DE1964791A1

DE1964791A1 - Speicherausleseeinheit

Info

Publication number: DE1964791A1
Application number: DE19691964791
Authority: DE
Inventors: Ferdiand Camerik
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-01-16
Filing date: 1969-12-24
Publication date: 1970-07-30
Also published as: DE1964791C3; GB1257153A; NL162771C; NL6900697A; FR2033242B1; FR2033242A1; US3638048A; NL162771B; JPS4911768B1

Description

Dr. Herbert Scholz Ί 964 731 dJo/Sp.

Pa ι πι ι.ί η u nit Anmelder: Pi.V. PNiLiPS' GLOE.'LAMPENFASRIEKEN

Alte: PHH- 3768

Anmeldung vom: 23·Β·Ζember 1969

"Speicherausleseeinheit".

Die Erfindung betrifft eine Leseeinheit zum Abtasten der an einer Informationsklemme in Form eines zweiwertigen Spannungssignals vorhandenen Information, welche Einheit zur Selektion durch zweiwertige Signale eine Eingangskiemrae aufweist, die über einen ersten Widerstand mit der Basis eines ersten Transistors gekoppelt ist, von dem ein Emitter mit der Informationsklemme und der Kollektor mit der Basis eines zweiten Transistors verbunden ist, dessen Emitter mit einer Quelle konstanten Potentials und dessen Kollektor einer-

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seits mit einer Ausgangsklemme und andererseits ober einen zweiten Widerstand mit der Klemme einer Speisequelle verbunden sind.

Die Aufgabe der Abtastung zweiwertiger Spannungssignale liegt unter anderem vor bei Halbleiterspeichern, in denen die Speicherelemente durch bistabile Halbleitervorrichtungen gebildet werden. Zu diesem Zweck ist eine Leseeinheit des eingangs erwähnten Typs aus "Electronics", 4.April 1966, Seite 122 bekannt geworden©

Bei dieser bekannten Schaltung wird, um die in Form eines zweiwertigen Spannungssignals vorhandene Information der Informationsklemme der Ausgangsklemme entnehmen zu können, der zweite Transistor beim Auftreten eines der Signalwerte gesperrt und beim Auftreten des anderen Signalwertes in die Sättigung ausgesteuert. Im letzteren Zustand tritt jedoch eine grosse Speicherladung in der Basis des Transistors auf. Diese Ladung kann unter Umständen ledig-~ lieh durch Leckströme abgeführt werden. Dies hat den Nachteil, dass unter den erwähnten Umständen die Schaltzeit zum übergehen von einer niedrigen Ausgangsspannung auf eine hohe Ausgangsspannung lang ist. Diese lange Schaltzeit ist die Ursache davon, dass von aussen her induzierte Spannungen während dieser Schaltzeit einen grossen Einfluss auf die Ausgangsspannung ausüben, so dass der Störbereich klein ist, wobei der Störbereich definiert ist als Vs/Vt. Vs ist der Höchstwert der Eingangsspannung, für den die Ausgangsspannung sich nicht ändert, und Vs ist die maximale

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Spannungsänderung der Ausgangsspannung.

Die Erfindung bezweckt, die Schaltzeit der eingangs erwähnten Leseeinheit unter allen Umständen kurz zu halten und somit den Störbereich zu vergrössem,

Die Leseeinheit nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsklemme verbunden ist mit einem zweiten Emitter des ersten Transistors, durch welche der erste Transistor zeitweilig leitend gemacht wird, wenn der zweite Transistor gesperrt wird.

Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen näher erläutert, wobei entsprechende Teile in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Leseeinheit.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Leseeinheit nach der Erfindung.

Die Fig. 3» '·* und 5 zeigen Ausführungsformen der Erfindung, die im Vergleich zu der Ausführungsform nach Fig» 2 erweitert sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Leseeinheit enthält ein Speicherelement (»» das Information in Form eines zweiwertigen Ppannungssignals enthält. Die Werte dieser Spannungen sind eindeutig bestimmt und sind entweder niedrig entsprechend dem Erdpotential oder hoch entsprechend der positiven Spannung der Speisequelle.

