DE3245495C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgangsstufe für eine integrierte ECL-Schaltung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Buchstaben ECL bezeichnen eine bekannte Technik im Bereich der logischen integrierten Schaltungen und entsprechen den Anfangsbuchstaben der englischen Wörter "Emitter Coupled Logic" (Emitter-gekoppelte Logik).

In einer logischen Schaltung sollen die Ausgangspegel 0 (niedrig) und 1 (hoch) genaue und möglichst stabile Spannungspegel sein. Die Spannungspegel am Ausgang schwanken jedoch unumgänglich mit den Betriebstemperaturen der Elemente der Schaltung, insbesondere mit den Temperaturen der p-n-Übergänge der Transistoren dieser Schaltung. Daher sind logische Schaltungen zum Großteil "spannungsausgeglichen", so daß derartige Ausgangsspannungsschwankungen beschränkt werden.

Eine dazu ausgelegte Schaltung für die Ausgangsstufe einer ECL-Schaltung der eingangs genannten Art ist in Fig. 4 auf Seite 830 in "IEEE Journal of Solid State Circuits" (Vol. SC-14, Nr. 5, Oktober 1979) dargestellt. Diese bekannte Schaltung basiert auf der Verwendung einer Stromquelle (entsprechend der "zweiten Stromquelle" wie eingangs erwähnt), die einen Widerstand (wie eingangs erwähnt "den ersten Widerstand") durchfließenden Hilfsstrom I_A liefert und in diesem Widerstand einen Spannungsabfall bewirkt, dessen Schwankung in bezug auf die Schwankung der Basis-Emitterspannung V_BE des Ausgangstransistors (der dritte Transistor) entgegengesetzte Polarität hat.

Da der in bezug auf das allgemeine Referenzpotential (das Potential der Speiseleitung, mit der der erwähnte Transistor verbunden ist) berechnete Ausgangspegel gleich der Summe des Spannungsabfalls in diesem Widerstand und der V_BE des Ausgangstransistors ist und diese beiden Parameter in entgegengesetzter Richtung abhängig von der Temperatur verlaufen, kann ein bestimmter Ausgleich erreicht werden. Faktisch tritt über einer bestimmten Temperatur (etwa 60°C) der p-n-Übergänge der Transistoren Überausgleich auf, bei dem der Spannungsabfall im Transistor weiter ansteigt als die V_BE des Ausgangstransistors abfällt; die hohen und niedrigen Ausgangspegel sinken also in ihren Spannungspegeln gleichermaßen mit dem Anstieg der Temperatur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausgangsstufe einer integrierten logischen Schaltung zu schaffen, in der Maßnahmen getroffen sind, die die Erscheinung des Überausgleichs unterdrücken.

Diese Aufgabe wird mit einer Ausgangsstufe für eine integrierte ECL-Schaltung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Anordnung basiert auf der einfachen Erwägung, daß es im Falle eines zu großen Spannungsabfalls im Widerstand beim Erreichen einer bestimmten Temperatur notwendig ist, daß ein Teil des diesen Widerstand durchfließenden Stroms I_A beim Erreichen dieser Temperatur abgezweigt wird. Die Wirkung der Temperaturausgleichsschaltung läßt sich kurzgefaßt wie folgt beschreiben:

Die Stromwege der zweiten Stromquelle, die einerseits der dritte Widerstand in Serienschaltung mit der Emitter-Basis-Strecke des fünften Transistors und zum anderen der zweite Transistor in Serie mit der Emitter-Basis-Strecke des vierten Transistors bilden, der selbst wieder mit dem ersten Widerstand in Serie geschaltet ist, sind parallel geschaltet. Der Strom durchfließt ununterbrochen den letztgenannten der Stromwege. Der Strom kann jedoch nur dann den anderen Stromweg (dritten Widerstand + fünften Transistor) durchfließen, wenn die Basis-Emitterspannung V_BE des fünften Transistors groß genug ist. Der Wert dieser Spannung V_BE ist insbesondere vom Wert des Spannungsabfalls am zweiten Widerstand abhängig, der selbst von der Größe des von der zweiten Quelle gelieferten Stroms abhängig ist, der mit der Betriebstemperatur ansteigt.

