DE2000401A1

DE2000401A1 - Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Signalspannungen

Info

Publication number: DE2000401A1
Application number: DE19702000401
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl-Ing Fleischhammer; Friedrich-Karl Dipl-Ing Kroos
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-01-07
Filing date: 1970-01-07
Publication date: 1971-07-15
Also published as: LU62365A1; FR2075200A5; NL7018874A; DE2000401C3; DE2000401B2; BE761317A; GB1268330A; US3660676A

Description

Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Signalspannungen

Pur schnelle Datenverarbeitungsanlagen und ähnliche Geräte werden in zunehmendem Umfang Schaltkreise der sogenannten ungesättigten Logik eingesetzt. Solche Schaltkreise sind unter der Bezeichnung EGL-Schaltkreise bekannt (vergl. "The Electronic Engineer", Nov. 1967, Seiten 56 - 60).

Ihr Grundelement ist ein Differenzverstärker mit zwei emittergekoppelten Transistoren, die abwechselnd gesperrt bzw. leitend gesteuert sind. Durch Stromeinprägung wird verhindert, daß der jeweils leitende Tranistor in das Sättigungsgebiet gesteuert werden kann. Die Signalspannungen der ungesättigten Logik werden vorzugsweise auf etwa -0,8 V für das hohe und auf etwa -1,6 V für das tiefe Spannungsniveau festgelegt.

Ee besteht vielfach die Notwendigkeit, daß Schaltkreise der ungesättigten Logik mit solchen der gesättigten Logik zusammenarbeiten. Schaltkreise der gesättigten Logik, d. h. Schaltkreise, deren Transietoren im leitenden Zustand in das Sättigungsgebiet gesteuert werden, sind unter der Bezeichnung TTL- und DTL-Schaltkreise bekannt. Ihre Signalspannungen betragen bei Verwendung von npn-Traneistoren im allgemeinen etwa +2,4 V bis +5 V für daa hohe Spannungsniveau und 0 V bis +0,4 V für das tiefe Spannungeniveau.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierbare Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Signalspannungen aus Schaltkreisen der gesättigten Logik in Signalspannungen für Schaltkreise der ungesättigten Logik anzugeben. Dabei soll insbesondere beim hohen Niveau der Signalspannung am Eingang die ebenfalls dem hohen Niveau entsprechende Steuerspannung für den Schaltkreis der ungesättigten Logik unabhängig von Schwankungen der Eingangsspannung möglichst konstant gehalten werden.

& Gemäß der Erfindung ist die Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal dem Emitter eines ersten Transistors zugeführt wird, dessen Basis über einen Widerstand mit einer ersten Betriebsspannungsquelle mit einer vom Leitfähigkeitstyp der verwendeten Transistoren abhängigen Polarität und dessen Kollektor mit der Basis eines in Emitterfolgerschaltung betriebenen zweiten Transistors verbunden ist, daß ein Mehremittertransistor mit zwei Emittern vorgesehen ist, dessen Basis und Kollektor am Emitter des zweiten Transistors angeschlossen ist und dessen einer Emitter ^a einem festen Potential, vorzugsweise an dem Nullpotential liegt, und daß zwischen dem zweiten Emitter des Mehremittertransistors und einer

ψ zweiten Betriebsspannungsquelle mit einer der ersten Betriebsspannungsquelle entgegengesetzten Polarität ein aus zwei Widerständen bestehender Spannungsteiler angeordnet ist, dessen Teilspannung als Steuerspannung für den nachgeschalteten Schaltkreis der ungesättigten Logik wirksam ist.

Die Pig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Umsetzerschaltung nach der Erfindung. Das von einem Schaltkreis der gesättigten Logik (TTL-, DTL-Schaltkreis) stammende Eingangssignal liegt am Emitter eines ersten npn-Transistore T1 an. Die Basis ist über den Widerstand R1 an den po-

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eitiven Pol der Betriebsspannungsquelle Uv1 angeschlossen. Mit dem Kollektor ist die Basis eines zweiten Transistors T2 verbunden, der als Emitterfolger geschaltet ist. R2 ist der Kollektorvorwiderstand. An den Emitter des zweiten Transistors T2 ist die Basis und der Kollektor eines Mehremittertransistors mit zwei Emittern E1 und E2 angeschlossen. Der Emitter E1 liegt am Nullpotential Uo. Zwischen dem anderen Emitter E2 und dem negativen Pol einer zweiten Betriebsspannungsquelle Uv2 ist ein Spannungsteiler mit den Widerständen R3 und R4 angeordnet. Am Verbindungspunkt der beiden Widerstände bzw. an der Ausgangsklemme A wird die Signalspannung zur Ansteuerung eines nachfolgenden Schaltkreises der ungesättigten Logik,

z. B. eines ECL-Schaltkreises abgenommen.

Wird der erste Transistor T1 als Mehremittertransistor ausgebildet, so läßt sich die Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Signalspannungen in vorteilhafter Weise gleichzeitig zur logischen Verknüpfung mehrerer Eingangssignale verwenden. Gegebenenfalls nicht benützte Eingänge können dabei unbeschaltet bleiben oder an ein festes Potential angeschlossen werden, das dem hohen Spannungsniveau der Eingangesignale entspricht.

Beim hohen Spannungsniveau des Eingangssignals bzw. Λ

aller Eingangssignale im Pail eines Mehremittertransistors arbeitet der Transistor T1 invers, d. h. mit vertauschten Rollen der Emitter- und Kollektorelektroden. Die Basis-Kollektordiode ist in Durchlaßrichtung gepolt. Damit fließt über die Emitter-Kollektor-Strecke vom Eingang her ebenfalls ein Strom, der dem Kollektorstrom eines normal betriebenen Transistors entspricht, nun aber die umgekehrte Richtung hat. Durch den über den Kollektor des Transistors T1

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- 4 fließenden Strom wird der Transistor T2 leitend.

