DE2364185B2 - Spannungsvergleichsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungsvergleichs-■ schaltung wie sie im Anspruch 1 vorausgesetzt ist.

Eine derartige Schaltung ist in der US-PS 36 39 779 beschrieben. Eine derartige Spannungsvergleichsschaltung hat ein definiertes Hystereseverhalten, indem ein Eingangssignal sowohl mit einem hohen als auch mit einem niedrigen ßezugspege! verglichen wird, deren erster positiver als der zweite ist Wenn das Eingangssignalpoitential positiver als das hohe Bezugspegelpotentia! ist, dann nimmt das Ausgangssignai der Vergleichsschaltung einen ersten Zustand, also einen ersten Ausgangspege!, ein. Ist das Eingangssignalpotential negativer als das niedrige Bezugspegelpotential, dann nimmt das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 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 oder dem Hystereüebereich, dann erfolgt keine Änderung des Zustandes des Ausgangssignals gegenüber seinem vorigen Zustand. Eme solche Totzone ist von Vorteil, indem sie die Vergleichsschaltung unempfindlich gegen Störungen niedrigen Pegels oder zufällig auftretende Signale macht, welche die Nutzkomponenten des Eingangssignals begleiten.

Um diese Hystereseeigenschaft zu erhalten, verwendet man 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 der bekannten Schaltung werden die Ausgangssignale der beiden Spannungskomparatoren gesondert dem Einstell- bzw. Rücksteileingang der bistabilen Schaltung zugeführt, was normalerweise bei genügend weit auseinanderbiegenden Bezugspegeln auch nicht zu Schwierigkeiten führt, da dann sichergestellt ist. daß nur immer einer der Spannungskomparaioren ein Umschaltsignal für die bistabile Schaltung liefert.

Liegen dagegen die beiden Bezugspegel nahe beieinander, dann kann infolge toleranz- oder temperaturbedingter Abweichungen der Schaltungsparameter ein Zustand eintreten, in welchem beide Komparatoren gleichzeitig ein Umschaltsignal für die bistabile Schaltung liefern, die dann nicht weiß, was sie tun soll. Ein solcher Fall kann .ber auch dann eintreten, wenn die Bezugspegel nicht festliegen, wie dies bei der Schaltung gemäß US-PS 36 39 779 der Fall ist, sondern wenn sie einstellbar sind und bei einer derartigen Einstellung ein Bedienungsfehler unterläuft.

Bei einem programmierbaren Komparator, wo der hohe und der niedrige Bezugspegel verändert werden kann, beispielsweise durch eine außerhalb der integrierten Schaltung vorgesehene Schaltung, kann nämlich eine Fehlprogrammierung eintreten, indem beispielsweise der hohe Bezugspegei irrtümlicherweise auf ein Potential eingestellt wird, welches weniger positiv a! der niedrige Bezugspegel ist. Dieser Fall kann insbe sondere eintreten, wenn der hohe und der niedrige Buzugspegel fast gleich eingestellt sind und, auf ein ge meinsames Bezugspoiential bezogen, wesentlich grö ßer als der Unterschied zwischen ihnen (die Totzone) sind. In einem -olchen Fall ist es notwendig, daß die der

