DE2307485C3

DE2307485C3 - Als elektronischer Schwellwertschalter wirksame Leitungsempfänger-Eingangsstufenbaugruppe

Info

Publication number: DE2307485C3
Application number: DE19732307485
Authority: DE
Inventors: Werner 8190 Wolfratshausen Grimmeiss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-02-15
Filing date: 1973-02-15
Publication date: 1979-06-07
Also published as: DE2307485A1; DE2307485B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine als elektronischer Schwellwertschalter wirksame LeitungsempfängeMüingangsstufenbaugruppe, bestehend aus zwei von einer Betriebsspannungsquelle versorgten Transistoren komplementären Leitfähigkeitstyps und Widerständen, mit Außenanschlüssen.

Schwellwertschalter haben veränderliche Spannungen zu erfassen und führen eine Umformung analoger Signale in eine binäre Darstellung durch. Die auch als Grenzwertstufen bezeichneten Schwellwertschalter weisen ein sogenanntes Zweipunktverhalten auf. Sie liefern nur dann ein binäres Ausgangssignal, wenn das analoge Eingangssignal einen bestimmten Wert über- bzw. unterschritten hat Oberschreitet die Eingangsspannung des Schwellwertschalters einen Kippwert, so wechselt der Signalzustand des Ausgangs schlagartig von einer logischen Null auf eine logische Eins oder umgekehrt Der Schwellwertschalter kippt in seine Ausgangslage zurück, wenn die Eingangsspannung einen Rückkippwert unterschreitet. Die Differenz zwischen dem Kippwert und dem Rückkippwert wird als Hysteresis bezeichnet.

Aus den DE-OS 15 12 628 und 22 03 689 bind nach Art eines Schmitt-Triggers aufgebaute Grenzwertstufen bekannt, bei denen jedoch zwei Transistoren vom gleichen Leitfähigkeitstyp verwendet werden. Dies führt aber bekanntlich bei vielen Anwendungszwecken zu einem hohen Stromverbrauch, da in jedem Schaltzustand einer solchen Grenzwertstufe stets einer der beiden Transistoren durchgeschaltet ist. Schwellwertschalter mit zwei Transistoren komplementären Leitfähigkeitstyps v-eisen diesen Nachteil nicht auf.

Eine Stromtriggerschaltung mit zwei Transistoren komplementären Leitfähigkeitstyps ist aus der Zeitschrift »automatik«. März 1967, S. 102/103, insbesondere Bild 19, bekannt. Hierbei wird aber der eingangsseitig angeordnete Transistor mit der Durchlaßspannung einer an seinem Emitter angeschlossenen Diode betrieben, d. h. der Transistor wird dann Jurchgeschaltet, wenn eine diese Durchlaßspannung übersteigende Eingangssignalspannung aii der Basis dieses Transistors anliegt. Da diese Diodendurchlaßspannung aber sehr klein ist, ergibt sich auch eine sehr niedrige Grenzwertspannung für das Ansprechen dieser Triggerschaltung. Eine Verwendung dieser bekannten Triggerschaltung im Rahmen eines Leitungsempfängers ist wegen der niedrigen Ansprechschwelle also nicht zweckmäßig, da z. B. bei einer Übertragung von Logiksignalen über ungeschirmte Leitungen Signalstörungen, beispielsweise durch Einstreuung von eigentlich nicht zu übertragenden Impulsen, auftreten können.

Aufgabe der Erfindung ist es. einen ohne Schwierigkeit in integrierter Schaltung ausführbaren Leitungse.npfänger zur Ansteuerung von TTL/DTL-Logikbausteinen (Transistor-Transistor-Logik, Diode-Transistor-Logik) zu schaffen, mit dem eine störsichere Übertragung von Logiksignalen über ungeschirmte Leitungen unter der Voraussetzung einer eindeutigen und niederohmigen Einspeisung auf der Leitungseingabeseite gewährleistet ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen den beiden Eingangsanschlüssen für die Eingangssignalspannung die Emitter*Kollektorstrecke des ersten Transistors mit einem Emitter^ und einem Kollektorwiderstand liegt, daß an den Kollektor dieses Transistors die Basis des zweiten Transistors angeschlossen ist, dessen Kollektor über einen Kollektorwiderstand am einen Pol der Betriebsspannungsquelle liegt, mit dem auch die Basis des ersten Transistors verbunden ist, daß der Emitter des zweiten Transistors am anderen Pol der Betriebs^