Diese Signalspannungen können einer Informationsklemrae des Speicherelementes entnommen werden. Zu diesem Zweck ist die Informationsklemme mit einem Emitter des Multi-

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jemittertransistors T- verbunden, dessen Basis über einen ersten Widerstand R- mit einer ersten Eingangskiemme y und ein zweiter Emitter mit einer zweiten Eingangsklemme χ verbunden sind und dessen Kollektor mit der Basis eines zweiten Transistors T„ verbunden ist. Der Emitter des Transis- · tors T_ ist mit Erde und der Kollektor ist einerseits mit der Ausgangsklemme U und andererseits über den Widerstand Rp mit dem Pluspol V einer nicht dargestellten Speisequelle verbunden. Zur Selektion durch Koinzidenz werden den Eingangsklemmen χ und y zweiwertige Signale zugeführt; unter einem hohen Wert des Signals wird eine hohe Spannung, d.h. die positive Spannung der nicht dargestellten Speisequelle und unter einem niedrigen Wert des Signals wird eine niedrige Spannung, d.h. Erdpotential verstanden. Ist die Spannung an der Eingangsklemme y niedrig, so ist unabhängig von dem Spannungswert an der Eingangsklemme χ der Transistor T- gesperrt, so dass kein Basisstrom für den Transistor T_ zur Verfügung steht, wodurch dieser Transistor ebenfalls gesperrt ist. Die AusgangsSpannung an der Klemme U ist dann gleich der positiven Spannung der nicht dargestellten Speisequelle. Ist die Spannung an der Eingangsklemme y hoch und die an der Eingangskiemme χ niedrig, so ist der Basis-Emitter Uebergang des Multiemittertransistors T- leitend. Die Kollektorspannung des Transistors T. ist unter diesen Umständen nahezu gleich der Spannung an der Eingangsklemme x, wodurch die Basisspannung des Transistors T_ auch niedrig ist und der Transistor T im gesperrten Zustand bleibt. Die Ausgangsspannung der Klemme U ist dann nach wie vor hoch. Wird den beiden Eingangsklemmen χ und y eine hohe Spannung zugeführt, so wird, wenn die Spannung an der Informations-

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klemme niedrig ist, der Basis-Emitter übergang des Multiemittertransistors T- wieder leitend, wird die'Kollektorspannung des Transistors T- wieder niedrig und die Ausgangsspannung an der Klemme U wieder hoch. Sind jedoch die Spannungen an den Ein-gangsklemme χ und y und an der Informationsklemme hoch, so ist der Basis-Kollektor Übergang des Transistors T₁ leitend, sowie der damit in Reihe geschaltete Basis-Emitter Übergang des Transistors T₂, der somit in den leitenden Zustand¹ geführt wird. Infolgedessen tritt ein Spannungsabfall über dem Widerstand R₂ auf, so dass die Ausgangsspannung an der Klemme U erniedrigt wird. Also lediglich wenn beide Eingangsspannungen hoch sind, wird der invertierte Wert der Spannung der im Speicherelement G gespeicherten· Information an der Ausgangsklemme U' auftreten. Da die Ausgangsspannungen zum Steuern anderer Kreise verwendbar sind, sollen sie die gleichen Pegel aufweisen wie die Spannungen des Speicherelementes G. Ausserdem wird diese Leseeinheit in integrierter Ausführung ausgebildet, wozu eine geringe Verlustleistung notwendig ist. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird der Transistor T₂ zum Erzielen einer hohen Ausgangsspannung gesperrt und der Transistor T₂ in die Sättigung ausgesteuert, um eine niedrige Ausgangsspannung zu erzielen. Diese Aussteuerung in die Sättigung bringt eine hohe Speicherladung.* in der Basis des Transistors T„ mit sich. Wird die Eingangsspannung der Klemme y von einem hohen Wert auf einen niedrigen Wert verringert, während die Eingangsspannung an der Klemme χ hoch ist, so wird der MuItiemittertran-

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sistor T₁ gesperrt und die Ladung der Basis des Transis- " tors T₂ kann nur durch Leckstrom abgeführt werden. Die Ausgangsspannung an der Klemme U ändert sich dann langsam von einem niedrigen zu einem hohen Wert, wodurch die Schaltzeit lang ist und somit von aussen her induzierte Spannungen während dieser Zeit einen grossen Einfluss auf den Wert der Ausgangs spannung an der Klemme U ausüben, so dass der Störbereich klein ist.

Fig. 2 zeigt eine Leseeinheit nach der Erfindung. Im Gegensatz zu der in Fig_e 1 dargestellten Leseeinheit ist hier ein dritter Emitter des Multiemittertransistors T-mit der ersten Eingangsklemme y verbunden, wodurch Spannungsänderungen an dieser Eingangsklemme unmittelbar auf den Emitter übertragen werden. Die Basis des Multiemittertransistors T hat gegen Erde eine Streukapazität C . Diese Kapazität bildet gemeinsam mit dem Widerstand R₁ ein Verzögerungselement mit einer Zeitkonstante CR-. Eine Änderung der Spannung an der Klemme y wird mit einer Verzögerungszeit des i