bistabilen Schaltung gleichzeitig zugeführten Einstell- und Rückstellsignale nicht zur Folge haben, daß die Ausgangssignale der bistabilen Schaltung auf irgendeinem Wert zwischen den beiden Pegeln, welche den stabilen Zuständen zugeordnet sind, hängen bleiben. Die Vergleichsschaltung darf nicht die Möglichkeit zulassen, daß die bistabile Schaltung hängen bleibt, wenn die Einstell- und Rückstellsignale gleichzeitig zugeführt werden (mit Hängenbleiben ist ein Zustar.d gemeint, in dem die bistabile Schaltung in einem seiner stabilen Zustände festliegt und dann auf Einstell- und Rückstellsignale nicht mehr reagiert). Die Voraussehbarkeit des Ausgangssignals des !Comparators beim Durchlaufen der Totzone soll vor: einer Fehlprogrammierung unbeeinflußt bleiben.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Vergleichsschaltung zu schaffen, bei welcher unnormale Betriebszustände infolge von Bedienungsfehlern oder Änderungen der Schaltungsparameter nicht auftreten. Piese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hier schafft die Erfindung eine Verbesserung, indem $ie auch in solchen Fällen mangelnder Eindeutigkeit der Komparatorausgangssignale unerwünschte Betriebszustände der bistabilen Schaltung vermeidet. Dies wrd durch die Zusammenfassung der beiden Komparatorausgangssignale auf einer einzigen Leitung und anschließende Wiederaufspaltung in die beiden Steuersignale für die bistabile Schaltung erreicht. Infolge dieser erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die bistabile Schaltung nur eingestellt oder rückgestellt werden oder ihren letzten Zustand beibehalten, jedoch nicht in einem Undefinierten Zwischenzustand hängen bleiben, wie dies bei gleichzeitiger Zuführung zweier Umschaltsignale an den beiden Eingängen einer bistabilen Schaltung auftreten kann.

Ein weitere! 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 Übergänge auftreten, wenn die bistabile Schaltung eindeutig ihren Zustand ändert.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Schaltung eines Komparator näher erläutert.

Die Eingänge Γι und Ti können an den positiven bzw. negativen Pol einer Betriebsspannungsquelle angeschlossen werden. Die mit den Anschlüssen Γι und Ti verbundenen Sammelleitungen werden als 0+ bzw. B- Leitung bezeichnet. Die den Anschlüssen Ti und Ti zugeführten Potentiale sind B+ bzw. B-. Den Anschlüssen Ti und Ta können ein hohes bzw. ein niedriges Bezugspotential zugeführt werden, welche zwisehen den Potentialen B+ und B- liegen. Das hohe Bezugspotential wird normalerweise so gewählt, daß es positiver als das niedrige Bezugspotential ist. Das mit dem hohen und dem niedrigen Bezugspotential zu vergleichende Signalpotential wird dem Anschluß Ti zügeführt.

Ein Anschluß Γ6 ist über einen äußeren (nicht dargestellten) Widerstand an eine Potentialquelle auge schlossen, 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 wird. Ein Anschluß Tr dient als Stromsenkc für den Anschluß Ti 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 Ts 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 Ti aufgenommen werden kann, wie ebenfalls noch 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 10 umfaßt hauptsächlich einen emittergekoppelten Differenzverstärker mit npn-Transistoren 11 und 12. Das hohe Bezugspotential und die Eingangssignale werden den Basen der Transistoren 11 bzw. 12 über in Kollektorgrundschaltung betriebene Verstärkertransistoren 13 bzw. 14 zugeführt. Die Betriebsströme der Transistoren 11 und i2 werden durch den Kollektorstrom des npn-Transistors 15 bestimmt. Ein »Stromspiegeiverstärker« 16 mit einem als Diode geschalteten pnp-Transistor 17 und einem pnp-Transistor 18 bildet die aktive Kollektorlast für die Komparatortransistoren 11 und 12.

Wenn das Eingangssignal am Anschluß Γ5 positiver als das hohe Bezugspegelpotential am Anschluß Ti 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 2 Vet geklemmt wird, das weniger positiv als das Potential B+ ist. (Vm ist der Spannungsabfall am im Durchlaß betriebenen Basis-Emitter-Übergang eines Transistors bzw. im Falle der vorliegend beschriebenen Ausführungsform 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-Transistoren statt npn-Transistoren, und umgekehrt, verwendet sind. Die Komponenten 21, 22,21,24, 25,26, 27 und 28 sind Gegenstücke zu den Komponenten 11,12,13,14,15,16,17 und 18. Wenn das Eingangssignal am Anschluß Ts negativer als das niedrige Bezugspotential am Anschluß Ta wird, dann wird das Potential an den zusammengeschalteten Kollektoren der Transistoren 22 und 28 positiver und steigt um den Betrag 1 Vbe 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 Emittergrundschaltung betriebenen Verstärkertransistors 34 und spannt diesen so vor, daß seine Emitter-Kollektor-Strecke stärker leitet, 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 7"; negativer als das niedrige Bc?ugspotential am Anschluß Ta ist. Die Kollektoren der Transistoren 33 und 34 sind zusammengeführt und an eine einzige Steuerleitung 35 angeschlossen.

