durchlaßspannung des Tran- 6₅ vorhandenen Potentialdifferenz gesprochen werden, sistors und der Differenz zwischen den beiden Span- Mit 3 und 4 sind Eingangsklemmen der Einheits-

nungswerten des binärvariablen Eingangssignals. gatterschaltung bezeichnet. Mit 5 ist eine Ausgangs-

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die klemme bezeichnet. Dk zu der Einheitsgatterschaltung

gehörenden Transistoren 6 und 7 sind Inverter- worden ist. Wird eine Verknüpfungsschaltung aus

Transistoren. Durch Verbinden der Emitter und derartigen Gatterschaltungen aufgebaut, so wird das Kollektoren beider Transistoren 6 und 7 werden die Verknüpfungssignal gedämpft, und die den Binär-

den Eingangsklemmen 3 und 4 zugeführten Eingangs- werten entsprechenden Spannungen können nicht fest-

signale entsprechend einer NOR-Verknüpfungsfunk- 5 gehalten werden.

tion miteinander verknüpft. Mit 8 und 9 sind Wider- Gemäß F i g. 3 laufen die Binärwerte der Ausstände bezeichnet, die den Arbeitspegel der Inverter- gänge der in Reihe geschalteten Gatter bei den EinTransistoren und den Verknüpfungspegel der Ein- gangssignalen Vm und Vi_L über eine Anzahl von heitsgatterschaltung festlegen. Der Wert dieser Wider- Stufen allmählich zu den Punkten α und b hin. Dies stände 8 und 9 ist so gewählt, daß das Widerstands- io bedeutet, daß in einem solchen Fall eine Vielzahl verhältnis Äg//?e etwas größer als 1 ist (l<Äg/Ä_e< 3). von Gattern als eine Gruppe einen Binärwert bei-In F i g. 1 ist ferner ein Beispiel dafür gezeigt, wie behält und verknüpfungsmäßig arbeitet. Der Grenz-Einheitsgatterschaltungen miteinander verbunden wer- punkt des Zusammenlaufens der die Binärwerte darden können. stellenden Spannungen in einem derartigen Fall ist

An Hand der F i g. 2, 3 und 4 soll nachstehend »5 durch den Schnittpunkt des linearen Bereiches, bei

die Verknüpfungswirkung der in F i g. 1 dargestell- dem die Spannungsverstärkung größer als 1 ist, und

ten Grundschaltung erläutert werden. Jedes dieser des nicht linearen Bereiches gegeben, bei dem die

Diagramme zeigt eine Eingangs-Ausgangs-Gleich- Verstärkung im Sättigungszustand der Übertragungs-

spannungskennlinie. Für die stark ausgezogene Linie kennlinie verringert ist. Gelangt der Transistor zum

bedeutet die Abszisse die Eingangsspannung, und die ao Zeitpunkt des EIN-Zustandes in die Sättigung, so

Ordinate bedeutet die Ausgangsspannung. Die ge- hat dies den Nachteil, daß die Arbeitsgeschwindigkeit

strichelte Linie zeigt die Beziehung zwischen der Ein- niedrig ist.

gangsspannung und der Ausgangsspannung des fol- F i g. 4 veranschaulicht der- Fall, daß die Quellengenden Gatters; die Abszisse stellt dabei die Aus- spannung bei der gemäß F i g. 3 angenommenen gangsspannung und die Ordinate die Eingangsspan- 95 Schaltung niedrig ist Ferner zeigt F i g. 4 den bei nung dar. Das Potential an der Anschlußklemme 2 der vorliegenden Erfindung beabsichtigten Arbeitsbei der Schaltung gemäß F i g. 1 ist in dem Null- zustand. Der Grenzpunkt des Zusammenlaufens der punkt liegend angenommen. Wird die der Eingangs- die Binärwerte darstellenden Spannungen in einem klemme 3 zugeführte Spannung allmählich von Null solchen Fall ist durch den Schnittpunkt des linearen Volt bis auf einen Wert erhöht, der größer ist als der 30 Bereiches, bei dem die Spannungsverstärkung größer Vorwärts-Spannungsabfall Vbb zwischen der Basis als 1 ist und des nicht linearen Bereiches gegeben, und dem Emitter des Transistors 6, so wird der Tran- bei dem der Basis-Eingangsstrom verringert ist und sistor6 wirksam. Wird die Eingangsspannung auf die Spannungsverstärkung beginnt, bei der Übereinen Wert erhöht, der größer ist als diese Spannung, tragungskennlinie kleiner als 1 zu werden. Im AUS-so leitet der Transistor 6 einen elektrischen Strom 35 Zustand liegt der Arbeitsbereich des Transistors unüber den Widerstand 9. Dieser Strom fließt im wesent- mittelbar an der Grenze des aktiven Bereiches und liehen auch durch den Widerstand 8. Mit dem Span- des Abschaltbereiches. Im EIN-Zustand liegt der nungsabfall an dem Widerstand 8 beginnt die Span- Arbeitsbereich des Transistors zur Hälfte im Sättinung an der Ausgangsklemme 5 abzusinken. Unter gungsbereich, in welchem an dem Kollektorübergang Zugrundelegung der Eingangs- und Ausgangs-Kenn- 40 eine Durchlaß-Vorspannung hegt. Der Kollektor linie wird in einem solchen Fall mit steigender Ein- befindet sich dabei jedoch noch in einem schwach gangsspannung die Ausgangsspannung nahezu linear gesättigten Zustand, bevor eine Injektion von Minoriabnehmen. Übersteigt die Eingangsspannung den tätsträgern in die Kollektorzone erfolgt Dies hat zur Wert der Spannung Vm, so gelangt der Inverter- Folge, daß die Grenzfrequenz/τ des Transistors nicht Transistor in die Sättigung. Seine Emitter-Kollektor- « so stark absinkt.

