DE2418079A1 - Binaere frequenzteilerstufe - Google Patents

Binaere frequenzteilerstufe

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DE2418079A1 DE19742418079 DE2418079A DE2418079A1 DE 2418079 A1 DE2418079 A1 DE 2418079A1 DE 19742418079 DE19742418079 DE 19742418079 DE 2418079 A DE2418079 A DE 2418079A DE 2418079 A1 DE2418079 A1 DE 2418079A1
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Description

Deutsche ITT Industrΐεε GmbH H. Herrmann -
78 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19 Go/ra
5. April 1974
DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG • . FREIBURG I. BR.
Binäre Frequenzteilerstufe
Die Erfindung beschäftigt sich mit einer binären Frequenzteilerstufe,, die in Injektionslogik monolithisch integrierbar ist. In der englischsprachigen Literatur wird diese als "Integrated Injection Logic (I2L)" - vgl. "Philips tech.rev." 33, Nr. 3 (1973), Seiten ΐέ bis 85 - oder auch "Merged Transistor Logic" - vgl. "1972 IEEE International Solid-state Circuits Conference" Digest of Technical Papers, Seiten 90 bis 93- bezeichnet. In gleichem Zusammenhang wäre auf die DT-OS 2 021 824 zu verweisen. Das Hauptmerkmal dieses Ausbildungsprinzips ist ein Injektor, der als Teil einer lateralen Transistorstruktur den Stromfluß in einem vertikalen invers betriebenen Transistor, dessen Kollektor also an der Halbleiteroberfläche liegt, steuert. Dieser Injektor kann im Ersatzschaltbild als Ersatzschaltbildtransistor dargestellt werden, dessen Basis auf Emitterpotential des betreffenden vertikalen Transistors und dessen Kollektor an der Basis dieses vertikalen Transistors liegt.
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Vorteile dieses vorstehend erwähnten Ausbildungsprinzips sind ein relativ geringer Oberflächenbedarf an Halbleitermaterial und die Möglichkeit der leichten Realisierbarkeit von digitalen Schaltungen mit Mehrfachkollektortransistoren in normaler Planardiffusionstechnik ohne Widerstände und Kondensatoren.
Die Erfindung betrifft eine monolithisch integrierbare binäre Frequenzteilerstufe, die einen Ansteuerungstransistor und drei je zwei Transistoren aufweisende Speicherzellen enthält, deren beide Transistoren kreuzweise über einen Kollektor des einen Transistors zur Basis des anderen Transistors gekoppelt sind.
Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer solchen monolithisch integrierbaren Frequenzteilerstufe, welche in integrierter Injektionslogik bei geringem Platzbedarf an Halbleiteroberfläche realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ansteuerungstransistor, an dessen Basis das Eingangssignal liegt, zwei Kollektoren aufweist, von denen der eine mit einem zweiten Kollektor eines mehrere Kollektoren aufweisenden ersten Transistors der ersten Speicherzelle und mit der Basis eines ersten Mehrfachkollektortransistors der zweiten Speicherzelle und der andere mit der Basis des mehrere Kollektoren aufweisenden ersten Transistors der ersten Speicherzelle verbunden sind,daß die Basis des zweiten Transistors der ersten Speicherzelle mit einem zweiten Kollektor des zweiten Mehfachkollektortransistors der zweiten Speicherzelle verbunden ist, dessen Basispotential am zweiten Kollektor des ersten Mehrfachkollektortransistors der dritten Speicherzelle liegt, daß die Basis des ersten Mehrfachkollektortransistors der dritten Speicherzelle mit einem zweiten Kollektor des ersten Mehrfachkollektortransistors der zweiten Speicherzelle und die Basis des
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zweiten Mehrfachkollektortransistors der dritten Speicherzelle mit einem dritten Kollektor des mehrere Kollektoren aufweisenden ersten Transistors der ersten Speicherzelle verbunden sind und daß das Ausgangssignal und/oder das invertierte Ausgangssignal an einem zweiten Kollektor des zweiten Transistors der dritten Speicherzelle und/oder dem ersten Kollektor des ersten Transistors derselben dritten Speicherzelle abgegriffen wird.
Bei der binären Frequenzteilerstufe nach der Erfindung werden vorzugsweise die Injektoren der Transistoren in Flußrichtung auf ein festes Injektionspotential gelegt.
