DE4030631A1 - Ecl-multiplexeranordnung - Google Patents
Ecl-multiplexeranordnungInfo
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
- H03K17/62—Switching arrangements with several input- output-terminals, e.g. multiplexers, distributors
- H03K17/6257—Switching arrangements with several input- output-terminals, e.g. multiplexers, distributors with several inputs only combined with selecting means
- H03K17/6264—Switching arrangements with several input- output-terminals, e.g. multiplexers, distributors with several inputs only combined with selecting means using current steering means
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Description
Die Erfindung betrifft eine Multiplexeranordnung mit emitterge
koppelten Bipolartransistoren.
Multiplexer gehören zu den Grundschaltungen der Elektronik.
Funktionell wählt ein Decoder aus einer Anzahl Eingängen denje
nigen aus, dessen Nummer mit einer eingegebenen Zahl überein
stimmt, und schaltet ihn auf den Ausgang durch. Mit Multiplexern
lassen sich eine Reihe von logischen Grundverknüpfungen aufbauen,
wie OR-, AND-, EXOR-Gatter sowie Latches und Flip-Flops.
Üblicherweise sind ECL-Multiplexer aus Seriesgating-Stufen auf
gebaut. Für einen 1-aus-2-Multiplexer benötigt man dabei zwei
Stufen, die gemäß Fig. 1 an den Referenzpotentialen VB1 und VB2
liegen. Jedes ECL-Gatter besteht im wesentlichen aus einem Dif
ferenzverstärker, dessen einer Eingang auf einem der Referenz
potentiale liegt und der über den anderen Eingang gesteuert
wird. In der untersten Ebene mit dem Referenzpotential VB2 und
der Seriesgating-Stufe aus den Transistoren 2 und 3 werden die
gemeinsamen gekoppelten Emitter über eine Stromeinprägung aus
dem Transistor 11 und dem Widerstand 13 mit einem Versorgungs
potential VSS verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 2 und
3 als Ausgang der Seriesgating-Stufe liegen jeweils an den ge
koppelten Emittern der nächsthöheren Seriesgating-Stufe mit dem
Referenzpotential VB1 und den Transistoren 4 bis 6. An den Basen
der Transistoren 4 und 5 liegen die Eingangsdaten D0 und D1.
Die Basis des Transistors 2 liegt im Ausgangskreis eines Adreß-
bzw. Steuertransistors 1, der von einem Adreß- bzw. Datenein
gang A angesteuert wird. Für den Ausgangskreis des Transistors 1
ist ebenfalls eine Stromquelle aus dem Transistor 10 und dem
Widerstand 12 vorgesehen, wobei die Transistoren 10 und 11 von
einem gemeinsamen Referenzpotential VS1 gesteuert sind. Während
die Transistoren 1, 4 und 5 direkt mit einem zweiten Versorgungs
potential verbunden sind, liegt zwischen dem Kollektor des Tran
sistors 6 und dem zweiten Versorgungspotential der Lastwider
stand 7. Der Kollektor des Transistors 6 ist gleichzeitig mit
dem Ausgang 0 der Anordnung verbunden.
Bei einer logischen Null des Adreßeingangs A sperrt der Tran
sistor 1 bzw. der Transistor 2. Damit wird das ECL-Gatter aus
den Transistoren 5 und 6 ausgewählt, wobei der Ausgang 0 bei
einer logischen Null des Dateneingangs D1 aufgrund des dann
durchgeschalteten Transistors 6 ebenfalls auf logisch Null liegt.
Bei einer logischen Eins an D1 liegt der Ausgang 0 ebenfalls auf
logisch Eins. Bei einer logischen Eins am Adreßeingang A wird
in entsprechender Weise das ECL-Gatter aus den Transistoren 4
und 6 ausgewählt, so daß der Dateneingang D0 auf den Ausgang 0
durchgeschaltet wird.
Bedingt durch das Seriesgating muß ein Signalwechsel am Adreß
eingang A mehrere Transistorebenen, im Beispiel der Fig. 1 zwei
Ebenen, durchlaufen. Dadurch erhöht sich einerseits die Schalt
zeit des Multiplexers, und andererseits erfordern die beiden
Seriesgating-Stufen eine vergleichsweise hohe Betriebsspannung.
