DE2141415C3 - Seriengekoppelter ECL-Schaltkreis mit mehreren unabhängig steuerbaren Strompfaden in einer unteren Ebene - Google Patents

Description

Ebene sind in an sich bekannter Weise über * Konstantstromgenerator 5, der den eingeprägten _'4Φ·, üefert, an den negativen Pol VEE der Be- ^tesDannungsquelle geführt. Die Basen der nicht ^:?w 'Besteuerten Transistoren Γ 5 und T 7 in der &&- £_bene und des Transistors Tl in der unteren ⁰^ liegen an den festen Hilfspotentialen VR1

°VR 2

^bZn eichnet man die Signale wie die Klemmen, an sie auftreten, so ergeben sich für den Schalt-

d^en?ⁿ _rhFie 1 folgende logische Funktionen: kreis naui 5·

χ = (ZJI + CT)· (D~2 + Cl),
T = Dl · Cl + Dl · Cl ■

τ:·· Ηρπ in F i E 1 dargestellten Schaltkreis gilt die

« Wirt daß bei unabhängigen D-Signalen immer

E an einem der Eingänge Cl oder C2 ein hoher

• lneeel anliegen darf, da anderenfalls eine Auf-

Ms des Stroms / auf die Widerstände R1 und R 2

¹⁶Jf leen kann, was unbrauchbare logische Zwischen-

fände hervorrufen würde. Damit dies auch dann

ϊ <^eherheit vermieden wird, wenn der hohe Signal-

1 zwischen den Eingängen Cl und C 2 wechselt,

Pß -yjsQhen dem Übergang vom hohen auf den

""f Sienalpegel an der einen Eingangsklemme und

Üf ilbereane vom tiefen auf den hohen Signalpegel

α anderen Eineangsklemme eine bestimmte Min-

Ät abgewartetierden.

nr Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen • nplfnnnelten ECL-Schaltkreis der an Hand der c" 11 beschriebenen Art mit mindestens einem tvJ' n7verstärker in einer unteren Ebene, der k n. Hiirch Eingangssignale einer ersten Gruppe toriB steuerbare Strompfade aufweist, in Jenen ^ durch Eingangssignal einer zweiten Gruppe _e Differenzverstärker einer oberen Ebene SeS wird, so auszubilden, daß die eben erwähn-SJvoRchriften entfallen können.

S der Erfindung ist ein solcher Schaltkreis gekennzeichnet; daß den Kollektor-Emitterder gesteuerten Transistoren der Differenzi der oberen Ebene die Kollektor-Emitterweiterer gesteuerter Transistoren zur BiI-

A nfvon ODER-Verknüpfungen mehrerer Eingangsdung von UUtK H P _{an jedcn}

Kienzveä?*£^ der oberen Ebene außer einem 2 SSaI der zweiten Gruppe alle Eingangs-¹A ersten Gruppe angelegt werden, mit Aus-SSls zur Steuerung des dem zugeordneten Stromder oberen Ebene die Kollektor-Emitter-Strecke je eines weiteren an der Basis gesteuerten Transistors TlO bzw. Γ11 parallel geschaltet. Eine solche Paraufschaltung von Transistoren in einem Zweig eines Differenzverstärkers ergibt bekanntlich eine ODER- bzw. NOK-Verknüpfung der an den Basen dieser Transistoren anliegenden Signale. In dem vorliegen-

^{den Fal1 wird nun an die Basis des zusätzlichen Tran}sisters ΓΙΟ in dem durch das Signal Cl gesteuerten Strompfad das Signal C 2 und an die Basis des zusätzlichen Transistors Γ11 in dem durch das Signal C2 gesteuerten Strompfad das Signal Cl angelegt. Damit ergeben sich für den Schaltkreis nach Fig. 2 folgende logische Beziehungen:

X = (C2 · 251 + CI)
Ύ = (Cl + Dl) · Cl

(CT · Z5I + C2), + (Cl + D2) · C2.

Aus den vorstehenden Beziehungen erkennt man, daß unabhängig vom Pegel der D-Signale der Pegel am Ausgang X tief und der Pegel am Ausgang X hoch ist, wenn die Pegel der Signaled und C2 gleichzeitig hoch sind. Das bedeutet, daß nunmehr in jedem Fall an den Ausgängen X und Z eindeutige Verhältnisse vorliegen und daher keine Rücksicht auf erlaubte oder nicht erlaubte Kombinationen der Eir.gangssignale mehr genommen werden muß.

