DE2837476A1

DE2837476A1 - Anordnung zur stromversorgung einer injektionslogikschaltung

Info

Publication number: DE2837476A1
Application number: DE19782837476
Authority: DE
Inventors: Gerhard-Juergen Ing Bockelmann; Hans-Ulrich Dipl Ing Scholz
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1978-08-28
Publication date: 1980-03-06
Also published as: GB2030810A; JPS5531400A; FR2435085A1; ES483621A1; IT7925281A0; GB2030810B; IT1122820B

Description

³HILI?3 ΡΛΤΞΙίϊΥΕ^/ΛίΛ/Πα Cv^I-i, bx-inGC^:n 94, 2 Hanburg 1

λ 2837Α76

PHD 73-112 Anordnung zur Stromversorgung einer In j ekt;i on sic-gik schaltung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Strcnrv einer Injektionslogikschaltung mit einer Mehrzahl von vcn einem Injektor gespeisten Invertem. Eine Injektionslogikschaltung dieser Art ist bekannt, z.3. aus dem Aufsatz

s "Integrierte Injektionslogik, ein neuartiges Prinzip für Digitalschaltungen" in Valvo-Berichte Band XVIII, Heft 1/2, Seiten 215 bis 226. Die Fig. 1 zeigt in prinzipieller Darstellung einen Schnitt durch ein eine solche Injektionslogikschaltung enthaltendes Halbleiterbauelement und die Fig. 2 das zugehörige Ersatzschaltbild. Die Injektionslogikschaltung besteht aus ehern, den Injektor bildenden PIIP-Transistor T1 und mindestens einem invers betriebenen, von dem Injektor gespeisten I¹JPN-Transistor T2. Dem Injektor Ϊ1 wird ein Strom Iq zugeführt. Infolge der lateralen Transistorwirkung zwischen den Zonen 1, 2 und 3 in Fig. 1 fließt ein Strom I. in die Basis des Inverters T2.

Dank des inversen Betriebes läßt sich der Kollektor des Inverter-rlPN-Transistors T2 als Hultikollektor ausführen, so daß bei logischen Schaltungen die dadurch gebildeten Inverter einfach verknüpft v/erden können. Der dann benötigte Injektorstrom I ist die Summe der einzelnen Injektorströme Ig. Er wurde bisher als ein konstanter Strom in eine solche Injektionslogikschaltung eingeprägt. Derart versorgte Schaltungen haben aber folgende Eigenschaften:

030010/0423

* ΥήΏ 73-112

1. Der Gesamtstrom I ist konstant

2. Dar Kollektor strom und die Schaltgeschwindigkeit der Inverter streuen stark.

s Bis Streuung des KollektorstrOnes resultiert dabei aus der Stromverstärkung des PNP-In.jektors T1 (ca. 2 bis 20) und der inverseri Stromverstärkung des IiPI-J-Inverters T2 (ca. k bis 20). Jeweils ein Kollektor des Inverters muß ir. der Lage sein, den Basisstrcm eines anderen zu übernehmen.

Erhalten alle Inverter aus dem Injektor gleiche Basisstreme, dann darf ein einzelner Inverter eine Mindeststronverstärkune(B^- >Anzahl der Kollektoren nicht unterschreiten. Die Stromabhängigkeit der Stromverstärkung eines Transistors erzwingt also die Sinhaüfc ung eines I'iindestkollektorstromes eines Inverters.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Stromversorgung einer Injektionsiοgikschaltung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dai3 das Inverterstromniveau konstant gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Teil der Kollektorströme mindestens eines Inverters mit einem Referenzstrom verglichen und mit der Differenz der Injektorstrom so nachgeführt wird, daß die Differenz gegen Null geht.

Die damit erreichten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß der Kollektorstrom eines Inverters bekannt und korebant ist. v/eiter hat die Streuung des PIIP-Injektors keinen Einfluß mehr auf die Schaltgeschwindigkeit, die dann einstellbar ist. Leiter ermöglicht es der konstante Kollektorstrom, analoge Schaltungsteile relativ genau aus einem Inverter mit Strom zu versorgen.

030010/0423

/ PHD 78-112

'.Weiterbildungen der Erfindung ernten sich aus den Unteransprächen.

■Einige Ausführung so ei spiel 8 der Erfindung v/erden im foigenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Schnitt durch ein Halbleiterbauelement mit einer Injektionslogikschaltung entsprechend dem Stand der Technik,

Fig. 2 das Ersatzschaltbild der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 das Prinzipschaltbild einer Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 4 eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 3, Fig. 5 eine v/eitere Abwandlung der Anordnung nach Fig. 3,

Fig. 6 das Schaltbild einer Änor dnung zur Stromversorgung einer Injektionslogikschaltung mit einer Kollektorstromregelung entsprechend Fig. 3 .

Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip, das Stromniveau eines Inverters konstant zu halten, zeigt die Fig. 3· Der Kollektorstrom Ipmo eines Inverters T2 wird mit einem Referenzstrom I_re-p verglichen. Ein Verstärker V führt dann den gesamten in die (gestrichelt umgrenzte) Injektionslogiks.chäL tung eingespeisten Injektor strom I derart nach, daß Ιρψ? gleich I_re:p ist. T 10 symbolisiert dabei die Gesamtzahl der Injektoren der Injektionslogikschaltung.

Es ist aber auch möglich, den Eingangsstrom eines Inverters T21 konstant zu halten, indem dieser, wie in Fig. 4 dargestellt, als Stromspiegel geschaltet wird.

Statt wie in Fig. 4 dargestellt als inverser Stronspiegel kann, wie dies Fig. 5 zeigt, der Inverter T22 auch als

030010/0423

fr PHD 73-112

einfacher Stromspiegel geschaltet v/erden.. T11 symbolisiert dabei eine weitere, mit der erst3n Jnjektionslogik schaltung T10 auf bekannte '.!eise in Seris gespeiste Injektionslrrikschaitung.

Fig. 6 zeigt schlisßlich ein praktisches Ausführungsteispiel einer Anordnung nach der Erfindung.

Die dargestellte Schaltung umfaßt eine durch die Tr ansistoren T30 bis T35 gebildete Referenzstromquelle, aine durch die Transistoren T36 bis T43 gebildete Regelscrileife und die zu speisende Injektionslogikschaltung, die durch die Transistoren T40 bis T45 angedeutet ist, so v/i e zwei analoge Schaltungsblöcke A und B,

Der durch die Referenzstromquelle erzeugte Referenzstroni 1^- wird mit der Summe der Kollektorströme der als "Keßinverter" arbeitenden Inverter T40 und T43 verglichen. Es werden zwei Meßinverter benutzt, die entfernt voneinander auf dem die Injektionslogikschaltung enthaltenden Chip angeordnet sein können, um Streuungen auszugleichen.

Die beiden Ströme werden am Knoten K miteinander verglichen. Bei einer auftretenden Differenz wird der Gesamtinjektorstrom I über Τ3β und T37 so nachgeregelt, daß die Differenz zwischen I ~ und der Summe der Kollektor ströme von T40 und T43 gegen Null geht. Der Widerstand R1 dient zur Kollektorstrombegrenzung für T36 und T37 bei etwa auftretenden Störungen.

Zur besseren Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Stromes sind zv/ei Injektionslogikschaltungei(symbolisiert durch T47 und T48) in Serie geschaltet. Selbstverständlich lassen sich die Meßinverter auch in der zv/ei ten oder einer v/eiteren Inverterebene anordnen.

030010/0423

PHD 73-112

Die als Dioden geschaltaten Transistoren T33 und T39 dienen der Potentialanpassung.

Der analoge Schaltungsteil A leitet seine Sinstellströme über den Transistor T45 aus der Injektionslogikschal'tung ab. Der über T49 an die Referenzstromquelle angekoppelte analoge Schaltungsteil 3 ist mit der Injektionslogikschaltung in Serie geschaltet, so daß sein Strombedarf mit zu dem Injektorstrom I beiträgt.

T47 symbolisiert die Summe aller Inverter, während T4S zeigt, dail auch eine Serienschaltung mehrerer in sich geschlossener Injektorebenen möglich ist. Die Bildung der Stromregelschleife kann dann aus einer beliebigen InverterebeiB erfolgen. Es sind dann lediglich die der Potentialanpassung dienenden Dioden T38, T39 entsprechend der zusätzlichen Ebenenzahl, um weitere in Serie geschaltete Dioden zu ergänzen.

030010/0A23

e e r s e

ite

Claims

?HILI?3 PAiSHTYSRi/ALTu:⁷" C-H3H, S^inc^m 94, 2 Hasburg 1

FHD 78-112 P at ent an so rü ch e:

Anordnung zur Stromversorgung einer Injektionslogikschaltung mit einer Hehrzahl von von einen Injektor gespeisten Invertern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Kollektorströme mindestens eines Inverters mit einem Referenzstrom verglichen und mit der Differenz der Injektorstrom so nachgeführt wird, daß die Differenz gegen Null geht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Inverter vorgesehen sind, deren Kollektorströme addiert werden und daß diese Stromsumme mit dem Referenzstrom verglichen wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, is daß ein oder mehrere Inverter auch als Stromspiegel ausgebildet sind und die ihren Eingangsströmen entsprechend gespiegelten Ströme, bzw. deren Summe mit dem Referenzstrom verglichen werden (Fig. 3)·
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß statt eines Inverters ein rJPN-Stromspiegel verwendet wird (Fig. 4).

030010/0423

T=HD 73-112

5· Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dai3 mit der Differenz ξvisehen der Summe der Kollektorströne und dem Referenzström ein den Injektorstrom liefernder Verstärker gesteuert v;ird.

030010/0A23