DE2000401B2 - Schaltungsanordnung zur umsetzung von signalspannungen aus schaltkreisen mit in der saettigung betriebenen transistoren in solche fuer schaltkreise, in denen die saettigung vermieden ist - Google Patents

Description

die Basis-Kollektordiode des ersten Transistors Die F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Um-

(T 1) als getrennte Dioden realisiert sind. ; : setzerschaltung nach der Erfindung, das von einem

Schaltkreis der gesättigten Logik (TTL-, DTL-Schaltkreis) stammende Eingangssignal liegt am

45 Emitter eines ersten npn-Transistors T1 an. Die Basis ist über den Widerstand R 1 an den positiven Pol der Betriebsspannungsquelle Uv 1 angeschlossen. Mit

Für schnelle Datenverarbeitungsanlagen und ahn- dem Kollektor ist die Basis eines zweiten Transistors liehe Geräte werden in zunehmendem Umfang T 2 verbunden, der als Emitterfolger geschaltet ist. Schaltkreise eingesetzt, in denen der Sättigungszu- 50 R 2 ist der Kollektorvorwiderstand. An den Emitter stand der verwendeten Transistoren vermieden ist des zweiten Transistors T 2 ist die Basis und der KoI-(sogenannte ungesättigte Logik). Solche Schaltkreise Iektor eines Mehremittertransistors mit zwei Emitsind unter der Bezeichnung ECL-Schaltkreise be- tern £ 1 und £ 2 angeschlossen, Der Emitter £ 1 liegt kannt (vgl. »The Electronic Engineer«, November am Nullpotential Uo. Zwischen dem anderen Emitter 1967, S. 56 bis 60). 5$ £2 und dem negativen Pol einer zweiten Betriebs-

Ihr Grundelement ist ein Stromübernahme-Schal- spannungsquelle Uv 2 ist ein Spannungsteiler mit den ter mit zwei emittergekoppelten Transistoren, die ab- Widerständen R 3 und R 4 angeordnet. Am Verbinwechselnd gesperrt bzw. leitend gesteuert sind. dungspunkt der beiden Widerstände bzw. an der Durch Stromeinprägung wird verhindert, daß der je- Ausgangsklemme A wird die Signalspannung zur Anweils leitende Transistor in das Sättigungsgebiet ge- 60 steuerung eines nachfolgenden Schaltkreises der unsteuert werden kann. Die Signalspannungen der söge- gesättigten Logik, z. B. eines ECL-Schaltkreises abnannten ungesättigten Logik werden vorzugsweise genommen.

auf etwa —0,8 V für das hohe und auf etwa - 1,6 V Wird der erste Transistor T 1 als Mehremiltertran-

fiir das tiefe Spannungsniveau festgelegt. sistor ausgebildet, so läßt sich die Schaltungsanord-

Es besteht vielfach die Notwendigkeit, daß Schalt- 65 nung zur Umsetzung von Signalspannungen in vorkreise der sogenannten ungesättigten Logik mit sol- teilhafter Weise gleichzeitig zur logischen Verknüpchen der sogenannten gesättigten Logik zusammenar- fung mehrerer Eingangssignale verwenden. Gegebebeiten. Schaltkreise der gesättigten Logik sind solche nenfalls nicht benutzte Eingänge können dabei unbe-

schaltet bleiben Gder an ein festes Potential angeschlossen werden, das dem hohen Spannungsniveau der Eingangssignale entspricht.

Beim hohen Spannungsniveau des Eingangssignals bzw. aller Eingangssignale im Fall eines Mehremittertransistors arbeitet der Transistor Tl invers, d. h. mit vertauschten Rollen der Emitter- und Kollektorelektroden. Die Basis-Kollektordiode ist in Durchlaßrichtung gepolt. Damit fließt über die Emit-

Strom, der dem Kollektorstrom eines normal betriebenen Transistors entspricht, nun aber die umgekehrte Richtung hat. Durch den über den Kollektor des Transistors T1 fließenden Strom wird der Transistor T 2 leitend.

Die Wirkung des vorstehend zugrunde gelegten Ansteuerungsfalles ist leichter an Hand einer in F i g. 2 dargestellten Schaltungsanordnung zu erkennen, bei der die Basis-Emitterdiode und die Basis-Kollektordiode des Transistors T1 nach F i g. 1 durch zwei selbständige Dioden D 1 und D 2 ersetzt sind. Man sieht hier leicht, daß beim hohen Spannungsniveau des Eingangssignals die Diode D 1 gesperrt wird oder daß der Verbindungspunkt der beiden Dioden mit dem Widerstand R Γ zumindest auf ein Potential angehoben wird, das der Eingangsspannung zuzüglich einer Halbleiterschwellenspannung (das ist die Durchlaßspannung einer Halbleiterdiode, für Silizium etwa 0,7 V) entspricht. Damit fließt nun auch ein Strom über die in Durchlaßrichtung gepolte Diode D 2 zur Basis des Transistors T 2 und steuert diesen leitend.

