NL7908412A - Geintegreerde deelschakeling. - Google Patents

Description

PHN 9626 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Geïntegreerde deelschakeling.

De uitvinding heeft betrekking op een geïntegreerde binaire deelschakeling met een eerste paar over-kruisgekoppelde transistors, waarvan de collectoren zijn gekoppeld met een tweede paar overkruisgekoppelde transis-5 tors, waaraan het te delen signaal wordt toegevoerd. Zij stelt zich in het bijzonder ten doel, een deelschakeling aan te geven, die geschikt is voor hoge signaalfrequenties en tevens uitermate compact is van opbouw, zodat zij gemakkelijk als geïntegreerde schakeling is uit te voeren.

10 Xn het Philips Technisch Tijdschrift 1978/79 no. 2, pagina 50 e.v. wordt een uitvoerig artikel gewijd aan diverse soorten frequentiedelers geschikt voor hoge frequenties. In het bijzonder geeft Figuur 2 op pagina 52 een voorbeeld van het bekende meester-slaafprincipe te 15 zien. De daar aangegeven schakeling is echter nogal ingewikkeld en vereist daarom bij integratie nogal veel ruimte.

De uitvinding geeft in dezen een verbetering aan, die tevens aanzienlijk minder stroom benodigt en derhalve veel conomischer is. Zij heeft als kenmerk, dat de collec-20 toren van de transistors van het eerste paar over weerstanden zijn verbonden met de emitters van de transistors van het tweede paar en dat het te delen signaal wordt toegevoerd aan hulpemitters van de transistors van het tweede paar.

25 De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarbij

Figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een schakeling volgens de uitvinding,

Figuur 2 spannings-tijddiagrammen ter toelichting 30 bij deze schakeling en

Figuur 3 een lay-out van zo’n schakeling na integratie te zien geven.

7908412 PHN 9626 2

De schakeling volgens Figuur 1 bevat een eerste paar transistors 1 en 2, waarvan de collectoren en bases onderling overkruis verbonden zijn, zodat een Eccles-Jordan flipflop gevormd -wordt. Een tweede paar overkruis-5 gekoppelde transistors 3 en 4 is volgens de uitvinding met zijn emitters 5 resp. 6 via weerstanden 7 resp. 8 verbonden met de collectoren van de transistors 1 resp. 2, terwijl het te delen signaal via een transistor 11 wordt toegevoerd aan hulpemitters 9 resp. 10 van dit tweede paar 10 transistors 3 resp. 4.. In de gemeenschappelijke emitterlei-ding van de transistors 1 en 2 is een stroombron 12 opgenomen en in de collectorketens van de transistors 3 en 4 weerstanden 13 resp. 14, over welke het een factor. 1:2 in frequentie gedeelde signaal wordt opgewekt. Wil men een 15 hogere deelfactor bijv. 1:4 bereiken, dan kan men zulks door opstapeling (piling up) op eenvoudige wijze realiseren. De weerstanden 13 en 1-4 voeren dan niet naar de voedingski em + V , maar naar scheidingstransistors 13 en 16, waarvan de bases aan een vaste spanning zijn gelegd en waarbij 20 de collector van de ene (16) met de emitters van op soortgelijke wijze overkruis gekoppelde transistors 1^-21 zijn verbonden, waarvan de collectoren over weerstanden 7' resp. 8’ met de emitters van overkruis gekoppelde transistors 3’ resp. 4’ zijn verbonden, terwijl de collector van de 25 andere scheiding stransistor 15 voert naar hulpemitters van laatstgenoemde transistors 3’ en 4’. Voor een optimale werking dienen de weerstanden 7 en 8 ongeveer 2-^-x zo groot gekozen te worden als de weerstanden 13 resp. 14.

De werking van de schakeling is als volgt: 30 Stel bijvoorbeeld in eerste instantie, dat de transistors I en 3 zich in de geleidende toestand bevinden en dat de transistor 11 gesperd is. Op het moment, waarop de signaal-spanning aan de ingang 31 zover stijgt, dat de transistor II geleidt, vermindert de stroom door de transistor 1 35 terwijl de stroom door de transistor 3 bij benadering gelijk blijft door de hogere emitter-basis-potentiaal van transistor 3, waardoor de stroom van de bron 12 via transistor 11 aa de emitter 9 afgevoerd wordt. Als de stroom door transis- 7908412 PHN 9026 3 tor 1 zodanig is vermindert, dat de daardoor verminderde spanningsval over weerstand 7 de hogere basisspanning van transistor 3 niet meer compenseert, zal de basisspanning van transistor 2 hoger zijn geworden dan die van 5 transistor 1. Als transistor 11 vervolgens gesperd wordt, zal de stroom van de s.troombron 12 via de transistor 2 en de weerstand 8 in de emitter 6 van de transistor 4 vloeien.