Spannung nähert sich dabei Null Volt Mit steigender Damit eine Einheitsschaltung mit den ouenerwähn- Eingangsspannung nimmt auch die Ausgangsspan- ten Spannungen für die Binärwerte betrieben werden

nung zu. F i g. 2 veranschaulicht dabei den Fall, daß kann, muß das Verknüpfungs-Spitzensignal Vt fol·

RtJR, nahezu 1 ist; F i g. 3 veranschaulicht den FaIL gender Bedingung genügen:

daß RJR₉ ein wenig größer als 1 ist Die Speise- 50 y_{L <} y_Bg _ y_cgs spannung ist dabei ein wenig höher. In jedem Falle

wird der durch die vorliegende Erfindung bezweckte Hierin bedeuten Vbs\ die Basis-Enritter-Spannung

Schaltungsbetrieb nicht richtig durchgeführt F i g. 4 des Transistors im EIN-Zustand und Kess die Kollek-

veranschaulicht den FaIL daß RJR, größer ist als 1. tor-Emitter-Sättigungsspannung (d. h. die Spannung,

Dabei besitzt die Speisespannung einen geeigneten 55 die vorhanden ist, wenn an dem Kollektorübergang Wert, und der Schaltungsbetrieb wird in geeigneter die Injektion von Minoritätsträgern beginnt). Der Weise ausgeführt Wert der Quellenspannung (K₁- VJ muß im wesent- Wird unter Zugrundelegung der Verhältnisse ge- liehen folgender Bedingung genügen:

maß F i g. 2 die Spannung Vib dem Binärwert ti« K₁ — K₁ < VbS₁ + Kt bzw. die Spannung Κ/χ, dem Binärwert Λ« züge- &>

ordnet und dem Eingang zugeführt, so tritt am Aus- Hierin bedeutet V₁ das Potential an der Spannungsgang die Spannung V_oL oder V₀B auf. Am Ausgang klemme 1, und K₅₁ ist das entsprechende Potential der mit der betreffenden Stufe verbundenen folgenden an der Klemme 2. Es ist fetner notwendig, daß der Stufe treten somit die Spannungen V₀H oder V_{0 L}' Wert des Widerstandsverhältnisses RJR,, folgender auf. Dies bedeutet im Hinblick auf die Eingangs- 65 Bedingung genügt: spannungen V₀B und V_oL in der ersten Stufe, daß _ „ _

die Differenz zwischen den Spitzenwerten der die 1 < -JL < —?Ξ1

Rinärwerte darstellenden Spannungen geringer ge- R» V₁ — K₈ -

Sind die Quellenspannung und die Widerstands- VIII. In der integrierten Schaltung ist die Kreuzung werte entsprechend den gestellten Bedingungen ge- von Leitungen zwischen den Widerstandsschichten wählt, so besitzt die Gruppe der Grund-Einheitsgatter und dem auf dem Oxydfilm befindlichen Metall gemäß F i g. 1 zwei optimale Grenzpunkte, an denen möglich. Bei den herkömmlichen TTL- oder DTL-entsprechende Kennlinienbereiche zusammenfallen. 5 Schaltungen, bei denen der Emitter des jeweiligen Diese Punkte sind in F i g. 4 mit α und b bezeichnet. Transistors direkt geerdet ist, ist jedoch keine Wider-Dies bedeutet, daß bei Verwendung der betreffenden Standsschicht vorgesehen. Deshalb können die Leitunbeiden Spannungswerte als die Binärwerte darstellende gen zwischen irgendeiner Erdungsleitung und der Spannungen die gesamte Schaltung bei verknüpfungs- Verknüpfungsschaltung nicht gekreuzt werden. Bei mäßigem Betrieb dieselben Spannungen für die Binär- io der erfindungsgemäßen Einheitsschaltung ist bei Anwerte erhält. Schluß des Inverter-Transistors über zwei mit ihm

Nachstehend seien die mit der vorliegenden Erfin- verbundene Widerstände an die elektrischen Spandung verknüpften überragenden Wirkungen aufge- nungsklemmen 1 und 2 eine Verbindung zwischen führt. den Gattern leicht vornehmbar.

I. In der erfindungsgemäßen Schaltung ist es vor 15 IX. In der erfindungsgemäßen Schaltung ist der allen Dingen möglich, die Quellenspannung so niedrig Widerstandswert relativ niedrig, weshalb auch die zu machen, daß die Verlustleitung weniger als ein Ausgangsimpedanz niedrig ist. Dadurch wird die Viertel der Verlustleitung in irgendeiner herkömm- Schaltung durch auftretende Störungen kaum beeinlichen integrierten Verknüpfungsschaltung ist. flußt. Dabei ist sogar in dem Fall, in dem das Ver-

II. Da der Pegel durch den Emitterfolger-Transistor ao knüpfungs-Spitzensignal klein ist, nahezu keine Gefahr nicht verschoben wird, ist der für die herkömmliche des Auftretens einer Fehloperation auf Grund von schnell arbeitende emittergekoppelte Verknüpfungs- Störungen vorhanden.

schaltung erforderliche Ausgangswiderstand entbehr- Wie oben ausgeführt, unterscheidet sich die erfin-

lich, und die Leistung wird über die unter I genannte dungsgemäße Verknüpfungsschaltung in sehr erheb-

Abserkung hinaus auf weniger als ein Drittel abge- as lichem Ausmaß von herkömmlichen Verknüpfungs-

senkt. schaltungen, und zwar hinsichtlich der Arbeitsge-

III. Bei der herkömmlichen schnell arbeitenden schwindigkeit und der Verlustleistung und im Hinemittergekoppelten Verknüpfungsschaltung wird bei blick auf eine leichte Herstellbarkeit. F i g. 5 veran-Eingabe eines »1 «-Signals oder eines »O«-Signals stets schaulicht an Hand eines Beispiels die Beziehung die gleiche Leistung verbraucht, während in der er- 30 zwischen der Verlustleistung pro Einheitsgatter und findungsgemäßen Schaltung mit Auftreten des »0«- der Verteilungsverzögerungszeit in der erfindungsge-Signals die Verlustleitung Null ist. Dies bringt eine mäßen Einheitsschaltung im Vergleich zu herkömmweitere Einsparung an aufzuwendender Leistung um liehen integrierten Verknüpfungsschaltungen. Dabei den Faktor 0,5 mit sich. ist der Wert des Produktes aus Verlustleistung und

