DE2528449A1

DE2528449A1 - Schaltungsanordnung zum umsetzen von logischen signalen

Info

Publication number: DE2528449A1
Application number: DE19752528449
Authority: DE
Inventors: David A Bird; Darrel L Fett
Original assignee: Honeywell Information Systems Italia SpA
Current assignee: Bull HN Information Systems Italia SpA
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1976-01-22
Also published as: DE2528449C2; FR2277465A1; FR2277465B1; US3959666A; GB1520131A; JPS5128450A

Description

52-02475 Ge 26. Juni 1975

HONEYWELL INFORMATION SYSTEMS INC.

200 Smith Street Waltham, Mass., USA

Schaltungsanordnung zum Umsetzen von logischen Signalen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen von Signalen eines ersten logischen Pegels in Signale eines zweiten logischen Pegels mit einer die Signale des ersten logischen Pgels liefernden Eingangsschaltung.

In Datenverarbeitungsanlagen werden verschiedene logische Schaltkreise zur Verarbeitung der binären Signale verwendet, so bei-

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spielsweise T L (transistor transistor logic), DTL (diode transistor logic), CML (current mode logic) und ECL (emitter coupled logic). In vielen modernen Datenverarbeitungssystem gelangen verschiedene Arten von Logikschaltkreisen in verschiedenen Teilen der Anlage zur Anwendung. Um die Daten aus einem Teil der Datenverarbeitungsanlage in einen anderen Teil der Anlage zu übertragen, ist es oftmals erforderlich, eine logische Signalart in eine andere logische Signalart umzuformen. Im Stand der Technik bekannte Signalübersetzer benutzen Dioden und andere Halbleitereinrichtungen, um einen vorgegebenen Spannungsabfall zu erzeugen und auf diese Weise den einen binären Signaltyp in den anderen binären Signaltyp umzusetzen. Diese bekannten übersetzer benutzen eine gemeinsamme Masse sowohl für die Eingangs- als auch für die Ausgangssignale. So benutzen beispielsweise ein

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T L-Eingangssignal und ein CML-Ausgangssignal die gleiche

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Schaltungsschiene als geraeinsame Masse. Die nach der gemeinsamen

Schaltungsschiene fließenden Ströme innerhalb des T L-Schaltkreises erzeugen Rauschsignale im CML-Ausgangsteil des Übersetzers. Ebenso werden Schwankungen der Spannungsversorgung

innerhalb des T L-Schaltkreises auf den CML-Ausgangsteil des Schaltkreises übertragen. Weiterhin erzeugen die bekannten übersetzer ungleiche Verzögerungen hinsichtlich der positiven und der negativen Anstiegsflanke der binären Signale, wenn diese

Signale von der T L-Technik in die CML-Technik umgesetzt werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben zur Umsetzung von Binärsignalen des

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T L- bzw. DTL-Pegels in entsprechende Binärsignal des CML- bzw.

ECL-Pegels, wobei bei dieser Umsetzung Rauschsignale vermieden werden sollen und hinsichtlich der umgesetzten Signale nur eine relativ kurze Zeitverzögerung auftreten soll. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand zweier in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeipiele wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine Umsetzerschaltung in einer ersten Ausführungs-

form, welche Signale vom T L-Pegel in den CML-Pegel umsetzt, Figur 2 Impulsdiagramme zur Erläuterung der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 und

Figur 3 eine zweite Ausführungsform der Umsetzerschaltung ge-

2 maß der Erfindung, welche Binärsignale von dem T L-Pegel in den ECL-Pegel umsetzt.