Die binäre Frequenzteilerstufe nach der Erfindung wird im folgenden anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Zeichnung erläutert,
deren Fig. 1 das Schaltbild der binären Frequenzteilerstufe ohne die erwähnten Ersatzschaltbildtransistoren zeigt und
deren Fig. 2 die zeitliche Zuordnung des Eingangssignals E,
des Ausgangssignals A und des dazu invertierten : Ausgangssignals A veranschaulicht.
Im Hinblick auf eine hohe Schaltgeschwindigkeit werden die Transistoren T. - T„ als vertikale NPN-Transistoren ausgebildet. Die Injektoren vom P-Leitungstyp werden vorzugsweise in Flußrichtung auf ein festes Potential, beispielsweise 0,5 V gegen Masse, gelegt. Die relativ geringe Beweglichkeit der Löcher geht somit nicht in die Schaltgeschwindigkeit ein.
Die binäre Frequenzteilerstufe nach der Erfindung gemäß der Fig. 1, aus der sich binäre Zählschaltungen aufbauen lassen, besteht aus drei Speicherzellen I, II und III sowie einem Ansteuerungstran-
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sistor T- mit Doppelkollektor. Die Transistoren T„- T7 der Flipflops der Speicherzellen I, II und III sind mit Ausnahme des Transistors T der ersten Speicherzelle I Mehrfachkollektortransistoren mit einem ersten Kollektor 1 und einem zweiten Kollektor 2. Der erste Transistor T4 der ersten Speicherzelle I weist zusätzlich noch einen dritten Kollektor 3 auf. Die ersten Kollektoren der Transistorpaare der einzelnen Speicherzellen sind kreuzweise mit der Basis des anderen Transistors galvanisch gekoppelt.
Der Ansteuerungstransistor T1, an dessen Basis das Eingangssignal E liegt r weist zwei Kollektoren auf, von denen der eine mit dem zweiten Kollektor 2 des drei Kollektoren aufweisenden ersten Transistors T. der ersten Speicherzelle I und mit der Basis eines ersten Mehrfachkollektortransistors T3 der zweiten Speicherzelle II verbunden ist. Der andere Kollektor des Ansteuerungstransistors T1 liegt direkt an der Basis des die drei Kollektoren aufweisenden ersten Transistors T. der ersten Speicherzelle I.
Die Basis des zweiten Transistors T1. der ersten Speicherzelle I ist gemäß der Fig. 1 galvanisch mit dem zweiten Kollektor 2 des zweiten Mehrfachkollektortransistors T2 der zweiten Speicherzelle II verbunden. Das Basispotential dieses Mehrfachkollektortransistors T~ liegt über eine direkte Verbindung am zweiten Kollektor 2 des ersten Mehrfachkollektortransistors Tfi der dritten Speicherzelle III. Die Basis dieses Mehrfachkollektortransistors Tg liegt wiederum am zweiten Kollektor 2 des ersten Mehrfachkollektortransistors T3 der zweiten Speicherzelle II. Dagegen steht die Basis des zweiten Mehrfachkollektortransistors T7 der dritten Speicherzelle III in Verbindung mit einem dritten Kollektor 3 des mehrere Kollektoren
ersten Speicherzelle I.
des mehrere Kollektoren aufweisenden ersten Transistors T. der
Das Ausgangssignal A kann an einem zweiten Kollektor des zweiten Mehrfachkollektortransistors T- oder das invertierte Ausgangssignal A am ersten Kollektor 1 des ersten Mehrfachkollektortransistors Tg der dritten Speicherzelle III abgegriffen werden.
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Allgemein gilt, daß die Kollektoren eines Mehrfachkollektortransistors nur dann einen eindeutig definierten Binärzustand haben, wenn an der Basis des Mehrfachkollektortransisotrs die "logische 1" liegt. In diesem Falle sind alle Kollektoren im "logischen 0"-Zustand. Liegt an der Basis des Mehrfachkollektortransistors die "logische 0", dann können die Mehrfachkollektoren unterschiedliche Zustände einnehmen; das Potential wird dann vom logischen Zustand anderer Transistorkollektoren bzw. Transistorbasen bestimmt, zu denen eine elektrische Verbindung existiert. Die in Fig. 1 dargestellte'Schaltung zeigt Kollektor-Basis- bzw. Kollektor-Kollektor-Verbindungen, dergestalt, daß folgende Wahrheitstabelle erfüllt ist:
Speicherzelle r I T4 1 II T2 T3 III T6 Ausgänge T7 A A
Eingang Transistor 123 O 12 12 12 12 0 1
E Kollektor 01O O 00 10 11 00 1 0
1 1O1 O 11 00 00 01 1 0
O • 1OO O 01 01 00 11 0 1
1 111 O 1Ί 00 10 00 0 1
O . O1O 00 10 11 00
1
Ein Eingangssignal E liefert ein Ausgangssignal A und A nach dem Impulsdiagramm der Fig. 2.