Die Wirkung des vorstehend zugrundegelegten Ansteuerungsfallee ist leichter anhand einer in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung zu erkennen, bei der die Basis-Emitterdiode und die Basis-Kollektordiode des Transistors T1 na^ch Pig. 1 durch zwei selbständige Dioden D1 und D2 ersetzt sind. Man sieht hier leicht, daß beim hohen Spannungsniveau des Eingangssignals die Diode D1 gesperrt wird oder daß der Verbindungspunkt der beiden Dioden mit dem Widerstand R1' zumindest auf ein Potential angehoben wird, das der Eingangsspannung zuzüglich einer Halbleiterspannung (d. i. die Durchlaßspannung einer Halbleiterdiode, für Silizium etwa 0,7 V) entspricht. Damit fließt nun auch ein Strom über die in Durchlaßrichtung gepolte Diode D2 zur Basis des Transistors T2 und steuert diesen leitend.

Der Emitterstrom des Transistors T2 (Fig. 1,2) fließt teilweise über die Basis-Emitterdiode BE1 des Traneistors T3 zum Nullpotential ab, teilweise über die zweite Dioden-βtrecke BE2 und über den Spannungsteiler mit den Widerständen R3 und R4 zu der Betriebaepannungsquelle Uv2. Der Strom teilt sich dabei immer so auf, daß das Potential des zweiten Emitters E2 des Transistors T3 gleich dem Nullpotential ist, vorausgesetzt, daß die erste Diodenstrecke BE1 leitend ist. Letzteres läßt sich stets durch passende Wahl des Widerstandes R2 erreichen. Das hohe Niveau der Eingangsspannung für den nachfolgenden Schaltkreis der ungesättigten Logik ist dann nur durch das Spannungsteilerverhältnis R3/(R3+R4) und die Betriebsspannung Uv2 bestimmt, die im allgemeinen ohnehin gleich der Betriebsspannung für die Schaltkreise der ungesättigten Logik ist. Das hohe Eingangsspannungsnlveau ist nicht mehr

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von der Betriebsspannung Uv1, von Schwankungen des Eingangssignals und vom Temperaturgang der Spannungsabfälle an den Basis-Emitterdioden des Transistors T3 abhängig; es läßt sich daher mit genügender Genauigkeit einhalten. Zudem können Widerstandsverhältnisse beim Aufbau in integrierter Technik genau hergestellt werden. Der Temperaturgang der Absolutwerte der Widerstände ist ohne Einfluß.

Beim tiefen Niveau der Eingangsspannung am Emitter des

Transistors T1 bzw. an mindestens einem der Emitter im %

Fall seiner Ausbildung als Mehremittertransistor ist er normalleitend. Der Transistor T2 bleibt zwar ebenfalls noch leitend, aber sein Emitterpotential sinkt soweit ab, daß die Basis-Emitterdiode BE1 des angeschlossenen Traneistors T3 gesperrt wird. Das Potential am zweiten Emitter E2 liegt um drei Halbleiterspannungen (ca. 2,1 V) unter der Eingangsspannung. Damit wird die Eingangsspannung für den nachfolgenden Schaltkreis am Punkt A soweit ins Negative verschoben, daß der Schaltkreis sicher gesperrt

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die Abwandlung der λ

Umsetzerschaltung nach Pig. 2 nicht nur eine Ersatzschaltung darstellt, mit welcher die Wirkungsweise der Anordnung nach Pig. 1 leichter erkennbar ist, sondern daß sie in der dargestellten Form auch realisiert werden kann. Ihrer Punktion nach weist sie insofern auch keine Unterschiede zu der Schaltungsanordnung nach Pig. 1 auf.

2 Figuren

3 Patentansprüche

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Claims

- 6 Patentansprüche

Ί/ Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Signalepannungen aus Schaltkreisen der gesättigten Logik in Signalspannungen für Schaltkreise der ungesättigten Logik, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal dem Emitter eines ersten Transistors (T1) zugeführt wird, dessen Basis über einen Widerstand (R1) mit einer ersten Betriebsspannungsquelle (Uv1) mit einer vom Leitfähigkeitstyp der verwendeten Transistoren abhängigen Polarität und dessen Kollektor mit der Basis eines in Emitterfolgerschaltung betriebenen zweiten Transistors (T2) verbunden ist, daß ein Mehremittertransistor (T3) mit zwei Emittern vorgesehen ist, dessen Basis und Kollektor am Emitter des zweiten Transistors (T2) angeschlossen ist und dessen einer Emitter (E1) an einem festen Potential (Uo), vorzugsweise an dem Nullpotential liegt, und daS zwischen dem zweiten Emitter (E2) des Mehremittertransistors (T3) und einer zweiten Betriebsspannungsquelle (Uv2) mit einer der ersten Betriebsspannungsq .-lie (Uvi) entgegengesetzten Polarität ein aus zwei Widerständen (R3, R4) bestehender Spannungsteiler angeordnet ist, dessen Teilspannung als Steuerspannung für den nachgeschalteten S_ohal*tkreis der ungesättigten Logik wirksam ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (T1) als Mehremittertransistor ausgebildet ist, dessen Emitter eine entsprechende Anzahl von Eingangssignalen zur logischen Verknüpfung (UND-Verknüpfung) zugeführt wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß die Basis-

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Emitterdiode bzw. die Basis-Emitterdioden und die Basis-Kollektordiode des ersten Transistors (T1) als getrennte Dioden realisiert sind.

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