Gemäß Figur 1 weist die Umsetzerschaltung mehrere Emitterfolger . 11-13, einen Stromschalter 16, eine Stromquelle 18 und ein Spannungsteilernetzwerk auf, welches die Widerstände 34-36 umfaßt.Einem Binärsignal auf dem T²L-Pegel oder auf dem DTL-Pegel wird

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einer Eingangsklemme 45 zugeführt und durch die Schaltungsanordnung in ein Binärsignal auf dem CML-Pegel an der Ausgangsklemme

2 47 umgesetzt. Eine Potentialtrennung zwischen der T L-Masse in der Nähe der Eingangsklemme und der CML-Masse in dem Stromschalter 16 wird durch die Emitterfolger und das Spannungsteiler-

2 netzwerk bewirkt. Diese Potentialtrennung zwischen der T L-Masse und der CML-Masse sowie die Benutzung von in Differenzschaltung betriebenen Transistoren 27 und 28 in dem Stromschalter ergibt eine beträchtliche Reduzierung der Rauschsignale, welche übli-

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cherweise zwischen der T L-Masseschiene undderCML-Masseschiene übertragen werden. An der Ausgangsklemme 47 stellt sich daher ein relativ rauschfreies Ausgangssignal ein.

Die Konstantstromquelle 18 weist ein Paar von Transistoren 29 und 30 auf, wobei die Emitter der beiden Transistoren über Widerstände 40 und 41 an das Potential von -3,3 V (zweites Potential) angeschlossen sind. Der Kollektor des Transistors 30 und die Basen der beiden Transistoren 29 und 30 sind gemeinsam über einen Widerstand 42 an die CML-Masse (drittes Potential) angeschlossen.

Die Transistoren 29 und 30 werden hinsichtlich ihrer Kennliniencharakteristik so ausgewählt, daß diese Charakteristiken nahezu identisch sind. Ebenso werden die Widerstände 40 und 41 so ausgewählt, daß sie annähernd identische Werte aufweisen. Diese Auswahl der Transistoren und Widerstände ergibt einen nahezu konstanten Strom durch den Transistor 29 auch dann, wenn die Spannung über der Konstantstromquelle 18 Veränderungen unterliegt. Die entsprechende Auswahl der Transistoren führt weiterhin zu einem konstanten Strom durch den Transistor 29, auch in dem Fall, wo sich die Stromverstärkung des Transistors infolge einer Temperaturänderung verändert.

Die Basis und der Kollektor des Transistors 30 sind miteinander verbunden, so daß dieser Transistor als eine Diode arbeitet zwecks Erzeugung einer Referenzspannung an der Basis des Transistors 29. Der Spannungswert an der Basis des Transistors 29

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und der Wert des Widerstandes 40 bestimmen den Wert des Stromes zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 29. Der Wert dieses Stromes seinerseits und die Stromverstärkung des Tranisistors 29 bestimmen andererseits die Größe des Stromes, der zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 29 fließt. Wenn der Basis-Emitterstrom und die Stromverstärkung jeweils konstant sind, so ist der Kollektor-Emitterstrom des Transistors 29 ebenfalls konstant. ·

Einzelheiten hinsichtlich der Wirkungsweise des Schaltkreises gemäß Figur 1 werden im Zusammenhang mit den Impulsdiagrammen gemäß Figur 2 verständlich. Wenn ein binäres T L-"0"-Signal von +0,4 V der Eingangsklemme 45 des. Transistors 24 zugeführt wird, so befindet sich dieser Transistor im nichtleitenden Zustand.

Im nichtleitenden Zustand des Transistors 24 fließt ein Strom

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von T L-Masse (Erstes Potential) durch die Widerstände 36 und zu dem zweiten Potential von -3,3 V und erzeugt hierbei einen Spannungsabfall der eingezeichneten Polarität über dem Widerstand 36. Der Spannungsabfall über dem Widerstand 36 erzeugt eine Spannung von ungefähr -0,3 V an der Basis eines Transistors

Der Transistor 25 wirkt als Puffer und Spannungsübersetzer mit einem Spannungsabfall von ungefähr 0,8V zwischen Basis und Emitter, so daß die Emitterspannung V3 nunmehr ungefähr -1,1 V beträgt. In gleicher Weise erzeugt ein weiterer Transistor 26 eine Ausgangsspannung V4, welche um 0,8 V niedriger als die

