DE2210105B2 - Verknüpfungsschaltung - Google Patents

Description

Q1 angeschlossen. Die Eingaugsklemmen liegen außerdem Ober je eine Anklammerungsdiode 21 bzw. 21A an Masse. Die Dioden 21 und 214 sind so geschaltet, daß die Eingangsklemmen 17 bzw. MA bei Anwesenheit eines relativ negativen Eingangssignals an annähernd s Massepotential (ohne Berücksichtigung der Diodenspannungsabfälle) angeklammert werden. Außerdem sind die Eingangsklemmen 17 und 17Λ über je einen Widerstand 20 biw. 20Λ mit der Anschlußklemme 19 der Betriebsspannungsquelle +V verbunden. Die Widerstände 20 und 20Λ halten die Eingangsklemmen 17 bzw. 17Λ bei Abwesenheit eines Eingangssignals auf annähernd dem Spannungspegel +V. Aufgrund des Vorhandenseins dieser Widerstände ist es nicht unbedingt notwendig, Eingänge eines Mehremitter-Transistors, die nicht an Ausgänge eines Treibers angeschlossen sind, zu verschalten. Die Basis des Transistors Q1 ist über einen Widerstand 10, der den Strom durch den Transistor Ql und einen weiteren Transistor Q 2 beeinflußt, indem die Basis des Transistors Q 2 mii dem Kollektor des Transistors Qi verbunden ist, ebenfalls mit der Anschlußklemme 19 verbunden.

Der Kollektor des Transistors Q 2 ist über einen Widerstand 11, der ebenfalls den Strom im Transistor Q 2 sowie dessen Abschaltzeit beeinflußt, mit der Anschlußklemme 19 verbunden. Der Emitter des npn-Transistors Q 2 liegt über die Reihenschaltung zweier Widerstände 15 und 16 an Masse. Außerdem ist an den Emitter des Transistors Q 2 die Basis eines npn-Transistors Q 3 angeschlossen. Der Emitter des Transistors Q 3 ist an den Verbindungspunkt der Widerstände 15 und 16 angeschlossen sowie mit der Basis eines unteren Ausgangsstufen-Transistors Q 5 verbunden. Der Emitter des npn-Transistors Q 5 liegt an Masse. Der Kollektor des Transistors Q 5 ist an die Ausgangsklemme 18 angeschlossen sowie mit der Basis eines Rückkopplungstransistors Q 4 verbunden. Der Emitter des npn-Transistors Q 4 ist mit dem Kollektor des Transistor Q 3 verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 4 ist an die Anschlußklemme 19 angeschlossen.

Ein Koppeltransistor QS ist mit seiner Basis an den Kollektor des Transistors Q 2 und mit seinem Kollektor an die Anschlußklemme 19 angeschlossen. Der Emitter des Transistors Q 8 ist Ober einen Widerstand 12 mit der Basis eines Transistors QT, des oberen Ausgangsstufentransistors, verbunden. Dei Transistor Q 7 ist mit seinem Kollektor über einen Widerstand 14 an die Anschlußklemme 19 und mit seinem Emitter an die Ausgangsklemme 18 angeschlossen. Zwischen der Anschlußklemme 19 und der Basis des Transistors Q 7 liegt ein Widerstand 13, der als Vorspannwiderstand für den Transistor Ql dient Ein Transistor Q6 ist mit seinem Kollektor an die Basis des Transistors Q 7 und mit seinem Emitter an Masse angeschlossen. Die Basis des Transistors Q 6 ist mit dem Emitter des Transistors Q3 verbunden. Der Widerstand 13 arbeitet außerdem als Last oder Arbeitswiderstand für den Transistor Q 6.

