DE4345367C2 - Hochfrequenzschaltung mit einem Ausgangstreiber - Google Patents
Hochfrequenzschaltung mit einem AusgangstreiberInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf
Hochfrequenzschaltungen und im besonderen auf eine Hoch
frequenzschaltung mit einem Ausgangstreiber.
Eine digitale Kommunikation zwischen integrierten Schaltun
gen, die mit hohen Datenraten arbeiten, erfordert Übertra
gungsleitungen, die mit den Ausgangstreibern der Schaltungen
verbunden sind. Die charakteristischen Impedanzen der Über
tragungsleitungen sollten an die Impedanzen der Ausgangs
treiber angepaßt sein.
Fig. 1 zeigt einen typischen CMOS-Ausgangstreiber, der mit
einer Ausgangsübertragungsleitung mit einer charakteristi
schen Impedanz Zo verbunden ist. Wenn im Betrieb eine Ein
gangspannung Vi auf einem niedrigen logischen Pegel ist, ist
der Pull-Up-Abschnitt des CMOS-Ausgangstreibers (der PMOS-
Transistor) in einem Zustand niedriger Impedanz. Die Impe
danz des Zustands der niedrigen Impedanz ist im wesentlichen
gleich Zo, um die Impedanz der Ausgangsübertragungsleitung
seriell abzuschließen. Wenn sich der PMOS-Transistor in dem
Zustand niedriger Impedanz befindet, ist Vcc mit der Aus
gangsübertragungsleitung verbunden. Durch Spannungsteilung
läuft die Hälfte von Vcc die Ausgangsübertragungsleitung vom
Punkt X entlang. Das andere Ende der Ausgangsübertragungs
leitung, der Punkt Y, ist normalerweise ein Tor einer
weiteren Schaltung, das typischerweise eine sehr hohe
Impedanz hat. Wenn die Hälfte von Vcc den Punkt Y erreicht,.
wird sie über die Ausgangsübertragungsleitung zurückreflek
tiert. Aufgrund des reflektierten Signals, das direkt zu dem
einfallenden Signal hinzuaddiert wird, wird der Pegel der
Spannung am Punkt Y etwa Vcc, was dem hohen logischen Pegel
entspricht. Dieses Vcc-Signal breitet sich zurück zum Punkt
X aus. Sobald es den Punkt X erreicht, schaltet dieses
Signal den PMOS-Transistor aus und die Schaltung in Fig. 1
ist in ihrem stabilen Zustand. Auf ähnliche Weise wäre der
Punkt Y, in seinem stabilen Zustand, auf dem niedrigen
logischen Pegel, wenn Vi auf dem hohen logischen Pegel ist.
Wenn es eine Mehrzahl von CMOS-Ausgangstreibern gibt, die
mit einer Ausgangsübertragungsleitung verbunden sind, sollte
jeder Treiber einen Schalter haben. Es besteht ein Bedarf
daran, die Mehrzahl der Ausgangstreiber mit Schaltern wirk
sam zu verbinden, um die Ausgangsübertragungsleitung zu
treiben.
Die US-3937982 zeigt eine Schaltung der im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 definierten Art in Form eines sogenannten
D-Flip-Flop.
Die JP 2-39619 A zeigt eine Ausgangspufferschaltung mit
einem eingangsseitigen Inverter, einer Parallelschaltung
zweier n-Kanal-MOS-Transistoren, die von zueinander inver
tierten Eingangssignalen getrieben werden und einem aus
gangsseitigen Inverter.
Die JP 63-185112 A befaßt sich mit einer Verzögerungsleitung,
die eine Mehrzahl von Inverterstufen hat, wobei die jeweils
letzte Inverterstufe über eine Tristate-Schaltung mit einem
ausgangsseitigen Verknüpfungsgatter verbunden ist.
Die JP 4-1000409 A zeigt eine Treiberschaltung mit einer
pull-up-UP-Schaltung, einer pull-down-Schaltung und einer
Ausgangsschaltung, die jedoch keine Tristate-Schaltung ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochfre
quenzschaltung zu schaffen, bei der eine Mehrzahl von CMOS-
Ausgangstreibern über jeweils einen Schalter mit einer Aus
gangsübertragungsleitung wirksam verbunden sind, um die Aus
gangsübertragungsleitung zu treiben.
Diese Aufgabe wird durch eine Hochfrequenzschaltung gemäß
Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung wird durch eine Hochfrequenzschal
tung mit einem Ausgangstreiber, der eine Ausgangsübertra
gungsleitung treibt, verkörpert. Die Impedanz des Ausgangs
treibers ist im wesentlichen an die Impedanz der Ausgangs
übertragungsleitung angepaßt.
Die Ausgangsübertragungsleitung hat eine charakteristische
Impedanz Zo. Der Treiber ist an ein erstes Ende der Aus
gangsübertragungsleitung angeschlossen. Das zweite Ende der
Ausgangsübertragungsleitung liegt typischerweise an einer
hohen Impedanz. Der Treiber schließt einen Pull-Up- Ab
schnitt, einen PullDown-Abschnitt und einen Tristate-Ab
schnitt ein. Der PullUp-Abschnitt ist zwischen einem ersten
Anschluß und einem zweiten Anschluß geschaltet; der
Pull-Down-Abschnitt ist zwischen einem dritten Anschluß und
dem zweiten Anschluß geschaltet; und der Tristate-Abschnitt
ist zwischen dem ersten Anschluß und dem ersten Ende der
Ausgangsübertragungsleitung geschaltet.