T L-Massespannung an der Basis des Transistors 26 ist. Die Spannung V4 von -0,8 V am Emitter des Transistors 26 wird auf die Basis eines Transistors 27 geschaltet und die Spannung V3 von -1,1 V am Emitter des Transistors 25 wird auf die Basis eines Transistors 28 geschaltet. Da die Spannung an der Basis des Transistors 27 weniger negativ als die Spannung an der Basis des Transistors 28 ist, gelangt der Transistor 27 in den leitenden Zustand und der Transistor 28 bleibt gesperrt. Im leitenden Zustand des Transistors 27 fließt ein Strom von der CML-Masse durch

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den Widerstand 39, über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 27, durch den Transistor 29 und den Widerstand 40 nach dem zweiten Potential von -3,3 V. Der Spannungsabfall über dem Widerstand 39 erzeugt an der Ausgangsklemme 47 eine Spannung V_Q von -0,5 V.

Die Rauschspannung zwischen der T L-Masse und der CML-Masse wird sowohl der Signalspannung V3 als auch der Signalspannung V4 hinzuaddiert. Der als Differenzverstärker ausgeführte Stromschalter 16 spricht auf die Differenz zwischen den Spannungswerten V3 und V4 an, so daß die Rauschspannungen eliminiert werden.

Wenn ein binäres "1"-Signal von +3,5 V der Eingangsklemme 45 des Transistors 24 zugeführt wird, so gelangt der Transistor 24 in den leitenden Zustand. Im leitenden Zustand des Transistors 24 fließt ein Strom von dem Potential von +5 V über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 24 durch die Widerstände 34 und 35 zu dem zweiten Potential von -3,3 V sowie durch die Wider-

2 stände 34 und 36 zu dem ersten Potential in Form der T L-Masse.

Der Strom durch den Transistor 24 erhöht wesentlich den durch den Widerstand 35 fließenden Strom, so daß der Spannungsabfall über dem Widerstand 35 wächst. Der vergrößerte Spannungsabfall über dem Widerstand 35 verursacht ein Potential an der Basis

des Transistors 25, welches positiver als die T L-Masse ist.

Die Spannung an der Basis des Transistors 25 ist nunmehr positiver als die Spannung an der Basis des Transistors 26, so daß die Spannung am Emitter des Transistors 25 positiver als die Spannung am Emitter des Transistors 26 wird. Hierdurch gelangt der Transistors 28 in den leitenden Zustand und der Transistor 27 wird gesperrt. Im leitenden Zustand des Transistors 28 fließt ein Strom von der CML-Masse über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 28, durch den Transistor 29 und über den Widerstand 40 nach dem zweiten Potential von -3,3 V. Da der Transi-.strom27 nunmehr gesperrt ist, ergibt sich kein Spannungsabfall mehr über dem Widerstand 39 und es befindet sich die Spannung

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an der Ausgangsklemme 47 im wesentlichen auf dem Potential der CML-Masse.

Es sei an dieser Stelle vermerkt, daß das Potential an den Basen der Transistoren 27 und 28 entsprechend der Veränderung des

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Potentials der T L-Masse schwanken kann. Die T L-Masse wird über den .Emitterfolger 12 auf die Basis des Transistors 28 und über den ·: Emitterfolger 13 auf die Basis des Transistors 27 ge~

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koppelt. Da sich jedoch das T L-Massepotential an der Basis des Transistors 27 in der gleichen Weise wie an der Basis des Transistors 28 verändert, werden diese Veränderungen durch den Stromschalter 16 eliminiert und das Signal an der Ausgangsklemme 47 wird von jeglichem Rauschen frei, das ansonsten durch Schwankungen des T L-Massepotentials verursacht werden könnte. An den Basen der Transistoren 24 und 25 angeordnete Zenerdioden 20 und 21 dienen der Begrenzung der Signalspannung.

