DE2139209C3

DE2139209C3 - Stromübernahmeschalter mit ausgangsseitigen Emitterffolgern

Info

Publication number: DE2139209C3
Application number: DE2139209A
Authority: DE
Inventors: David Poughkeepsie N.Y. Dewitt
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-09-14
Filing date: 1971-08-05
Publication date: 1982-01-21
Also published as: DE2139209A1; FR2105807A5; DE2139209B2; CA936598A; US3636384A; JPS5121740B1

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 Schallern aufgebaute logische Schaltkreise werden als emittergekoppelte Logik bezeichnet. Ai

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 ^r>5 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. oo

Es ist demzufolge die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, einen Stromübernahme-Schalter mit ausgangsseitigen Emitterfolgern anzugeben, bei dem die durch Temperatiiränderungen und Hersiellungsparameter bedingten Basis-Emiller-Spannungsänderungen tr> der Emitterfolger kompensiert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für einen Stromübernahme-Schalter mit uusgangsscitigcm 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 Basis-Emitter-Obergang 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 regein.

Ein vorteilhaftes Ati-sführungsbeispiel der Betriebsspannungsquelle 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 Betriebsspannungsquelle 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 Ti und Γ2, deren Emitter Ei und Ξ2 an den einen Anschluß eines Emitter-Widerstandes Rr angeschlossen sind. Der andere Anschluß des Widerstandes liegt am negativen Pol V— der Betriebsspannungsquelle. Die Kollektoren Cl und C2 der beiden Transistoren Ti und 7"2 sind über zugeordnete Lastwiderstände RCi und RC2 an die mit VR bezeichnete, geregelte Betriebsspannungsquelle angeschlossen.

Die geregelte Betriebsspannungsquelle VR enthält zwei Transistoren T 5 und TA. Die Basis B i des Transistors Ti ist über eine Leitung L mit dem Kollektor CA des Transistors TA verbunden. Der Kollektor CA ist außerdem über einen Lastwiderstand RA an eine positive Spannungsquelle V+ angeschlossen, die gleichzeitig mit dem Kollektor C3 des Transistors Ti verbunden ist. Der Ausgang O der geregelten Betriebsspannungsquelle ist mit dem einen Anschluß der Lastwiderstände RCi, RC2 des Stroniübernahme-Schalters CS verbunden. Der Emitter £"3 des Transistors 7"3 liegt ebenso wie die Basis BA des Transistors TA am Ausgang O der Betriebsspannungsquelle.

Die Ausgänge Oi, O2 an den Kollektoren der Transistoren 7*1, Γ2 des Stromübernahme-Schalters CS sind mit den zugeordneten Emitterfolgern ZfFI und EF2 verbunden. Der Emitterfolger EF \ enthält einen Transistor 7~6, dessen Basis B 6 mit dem Ausgang O 1 verbunden ist. In entsprechender Weise liegt die Basis Ö5 des Transistors 75 des Emitterfolgers EF2 am Ausgang O 2, d. h. am Kollektor des Transistors 7"2. Die Kollektoren C5 und C6 der Transistoren 7~5 und 7"6 ind an die Spannlingsquelle V + angelegt. Die Emitter /: 5, £"6 der Transistoren T5, 7"6 sind über zugeordnete

Lastwiderstande AL5, RL6 an eine Spannungsquelle Vth angeschlossea Der eine Ausgang IO liegt am Emitter £5 und der gegenphasige Ausgang OO am Emitter £6. Die Klemme Vm ist der Eingang des StromObernahnie-Schalters und ist an der Sasis B 1 des Transistors Tl angeschlossen. Die Basis B 2 des Transistors TI liegt über den Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R 6 und R 7, 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 7*1 oder den Transistor 7*2, abhängig davon, die Basis welchen Transistors das höhere Potential führt. Ist demnach das Potential am Eingang Vm höher als das an der Basis BI des Transistors 7*2, so ist Transistor 7*1 leitend und Transistor Γ2 gesperrt und der gesamte von der geregelten Betriebsspannungsquelle gelieferte Strom fließt über den Transistor 7*1.1st dagegen das Potential an der Basis B 2 des Transistors T2 höher als das an der Basis B 1 des Transistors T1, so fließt in entsprechender Weise der gesamte Strom über den Transistor T2, während Transistor 7*1 gesperrt ist Da also der Strom entweder über den Lastwiderstand RCX oder über den Lastwiderstand RC2 fließt, tritt am entsprechenden Kollektor C1 oder C2 ein Spannungsabfall auf, der ein Ausgangssignal am zugeordneten Ausgang 01 oder 02 liefert. Die Ausgangssignale werden durch die Emitterfolger EFX und EF2 auf einen geeigneten Pegel

ίο gebracht

Damit sich bei Änderung der Basis-Emitter-Spannung der Emitterfolger EFl und EF2 infolge von Temperaturänderungen, auch die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 7"4 in entsprechender Weise ändert, was

is bedeutet, daß die Änderungen an den Emitterfolgern EFX und EF2 kompensiert werden, werden die beiden Emitterfolger EFX und EF2 auf dem gleichen Halbleiterplättchen wie der Transistor 7*4 hergestellt. Dabei werden nicht nur Auswirkungen von Temperatu-

:o ränderungen 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 des den zugeordneten Emitterfolger bildenden Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß Stromübernahme-Schalter, Betriebüspannungsquelle und Emitterfolger auf demselben Halbleiterplättchen integriert sind und daß die Betriebsspannungsquelle ein Bauelement mit einem dem Basis-Emitter-Obergang des Emitterfolgers entsprechenden Halbleiter-Übergang enthält, an dem eine der Basis-Emitter-Spannung des Emitterfolgers entsprechende Spannung als Betriebsspannung abgenommen wird.

2. Stromübernahme-Schalte'· nach Anspruch I, 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 verbunden ist, daß der Emitter des zweiten Transistors an die Bezugsspannung angeschlossen ist und daß der Emitter JO des ersten bzw. die Basis des zweiten Transistors den Ausgang der Betriebsspannungsquelle bilden.