Wenn der Transistor 33 leitet und der Transistor nicht leitet, dann wird ein Einstellsignal über die Lei-

tung 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 40 geliefert. Das heißt, daß bei einer normalen Programmierung des Komparators, wenn das Eingangssignal am Anschluß Ti 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 sowohS Einstell- als Rückstellsignalsiröme 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 gleichzeitig kontinuierlich leiten.

Wenn das Eingangssignal am Anschluß Τ=· zwischen den Bezugspegeln liegt, dann heben sich Einstell- und Rückstellsignalströme weitgehend gegenseitig auf. so daß der resultierende Strom nicht mehr ausreicht, um den Zustand der bistabilen Schaltung 40 zu ändern.

Liegt das Eingangssignal am Anschluß Ts wesentlich unterhalb des niedrigen Bezugspegels, dann begrenzt ein pnp-Stromquellentransistor 39 den Emitterstrom im Verstärkertransistor 34 und begrenzt damit auch die Größe des Rückstellsignalstromes. welchen dessen Kollektor liefern kann. Wenn das Potential des Eingangssignals am Anschluß 7s stärker negativ als der niedrige Bezugspegel ist dann kann der vom Kollektor des Transistors 33 gelieferte Einstellsignalstrom gegenüber dem Rückstellsignal vorherrschenden 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 hergeschaltet wenn das Eingangssignal am Anschluß 7s den am Anschluß 7ϊ 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 + 2 Vbe an den Dioden 43 und 44 aufrecht Die npn-Transistoren 41 und 42 sind mit einer aktiven Kollektorlast dargestellt welche durch die Konstantstrompnp-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. 42 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 Kollektorgrundschaltung 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 dir Basis des Transistors 41 unter Berücksichtigung des DurchlaßspannungsabfalK 2 Vbe (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 + 2 Vbe aufweist ist sein Basis-Emitter-Übergang in Sperrichtung vorgespannt. Der Transistor 41 wird im gesperrten Zustand gehalten oder in diesen gebracht.

Die bistabile Schaltung 40 befindet sich dann in ihrem Einstellzustand oder wird in diesen gebracht.

Der negative Einstellsignalstrom spannt den Basis-

Z5 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 Rückstellsignalstrom. welcher bei leitendem Transistor 34 (aber gesperrten Transistor 33) der Leitung 35 zugeführt wird, spannt den Basis-Emhter-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 + 2 Vbf am Emitter des Transistors 42. Wird dem Basis-Emitter-Obcrgang des Transistors 42 keine Durchlaßspannung zugeführt, dann bleibt er gesperrt. Die bistabile Schaltung 40 befindet sich d3r.n in ihrem Rückstellzustand (oder wird in diesen gebracht).

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 Rückstcllsignals zur Leitung 35 gesperrt, so daß keine Auswirkung auf die bistabile Schaltung 40 eintritt.

Die bistabile Schaltung 40 zeichnet sich durch eine positive Rückkopplung wälvvnd des Umschaltern zwischen ihren stabilen Zuständen aus. die durch Zuführung von Einstcll- und Rückstcllsignalen bewirkt wird so daß dieses Umschalten beschleunigt wird. Diese positive Rückkopplung erfolgt durch die Krcuzkopplunt

zwischen den Kollektoren und Basen der Transistorer 41 und 42. Ein solches Verhalten bistabiler Schaltunger ist in der Technik allgemein bekannt

Die Diode 37 verhindert daß der Kollektor-Basis Übergang des Transistors 42 während des Zuführen:

eines Einstellsignals zur bistabilen Schaltung 40 it Durchlaßrichtung gespannt wird, so daß die uner wünschte Erscheinung vermieden wird, daß zufällig! Rückstellsignalc gleichzeitig der bistabilen Schaltunj zugeführt werden. Die Diode 37 kann auch durch einei geeignet bemessenen Widerstand ersetzt werden.