IV. Da der Inverter-Transistor in einem Bereich 35 Verteilungsverzögerungszeit um nahezu zwei Gröüensehr hoher Grenzfrequenz arbeitet, ist seine Arbeits- Ordnungen verbessert.

geschwindigkeit sehr hoch. Dabei liegt sogar in dem Aufbauend auf die Grund-Gatterschaltung gemäß Fall, daß dem im AUS-Zustand befindlichen Inverter- der Erfindung werden verschiedene modifizierte Gatter-Transistor ein niedriges »(^-Eingangssignal zugeführt schaltungen erläutert werden. Diese modifizierten wird, an dem Emitterübergang des betreffenden Tran- 40 Gatterschaltungen werden zusammen mit den Grundsistors eine Durchlaß-Vorspannung. Ferner ist die Gatterschaltungen dazu verwendet, die Charakteri-Zeitspanne, zu der erst ein Eingangssignal zugeführt stiken der gesamten Verknüpfungsschaltung zu ver- und der Inverter-Transistor in den aktiven Bereich bessern und die Anzahl an vorzusehenden Elementen übergeführt wird, kurz. herabzusetzen.

V. Die Einheits-Gatterschaltung besitzt keine 45 F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform einer derartigen Schwellwertcharakteristik wie ein Schalterkreis. Des- modifizierten Gatterschaltung. Bei dieser modifizierten halb kann die Änderung des Zustande der Schaltung Schaltung ist der in der Grnnd-Gatterschaltung vorin einer vorangehenden Stufe schnell auf die folgende gesehene Widerstand 9 in zwei Teilwiderstände 9 Stufe übertragen werden. Die Arbeitsgeschwindigkeit and 10 aufgeteilt, wobei zwischen beiden Teilwider· dieser Schaltung übersteigt dabei sogar die Arbeits· se ständen eine Eingangsklemme 11 liegt Das auch geschwindigkeit der herkömmlichen schnell arbeiten· hier den Eingangsklemmen, die zu der Gmnd-Gatterden emittergekoppelten Verknüpfungsschaltung. schaltung gehören, zugeführte Signal tritt mit den

VI. Die Quellenspannung ist so niedrig, daö die ersten Binärzeichen auf, während das der Klemme 11 Widerstände 8 und 9 verhältnismäßig kleine Wider- zugeführte Signal mit dem zweiten Binärzeichen auf· standswerte erhalten können. Dadurch kann die Zeit- SS tritt. Mit dem Kollektor des Inverter-Transistor! konstante, die diese Widerstände mit der notwendiger- ist eine Ausgangsklemme S verbanden, die zur Abweise den Transistor oder den in der integrierten gäbe von Signalen mit dem ersten Binärwert dient Schaltung vorhandenen Widerstand begleitenden Der Emitter des mit dem Emitterfolger verbundener schädlichen Kapazität bilden, sehr klein gemacht Transistors 12 dient als Ausgangskiemine 13, an da werden, wodurch die Arbeitsgeschwindigkeit noch &> ein Signal mit dem zweiten Binärwert auftritt weiter erhöht wird. Die in Fig.1 dargestellten Grund-Gatterschal

VII. Die Anzahl der Bauelemente der Einhetts- fangen stellen Schaftangen dar, die mit dem erster schaltung kann verringert werden. Dieser Umstand Binärwert betrieben werden. Wird eine Verknüpfung» ist sehr wünschenswert im Hinblick auf eine Ver- schaltung ans dieser Grund-Gatterschaltuug and seine; särkung der Integration der Schaltung in einer in 65 Angehörigen Schaltung aufgebaut, so sind die Signal« großem Umfange integrierten Schaltung. Mit anderen des ersten Binärwertes führenocn BJngangs- an< Worten ausgedrückt heißt dies, daß der Wirkungs- Ausgangsklemmen and die Signale des zweiten Binär grad der integrierten Schaltung merklieh verbessert ist wertes führenden Eingangs* und AosgaagskleaHBei

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miteinander verbunden. Dies bedeutet, daß die benutzt, wie dies in F i g. 6 durch die gestrichelte Klemme 5 mit der Klemme 3 oder 4 der folgenden Linie angedeutet ist, so ist es ferner möglich, von ein Stufe verbunden in und daß die Klemme 13 mit der und derselben Gatterschaltung eine Vielzahl von vonein-Klemme 11 verbunden ist. Der erwähnte zweite Binär- ander unabhängigen Ausgangssignalen zu erhalten,
wert ist durch ein Potential gebildet, das niedriger 5 Wird bei der in F i g. 6 dargestellten modifizierten ist als das den ersten Binärwert darstellende Potential, Gatterschaltung lediglich die Klemme 11 als Eingangsund zwar um den Vorwärts-Spannungsabfall an der klemme benutzt, dann ist es bei alleiniger Benutzung Basis-Emitter-Strecke des Transistors 12. des zweiten Binärwertes als Eingangsgröße erforder-Werden den Eingangsklemmen 3, 4 und 11 Ein- lieh, der Basis 3 des Inverter-Transistors ein »1«- gangs-Verknüpfungssignale A, B und C zugeführt, io Eingangssignal zuzuführen. In F i g. 7 und 8 sind so werden diese Signale entsprechend der Beziehung Wege gezeigt, wie dies auf einfache Weise vorgenom- (A ^ B) C — X verknüpft, wobei X das Verknüp- men werden kann.

