DE2907597A1 - OUTPUT CIRCUIT FOR A DIGITAL CONNECTOR BUILT IN TECHNOLOGY WITH INTEGRATED INJECTION - Google Patents

OUTPUT CIRCUIT FOR A DIGITAL CONNECTOR BUILT IN TECHNOLOGY WITH INTEGRATED INJECTION

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DE2907597A1 DE19792907597 DE2907597A DE2907597A1 DE 2907597 A1 DE2907597 A1 DE 2907597A1 DE 19792907597 DE19792907597 DE 19792907597 DE 2907597 A DE2907597 A DE 2907597A DE 2907597 A1 DE2907597 A1 DE 2907597A1
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Description

Ausgangsschaltung für ein in der Technik mit integrierter Injektion aufgebautes digitalesOutput circuit for a digital built in technology with integrated injection

Schw/BaSchw / Ba

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf digitale Verknüpfungsglieder und insbesondere auf eine Ausgangsschaltung für ein oder mehrere, in der Technik mit integrierter Injektion aufgebaute digitale Verknüpfungsglieder.The invention relates generally to digital gates and in particular to an output circuit for one or more, in the art with integrated Injection built digital links.

Es ist allgemein bekannt,der Ausgangsstufe eines digitalen Verknüpfungsgliedes eine Ausgangsstufe hinzuzufügen, damit die Ansteuerstromverstärkung zum Schalten in beiden Richtungen erhalten wird, die zu einer höheren Schaltgeschwindigkeit und einer höheren Ausgangsbelastbarkeit führt. Beispielsweise ergibt in TTL-Schaltungen der bekannte Totem-Pole»Aufbau aus zwei Transistoren und einer Diode eine positive Ansteuerwirkung sowohl für die Vorderflanken als auch für die Hinterflanken der AusgangsspannungοIt is common knowledge the output stage of a digital logic element to add an output stage, so that the control current gain for switching is obtained in both directions, resulting in a higher switching speed and a higher output load capacity leads. For example, in TTL circuits, the well-known totem pole »construction of two transistors and a diode have a positive driving effect for both the leading and trailing edges the output voltage ο

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Für Schaltungen in der Technik mit integrierter Injektion (I L -Schaltungen)ist die Totem-Pole-Ausgangsstufe ebenfalls routinemässig angewendet worden. Es' ist JedochFor circuits in technology with integrated injection (I L circuits) is the totem pole output stage as well routinely applied. However, it is

ρ erwünscht, eine Ausgangsstufe für I L-Schaltungen zu schaffen,die sich besser für eine einfache Integrationρ desired to be an output stage for I L circuits create that better for easy integration

ρ
auf dem I L-Chip eignet und die ein für die Ansteuerung von TTL-Schaltungen geeignetes Signal liefert. Ferner ist es erwünscht, eine Ausgangsstufe zu schaffen, mit deren Hilfe eine kapazitive Last ohne große Beeinflussung der Arbeitsgeschwindigkeit der Schaltung angesteuert werden kann.ρ
on the I L chip and which supplies a signal suitable for controlling TTL circuits. It is also desirable to create an output stage with the aid of which a capacitive load can be driven without greatly influencing the operating speed of the circuit.

