DE2708339C2

DE2708339C2 - Schmitt-Trigger für hohe Schaltgeschwindigkeiten

Info

Publication number: DE2708339C2
Application number: DE19772708339
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr.-Ing. 8032 Graefelfing Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-26
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1979-01-11
Also published as: DE2708339B1

Description

gang ein, nach dessen Abschluß der Transistor Γ2 leitet, während die Transistoren 7Ί und Γ3 gesperrt sind. Der Spannungswert für UEX beträgt etwa -1,2 Volt, die weitere Erhöhung der Eingangsspannung in Richtung positiver Potentiale über diesen Wert bleibt wirkungslos.

Bei einer Verringerung der Eingangsspannung kippt der Schmitt-Trigger in den ursprünglichen Zustand zurück. Aufgrund der vorhandenen Rückkopplung erfolgt dieser Vorgang des Zurückkippens bei einer negativeren Eingangsspannung, die als untere Umschaltschwellenspannung UEI bezeichnet werden soll.

Der Schmitt-Trigger entsprechend dem Hauptpatent gibt also, ebenso wie die anderen bekannten Schmitt-Trigger bestimmte Ausgangsimpulse ab. sofern die Eingangsspannung die eingestellten Schwellenwerte über- und wieder unterschreitet Die Ausgangsimpulsflanken werden im Zeitpunkt des Ober- bzw. Unterschreitens der Schwellenspannungen erzeugt Daraus ergibt sich der Nachteil, daß die abgegebenen Ausgangsimpulsflanken durch die Eingangsspannung verändernde Störspannungen hinsichtlich ihrer zeitlichen Lage stark verfälscht werden können. Bei den bekannten Schmitt-Triggern ist es deshalb erforderlich, zusätzliche Schaheinrichtungen vorzusehen, die die zeitliche Lage der Ausgangsimpulsflanken des Schmitt-Triggers in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Zeitraster korrigieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, im Hinblick auf eine Verringerung des Aufwandes einen Schmitt-Trigger der eingangs erwähnten Art dahingehend weiter zu entwickeln, daß zusätzlich eine zeitmäßige Steuerung der Ausgangsimpulsflanken des Schmitt-Triggers möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst daß als erster Transistor ein Multiemittertransistor mit mindestens 2 Emitteranschlüssen vorgesehen ist die jeweils getrennt über einen achten und neunten Widerstand mit der Betriebsspannung (— U) verbunden sind, daß der eine der beiden Emitteranschlüsse des 4ü ersten Transistors mit den Emitteranschlüssen eines vierten und eines fünften Transistors und der andere der beiden Emitteranschlüsse mit den Emitteranschlüssen eines sechsten und eines siebenten Transistors verbunden ist, daß die Kollektoranschlüsse des vierten, fünften, sechsten und siebenten Transistors "nit dem Bezugspotential verbunden sind und daß der Basisanschluß des vierten Transistors mit dem Kollektoranschluß des ersten Transistors, der Basisanschluß des fünften Transistors mit dem Tar.teingang, der Basisanschluß des sechsten Transistors mit dem Eingang für den inversen Takt und der Basisanschluß des siebenten Transistors mit dem Signaleingang verbunden ist Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Schmitt-Triggers besteht darin, daß die hohe mögliche Schaltgeschwindigkeit des Schmitt-Triggers nach dem Hauptpatent nicht verringert wird und auch der erfindungsgemäße Schmitt-Trigger für sehr hohe Schaltgeschwindigkeiten geeignet ist.

Eine im Hinblick auf die leichte !ntegrierbarkeit bevorzugte Ausführung des Schmitt-Triggers nach der e>o Erfindung besteht darin, daß mindestens einer der Widerstände durch eine Transistorstrecke ersetzt ist

Im Hinblick auf den geringen Aufwand und die sehr hohe Schaltgeschwindigkeit ist es von besonderem Vorteil, den erfindungsgemäßen Schmitt-Trigger als μ Impulsgenerator in mit Pulscodemodulation betriebenen Nachrichtenübertragungssystem einzusetzen.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung im folgenden noch näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schmitt-Trigger entsprechend dem Hauptpatent und

F i g. 2 einen Schmitt-Trigger gemäß der Erfindung.