Wenn der Wunsch vorliegt, Signale vom T L-Pegel oder vom DTL-Pegel in Signale vom ECL-Pegel umzusetzen, so wird ein weiterer Emitterfolger 14 gemäß Figur 3 am Ausgang der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 hinzugeführt. Die Schaltungsanordnung gemäß Figur 3 weist ferner zusätzlich Dioden 51 und 52 auf, die der Erzeugung eines vergrößerten Spannungsabfalls innerhalb der Kathodenfolger 12 und 13 dienen, so daß die Spannung an der Basis der Transistoren 27 und 28 negativer wird als dies bei der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 der Fall war. Ein zusätzlicher Spannungsabfall über dem Transistor 31 des ECL-Ausgangs-Emitterfolgers bringt die Spannung an der Ausgangsklemme 48 hinsichtlich eines binären "C-Signales auf den Wert von -1,7 V und hinsichtlich eines binären "!"-Signalen auf den Wert von ungefähr -0,85 V, wie dies anhand des untersten Impulszuges gemäß Figur 2 ersichtlich ist.

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Claims

P atentansprüche

1.) Schaltungsanordnung zum Umsetzen von Signalen eines ersten logischen Pegels in Signale eines zweiten logischen Pegels mit einer die Signale des ersten logischen Pegels liefernden Eingangsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster -Emitterfolger (11) angeordnet ist,

dessen Eingang an die Eingangsschaltung (T L) angeschlossen ist, daß im Ausgangskreis des Emitterfolgers (11) ein Spannungsteiler (34,35,36) angeordnet ist, der an ein erstes

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Potential (T L-Masse) und an ein zweites Potential (-3,3 V; -5,2 V) angeschlossen ist, und daß ein Stromschalter (16) angeordnet ist, dessen einer Eingang an das erste Potential

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(T L-Masse) und dessen anderer Eingang an den Spannungsteiler angeschlossen ist und dessen Ausgang (V_Q) das umgesetzte Signal liefert, wobei der Stromschalter zwischen dem zweiten Potential (-3,3 V; -5,2 V) und einem dritten Potential (CML-Masse betrieben wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Emitterfolger (12) zwischen dem Spannungsteiler (34,35,36) und dem einen Eingang des Stromschalters (16) angeordnet ist.

3. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter

2 Emitterfolger (13) zwischen dem ersten Potential (T L-Masse)

und dem anderen Eingang des Stromschalters (16) angeordnet ist.

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4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter

Emitterfolger (14) dem Ausgang des Stromschalters (16) nachgeschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromquelle (18) zur Speisung des Stromschalters (16) angeordnet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromschalter (16) aus einer Differenzverstärkerstufe (27,28,39) besteht. ·

7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor' (24) des ersten Emitterfolgers (11) mit seiner Basis direkt an die Eingangsspannung (V_T ) und über eine Zener-

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diode (20) an das erste Potential (T L-Masse) angeschlossen ist, daß der Emitter des Transistors (24) über die Reihenschaltung zweier Widerstände (34,35) an das zweite Potential (-3,3 V; -5,2 V) angeschlossen ist,däß der den beiden Widerständen (34,35) gemeinsame Schaltungspunkt über einen dritten

Widerstand (36) an das erste Potential (T L-Masse) angeschlossen ist und daß das erste Potential und der den Widerständen (34,35,36) gemeinsame Schaltungspunkt auf die beiden Eingänge der bifferenzverstärkerstufe (16) geschaltet sind.

8. Schaltungsanordung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (18) einen Transistor (29) aufweist, dessen Kollektor-Emitterstrecke
den gemeinsamen Emitteranschluß der Differenzverstärkerstufe (16) mit dem zweiten Potential (-3,3 V; -5,2 V) verbindet

und dessen Basis an ein konstantes Bezugspotential gelegt ist.

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Schaltungsanordnung nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des einen Transistors (28) der Differenzverstärkerstufe (16) direkt und der Kollektor des anderen Transistors (27) der Differenzverstärkerstufe (16) über einen Widerstand (39) an das
dritte Potential (CML-Masse) angeschlossen ist.

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