De grotere spanningsval over weerstand 8 zal tegen de af-10 name van de basisspanning van transistor 2 t.g.v. de spanningsval over weerstand 14, die via emitter 5 en R7 aan transistor 2 wordt doorgegeven, opwegen waardoor transistor 1 gesperd blijft. De flip-flop 3-4 slaat echter om, zodat in de volgende periode transistor 3 spert en de 15 transistors 2 en 4 geleiden.

De cyclus herhaalt zich vervolgens met dien verstande, dat nu als beginsituatie de transistors 2 en 4 geleiden en de transistors 1 en 3 gesperd zijn. Op soortgelijke wijze worden beurtelings, de takken 15 of 16 geleidend dus 20 stroom hetzij aan een der hoofd- hetzij aan een der hulp-emitters van de transistoren 3’ resp. 4’ toegevoerd, zodat de collectoren van deze transistoren 1:4 in frequentie gedeeld signaal voeren. Dit ’’piling up" proces kan vele malen herhaald worden.

25 Door de emitters 5 ©n 6 van de transistoren 3 en 4 via stroombronnen 21 resp. 22, die op ongeveer 0,01 van de stroom van de bron 12 staan ingesteld, met de voedingski em -VV, te verbinden, kan het hoogfrequent gedrag nog X) worden verbeterd.

30 Figuur 2 geeft de spanningen aan de diverse van belangzijnde punten in de schakeling volgens Figuur 1 weer als functie van de tijd en wel stelt in efe frequentie te delen spanning aan de basis van transistor 11, Y^ de spanning aan de collector van transistor 3 en V 1 die 35 aan de collector van transistor 1 weer. Tenslotte geeft X „ de stroom door transistor 15 weer voor het geval, dat c 1 5 naar een hogere deelfactor wordt gestreefd.

7908412 PHN 9626 4

In Figuur 3 is. het bovenaanzicht van een halfgeleider lichaam weergegeven, waarin de diverse schakel-elementen volgens Figuur 1 zijn geïntegreerd. De verwij-zingscijfers komen daarbij overeen met die gerbruikt in 5 Figuur 1, waarbij de aanduidingen e, b, resp. c, slaan op resp. de emitter} de basis- en de collector van de desbetreffende transistor. Het zal duidelijk zijn, dat door de uiterst compacte schakelopbouw ook deze lay-out bijzonder compact kan zijn.

10 15 20 25 30 35 7908412

Claims (4)

1. Geïntegreerde binaire deelschakeling met een eerste paar overkruisgékoppelde transistors, waarvan de collectoren zijn gekoppeld met een tweede paar overkruis- 5 gekoppelde transistors, waaraan het te delen signaal wordt toegevoerd, met het kenmerk, dat de collectoren van de transistors van het eerste paar over weerstanden zijn verbonden met de emitters van de transistors van het tweede paar en dat het te delen signaal wordt toegevoerd aan 10 hnlpemitters van de transistors van het tweede paar.

2. Schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in de collectorketens van het tweede paar transistors weerstanden zijn opgenomen, die ongeveer een factor 2-g- x zo klein zijn als eerstgenoemde weerstanden.

3. Schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in de gemeenschappelijke emitterleiding van het eerste paar transistors een stroombron is opgenomen, waarvan de stroominstelling ongeveer een factor 100 x zo groot is als die van twee stroombronnen, die in de ketens van de 20 eerstgenoemde emitters vail het tweede paar transistors is opgenomen.

4. Schakeling volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat een derde en vierde paar op soortgelijke wijze als het eerste resp. tweede paar geschakel-25 de transistors zijn toegevoegd, waarbij de collector van de ene transistor van het tweede paar is verbonden met de emitters van de transistors van het derde paar en de collector van de andere transistor van het tweede paar met de hulpemitters van de transistors van het vierde 30 paar. 35 7908412