Im Betrieb sei zunächst angenommen, daß die an den Eingangsklemmen 17 und 174 (die zwei von N Eingängen darstellen), hochpegelige Signale sind. Durch diese hochpegeligen Signale werden die Basis-Emitterdioden des Transistors <?1 wesentlich sperrgespannt. Jedoch wird durch den Kollektor-Basisübergang des Transistors Qi der Transistor Q2 leitend gemacht Wenn der Transistor Q2 jeitet, gelangt zur Basis des Transistors Q 3 ein relativ positives Signal, so daß dieser Transistor ebenfalls leitet Ferner gelangt das relativ positive Signal zur Basis des Transistors Q 5, so daß auch dieser Transistor leitet Außerdem gelangt der Strom des Transistors <?3 zur Basis des Transistors Q 5, wodurch der Transistor QS hochstromig übersteuert wird, so daß er sehr rasch einschaltet Wenn der Transistor Q 5 leitend wird, fällt die Spannung an der Ausgangsklemme 18 (d. h. am Kollektor des Transistors QS) sehr rasch ab, bis sie im wesentlichen auf nahe Nulloder Massepotential angeklammert wird. Ferner leitet der Basis-Emitterübergang des Transistors Q 4, bis aufgrund des Arbeitens des Transistors Q 5 die Spannung an der Basis des Transistors Q 4 bewirkt, daß dieser sperrgespannt wird. Während der Transistor Q 4 leitet, gelangt zum Transistor Q 5 über den Transistor Q 3 ein zusätzlicher Strom. Wenn der Transistor Q 4 sperrgespannt (und nichtleitend) ist, iat der Kollektorkreis des Transistors Q 3 unterbrochen, und der Basis-Emitterübergang des Transistors Q 3 arbeitet als Diode. Der Strom des Transistor Q':. erniedrigt sich, und das öbersteuerungssigna! für den T-ansistor QS verschwindet

Wenn der Transistor Q 2 leitend wird, wird auch der Transistor Q 6 leitend Wenn der Transistor Q 6 leitet sättigt er sich, und die Basis des Transistors Q 7 wird an im wesentlichen Massepotential angeklammert, wodurch der Transistor Q 7 effektiv gesperrt wird Der Transistor Q 8 ist zu diesem Zeitpunkt zwar durchlaßgespannt und leitend, jedoch beeinflußt er das Arbeiten der Schaltung nicht

Wenn das Eingangssignal an einer der Eingangsklemmen 17 und 17/4 auf einen negativen Pegel schaltet wird der betreffende Basis-Emitterübergang des Transistors Q1 leitend Wenn somit der Transistor Q i leitet wird der Transistor Q2 gesperrt Bei gesperrtem Trr: ,istor Q 2 ist der an die Basis des Transistor., Q 3 angeschlossene Stromkreis im wesentlichen unterbrochen. Folglich ist der Transistor Q 3 im wesentlichen nichtleitend. Ferner werden die Transistoren Q 5 und Q6 gesperrt da ihre Basen über den Widerstand 16 an Mass- liegen. Dagegen leitet der Transistor QS. Bei gesperrtem Transistor Q 6 gelangt ein relativ positives Signal über den Transistor QS zur Basis des Transistors Q 7, so daß der Transistor Q 7 leitend wird. Da die Transistoren Q 6 und Q 5 gesperrt sind, ist das Signal an der Ausgangsklemme 18 bestrebt in Richtung zum + V-Signalpegel anzusteigen. Wenn das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 18 zum Überschwingen neigt (z. B. aufgrund von Reflexionen an der Ausgangsleitung, gedämpftem Schwingen u. dgl.), steigt das Ausgangssignal weiter an, bis die Basis-Kollektordiode des Transistors Q 4 durchlaßgespannt wird. Somit klammert der Trasistor Q 4 den Ausgang effektiv auf eine Diodenspannung (d h. den Wert der Spannung an der Basis-Kollektordiode des Transistors Q 4) oberhalb +V an, wodurch das Überschwingen im Ausgangssignal minimal klein oder weitgehend unterbunden wird.

Der Transistor Q3 bildet, außer daß er im Rückkopplungszweig arbeitet, eine zusätzliche niederpegelige Stöi unempfindlichkeitsschwelle, die ungefähr gleich dem Diodenspannungsabfall des Basis-Emitterübergangs des Transistors Q 3 ist. Das heißt, die Schwellenspannung der Schaltung setzt sich aus dem Spannungsabfall des Transistors Q1 und den VgpSpannungsabfällen der Transistoren Q2, Q3 und Q5 zusammen.

Durch geeignete Wahl und Bemessung der Widerstände 15 und 16 kann m?r die Abschaltzcit der

Transistoren C?3, Q5 und (?6 optimalisieren. Das heißt, diese Transistoren können bei Abschalten des Transistors Q 2 so schnell wie möglich abgeschaltet werden, jedoch darf man diese Widerstände nicht zu klein bemessen, da sonst der Ansteuerstrom für die Transistoren Q 5 und (?6 übermäßig groß würde.