Spannungsquelle liegt und daß der eine Ausgangsanschluß mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist und der andere AusgangsanschluQ zugleich denjenigen Eingangsanschluß bildet, an den auch der Kollektor des ersten Transistors über den S Kollektorwiderstand geführt ist und der mit dem zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle verbunden ist. Diese Stufe besitzt ein definiertes Spannungsschwellwert-Schaltverhalten. Es ergibt sich eine statische Störspannungssicherheit in der Größe von etwa der Betriebsspannung. Bei Leitungsbruch oder Kurzschluß besteht am Eingang eine logische Null, was bei dem invertierenden Ausgang stets das Vorhandensein einer logischen Eins sicherstellt Die nachfolgende Schaltung läßt sich dann so beschälten, daß in solchen Fällen stets der unkritische Zustand eingenommen wird.

Vorteilhaft ist der Emitterwiderstand des ersten Transistors in zwei Reihen-Einzelwiderstände aufgeteilt, zwischen die mit einem Anschluß ein Kondensator angeschaltet ist, dessen anderer Anschluß am zweiten μ Eingar.gsanschluß liegt. Durch diese Maßnahme wird zusätzlich eine dynamische Störspannungs· icherheit erreicht

Durch Einfügen eines in der Zuführungsleitung zum Anschluß für den ersten Pol der Betriebsspannungsquel-Ie verhältnismäßig niederohmigen, einstellbaren Widerstandes läßt sich ein Schwellwert-Schaltverhalten mit veränderbarer Hysteresisspannung erreichen.

Vorteilhaft wird die Leitungsempfänger-Baugruppe in integrierter Dickschichtschaltung ausgeführt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand zweier Figuren im einzelnen erläutert.

Fig. 1 zeigt die Schaltung einer vorteilhaft in integrierter Schaltkreistechnik ausgeführten Leitungsempfänger-Baugruppe nach der Erfindung im einzelnen, und

Fig. 2 zeigt die Einschaltung einer solchen Leitungsempfänger-Baugruppe im Verlaufe einer Übertragungsstrecke.

Die über c'x Leitung kommende Eingangssignalspannung wird in Fig. 1 den Anschlüssen 9 und 10 der Leitungsempfänger-Baugruppe zugeführt, wobei der Anschluß 10 auf Massepotential liegt. Zwischen den Anschlüssen 9 und 10 liegt ein Widerstand 3. An dem Anschluß 9 ist außerdem mit seinem einen Ende ein Widerstand 4 angeschlossen, dessen anderes Ende über einen weiteren Widerstand 5i mit dem Emitter eines ersten Transistors 1 verbunden ist. Zwischen den beiden gemeinsam als Emitterwiderstand wirksamen Widerständen 4 und 5 und Massi. liegt ein über zwei von außen durch eine Leitungsbrücke verbindbare Anschlüsse 12 und 13 zuwhaltbarer Kondensator 14. Der Kollektor des Transistors ist sowohl über einen Widerstand 7 mit Masse als auch unmittelbar mit der Basis eines_tzweiten Transistor 2 vom komplementären Leitfähigkeitstyp verbunden. Der Emitter dieses Transistors 2 liegt unmittelbar an Masse, während sein Kollektor über zwei in Reihe geschaltete Widerstände 6 und 8 am Anschluß 15 für den positiven Pol der Betriebsspannungsquelle liegt Zwischen den beiden Widerständen G und 8 ist eine leitende Zuführung zur Basis des Transistors 1 vorgesehen. Die Ausgangssignalspannung wird zwischen dem Kollektor des Transistors 2 über einen Anschluß 11 und dem an Masse liegenden Anschluß 10 abgenommen. Anstelle des Widerstandes 3 kann auch ein Widerstand zwischen dem Emitter des Transistors 1 und dem Anschluß 10 vorgesehen sein.

Der Leitungsempfänger nach F i g. 1 besitzt ein definiertes Spannungsschwellwert-Schaltverhahen mit veränderbarer Hysteresis-Charakteristik, so daß er sich als universeller Schwellwertschalter einsetzen läßt