Bei niedrigen Temperaturen ist der Spannungsabfall am zweiten Widerstand nicht groß genug, damit die Spannung V_BE des fünften Transistors ihre Schwellenspannung erreichen kann, und es durchfließt diesen Transistor kein Strom.

Wenn nach dem Anstieg der Betriebstemperatur der Stromwert der zweiten Quelle groß genug wird, damit durch den weiteren Spannungsabfall am zweiten Widerstand die Spannung V_BE des fünften Transistors den Schwellenwert erreicht, durchfließt ein Strom den fünften Transistor. Dieser Strom wird von dem den Stromweg durchfließenden Strom substrahiert, in welchen Stromweg der erste Widerstand aufgenommen und bei höherer Temperatur größer ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Geschwindigkeit des Spannungsabfalls am ersten Widerstand abhängig von der Temperatur zu beschränken und diesen Abfall bis auf das Vorzeichen nahezu an den Abfall der Spannung V_BE des dritten Transistors auszugleichen; demzufolge wird eine Stabilisation der hohen und niedrigen Pegel des Ausgangspotentials der Stufe erreicht.

Der mit dem fünften Transistor in Serie geschaltete dritte Widerstand erzeugt die erforderliche Impedanz, damit nicht der Strom der zweiten Quelle nahezu vollständig den fünften Transistor beim Leitendwerden durchfließt, wodurch nicht nur die Steuerung außer Betrieb gesetzt werden würde, sondern auch keine großen Spannungsunterschiede mehr zwischen den hohen und niedrigen Ausgangspegeln auftreten würden.

Eine ECL-Ausgangsstufe mit einer Temperatursteueranordnung nach obiger Beschreibung bietet den Vorteil, daß die durch sie gelieferte Ausgangsspannung eine hohe Stabilität in einem großen Betriebstemperaturbereich besitzt, der angesichts der p-n-Übergänge der Transistoren zwischen 30 und 150°C liegt. Durch geeignete Wahl der Elemente dieser Anordnung wird erreicht, daß zwischen den äußersten Werten der erwähnten Übergangstemperaturen eine Variation von ± 5 mV der Ausgangsspannungen nicht überschritten wird. Die Steuerung arbeitet gleichartig bei beiden (hohen und niedrigen) Ausgangspegeln der Stufe.

Weiter bietet die Anordnung den Vorteil der Einfachheit in Anbetracht ihrer großen Zweckmäßigkeit.

Nach einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Basis des fünften Transistors mit dem Emitter des vierten Transistors direkt verbunden. Dabei besteht die Anordnung nur aus einem Steuerwiderstand (zweiten Widerstand), zu dem die Basis-Emitterstrecke des fünften Transistors in Serie mit einem Widerstand (dem dritten Widerstand) parallel geschaltet ist. Der Wert der Spannung V_BE des fünften Transistors ist in diesem Fall völlig abhängig vom Spannungsabfall am zweiten Widerstand. Hinsichtlich der Verwendung geringer Ströme soll der zweite Widerstand einen ziemlich hohen Wert haben, d. h. im Mittel etwa 1 kOhm.

Nach einer zweiten Ausführungsform der Anordnung, die etwas komplizierter als die vorangehende Ausführungsform ist, ist die Basis des fünften Transistors an den mittleren Punkt einer zwischen der zweiten Stromquelle und den Basen des ersten und des vierten Transistors geschalteten Widerstandsbrücke angeschlossen. Die erfindungsgemäße Verbindung zwischen der Basis des fünften Transistors und dem Emitter des vierten Transistors ist in diesem Fall indirekt. Denn in diese Verbindung sind ein erster Widerstand der Widerstandsbrücke und der zweite Widerstand in der Basis-Emitter-Strecke des vierten Transistors aufgenommen.

In dieser zweiten Ausführungsform ist der Wert der Spannung V_BE des fünften Transistors nicht ausschließlich vom Spannungsabfall am zweiten Widerstand abhängig. Die Variationen dieses letzten Spannungsabfalls werden einer Vorpolarisationsspannung zugegeben, die an der Widerstandsbrücke abgenommen wird. Der Zustand des fünften Transistors jedoch wird immer noch vom Spannungsabfall im zweiten Widerstand gesteuert. Mit dieser Ausführungsform ist es einerseits möglich, mit einem zweiten Widerstand zu arbeiten, dessen Wert das drei- oder vierfache kleiner als im vorangehenden Fall ist, wodurch sich der Spannungsabfall an diesem Widerstand beschränkt, und dadurch ist es zum anderen möglich, den Potentialpegel an der mit der zweiten Stromquelle verbundenen Seite des zweiten Widerstands zu erhöhen; auf diese Weise arbeitet die zweite Stromquelle unter vorteilhafteren Bedingungen.