fungs-Ausgangssignal an der Ausgangsklemme S oder Bei der Schaltung gemäß F i g. 7 ist die Basis des 13 ist. Dies bedeutet, daß mit Auftreten eines »1«- Inverter-Transistors 6 der modifizierten Gctterschal-Potentials an der Eingangsklemme 3 oder 4 und an- 15 tung an die Spannungsklemme 1 angeschlossen. Ist steigender Spannung an der Eingangsklemme 11 die das Verhältnis des Widerstandswertes des Wider-Potentialdifferenz zwischen den Enden des Wider- stands 8 zur Summe der Widerstandswerte der Widerstandes 10 sinkt. Dadurch verringert sich der durch stände 9 und 10 so gewählt, daß es gleich dem Verden Widerstand 10 fließende elektrische Strom. Dies hältnis des Widerstandswertes des Widerstands 8 zu hat zur Folge, daß auch der durch den Widerstand 8 ao dem Widerstandswert des Widerstands 9 bei der fließende Strom kleiner wird, wodurch die Potentiale Grund-Gatterschaltung gemäß F i g. 1 ist, und ist an den Ausgangsklemmen S und 13 ansteigen und die Spannung zwischen den Spannungsklemmen 1 das Potential des Binärwertes »1« erreichen. Sinken und 2 so gewählt, daß der Wert etwas unterhalb von im Unterschied zu dem betrachteten Fall die Potentiale {Vvβ HVerknüpfungs-Spitzensignal)) liegt, so kann an den Ausgangsklemmen 5 und 13 der vorangehen- 45 die Gatterschaltung gemäß F i g. 7 ohne weiteres in den Stufe und ebenso das Potential an der Eingangs- Verbindung mit der Gatterschaltung gemäß F i g. 1 klemme 11, so wird der durch den Widerstand 10 oder 6 benutzt werden. Bei der Schaltung gemäß fließende Strom allmählich größer. Wird dieser Strom F i g. 8 ist die Basis des Transistors 6 zwischen den gleich dem durch den Widerstand 9 fließenden Strom, Widerständen 14 und 8 angeschlossen, die zwischen und zwar trotz weiteren Absinkens des Potentials 30 dem Kollektor und der Spannungsklemme 1 geschaltet an der Klemme 5, so wird die Basis-Emitter-Strecke sind. Die Funktion dieser Schaltung stimmt genau des Transistors 12 in der vorangehenden Stufe in mit der Funktion der in F i g. 7 dargestellten Schal· Sperrichtung vorgespannt. Dadurch wird die be- tung überein. Mit der Eingangsklemme 11 ist die treffende vorangehende Stufe unabhängig. Zu diesem Ausgangsklemme des Emitterfolgers verbunden, dei Zeitpunkt liegt an der Ausgangsklemme 5 oder 13 35 an den Transistor der vorangehenden Stufe angeein dem Binärwert »0« entsprechendes Potential. Die schlossen ist. Der Eingangsklemme 11 wird dabei das Eingangs- und Ausgangscharakteristiken des ersten Signal, das dem zweiten Binärwert entspricht, züge-Binärwertes bei dieser Ausführungsform der Erfin- führt. Tritt jedoch das ^«-Eingangssignal auf, so dung sind genau die gleichen wie jene bei der Grund- arbeitet der Transistor 6 mit einem Teil des Stromes, Gatterschaltung. Die Folge der Abgabe des zweiten 40 der durch den Widerstand 14 fließt. Die zu diesem Binärwertes durch den an den Transistor 12 der Zeitpunkt an der Basis und am Emitter des Tran-Grund-Gatterschaltung zusätzlich angeschalteten Emit- sistors 6 liegenden Potentiale sind durch das Verterfolger besteht darin, daß die Verknüpfungsfunk- hältnis des Widerstandswertes des Widerstandes U tion der Einheitsschaltung erweitert wird. Die Aus- zu dem Widerstandswert des Widerstandes 9 bestimmt gangsklemme 5 kann gleichzeitig an die Eingangs- 45 Die dem Binärwert »0« entsprechende Ausgangs klemmen einer Vielzahl von in der folgenden Stufe spannung ist ferner durch die Wahl des Verhältnisse! enthaltenen Einheitsgattern angeschlossen sein. Dabei des Widerstandswertes des Widerstandes 14 zu den können jedoch nicht die Ausgangsklemmen S einer Widerstandswert des Widerstandes 8 bestimmt. Steig Vielzahl von Gatterschaltangen gemeinsam an ent· das Eingangspotential auf Grand de3 von der Ein sprechende Schaltungspunkte angeschlossen sein. An- 50 gangsklemme 11 her fließenden Eingangsstromes all dererseiis kann die Ausgangsklemme 13 mit der Aus- mählich über das durch das obenerwähnte Wider gangsklemme 13 einer anderen Gatterschaltung ge- Standsverhältnis festgelegte Emitterpotenttal des Tran meinsam an den Eingang einer folgenden Stufe ange- sistors 6 an, so sinken der Arbeitsstrom des Tran schlossen sein. Dies bedeutet, daß durch alleinige sistors 6 und damit die durch die Widerstände 1< Verbindung der Ausgangsklemme 13 einer Gatter- 55 und 8 fließenden Ströme. Dies hat zur Folge, dal schaltung mit der Ausgangsklemme 13 einer anderen sich das Ausgangssignal zu den dem Binärwert ti Gatterschaltung eine ODER-Verknüpfungsfunktion entsprechenden Wert hin ändert In dieser Schalten! realisierbar ist Wird eine Vielzahl von Emittern des besteht mit Rücksicht auf die Widerstandes, 9 am an den Transistor 12 angeschlossenen Emitterfolgers 14 folgende Beziehung:

(Verknüpfungs-Spitzensignal} = (K₁ — K, — VbbU

RJRu -1

Hierin bedeuten K₁ und K₈ die Potentiale, die an 65 den Spannungswertes der mit dieser Schaltung vei ■n Speisespannungsklemmen 1 und 2 vorhanden bundenen Einheitsschaltung,
sind, und das Verknüpfungs-Spitzensignal ist die Ist (K₁ — KJ < V₈Z₁ + (Vrafaiäpfungs-SpitzeT

Auslenkung des detft ersten Binärzeichen entsprechen- signal), so kann die Gatterschaltang gemäß F i g.

