DE2139209B2

DE2139209B2 - Stromübernahme-Schalter mit ausgangsseitigen Emitterfolgern

Info

Publication number: DE2139209B2
Application number: DE2139209A
Authority: DE
Inventors: David Poughkeepsie N.Y. Dewitt (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-09-14
Filing date: 1971-08-05
Publication date: 1979-01-25
Also published as: DE2139209C3; CA936598A; JPS5121740B1; US3636384A; DE2139209A1; FR2105807A5

Description

Stromübernahme-Schalter, deren Ausgänge über Emitterfolger weiterverbunden sind, finden vor allem in schnellen Rechenanlagen Verwendung. Ein Stromübernahme-Schalter besteht aus zwei Transistoren, 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 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-Spannungsänderungen der Emitterfolger kompensiert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für einen Stromübernahme-Schalter mit ausgangsseitigem Emitterfolter, wobei mindestens der Kollektor eines der den Stromübernahme-Schalter bildenden Transistoren über einen Lastwiderstand mit einer Betriebsspannungsquelle und außerdem mit der Basis des den zugeordneten Emitterfolger bildenden Transistors verbunden ist, dadurch gelöst, daß Stromübernahme-Schalter, Betriebsspannungsquelle und Emitterfolger auf demselben Halbleiterplättchen integriert sind und daß die Betriebsspannungsquelle ein Bauelement mit einem dem

ίο Basis-Emitter-Übergang des Emitterfolgers entsprechenden Halbleiter-Übergang enthält, an dem eine der Basis-Emitter-Spannung des Emitterfolgers entsprechende Spannung als Betriebsspannung abgenommen wird.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Betriebsspannungsquelle bezüglich einer festen Bezugsspannung zu regeln.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Betriebsspannungsquelie besteht darin, daß sie 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.

Neben der erreichbaren Kompensation besteht insbesondere bei dieser Ausführungsform der Betriebs- Spannungsquelle ein wesentlicher Vorteil darin, daß keine Entkopplungskapazitäten benötigt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt Der mit CS bezeichnete Stromübernahme-Schalter besteht aus einem Transistorpaar 7*1 und T2, deren Emitter Ei und E 2 an den einen Anschluß eines Emitter-Widerstandes Re angeschlossen sind. Der andere Anschluß des Widerstandes liegt am negativen Pol V— der Betriebsspannungsquelle. Die Kollektoren Cl und C2 der beiden Transistoren Ti und 72 sind über zugeordnete Lastwiderstände Rd und RC2 an die mit VT? bezeichnete, geregelte Betriebsspannungsquelle angeschlossen.

Die geregelte Betriebsspannungsquelle VR enthält

zwei Transistoren T3 und T4. Die Basis B 3 des Transistors 7"3 ist über eine Leitung L mit dem Kollektor C4 des Transistors 7*4 verbunden. Der Kollektor C 4 ist außerdem über einen Lastwiderstand R 4 an eine positive Spannungsquelle V + angeschlos-

sen, die gleichzeitig mit dem Kollektor C3 des Transistors 7*3 verbunden ist. Der Ausgang O der geregelten Betriebsspannungsquelle ist mit dem einen Anschluß der Lastwiderstände RCl, RC2 des Stromübernahme-Schalters CS verbunden. Der Emitter E 3 des Transistors 7"3 liegt ebenso wie die Basis B 4 des Transistors 7*4 am Ausgang O der Betriebsspannungsquelle.

Die Ausgänge Oi, O 2 an den Kollektoren der Transistoren Ti, T2 des Stromübernahme-Schalters CS sind mit den zugeordneten Emitterfolgern EFi und EFl verbunden. Der Emitterfolger EFi enthält einen Transistor 7*6, dessen Basis B 6 mit dem Ausgang O i verbunden ist In entsprechender Weise liegt die Basis B 5 des Transistors Γ5 des Emitterfolgers EF2 am Ausgang O 2, d. h. am Kollektor des Transistors T2. Die Kollektoren C5 und C6 der Transistoren T5 und Γ6 sind an die Spannungsquelle V + angelegt. Die Emitter £"5, £6 der Transistoren 7*5. Γ6 sind über zugeordnete

Lastwiderstände RL 52, RL 6 an eine Spannungsquelle Vth angeschlossen. Der eine Ausgang IO liegt am Emitter £5 und der gegenphasige Ausgang OO am Emitter E 6. Die Klemme Vw ist der Eingang des Stromübernahme-Schalters und ist ai! der Basis B1 des Transistors Tl angeschlossen. Die Basis Bl des Transistors Tl liegt über den Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R6 und RT, 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 TX abhängig davon, die Basis welchen Transistors das höhere Potential führt. Ist demnach das Potential am Eingang Vw höher als das an der Basis Bl des Transistors Tl, so ist Transistor TX leitend und Transistor TI gesperrt und der gesamte von der geregelten Betriebsspannungsquelle gelieferte Strom fließt über den Transistor Ti. Ist dagegen das Potential an der Basis B 2 des Transistors Tl höher als das an der Basis B1 des Transistors Ti, so fließt in entsprechender Weise der gesamte Strom über den Transistor Tl, während Transistor Ti gesperrt ist. Da also der Strom entweder über den Lastwiderstand RCi oder über den Lastwiderstand RC 2 fließt, tritt am entsprechenden Kollektor Cl oder Cl ein Spannungsabfall auf, der ein Ausgangssignal am zugeordneten Ausgang Ol oder Ol liefert. Die Ausgangssignale werden durch die Emitterfolger EFl und EFl auf einen geeigneten Pegel

ίο gebracht

Damit sich bei Änderung der Basis-Emitter-Spannung der Emitterfolger EF1 und EFl infolge von Temperaturänderungen, auch die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T4 in entsprechender Weise ändert, was bedeutet, daß die Änderungen an den Emitterfolgern EF1 und EFl kompensiert werden, werden die beiden Emitterfolger EFl und EFl auf dem gleichen Halbleiterplättchen wie der Transistor 7"4 hergestellL Dabei werden nicht nur Auswirkungen von Temperaturänderungen sondern auch herstellungsbedingte Unterschiede kompensiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stromübernahme-Schalter mit ausgangsseitigen Emitterfolgern, wobei mindestens der Kollektor eines der den Stromübernahme-Schalter bildenden Transistoren über einen Lastwiderstand mit einer Betriebsspannungsquelle und außerdem mit der Basis dies den zugeordneten Emitterfolger bildenden Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß Stromübernahme-Schalter, Betriebsspannungsquelle und Emitterfolger auf demselben Halbleiterplättchen integriert sind und daß die Betriebsspannungsquelle ein Bauelement mit einem dem Basis-Emitter-Übergang des Emitterfolgers entsprechenden Halbleiter-Übergang enthält, an dem eine der Basis-Rmitter-Spannu&g des Emitterfolger* entsprechende Spannung als Betriebsspannung abgenommen wird.

Z Stromübernahme-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannungsquelle bezüglich einer festen Bezugsspannung geregelt ist

3. Stromübernahme-Schalter nach Anspruch 2, 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 an die Bezugsspannung angeschlossen ist und daß der Emitter des ersten bzw. die Basis des zweiten Transistors den Ausgang der Betriebsspannungsquelle bilden.