Die nach der Erfindung ausgebildete Ausgangsstufe weist die angegebenen Vorteile auf; außerdem kann die Versorgungsspannung auf einen Bereich von 3,0 bis 3»5V herabgesetzt werden, während ein ausreichender Rauschabstand für TTL-Schaltungen für Anwendungszwecke aufrechterhalten wird, in denen eine reduzierte Verlustleistung von Bedeutung ist.The output stage designed according to the invention has the stated advantages on; In addition, the supply voltage can range from 3.0 to 3 »5V while maintaining a sufficient signal-to-noise ratio for TTL circuits for application purposes in which a reduced power loss is important.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung enthält eine Ausgangsschaltung für ein in der Technik mit integrierter Injektion aufgebautes digitales Verknüpfungsglied einen ersten bipolaren Transistor und einen zweiten bipolaren Transistor, wobei der erste Transistor ein Mehrkollektortransistor ist, deseen Emitter an Masse liegt, und dessen Basis das Ausgangssignal des digitalen Verknüpfungsglieds empfängt. Der Kollektor des zweiten Transistors ist an eine Versorgungsspannung angeschlossen, und seine Basis ist über ein Impedanzglied ebenfalls an die Versorgungsspannung gelegt. Außerdem ist die Basis des zweiten Transistors mit einem der mehreren Kollektoranschlüsse des erstenIn accordance with a feature of the invention, an output circuit for a prior art includes integrated injection constructed digital logic element a first bipolar transistor and a second bipolar transistor, wherein the first transistor is a multi-collector transistor, the emitter of which is connected to ground, and the base of which is Receives output signal of the digital logic element. The collector of the second transistor is connected to a supply voltage and its base is across an impedance element is also connected to the supply voltage. Also is the base of the second transistor with one of the several collector connections of the first

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Transistors verbunden, während sein Emitter mit dem zweiten Kollektor des ersten Transistors verbunden ist.Transistor, while its emitter is connected to the second collector of the first transistor.

Vorzugsweise ist der erste Transistor der Kombination ein invertierter Mehrkollektor-Transistor, mit dem eine integrierte Injektionsvorrichtung, beispielsweisePreferably, the first transistor of the combination is an inverted multi-collector transistor with which an integrated injection device, for example

ρ zwei komplementäre Transistoren in I L-Schaltung, kombiniert ist. Die zwei Kollektoranschlüsse der Mehrkollektor-Vorrichtung sind ungleich groß. Das Größenverhältnis hängt vom Verhältnis der externen Last und der auf die Impedanz zurückzuführenden Last ab, Über die die Basis des zweiten Transistors mit der Versorgungsspannung verbunden ist. Ein geeignetes Verhältnis der Größe des zweiten Kollektors zur Größe des ersten Kollektors liegt zwischen 10 und 20.ρ two complementary transistors in an I L circuit, is combined. The two collector connections of the multi-collector device are of different sizes. The size ratio depends on the ratio of the external load and the load due to the impedance, Via which the base of the second transistor is connected to the supply voltage. A suitable one The ratio of the size of the second collector to the size of the first collector is between 10 and 20.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird dadurch erhalten, daß als Impedanzglied ein PNP-Stromspiegel benutzt wird, d.h. ein dritter Transistor, der wenigstens zwei Kollektoranschlüsse und einen mit der Versorgungsspannung verbundenen Emitter aufweist. Einer der Kollektoranschlüsse Ht mit der Basis des zweiten Transistors verbunden, und der zweite Kollektoranschluß ist mit seiner eigenen Basis verbunden. Seine Basis ist auch mit dem Kollektoranschluß eines vierten Transistors verbunden, der einen zweiten Kollektoranschluß aufweist, der mit der Basis verbunden ist; der Emitter dieses vierten Transistors liegt an Masse. Bei diesem AusfUhrungsbeispiel ist der zuletzt genannte Transistor ein I L-Bauelement, das als Stromquelle geschaltet ist, die auch als Stromquelle für mehrere Ausgangsstufen dienen kann, indem zusätzliche Kollektoranschlüsse hinzugefügt werden.A second embodiment of the invention is obtained in that a PNP current mirror is used as the impedance element, ie a third transistor which has at least two collector connections and an emitter connected to the supply voltage. One of the collector terminals Ht is connected to the base of the second transistor and the second collector terminal is connected to its own base. Its base is also connected to the collector terminal of a fourth transistor which has a second collector terminal connected to the base; the emitter of this fourth transistor is connected to ground. In this exemplary embodiment, the last-mentioned transistor is an IL component which is connected as a current source, which can also serve as a current source for several output stages by adding additional collector connections.