Im Betrieb reagieren sowohl der Pull-Up- als auch der Pull-
Down-Abschnitt auf ein Eingangssignal. Wenn das Eingangs
signal einen zweiten logischen Pegel annimmt, schafft der
Pull-Up-Abschnitt einen Stromweg mit niedriger Impedanz
zwischen dem ersten Anschluß und dem zweiten Anschluß. Die
ser Stromweg mit einer niedrigen Impedanz stellt einen er
sten logischen Pegel an dem zweiten Anschluß her. Der Strom
weg mit der niedrigen Impedanz hat eine Impedanz Zd.
Wenn das Eingangssignal einen ersten logischen Pegel an
nimmt, schafft der Pull-Down-Abschnitt einen Stromweg mit
einer niedrigen Impedanz zwischen dem dritten und dem zwei
ten Anschluß. Dieser Stromweg mit der niedrigen Impedanz
stellt den zweiten logischen Pegel an dem zweiten Anschluß
her. Der Stromweg mit der niedrigen Impedanz des Pull-Down-
Abschnitts hat eine Impedanz, die im wesentlichen gleich Zd
ist.
Der Tristate-Abschnitt reagiert auf ein Steuerungssignal, um
entweder einen Zustand hoher Impedanz oder einen Zustand
niedriger Impedanz anzunehmen. Der Tristate-Abschnitt iso
liert in seinem Zustand hoher Impedanz im wesentlichen den
zweiten Anschluß von der Ausgangsübertragungsleitung. In
seinem Zustand niedriger Impedanz verbindet der Tristate-Ab
schnitt den zweiten Anschluß mit der Ausgangsübertragungs
leitung durch eine Impedanz Zc, die im wesentlichen gleich
(Zo - Zd) ist.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die
vorliegende Erfindung eine Mehrzahl von Ausgangstreibern
ähnlich der gerade beschriebenen Art. Alle Ausgangstreiber
treiben die Ausgangsübertragungsleitung.
Von allen Ausgangstreibern wird lediglich ein Tristate-Ab
schnitt durch sein Steuerungssignal zu jeglicher gegebenen
Zeit derart auf seine niedrige Impedanz gesteuert, daß sein
zweiter Ausgang mit der Ausgangsübertragungsleitung verbun
den ist. Alle anderen Ausgangstreiber sind im wesentlichen
von der Ausgangsübertragungsleitung isoliert.
Der Tristate-Abschnitt in jedem Treiber ist sowohl als
Schalter als auch als Teil des Serienabschlusses für die
Ausgangsübertragungsleitung wirksam. Mit dem Tristate-Ab
schnitt ist die Impedanz des Ausgangstreibers, der mit der
Ausgangsübertragungsleitung verbunden ist, im wesentlichen
auf die Impedanz der Ausgangsübertragungsleitung angepaßt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend unter Bezug auf die beiliegenden Zeich
nungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Hochfrequenzausgangstreiber gemäß dem Stand
der Technik;
Fig. 2 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Er
findung;
Fig. 3 ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Er
findung; und
Fig. 4 eine Mehrzahl von Ausgangstreibern der Erfindung,
die durch Zwischenübertragungsleitungen verbunden
sind, um eine Ausgangsübertragungsleitung zu trei
ben.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Hochfrequenzschaltung
mit einer Mehrzahl von Ausgangstreibern, die eine Ausgangs
übertragungsleitung treiben. Jeder Treiber hat einen Tri
state-Abschnitt, der durch ein Steuerungssignal eingestellt
ist. Abhängig von dem Wert des Steuerungssignals an seinem
Tristate-Abschnitt ist ein Treiber entweder impedanz-ange
paßt an oder isoliert von der Ausgangsübertragungsleitung.
Fig. 2 zeigt ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel 100
der Erfindung. Eine Mehrzahl von Ausgangstreibern, 102 und
104, sind auf einer integrierten Schaltung angeordnet, die
nicht gezeigt ist, und alle treiben eine Ausgangsübertra
gungsleitung 106, die außerhalb der integrierten Schaltung
sein kann. Die Ausgangsübertragungsleitung 106 hat eine
charakteristische Impedanz Zo, die bevorzugterweise 50 Ohm
beträgt. Die Ausgangsübertragungsleitung 106 hat ein erstes
Ende 109 und ein zweites Ende 112. Das erste Ende 109 ist
mit einem Ausgangsanschlußstift 108 verbunden. Das zweite
Ende 112 ist typischerweise an einem Punkt mit hoher Impe
danz, was bedeutet, daß dieses Ende z. B. offen gelassen ist
oder mit einer Schaltung mit einer hohen Eingangsimpedanz,
wie gewünscht, verbunden ist.
Jeder Treiber schließt einen Pull-Up-Abschnitt A, einen
Pull-Down-Abschnitt B und einen Tristate-Abschnitt C ein.
Für den Treiber 102 umfaßt der Pull-Up-Abschitt bevorzugter
weise einen PMOS-Transistor 114, der zwischen einen ersten
Anschluß 122 und einen Knoten 176 geschaltet ist. Der erste
Anschluß 122 ist bevorzugterweise auf einem hohen logischen
Pegel. Der PMOS-Transistor 114 hat eine Source 126, ein Gate
128 und eine Drain 132. Die Drain 132 ist mit dem Knoten 176
verbunden; die Source 126 ist mit dem ersten Anschluß 122
verbunden; und das Gate 128 empfängt ein Eingangssignal 134.