Selbstverständlich ist es ungeachtet der gewählten Ausführungsform zum Erhalten optimaler Ergebnisse erforderlich, nicht nur bestimmte Widerstandswerte der verwendeten Widerstände, sondern insbesondere bestimmte Verhältnisse zwischen den Widerstandswerten dieser Widerstände einzuhalten. Letzteres wird gleichzeitig mit der Wirkung der Steueranordnung nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild einer ECL-Ausgangsstufe mit der erfindungsgemäßen Steueranordnung in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 das Schaltbild derselben ECL-Ausgangsstufe, bei der die Steueranordnung nach einer zweiten Ausführungsform aufgebaut ist,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Variationen der Ausgangsspannung einer ECL-Stufe in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur.

In Fig. 1 und 2 lassen sich leicht die Grundelemente des Schaltbilds einer Ausgangsstufe für ein Gatternetz in der ECL-Technik unterscheiden. Sie sind zunächst die beiden Transistoren T₁ und T₂ (in der vorangehenden Beschreibung mit "erstem und zweitem Transistor" bezeichnet) vom npn-Typ, die eine Differenzschaltung bilden: Die zwei Emitter sind mit einer Stromquelle 10 (erste Stromquelle) in Serie geschaltet, die wieder mit einer Speiseleitung L₂ (zweite Speiseleitung) verbunden ist; weiter sind der Kollektor von T₁ und der Kollektor von T₂, letzterer über einen Widerstand R₁ (erster Widerstand), an eine Speiseleitung L₁ (erste Speiseleitung) angeschlossen, die im allgemeinen mit Masse verbunden ist und deren Potential als allgemeines Referenzpotential dient. Die Eingangssignale gelangen beispielsweise an die Basis des Transistors T₂. Die Basis des Transistors T₁ ist dabei an eine feste Hilfsspannungsquelle angeschlossen, die hier nur mit einem Kreis 11 dargestellt ist. Ein Transistor T₃ vom npn-Typ, der in bezug auf den Transistor T₁ als Emitterfolger geschaltet ist, bildet das Ausgangselement der Stufe: Die Basis des Transistors T₃ ist mit dem Kollektor des Transistors T₁ und sein Kollektor mit einer getrennten Speiseleitung L₃ verbunden, und sein Emitter (Anschluß S) führt die Ausgangsspannungen. Weiter ist es möglich, den Kollektor an die erste Speiseleitung L₁ anzuschließen. Dies alles gehört zur bekannten Technik. (Der Deutlichkeit halber ist diese getrennte Speiseleitung L₃ in Fig. 2 nicht dargestellt.)

Bei einer das beschriebene Schaltbild ergänzenden Schaltung zum Ausgleichen der durch Variationen in den Betriebstemperaturen der Ausgangsstufe verursachten Schwankungen in den Ausgleichsspannungen ist ein Transistor T₄ (vierter Transistor) von npn-Typ eingeschaltet, dessen Basis und Kollektor mit der Basis bzw. dem Kollektor des Transistors T₁ und dessen Emitter über insbesondere eine Stromquelle 20 (zweite Stromquelle) mit der Leitung L₂ verbunden sind. Diese zweite Stromquelle 20 besteht auf bekannte Weise aus einem Transistor T₆ von npn-Typ, dessen Basis eine Konstantspannung empfängt und wobei ein Widerstand R₄ in die Emitterschaltung aufgenommen ist.

Der Deutlichkeit halber ist der bekannte Teil des Schaltbilds mit der Stromquelle 10 vereinfacht dargestellt: Die Stromquelle 10 ist in den Figuren nur schematisch dargestellt und hat keine Funktion bei der Wirkung der Temperaturausgleichsanordnung.