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ebenfalls mit der anderen, obenerwähnten Gatter- schaltung gemäß der Erfindung benutzt werden kann schaltung in derselben Weise wie die Gatterschaltung und die eine ausgeprägte Signalzug-Neuformungsgemäß F i g. 7 verbunden werden, und zwar zur funktion besitzt, ist die in F i g. 10 dargesteUte Schmitt-Bildung einer Verknüpfungsschaltung. Triggerschaltung. Mit Anlegen der Verknüpfungs-

Jede der oben beschriebenen Gatterschaltungen 5 signale an die Eingangsklemmen 3 und 4 tritt an der stellt eine Schaltung dar, die eine lineare Abhängigkeit Ausgangsklemme 5 ein einer NOR-Funktion entzwischen Eingangs- und Ausgangsspannung besitzt sprechendes Ausgangssignal auf. An der Ausgangsund bei der keine Schwellwertspannung vorhanden klemme 15 tritt ein einer ODER-Funktion entspreist. Damit vermag jede Gatterschaltung einen Binär- chendes Signal auf. Die Schwellenspannung ist durch wert nur ungenügend zu bestimmen und den Signalzuj io die Wahl des Verhältnisses des Widerstandswertes nur ungenügend neu zu formen. Wird die Verknüp- des Widerstands 9 zu dem Widerstandswert des fungsschaltung aus einer großen Anzahl von Einheits- Widerstands 10 bestimmt.

Gatterschaltungen aufgebaut oder treten derart starke F i g. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Störungen ;iuf. daß die den Binärwert darstellende modifizierten Einheits-Gatterschaltung gemäß der Spannung gegebenenfalls schwankt, so werden in 15 Erfindung. Diese modifizierte Einheits-Gatterschaltung Verbindung mit den oben erläuterten Gatterschal- kann in Verbindung mit den Grund-Gatterschaltungen tungen, die keinen kritischen Schwellwert besitzen, verwendet werden. Die betreffende Gatterschaltung vorzugsweise Schwellwert-Verknüpfungsgatter verwen- enthält eine Vereinigung der Grund-Gatterschaltung det, die im Hinblick auf ihre Eingangs-Ausgangs- gemäß F i g. 1 und der modifizierten Gatterschaltung Kennlinie eine Schwellenspannung besitzen. Gemäß ao gemäß F i g. 7, indem der Widerstand 9 beiden F i g. 9 ist der in F i g. 6 dargestellten modifizierten Schaltungen gemeinsam ist. Die Gleichspannungs-Gatterschaltung eine Konstantspannungsschaltung hin- Übertragungscharakteristik dieser Schaltung ist in zugefügt, und zwar derart, daß die Gesamtschaltung Fi g. 12 veranschaulicht. Die betreffende Charakterieine Schwellwertcharakteristi¹; erhält. Damit besitzt stik ist die gleiche wie jene der Schaltung gemäß die Schaltung gemäß Fig. 7 die Fähigkeit, derartige as Fig. 7; sie zeigt, daß diese Gatterschaltung eine Signalspannungen zu regenerieren und die jeweilige Linearität in der Eingangs- und Ausgangs-Spannungs-Signalfolge neu zu formen. In dem Schaltbild ist charakteristik besitzt und keinen Schwellwert aufweist, ferner dargestellt, daß die Eingangsklemme 3 der Bei der vorliegenden Schaltung werden die Vermodifizierten Gatterschaltung an die Ausgangsklemme knüpfungs-Eingangssignale den Eingangsklemmen 3 17 der Konstantspannungsschaltung angeschlossen 30 und 4 zugeführt, wodurch gleichzeitig an der Ausist, die durch die gestrichelte Linie umrahmt ist. Die gangsklemme 5 ein einer NOR-Funktion entsprechen-Verknüpfungs-Eingangsklemme dieser Schaltung ist des Ausgangssignal und an der Ausgangsklemme 18 mit 11 bezeichnet und mit dem die dem zweiten Binär- ein einer ODER-Funktion entsprechendes Ausgangswert entsprechenden Spannung führenden Ausgang signal auftritt.

des vorangehenden Gatters verbunden. Das Ver- 35 F i g. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform der hältnis des Widerstandswertes des Widerstandes 8 gleichen modifizierten Gatterschaltung. Dabei sind zu dem Widerstandswert des Widerstandes 9 besitzt die Grund-Gatterschaltung gemäß F i g. 1 und die einen Wert, der etwa zweimal so groß ist wie das Ver- modifizierte Gatterschaltung gemäß F ' g. 8 derart hältnis des V/iderstandswertes des Widerstandes 8 zu miteinander zusammengefaßt, daß der Widerstand 9 dem Widerstandswert des Widerstandes 9 bei der 40 beiden Schaltungen gemeinsam ist. Die Arbeits-Grund-Einheitsschaltung. Die Widerstände 15 und 16 charakteristik und Verknüpfungsfunktion der vorbesitzen nahezu denselben Wert. Eine Diode 14 dient hegenden Schaltung entspricht der Arbeitscharakteridabei dazu, die Ausgangsspannung der Konstant- stik und der Verknüpfungsfunktion der in Fig. 11 spannungsschaltung bei Änderung der die Binärwerte dargestellten Schaltung.

