DE2364185A1

DE2364185A1 - Spannungsvergleichsschaltung

Info

Publication number: DE2364185A1
Application number: DE2364185A
Authority: DE
Inventors: Adel Abdel Aziz Ahmed
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1973-01-02
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1974-07-11
Also published as: AU472276B2; BR7310287D0; IT1002423B; DE2364185B2; AT343717B; JPS49102259A; FR2212549B1; US3816761A; CA1013037A; CH574187A5; AU6382973A; SE398786B; ATA2474A; GB1453038A; NL7317790A; FR2212549A1

Description

NACHQEREICHT

7648-73/Sch/Ba

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Spannungsvergleichsschaltung

Die Erfindung betrifft insbesondere Spannungsvergleichsschaltungen. Ein Totzonen-Komparator, wie er in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist, vergleicht ein Eingangssignalpotential sowohl mit einem hohen Bezugspegelpotential wie auch mit einem niedrigen Bezugspotential, wobei angenommen wird, daß das erstgenannte stärker positiv als das letztgenannte ist. Wenn das Eingangssignalpotential positiver als das hohe Bezugspegelpotential ist, dann nimmt das Ausgangssignal des !Comparators einen ersten Zustand, also einen ersten Ausgangspegel, ein. Ist das Eingangssignailpotential negativer als das niedrige Bezugspegel-, potential, dann nimmt das Ausgangssignal des Komparators einen zweiten Zustand ein, also einen zweiten Ausgangspegel, der sich von dem ersten unterscheidet. Liegt das Eingangssignal zwischen dem hohen und dem niedrigen Bezugspegel, d.h. in der Totzone, dann erfolgt keine Änderung des Zustandes des Ausgangssignals gegenüber seinem vorigen Zustand. Eine solche Totzone ist von

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ORIGJNAL INSPECTED

Vorteil, indem sie. den Komparator unempfindlich gegen Störungen niedrigen Pegels oder zufällig auftretende Signale macht, welche die Nutzkomponenten des Eingangssignals begleiten.

Um diese Totzoneneigenschaft zu erhalten, verwendet man in dem Komparator ein bistabiles Speicherelement - wie etwa einen bistabilen Schalter (Eccles-Jordan Schaltung) mit einem Paar Transistoren, deren Kollektoren und Basen über Kreuz gekoppelt sind. Ist das Eingangssignal positiver als das hohe Bezugspegelsignal, dann wird der bistabile Schalter in seinen ersten stabilen Zustand versetzt. Wenn das Eingangssignalpotential negativer als der niedrige Bezugssignalpegel ist, dann wird der bistabile Schalter in seinen zweiten stabilen Zustand zurückgeschaltet.

Bei einem programmierbaren Komparator, wo der hohe und der niedrige Bezugspegel verändert werden kann, beispielsweise durch eine außerhalb der integrierten Schaltung vorgesehene Schaltung, kann gelegentlich eine Fehlprogrammierung eintreten, indem beispielsweise der hohe Bezugspegel irrtümlicherweise auf ein Potential eingestellt wird, welches weniger positiv als der niedrige Bezugspegel ist. Dieser Fall kann insbesondere eintreten, wenn der hohe und der niedrige Bezugspegel fast gleich eingestellt sind'und, auf ein gemeinsames Besugspotential bezogen, wesentlich größer als der Unterschied tischen ihnen (die Totzone) sind. In einem solchen Fall ist es notwendig, daß die der bistabilen Schaltung gleichzeitig zugeführten Einstell- usid Rückstellsignale nicht zur Folge haben, daß die Ausgangseignale der bistabilen Schaltung auf irgendeinem Wert zwischen den beiden Pegeln, welche den stabilen Zuständen zugeordnet sind_y !hängen bleiben. Der Komparator darf nicht die Möglichkeit gtaiassen^ daß die bistabile Schaltung hängen bleibt, wenn die Einstell- land Rückstellsignale gleichzeitig zugeführt werden (mit Hässgeableiben ist ein Zustand gemeint, in dem die bistabile Schaltung in einem seiner stabilen Zustände festliegt und dann auf Einstell- und Rückstellsignale nicht mehr reagiert). Die Voraussehbarkeit des

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Ausgangssignals des !Comparators beim Durchlaufen der Totzone soll von einer Fehlprogrammierung unbeeinflußt bleiben.