Üblicherweise liegt das zweite Versorgungspotential VCC auf
0 Volt und das Versorgungspotential VSS auf -4,5 Volt. Bei einem
vorgegebenen Strom bedeutet das, da immer ein Kreis durchgeschal
tet ist, eine vergleichsweise hohe Verlustleistung. Dabei ist an
genommen, daß der Schaltkreis niederohmig dimensioniert ist, so
daß der Spannungshub am Kollektorwiderstand der höchsten Stufe
entsprechend gering ist. Weiterhin besitzt die bekannte Schaltung
den Nachteil, daß bedingt durch das Seriesgating beim Umschalten
der Adreße A dann Spikes auftreten, wenn die Dateneingänge D0
und D1 auf logisch Null liegen. Diese Spikes sind kurzzeitige
Spannungsspitzen, die am Ausgang des Multiplexers auftreten und
zur Fehlfunktion des Bausteins führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ECL-Multiplexer
anordnung mit emittergekoppelten Bipolartransistoren anzugeben,
die eine höhere Schaltgeschwindigkeit erlaubt und eine geringere
Verlustleistung erzeugt. Weiterhin besteht die Aufgabe, das Auf
treten von Spikes möglichst zu verhindern.
Dies wird bei einer Anordnung der genannten Art durch die kenn
zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie nur eine ECL-Transistor
ebene benötigt. Dadurch erfordert die Anordnung eine verringerte
Betriebsspannung, was sich in einer verringerten Verlustleistung
äußert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungs
gemäße Anordnung schnelle Schaltzeiten realisiert. Außerdem
weist die erfindungsgemäße Anordnung eine wesentlich geringere
Empfindlichkeit gegenüber Spikes auf, die bei einer differentiel
len Schaltungsanordnung nahezu eliminiert werden.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekenn
zeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Gleiche Elemente sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines bekannten Multiplexers,
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Multi
plexers,
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Multi
plexers mit differentiellem Aufbau und
Fig. 4 ein Prinzipschaltbild eines mit dem erfindungsgemäßen
Multiplexer realisierten Latches.
Gemäß Fig. 2 enthält die erfindungsgemäße Anordnung nur noch eine
Transistorebene mit ECL-Gattern. Das erste Gatter besteht aus
den Transistoren 20 bis 22 und wird über einen eingeprägten Strom
aus der Stromquelle mit dem Transistor 10 und dem Widerstand 12
mit Strom versorgt. Das zweite ECL-Gatter besteht aus den Tran
sistoren 23 bis 25 und wird aus der Stromquelle mit dem Transi
stor 11 und dem Widerstand 13 versorgt. Die Basen der Transisto
ren 10 und 11 liegen am Referenzpotential VS1, und die beiden Wi
derstände 12 und 13 in den jeweiligen Emitterkreisen der Tran
sistoren 10 und 11 sind an einem Ende miteinander und mit dem
Versorgungspotential VSS verbunden. Der Kollektor des Transistors
10 ist an den gekoppelten Emittern der Transistoren 20 bis 22
und der Kollektor des Transistors 11 an den gekoppelten Emittern
der Transistoren 23 bis 25 angeschlossen. Die Transistoren 22
und 23 liegen eingangsseitig an einem Referenzpotential VB1 und
sind an ihren Kollektoren miteinander verbunden. Der gemeinsame
Kollektoranschluß der Transistoren 22 und 23 liegt über einen
Last- bzw. Arbeitswiderstand 26 an einem zweiten Versorgungspo
tential VCC. Gleichzeitig bildet der gemeinsame Kollektorknoten
der Transistoren 22 und 23 den Ausgang 0 des Multiplexers.
Die mit ihren Ausgangskreisen parallel geschalteten Transistoren
20 und 21 liegen mit ihren Kollektoren am Versorgungspotential
VCC und sind mit ihrem jeweiligen Emitter am Emitter des Transi
stors 22 angeschlossen. Der Transistor 20 dient als Adreßtran
sistor und ist mit dem Adreßeingang A verbunden, während der
Transistor 21 als Datentransistor mit dem Dateneingang D0 dient.
Dazu sind die Basen der Transistoren 20 bzw. 21 mit entsprechen
den Eingangsklemmen verbunden.
In gleicher Weise sind die Transistoren 24 und 25 mit ihren Aus
gangskreisen parallel geschaltet. Einerseits liegen die Kollek
toren gemeinsam am Versorgungspotential VCC, und andererseits
der jeweilige Emitter der Transistoren 24 und 25 am Emitter des
Transistors 23. Der Transistor 24 dient als Datentransistor,
dessen Basis mit einer Klemme für den Dateneingang D1 verbunden
ist, während der Transistor 25 als Adreßtransistor dient,
dessen Basis mit einer Klemme für den komplementären Adreßein
gang verbunden ist.