Die maximale Amplitude des F.instcllstronies. wel eher vom Kollektor des Transistors 33 geliefert wire ist durch den verfügbaren Kollckiorsirom des Transi

stors 36 abzüglich des Kollektorstroms des Transistors 33 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 Transisoren 41 und 42 zur Folge haben, ohne jedoch den Zustand der bistabilen Schaltung 40 umzuschalten. Ein solches Verhalten ist unerwünscht, da die Reaktion im Ausgangssignal der bistabilen Schaltung auf das Einstell- oder Rückstellsignal am Anschluß Ti auftritt. Wenn die Steuerelektrode eines Schalterelementes, wie etwa eines gesteuerten Siliziumgleichrichters, an den Anschluß Ti 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 Stromspiegelverstärker 54 mit einem als Diode geschalteten pnp-Transistor !55 und einem pnp-Transistor 56 bildet die aktive Kollektorlast für die Transistoren 51 und 52.

1st das 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 2 Vbe 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 1000 haben (ein Bereich, der praktisch sämtliche npn-Transistoren, die in integrierter Schaltung auf einem p-leitenden Substrat hergestellt sind, einschließt) haben Berechnungen und Messungen gezeigt, daß die bistabile Schaltung 40 einen einmal eingeleiteten Umschaltvorgang zwischen ihren beiden Zuständen immer vollendet, wenn die Spannungsdifferenz an den Basen kleiner als 40OmV 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 40OmV liegt dann werden Zweideutigkeiten im Ausgangssigna] am Anschluß Ti 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 fur den nachfolgenden Komparator 50 genauer eingehalten. Die Ausgangssignalpotentiale sind einzig durch die Basis-Emitter-Durchlaßspannungen Vbe der zusammenpassenden Transistoren 41 und 42 bestimmt. Unterschiede zwischen den Vbe Potentialen sind bekannterweise die am genauesten in integrierten Schaltungen definierten Parameter.

Das Ausgangssignal des Komparators 50 wird der Bais des in Emittergrundschaltung betriebenen pnp-Transistors 60 zugeführt. Dieser Transistor wird voll in seinen Leitungszustand vorgespannt wenn das an seiner Basis liegende Signal um mehr als 2 Vbe negativ als das Potential B+ wird. In diesem Zustand wird sein Emitterstrom durch den KoUekiorstrom des als Konstantstromquelle geschalteten pnp-Transistors 64 begrenzt Der Kollektorstrom des Transistors 60 wird über die hintereinandergeschaltetcn 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 Durchlaßvorspannungströme anliegen. Die Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 65,66 und 67 bilden also Stromwege zur Entladung gespeicherter Basis-Emitter-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 Abmes sungen 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 Räche des integrierten Schaltungsplättchens verteilt Der dem Anschluß Ts zugeführte Strom bestimmt den verfügbaren Basisstrom des Transistors 63 und begrenzt dessen Ausgangskollektorstrom, der dem Anschluß 77 zugeführt wird. Der dem Anschluß Tb zugeführte Strom wird normaierweise nicht größer als notwendig gewählt, so daß die integrierte Schaltung gegen eine zufällige Berührung des Anschlusses 77 mit einem positiveren Potential als B — geschützt ist

Ein den. Anschluß 7β zugeführter positiver Vorspannungsstrom hat eine gewisse Größe eines Durchlaßspannungsabfalls Vee am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 70 zur Folge, der erforderlich ist damit sein KoHektorstrom praktisch gleich diesem Vorspannungsstrom ist Dieser Spannungsabfall Vbe wird Basis und Emitter der Transistoren 15, 53 und 71 zugeführt se daß deren Kollektorströme proportional dem an An Schluß Te zugeführten Strom sind. Dieses Potential Vbi wird auch zur Vorspannung der Basis-Emitter-Ober gange der Transistoren 65,66 und 67 verwendet.