Die erfindungsgemäße Anordnung, die in Zusammenarbeit mit dem Transistor T₄ und der Stromquelle 20 dafür sorgt, daß die Ausgangsspannung am Anschluß S in einem großen Betriebstemperaturbereich nahezu stabil bleibt, ist in Fig. 1 und 2 mit Hilfe eines mit gestrichelten Linien dargestellten Rechtecks 30 dargestellt. Ein sich auf ein jedes der beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen beziehendes Schema (gemäß Fig. 1 und 2) ist im allgemeinen dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Widerstand 2 zwischen der zweiten Stromquelle 20 und dem Emitter des vierten Transistors T₄ angeordnet und ein dritter Widerstand R₃ in Serie mit der Emitter-Kollektorstrecke eines fünften Transistors T₅ zwischen der zweiten Stromquelle 20 und der ersten Speiseleitung L₁ aufgenommen ist, wobei der Kollektor dieses fünften Transistors T₅ an die erste Speiseleitung L₁ direkt angeschlossen ist, während seine Basis wenigstens indirekt mit dem Emitter des vierten Transistors T₄ verbunden ist.

Vor der Beschreibung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist es erforderlich, zunächst die Wirkung der bekannten Basissteuerschaltung zu erörtern, die aus der Stromquelle 20 und dem Transistor T₄ besteht. Dabei werden Fig. 1 und 2 herangezogen, bei denen die mit den Rechtecken 30 dargestellten Schaltungen außer Betracht gelassen werden.

Es ist bekannt, daß die Ausgangsspannungen am Anschluß S, gemessen in bezug auf die als allgemeine Referenzspannung dienende Spannung der Leitung L₂, auf zwei Pegeln liegen kann, d. h. V_H (hoher Pegel) und V_B (niedriger Pegel), die dem Fluß des von der Quelle 10 gelieferten Stroms I₁ im Transistor T₂ bzw. Transistor T₁ der Differenzschaltung entsprechen. Die Quelle 20 liefert einen Strom I₂, der über den Transistor T₄ zum Widerstand R₁ fließt. Das bedeutet also:

V_H = V_BE3 + R₁ I₂
V_B = V_BE3 + R₁ I₂ + R₁ I₁ = V_H + R₁ I₁ (1)

Dabei ist V_BE3 die Basis-Emitterspannung des Transistors T₃.

Wenn R₁ I₁ sehr konstant mit der Temperatur gehalten wird (was mit bekannten Mitteln in den ECL-Schaltungen erreicht wird, was wir als gefestigt betrachten), ist es klar, daß für den Wert von V_H und V_B die gleichen Parameter gelten. In der Gleichung (1) variieren beide Terme V_BE3 und R₁ I₁ in entgegengesetzter Richtung abhängig von der Temperatur, die erste sinkt ab, die zweite steigt an, so daß ein bestimmter Ausgleich erreicht wird. Die Folge davon ist also eine größere Stabilität von V_H (also auch von V_B) durch die Anwendung eines Hilfsstroms I₂. Jedoch ist dieser Ausgleich dadurch mangelhaft, daß R₁ I₂ weiter ansteigt als V_BE3 bei ansteigender Temperatur absinkt. Durch nachstehende Berechnung läßt sich unterscheiden, welche die Faktoren dieses Gleichgewichtsmangels sind.

Hierbei ist V das in bezug auf die Leitung L₂ stabilisierte Potential der Basis von T₆ und R₄ der Wert des Widerstands 4 und V_BE6 die Basis-Emitterspannung des Transistors T₄.

Das Ergebnis der Ausfüllung dieser Gleichung für R₁ I₂ in die Gleichung (1) für V_H sieht wie folgt aus:

Der Term · V ist konstant, wobei V als konstant angenommen wird und das Verhältnis ebenfalls durch eine proportionale Änderung abhängig von der Temperatur der Werte der Widerstände R₁ und R₄ konstant ist. Die Variation von V_H ist von der Variation der zwei anderen Terme der Gleichung (2) abhängig. Zum Stabilhalten von V_H ist es erforderlich, daß

ist konstant, da der Transistor T₃ im allgemeinen an seinem Ausgang mit einem konstanten Strom arbeitet; wobei der Temperaturkoeffizient (in Volt der Spannungsschwankung je Grad) ungeachtet der Betriebstemperatur weitgehend gleichbleibt. Dies gilt nicht für , weil der Temperaturkoeffizient des Transistors T₆ gleichzeitig mit dem Strom I₂ variiert, den dieser Transistor liefert.