Die Maßnahme gemäß der Erfindung ist nicht auf zwei unabhängig steuerbare Strompfade im Differenzverstärker der unteren Ebene beschrankt. Sie laut sich in analoger Weise auch anwenden, wenn (im Rahmen des technisch Sinnvollen) beliebig viele solche Strompfade vorhanden sind. Die F 1 g. 3 zeigt einen Schaltkreis mit einem Differenzverstärker in der unteren Ebene, der μ Strompfade bes.t/.t, die durch η Eingangssignale C1 bis Cn der ersten Gruppe unabhängig steuerbar sind In jeden der Strompfade ist ein Differenzverstärker der oberen Ebene eingefügt, der nach Art der bekannten ODER-Schaltung aufgebaut ist und ebenfalls η Steuereingänge aufweist. Jeweils an einem Eingang eines Differenzverstärkers liegt eines der Eingangssignale Dl bis Dn der zweiten Gruppe, welche die eigentliehen Steuersignale für die Differenzverstärker de oberen Ebene bilden. An die übrigen Eingänge dieser _Dlffcrenzverstärker werden nun, sozusagen als Hilfssignale, alle Steuersignale C der ersten Gruppe angelegt, jedoch immer mit Ausnahme desjenigen Signals. das den den betreffenden Differenzverstärker 50 der oberen Ebene speisenden Strompfad steuert

^'Erfindung

^ an Hand der ^^^^^ Endung geänderten 5, des DifTer.n.verstärkers die Signale 02 bis Cn an

d« V

trags gemäß der Erfindung.

Der in Fiß. 2 dargestellte Schaltkreis stimmt weitgeSUt der :,n Hand der F i g. 1 beschriebenen Anordnung überein. Gleiche Elemente wurden d^r Rm.ir,.ahk... IK ·" '-;
»nordn-m. ,.c,ch; ™g
l· g- -^ J ou

r-cstellic Schaltungs- ^ nach

,_usammcngcfaßt und

bei dem Schaltkreis gemäß der Erfindung l· ⁵S LS

j^^ ^ _{Die den bcidcn}

^n^Tund B entsprechenden Signa, werden

gemäß der Erfindung nicht nur an die Eingänge A und B zur Steuerung der zwei unabhängigen Strompfade des Differenzverstärkers der unteren Ebene, sondern auch noch in vertauschter Zuordnung an die zusätzlichen Eingänge zur ODER-Verknüpfung an den Differenzverstärkern der oberen Ebene ang< Am Ausgang C out liegt dann das dem neuen t trag entsprechende Signal an nach der Bezie

Cout = A ■ B + A ■ Cin + B · Cin + A B ■ (

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

durch Kombination mehrerer Differenzverstärker Patentansprüche lassen sich viele verschiedenartige logische Funk- tionen mit ECL-Schaltkreisen realisieren. Beispiels-

1. Seriengekoppelter ECL-Schaltkreis mit min- weise werden zur Bildung von ODER- bzw NOR-destens einem Differenzverstärker in einer unte- 5 Funktionen der Kollektor-bmitter-SirecKe des geren Ebene, der mehrere durch Eingangssignale steuerten Transistors die Kollektor-EmiUer-Strecken einer ersten Gruppe unabhängig steuerbare weilerer, ebenfalls an der Basir, gesteuerter Tran-Strompfade aufweist, in denen weitere durch sistoren vom gleichen Leitungstyp parallel geschaltet Eingangssignale einer zweiten Gruppe steuerbare (siehe z.B. »Computer Design«, Dezember 1962, Differenzverstärker einer oberen Ebene einge- » S. 26 bis 30). Andere logische Verknüpfungen erfügt sind, wobei die Kollektoren der an ein festes geben sich dadurch, daß in die einzelnen Strompfade Hilfspotential gelegten Transistoren mit einem von Differenzverstärkern wieder Differenzverstärker ersten gemeinsamen Kollektorwiderstand und mit eingefügt werden. Man bezeichnet eine solche Maßder Basis eines ersten als Emitterfolger geschalte- nähme als Serienkopplung (series gating). Grundsatzten Ausgangstransistors und die Kollektoren der i₅ Hch ist eine Aufstockung in mehreren Ebenen gesteuerten Transistoren der Differenzverstärker (Stufen) möglich. Durch das Datenblatt MECLIII der oberen Ebene mit einem zweiten gemein- MC 1082 der Firma Motorola ist beispielsweise eine samen Kollektonvidersiand und der Basis eines nach diesem Prinzip in drei Ebenen aufgebaute zweiten als Emitterfolger geschalteten Ausgangs- Schaltungsanordnung zur Bildung des Übertrags bei transistors verbunden sind, dadurch ge- 20 der Addition von Binärzahlen bekannt. Mit der Erkennzeichnet, daß den Kollektor-Emitter- höhung der Binärstufenzahl bei der Serienkopplung Strecken der gesteuerten Transistoren der Diffe- nehmen jedoch die Toleranzprobleme rasch zu. renzverstärker der oberen Ebene die Kollektor- Gegenüber zweistufigen Anordnungen machen sie Emitter-Strecken weiterer gesteuerter Transistoren sich vor allem durch die notwendige Einschränkung zur Bildung von ODER-Verknüpfungen mehrerer 25 des zulässigen Temperaturbereichs und der zulässigen Eingangssignale parallel geschaltet sind und daß Betriebsspa.inungsschwankungen bemerkbar. Andean jeden Differenzverstärker der oberen Ebene rerseits hat die Beschränkung der Serienkopplung auf außer einem Eingangssignal der zweiten Gruppe zwei Ebenen zunächst einmal eine Verringerung der alle Eingangssignale der ersten Gruppe angelegt Möglichkeiten zur logischen Verknüpfung von Einwerden, mit Ausnahme des Eingangssignals zur 30 gangssignalen im Hinblick auf die Anzahl der EinSteuerung des dem betreffenden Differenzvcr- gangssignale oder auf den Grad der logischen Verstärker zugeordneten Strompfades. knüpfung zur Folge, die allerdings durch andere