Ein Gedanke der hier beschriebenen Erfindung liegt in. der Lösung dieses Problems durch die Verwendung einer Totzonenkomparatorschaltung, in welcher Einstell- und Rückstellsignale über eine einzige Leitung der bistabilen,Schaltung zugeführt werden, wobei eines erzeugt wird infolge eines Eingangssignalpegels, der positiver als ein hoher Bezugspegel ist, und das andere als Folge eines Eingangssignalspegels, der negativer als ein niedriger Bezugspegel ist. Einstell- und Rückstellsignal sind von entgegengesetzter Polarität, und eines erhält zwangsläufiger einen Maximalwert als das andere. Die bistabile Schaltung enthält Schaltungsteile zur Trennung der Einstellsignale von den Rückstellsignalen.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung liegt in der Ausschaltung des Problems einer teilweisen Auswirkung von Einstell- und Rückstellsignalen, die nicht genügend groß sind, um die bistabile Schaltung vollständig umzuschalten, auf die Komparatorausgangssignale. Ein Spannungskomparator überwacht den Zustand der bistabilen Schaltung und liefert Ausgangssignale, in denen nur dann Obergänge auftreten, wenn die bistabile Schaltung eindeutig ihren Zustand ändert.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Schaltung eines Komparators näher erläutert.

Die Eingänge T- und T, können an den positiven bzw. negativen Pol einer Betriebsspannungsguelle angeschlossen werden. Die mit den Anschlüssen T- und T₂ verbundenen Sammelleitungen werden als B+ bzw. B- Leitung bezeichnet. Die den Anschlüssen T- und T₂ zugeführten Potentiale sind B+ bzw. B-. Den Anschlüssen T₃ und T4 können ein hohes bzw. ein niedriges Bezugspotential zugeführt werden, welche zwischen den Potentialen B+ und B- liegen. Das hohe Bezugspotential wird normalerweise so gewählt,

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daß es positiver als das niedrige Bezugspotential ist. Das mit dem hohen und dem niedrigen Bezugspotential zu vergleichende Signalpotential wird dem Anschluß T₅ zugeführt.

Ein Anschluß T_ß ist über einen äußeren (nicht dargestellten) Widerstand an eine Potentialquelle angeschlossen, die ein positiveres Potential als B- liefert. Der Wert dieses äußeren Widerstandes ist so gewählt, daß er die Größe des Stromflusses durch die Teile der Komparatorschaltung bestimmt, wie im folgenden noch erläutert wird. Ein Anschluß T₇ dient als Stromsenke für den Anschluß T~ für den einen der beiden Ausgangszustände der Komparatorschaltung und kann beispielsweise an die Gateelektrode eines gesteuerten Siliziumschalters angeschlossen werden (der ebenfalls nicht dargestellt ist). Ein Anschluß Tg ist an einen gleichfalls nicht dargestellten äußeren Widerstand angeschlossen, der an eine Potentialquelle geführt ist, die ein positiveres Potential als B- liefert, und bestimmt die Strommenge, welche vom Anschluß T_ aufgenommen werden kann, wie ebenfalls aooh erläutert wird.