Daher ist es unvermeidlich, daß R₁ · I₂ schneller ansteigt als V_BE3 absinkt und daß die Ausgangspegel V_H und V_B (siehe Gleichung (1)) zum Absinken neigen, wenn die Temperatur ansteigt. Faktisch wird der Abfall der Spannung V_BE3 vom Anstieg von R₁ I₂ überausgeglichen.

Mit der erfindungsgemäßen Zusatzanordnung ist es möglich, diese Überkompensationserscheinung zu unterdrücken und eine sehr hohe Stabilität der Ausgangspegel zu erhalten. Diese Zusatzanordnung hat in beiden Ausführungsformen nach der Erfindung (sowohl in der nach Fig. 1 als in der nach Fig. 2) die Aufgabe, dafür zu sorgen, daß ein Teil von I₂ der bei höherer Temperatur größer ist, nach L₁ abgezweigt wird und den Widerstand R₁ nicht durchfließen kann. Auf diese Weise kann der Spannungsabfall am ersten Widerstand wertmäßig an den Abfall von V_BE3 angepaßt werden.

Nach der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung (siehe Fig. 1, Rechteck 30) ist die Basis des Transistors T₅ an den Emitter des Transistors T₄ angeschlossen. Dabei besteht die Anordnung nur aus einem Widerstand R₂ mit der darüber in Serie mit dem Widerstand R₃ geschalteten Basis-Emitterstrecke des Transistors T₅. Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt:

Die Spannung V_BE des Transistors T₅ ist von der Spannung am Widerstand R₂ abhängig. Bei niedrigen Temperaturen (bis etwa 60°C), bei denen I₂ den niedrigen Pegel besitzt, ist die Spannung R₂ · I₂ kleiner als die Schwellenspannung V_BE des Transistors T₅ und dieser ist dabei gesperrt. Der ganze Strom I₂ fließt also im Widerstand R₁ über den Transistor T₄. Wenn das Produkt R₂ · I₂ die Schwellenspannung V_BE des Transistors T₅ erreicht, wird dieser Transistor leitend; von diesem Zeitpunkt an wird ein Teil des Stroms I₂ über den Transistor T₅ und den Widerstand R₃ abgezweigt und dieser Teil wird vom Strom abgezogen, der zuvor den Widerstand R₁ durchfloß. Der Spannungsabfall R₁ · I₂ wird also beschränkt, womit das gesteckte Ziel erreicht ist. Da I₂ mit der Temperatur ansteigt, vergrößert sich der Spannungsabfall am Widerstand R₂, wird die Spannung V_BE des Transistors T₅ größer, wodurch der diesen Transistor durchfließende Strom größer wird.

Wie bereits angegeben, verhindert der Widerstand R₃ in Serie mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T₅, daß der Strom I₂ vollständig den Transistor T₅ durchfließt, sobald dieser Transistor leitend wird.

Die Genauigkeit der erhaltenen Steuerung bei den Ausgangspegeln am Punkt S ist je nach den Temperaturen von den für einen jeden der Widerstände R₁, R₂, R₃ und R₄ eingehaltenen Werten abhängig, aber insbesondere auch von den Verhältnissen der Werte zwischen diesen Widerständen. Berechnungen und Versuche in der Ausführungsform der beschriebenen Erfindung haben gezeigt, daß die Widerstände derart zu wählen sind, daß sie folgenden Wertverhältnissen entsprechen:

Nach einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung (siehe Fig. 2, Rechteck 30) ist die Basis des fünften Transistors T₅ mit dem mittleren Punkt A einer Widerstandsbrücke R₅-R₆ verbunden, die zwischen der zweiten Stromquelle 20 und den Basen des Transistors T₁ und des Transistors T₄ (oder wie in der Figur, der festen Hilfsstromquelle 11) angeschlossen ist. Die Basis des Transistors T₅ ist indirekt an den Emitter des Transistors T₄, und zwar über den Widerstand R₆ der Brücke und der Basis-Emitterstrecke des Transistors T₄ angeschlossen. In dieser zweiten Ausführungsform ist der Wert der Spannung V_BE des Transistors T₅ nicht mehr ausschließlich vom Wert des Spannungsabfalls am Widerstand R₂ abhängig. Einer von der Widerstandsbrücke R₅-R₆ bestimmten Komponente von V_BE5 wird eine Komponente zugefügt, die von den Variationen des Spannungsabfalls am Widerstand R₂ abhängig ist: Diese von den Variationen von I₂ abhängigen Variationen bewirken insbesondere Änderungen im Potentialpegel am Kollektor des Transistors T₆ (am Punkt B in Fig. 2), die ihre Rückwirkung auf den Emitter des Transistors T₅ haben und Variationen in V_BE5 auslösen. Übrigens schwankt das Potential am Punkt A in der gleichen Richtung wie das Potential am Punkt B, aber seine Amplitude ist kleiner.