Steht zwischen den Anschlüssen 9 und 10 eine Signalspannung in der Größe bis ungefähr zur Betriebsspannung an, so ist aufgrund der Sperrung des Transistors 2 die Basis des Transistors 1 auf positiverem Potential als dessen Emitter, so daß der Transistor 1 auch gesperrt ist Am Ausgangsanschluß 11 steht somit bis zum Erreichen des Eingangs-Scrnvellwerts gegenüber Masse etwa die Betriebsspannung an und signalisiert eine logische Eins. Der Ausgang wirkt demnach gegenüber dem Eingang invertierend. Übersteigt nunmehr die Eingangssignalspannung die Betriebsspannung eindeutig, so wird der Transistor 1 in den leitenden Zustand gesteuert, da das Emitterpotential positiver ist als das anstehende Basispotential Durch diesen Schaltvorgang des Transistors 1 wird auch der Transistors 2 entsperrt, so daß zwischen den Ausgangsanschlüssen 11 und 10 keine wesentliche Spannung mehr auftritt Dadurch ist der Zustand einer logischen Null am Ausgang eingetreten. Der Leitungsempfänger wertet demnach nur ankommende Signale aus, die spannungsmäßig über dem Schwellwert liegen. Dieser Schwellwert liegt in der Größenordnung der Betriebsspannung, so daß auch eine dementsprechende statischen Störspannungssicherheit besteht. Durch die Zuschaltung des Kondensators 14 erhält man zusätzlich noch eine dynamische Störsicherheit. Durch die Einschaltung des Widerstands 8 in die Betriebsspannungszuführung wird eine Hysteresis beim Hin- und Rückkippen erreicht, die von der Größe des Widerstands 8 abhängig ist und sich somit verändern läßt.

In F i g. 2 ist ein Übertragungszrg mit einem Leitungsempfänger 18 dargestellt Der Leitungsempfänger 18 gestattet eine störsichere Übertragung von Logiksignalen über eine ungeschirmte Leitung 20 in Verbindung mit Schaltungsbaugruppen 16 und 19 in TTL/DTL-Technik am Anfang und Ende der Übertragungsstrecke. Mit I? ist ein Leitungstreiber bezeichnet, der das zu übertragende Signal mit der entsprechende.! Spannung niederohmig aufbereitet.

Bei Zusammenarbeit mit Bausteinen in der bekannten TTL/DTL-Technik kommt man mit der dafür vorgesehenen Stromversorgungsquelle aus.

Hiei7U 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Als elektronischer Schwellwertschalter wirksame Leitungsempfänger-Eingangsstufenbaugruppe, bestehend aus zwei von einer Betriebsspannungsquelle versorgten Transistoren komplementären Leitfähigkeitstyps und Widerständen, mit Außemanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Eingangsanschlüssen (9,10) für die Eingangssignalspannung die Emitter-Kollektorstrecke des ersten Transistors (1) mit einem Emitter-(4,5) und einem Kollektorwiderstand (7) liegt, daß an den Kollektor dieses Transistors (1) die Basis des zweiten Transistors (2) angeschlossen ist, dessen Kollektor über einen Kollektorwiderstand (6) am einen Pol (15) der Betriebsspannungsquelle liegt, mit dem auch die Basis des ersten Transistors (1) verbunden ist, daß der Emitter des zweiiten Transistors (JZ) am anderen Pol (10) der Betriebs-Spannungsquelle liegt und daß der eine Ausgangsanschluß (11) mit dem Kollektor des zweiiten Transistors (2) verbunden ist und der andere Ausgangsanschluß (10) zugleich denjenigen Eingangsanschluß bildet, an den auch der Kollektor des ersten Transistors (1) über den Kollektorwiderstand (7) geführt ist und der mit dem zweiten Pol der Beiriebsspannungsquelie verbunden ist.

2. Leitungsempfänger-Eingangsstufenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pol (Ιό) der Betriebsspannungsquelle Massepotential aufweist.

3. Leitungsempfänger-Eingangsstufenbaugruppe nach Anspruch I oder 2, dadur -h gekennzeichnet, daß zusätzlich zwischen den beiden Eingangsan-Schlüssen (9, 10) ein ohmscher Widerstand (3) eingeschaltet ist.

4. Leitungsempfänger-Eingangsstufenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwischen dem Emitter des ersten Transistors (1) und dem zweiten Pol (10) der Betriebsspannungsquelle ein Widerstand eingescha!

tet ist.

5. Leitungsempfänger-Eingangsstufenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterwiderstnnd des ersten Transistors (1) in zwei Reihen-Ein;telwiderstände (4, 5) aufgeteilt ist, zwischen die mit einem Anschluß ein Kondensator (14) angeschaltet ist, dessen anderer Anschluß am zweiten Eingangsanschluß( 10) liegt.

6. Leitungsempfänger-Eingangsstufenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführungsleitung zum Anschluß (15) für den ersten Pol der Betriebsspannungsquelle ein verhältnismäßig niederohmiger. einstellbarer Widerstand (8) eingeschaltet ist.

7. Leitungsempfänger-Eingangsstufenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge» kennzeichnet durch eine Ausführung in integrierter Dickschichtschaltung.