DE2139209A1

DE2139209A1 - Stromübernahme-Schalter mit ausgangsseitigen Emitterfolgern

Info

Publication number: DE2139209A1
Application number: DE19712139209
Authority: DE
Inventors: David Poughkeepsie N.Y. De Witt (V.StA.). H03k 13-24
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-09-14
Filing date: 1971-08-05
Publication date: 1972-03-16
Also published as: FR2105807A5; DE2139209B2; CA936598A; DE2139209C3; US3636384A; JPS5121740B1

Description

Stromübernahme-Schalter mit ausgangsseitigen Emitterfolgern

Stromübernahme-Schalter, deren Ausgänge über Emitterfolger weiterverbunden sind, finden vor allem in schnellen Rechenanlagen Verwendung. Ein Stromübernahme-Schalter besteht aus zwei Transitoren, deren Emitter an eine Stromquelle angeschlossen sind. Der Strom fließt jeweils durch den Transistor, dessen Basis auf einem höheren Potential als die Basis des anderen Transistors liegt. Mit derartigen Schaltern aufgebaute logische Schaltkreise werden als emittergekoppelte Logik bezeichnet.

Ein Stromübernahme-Schalter ist derzeit als der schnellste logische Schaltkreis bekannt. Die an den Kollektoren der beiden Transistoren abgenommenen Ausgänge sind mit den Basen zweier Emitterfolger verbunden, über deren Ausgänge weitere logische Schaltungen in Kaskade anschaltbar sind.

Es hat sich gezeigt, daß die temperaturabhängigen Schwankungen der Basis-Emitter-Spannung der Emitterfolger in gleichem Maße Schwankungen der Ausgangsspannung der Emitterfolger verursachen. Aus diesem Grunde muß bei der Entwicklung derartiger Schaltungen

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diesen Basis-Emitter-Spannungsänderungen Rechnung getragen werden. Bekannte Bemühungen in dieser Hinsicht ergaben nur begrenzte, zulässige Störtoleranzen und Temperaturbereiche.

Es ist demzufolge die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, einen Stromübernahme-Schalter mit ausgangsseitigen Emitterfolgern anzugeben, bei dem die durch Temperaturänderungen und herstellungsparameter bedingten Basis-Emitter-Spannungen der Emitterfolger kompensiert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stromübernahme-Schalter an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist, deren Spannung gleich der Basis-Emitter-Spannung der Emitterfolger gewählt ist. Die angestrebte Kompensation wird insbesondere auch dadurch erreicht, daß Stromübernahme-Schalter, Betriebsspannungsquelle und Emitterfolger in monolithischer Technik ausgeführt sind. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Betriebsspannungsquelle bezüglich einer festen Bezugsspannung zu regeln.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Betriebsspannungsquelle besteht darin, daß sie aus einem ersten und einem zweiten Tran·*· sistor besteht, daß die Basis des ersten mit dem Kollektor des zweiten und die Basis des zweiten mit dem Emitter des ersten Transistors verbunden ist, daß der Emitter des zweiten Transistors an die Bezugsspannung angeschlossen ist und daß der Emitter des ersten bzw. die Basis des zweiten Transistors den Ausgang der Betriebsspannungsquelle bilden. Schließlich ist es vorteilhaft, daß die Kollektoren der beiden den Stromübernahme-Schalter bildenden Transistoren über jeweils einen Widerstand mit der Betriebsspannungsquelle und außerdem mit der Basis des zugeordneten Emitterfolgers verbunden sind.

Neben der erreichbaren Kompensation besteht insbesondere bei der Ausführung der Betriebsspannungsquelle ein wesentlicher Vorteil" darin, daß keine Entkopplungskapazitäten benötigt werden.

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Docket PI 97O O1O

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Der mit CS bezeichnete Stromübernahme-Schalter besteht aus einem Transistorpaar Tl und T2, deren Emitter El und E2 an den einen Anschluß eines Emitter-Widerstandes R„ angeschlossen sind. Der andere Anschluß des Widerstandes liegt am negativen Pol V- der Betriebsspannungsquelle die Kollektoren Cl und C2 die beiden Transistoren Tl und T2 sind über zugeordnete Lastwiderstände RCl und RC2 an die mit VR bezeichnete, geregelte Betriebsspannungsquelle angeschlossen. f

Die geregelte Betriebsspannungsquelle VR enthält zwei Transistoren T3 und T4. Die Basis B3 des Transistors T3 ist über eine Leitung L mit dem Kollektor C4 des Transistors T4 verbundene Der Kollektor C4 ist außerdem über einen Lastwiderstand R4 an eine positive Spannungsquelle V+ angeschlossen. Der Ausgang O der geregelten Betriebsspannungsquelle ist mit dem einen Anschluß der Lastwiderstände RCl, RC2 des Stromübernahme-Schalters CS verbunden. Der Emitter E3 des Transistors T3 liegt ebenso wie die Basis B4 des Transistors T4 am Ausgang O der Betriebs span-= nungsquelle. Der Kollektor C4 des Tansistors T4 ist über einen Lastwiderstand R4 an die Spannungsquelle V+ angeschlossen _t die -g gleichzeitig mit dem Kollektor C3 des Transistors T3- verbunden ist.