darstellenden Signalspannungen auf Temperaturände- 45 Als weitere Einheits-Gatterschaltung gemäß der

rangen und Spannungsänderungen hin entsprechend Erfindung zeigt F i g. 14 eine Stromübernahme-

zu ändern. schaltung. Diese Schaltung besitzt denselben Schwell-

Ia Abhängigkeit davon, ob das Basispotential wert wie die Gatterschaltung gemäß F i g. 9. Außerdes an den Ausgangs-Transistor 12 der vorangehenden dem vermag diese Schaltung Signalfolgen von VerStufe angeschlossenen Emitterfolgers größer oder 50 knüpfungssignalen neu zu formen und die jeweiligen kleiner ist als das Basispotential bzw. R_Tej des Tran- Signalspannungen zu regenerieren. Die Einheitssistors 6 in der Schaltung gemäß F i g. 9, ist bei dieser gatterschaltung gemäß F i g. 14 besitzt Ausgänge, Schaltung der Transistor 6 jeweils eindeutig im AUS- an denen Ausgangssignale entsprechend einer NOR- oder EIN-Zustand. Dies bedeutet, daß die betreffende Funktion und entsprechend einer ODER-Funktion Schaltung das Verhalten einer Schaltung mit einer 55 auftreten. Wird eine Verknüpfungsschaltung durch Schwellenspannung zeigt Wird der Wert der Span- Zusammenfassen dieser einen Schwellwert besitzenden nung zwischen den Spannungsklemmen 1 und 2 Schaltung mit der oben beschriebenen, keinen Schwellgeringfügig kleiner als [VbB₁ + (Verknüpfungs- wert besitzenden neuen Gatterschaltung gebildet, so Spitzensignal)} und sind die Werte der Widerstände 8 ist es möglich, die Verknüpfungsoperation der An- und 9 entsprechend den obigen Ausführungen be- 60 Ordnung genauer ausführen und eine größere Vermessen, so kann die betreffende Schaltung mit einer knüpfungsschaltung bilden zu können. Damit wird anderen Gatterschaltung verbunden und so betriehen die erfindungsgemäße Verknüpfungsschaltung, die sich werden, daß die normale Verknüpfungsoperation durch geringe Verlustleistung und hohe Geschwindig- fhser Gatterschaltungsgruppe aufrechterhalten wird. keit auszeichnet, in großem Umfang eingesetzt. Um Durch Verbinden der Ausgänge einer Vielzahl von 65 die in F i g. 14 dargesteUte Stromübernahmeschaltung vorangehenden Stufen mit der Eingangsklemme erfüllt als Einheitsgatterschaltung gemäß der g zu das betreffende Gatter eine ODER-Funktion. Eine betreiben und ferner eine Verknüpfungsschaltung in modifizierte Gatterschaltung, die als Einheits-Gatter- einem Hauptteilsystem zu realisieren, d. h. diese

13 14

Stromübernahmeschaltung durch Verwendung weiterer Stabilität dieser Schaltung zunehmen. In Fig. 17 Metallisierungs-Zwischenverbindungen mit den Grund- sind zwei modifizierte Gatterschaltungen zu einem Gatterschaltungselementen zusammenzusetzen, sind Flip-Flop zusammengefaßt. Die so gebildete Schalbezüglich der Widerstände 8 und 9 genau die gleichen rung wird mit dem zweiten Binärwert gesteuert. Da-Bedingungen einzuhalten wie bei der Grund-Gatter- 5 bei gelangt der Transistor auf der Schaltungsseite, schaltung. Dies bedeutet, daß in einer gewöhnlichen Welcher der Binärwert »1« zugeführt wird, in den Stromübemahmeschaltung (Widerstand 8)«^ (Wider- AUS-Zustand.

stand 9) ist, daß bier aber (Widerstand 8) > (Wider- Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die

stand 9) und (Widerstand 20) > (Widerstand 9) ist. Grund-Einheitsgatterschaltung, wie oben beschrieben, Bei der Stromübemahmeschaltung ist der Wert der io keine Schwellwerteigenschaft; durch Verwendung Quellenspannung darüber hinaus mehr als sechsmal einer Vielzahl derartiger Gatterschaltungen erhält so groß wie Vbe, und das Verknüpfungs-Spitzen- man eine Verknüpfungsschaltung, die ein bistabiles signal ist wrentlich kleiner als die Potentialdifferenz Verhalten besitzt und die so arbeitet, daß sie einen zwischen den Enden des Widerstands 9. Demgegenüber vorgegebenen Binärwert festhält In dem Fall, daß ist hier jedoch die Quellenspannung etwa (Verknüp- 15 die Regenerierung der einen Binärwert repräsentierenfungs-Spitzensignal) -f- V_Be und ferner ist (Verknüp- den Spannung der Grund-Gatterschaltung nicht ausfungs-Spitzensignal) > (Potentialdifferenz am Wider- reicht, um Änderungen der Speisespannung, Unterstand 9). Deshalb liegt der Arbeitspunkt des Inverter- schiede der Kennlinien der Bauelemente und einge-Transistors ebenfalls nahe des Punktes, bei dem an führte Störungen auszugleichen, ist es notwendig, die dem Kollektorübergang eine Durchlaß-Vorspannung 20 betreffenden Schaltungen zusammengefaßt mit Schwellliegt. Werteigenschaften zu verwenden, wie sie die Schaltun-

Bei den Schwellwert-Verknüpfungsgattern gemäß gen gemäß F i g. 9, 10 und 14 besitzen.
F i g. 9, 10 und 14 kann das Verhältnis des Wider- Wird eine Verknüpfungsschaltung z. B. aus einer

stan.iswertes des Kollektor-Reihenwiderstands zu dem Vielzahl von integrierten Halbleiterschaltungen auf-Widerstandswert des Emitter-Reihenwiderstands klei- 25 gebaut, die auf den Halbleiterplättchen vorgesehen ner als 1 sein, indem (V₁ — V₂) größer als in der sind, so sind der Unterschied der Kennlinie der einGrund-Einheitsgatterschaltung gemacht wird. In zelnen Einheits-Gatterschaltungselemente und die Eindiesem Fall besitzen die Gatterschaltungen stark führung von Störungen in metallische Leitungen in ausgeprägte Schwellwerteigenschaften. geeigneter Weise gering. Der Unterschied in der EIe-

Vorstehend sind verschiedene Arten von Einheits- 30 mentenkennlinie zwischen den Halbleiterplättchen ist gatterschaltungen erläutert worden, die Elemente der groß. Femer ist die Gefahr der Einführung von Störunerfindungsgemäßen Verknüpfungsschaltung sind. Es gen in die diese Plättchen miteinander verbindenden handelt sich dabei um Schaltungen zur Durchführung Leitungen groß. Deshalb wird ein Verfahren in Beeiner NOR-Verknüpfungsfunktion oder einer ODER- tracht gezogen, bei dem die Grund-Gatterschaltungen Verknüpfungsfunktion. 35 in einem einzelnen Plättchen bzw. Chip enthalten

Wird eine Schaltung zur Durchführung einer UND- sind. Für die Verbindung der Plättchen bzw. Chips Verknüpfungsfunktion angestrebt, so kann eine Ver- wird eine Schaltung, wie sie in Fig. 9, 10 oder 14 knüpfungsschaltung dadurch gebildet werden, daß gezeigt ist, auf der Eingangsseite oder Ausgangsseite eine Schaltung, wie sie in F i g. 15 gezeigt ist, unter vorgesehen.