Der Schmitt-Trigger entsprechend Fig. 1 ist in der Einleitung und im Hauptpatent bereits erläutert worden, so daß an dieser Stelle auf weitere Ausführungen dazu verzichtet wird.

Der in der Fig.2 dargestellte Schmitt-Trigger entspricht in seinem Aufbau in vielen Punkten dem Schmitt-Trigger entsprechend der Fi g. I₁ es sind also in beiden Fällen zwei Transistoren vorgesehen, deren Basisanschlüsse miteinander und über einen Widerstand mit dem Bezugspotential verbunden sind, deren Emitteranschlüsse über Widerstände mit dem Anschluß für die Betriebsspannung - U verbunden sind, deren Kollektoranschlüsse mit den Ausgangsanschlüssen verbunden und außerdem über Widerstände R 16, R 18 mit dem Bezugspolential 0 verbunden sind und es ist ebenfalls ein weiterer Transistor vorgesehen, dessen Basisanschluß mit dem Anschlug A für das inverse Ausgangssignal verbunden ist dess.-n Kollektoranschluß mit dem Bezugspotential 0 verbunden ist und dessen Emitteranschluß über einen Widerstand R 15 mit dem aus den Widerständen All und /?14 gebildeten Emiturwiderstand des einen Transistors Γ12 der beiden Stromschaltertransistoren verbunden ist In Weiterbildung des Schmitt-Triggers nach der F i g. 1 ist der andere Transistor Γ11 der beiden Stromschaltertransistoren als Multiemittertransistoren mit zwei Emitteranschlüssen angeführt, wobei die beiden Emitteranschlüsse über die Widerstände R 12 bzw. R 13 mit dem Anschluß für die Betriebsspannung - U verbunden sind. Außerdem ist der eine Emitteranschluß des Transistors 7"11 mit den beiden Emitteranschlüssen der zusätzlich vorgesehenen Transistoren Γ14. T15 verbunden. Während die Kollektoranschlüsse dieser Transistoren mit dem Bezugspotentia! 0 verbunden sind, ist der Basisanschluß des Transistors Γ14 mit dem Kollektoranschluß des Transistors 7Ml. also mit dem Anschluß für den Ausgangsanschluß A und der Basisanschluß des Transistors 7M5 mit dem Eingang C für das Taktsignal verbunden. Der andere Emitteranschluß des Transistors 711 ist mit den Emitteranschlüssen der Transistoren 7M6 und 7M7 "erbunden, deren Kollektoranschlüsse an das Bezugspotential Null geführt sind. Der Basisanschluß des Transistors Γ16 ist mit dem Anschluß C für das inverse Taktsignal und der Basisanschluß des Transistors 7M7 ist mit dem Signaleingang £des Schmitt-Triggers verbunden.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Schmitt-Triggers entsprechend der F i g. 2 sei zunächst angenommen, daß der aktive Taktzustand vorliegt daß also am Eingang C und damit am Basisanschluß des Transistors Γ15 ein diesen Transistor einschaltsnder Taktimpuls liegt, während am Eingang C, also am Basisanschluß des Transistors Γ16. kein Impuls anliegt In diesem Fall ist der mit den Transistoren Γ14 und 7M5 verbundene Etn-Uer des Transistors 7Ml gesperrt, so daß in diesem Fall die Schaltung wie ein Schmitt-Trigger entsprechend dem Hauptpatent arbeitet Das am Eingang E anliegende Eingangssigna! bestimmt während dieses Taktzustandes gemäß der hystereseförmigen Übertragungskennlinie die Spannung am Signalausgang A. Wechsek nun der Takt, erscheint also am Anschluß C ein Taktimpuls, während der Impuls am Anschluß Cverschwindet, dann wird in diesem als passiv bezeichneten Taktzustand der Sienaleineane Eeesoerrt

und durch den mit den Transistoren 7*14 und 7*15 verbundenen Emitter des Transistors TIl in Verbindung mit dem Rückkopplungstransistor der jeweils letzte logische Zustand des Schmitt-Triggers gespeichert. An dem AuSgängsänschluß A wird damit der Zustand des Schmitt-Triggers unabhängig von eintreffenden Änderungen des Eingangssignals bis zum nächsten aktiven Taktzustand beibehalten. Damit ist erreicht, daß die vom Eingangssignal abhängigen Ausgangssignale des Schmitt-Triggers durch das Taktsignal synchronisiert sind.