Der Pull-Down-Abschnitt umfaßt bevorzugterweise einen NMOS-
Transistor 116, der zwischen einem dritten Anschluß 136 und
dem Knoten 176 geschaltet ist. Der dritte Anschluß 136 ist
bevorzugterweise auf einem niedrigen logischen Pegel. Der
NMOS-Transistor 116 hat eine Source 138, ein Gate 142 und
eine Drain 144. Die Source 138 ist mit dem dritten Anschluß
136 verbunden; die Drain 144 ist mit dem zweiten Anschluß
124 verbunden; und das Gate 142 empfängt das Eingangssignal
134.
Der Tristate-Abschnitt 118 ist zwischen dem Knoten 176 und
dem Ausgangsanschlußstift 108 der integrierten Schaltung
geschaltet. Der Tristate-Abschnitt 118 schließt bevorzug
terweise einen PMOS-Transistor 142, einen NMOS-Transistor
146 und einen Inverter 148 ein. Der NMOS-Transistor 146
liegt parallel zu dem PMOS-Transistor 142. Der Invertierer
148 empfängt ein Steuerungssignal 152 des Tristate-Ab
schnitts 118 und hat einen Ausgang 154. Der PMOS-Transistor
144 hat eine Drain 156, ein Gate 158 und eine Source 162.
Das Gate 158 ist mit dem Ausgang 154 des Invertieres 148
verbunden. Der NMOS-Transistor 146 hat eine Drain 164, ein
Gate 166 und eine Source 168. Die Drain 164 ist mit der
Drain 156 des PMOS-Transistors 144 und ebenfalls mit dem
Knoten 176 verbunden; die Source 168 ist mit der Source 162
des PMOS-Transistors 144 und ebenfalls mit dem Ausgangsan
schlußstift 108 verbunden; und das Gatter 166 empfängt das
Steuerungssignal 152 des Tristate-Abschnitts 118. Die Source
und die Drain sowohl des PMOS-Transistors 144 als auch des
NMOS-Transistors 146 sind bezüglich ihrer Position aus
tauschbar. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
hat der Tristate-Abschnitt 180 entweder nur einen PMOS-
Transistor oder nur einen NMOS-Transistor.
Der Ausgangstreiber 302 umfaßt innerhalb des Pull-Down-Ab
schnitts 116 bevorzugterweise einen NMOS-Transistor; der
Tristate-Abschnitt 168 wird bevorzugterweise durch ein
Steuerungssignal entweder auf einen Zustand hoher Impedanz
oder auf einen Zustand niedriger Impedanz gesteuert. Der
Pull-Up-Abschnitt A schließt jedoch bevorzugterweise eine
CMOS-Schaltung 114 ein, die einen Bipolar-Transistor 172
treibt. Der Bipolar-Transistor 172 hat einen Kollektor, eine
Basis und einen Emitter. Der Kollektor ist mit dem ersten
Anschluß Vcc verbunden. Der Emitter ist mit dem Knoten 176
verbunden.
Im Betrieb schafft der PMOS-Transistor 114 des Pull-Up-Ab
schnitts, wenn das Eingangssignal 134 den niedrigen lo
gischen Pegel annimmt, einen Stromweg mit der niedrigen
Impedanz zwischen dem ersten Anschluß 122 und dem Knoten
176. Der Stromweg mit der niedrigen Impedanz stellt an dem
Knoten 176 den hohen logischen Pegel her. Der Stromweg mit
der niedrigen Impedanz hat ebenfalls eine Impedanz Zd.
Wenn das Eingangssignal 134 den hohen logischen Pegel an
nimmt, reagiert der NMOS-Tranisistor 116 des Pull-Down-Ab
schnitts auf das Eingangssignal 134, um einen Stromweg mit
der niedrigen Impedanz zwischen dem dritten Anschluß 136 und
dem Knoten 176 zu schaffen. Der Stromweg mit der niedrigen
Impedanz stellt an dem Knoten 176 den niedrigen logischen
Pegel her. Der Stromweg mit der niedrigen Impedanz hat
ebenfalls eine Impedanz, die im wesentlichen gleich Zd ist.
Der Tristate-Abschnitt 118 wird durch das Steuerungssignal
152 entweder auf einen Zustand niedriger Impedanz oder auf
einen Zustand hoher Impedanz eingestellt. Der Zustand nied
riger Impedanz wird durch Steuerungssignal 122 mit einem ho
hen logischen Pegel hergestellt; die hohe Impedanz wird
durch das Steuerungssignal 152 mit einem niedrigen logischen
Pegel hergestellt.
Wenn der Tristate-Abschnitt 118 auf dem Zustand niedriger
Impedanz ist, ist der NMOS-Transistor 146 in einem ersten
Zustand niedriger Impedanz, und der PMOS-Transisitor 144 ist
einem zweiten Zustand niedriger Impedanz. Der erste und der
zweite Zustand niedriger Impedanz, der parallel auftritt,
hat eine Impedanz Zc, die im wesentlichen gleich (Zo - Zd)
ist. Folglich ist die gesamte Impedanz des Tristate-Ab
schnitts 118, entweder mit dem PMOS-Transistor 114 des Pull-
Up-Abschnitts oder mit dem NMOS-Transistor 116 des Pull-
Down-Abschnitts, im wesentlichen Zo, die charakteristische
Impedanz der Ausgangsübertragungsleitung 106. Dieses paßt
die Impedanz der Ausgangsübertragungsleitung 106 an die Im
pedanz des Ausgangstreibers 102 an.