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Diese Ausführung führt dem ersten Transistor einen Kollektorstrom zu, der vom I L-Injektionsstrom abhängt und nicht vom Wert des Widerstandes R1 gesteuert wird. Die Ausgangsstufe kann daher in einem großen Bereich von Injektionsströmen arbeiten. Es entsteht ein Bereich , der vier bis fünf Größenordnungen umfaßt, und je nach der speziellen Ausführung einen Bereich von etwa 5nA bis 100 uA überdeckteThis embodiment supplies the first transistor with a collector current that depends on the I L injection current and is not controlled by the value of the resistor R 1. The output stage can therefore operate over a wide range of injection currents. The result is a range that comprises four to five orders of magnitude and, depending on the specific design, covered a range of approximately 5nA to 100 uA

Eine weitere Ausführung ergibt sich durch Hinzufügung einer Tri-State-Eingangsstufe. Das bedeutet, daß einAnother implementation results from the addition of a tri-state input stage. That means one

2 weiteres Paar aus komplementären Transistoren in IL-Schaltung so angeschlossen ist, daß ein Kollektoranschluß mit der Basis des ersten Transistors und ein weiterer Kollektoranschluß mit der Basis des zweiten Transistors verbunden wird.2 more pairs of complementary transistors in an IL circuit is connected so that a collector terminal to the base of the first transistor and a Another collector terminal is connected to the base of the second transistor.

Eine vierte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich durch. Hinzufügung der Stromquellenkombination der zweiten Ausführung und der Tri-State-Eingangsstufe der dritten Ausführung.A fourth embodiment of the invention results by. Addition of the power source combination of the second version and the tri-state input stage of the third Execution.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigensThe invention will now be explained by way of example with reference to the drawing. Show in it

Fig.1 bis 4 verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Ausgangsschaltung.Fig.1 to 4 different embodiments of the output circuit according to the invention.

Die in Fig.1 dargestellte Ausführungsform enthält einen ersten Transistor Q1, der ein invertierter, mit zwei Kollektoranschlüssen versehener Transistor ist, der mit einem komplementären Injektor I1 integriert ist. Der zweite Transistor Qp ist ein normaler, isolierter,The embodiment shown in FIG. 1 contains a first transistor Q 1, which is an inverted transistor provided with two collector connections and integrated with a complementary injector I 1. The second transistor Qp is a normal, isolated,

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bipolarer Transistor, dessen Basis über einen Widerstand R1 mit der Versorgungsspannung Vcc verbunden ist und dessen Kollektoranschluß über einen Widerstand R2 ebenfalls mit der Versorgungsspannung Vcc verbunden ist.Bipolar transistor whose base is connected to the supply voltage V cc via a resistor R 1 and whose collector terminal is also connected to the supply voltage V cc via a resistor R 2 .

2 Ein aus einem oder aus mehreren digitalen I L-Verknüpfungsgliedern Im Schaltungsblock 11 kommendes Binärsignal wird der Basis des Transistors Qp zugeführt, der den Signalwert am Ausgang der Transistoren Q1 und Q2 steuert. Ein niedriger Signalwert an der Basis des Transistors Q1 hat zur Folge, daß der Transistor Q1 abgeschaltet (nichtleitend) ist. Dadurch kann die Basis des Transistors Q2 vom Widerstand R1 auf den Versorgungsspannungswert Vcc gezogen werden. Der Transistor Q2 verstärkt den durch den Widerstand R fliessenden Strom für die Ansteuerung der am Emitter des Transistors Q2 angeschlossenen Last. Ein hoher Signalwert an der Basis des Transistors Q1 hat zur Folge, daß der Transistor Q1 eingeschaltet (leitend) ist. Der Kollektor C1 leitet den gesamten, durch den Widerstand R1 fliessenden Strom ab, so daß der Transistor Q2 gesperrt wird. Der Kollektor C2 leitet den gesamten Strom ab, so daß am Ausgang ein niedriger Signalwert vorhanden ist.2 A binary signal coming from one or more digital I L gates in circuit block 11 is fed to the base of transistor Qp, which controls the signal value at the output of transistors Q 1 and Q 2. A low signal value at the base of the transistor Q 1 has the consequence that the transistor Q 1 is switched off (non-conductive). As a result, the base of the transistor Q 2 can be pulled by the resistor R 1 to the supply voltage value V cc. The transistor Q 2 amplifies the current flowing through the resistor R for the control of the load connected to the emitter of the transistor Q 2. A high signal value at the base of the transistor Q 1 has the consequence that the transistor Q 1 is switched on (conductive). The collector C 1 conducts the entire current flowing through the resistor R 1 , so that the transistor Q 2 is blocked. The collector C 2 derives the entire current, so that a low signal value is present at the output.