In einem Ausführungsbeispiel wurden bei einer Betriebsspannung von -5,3 Volt handelsübliche npn-

Mikrowellen-Transistoren verwendet, im Falle des Transistors TIl handelt es sich dabei um zwei parallelgeschaltete Exemplare. Für die Widerstände R11, /?12, Ä13 wurden Widerstandswerte von je 270 Ohm gewählt, während der Wert der Widerstände R 16, R 18 bei 50 Ohm, der des Widerstandes R 14 bei 50 Ohm, der des Widerstandes R 15 bei 20 Ohm und der des Widerstandes R17 bei 1,5 kOhm lag. Dadurch konnten Schaltflanken im Subnanosekundenbereich erzielt werden und die Eignung des beschriebenen Schmitt-Triggers ZUi;, Regenerierung von PCM-Signalen mit besonders hohen Bitraten nachgewiesen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

IO

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Patentansprüche:

I.Schmitt-Trigger für hohe Schaltgeschwindigkeiten mit einer mindestens zwei Transistoren enthaltenden Logikschaltung und einem, zwischen einen der Ausgänge und einen der Eingänge geschalteten, eine positive Rückkopplung bewirkenden Transistor, bei dem ein erster Transistor vorgesehen ist, dessen Kollektoranschluß mit einem ersten Signalausgang und über einen ersten Widerstand mit dem Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Emitteranschluß des ersten Transistors mit einem Signaleingang und über einen vierten Widerstand mit dem Anschluß für die Betriebsspannung verbunden ist, bei dem der Basisanschluß des ersten Transistors mit dem Basisanschluß des zweiten Transistors und über einen dritten Widerstand mit dem Anschluß für das Bezugspotential verbunden ist, bei dem der KoIIektoranschluß des zweiten Transistors mit einem zweiten Signalausgang, mit dem Basisanschluß des dritten Transistors und über einen zweiten Widerstand mit dem Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Kollektoranschluß des dritten Transistors mit dem Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Emitteranschluß des zweiten Transistors über einen fünften Widerstand mit dem einer. Anschluß eines sechsten Widerstandes und mit einem Anschluß eines siebenten Widerstandes verbunden ist, dessen anderer Anschluß mit dem Emitteranschluß des dritten Transistors verbunden ist, bei dem der andere Ansuiluß des sechsten Widerstandes mit dem Anschluß für die Betriet ^spannung verbunden ist und bei dem der fünfte Widerstand und der siebente Widerstand zur Einst ilung jeweils einer der beiden Umschaltschwellspannungen des Triggereinganges in ihrem Widerstandswert zwischen Null und einem Maximalwert einstellbar ist nach Patent25 43 141, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Transistor (TlI) ein Multiemittertransästor mit mindestens 2 Emitteranschlüssen vorgesehen ist, die jeweils getrennt über einen achten und neunten Widerstand (R IZ R 13) mit der Betriebsspannung (- U) verbunden sind, daß der eine der beiden Emitteranschlüsse des ersten Transistors mit den Emitteranschlüssen eines vierten und eines fünften Transistors (T 14, 715) und der andere der beiden Emitteranschlüsse mit den Emitteranschlüssen eines sechsten und eines siebenten Transistors (Τ\β, Γ17) verbunden ist, daß die Kollektoranschlüsse des vierten, fünften, sechsten und siebenten Transistors mit dem Bezugspotential verbunden sind und daß der Basisanschluß des vierten Transistors (T 14) mit dem Kollektoranschluß des ersten Transistors (TW), des Basisanschiusses des fünften Transistors (T 15) mit dem Takteingang (C), der der Basisanschluß des sechsten Transistors (T 16) mit dem Eingang (C) für den inversen Takt und der Basisanschluß des siebenten Transistors (T 17) mit dem Signaleingang f£^ verbunden ist
2. Schmitt-Trigger nach Patentanspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Widerstände durch eine Transistorstrecke ersetzt ist.