Ein erster und ein zweiter Spannungskomparator 10, 20 werden zum Vergleich des Eingangssignals mit dem hohen Bezugspotential bzw. dem niedrigen Bezugspotential verwendet. Der Spannungskomparator 1O umfaßt hauptsächlich einen emittergekoppelten Differenzverstärker mit npn-Transistoren 11 und 12. Das hohe Bezugspotential und die Eingang%signale werden den Basen der Transistoren 11 bzw. 12 über in Kollektorgrundschaltung betriebene Verstärkertransistoren 13 bzw. 14 zugeführt. Die Betriebsströme der Transistoren 11 und 12 werden durch den Kollektorstrom des npn-Transistors 15 bestimmt. Ein '"Stromspiegelverstärker" 16 mit einem als Diode geschalteten npn-Transistör 17 und einem pnp-Transistor 18 bildet die aktive Kollektorlast für die Komparatortransistoren 11 und 12.

Wenn das Eingangssignal am Anschluß T₅ positiver als das hohe

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Bezugspegelpotential am Anschluß T₃ wird, dann wird das Potential an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 12 und 18 weniger positiv. Es fällt so weit, bis es durch die in Reihe geschalteten Dioden 31 und 32 auf ein Potential 2V_nT, geklemmt wird, das weniger positiv als das Potential B+ ist. (V_ßE ist der Spannungsabfall am im Durchlaß betriebenen Basis-Emitter-Übergang eines Transistors bzw. im Falle der vorliegend beschriebenen Aus führung s form an einer integrierten Diode.) Diese Klemmwirkung verhindert eine Sättigung des Transistors 12.

Der Aufbau des Spannungskomparators 20 entspricht dem des Spannungskomparators 10 mit der Ausnahme, daß pnp-Transistören statt npn-Transistoren, und umgekehrt, verwendet sind. Die Komponenten 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 und 28 sind Gegenstücke zu den Komponenten 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 und 18. Wenn das Eingangssignal am Anschluß T^ negativer als das niedrige Bezugspotential am Anschluß T₄ wird, dann wird das Potential an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 22 und 2 8 positiver und steigt um den Betrag 1V_D_ über das Potential B-. Der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 33 klemmt das Potential an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 22 und 28 auf dieses Potential und verhindert eine Sättigung des Transistors 22.

Der Spannungskomparator 10 liefert ein negativ gerichtetes Signal an die Basis des in Emitteiflfrundschaltung betriebenen Verstärkertransistors 24 und spannt diesen so vor, daß seine Emitter*-Kollektor-Strecke stärker leitet _r wenn das Eingangssignal positiver als das hohe Bezugspotential ist. Der Spannungskomparator 20 liefert ein positiv gerichtetes Signal an die Basis des in Emittergrundschaltung betriebenen Verstärkertransistors 33 und spannt diesen so vor, daß seine Emitter-Kollektor-Strecke stärker leitet, wenn das Eingangssignal am Anschluß T,- negativer als das niedrige Bezugspotential am. Anschluß T₄ ist. Die Kollektoren der Transistoren 33 und 34 sind zusammengeführt und an eine einzige Steuerleitung 35 angeschlossen.

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Wenn der Transistor 33 leitet und der Transistor 34 nichtle'i-. tet, dann wird ein Einstellsignal über die Leitung 35 an die bistabile Schaltung 40 geliefert. Wenn andererseits der Transistor 34 leitet und der Transistor 33 gesperrt ist, dann wird ein Rückstellsignal über die Leitung 35 an die bistabile Schaltung 4O geliefert. Das heißt, daß bei einer normalen Programmierung des Komparators, wenn das Eingangssignal am Anschluß Tr positiver als das hohe Bezugspegelpotential ist, der bistabilen Schaltung 40 das Rückstellsignal zugeführt wird, und wenn das Eingangssignal negativer als der niedrige Bezugspegel ist, wird der bistabilen Schaltung 40 ein Einstellsignal zugeführt .