Bei einer derartigen Schaltung, in der der Spannungsabfall am Widerstand R₂ nicht mehr der einzige für den Wert von V_BE5 bestimmende Faktor ist, wie bei der ersten Ausführungsform, ist der Wert des Widerstands R₂ kleiner als im letzten Fall gewählt. Da der Spannungsabfall am Widerstand R₂ kleiner ist, ist das Potential am Kollektor des Transistors T₆ größer als in dem Fall nach Fig. 1, wodurch insbesondere die Gefahr des Betriebs dieses Transistors T₆ im Sättigungszustand verringert wird; der bezweckte Temperaturausgleich kann nämlich nur dann erhalten werden, wenn der Transistor T₆ in ungesättigtem Zustand arbeitet.

Für eine gute Wirkung der Schaltung nach Fig. 2 ist es auch hier notwendig, daß bestimmten Wertverhältnissen zwischen den Widerständen dieser Schaltung entsprochen wird. Insbesondere wird dafür gesorgt, daß

Bei obiger Beschreibung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung wurde davon ausgegangen, daß die Eingangssignale an den Transistor T₂ der Differenzschaltung gelangen, während die Basis des Transistors T₁ dieser selben Differenzschaltung (und also die des Transistors T₄) mit einer festen Stromquelle 11 verbunden war. Es sei dabei bemerkt, daß unter Beibehaltung der guten Wirkung der Anordnung ebensogut der entgegengesetzte Fall gewählt werden kann, bei dem die Eingangssignale an die Basis des Transistors T₁ (und an die Basis von T₄) gelangen, während die Basis des Transistors T₂ mit der Quelle 11 verbunden ist.

Übrigens ist es hinsichtlich der Technologie für die Herstellung der ECL-Stufe in einer Halbleiterstruktur dem Fachmann klar, daß die Transistoren T₁ und T₄, die in Fig. 1 und 2 gesondert dargestellt sind, zu einem einzigen Transistor mit Doppelemitter vereint werden können.

In Fig. 3 ist eine graphische Darstellung mit vier Kurven gezeichnet, die den Verlauf der Ausgangsspannung V_H einer ECL-Stufe nach dem Schema der Fig. 1 darstellt, welche Spannung in mVolt gemessen ist; (gerechnet in negativen Werten in bezug auf das Nullpotential der Referenzlinie L₁, wobei die Speiseleitung L₃ das gleiche Potential führt) abhängig von der Temperatur des Halbleiterquarzes gemessen ist, auf dem die genannte Stufe angebracht ist, in einem Temperaturbereich von 30 bis 150°C für folgende Fälle:

• - Kurve A: Ausgangsstufe ohne Korrekturanordnung 30.
• - Kurven B, C, D: Ausgangsstufe mit einer Korrekturanordnung 30, bei der die Werte der Widerstände R₁, R₂ und R₄ festgelegt sind und der Widerstand R₃ drei verschiedene Werte besitzt.

Die Kurve A zeigt, wie nach einer kurzen flachen Strecke bei niedrigen Betriebstemperaturen (etwa 30 bis 60°C) die Ausgangsspannung regelmäßig absinkt, wobei die Geschwindigkeit des Abfalls der Kurve mit der Temperatur ansteigt.

Wenn die Stufe mit der Anordnung 30 nach der Erfindung ausgerüstet ist, zeigen die Kurven B, C und D, daß V_H zwischen etwa 30 und 70°C eine gute Stabilität besitzen. Über 70°C laufen diese drei Kurven auseinander, wobei sie je eine verschiedene Steilheit im Zusammenhang mit einem bestimmten Wert des Widerstands R₃ besitzen.