Wenn der Tristate-Abschnitt 118 in dem Zustand hoher Impe
danz ist, sind sowohl der PMOS-Transistor 144 und der NMOS-
Transistor 146 in ihrem entsprechenden Zustand hoher Impe
danz. Dieser Zustand hoher Impedanz isoliert den zweiten An
schluß 124 im wesentlichen von der Ausgangsübertragungslei
tung 106.
Für die Mehrzahl der Ausgangstreiber, wie z. B. 102 und 104,
wird lediglich ein Tristate-Abschnitt durch sein Steuerungs
signal auf seinen Zustand niedriger Impedanz eingestellt.
Alle anderen Tristate-Abschnitte werden auf ihre Zustände
hoher Impedanz gesetzt. Es wird z. B. lediglich der Tristate-
Abschnitt 118 auf seinen Zustand niedriger Impedanz gesetzt
und der Tristate-Abschnitt 170 wird auf seinen Zustand hoher
Impedanz gesetzt. Dies führt dazu, daß der zweite Anschluß
124 des Ausgangstreibers 102 mit der Ausgangsübertragungs
leitung 106 verbunden wird. Daher wird die Spannung an der
Ausgangsübertragungsleitung 106 durch den Ausgangstreiber
102 eingestellt.
Mit der Mehrzahl der Treiber, die alle mit einem Ausgangsan
schlußstift 108 verbunden sind, reduziert die vorliegende
Erfindung die Anzahl der Ausgangsanschlußstifte, die für die
Hochfrequenzschaltung erforderlich sind.
Für jeden Ausgangstreiber, wie z. B. 302, umfaßt der
Pull-Down-Abschnitt 306 immer noch bevorzugterweise einen
NMOS-Transistor; der Tristate-Abschnitt 308 wird bevor
zugterweise immer noch durch ein Steuerungssignal 312 ent
weder auf einen Zustand hoher Impedanz oder auf einen Zu
stand niedriger Impedanz gesteuert. Der Pull-Up-Abschnitt
304 schließt jedoch bevorzugterweise eine CMOS-Schaltung 314
ein, die einen Bipolar-Transistor 316 treibt.
Der Bipolar-Transistor 316 hat einen Kollektor 318, eine Ba
sis 320 und einen Emitter 322. Der Kollektor 318 ist mit dem
ersten Anschluß 324 verbunden. Der Emitter 322 ist mit dem
zweiten Anschluß 326 verbunden.
Die CMOS-Schaltung 314 schließt einen PMOS-Transistor 328
und einen NMOS-Transistor 332 ein. Der PMOS-Transistor 328
hat eine Source 334, ein Gate 336 und eine Drain 338. Die
Drain 338 ist mit der Basis 320 des Bipolar-Transistors 316
verbunden. Die Source 334 ist mit dem ersten Anschluß 324
verbunden. Das Gate 336 empfängt das Eingangssignal 342. Der
NMOS-Transistor 332 hat ebenfalls eine Source 344, ein Gate
346 und eine Drain 348. Die Drain 348 ist mit der Basis 320
des Bipolar-Transistors 316 verbunden. Die Source 344 ist
mit dem dritten Anschluß 352 verbunden. Das Gate 346
empfängt das Eingangssignal 342.
Im Betrieb reagieren sowohl der Pull-Up-Abschnitt 304, der
Pull-Down-Abschnitt 306 und der Tristate-Abschnitt 412 auf
das Eingangssignal 342, wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Lediglich der Betrieb des Pull-Up-Abschnitts 304 wird im
Folgenden beschrieben. Wenn das Eingangssignal 342 den
niedrigen logischen Pegel annimmt, nimmt der zweite Anschluß
326 durch einen Stromweg mit niedriger Impedanz zwischen dem
ersten Anschluß 324 und dem zweiten Anschluß 326 den hohen
logischen Pegel ein. Der Stromweg mit niedriger Impedanz hat
eine Impedanz Zd. Die Summe dieser Impedanz mit der Impedanz
der Tristate-Schaltung 308 in ihrem Zustand niedriger Impe
danz ist im wesentlichen gleich der charakteristischen Impe
danz der Ausgangsübertragungsleitung 306. Die Tristate-
Schaltung 308 dient folglich wiederum sowohl als ein Schal
ter als auch als ein Teil der Abschlußimpedanz. Wenn der
Tristate-Abschnitt 308 auf seinem Zustand hoher Impedanz
ist, isoliert er den Ausgangstreiber 302 von der Ausgangs
übertragungsleitung 360. Wenn der Tristate-Abschnitt 308 auf
seinem Zustand niedriger Impedanz ist, dient er als ein Teil
der Abschlußimpedanz, um auf die Impedanz der Ausgangsüber
tragungsleitung 360 angepaßt zu sein.
Fig. 3 zeigt ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel 400
der Erfindung. Es ist bezüglich Struktur und Betrieb dem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel 100 ähnlich. Der
Pull-Up-Abschnitt 402 schließt bevorzugterweise immer noch
eine CMOS-Schaltung 404 ein, die einen Bipolar-Transistor
406 treibt. Der Bipolar-Transistor 406 hat eine Basis 408.