Der Widerstand 11 steuert, wie oben erwähnt, außerdem den Strom des Transistors Q 2. Es steuert also der Widerstand 11 in Verbindung mit der Eigenkapazität der Transistoren die Abschaltzeit des Transistors Q2. Dadurch wird das Arbeiten des Transistors QS offenbar beeinflußt. Aufgrund des Vorhandenseins des Transistors Q 8 kann der Widerstand 13 verhältnismäßig hochohmig sein, so daß sich das Geschwindigkeits-Leistungsprodukt der Schaltung verbessert, indem bei Beibehaltung der gleichen Arbeitsgeschwindigkeit der Leistungsverbrauch niedriger sein kann. Das heißt, der Transistor Q 8 und der Widerstand 12 bilden ein Leistungssparnetzwerk, indem der Widerstand 13 hochohmig sein kann, während der Transistor Qi und der Widerstand 12 eine niedrige Impedanz für die Basis des Transistors Q 7 bilden.

Die oben beschriebene Schaltung hat die Vorteile einer erhöhten Störunempfindlichkeit, einer besseren Regelung oder Steuerung des Ausgangssignals und besserer Betriebsbedingungen in Anordnungen mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit. Die Schaltung läßt sich in verschiedener Hinsicht abwandeln. Beispielsweise kann man die Polarität der Halbleiterbauelemente verändern u. dgl. Ferner können statt Bipolartransistoren auch viele andere Formen von Halbleiterbauelementen oder -bausteinen verwendet werden. Die Erfindung ist daher nicht auf die hier beschriebene Art von Halbleiterbauelementen beschränkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   J. Verknüpfungsschaltung mit einem Ausgangstransistor, dessen Emitter mit einem Bezugsspannungspunkt verbunden ist, und dessen Kollektor an eine Ausgangsklemme und über eine erste Impedanz an eine Betriebsspannungs-Anschlußklemme geschaltet ist, während seine Basis mit dem Emitter eines Treibertransistors verbunden ist, welcher an der Basis ein Steuersignal empfängt und an seinem Kollektor mit der Betriebsspannungs-Anschlußklemme über den Kollektor-Emitter-Pfad eines Rückkopplungstransistors verbunden ist, dessen Basis mit der ersten Impedanz gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der ersten Impedanz (14) ein steuerbarer Halbleiterschalter (Q T) geschaltet ist, daß eine zweite und eine demgegenüber kleinere dritte Impedanz (13,12) zum Anlegen einer Einschaltvorspannung an den Halbieiterschalter (QT) vorhanden sind, von denen die zweite Impedanz (13) zwischen die Betriebsspannungs-Anschlußklemme (19) und die Steuerelektrode des Halbleiterschalters (Q T) geschaltet ist, während die dritte Impedanz (12) an einem Ende mit der Steuerelektrode des Halbkiterschalters (QT) verbunden ist, daß ein Eingangskreis (QX QS) vorhanden ist und einen ersten, mit dem anderen Ende der dritten Impedanz (12) verbundenen Ausgang, sowie einen zweiten, mit der Basis des Treibertransistcs (Q 3) verbundenen und dieser das Steuersignal zuführenden Ausgang (Emitter von Q 2) aufweist, wobei der Eingangskreis (Q 2, QS) an die dritte Impedanz(12)ein f'oten-'al anlegt und bei dem einen Binärwert eines ihm zugeführten binären Eingangssignals dieses Potential in einem zum Abschalten des Halbleiterschalters (Q 7) führenden Sinn ändert und das Steuersignal in einem zum Einschalten des Ausgangstransistors (QS) führenden Sinn ändert, während er bei dem anderen Binärwert *o des Eingangssignals das Steuersignal in einem zum Abschalten des Ausgangstransistors (Q S) führenden Sinn und das Potential in einem zum Einschalten des Halbleiterschalters (QT) führenden Sinn ändert, und daß ein Klemmtransistor (Q 6) vorhanden ist, dessen *5 Basis-Emitter-Übergang demjenigen des Ausgangstransistors (Q S) parallelgeschaltet ist, und dessen Kollektor mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters (Q 7) verbunden ist, um diese mit dem Bezugsspannungspunkt (Masse) zu verbinden und so den Halbleiterschalter (Q 7) abzuschalten, wenn der Ausgangstransistor leitend wird.
2. 2. Verknüpfungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskreis umfaßt: einen Eingangstransistor (Q 2), dessen Emitter mit der Basis des Treibertransistors (Q 3) verbunden ist, dessen Basis mit dem Eingangssignal beaufschlagt ist und dessen Kollektor über eine Lastimpedanz (11) mit der Betriebsspannungs-Anschlußklemme (19) verbunden ist, und einen ^ω Emitterfolgertransistor (QS), dessen Basis mit dem Kollektor des Eingangstransistors (Q 2), dessen Kollektor mit der Betriebsspannungs-Anschlußklemme (19) und dessen Emitter mit dem anderen Ende der dritten Impedanz (12) verbunden sind.