Die Eingänge A und D0 bzw. und D1 realisieren jeweils ODER-
Funktionen. Durch die Adreßeingänge A bzw. werden die Daten
eingänge D0 bzw. D1 ausgeblendet. Wenn am Adreßeingang A eine
logische Null anliegt, ist der Adreßtransistor 25 aufgrund des
dann logischen Einspotentials des Adreßeingangs durchge
schaltet. Der Referenztransistor 23 ist damit abgeschaltet, so
daß ein Signal am Dateneingang D1 keinen Einfluß auf den logi
schen Ausgangszustand an der Klemme 0 der Schaltung hat. Da der
Adreßeingang A logisch Null ist, ergibt sich andererseits der
logische Zustand an der Ausgangsklemme 0 der Schaltung durch den
logischen Zustand am Dateneingang D0. Ist D0 logisch Null,
leitet Transistor 22 und der Ausgang 0 ist ebenfalls logisch
Null. Steuert der Transistor 21 bei einer logischen Eins an D0
durch, dann ist Transistor 22 gesperrt und der Ausgang 0 liegt
auf einer logischen Eins.
Umgekehrt verhält es sich bei einer logischen Eins am Adreßein
gang A bzw. einer logischen Null am Adreßeingang . In diesem
Fall hat der Dateneingang D0 keinen Einfluß auf den Ausgang der
Schaltung, da der Transistor 20 bereits leitet. Andererseits
bestimmt der logische Zustand des Dateneingangs D1 den logischen
Zustand am Ausgang 0 der Schaltung. Ist D1 auf logisch Eins, so
sperrt Transistor 23 und 0 ist ebenfalls logisch Eins. Umgekehrt
ist der Ausgang 0 auf logisch Null, wenn D1 logisch Null ist, so
daß Transistor 23 leiten kann.
Da die erfindungsgemäße Schaltung gemäß Fig. 2 nur noch eine
Transistorebene mit ECL-Gattern benötigt, kann die Versorgungs
spannung der Multiplexeranordnung wesentlich verringert werden.
Während bei zwei Seriesgating-Stufen noch mindestens 4,5 Volt
erforderlich sind, kommt die erfindungsgemäße Schaltung mit
einer Versorgungsspannung von 2,5 Volt aus. Üblicherweise wird
VCC auf 0 Volt bzw. Bezugspotential gelegt, während an VSS -2,5
Volt liegen. Bei - gegenüber den Anordnungen nach dem Stand der
Technik - gleichem von den Stromquellen gelieferten Strom ergibt
sich aufgrund der geringeren Betriebsspannung eine erheblich
verringerte Verlustleistung. Darüber hinaus arbeitet die erfin
dungsgemäße Schaltung wesentlich schneller als bekannte Schal
tungen. Weiterhin benötigt die erfindungsgemäße Schaltung eine
geringere Anzahl an Bauelementen und damit einen geringeren
Platz. Ein weiterer Vorteil ist, daß Spikes beim Umschalten des
Adreßeingangs erheblich verringert werden. Ein zusätzlicher
Vorteil der Schaltung ist, daß sie symmetrische Eingänge auf
weist. In einem Anwendungsfall, bei dem die erfindungsgemäße
Multiplexeranordnung zum Aufbau von Speichern verwendet wird,
ergeben sich kürzere Setzzeiten zum Einspeichern der Informa
tion.
Gemäß Fig. 3 ist ein differentieller Aufbau mit einer erfin
dungsgemäßen Multiplexeranordnung gezeigt. Die Teilschaltung
aus den Transistoren 30 bis 35, den Stromquellen I1 und I2 sowie
dem Lastwiderstand 36 entspricht dabei der Schaltung gemäß Fig.
2. Die zweite Teilschaltung der differentiellen Anordnung enthält
grundsätzlich den gleichen Aufbau wie die erste Teilschaltung.