Der Tristate-Abschnitt 412 wird durch ein Steuerungssignal
414 bevorzugterweise immer noch entweder auf einen Zustand
hoher Impedanz oder auf einen Zustand niedriger Impedanz
eingestellt.
Der Pull-Down-Abschnitt 416 schließt bevorzugterweise jedoch
NMOS-Transistoren ein, die einen Bipolar-Transistor 418
treiben. Der Bipolar-Transistor 418 hat einen Kollektor 422,
eine Basis 424 und einen Emitter 426. Der Kollektor 422 ist
mit dem zweiten Anschluß 428 verbunden. Der Emitter 426 ist
mit dem dritten Anschluß 432 verbunden.
Die NMOS-Transistoren schließen einen ersten NMOS-Transistor
434 und einen zweiten NMOS-Transistor 436 ein. Der erste
NMOS-Transistor 434 hat eine Drain 438, ein Gate 442 und
eine Source 444. Die Drain 438 ist mit dem zweiten Anschluß
428 verbunden. Das Gate 442 empfängt das Eingangssignal 446.
Die Source 444 ist mit der Basis 424 des Bipolar-Transistors 418
verbunden.
Der zweite NMOS-Transistor 436 hat ebenfalls eine Drain 446,
ein Gate 448 und eine Source 450. Die Drain 446 ist mit der
Basis 424 des Bipolar-Transistors 418 verbunden. Das Gate
448 ist mit der Basis 408 des Bipolar-Transistors 406 des
Pull-Up-Abschnitts 402 verbunden. Die Source 450 ist mit dem
dritten Anschluß 432 verbunden.
Im Betrieb reagieren der Pull-Up-Abschnitt 402, der Pull-
Down-Abschnitt 416 und der Tristate-Abschnitt 412 auf das
Eingangssignal 446 wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
100. Sie werden nicht weiter beschrieben.
Die Mehrzahl der Treiber muß nicht in einer integrierten
Schaltung angeordnet sein. Fig. 4 zeigt drei Ausgangstrei
ber, 502, 504 und 506, und zwei Zwischenübertragungslei
tungen, 512 und 516. Jeder Treiber, der durch eine gestri
chelte Box dargestellt ist, kann eines der bevorzugten Aus
führungsbeispiele sein. So kann die gestrichelte Box in Fig.
4 durch Treiber, die in Fig. 2 oder Fig. 3 gezeigt sind,
ersetzt werden. Jeder Treiber ist mit einem Ausgangsan
schlußstift verbunden; z. B. ist der Ausgangstreiber 504 mit
dem Ausgangsanschlußstift 508 verbunden.
Die Zwischenübertragungsleitungen können auf der integrier
ten Schaltung sein oder sie können außerhalb der integrier
ten Schaltung sein. Sie verbinden die Ausgangsanschlußstifte
der Ausgangsübertragungsleitungen; z. B. verbinden die Zwi
schenübertragungsleitungen 516 und 512 den Ausgangsanschluß
stift 518 mit der Ausgangsübertragungsleitung 514. Die cha
rakteristischen Impedanzen der Zwischenübertragungsleitungen
sind im wesentlichen gleich der charakteristischen Impedanz
Zo der Ausgangsübertragungsleitung. Jede Zwischenübertra
gungsleitung ist mit mindestens einem Ausgangsanschlußstift
verbunden; z. B. ist die Zwischenübertragungsleitung 560 mit
dem Ausgangsanschlußstift 508 verbunden.
Für jeden Treiber hat sein Eingangssignal eine Anstiegszeit.
Eine Art, die Anstiegszeit eines Eingangssignals zu defi
nieren ist die Zeit, die für den Pegel des Eingangssignals
erforderlich ist, um von 10 Prozent auf 90 Prozent zu gehen.
Die Gesamtlängen der Zwischenübertragungsleitungen sind be
vorzugterweise durch die Anstiegszeiten der Eingangssignale
begrenzt. Eine künstliche Übertragungsleitung mit einer
charakteristischen Impedanz von Zo und mit einer Länge, die
gleich zweimal der Summe der Längen aller Zwischenübertra
gungsleitungen ist, wird hergestellt. Die benötigte Zeit Td
für jedes Eingangssignal, um durch diese künstliche Über
tragungsleitung zu laufen, ist im wesentlichen geringer als
die Anstiegszeit dieses Eingangssignals. In einem bevorzug
ten Ausführungsbeispiel ist die benötigte Zeit Td bevorzug
terweise geringer als die Hälfte der schnellsten Anstiegs
zeit aller Eingangssignale.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochfrequenzschal
tung, die wirksam eine Mehrzahl von Ausgangstreibern mit
einer Ausgangsübertragungsleitung verbindet. Jeder Treiber
verwendet einen Tristate-Abschnitt, um entweder auf die
Impedanz der Ausgangsübertragungsleitung angepaßt zu sein,
oder den Treiber von der Ausgangsübertragungsleitung zu iso
lieren.