2. Schaltungsanordnung zur Bildung des Über- Schaltungsmaßnähmen wieder ausgeglichen werden trags bei der Addition von Binärzahien unter Ver- kann.

wendung eines Schaltkreises nach Anspruch 1, 35 Es ist im Zusammenhang mit einer auf Grund ihrer dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zur logischen Funktion als D-Flip-Flop mit Mehrfachlogischen Verknüpfung von zwei Signale*! der ansteuerung bezeichneten Schaltungsanordnung vorersten Gruppe und zwei Signalen der zweiten geschlagen worden, den Differenzverstärker in der Gruppe ausgelegt ist, daß die den Summanden unteren Ebene derart zu erweitern, daß an den Verentsprechenden Signale die Signale der ersten 40 bindungspunkt der Emitter der beiden Transistoren Gruppe bilden, und daß das dem ankommenden der Grundschaltung die Emitter weiterer an ihrer Übertrag entsprechende Signal an beide für die Basis gesteuerter Transistoren des gleichen Leitfähig-Signale der zweiten Gruppe vorgesehenen Ein- keitstyps angeschlossen werden. Der Ansteuerteil gänge angelegt wird. einer solchen Schaltungsanordnung ist in F i g. 1 dar-

45 gestellt. Wie ersichtlich, ist der Kollektor des zusätzlichen Transistors T3 im Gegensatz zu den bekannten ODER/NOR-Schaltkreisen nicht mit dem Kollektor

des gesteuerten Transistors Tl der Grundschaltung

verbunden, sondern bildet einen getrennten, unab-

50 hängig steuerbaren Strompfad, in den ein weiterer

Differenzverstärker mit den Transistoren TA, TS

Die Erfindung bezieht sich auf ECI.-Schaltkreise eingefügt ist. In den Kollektorkreis des Transistors Γ2 mit aus emittergekoppelten Transistoren gebildeten ist ebenfalls ein Differenzverstärker mit den Tran-Differenzverstärkern, die in mehreren »Ebenen« der- sistoren Γ6, Tl eingefügt.

art angeordnet sind, daß in den Strompfaden von 55 Die Kollektoren der Transistoren TA und 7" 6 Differenzverstärkern unterer Ebenen weitere DifTe- einerseits und der Transistoren Γ1, Γ5 und Γ7 anderenzverstärker oberer Ebenen eingefügt sind. rerseits sind jeweils zusammengefaßt und über einen

Die Grundschaltung der sogenannten ECL-Schalt- de! Kollektorwiderstände Rl und Rl mit dem posikreise (ECL = emittergekoppelte Logik) besteht aus tiven Pol VCC der Betriebsspannungsquelle, der das einem Differenzverstärker mit zwei Transistoren. 60 Bezugspotential bildet, sowie mit der Basis eines der deren Emitter miteinander verbunden si.id und die Transistoren TH und T9 verbunden. Die Transistogemeinsam mit annähernd konstantem Strom gespeist rc η Γ8 und 7~9 sind als Emitterfolger geschaltet und werden. Die Basis des einen Transistors bildet den dienen bekanntlich zur Erhöhung der Belastbarkeit Steuereingang, die Basis des anderen Transistors des Schaltkreises an den Ausgangsklemmen X und H wird an ein festes Hilfspotential gelegt, das wenig- 65 und zur Angleichung der Pegel der Ausgangssignale stens annähernd dem arithmetischen Mittel aus. dem an die für die Eingangssignale (der oberen Ebene) hohen und dem tiefen Steuerpotential gleich ist. erforderlichen Signalpegel. Die Emitter der Transisto-Durch Erweiterung der Grundschaltung und/oder renTl, Tl und Γ3 des Differenzverstärkers der