DE2616527B2

DE2616527B2 - Mitgekoppelter stromuebernahmeschalter

Info

Publication number: DE2616527B2
Application number: DE19762616527
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr.-Ing 8000 München Wilhelm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-04-14
Filing date: 1976-04-14
Publication date: 1978-02-09
Also published as: DE2616527A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mitgekoppelten Stromübernahmeschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs!.

Verknüpfungsglieder in ECL-Schaltungstechnik (emittergekoppelte Logik) sind allgemein bekannt, (vergl. hierzu auch »Der Fernmeldeingenieur« [27], Juli 1973, Seite 5). Ihr Grundelement ist der Stromübernahmeschalter mit zwei Transistoren, deren Emitter unmittelbar mit einer gemeinsamen Quelle konstanten Stroms verbunden sind. Die Basis des einen Transistors wird durch binäre Eingangssignale angesteuert. Die Basis des anderen Transistors liegt an einem festen Referenzpotential, das vorzugsweise dem arithmetischen Mittel aus dem hohen und dem tiefen Signalpegel entspricht. Die Verlustleistung und damit die Wärmeentwicklung der bisher eingesetzten Verknüpfungsglieder mit Stromübernahmeschaltern ist verhältnismäßig groß. Eine Verringerung des geschalteten Stroms bei gleichzeitiger Erhöhung der in den Kollektorkreisen der Transistoren liegenden Arbeitswiderstände hätte eine unerwünschte Vergrößerung der Signallaufzeit zur Folge, weil diese dem Produkt aus der Kollektorkapazität und dem Arbeitswiderstand proportional ist.

Eine andere Möglichkeit zur Herabsetzung der Verlustleistung besteht in der Verringerung der Signalhübe von den üblichen Werten von etwa 0,8 V auf Werte von etwa 0,2 V. Dabei zeigen jedoch die statischen Übertragungskennlinien von Stromübernahmeschaltern der vorher beschriebenen Art einer recht flachen Verlauf, was eine geringe Störsicherheit zur Folee hat.

Es ist bekanntgeworden (vergl. »Philips Technische Rundschau«, 1968, Seiten 355 bis 359), zur Vermeidung der vorerwähnten Nachteile die Basis des einen Transistors mit dem Kollektor des anderen Transistors zu verbinden, anstatt sie an ein festes Referenzpotential zu legen. Bei einem Signalhub von 0,2 V zeigt ein solcher Stromübernahmeschalter allerdings Hystereseverhalten, was für viele Fälle ebenfalls unerwünscht ist. So werden beispielsweise Steuerimpulse, deren Amplitude zwar den vollen Signalhub nicht erreicht, aber den halben Signalhub bereits überschreitet, vollständig unterdrückt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromübernahmeschalter für kleine Signalhübe (ca. 0,2 V) anzugeben, bei dem die Ausgangsspannung steil von dem einen zu dem anderen Endwert übergeht, wenn die Eingangsspannung um den Mittelwert zwischen den beiden binären Signalpegeln schwenkt. Dabei soll keine Hysterese auftreten und die Signallaufzeit höchstens gleich der Signallaufzeit bei den bekannten mitgekoppelten Stromübernahmeschaltern sein.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel des Stromübernahmeschalters gemäß der Erfindung und

F i g. 2 statische Übertragungskennlinien.

In Fig. 1 ist ein bevorzugtes Schaltungsbeispiel für den Stromübernahmeschalter gemäß der Erfindung dargestellt. Ein erster Transistor Ti wird an seiner Basis durch eine Eingangsspannung U_x gesteuet. Diese Spannung U_x verändert sich innerhalb von zwei Endwerten U_xl und U_xh, die den Signalpegeln der binären Eingangssignale entsprechen. Am Kollektor des ersten Transistors Ti ist die Basis eines zweiten Transistors Tl angeschlossen. Am Kollektor des zweiten Transistors Γ2 wird eine Ausgangsspannung Uy abgenommen, die von der Eingangsspannung U_x abhängig ist und sich wie diese zwischen zwei Endwerten UyL und Uyh verändert. Die Endwerte der Ausgangsspannung U_y sind zumindest annähernd Sättigungswerte. Die Kollektoren beider Transistoren Ti bzw. T2 sind über gleiche Arbeitswiderstände R 1 bzv. R2 mit dem kollektorseitigen Pol Vcc einer (nicht dargestellten) Versorgungsspannungsquelle verbunden.

