DE3726005A1

DE3726005A1 - Bipolare logische schaltung

Info

Publication number: DE3726005A1
Application number: DE19873726005
Authority: DE
Inventors: Tsunehiro Koyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-08-07
Filing date: 1987-08-05
Publication date: 1988-02-18
Also published as: DE3726005C2; US4841173A; JPS6342218A

Description

Die Erfindung betrifft eine bipolare logische Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Insbesondere handelt es sich um eine Verbesserung in einer Schal tung, die zum Entladen von in der Basis eines Ausgangstransistors gespeicherten Ladungen dient, wenn ein Ausgangssignal von einem niedrigen Pegel "L" zu einem hohen Pegel "H" wechselt.

In Fig. 5 ist eine Pufferschaltung mit einem Eingang gezeigt, die eine Basislade-/Entladeschaltung aufweist und die beispielsweise aus ′85 MITSUBISHI SEMICONDUCTORS, BIPOLAR DIGITAL IC (LSTTL) bekannt ist. In der Abbildung ist mit der Bezugsziffer 1 ein NPN-Transistor mit SBD (Schottky barrier diode) Klemmung be zeichnet, die Bezugsziffern 2 und 3 bezeichnen Widerstände mit vorbestimmten Widerstandswerten. Ein Basislade-/Entlade kreis besteht aus dem Transistor 1 und den Widerständen 2, 3. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet einen Eingangsanschluß, die Be zugsziffer 5 einen Eingangs-PNP-Transistor, dessen Basis am Eingangsanschluß 4 liegt. Mit den Bezugsziffern 6, 7, 8, 12, 13 und 15 sind NPN-Transistoren mit SBD-Klemmung bezeichnet. Die Bezugsziffer 16 bezeichnet einen NPN-Transistor, der zu sammen mit dem Transistor 15 in Darlington-Schaltung verbun den ist und einen Ausgangs-Darlington-Transistor bildet. Der Ausgangs-Darlington-Transistor und der Transistor 13 sind in Serie zwischen einem Anschluß 11 mit hohem Potential und ei nem Anschluß 17 mit niedrigem Potential verbunden. Weiterhin ist der Emitter des Transistors 12 mit der Basis des Tran sistors 13 verbunden. Die Basislade-/Entladeschaltung wie oben beschrieben, liegt zwischen dem Verbindungspunkt der Transistoren 12 und 13 und dem Quellenanschluß 17 mit nie drigem Potential. Weiterhin ist die Basis des Transistors 12 über einen Widerstand 10 mit dem Quellenanschluß 11 mit hohem Potential verbunden. Die Bezugsziffern 9, 18, 19, 20 und 21 bezeichnen Schottky-Barrier-Dioden (SBD′s). Die SBD 9 liegt mit ihrer Anode an der Basis des Transistors 12, ihre Kathode liegt am Kollektor des Transistors 8. Die Bezugs ziffer 14 bezeichnet einen Ausgangsanschluß, die Bezugszif fern 22 bis 28 bezeichnen Widerstände.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der bekannten Schaltung beschrieben.

Wenn an den Eingangsanschluß 4 ein "H" Spannungspegel gelegt wurde, so schaltet der Eingangs-PNP-Transistor 5 aus, die Transistoren 6, 7 und 8 schalten an. Der Transistor 12 schaltet aus, die Ausgangs-Darlington-Transistoren 15, 16 schalten an, so daß der Ausgangsanschluß 14 auf hohen Span nungspegel "H" geht.

Wenn ein niedriger Spannungspegel "L" an den Eingangsanschluß 4 gelegt wird, so schaltet der Eingangs-PNP-Transistor 5 an, die Transistoren 6, 7 und 8 schalten aus, die Transistoren 12 und 13 schalten an, so daß der Ausgangsanschluß 14 auf niedrigen Pegel "L" geht. Wenn darüber hinaus die an den Eingangsanschluß 4 angelegte Spannung von "L" nach "H" geht, so geht auch der Pegel des Ausgangsanschlusses 14 von "L" nach "H". In diesem Fall bildet der Transistor 1 einen Ent ladepfad für Ladungen, die in der Basis des Transistors 13 gespeichert sind, so daß die Ausschaltzeit des Transistors 13 verkürzt und der Übergangsstrom des Transistors reduziert wird.

Die bekannte bipolare logische Schaltung ist wie oben be schrieben ausgebildet und arbeitet wie oben beschrieben, wo bei der Transistor 13 ausschaltet, nachdem der Transistor 12 ausgeschaltet hat. Durch diese Arbeitsweise treten bei hohen Schaltgeschwindigkeiten Schwierigkeiten auf. Darüber hinaus fließt ein Übergangsstrom durch die Schaltung.

Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik ist es Auf gabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Schalt zeiten verkürzt und der Übergangsstrom verringert werden.

Die bipolare logische Schaltung gemäß der vorliegenden Er findung umfaßt eine Diode zwischen der Basis eines ersten Transistors und dem Kollektor eines dritten Transistors, so daß ein Entladungspfad für Ladungen in der Basis des ersten Transistors durch den dritten Transistor gebildet wird.