Wie zu erkennen ist, hat die Schaltung die Fähigkeit, eine kapazitive Last ohne wesentliche Auswirkung auf die Schaltgeschwindigkeit der Vorrichtung anzusteuern.As can be seen, the circuit has the ability to handle a capacitive load without any significant effect to control the switching speed of the device.

Die in Fig.2 dargestellte Ausführungsform enthält die gleichen Bauelemente wie die Ausführungsform in Fig.1;The embodiment shown in Figure 2 contains the the same components as the embodiment in Figure 1;

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außerdem enthält sie einen Transistor Q* zur Erzielung eines Tri-State-Eingangsbetriebs. Der Transistor Q, besteht aus einem zweiten Paar komplementärer Transi-it also includes a transistor Q * to achieve this a tri-state input operation. The transistor Q, consists of a second pair of complementary transit

2
stören mit I L-Struktur, wobei ein Kollektor mit der Basis des Transistors Q- verbunden ist,während der andere2
interfere with I L structure, with one collector connected to the base of transistor Q- while the other

Kollektor mit der Basis des Transistors Q2 verbundenCollector connected to the base of transistor Q 2

Die Hinzufügung des Transistors Q* ermöglicht der Ausgangsschaltung einen dritten hochohmigen Zustand anzunehmen. Ein hoher Signalwert an der Basis des Transistors Q, hat zur Folge, daß der Transistor Q, eingeschaltet (leitend) wird. Unter diesen Bedingungen sind die beiden Transistoren Q1 und Q2 abgeschaltet (nichtleitend). Der Ausgang befindet sich nun in einem hochohmigen Zustand, und der Ausgangsspannungswert wird von der Last gesteuert. Ein niedriger Signalwert an der Basis des Transtors Q, hat zur Folge, daß dieser Transistor ausgeschaltet (nichtleitend) wird. Unter diesen Bedingungen wird der Ausgangsspannungswert von dem an der Basis des Transistors Q^ vorhandenen Wert gesteuert.The addition of the transistor Q * enables the output circuit to assume a third high impedance state. A high signal value at the base of the transistor Q1 has the consequence that the transistor Q1 is switched on (conductive). Under these conditions, the two transistors Q 1 and Q 2 are switched off (non-conductive). The output is now in a high impedance state and the output voltage value is controlled by the load. A low signal value at the base of the transistor Q has the consequence that this transistor is switched off (non-conductive). Under these conditions the output voltage value is controlled by the value present at the base of the transistor Q ^.

Die in Fig.3 dargestellte AusfUhrungsform enthält die gleichen Bauelemente wie die AusfUhrungsform von Fig.1, jedoch ist der Widerstand R>. durch Transistoren Q^ und Q1-ersetzt. Der Transistor Q^ ist ein zwei Kollektoranschlüsse aufweisender Transistor, der als PNP-Stromspiegel geschaltet ist. Der Transistor Qc besteht aus einemThe embodiment shown in FIG. 3 contains the same components as the embodiment of FIG. 1, but the resistance is R>. replaced by transistors Q ^ and Q 1 . The transistor Q ^ is a transistor which has two collector connections and is connected as a PNP current mirror. The transistor Qc consists of one