Die Emitter der beiden Transistoren 71 und T2 sind über getrennte, gleich große Widerstände Wl und W2 sowie über einen gemeinsamen Widerstand RE mit etwa dem zwei- bis vierfachen Wert der Arbeitswiderstände R 1 bzw. R 2 mit dem emitterseitigen Pol Veeder Versorgungsspannungsquelle verbunden. Der Widerstand RE erzeugt einen für den vorliegenden Anwendungsfall völlig ausreichenden Grad von Stromeinprägung. Eine Stromquelle mit einer wesentlich geringeren Abhängigkeit des Stroms von der Belastung kann bekanntlich durch die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors realisiert werden, dessen Basis auf einem festen Potential liegt.

Die Widerstände Wi und W2 bewirken eine Gegenkopplung in der durch die Mitkopplung gebildeten Schleife: Basis und Emitter des Transistors T2, Widerstände W2, Wi, Emitter und Kollektor des Transistors Ti. Die Gegenkopplung wird zweckmäßig so gewählt, daß die maximale Verstärkung innerhalb der bezeichneten Schleife, d. h. bei einer dem Mittelwert zwischen den beiden binären Signalpegeln entsprechen-

den Eingangsspannung gleich 1 ist. Bei einem Signalhub von 0,2 V ist das der Fall, wenn das Verhältnis aus dem Wert der Emitter-Vorwiderstände Wi, W2 und dem Wert der Arbeitswiderstände Rl, R2 jngefähr 0,2 beträgt.

In F i g. 2 zeigt der Kurvenverlauf a die Übertragungs- oder Transferkennlinie des mitgekoppelten Stromschalters mit optimaler Gegenkopplung (W/R = 0,2 mit Wi = W2 = WundÄ 1 =R2 = R).

Die Eingangsspannung U_x und die Ausgangsspannung Uy variieren zwischen den Endwerten L und H, die den beiden binären Signalpegeln entsprechen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, verläuft die Übertragungskennlinie des erfindungsgemäßen Stromübernahmeschalters nach Fig. 1 in der Umgebung des arithmetischen Mittels aus dem hohen und dem tiefen Endwert U_xh bzw. U,l der Eingangsspannung U_x sehr steil. Zum Vergleich sind in Fig. 2 auch die Über'ragungskennlinien eines mitgekopoelten Stromübernah-

"' meschalters ohne Gegenkopplung (Kurve bjund eines nicht rückgekoppelten Stromübernahmeschalters (Kurve c)eingezeichnet. Die Kennlinie b hat zwar im Bereich mittlerer Eingangsspannungen ebenfalls einen steilen Verlauf, doch spaltet sie hier entsprechend dem Hystereseverhalten des zugehörigen Stromübernahmeschalters in zwei Äste auf. Die Kennlinie c verläuft vergleichsweise flach, was darauf hindeutet, daß der »klassische« Stromübernahmeschalter der ECL-Technik bei kleinen Signalhüben recht störanfällig wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mitgekoppelter Stromübernahmeschalter zur Verarbeitung von Binärsignalen mit zwei Transistoren, deren Emitter über einen gemeinsamen, eine Stromeinprägung erzeugenden Widerstand gespeist werden, wobei die Binärsignale an der Basis des ersten Transistors anliegen und die Basis des zweiten Transistors mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist und in den Kollektorkreisen der beiden Transistoren gleiche Arbeitswiderstände vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Gegenkopplung, die die maximale Verstärkung über die durch die Mitkopplung gebildete Schleife wenigstens ungefähr auf den Wert 1 einstellt, zwischen die Emitter der Transistoren (Ti, T2) und den gemeinsamen, eine Stromeinprägung erzeugenden Widerstand (RE) gleiche Vorwiderstände (Wi, W2) eingefügt sind, wobei das Verhältnis des Wertes der Vorwiderstände (W 1, W2) zum Wert der Arbeitswiderstände (Ri, R2) wenigstens ungefähr 0,2 beträgt.

2. Stromübernahmeschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor-Emitterstrecke des ersten Transistors (Ti) die Kollektor-Emitter-Strecken weiterer Transistoren parallel geschaltet sind, an deren Basen weitere Binärsignale anliegen.

3. Stromübernahmeschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des ersten Transistors (Ti) mit den Emittern weiterer, durch weitere Binärsignale gesteuerter Transistoren in Emitterfolgerschaltung verbunden ist.