Die Kurve C entsprechend einem Zwischenwert des Widerstands R₃, der zwischen den höheren und niedrigeren Werten liegt, denen die Kurve B bzw. D entsprechen, zeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung erreicht werden kann, daß die Ausgangsspannung im betreffenden Temperaturbereich nahezu stabil wird.

Wenn der Wert des Widerstands R₃ zu hoch gewählt wird (Kurve B), ist der über den Transistor T₅ abgezweigte Teil des Stroms I₂ zu klein und ist die Vergrößerung des Stroms im Widerstand R₁ nicht groß genug, um den Spannungsabfall am Widerstand R₁ größer als den Abfall der Spannung V_BE3 zu machen. Daher wird die Ausgangsspannung V_H kleiner.

Wenn in dem entgegengesetzten Fall der Wert des Widerstands R₃ zu klein gewählt ist (Kurve D), durchfließt den Transistor T₅ ein zu großer Teil des Stroms I₂ und ist die Variation von V_BE3 größer als die Variation des Spannungsabfalls am Widerstand R₁: Die Ausgangsspannung V_H steigt mit der Temperatur an.

Claims (7)

1. Ausgangsstufe für eine integrierte ECL-Schaltung mit einem ersten und einem zweiten Transistor, die über ihre Emitter miteinander verbunden sind und zusammen eine Differenzschaltung bilden, die an eine erste Speiseleitung angeschlossen und mit einer ersten Stromquelle in Serie geschaltet ist, an die die Emitter beider Transistoren angeschlossen sind und die an eine zweite Speiseleitung angeschlossen ist, wobei die Basis des ersten oder zweiten Transistors ein Eingangssignal empfängt, wobei der Kollektor des ersten bzw. zweiten Transistors über einen ersten Widerstand bzw. wenigstens indirekt mit der ersten Speiseleitung verbunden ist, mit einem dritten Transistor, dessen Emitter der Schaltungsausgang ist und dessen Basis mit dem ersten Widerstand und mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist, wobei der Kollektor des dritten Transistors wenigstens indirekt an die erste Speiseleitung oder wenigstens indirekt an die dritte Speiseleitung angeschlossen ist, mit einem vierten Transistor, der mit seiner Basis und seinem Kollektor zur Basis bzw. Kollektor des ersten Transistor parallel geschaltet ist und in der Emitterschaltung eine zweite Stromquelle enthält, die an die zweite Speiseleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Widerstand (R2) zwischen der zweiten Stromquelle (20) und dem Emitter des vierten Transistors (T4) angeordnet ist, und daß ein dritter Widerstand (R3) in Serie mit der Emitter-Kollektorstrecke eines fünften Transistors (T5) zwischen der zweiten Stromquelle (20) und der ersten Speiseleitung (L1) angeordnet ist, wobei der Kollektor dieses fünften Transistors (T5) mit der ersten Speiseleitung direkt verbunden ist, während seine Basis wenigstens indirekt an den Emitter des vierten Transistors (T4) angeschlossen ist.

2. Ausgangsstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des fünften Transistors (T5) mit dem Emitter des vierten Transistors (T4) direkt verbunden ist.

3. Ausgangsstufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte R₁, R₂, R₃ und R₄ bzw. des ersten, zweiten, dritten und vierten Widerstands derart sind, daß

4. Ausgangsstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des fünften Transistors (T5) mit dem Verbindungspunkt zwischen einem fünften (R5) und einem sechsten (R6) Widerstand verbunden ist, wobei der fünfte Widerstand bzw. der sechste Widerstand mit der zweiten Stromquelle (20) bzw. den Basen des ersten (T1) und des vierten (T4) Transistors verbunden sind.

5. Ausgangsstufe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die Werte R₂ und R₃ bzw. des zweiten und des dritten Widerstands derart sind, daß und daß zum anderen die Werte R₅ und R₆ bzw. des fünften und sechsten Widerstands derart sind, daß

6. Ausgangsstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des ersten Transistors (T1) mit einer festen Spannungsquelle (11) verbunden ist, während die Basis des zweiten Transistors (T2) der Eingang der Stufe ist.

7. Ausgangsstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des zweiten Transistors (T2) mit einer festen Spannungsquelle verbunden ist, während die Basis des ersten Transistors der Eingang der Stufe ist.