Die Ausgänge 01, 02 an. den Kollektoren der Transistoren Tl, T2 des Stromübernahme-Schalters CS sind mit den zugeordneten Emitter folgern EFl und EF2 verbundene Der Emitterfolger EFl enthält einen Transistor Τβ, dessen Basis B6 mit dem Ausgang 01 verbunden ist. In entsprechender Weise liegt die Basis B5 des Transistors T5 des Emitterfolger EF2 am Ausgang 02 am Kollektor des Transistors T2. Die Kollektoren C5 und C6 der Transistoren T5 und T6 sind an die Spannungsquelle V-!- angelegt. Die Emitter E5„ E6 der Transistoren T5, T6 sind über zugeordnete Lastwiderstände RL5, RL6 an eine Spannungsquelle V_TH angeschlossene Der eine

Docket FI 970 O₁O 20981 ?/U97

Ausgang IO liegt am Emitter E5 und der gegenphasige Ausgang OO am Emitter E6. Die Klemme V__N ist der Eingang des Stromübernahme-Schalter einer Basis Bl des Transistors Tl. Die Basis B2 des Transistors T2 liegt über den Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R6 und R7, an einer geeigneten Vorspannung.

.Da die Wirkungsweise des Stromübernahme-Schalters CS hinreichend bekannt ist, soll sie nur andeutungsweise beschrieben werden. Der von der geregelten Betriebsspannungsquelle VR gelieferte Strom fließt entweder über den Transistor Tl oder den Transistor T2, abhängig davon, die Basis welchen Transistors das höhere Potential führt. Ist demnach das Potential am Eingang V_n höher als das an der Basis B2 des Transistors T2, so ist Transistor Tl leitend und Transistor T2 gesperrt und der gesamte von der geregelten Betriebsspannungsquelle gelieferte Strom fließt über den Transistor Tl. Ist dagegen das Potential an der Basis B2 des Transistors T2 höher als das an der Basis Bl des Transistors Tl, so fließt in entsprechender Weise der gesamte Strom über den Transistor T2, während Transistor Tl gesperrt ist. Da also der Strom entweder über den .Lastwiderstand RCl oder über den Lastwiderstand RC2 fließt, tritt am entsprechenden Kollektor Gl oder C2 ein Spannungsabfall auf, der ein Ausgangssignal am zugeordneten Ausgang 01 oder 02 liefert. Diese Ausgangssignale werden durch die Emitterfolger EFl und EF2 auf einen geeigneten Pegel gebracht.

Ändert sich die Basis-Emitter-Spannung der Emitterfolger EFl und SF2 infolge von Temperaturänderungen, dann ändert sich auch die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T4 in entsprechender Weiss, Das bedeutet, daß die Änderungen an den Emitterfolgern EFl und EF2 kompensiert v/erden. Eine exakte Kompensation wird insbesondere dann erreicht, wenn die beiden Emitterfolger EFI und EF2 auf dem gleichen Halbleiterplättchen wie Transistor T4 hergestellt werden« Dabei werden nicht nur Auswirkungen von Temperaturänderungen sondern auch hersteliungsbeäingte Unterschiede kompensiert.

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Claims

PATENTANSP R Ü C H E

Stromübernahme-Sch.alter mit ausgangs seitigen Emitter folgern, dadurch, gekennzeichnet, daß der Stromübernahme-Schalter an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist, deren Spannung gleich der Basis-Emitter-Spannung der Emitterfolger gewählt ist.

2> Stromübernahme-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stromübernahme-Schalter, Betriebsspannungs quelle und Emitterfolger in monolithischer Technik auf demselben Halbleiterplättchen ausgeführt sind.

3. Stromübernahme-Schalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannungsquelle bezüglich einer festen Bezugsspannung geregelt ist.

4. Stromübernahme-Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannungsquelle aus einem ersten und einem zweiten Transistor besteht, daß die Basis des ersten mit dem Kollektor des zweiten und die Basis des zweiten mit dem Emitter des ersten Transistors verbunden ist, daß der Emitter des zweiten Transistors an die Bezugsspannung angeschlossen ist und daß der Emitter des ersten bzw. die Basis des zweiten Transistors den Ausgang der Betriebsspannungsquelle bilden.

5. Stromübernahme-Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren der beiden den Stromübernahme-Schalter bildenden Transistoren über jeweils einen Widerstand mit der Betriebsspannungsquelle und außerdem jeweils mit der Basis des zugeordneten Emitter folgers verbunden sind.

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E¹T

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