2 weiteren Paar aus komplementären Transistoren mit I L-Struktur, wobei der Emitter an Hasse liegt, ein Kollektor mit der eigenen Basis verbunden ist und ein weiterer Kollektor2 more pairs of complementary transistors with I L structure, where the emitter is at Hasse, one collector is connected to its own base and another collector is connected

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mit der Basis des Transistors Q. verbunden ist. Der Transistor Qc ist daher eine Stromquelle, die durch Hinzufügen zusätzlicher KollektoranschlUsse mehrere Ausgangsstufen bedienen kann. Beispielsweise können in der Praxis vier Kollektoranschlüsse benutzt werden.is connected to the base of the transistor Q. Of the Transistor Qc is therefore a source of current flowing through Adding additional collector connections can serve several output stages. For example, can in practice four collector connections are used.

Der Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber der Ausführungsform von Fig.1 besteht darin, daß der StromThe advantage of this embodiment over the embodiment of Fig.1 is that the current

2 aus dem Transistor Q^ nun vom I L-Injektionsstrom abhängt und nicht vom Wert des Widerstandes R-, gesteuert wird. Auf diese Weise kann der Ausgangsstrom einen größeren Bereich von Injektionsströmen umfassen.2 from the transistor Q ^ now from the I L injection current depends and not on the value of the resistor R-, is controlled. In this way the output current can have a wider range of injection currents include.

Die Ausführungsform von Fig.4 ist eine Kombination der Ausführungsformen der Figuren 2 und 3. Dies bedeutet, daß der Tri-State-Eingang und die Stromquelle in einer Ausführungsform vereinigt sind.The embodiment of Figure 4 is a combination of the Embodiments of Figures 2 and 3. This means that the tri-state input and the current source in one Embodiment are combined.

Die Transistoren GU und Qc enthalten jeweils einen Strom injektor I, bzw. Ic, die ebenso aufgebaut sind, wie der Strominjektor I^ beim Transistor Q1. Die Strominjektoren sind zur Vereinfachung der Zeichnung weggelassen worden; sie sind lediglich symbolisch dadurch angegeben, daß beide Enden des Schaltungssymbols für einen Mehrkollektor Transistor mit einem Querstrich versehen sind.The transistors GU and Qc each contain a current injector I and Ic, which are constructed in the same way as the current injector I ^ in the transistor Q 1 . The current injectors have been omitted to simplify the drawing; they are only indicated symbolically in that both ends of the circuit symbol for a multi-collector transistor are provided with a cross line.

Die hier beschriebenen Schaltungen können ohne weiteresThe circuits described here can easily

unter Anwendung der I L-Technologie Integriert werden. Ein dazu geeignetes Verfahren ist in der US-PS 4 075 beschrieben.be integrated using IL technology. One suitable method for this is US Pat. No. 4,075 described.

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Claims (1)