Der Kollektorstrom des Transistors 71 spannt dei Basis-Emitter-Übergang des pnp-Transistors 72 ii Durchlaßrichtung vor, so daß ein Spannungsabfall Vbi an diesem entsteht und der Kollektorstrom des Transä stors 72 praktisch dieselbe Größe wie im Transistor 7 hat Dieses den Basis-Emitter-Übergängen der Transi stören 25, 39, 45, 46 und 64 zugeführte Potential Vb spannt diese Transistoren so vor, daß ihre Kollektor ströme proportional demjenigen des Transistors T. sind. Die Vorspannungsfunktionen, wie sie hier und in vorigen Absatz beschrieben sind, sind dem integriert Schaltungen entwerfenden Ingenieur vertraut

Es ist diesen Konstrukteuren auch geläufig, daß di Dioden 31,3?, 37,413,44,57 und 58 auch mit Transisto

ren realisiert werden können, deren Basen mit ihren Kollektoren verbunden sind, wie dies im Zusammen hang 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 Ti bzw. Γι zugeführt. Der Anschluß Ti 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 entgegenge-

10

sei/icn 1 .eiliiiijistNps crsei/i werden, so daß am Anschlull 7 eine Stromquelle stall einer Siromscnkc /ur Verfügung steht.

Andere Abwandlungen bestehen im Vertauschen der

s Verbindungen der Kollektoren der Transisotoren 51 und ii2 mit dem Stromspiegelverstärker 54 und dem Verstärkertransistor 60. Der Anschluß Ti bildet dann eine niederohmige Stromsenke, wenn das am Anschluß Ts zugeführte Eingangssignal negativer als der niedrige

ίο Signalpegel ist, ist das Potential des Eingangssignals positiver als der hohe Eingangssignalpegel, dann ist dies nicht der Fall.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: 23

1. Spannungsvergleichsschaltung mit einem ersten Spannungskomparator zum Vergleich eines Eingangssignalpegels mit einem ersten Bezugspegel und zur Erzeugung eines Einstellsignals, wenn der Eingangssignalpegel positiver als der erste Bezugspegel ist, und einen zweiten Spannungskomparator zum Vergleich des Eingangssignalpegels nsit einem zweiten Bezugspegel und zur Erzeugung eines Rückstellsignals, wenn der Eingangssignalpegel negativer als der zweite Bezugspegel ist, und mit einer bistabilen Schaltung, welche durch das Ehistellsignal in einen ihrer stabilen Zustände und durch das Rückstellsignal in den anderen stabilen Zustand gebracht wird, dadurch gekennzeichne i>, daß der erste und der zweite Spannungskomparator (10, 20) das Einstell- und Rückstellsignal miteinander entgegengesetzter Polarität und mit unter- «chiedlichen Amplituden liefern, daß eine Summier-•chaltung (33, 34) vorgesehen ist, welcher das Eiri-Itell- und Rückstellsignal vom ersten und zweiten Spannungskomparator zugeführt wird und welche diese Signale zu einem zusammengesetzten Signal auf einer einzigen Leitung (35) addiert, daß ein erster Gleichrichter (38) zum Trennen des Einstellsignals aus dem zusammengesetzten Signal und zur Zuführung des Einstellsignals zur bistabilen Schaltung (40) und ein zweiter Gleichrichter (36,37) zum Trennen des Rückstellsignals aus dem zusammengesetzten Signal und zur Zuführung des Rückstellsignals zu der bistabilen Schaltung (40) vorgesehen sind.

2. Spannungsvergleichsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Schallung (40) einen ersten (41) und einen zweiten (42) emittergekoppelten Transistor eines ersten Leitungstyps aufweist, deren jeder mit seiner Basis an den Kollektor 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 viertem Transistors (38,36) an eine gemeinsame Leitung angeschlossen sind, welche ihnen das zusammengesetzte Signal zuführt. 5!i

3. Spannungsvergleichsschaltung 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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