3, Schmitt-Trigger nach Patentanspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Impulsregenerator,

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65 Die Erfindung bezieht sich auf einen Schmitt-Trigger für hohe Schaltgeschwindigkeiten mit einer mindestens zwei Transistoren enthaltenden Logikschaltung und einem zwischen einen der Ausgänge und einen der Eingänge geschalteten, eine positive Rückkopplung bewirkenden Transistor, bei dem ein erster Transistor vorgesehen ist, dessen Kollektoranschluß mit einem ersten Signalausgang und über einen ersten Widerstand mit dem Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Emitteranschluß des ersten Transistors mit einem Signaleingang und über einen vierten Widerstand mit dem Anschluß für die Betriebsspannung verbunden ist, bei dem der Basisanschluß des ersten Transistors mit dem Basisanschluß des zweiten Transistors und über einen dritten Widerstand mit dem Anschluß für das Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Kollektoranschluß des zweiten Transistors mit einem zweiten Signalausgang, mit dem Basisanschluß des dritten Transistors und über einen zweiten Widerstand mit dem Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Kollektoranschluß des dritten Transistors mit dem Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Emitteranschluß des zweiten Transistors über einen fünften Widerstand mit dem einen Anschluß eines sechsten Widerstandes und mit einem Anschluß eines siebenten Widerstandes verbunden ist, dessen anderer Anschluß mit dem Emitteranschluß des dritten Transistors verbunden ist, bei dem der andere Anschluß des sechsten Widerstandes mit dem Anschluß für die Betriebsspannung verbunden ist und bei dem der fünfte Widerstand und der siebente Widerstand zur Einstellung jeweils einer der beiden Umschaltschwellspannungen des Triggereinganges in ihrem Widerstandswert zwischen Null und einem Maximalwert einstellbar sind.

Ein derartiger Schmitt-Trigger ist im Hauptpatent 25 43 141 beschrieben und zur Erläuterung nochmals in der F i g. 1 dargestellt. Er besteht aus den beiden als Stromschalter wirkenden Transistoren 71 und T2 mit einem zusätzlichen Rückkoppiunysweg über den als Emitterfolger geschalteten Transistor 73. Über diesen Transistor wird das Signal vom Kollektoranschluß des Transistors T2 an den Emitteranschluß des Transistors

72 zurückgeführt. Durch diese Rückkopplung entsteht eine hystereseförmige Übertragungskennlinie für_die Ausgangsspannung an den Ausgängen A bzw. A in Abhängigkeit von der Eingangsspannung des Schmitt-Triggers. Bei Überschreiten einer oberen bzw. beim Unterschreiten einer unteren Umschaltschwellenspannung am Eingang des Schmitt-Triggers ändern sich dessen Ausgangsspannungen sprungartig.

Zur weiteren Erläuterung der Wirkungsweise des Schmitt-Triggers entsprechend der F i g. 1 sei zunächst angenommen, daß der Transistor Π leitet und der Transistor Tl sperrt. In diesem Falle betragen die Ausgangsspannungen beispielsweise UA- — 0,8 V und UA etwa 0 V. In diesem Zustand erzeugt der dritte Transistor 73 am Emitteranschluß des Transistors 72 die als Referenzspannung wirkende Spannung UR.

Steigt die Eingangsspannung UE ungefähr auf den Wert der Referenzspannung UR an, dann beginnt der zweite Transistor Tl ebenfalls zu leiten- Dadurch fällt das Potential am Kollektoranschluß des Transistors 72 ab, wodurch außerdem über den Emitterfolgertransistor

73 ein Abfallen der Referenzspannung UR bewirkt wird. Durch das Abfallen der Referenzspannung UR wird das Einschalten des Transistors 72 Weiter beschleunigt Bei Überschreiten einer oberen Umschaltschwellenspannung UEX am Eingang setzt ein Kippvor-