Wenn das hohe Bezugspegelpotential fälschlicherweise so eingestellt ist, daß es weniger positiv als das niedrige Bezugspotential ist, dann werden sowohl Einstell- als Rückstellsignalströme der einzigen Leitung 35 zugeführt. Das sich daraus ergebende Signal, das durch Summierung der Kollektorströme der Transistoren 33 und 34 in der Leitung 35 entsteht, kann nur sein: negativ, so daß die bistabile Schaltung 40 eingestellt wird, positiv, so daß die bistabile Schaltung 40 zurückgestellt wird, oder den Wert Null haben, so daß der Zustand der bistabilen Schaltung 40 unbeeinflußt bleibt. Es besteht somit keine Möglichkeit, dass Einstell- und Rückstellsignale gleichzeitig der bistabilen Schaltung 40 zugeführt werden und auf diese einwirken würden» Die bistabile Schaltung 40 wird infolge ihrer eigenen positiven Rückkopplung oder infolge des Klemmens einer der Basen ihrer Transistoren 41 und 42 immer in einen ihrer stabilen Zustände gebracht. Es besteht keine Möglichkeit, daß gleichzeitig analoge Einstell- und Rückstellsignale die bistabile Schaltung 40 derart vorspannen könnten, daß beide Transistoren 41 und 42 gleichseitig kontinuierlich leiten=

Wenn das Eingangssignal... am Anschluß T₅ zwischen den Bezugspegeln liegt, dann heben sich Einstell- und Rückstellsignal-

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ströme weitgehend gegenseitig auf, so daß der resultierende Strom nicht mehr ausreicht, um den Zustand der bistabilen Schaltung 4O zu ändern.

Liegt das Eingangssignal am Anschluß T₁- wesentlich unterhalb des niedrigen Bezugspegels, dann begrenzt ein pnp-Stromquellentransistor 39 den Emitterstrom im Verstärkertransistor 34 und begrenzt damit auch die Grcjßfe des Rückstellsignalstromes, welchen dessen Kollektor liefern kann. Wenn das Potential des Eingangssignals am Anschluß Tr stärker negativ als der niedrige Bezugspegel ist, dann kann der vom Kollektor des Transistors 33 gelieferte Einstellsignalstrom gegenüber dem Rückstellsignal vorherrschen und den Zustand der bistabilen Schaltung 40 korrigieren. Während eine Fehlprogrammierung also die Grenzen der Totzone einander näher bringt, so daß die Totzone nicht mehr die programmierte Größe hat, so wird die Totzone aber dennoch nicht eliminiert. Die bistabile Schaltung wird vielmehr noch zwischen ihrem Einstell- und Rückstellzustand hin und her geschaltet, wenn das Eingangssignal am Anschluß Tj. den am Anschluß T. liegenden niedrigen Bezugspegel überschreitet.

Die bistabile Schaltung 40 enthält Transistoren 41 und 42, deren Kollektoren und Basen über Kreuz gekoppelt sind. Die Emitter sind zusammengeschaltet und über die in Reihe geschalteten Dioden 43 und 44 an die Leitung B- geführt. Der Emitterstrom bei einem leitenden· Transistor 41, 42 hält einen Spannungsabfall von +2V₁₃₁, an den Dioden 43 und 44 aufrecht. Die npn-Transistoren 41 und 42 sind mit einer aktiven Kollektorlast dargestellt, welche durch die Konstantstrom-pnp-Transistoren 45 und 46 gebildet wird.

Die aus den Elementen 36, 37 und 38 bestehende Schaltung ist von besonderem Interesse. Sie sorgt für eine gegenseitige Trennung der Einstell- und Rückstellsignale durch eine Umkehr der Rückstellsignale, welche den Basen der Transistoren 41 bzw.

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-8-der bistabilen Schaltung 40 zugeführt werden.