Der Emitterstrom des Transistors Tl (Fig. 1,2) fließt teilweise über die Basis-Emitterdiode BE 1 des Transistors T 3 zum Nullpotential ab, teilweise über die zweite Diodenstrecke BEI und über den Spannungsteiler mit den Widerständen R 3 und R 4 zu der Betriebsspannungsquelle Uv 2. Der Strom teilt sich dabei immer so auf, daß das Potential des zweiten Emitters E1 des Transistors T 3 gleich dem Nullpotential ist, vorausgesetzt, daß die erste Diodenstrecke BEI leitend ist. Letzteres läßt sich stets durch passende Wahl des Widerstandes Λ 2 erreichen Das hohe Niveau der Eingangsspannung fur den nachfolgenden Schaltkreis der ungesättigten Logik ist dann nur durch das Spannimgsteilerverhaltnis R3/ «3+ A4) und die Betriebsspannung Uv2 bestimmt, die im allgemeinen ohnehin gleich der Betriebsspannung für die Schaltkreise der ungesättigten xo Logik ist. Das hohe Eingangsspannungsniveau ist nicht mehr von der Betriebsspannung UvI, von Schwankungen des Eingangssignals und vom Temperaturgang der Spannungsabfälle an den Basis-Emitterdioden des Transistors Γ 3 abhangig; es laßt is 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 Tl bzw. an mindestens einem der Emitter im Fall seiner Ausbildung als Mehremittertransistor ist er normalleitend. Der Transistor Tl bleibt zwar ebenfalls noch leitend, aber sein Emitterpotential sinkt so weit ab, daß die Basis-Emitterdiode BE1 des angeschlossenen Transistors T 3 eesperrt wird. Das Potential am zweiten Emitter El liegt um drei Halbleiterschwellenspannungen (etwa 2,1V) unter der Eingangsspannung. Damit so wird die Eingangsspannung für den nachfo_Igenden Schaltkreis am Punkt A so weit ins Negative verschoben, daß der Schaltkreis sicher gesperrt wird.

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die Abwandlung der Umsetzerschaltung nach Fig. 2 nicht nur eine Ersatzschaltung darstellt, mit welcher die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1 leichter erkennbar ist, sondern daß sie in der dargestellten Form auch realisiert werden kann. Ihrer Funktion nach weist sie insofern auch keine Unterschiede zu der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ι 2 Schaltkreise, deren Transistoren im leitenden ZuPatentansprüche: stand in das Sättigungsgebiet gesteuert werden. Sie sind unter der Bezeichnung TTL- und DrL-Scbalt-

1. Schaltungsanordnung zur Umsetzung von kreise bekannt. Ihre Signalspannungen betragen bei Signalspannungen aus Schaltkreisen mit in der 5 Verwendung von npn-Transistoren im allgemeinen Sättigung betriebenen Transistoren in Signalspan- etwa +2,4V bis +5V für das hohe Spannungsninungen für Schaltkreise, in denen die Sättigung veau und OV bis +0,4V für das tiefe Spannungsnivermieden ist, dadurch gekennzeich- veau.

net, daß das Eingangssignal dem Emitter eines Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine inersten Transistors (Tl) zugeführt wird, dessen io tegrierbare Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Basis über einen Widerstand (Ri) mit einer er- Signalspannungen aus Schaltkreisen der gesättigten sten Betriebsspannungsquelle (Uv 1) mit einer Logik in Signalspannungen für Schaltkreise der ungevom Leitfähigkeitstyp der verwendeten Transisto- sättigten Logik anzugeben. Dabei soll insbesondere ren abhängigen Polarität und dessen Kollektor beim hohen Niveau der Signalspannung am Eingang mit der Basis eines in Emitterfolgerschaltung be- 15 die ebenfalls dem hohen Niveau entsprechende Steutriebenen zweiten Transistors (T 2) verbunden ist, erspannung für den Schaltkreis der ungesättigten Lodaß ein Mehremittertransistor (T 3) mit zwei gik unabhängig von Schwankungen der Eingangs-Emittem vorgesehen ist, dessen Basis und KoI- spannung möglichst konstant gehalten werden.
Iektor am Emitter des zweiten Transistors (Tl) Gemäß der Erfindung ist die Schaltungsanordnung angeschlossen ist und dessen einer Emitter (E 1) 20 dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal an einem festen Potential (Uo), vorzugsweise an dem Emitter eines ersten Transistors zugeführt wird, dem Nullpotential liegt, und daß zwischen dem dessen Basis über einen Widerstand mit einer ersten zweiten Emitter (£2) des Mehremittertransistors Betriebsspannungsquelle mit einer vom Lcitfähig-(7"3) und einer zweiten Betriebsspannungsquelle keitstyp der verwendeten Transistoren abhängigen (Uv 2) mit einer der ersten Betriebsspannungs- 25 Polarität und dessen Kollektor mit der Basis eines in quelle (UvI) entgegengesetzten Polarität ein aus Emitterfolgerschaltung betriebenen zweiten Transizwei Widerständen (R 3, R 4) bestehender Span- stors verbunden ist, daß ein Mehremittertransistor nungsteiler angeordnet ist, dessen Teilspannung mit zwei Emittern vorgesehen ist, dessen Basis und als Steuerspannung für den nachgeschalteten, mit Kollektor am Emitter des zweiten Transistors angeungesättigten Transistoren arbeitenden Schalt- 30 schlossen ist und dessen einer Emitter an einem fekreis (ungesättigte Logik) wirksam ist. sten Potential, vorzugsweise an dem Nullpotential

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- liegt, und daß zwischen dem zweiten Emitter des durch gekennzeichnet, daß der erste Transistor Mehremittertransistors und einer zweiten Betriebs- (T 1) als Mehremittertransistor ausgebildet ist, spannungsquelle mit einer der ersten Betriebsspandessen Emitter eine entsprechende Anzahl von 35 nungsquelle entgegengesetzten Polarität ein aus zwei Eingangssignalen zur logischen Verknüpfung zu- Widerständen bestehender Spannungsteiler angeordgeführt wird. net ist, dessen Teilspannung als Steuerspannung für

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder den nachgescbalteten, mit ungesättigten Transistoren 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis- arbeitenden Schaltkreis (ungesättigte Logik) wirksam Emitterdiode bzw. die Basis-Emitterdioden und 40 ist.