   Die Erfindung betrifft eine Verknüpfungsschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

   In der sogenannten T^L-Technik sind verschiedene Schaltungsanordnungen zur Erhöhung der Störunempfindlichkeit bekannt Bei den meisten dieser Schaltungen wird die Eingangsschwelle um einen Diodenspannungsabfall erhöht Jedoch ist es bei diesen Schaltungen schwierig, die Ansprech- oder Arbeitsgeschwindigkeit so einzustellen, daß sie anderen "PL-Schaltungen angepaßt ist Außerdem können diese Schaltungen entweder durch Oberschwingungen im Ausgangssignal, die durch Obertragungsleitungseffekte bedingt sind, oder durch Einschwingrückkopplungseffekte beeinträchtigt werden.

   Aus der US-PS 35 62 549 ist eine Verknüpfungsschaltung bekannt in der zwischen einen Eingangskreis, der eine einem Eingangstransistor vorgeschaltete Z-Diode enthält und einen Ausgangstransistor ein Rückkopplungselement in Form eines Transistors geschaltet ist der parallel zu dem Eingangskreis den Ausgangstransistor steuert. Die Rückkopplung dient der Erhöhung der Störunempfindlichkeit durch Einführung einer gewissen Hysterese der Schwellenspannung und verbessert auch die Schaltgeschwindigkeit

   Bei einer aus der US-PS 34 39186 bekannten Verknüpfungsschaltung bewirkt ein Rückkopplungskreis durch Übersteuerung eine Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit eines Ausgangstransistors in Emitterschaltung, dessen Kollektor an eine Last und über einen Widerstand an eine. Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist Der Ausgangstransistor wird vom Emitter eines Treibertransistors gesteuert dem seinerseits an der Basis binäre Schaltsignale zugeführt sind Der Kollektor des Treibertransistors wird von der Betriebsspannungsquelle gespeist und zwar über den Kollektor-Emitter-Pfad eines Rückkopplungstransistors, dessen Basis an einen Abgriff des Widerstands des Ausgangstransistors geschaltet ist wodurch selbsttätig der dem Treibertransistor zugeführte Sirom herabgesetzt wird, sobald der Ausgangstransistor leitet Eine derartige Schaltung ist relativ unabhängig von der jeweiligen Last und entsprechend unempfindlich gegen Einschwingrückkopplungseffekte bei Anschluß bei Last Ein Problem liegt jedoch darin, daß der Widerstand im Koilektorkreis des leitenden Ausgangstransistors der bekannten Schaltung ständig Leistung verbraucht Da ferner durch diesen Widerstand der vom Treibertransistor über den Rückkopplungstransistor zugeführte Übersteuerungsstrom verringert wird, sollte er möglichst klein sein, was aber nur durch weiter erhöhten Leistungsverbrauch erkauft werden kann.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verknüpfungsschaltung mit einem die Schaltgeschwindigkeit erhöhenden Ubersteuerungskreis anzugeben, die weniger Leistung verbraucht als bisher.

   Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs t gelöst

   Der wichtigste Vorteil der Erfindung besteht in einer z. B. im Vergleich mit der Schaltung nach der erwähnten US-PS 34 39 186 erheblich reduzierten Ruhe-Verlustleistung.

   Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verknüpfungsschaltung anhand der Zeichnung, deren einzige Figur das Schaltschema der Verknüpfungsschaltung zeigt erläutert

   Bei der dargestellten Verknüpfungsschaltung sind mehrere Eingangsklemmen 17 und i7A jeweils an einen Emitter 22 bzw. 22A eines Mehremitter-npn-Transistors