Der negative Einstellsignalstrom, welcher der Leitung 35 zugeführt wird, wenn der Transistor 33 (aber nicht der Transistor 34) leitet, spannt den Basis-Emitter-Übergang des in Kollektorgrundschaitung betriebenen Verstärkertransistors 36 (ein pnp-Transistor) und die Diode 37 in Durchlaßrichtung vor und gelangt auf diese Weise zur Basis des Transistors 41. Hat der Einstellsignalstrom eine genügend große Amplitude, dann klemmt er die Basis des Transistors 41 unter Berücksichtigung des Durchlaßspannungsabfalls 2ν_π1_ (an der Diode 37 und am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 36) auf das Potential B-. Da der Emitter des Transistors 41 gegenüber dem Potential B- das Potential ⁺2V__E aufweist, ist sein Basis-Emitter-Übergang in Sperrichtung vorgespannt. Der Transistor 41 wird im gesperrten Zustand gehalten oder in diesen gebracht. Die bistabile Schal- . tung 40 befindet sich dann in ihrem Einstellzustand oder wird in diesen gebracht»

Der negative Einstellsignalstrom spannt den Basis-Emitter-Übergang des in Emittergrundschaltung betriebenen Verstärkertransistors 38, ein npn-Transistor, nicht in Durchlaßrichtung vor. Der Transistor 38 ist daher bei Zuführung eines Einstellsignalstromes zur Leitung 35 nichtleitend und hat keine Wirkung auf die bistabile Schaltung 40. ·

Ein positiver RuckstelIsignalstrom, welcher bei leitendem Transistor 34 (aber gesperrten Transistor 33) der Leitung 35 zugeführt wird, spannt den Basis-Emitter-Übergang des npn-Transistors 38 in Durchlaßrichtung vor und bringt diesen Transistor zum Leiten. Der Transistor 38 klemmt dann die Basis des Transistors 42 auf das Potential +2ν_ο_ am Emitter des Transistors 42. Wird dem Basis-Emitter-Übergang des Transistors 42 keine Durchlaßspannung zugeführt, dann bleibt er gesperrt. Die bistabile Schaltung 4O befindet sich dann in ihrem Rückstellzustand (oder wird in diesen gebracht).

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Der positive Rückstellsignalstrom spannt den Basis-Emitter-Übergang des pnp-Transistors 36 nicht in Durchlaßrichtung vor. Der Transistor 36 und die Diode 37 sind daher bei Zuführung eines Rückstellsignals zur Leitung 35 gesperrt, so daß keine Auswirkung auf die bistabile Schaltung 40 eintritt.

Die bistabile Schaltung 40 zeichnet sich durch eine positive Rückkopplung während des ümschaltens zwischen ihren stabilen Zuständen aus, die durch Zuführung von Einstell- und Rückstellsignalen bewirkt wird, so daß dieses Umschalten beschleunigt wird. Diese positive Rückkopplung erfolgt durch die Kreuzkopplung zwischen den Kollektoren und Basen der Transistoren 41 und 42. Ein solches Verhalten bistabiler Schaltungen ist in der Technik allgemein bekannt.

Die Diode 37 verhindert, daß der Kollektor-Basis'-tibergang des Transistors 42 während des Zuführens eines Einstellsignals zur bistabilen Schaltung 40 in Durchlaßrichtung gespannt wird, so daß die unerwünschte Erscheinung vermieden wird, daß zufällige Rückstellsignale gleichzeitig der bistabilen Schaltung zugeführt werden. Die Diode 37 kann auch durch einen geeignet bemessenen Widerstand ersetzt werden.

Die maximale Amplitude des Einstellstromes, welcher vom Kollektor des Transistors 33 geliefert wird, ist durch den verfügbaren Kollektorstrom des Transistors 36 abzüglich des Kollektorstroms des Transistors 32 begrenzt, der während des Einstellzustandes leitet.

Es sei nun auf ein Problem eingegangen, das auftritt, wenn die der bistabilen Schaltung 40 zugeführten Einstell- und Rückstellsignale keine steilen Flanken haben. Ein langsam ansteigendes Einstell- oder Rückstellsignal kann eine leichte Veränderung der Ausgangssignalpotentiale an den Kollektoren der Transistoren 41 Und 42 zur Folge haben, ohne jedoch den Zustand der bistabilen Schaltung 40 umzuschalten. Ein solches Verhalten ist uner-

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wünscht, da die Reaktion im Ausgangssignal der bistabilen Schaltung auf das Einstell- oder Rückstellsignal am Anschluß T₇ auftritt. Wenn die Steuerelektrode eines Sehalterelementes, wie etwa eines gesteuerten Siliziumgleichrichters, an den Anschluß Τ™ angeschlossen ist, dann könnte dieses Schalterelement fehlerhafterweise durch dieses übertragene Einstell- oder Rückstellsignal umgeschaltet werden.