Da alle Speicherzellen I, II und III der binären Frequenzteilerstufe direkt oder indirekt durch Kollektor-Basis-Verbindungen miteinander verknüpft sind, bedeutet dies eine bestimmte Auswahl der logisch möglichen Schaltzustände der Speicherzellen innerhalb der binären Frequenzteilerstufe gemäß der Fig. 1. Die auf
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diese Weise im statischen Betrieb stabilen Zustände nach der vorstehenden Tabelle sind außerdem bei dynamischen Umschaltvorgängen eindeutig, da die Eingänge der Speicherzellen Transistorbasen sind, die ihren Binärzustand mit dem logischen Zustand oder der Zustandsänderung von Kollektoren, mit denen sie elektrisch verbunden sind, ändern.
Alle Emitter der Transistoren in der Schaltung gemäß der Fig. 1 nach der Erfindung liegen auf einem gemeinsamen Potential, beispielsweise dem Massepotential. Die den Injektoren entsprechenden Ersatzschaltbildtransistoren, welche, wie bereits erwähnt, vor der Basis jedes der Transistoren T1 - T„ zu denken sind, sind in der Schaltung gemäß der Fig. 1 im Interesse der Übersichtlichkeit fortgelassen worden.
2 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnung mit 2 Figuren
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Claims (2)

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    PATENTANSPRÜCHE
    Monolithisch integrierbare binäre Frequenzteilerstufe, die einen Ansteuerungstransistor und drei je zwei Transistoren aufweisende Speicherzellen enthält, deren beide Transistoren kreuzweise über einen Kollektor des einen Transistors zur Basis des anderen Transistors gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Ansteuerungstransistor (T1), an dessen Basis das" Eingangssignal (E) liegt, zwei Kollektoren aufweist, von denen der eine mit einem zweiten Kollektor (2) eines mehrere Kollektoren aufweisenden ersten Transistors (T.) der ersten Speicherzelle (I) und mit der Basis eines ersten Mehrfachkollektortransistors (T3) der zweiten Speicherzelle (II) und der andere mit der Basis des mehrere Kollektoren aufweisenden ersten Transistors (T4) der ersten Speicherzelle (I) verbunden sind,
    daß die Basis des zweiten Transistors (T5) der ersten Speicherzelle (I) mit einem zweiten Kollektor (2) des zweiten Mehrfachkollektortransistors (T2) der zweiten Speicherzelle ■ (II) verbunden ist, dessen Basispotential am zweiten Kollektor (2) des ersten Mehrfachkollektortransistors (Tg) der dritten Speicherzelle (III) liegt,
    daß die Basis des ersten Mehrfachkollektortransistors (T,-)
    der dritten Speicherzelle (III) mit einem zweiten Kollektor (2) des ersten Mehrfachkollektortransistors (T-) der zweiten Speicherzelle (II) und die Basis des zweiten Mehrfachkollektortransistors (T-) der dritten Speicherzelle (III) mit einem dritten Kollektor (3) des mehrere
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    Kollektoren aufweisenden ersten Transistors (T.) der ersten Speicherzelle (I) verbunden sind,
    und daß das Ausgangssignal (A) und/oder das invertierte Ausgangssignal (A) an einem zweiten Kollektor (2) des zweiten Transistors (T7) der dritten Speicherzelle (III) und/oder dem ersten Kollektor (1) des ersten Transistors (Tg) derselben dritten Speicherzelle (III) abgegriffen wird.
  2. 2. Binäre Frequenzteilerstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektoren der Transistoren (T. ... T7) in Flußrichtung auf ein festes Injektionspotential gelegt ' sind.
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