Sie besteht aus den Transistoren 40 bis 45, wobei die Transi
storen 40 bis 42 ein erstes, von der Stromquelle I3 versorgtes
ECL-Gatter und die Transistoren 43 bis 45 ein zweites, von der
Stromquelle I4 versorgtes ECL-Gatter bilden. Die Basen der
Transistoren 32, 33 und 42, 43 liegen an einem gemeinsamen An
schluß mit dem Referenzpotential VB1. Die Kollektoren der
Transistoren 42 und 43 sind miteinander verbunden und bilden
einen komplementären Ausgang der Anordnung. Der Ausgang
bzw. der gemeinsame Kollektorknoten der Transistoren 42 und 43
sind über einen Lastwiderstand 46 mit dem zweiten Versorgungs
potential VCC verbunden. Die Transistoren 30 und 40 besitzen
einen gemeinsamen Basisanschluß mit dem Adreßeingang A. Ent
sprechend besitzen die Basen der Transistoren 35 und 45 einen
gemeinsamen Adreßeingang mit dem komplementären Adreßignal .
Während am Basisanschluß des Transistors 31 der Dateneingang D0
angeschlossen ist, liegt am Basisanschluß des Transistors 41 der
dazu komplementäre Dateneingang . Entsprechend liegt am Basis
anschluß des Transistors 34 der Dateneingang D1 und am Transi
stor 44 entsprechend der komplementäre Dateneingang .
Die Funktionsweise der Schaltung gemäß Fig. 3 entspricht im
wesentlichen der Funktion der Anordnung gemaß Fig. 2. Aufgrund
der Steuerung der Anordnung mit vollständig komplementären
Adreß- und Datensignalen treten jedoch bei einem derartigen
differentiellen Aufbau Spikes am Ausgang der Anordnung praktisch
nicht mehr auf, zumindest sind sie wesentlich verringert. Im
übrigen besitzt die differentielle Anordnung die gleichen Vor
teile wie die Anordnung gemäß Fig. 2.
Als weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4 die Realisierung
eines Latches mit einer erfindungsgemäßen Multiplexeranordnung.
Die Anordnung gemäß Fig. 4 enthält im wesentlichen die gleichen
Elemente wie Fig. 2, die als Transistoren 50 bis 55, als Last
widerstand 56 bzw. symbolisch als Stromquelle I10 und I11 be
zeichnet sind. Im Unterschied zu Fig. 2 ist der Dateneingang
D1, der dem Eingang des Transistors 54 entspricht, mit dem
Ausgang 0 der Schaltung verbunden. Das bedeutet, daß der Ausgang
0 auf den Dateneingang rückgekoppelt wird. Bei einem Umschalten
der Adreße an den Eingängen A bzw. wird auf diese Weise der
vorher durch den Dateneingang D0 festgelegte logische Zustand
solange gespeichert, bis wiederum der Dateneingang D0 zum
Ausgang durchgeschaltet wird.
Claims (2)
1. Multiplexeranordnung mit emittergekoppelten Bipolartransisto
ren, dadurch gekennzeichnet, daß ein
erster und ein zweiter Referenztransistor (22, 23) vorgesehen
sind, die kollektorseitig miteinander verbunden und über einen
Widerstand (26) an ein erstes Potential (VCC) sowie jeweils
emitterseitig über eine erste bzw. eine zweite Stromeinprägung
(10, 12; 11, 13, VSI) an ein zweites Potential (VSS) angeschlossen
sind und deren gemeinsamer Basisanschluß an einem Referenzpo
tential (VB1) liegt, und
daß jedem Referenztransistor (22; 23) ein Adreß- und ein Daten
transistor (20, 21; 25, 24) zugeordnet ist, die mit ihren Ausgangs
kreisen parallel geschaltet und kollektorseitig mit dem ersten
Potential (VCC) sowie emitterseitig mit dem Emitter des jeweili
gen Referenztransistors (22; 23) verbunden sind und von denen die
Adreßtransistoren (20, 25) von komplementären Eingängen (A; ) ge
steuert werden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine differentielle Ausführung, bei der paarweise zwei
Adreßtransistoren (30, 40; 35, 45) von den komplementären Eingän
gen (A; ) und die zugeordneten, bezüglich der Ausgangskreise
parallel geschalteten Datentransistoren (31, 41; 34, 44) paarweise
mit komplementären Signalen (D0, ; D1, ) beaufschlagt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904030631 DE4030631A1 (de) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Ecl-multiplexeranordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904030631 DE4030631A1 (de) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Ecl-multiplexeranordnung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4030631A1 true DE4030631A1 (de) | 1992-04-09 |
DE4030631C2 DE4030631C2 (de) | 1992-07-09 |
Family
ID=6415125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904030631 Granted DE4030631A1 (de) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Ecl-multiplexeranordnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4030631A1 (de) |
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