Wertes C R. auf die Basis des Multiemittertransistors T₁ ρ 1 1

übertragen. Wird die Spannung an der Klemme y von einem hohen auf einen niedrigen Wert verringert, während die Spannung an der Klemme χ und die an der Informationsklemme hoch sind, so ist während der Verzögerungszeit C R₁ die Basisspannung des Multiemittertransistors T₁ noch hoch, während die Emitterspannung niedrig ist, so dass während dieser Zeit der Multiemittertransistor als Transistor wirksam sein wird. Die Basisladung des Transistors T₂ wird dabei über den Kollektor-Emitter Übergang des Multiemittertransistors

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Τ. und über die Eingangsklemme y beschleunigt abgeführt. A4f diese Weise wird die Schaltzeit verkürzt, so dass die Störanfälligkeit verringert wird. Wenn die Verzögerungszeit" C R₅ zu kurz ist, um die Basisladung des Transistors T₂ vollständig wegfliessen zu lassen, könnte die Streukapazität C vergrössert werden.

Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass eine Einschaltzeit eingeführt wird, wenn der MuItiemittertransistor T.von dem gesperrten in den Reitenden Zustand übergeführt werden soll. Die in Fig. 3 dargestellte Leseeinheit behebt diesen Nachteil der in Fig. 2 dargestellten Leseeinheit. In der Leseeinheit nach Fig. 3 ist ein dritter Transistor T_, dessen Basis-Emitter übergang zwischen dem Widerstand R. und der Basis des Multiemittertransistors T₁ eingeschaltet ist, der*., "^geordnet, dass die Basis des Transistors T„ mit dem Widerstand R.. und der Emitter des Transistors T„ mit der Basis des Multiemittertransistors T₁ verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T„ ist über den Widerstand R„ mit dem Pluspol V der nicht dargestellten Speisequelle verbunden. Wenn beide Eingangsspannungen hoch sind und die-Spannung an der Informationsklemme hoch ist, ist der Transistor T₂ leitend, da der Transistor T₂ von dem Pluspol der nicht dargestellten Speisequelle über den Widerstand R_, den Emitter-Kollektor übergang des Transistors T_, den Basis-Kollektor übergang des Transistors T. und den Basds-Emitter"übergang des Transistors T₂ von Basisstrom durchflossen wird. Der Transistor Ί_ο wird dann in die

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Sättigung ausgesteuert und es bildet sich in der Basis dieses Transistors eine grosse Speicherladung» Wird lediglich die Spannung an der Eingangskiemme y von einem hohen auf einen niedrigen Wert gebracht, so wird die Basis des Transistors T„ mit einer Verzögerungszeit C R. dieser Spannungsverringerung folgen; infolgedessen wird der Transistor T„ gesperrt, was eine gewisse Zeit beansprucht, worauf die Basis des Multiemittertransistors T- eine niedrige Spannung annimmt. Die Emitterspannung des Multiemittertransistors T- ist jedoch der Spannungserniedrigung der Eingangsklemme y gefolgt'. Der Multiemittertransistor T- ist während der Zeit C R zazüglich der zum Sperren des,Transistors T_ erforderlichen Zeit als Transistor wirksam und wird dl« gespeicherte Ladung über die Basis des Transistors T ' und den Kollektor-Emitter Übergang des Multiemittertransistors T- vollständig zur Eingangsklemme y abführen. Das Sperren des Transistors T„ erfolgt, sobald die Basisladung abgeführt ist, so dass eine längere Verzögerungszeit als die unbedingt erforderliche unbedenklich ist.

Da die Einschaltzeit eines üblichen Transistors erheblich kürz ei' als die Abschaltzeit ist, erfolgt bei Aufnahme des Transistors T,. in den Basiskreis des Multiemit tor transistor s T- die Gesamtabfuhr der Basisladung des Transistors T„, ohne dass beim Erhöhen der Eingangsspannung an der KIeEMe y von einem niedrigen auf einen hohen Wert eins zusätzliche Verzögerung eingeführt wird.

In der Praxis wurde durch diese Massnahmen die

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Schaltzeit von 300 auf 60 nsec verringert.