Verwendung eines pnp-Transistors mit der oben be- 40 Die erfindungsgemäße Schaltung zeichnet sich schriebenen Einheits-Gatterschaltung verbunden wird. dadurch aus, daß die Quellenspannung bis zu der Bei der in F i g. 15 dargestellten Schaltung tritt das eigentlichen Grenze einer einen Transistor verwenden-UND-Ausgangssignal auf den Fingangsklemmen 23 den Schaltung verringert wird, z. B. auf etwa 1 Volt, und 24 zugeführte Eingangssignale hin an der aus- Dadurch ist die Verlustleistung nennenswert verringangsklemme 25 auf; das betreffende Ausgangssignal 45 gert. Ist die Quellenspannung in einer einen hohen wird als Eingangssignal der folgenden Stufe zugeführt. Strom führenden Schaltung herabgesetzt, so wird es Es ist wünschenswert, daß die Werte der Widerstände schwierig sein, die Änderung der Spannung klein 28 und 29 geringer sind als der Wert des Wider- zu halten. Fine Methode, die derartige Änderungen stands 30. ausgleicht, besteht in der Verwendung einer Spanin Fig. 16 und 17 sind Ausführungsformen von 50 nungs-Stabilisierungsschaltung, bei der ein Halbleiter-Flip-Flops gezeigt, die aus der erfindungsgemäßen element mit der oben beschriebenen Verknüpfungs-Einheitsschaltung aufgebaut sind. Gemäß F i g. 16 schaltung auf demselben Halbleiter-Chip zusammensind zwei Grund-Gatterschaltungen zusammengefaßt, gefaßt ist.

wobei die Klemmen 3 und 4 die Setz- und die Rück- Bei der erfindungsgemäßen Verknüpfungsschaltung

setzklemme des betreffenden Flip-Flops darstellen. 55 ist es möglich, eine Vereinigung einer Vielzahl der-Die betreffende Schaltung wird durch den ersten artiger Einheitsschaliungen als Grund-Gatterschal-Binärwert gesteuert, wobei der Transistor auf der- tungen und modifizierte Gatterschaltungen zu verjenigen Schaltungsseite, welcher der Binärwert »>1« wenden. Bei der Herstellung vieler Arten von intezugeführt wird, mit Setzen bzw. Rücksetzen in den grierten Verknüpfungsschaltungen ist zur Senkung EIN-Zustand gelangt. Die Klemmen 5 und 18 sind 60 der Herstellkosten ein sogenanntes Hauptteilsystem Ausgangsklemmen. Besitzt dje Grund-Gatterschaltung (master slice system) wählbar, bei dem der Verunreinidie in F i g. 4 dargestellte Übertragungskennlinie, so gungs-Diffusionsprozcß mit derselben Maske ausgewird eine Information an dem Punkt α oder b ge- führt wird und bei dem die einzelnen Verknüpfungsspeichert. Sind die Widerstände 9 und 33 zum Teil schaltungen erst in der End-Zwischenverbindung durch oder gänzlich auf der der Spannungsklemme 2 zu- 65 Anwendung der Metallisierungsverfahren getrennt gewandten Seite gemeinsam vorgesehen, so kann die werden. Zur Ausbildung der Verknüpfungsschaltung Empfindlichkeit des bistabilen Betriebs des Flip- gemäß der Erfindi ig zu einer integrierten Schaltung Flops etwas sinken, und demgemäß kann die kann das sogenannte Hauptteilsystem mit dem in dem

nachstehenden Beispiel erläuterten Verfahren benutzt werden.

Zunächst werden eine Vielzahl von eine Grund-Gatterschaltung bildenden Inverter-Transistoren und zwei an den Kollektor und an den Emitter angeschlossene Widerstände zu einer Einheitsschaltung zusammengefaßt, dann werden Verunreinigungen derart diffundiert, daß sich bei der betreffenden Schaltung auf ein und demselben Chip bzw. Plättchen Schaltungseinheiten in Reihen ausbilden, und schließlich werden Zwischenveibindungen hergestellt. Eine oder zwei der obenerwähnten Schaltungseinheiten werden dann zur Bildung der obenerwähnten Vielzahl von Einheitsgatterschaltungen ausgewählt. So wird z. B. eine Schaltung, wie sie in F i g. 11 oder 13 gezeigt

ist, dadurch gebildet, daß zwei der oben betrachteten Schaltungseinheiten verwendet werden.

Wie oben erläutert, besitzt die erfindungsgemäße Verknüpfungsschaltung gegenüber herkömmlichen

Schaltungen wesentlich bessere Eigenschaften, und zwar hinsichtlich der Arbeitsgeschwindigkeit und der Verlustleistung. Ferner ist die erfindungsgemäße Verknüpfungsschaltung sehr einfach in der Einheitsschaltung aufgebaut Darüber hinaus ist eine leichte

ίο Modifizierung der Einheitsschaltung gemäß dem Anwendungszweck möglich. Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Verknüpfungsschaltung dadurch aus, daß sie die Integrationsdichte zu steigern vermag und sehr wirksam als Schaltungstyp für große integrierte Schaltungen verwendbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche: gleichartig geschalteter Transistoren in der Einheitsgatterschaltung diesen Transistoren gemeinsamen —