Zur Beseitigung dieses Problems werden die Ausgangssignalpotentiale an den Kollektoren der Transistoren 41 und 42 einem Spannungskomparator 50 zugeführt, welcher der Kurvenformung dient. Im einzelnen stehen die Ausgangspotentiale der bistabilen Schaltung 40 an den Kollektoren der Transistoren 41 und 42 im Gegentakt zur Verfügung und werden den Basen der Transistoren 51 bzw. 52 zugeführt. Diese Transistoren 51 und 52 sind als emittergekoppelter Differenzverstärker geschaltet. Die zusammengeschalteten Emitter der Transistoren 51 und 52 führen einen konstanten Strom, der als Kollektorstrom im npn-Transistor 53 fließt. Ein Stromspiege!verstärker 54 mit einem als Diode geschalteten pnp-Transistor 55 und einem pnp-Transistor 56 bildet die aktive Kollektorlast für die Transistoren 51 und 52. '

Ist aas der Basis des Transistors 52 zugeführte Signalpotential positiver als das der Basis des Transistors 51 zugeführte, dann wird das Potential an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 52 und 56 stärker negativ. Es kann jedoch wegen der Klemmwirkung der beiden in Reihe geschalteten Dioden 57 und 58 nicht stärker negativ als 2V_ßE als das Potential B+ werden. Dadurch wird ein Sättigen des Transistors 52 verhindert.

Für den Fall, daß die Transistoren 41 und 42 der bistabilen Schaltung Siliziumtransistoren sind und in Emittergrundschaltung Durchlaßstromverstärkungen im Bereich von 20 bis 1Q00 haben (ein Bereich, der praktisch sämtliche npn-Transistören, die in integrierter Schaltung auf einem p-le±tenden Substrat hergestellt sind, einschließt) haben Berechnungen und Messungen gezeigt,

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daß die bistabile Schaltung 40 einen einmal eingeleiteten Umschalt'vorgang zwischen ihren beiden Zuständen immer vollendet _r wenn die Spannungsdifferenz an den Basen kleiner als 400 mV ist. Wenn also die Empfindlichkeit des nachfolgenden Spannungskomparators 50 und der nachfolgenden Verstärkertransistoren 60, 61, 62 und 63 genügend hoch ist, um eine vollständige Umschaltung zu bewirken, wenn die Differenz, der Basisspannungen der Transistoren 51 und 52 innerhalb dieses Bereichs von 400 mV liegt, dann werden Zweideutigkeiten im Ausgangssignal am Anschluß 7 infolge einer Vermischung von Einstell- und Rückstellsignalanteilen vermieden.

Infolge des Fehlens von Widerständen in den Basis- und Emitterkreisen der Transistoren der bistabilen Schaltung 40 werden die Ausgangspotentiale für den nachfolgenden Komparator 50 genauer eingehalten. Die Ausgangssignalpotentiale sind einzig durch die Basis-Emitter-Durchlaßspannungen V„„ der zusammenpassenden Transistoren 41 und 42 bestimmt. Unterschiede zwischen den V_ßE Potentialen sind bekannterweise die am genauesten in integrierten Schaltungen definierten Parameter.