In den vorerwähnten Ausführungsbeispielen ist bei einer hohen Eingangsspannung an der Klemme y und einer niedrigen Eingangsspannung an der Klemme χ der Basis-Emitter Übergang des Multiemittertransistors T₁ leitend. Die Kollektorspannung des Multiemittertransistors T- ist dann nahezu gleich der niedrigen Emitterspannung, so dass die Basis des Transistors T₂, die mit dem Kollektor des Transistors T₁ verbunden ist, eine niedrige Spannung fuhrtr rund der Transistor T gesperrt ist. Da der Basis-Emitter Übergang des Transistors T₁ leitend ist, entsteht in der Leseeinheit eine Verlustleistung, was nachteilig ist, wenn die Schaltung integriert·: wird. Dieser Nachteil wird durch die Leseeinheit nach Fig. k behoben. Dabei ist ein vierter Transistor in den Basiskreis des Multiemittertransistors R- aufgenommen und zwar derart, dass der Kollektor des Transistors Tj, mit dem Emitter des Transistors T_, der Emitter des Transistors Tr mit der Basis des Multiemittertransistors T₁ und die Basis des Transistors T. über einen Widerstand R^ mit der Eingangsklemme χ verbunden sind. Auch in diesem Falle ist der Transistor T„ nur leitend, wenn beide Eingangsspannungen und die Spannung an der Informationsklemme hoch sind» Es fliesst dann ein Basisstrom für den Transistor T„ von dem Pluspol V über den Widerstand R„, den Kollektor-Emitter Übergang des Transistors T_, den Kollektor-Emitter Übergang des Transistors Tr, über den Basis-Kollektor Übergang des Multiemittertransistors T und den Basis-Emitter übergang des Transistors T₂ nach

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Claims

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Erde. Wenn die Eingangs spannung an der Klemme χ oder y von einem hohen auf einen niedrigen Wert gebracht wird, ist die Leseeinheit entsprechend der nach Fig. 3 wirksam. Ist nur
die Eingangs spannung an Klemme χ niedrig, so ist der Transistor Τ· gesperrt und ist der Kreis für den Basisstrom des Transistors T₁ unterbrochen, so dass auch in diesem Falle der Multiemittertransistor T₁ und alle anderen in die Leseeinheit aufgenommenen Transistoren gesperrt sind, wodurch die Leseeinheit sich besser für Integrierung eignet.

In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform
ist bei der Leseeinheit von Fig. 3 der Widerstand R„ entfernt und der Kollektor des Transistors T«, unmittelbar mit dem Pluspol der Speisequelle und ein Widerstand R_ zwischen dem Emitter des Transistors T_ und der Basis des Multiemittertransistors T₁ verbunden. Die Wirkungsweise dieser Leseeinheit ist ähnlich der nach Fig. 3 mit der Ausnahme, dassj der Transistor T_ als Emitterfolger geschaltet ist, so dass ein geringerer Steuerstrom genügt. Dies hat den Vorteil,
dass mehrere dieser Eingänge an einen Ausgang angeschlossen werden können. Es ist für die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, mit Ausnahme der Leseeinheit nach Fig. k,
nicht wesentlich, dass die Eingangskiemme χ vorhanden ist,
so dass bei bestimmten Verwendungen diese Klemme nicht vorgesehen zu werden braucht.
PATENTANSPRÜCHE;·

( 1. Leseeinheit zum Abtasten der an einer Informationsklemme in Form eines zweiwertigen Spannungssignals vorhandenen

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Information, welche Einheit für Selektionszwecke mittels zweiwertiger Signale eine Eingangsklemme enthält, die über einen ersten Widerstand mit der Basis eines ersten Transistors gekoppelt ist, von dem ein Emitter mit der Informationsklemme und der Kollektor mit der Basis eines zweiten Transistors verbunden ist, dessen Emitter mit einer Quelle konstanten Potentials und dessen Kollektor einerseits mit einer Ausgangsklemme und andererseits Über einen zweiten Widerstand mit einem Pol einer Speisequelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsklemme verbunden ist mit einem zweiten Emitter des ersten Transistors, durch welche der erste Transistor beim Sperren des zweiten Transistors zeitweilig leitend gemacht wird.
2. Leseeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass zwischen dem ersits Widerstand und der Basis des ersten Transistors ein dritter Transistor vorgesehen ist, dessen Basis mit dem ersten Widerstand und dessen Kollektor über einen dritten Widerstand mit der Pol der Speisequelle verbunden ist und dessen Emitter mit der Basis des ersten Transistors gekoppelt ist.

3· Lipseeinhoit nach Anspruch 2, die eine gwite Eingangsklemme aufweist_} die mit einem drittea Emitter des ersten Transistors verbunden isi₉ dadurch gekennzeictoiet₉ dass zwischen dem Emitter des dritten Transistors und d©T Basis des ersten Transistors ein vierter Transistor vorgesehen ist, dessen Basis über einen vierten Widerstand rait der zweiten Eingangs klemme, dessen Kollektor mit desa Emitter des dritten

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Transistors und dessen Emitter mit der Basis .des ersten Transistors verbunden sind.

k. Leseeinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich·* net, dass zwischen dem ersten Widerstand und der Basis des ersten Transistors ein fünfter Transistor vorgesehen ist, dessen Basis mit dem ersten Widerstand, dessen Kollektor mit dem Pol der Speisequelle und dessen Emitter über einen fünften Widerstand mit der Basis des ersten Transistors verbunden sind.