2 9 O 71S ei 72 9 O 7 1 S ei 7 Patentanwälte &OU I ΌΌ f Patent Attorneys & OU I ΌΌ f Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. LeiserE. Prince - Dr. G. Hauser - G. Leiser Ernsbergerstrasse 19Ernsbergerstrasse 19 8 München 608 Munich 60 Unser ZeichenrT 3218 26.Februar 1979 Our mark T 3218 February 26th 1979 TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13500 North Central Expressway
Dallas, Texas, V.St.A.TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13500 North Central Expressway
Dallas, Texas, V.St.A. PatentansprücheClaims ■1J Ausgangsschaltung für ein in der Technik mit integrierter Injektion aufgebautes digitales Verknüpfungsglied mit einem ersten bipolaren Transistor und einem zweiten bipolaren Transistor, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor wenigstens zwei Kollektoranschlüsse aufweist, daß die Basis dieses ersten Transistors mit dem Ausgang des Verknüpfungsglieds verbunden ist, daß der Emitter dieses ersten Transistors an Masse gelegt ist, daß der Kollektoranschluß des zweiten Transistors an eine Versorgungsspannung gelegt ist, daß die Basis des zweiten Transistors über ein Impedanzglied an die Versorgungsspannung und auch an einen * ersten Kollektor des ersten Transistors angeschlossen ist und daß der Emitter dieses zweiten Transistors mit einem «weiten Kollektor, des ersten Transistors verbunden ist. ■ 1 J output circuit for a built in technology with integrated injection digital logic element with a first bipolar transistor and a second bipolar transistor, characterized in that the first transistor has at least two collector connections, that the base of this first transistor is connected to the output of the logic element is that the emitter of this first transistor is connected to ground, that the collector connection of the second transistor is connected to a supply voltage, that the base of the second transistor is connected via an impedance element to the supply voltage and also to a * first collector of the first transistor and that the emitter of this second transistor is connected to a "wide collector" of the first transistor. 2» Ausgangsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor ein invertierter, Hehrkollektor-Transistor ist, mit dem eine integrierte Injektionsvorrichtung kombiniert ist.2 »output circuit according to claim 1, characterized in that that the first transistor is an inverted, high collector transistor, with the one integrated Injection device is combined. Schw/Ba A ,Schw / Ba A , 909836/0734909836/0734 3. Ausgangsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kollektor des ersten Transistors wesentlich' größer als der erste Kollektor ist.3. Output circuit according to claim 1, characterized in that that the second collector of the first transistor is substantially 'larger than the first collector. 4. Ausgangsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Größenverhältnis zwischen dem zweiten Kollektor und dem ersten Kollektor zwischen 10 und 20 liegt.4. Output circuit according to claim 3, characterized in that the size ratio between the second collector and the first collector is between 10 and 20. 5. Ausgangsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzglied ein dritter Transistor mit wenigstens zwei Kollektoranschlüssen ist, daß der Emitter dieses dritten Transistors an die Versorgungsspannung gelegt ist, daß der erste Kollektoranschluß dieses dritten Transistors mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist, daß der zweite .tollektoranschluß mit seiner Basis verbunden ist, die auch mit einem Kollektoranschluß eines vierten Transistors verbunden ist, und daß der vierte Transistor einen zweiten, mit seiner Basis verbundenen Kollektor aufweist, während sein Emitter an Masse liegt.5. Output circuit according to claim 1, characterized in that that the impedance element is a third transistor with at least two collector connections, that the emitter this third transistor is connected to the supply voltage that the first collector terminal of this third transistor is connected to the base of the second transistor that the second .tollektoranschluss with its base is connected, which is also connected to a collector terminal of a fourth transistor, and that the fourth transistor has a second collector connected to its base, while its emitter is on Mass lies. 6. Ausgangsschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Bildung eines Tri-State-Eingangs.6. Output circuit according to claim 1, characterized by a device for forming a tri-state input. Ausgangsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Paar komplementärer Transistoren in der Technik mit integrierter Injektion (I L-Technik) enthält, wobei ein Kollektoranschluß des inversen Transistors dieses Paars mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist, während der andere Kollektoranschluß mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist.Output circuit according to Claim 6, characterized in that the device comprises a pair of complementary transistors in technology with integrated injection (I L technology), with a collector terminal of the inverse transistor this pair is connected to the base of the first transistor, while the other collector terminal is connected to the base of the second transistor is connected. S09836/0734S09836 / 0734 8. Ausgangsschaltung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Bildung eines Tri-State-Eingangs.8. Output circuit according to claim 5, characterized by a device for forming a tri-state input. 9. Ausgangsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Paar komplementärer Transistoren in der Technik mit integrierter Injektion (I L-Technik) enthält, wobei ein Kollektoranschluß des inversen Transistors dieses Paars mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist, während der andere Kollektoranschluß mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist.9. Output circuit according to claim 8, characterized in that that the device is a pair of complementary transistors in the technology with integrated injection (I L technology) contains, wherein a collector terminal of the inverse transistor of this pair with the base of the first transistor is connected, while the other collector terminal is connected to the base of the second transistor. 909836/0734909836/0734
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