Das Ausgangssignal des Komparators 50 wird der Basis des in Emittergrundschaltung betriebenen pnp-Transistörs 60 zugeführt. Dieser Transistor wird voll in seinen Leitungszustand vorgespannt, wenn das an seiner Basis liegende Signal um mehr als 2V_n^, negativ als das· Potential B+ wird. In diesem Zustand wird

sein Emitterstrom durch den Kollektorstrom des als Konstantstromquelle geschalteten pnp-Transistors 24 begrenzt. Der Kollektorstrom des Transistors 60 wird über die hintereinandergeschalteten Kollektorverstärkertransistoren 61 , 62 zur Basis des mit geerdetem Emitter betriebenen Transistors 63 geführt. Die Stromquellentransistoren 65, 66 und 67 ziehen die Basen der Transistoren 61, 62 bzw. 63 nach unten, wenn keine Durchlaßvorspannungsströme anliegen. Die Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 65, 66 und 67 bilden also Stromwege zur Entladung ge-

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^> speicherter Basis-Exnitter-Ladungen aus den Transistoren 61 , 62 und 63, wenn diese aus ihrem Leitungszustand herausgesteuert werden. Der Widerstand 68 begrenzt Basis und Kollektorströme der Transistoren 65, 66 und 67 auf wenige Mikroampere, die für diesen Zweck erforderlich sind. Die Transistoren 65, 66 und 67 können kleinere Abmessungen als die anderen npn-Transistoren der integrierten Schaltung haben.

Der Transistor 63 besteht typischerweise aus mehreren Einzeltransistoren mit zusammengeschalteten Kollektoren, Basen und Emittern, so daß sich die Verlustleistung über eine größere Fläche des integrierten Schaltungsplättchens verteilt. Der dem Anschluß Τ« zugeführte Strom bestimmt den verfügbaren Basisstrom des Transistors 63 und begrenzt dessen Ausgangskollektorstrom, der dem Anschluß T₇ zugeführt wird. Der dem Anschluß Tg zugeführte Strom wird normalerweise nicht größer als notwendig gewählt, so daß die integrierte Schaltung gegen eine zufällige Berührung des Anschlusses T- mit einem positiveren Potential als B- geschützt ist.

Ein dem Anschluß T_g zugeführter positiver Vorspannungsstrom hat eine gewisse Größe eines Durchlaßspannungsabfalls V_,„ am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 70 zur Folge, der erforderlich ist, damit sein Kollektorstrom praktisch gleich diesem Vorspannungsstrom ist. Dieser Spannungsabfall V__E wird Basis und Emitter der Transistoren 15, 53 und 71 zugeführt, so daß deren Kollektorströme proportional dem an Anschluß T_fi zugeführten Strom sind. Dieses Potential V _, wird auch zur Vorspannung der Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren 65, 66 und 67 verwendet.

Der Kcilektorstrom des Transistors 71 spannt den Basis-Emitterübergang des pnp-Transistors 72 in Durchlaßrichtung vor, so daß ein Spannungsabfall V_ßE an diesem entsteht und der Koliektorstrom des Transistors 72 praktisch dieselbe Größe wie im Tran-

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sistor 71 hat. Dieses den Basis-Emitter-Übergängen der Transistoren 25, 39, 45, 46 und 64 zugeführte Potential V-„ spannt diese Transistoren so vor, daß ihre Kollektorströme proportional demjenigen des Transistors 72 sind. Die Vorspannungsfunktionen wie sie hier und im vorigen Absatz beschrieben sind, sind dem integrierte Schaltungen entwerfenden Ingenieur vertraut .

Es ist diesen Konstrukteuren auch geläufig, daß die Dioden 31, 32, 37, 43, 44, 57 und 58 auch mit Transistoren realisiert werden können, deren Basen mit ihren Kollektoren verbunden sind, wie dies im Zusammenhang mit dem Transistor 27 beschrieben worden war.

Die gesamte Schaltung kann auch so aufgebaut werden, daß ihre Transistoren durch solche vom jeweils entgegengesetzten Schaltungstyp ersetzt werden. In diesem Falle würden die Potentiale B+ und B- entsprechend den Anschlüssen T₂ bzw. T₁ zugeführt. Der Anschluß T- würde als Stromquelle und nicht als Stromsenke dienen. Alternativ können in der Schaltung auch nur die Elemente 51, 52, 53, 55, 56, 57, 58, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66 und 67 durch Elemente des entgegengesetzten Leitungstyps ersetzt werden, so daß am Anschluß 7 eine Stromquelle statt einer Stromsenke zur Verfügung steht.