Claims (9)
1. Hochfrequenzschaltung (300; 400) mit einem Ausgangstrei
ber (302), der eine Ausgangsübertragungsleitung (360)
treibt, wobei die Ausgangsübertragungsleitung (360) eine
charakteristische Impedanz Zo und ein erstes und ein
zweites Ende hat,
bei der der Ausgangstreiber (302) folgende Merkmale auf weist:
einen Pull-Up-Abschnitt (304; 402), der zwischen einen ersten Anschluß (324) und einen zweiten Anschluß (326) geschaltet ist, wobei der Pull-Up-Abschnitt auf ein Ein gangssignal (342) anspricht, um einen Stromweg niedriger Impedanz zwischen dem ersten Anschluß (324) und dem zweiten Anschluß (326) zur Herstellung eines ersten lo gischen Pegels an dem zweiten Anschluß (326) zu schaf fen, wenn das Eingangssignal (342) einen zweiten logi schen Pegel annimmt, wobei der Pull-Up-Abschnitt (304; 402) eine CMOS-Schaltung (314; 404) und einen Bipolar transistor (316; 406) aufweist, dessen Kollektor (318) mit dem ersten Anschluß (324) verbunden ist, dessen Emitter (326) mit dem zweiten Anschluß (326) verbunden ist, und dessen Basis mit einem Ausgang der CMOS-Schal tung (314; 404) verbunden ist,
einen Pull-Down-Abschnitt (306; 416), der zwischen einen dritten Anschluß und den zweiten Anschluß (326) geschal tet ist, wobei der Pull-Down-Abschnitt auf das Eingangs signal (342) anspricht, um einen Stromweg niedriger Im pedanz zwischen dem dritten Anschluß und dem zweiten An schluß (326) zum Herstellen des zweiten logischen Pegeln an dem zweiten Anschluß (326) zu schaffen, wenn das Ein gangssignal (342) den ersten logischen Pegel annimmt,
einen Tristate-Abschnitt (308; 412) mit einem Ausgang (119), der mit dem zweiten Anschluß (326) verbunden ist und der auf ein Steuerungssignal (312) anspricht, um ei nen Zustand hoher Impedanz und einen Zustand niedriger Impedanz anzunehmen, wobei der Tristate-Abschnitt in seinem Zustand hoher Impedanz den zweiten Anschluß (326) im wesentlichen von dem Ausgang (360) isoliert und in seinem Zustand niedriger Impedanz den zweiten Anschluß (326) mit dem Ausgang verbindet,
wobei die Schaltung zum Treiben einer Ausgangsübertra gungsleitung (360) mit einer charakteristischen Impedanz Zo an ihrem Ausgang mit dem ersten Ende derselben (360) verbunden ist;
die Stromwege niedriger Impedanz der Pull-Up-Schaltung (304; 402) und der Pull-Down-Schaltung (306; 416) im wesentlichen übereinstimmende Impedanzwerte Zd haben; und
der Impedanzwert Zc des Tristate-Abschnittes in dessen Zustand niedriger Impedanz im wesentlichen gleich Zo - Zd ist.
bei der der Ausgangstreiber (302) folgende Merkmale auf weist:
einen Pull-Up-Abschnitt (304; 402), der zwischen einen ersten Anschluß (324) und einen zweiten Anschluß (326) geschaltet ist, wobei der Pull-Up-Abschnitt auf ein Ein gangssignal (342) anspricht, um einen Stromweg niedriger Impedanz zwischen dem ersten Anschluß (324) und dem zweiten Anschluß (326) zur Herstellung eines ersten lo gischen Pegels an dem zweiten Anschluß (326) zu schaf fen, wenn das Eingangssignal (342) einen zweiten logi schen Pegel annimmt, wobei der Pull-Up-Abschnitt (304; 402) eine CMOS-Schaltung (314; 404) und einen Bipolar transistor (316; 406) aufweist, dessen Kollektor (318) mit dem ersten Anschluß (324) verbunden ist, dessen Emitter (326) mit dem zweiten Anschluß (326) verbunden ist, und dessen Basis mit einem Ausgang der CMOS-Schal tung (314; 404) verbunden ist,
einen Pull-Down-Abschnitt (306; 416), der zwischen einen dritten Anschluß und den zweiten Anschluß (326) geschal tet ist, wobei der Pull-Down-Abschnitt auf das Eingangs signal (342) anspricht, um einen Stromweg niedriger Im pedanz zwischen dem dritten Anschluß und dem zweiten An schluß (326) zum Herstellen des zweiten logischen Pegeln an dem zweiten Anschluß (326) zu schaffen, wenn das Ein gangssignal (342) den ersten logischen Pegel annimmt,
einen Tristate-Abschnitt (308; 412) mit einem Ausgang (119), der mit dem zweiten Anschluß (326) verbunden ist und der auf ein Steuerungssignal (312) anspricht, um ei nen Zustand hoher Impedanz und einen Zustand niedriger Impedanz anzunehmen, wobei der Tristate-Abschnitt in seinem Zustand hoher Impedanz den zweiten Anschluß (326) im wesentlichen von dem Ausgang (360) isoliert und in seinem Zustand niedriger Impedanz den zweiten Anschluß (326) mit dem Ausgang verbindet,
wobei die Schaltung zum Treiben einer Ausgangsübertra gungsleitung (360) mit einer charakteristischen Impedanz Zo an ihrem Ausgang mit dem ersten Ende derselben (360) verbunden ist;
die Stromwege niedriger Impedanz der Pull-Up-Schaltung (304; 402) und der Pull-Down-Schaltung (306; 416) im wesentlichen übereinstimmende Impedanzwerte Zd haben; und
der Impedanzwert Zc des Tristate-Abschnittes in dessen Zustand niedriger Impedanz im wesentlichen gleich Zo - Zd ist.