1. Verknüpfungsschaltung mit wenigstens einer Emiiterreihenwiderstand an eine zweite Speisespanersten Einheitsgatterschaltung, die zumindest einen nungsklemme angeschlossen ist, wobei die Steuer-Transistor enthält, der mit seinem Kollektor über 5 elektrode des Transistors als Eingangsk'smme für einen — bei Vorhandensein mehrerer gleichwertig ein erstes binärvariables Eingangssignal und die Ausgeschalteter Transistoren in der Einheitsgatter- gangselektrode des Transistors als Ausgangsklemme schaltung diesen Transistoren gemeinsamen — für das Verknüpfungsergebnis ausgenutzt ist.
Kollektorreihenwiderstand mit einer ersten Speise- Im Zuge der Entwicklung elektronischer Einrichspannungsklemme und der mit seinem Emitter io tungen geht man seit einiger Zeit dazu über, inteüber einen — bei Vorhandensein mehrerer gleich- girierte Schaltungen mit kleineren Abmaßen zu verartig geschalteter Transistoren in der Einheits- wenden. Derartige Schaltungen bringen in bedeutengatterschaltung diesen Transistoren gemeinsa- dem Umfang eine Kostensenkung und eine Steigerung men — Emitterreihenwiderstand an eine zweite der Arbeitsgeschwindigkeit von mit derarügen Schal-Speisespannungsklemme angeschlossen ist, wobei 15 tungen ausgerüsteten Vorrichtungen mit sich, da die Steuerelektrode des Transistors als Eingangs- nämlich die Verteilungsverzögerungszeit eines Signals klemme für ein erstes binärvariables Eingangs- in derartigen Einrichtungen herabgesetzt ist.

signal und die Ausgangselektrode des Transistors Mit dem Kleinerwerden von Einrichtungen steigt als Ausgangsklemme für das Verknüpfungsergeb- die Packungsdichte der dabei verwendeten Schaltunnis ausgenutzt ist, dadurchgekennzeich- 20 gen. Die Ableitung der in den betreffenden Schaltunnet, daß der Wert des Kollektorreihenwider- gen sich entwickelnden Wärme bringt jedoch Probleme Standes (8) größer ist als dei des Emitterreihen- mit sich. Normalerweise ist die Verlustleistung pro Widerstandes (9) und daß der Wert der Spannung Einheitsschaltung in mit hoher Geschwindigkeit zwischen der ersten und der zweiten Speisespan- arbeitenden Verknüpfungsschaltungen höher als in nungsklemme (1, 2) kleiner gewählt ist als die 25 mit niedriger Geschwindigkeit arbeitenden VerSumme aus (^r Basis-Emitter-Durchlaßspannung knüpfungsschaltungen. Demgemäß besteht in mit ( Vre) des Transistors (6, 7, 19, 21) und der Diffe- hoher Geschwindigkeit arbeitenden Verknüpfungsrenz (Kf) zwischen den beiden Spannungswerten schaltungen die Hauptschwierigkeit darin, die mit des binärvariablen Eingangssignal, derartigen Verknüpfungsschaltungen arbeitenden Ein-

2. Verknüpfungsschaltung nach Anspruch 1, 30 richtungen klein auszubilden. Dabei ist es insbesondadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangsklemme dere sehr schwierig, aus den herkömmlichen, mit hoher (3, 4) mit der Basis des Transistors (6, 7, 19, 31) Geschwindigkeit arbeitenden Verknüpfungsschaltunverbunden ist (F i g. 1, 6, 9, 10, 11, 13, 14, 16, gen integrierte Schaltungen großen Ausmaßes, im 17). folgenden kurz als integrierte Gioßschaltungen be-

3. Verknüpfungsschaltung nach Anspruch 1 35 zeichnet, herzustellen, bei denen mehrere hundert Ver- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangs- knüpfungsgatter auf einem Halbleiterplättchen mit klemme (11) mit dem Emitter des Transistors einer Größe von einigen Quadratmillimetern integriert (6, 7, 19, 31) verbunden ist (F i g. 6, 7, 8, 9, 11, sind. Es sei hier bemerkt, daß derartige integrierte 13, 14). Schaltungen auch als LSI-Schaliungen bezeichnet

4. Verknüpfungsschaltung nach einem der An- 40 werden.

spräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eine Möglichkeit der Herabsetzung der Verlust-Ausgangsklemme (5, 18) mit dem Kollektor des leistung in einer Verknüpfungsschaltung ohne BeTransistors (6, 7, 19, 31) verbunden ist (F i g. 1, einftussung der Arbeitsgeschwindigkeit dieser Ver-6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20). knüpfungsschaltung wird darin gesehen, die Änderung

5. Verknüpfungsschaltung nach Anspruch 3, 45 der für einen Verknüpfungsbetrieb erforderlichen gedadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsklemme speicherten Energie herabzusetzen, und zwar derart, (11) mit einem Abgriff des Emitterwiderstandes daß die gespeicherte Energie in der Schaltung ver-(9, 10) verbunden ist (F i g. 6, 7, 11, 13, 14). ringert und die Quellenspannung so niedrig wie möglich

6. Verknüpfungsschaltung nach Anspruch 3, gemacht wird.

dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Tran- 50 Zu den in großem Umfange benutzten Verknüp-

sistors (6) mit der Speisespannungsklemme (1) fungsschaltungen gehören in der Sättigung arbeitende

des Kollektors des Transistors (6) verbunden ist Verknüpfungsschaltungen. Bei diesen Schaltungen

(F i g. 7, 8). wird ein in Emittergrundschaltung betriebener Tran-

7. Verknüpfungsschaltung nach Anspruch 6, sistor als Inverter benutzt, und ferner werden eine dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Tran- 55 direkt gekoppelte Transistor-Logikschaltung (DCTL), sistors (6) mit einem Abgriff des Kollektorwider- eine Widerstands-Transistor-Logik (RTL), eine Diostandes (8, 14) verbunden ist (F i g. 8). den-Transistor-Logik (DTL) oder eine Transistor-

Transistor-Logik (TTL) benutzt. Es wird aber auch