Andere Abwandlungen bestehen im Vertauschen der Verbindungen der Kollektoren der Transistoren 51 und 52 mit dem Stromspiegelverstärker 54 und dem Verstärkertransistor 60. Der Anschluß T-bildet dann eine niederohmige Stromsenke, wenn das am Anschluß T₅ zugeführte Eingangssignal negativer als der niedrige Signalpegel ist, ist das Potential des Eingangssignals positiver als der hohe Eingangssignalpegel, dann ist dies nicht der Fall.

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Claims

NACHQEREICHT

-14-Patentansprüche

/ 1wSpannungsvergleichsschaltung, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale; ein erster Spannungskomparator (10) zum Vergleich eines Eingangssignalpegels mit einem ersten Bezugspegel und zur Erzeugung eines Einstellsignals, wenn der Eingangssignalpegel positiver als der erste Bezugspegel ist, durch einen zweiten Spannungskomparator (20) zum Vergleich des Eingangssignalpegels mit einem zweiten Bezugspegel und zur Erzeugung eines Rückstellsignals, wenn der Eingangssignalpegel negativer als der zweite Bezugspegel ist, und durch eine bistabile Schaltung (40), welche durch das Einstellsignal in einen ihrer stabilen Zustände und durch das Rückstellsignal in den anderen stabilen Zustand gebracht wird.
2) Spannungsvergleichsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Spannungskomparator (10,20) das Einstell- und Rückstellsignal mit einander entgegengesetzter Polarität und mit unterschiedlichen Amplituden liefern, daß eine Summierschaltung (33,34) vorgesehen ist, welcher das Einstell- und Rückstellsignal vom ersten und zweiten Spannungskomparator zugeführt wird und welche diese Signale zu einem zusammengesetzten Signal auf einer einzigen Leitung (55) addiert, daß ein erster Gleichrichter (38) zumTrennen des Einstellsignals aus dem zusammengesetzten Signal und zur Zuführung des Einstellsignals zur bistabilen Schaltung (40) und ein zweiter Gleichrichter (36,37) zum Trennen des Rückstellsigirals aus dem zusammengesetzten Signal und zur Zuführung des Rückstellsignals zu der bistabilen Schaltung (40) vorgesehen sind.
3) Spannungsvergleichsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Schaltung (40) einen ersten (41) und einen zweiten (42) emittergekoppelten Transistor eines ersten Leitungstyps aufweist, deren jeder mit seiner Basis an den KoI-

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lektor des anderen angeschlossen ist, daß der erste Gleichrichter (38) einen dritten Transistor vom ersten Leitungstyp enthält, dessen Kollektor und Emitter mit Basis bzw. Emitter des zweiten Transistors (42) gekoppelt ist, daß der zweite Gleichrichter (36,37) einen vierten, in Kollektorgrundschaltung betriebenen Transistor (36),..eines zweiten, entgegengesetzten Leitungstyps aufweist, dessen Emitter mit der Basis des ersten Transistors (41) über eine Diode (37) verbunden ist, die so gepolt ist, daß sie durch den Emitterstrom des vierten Transistors (36) in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, und daß die Basen des dritten und des vierten Transistors (38,36) an eine gemeinsame Leitung angeschlossen sind, welche ihnen das zusammengesetzte Signal zuführt.
4) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Spannungskomparator (50) vorgesehen ist, dessen Eingang an die bistabile Schaltung (40) angeschlossen ist und der den Zustand der bistabilen Schaltung abfühlt und ein Ausgangssignal liefert, welches immer nur einen von zwei Werten annimmt und den Zustand der bistabilen Schaltung wiedergibt und unabhängig von einem teilweisen Ansprechen der bistabilen Schaltung auf entweder das Einstell- oder Rückstellsignal ist.

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