2. Hochfrequenzschaltung (300; 400) nach Anspruch 1, die
eine Mehrzahl von Ausgangstreibern (302; 402) aufweist,
die die Ausgangsübertragungsleitung (360) treiben,
wobei zu jeglicher gegebener Zeit lediglich ein Tri state-Abschnitt durch das Steuerungssignal (312) derart in seinen Zustand niedriger Impedanz gesteuert wird, daß sein zweiter Anschluß (326) an die Ausgangsübertragungs leitung (360) angeschlossen ist.
wobei zu jeglicher gegebener Zeit lediglich ein Tri state-Abschnitt durch das Steuerungssignal (312) derart in seinen Zustand niedriger Impedanz gesteuert wird, daß sein zweiter Anschluß (326) an die Ausgangsübertragungs leitung (360) angeschlossen ist.
3. Hochfrequenzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, bei der
der Pull-Down-Abschnitt (306) jedes Ausgangstreibers
(302) einen NMOS-Transistor aufweist.
4. Hochfrequenzschaltung (400) nach Anspruch 1 oder 2, bei
der der Pull-Down-Abschnitt (416) jedes Ausgangstreibers
eine Mehrzahl von NMOS-Transistoren (434, 436) umfaßt,
die einen Bipolar-Transistor (418) treiben.
5. Hochfrequenzschaltung (300; 400) nach einem der Ansprü
che 1 bis 4, bei der die CMOS-Schaltung (314; 404) fol
gende Merkmale aufweist:
einen PMOS-Transistor mit einer Source, einem Gate und einer Drain, wobei die Drain mit der Basis (320; 408) des Bipolar-Transistors (316; 406) verbunden ist, wobei die Source mit dem ersten Anschluß (324) verbunden ist, und das Gate das Eingangssignal (342; 446) empfängt; und
einen NMOS-Transistor, mit einer Source, einem Gate und einer Drain, wobei die Drain mit der Basis (320; 408) des Bipolar-Transistors (406) verbunden ist, wobei die Source mit dem dritten Anschluß (136; 432) verbunden ist, und das Gate das Eingangssignal (342; 446) emp fängt.
einen PMOS-Transistor mit einer Source, einem Gate und einer Drain, wobei die Drain mit der Basis (320; 408) des Bipolar-Transistors (316; 406) verbunden ist, wobei die Source mit dem ersten Anschluß (324) verbunden ist, und das Gate das Eingangssignal (342; 446) empfängt; und
einen NMOS-Transistor, mit einer Source, einem Gate und einer Drain, wobei die Drain mit der Basis (320; 408) des Bipolar-Transistors (406) verbunden ist, wobei die Source mit dem dritten Anschluß (136; 432) verbunden ist, und das Gate das Eingangssignal (342; 446) emp fängt.
6. Hochfrequenzschaltung (400) nach Anspruch 4, bei der der
Pull-Down-Abschnitt (416) jedes Ausgangstreibers den Bi
polar-Transistor (418), der einen Kollektor (420), eine
Basis (424) und einen Emitter (426) hat, wobei der Kol
lektor (422) mit dem zweiten Anschluß (428) verbunden
ist, und der Emitter (426) mit dem dritten Anschluß
(432) verbunden ist; und die NMOS-Transistoren (434,
436) umfaßt, die ihrerseits folgende Merkmale aufweisen:
einen ersten NMOS-Transistor (434) mit einer Drain (438), einem Gate (442) und einer Source (444), wobei die Drain (438) mit dem zweiten Anschluß (428) verbunden ist, wobei das Gate (442) das Eingangssignal (446) emp fängt und die Source (444) mit der Basis (424) des Bipo lar-Transistors (418) verbunden ist; und
einen zweiten NMOS-Transistor (436) mit einer Drain (446), einem Gate (448) und einer Source (450), wobei die Drain (446) mit der Basis (424) des Bipolar-Tran sistors (418) verbunden ist, wobei das Gate (448) mit der Basis (408) des Bipolar-Transistors (406) des Pull- Up-Abschnitts verbunden ist und die Source (450) mit dem dritten Anschluß (432) verbunden ist.
einen ersten NMOS-Transistor (434) mit einer Drain (438), einem Gate (442) und einer Source (444), wobei die Drain (438) mit dem zweiten Anschluß (428) verbunden ist, wobei das Gate (442) das Eingangssignal (446) emp fängt und die Source (444) mit der Basis (424) des Bipo lar-Transistors (418) verbunden ist; und
einen zweiten NMOS-Transistor (436) mit einer Drain (446), einem Gate (448) und einer Source (450), wobei die Drain (446) mit der Basis (424) des Bipolar-Tran sistors (418) verbunden ist, wobei das Gate (448) mit der Basis (408) des Bipolar-Transistors (406) des Pull- Up-Abschnitts verbunden ist und die Source (450) mit dem dritten Anschluß (432) verbunden ist.
7. Hochfrequenzschaltung (300; 400) nach einem der Ansprü
che 1 bis 6, bei der der Tristate-Abschnitt (308; 412)
für jeden Ausgangstreiber (302) folgende Merkmale auf
weist:
einen PMOS-Transistor; und
einen NMOS-Transistor, der parallel zu dem PMOS-Transi stor liegt;
wobei das Steuerungssignal (312; 414) den Tristate-Ab schnitt (308; 412) auf seinen Zustand niedriger Impedanz durch Setzen der Impedanz des NMOS-Transistors auf einen ersten Zustand niedriger Impedanz setzt, während das Komplement des Steuerungssignals (312; 414) die Impedanz des PMOS-Transistors auf eine zweite niedrige Impedanz setzt.
einen PMOS-Transistor; und
einen NMOS-Transistor, der parallel zu dem PMOS-Transi stor liegt;
wobei das Steuerungssignal (312; 414) den Tristate-Ab schnitt (308; 412) auf seinen Zustand niedriger Impedanz durch Setzen der Impedanz des NMOS-Transistors auf einen ersten Zustand niedriger Impedanz setzt, während das Komplement des Steuerungssignals (312; 414) die Impedanz des PMOS-Transistors auf eine zweite niedrige Impedanz setzt.