In der bipolaren logischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Diode zwischen der Basis des ersten Tran sistors und dem Kollektor des dritten Transistors angeordnet, so daß beim Anschalten des dritten Transistors die in der Basis des ersten Transistors gespeicherten Ladungen entladen werden und der Transistor ausgeschaltet wird. Auf diese Weise wird die Schaltzeit verkürzt bzw. werden die Schaltge schwindigkeiten erhöht und der Übergangsstrom reduziert.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzug ter Ausführungsformen der Erfindung, die anhand von Abbil dungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:

Fig. 1 die Schaltung einer bipolaren logischen Schal tung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 und 3 ein Blockdiagramm bzw. eine Schaltung einer be vorzugten Ausführungsform, bei welcher die Schal tung mit einem Flip-Flop verbunden ist;

Fig. 4 die Schaltung einer bipolaren logischen Schal tung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung; und

Fig. 5 eine Schaltung einer herkömmlichen bipolaren logischen Schaltung.

In den Abbildungen bezeichnen dieselben Bezugsziffern glei che oder gleich wirkende Abschnitte bzw. Teile.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen anhand der Abbildungen näher beschrieben:

Fig. 1 zeigt eine logische Schaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der dieselben Bezugszif fern wie in Fig. 5 für entsprechende Teile verwendet sind. Die Bezugsziffer 30 bezeichnet eine Schottky-Barrier-Diode, deren Anode mit dem Emitter des Transistors 12 und deren Kathode mit dem Kollektor des Transistors 8 verbunden ist.

In der so ausgebildeten Schaltung ist in dem Fall, in dem die Spannung mit "H" oder "L" Pegel am Eingangsanschluß 4 liegt, die Wirkung ähnlich der in der bekannten Schaltung. Im Übergangszustand, bei dem die Spannung am Ausgangsan schluß 14 von "L" nach "H" geht, wenn der Transistor 8 an schaltet, bildet die Diode 30 einen Entladungspfad, in dem die Ladungen, die in der Basis des Transistors 13 gespeichert sind, über diese Diode 30 und den Transistor 8 abgeleitet werden. Auf diese Weise kann man die Ausschaltzeit des Tran sistors 13 verkürzen und den Übergangsstrom des Transistors 13 verringern.

Fig. 4 zeigt eine bipolare logische Schaltung entsprechend einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Diode 30 der Ausführungsform nach Fig. 1 und der Transistor 1 sowie die Widerstände 2 und 3 der bekannten Anordnung zusammen als Basislade-/Entladeschaltung ausgebildet. Durch diese Aus bildung der Schaltung ergeben sich noch bessere Übertra gungseigenschaften.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wurden Schaltungen von Pufferkreisen dargelegt, die nur ei nen Eingang aufweisen. Selbstverständlich läßt sich der Er findungsgedanke auch sehr gut auf ein Flip-Flop oder einen Zähler mit einem Pufferausgang anwenden. Fig. 3 zeigt eine gleichwirkende Ausgangsschaltung für den Fall, in welchem die Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung auf ein Flip-Flop angewendet ist. Die logische Schaltung dazu ist in Fig. 2 gezeigt. Auch hier ist also wieder eine Diode 30 zur Verkürzung der Schaltzeiten vorgesehen.

Wie oben beschrieben, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Diode zwischen die Basis eines ersten Transistors und den Kollektor eines dritten Transistors geschaltet und ein Entladungspfad für die in der Basis des ersten Transistors gespeicherte Ladung wird durch den dritten Transistor ge bildet, so daß die Basisladungen des ersten Transistors schnell abgeleitet werden können. Auf diese Weise können bipolare logische Schaltungen in ihrer Schaltgeschwindigkeit verbessert werden, wobei gleichzeitig nur kleine Übergangs ströme fließen.

Claims

1. Bipolare logische Schaltung, insbesondere für einen Inverter, mit einem Ausgangs-Darlington-Transistor (15, 16) und einem ersten Transistor (13), die in Reihenschaltung zwischen ei ner Quelle (11) mit hohem Potential und einer Quelle (17) mit niedrigem Potential geschaltet sind,
mit einem zweiten Transistor (12), dessen Kollektor mit der Basis des Ausgangs-Darlington-Transistors (15, 16) und über einen Widerstand (28) mit der Quelle (11) hohen Potentials verbunden ist und dessen Emitter mit der Basis des ersten Transistors (13) verbunden ist und dessen Basis über einen Widerstand (10) mit der Quelle (11) hohen Potentials ver bunden ist,
mit einem dritten Transistor (8), dessen Emitter mit der Quelle (17) niedrigen Potentials verbunden ist und dessen Basis mit einem Signal, entsprechend einem Eingangssig nal versorgt wird, und
mit einer ersten Diode (9), deren Anode an der Basis des zweiten Transistors (12) und deren Kathode an dem Kollek tor des dritten Transistors (8) liegt, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite Diode (30) vorgesehen ist, deren Anode mit dem Emitter des zweiten Transistors (12) und deren Kathode mit dem Kollektor des dritten Transistors (8) verbunden ist.

2. Bipolare logische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor (1) vorgesehen ist, dessen Basis und Kollektor über Widerstände (2, 3) mit dem Verbindungs punkt zwischen dem Emitter des zweiten Transistors (12) und der Basis des ersten Transistors (13) verbunden sind und dessen Emitter an der Quelle (17) niedrigen Po tentials liegt, so daß der Transistor (1) Ladungen ab leitet, welche in der Basis des ersten Transistors (13) gespeichert sind.