8. Hochfrequenzschaltung (100) nach Anspruch 7, bei der je
der Tristate-Abschnitt (308; 412) ferner folgende Merk
male aufweist:
einen Inverter, wobei der Inverter das Steuerungssignal (312; 414) des Tristate-Abschnitts (308; 412) empfängt und einen Ausgang hat; und
wobei jeder Tristate-Abschnitt (308; 412) den PMOS-Tran sistor mit einer Drain, einem Gate und einer Source, dessen Gate mit dem Ausgang des Inverters verbunden ist;
und den NMOS-Transistor, der eine Drain, ein Gate und eine Source hat, dessen Drain mit der Drain des PMOS- Transistors verbunden ist, dessen Source mit der Source des PMOS-Transistors verbunden ist, und dessen Gate das Steuerungssignal (312; 414) empfängt, aufweist.
einen Inverter, wobei der Inverter das Steuerungssignal (312; 414) des Tristate-Abschnitts (308; 412) empfängt und einen Ausgang hat; und
wobei jeder Tristate-Abschnitt (308; 412) den PMOS-Tran sistor mit einer Drain, einem Gate und einer Source, dessen Gate mit dem Ausgang des Inverters verbunden ist;
und den NMOS-Transistor, der eine Drain, ein Gate und eine Source hat, dessen Drain mit der Drain des PMOS- Transistors verbunden ist, dessen Source mit der Source des PMOS-Transistors verbunden ist, und dessen Gate das Steuerungssignal (312; 414) empfängt, aufweist.
9. Hochfrequenzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
die folgende Merkmale aufweist:
eine Mehrzahl von Ausgangstreibern (502, 504, 506);
eine oder mehrere Zwischenübertragungsleitungen (512, 516), wobei die Zwischenübertragungsleitung (512, 516) die Ausgangstreiber (502, 504, 506) mit der Ausgangs übertragungsleitung (514) verbinden, wobei jede Zwi schenübertragungsleitung (516) eine charakteristische Impedanz hat, die im wesentlichen gleich Zo ist, und wobei jede Zwischenübertragungsleitung (516) mindestens mit einem Ausgangstreiber (502) verbunden ist; und
wobei jeder Treiber (502) ein Eingangssignal mit einer Anstiegszeit hat; und wobei die Zeit für jeden Treiber (502), die sein Eingangssignal benötigt, um durch eine künstliche Übertragungsleitung mit einer charakteri stischen Impedanz von Zo und mit einer Länge, die gleich zweimal der Summe der Längen aller Zwischenübertragungs leitungen ist, zu durchlaufen, im wesentlichen geringer ist als die Anstiegszeit seines Eingangssignals.
eine Mehrzahl von Ausgangstreibern (502, 504, 506);
eine oder mehrere Zwischenübertragungsleitungen (512, 516), wobei die Zwischenübertragungsleitung (512, 516) die Ausgangstreiber (502, 504, 506) mit der Ausgangs übertragungsleitung (514) verbinden, wobei jede Zwi schenübertragungsleitung (516) eine charakteristische Impedanz hat, die im wesentlichen gleich Zo ist, und wobei jede Zwischenübertragungsleitung (516) mindestens mit einem Ausgangstreiber (502) verbunden ist; und
wobei jeder Treiber (502) ein Eingangssignal mit einer Anstiegszeit hat; und wobei die Zeit für jeden Treiber (502), die sein Eingangssignal benötigt, um durch eine künstliche Übertragungsleitung mit einer charakteri stischen Impedanz von Zo und mit einer Länge, die gleich zweimal der Summe der Längen aller Zwischenübertragungs leitungen ist, zu durchlaufen, im wesentlichen geringer ist als die Anstiegszeit seines Eingangssignals.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934337888 DE4337888C2 (de) | 1993-04-13 | 1993-11-05 | Hochfrequenzschaltung mit einem Ausgangstreiber |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US08/046,540 US5463326A (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Output drivers in high frequency circuits |
DE19934337888 DE4337888C2 (de) | 1993-04-13 | 1993-11-05 | Hochfrequenzschaltung mit einem Ausgangstreiber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4345367C2 true DE4345367C2 (de) | 1997-04-30 |
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ID=25931026
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DE4345367A Expired - Fee Related DE4345367C2 (de) | 1993-04-13 | 1993-11-05 | Hochfrequenzschaltung mit einem Ausgangstreiber |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3937982A (en) * | 1973-03-20 | 1976-02-10 | Nippon Electric Co., Inc. | Gate circuit |
JPS63185112A (ja) * | 1987-01-27 | 1988-07-30 | Nec Corp | 半導体集積回路装置 |
JPH0239619A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Nec Corp | 出力バッファ回路 |
JPH04100409A (ja) * | 1990-08-20 | 1992-04-02 | Nec Corp | BiCMOS回路 |
-
1993
- 1993-11-05 DE DE4345367A patent/DE4345367C2/de not_active Expired - Fee Related
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