DE1299704C2 - Speicherfaehige logische Schaltung - Google Patents

Description

2. Verwendung der logischen Schaltung nach Anspruch 1 als Speicherelement.

3. Logische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den einen Transistor (71) gelangenden Ansteuersignale zur Überführung des Schaltzustandes, in dem der eine Transistor gesperrt und der andere leitend ist, in den entgegengesetzten Schaltzustand, um die Hälfte der zum Basisstrom-Einsatzpunkt gehörenden Basis-Emitter-Spannung der Transistoren größer sind als die Ansteuersignale des anderen Transistors (Γ 2).

4. Verwendung der logischen Schaltung nach Anspruch 1 als Impulsfonnerschaltung.

In der deutschen Auslegeschrift 1 246 027 ist eine Logikschaltung aus zwei emitterseitig gekoppelten Transistoren beschrieben, die trotz geringen Aufwandes einen hohen logischen Verknüpfungswert hat. Diese Schaltung ist in der F i g. 1 wiedergegeben. Sie besteht aus zwei Transistoren 71 und T 2, die kollektorseitig über gleiche Widerstände an Masse liegen und deren Emitter parallel geschaltet sind und über eine Konstantstromquelle Ql ebenfalls mit dem Massepotential verbunden sind. Die Konstantstromquelle Q1 liefert einen Strom /, der sich entsprechend der Ansteuerung beider Transistoren auf diese verteilt. Beide Transistoren werden derart von Jogischen Signalen A und B, diesen entsprechen die Steuerspannungen U_A und Uβ, angesteuert, daß abgesehen vom Umschaltvorgang entweder der Transistor Ti oder der Transistor 72 leitet, während der jeweils andere gesperrt ist. Während die Spannung U_A des logischen Signals A direkt an der Basis des Transistors 71 liegt, wird die Spannung U_B des logischen Signals B um einen Betrag Ul vermindert an die Basis des Transistors 72 geführt. Ul entspricht dem halben Signalhub zwischen der Spannung logisch 1 und der Spannung logisch 0. Die Herabsetzung der Ansteuerspannung U_B um den Wert U₁ wird durch die Serienscbaltung eines Widerstandes R 2 und einer S einem Strom UVR2 liefernden Konstantstromquelle Q2 bewirkt

Den Eingangspunkten A und B sind Emitterfolger vorgeschaltet: Vor dem Eingangspunkt A liegen zwei Transistoren 741 und 742 mit den Eingangssignalen Al und A2, die gemeinsam auf einem Widerstand A3 arbeiten; vor dem Eingangspunkt B liegen zwei weitere Transistoren 751 und 752, denen die Serienschaltung des Widerstandes R 2 und der Konstantstromquelle Q 2 als Emitterwiderstand gemeinsam ist

Die Schaltung ist insgesamt so bemessen, daß ihre Ausgangssignale Q und JJ. zur Ansteuerung aller Eingänge einer gleichartigen Schaltung geeignet sind.

Die bis jetzt beschriebene Schaltung der deutschen ao Auslegeschrift 1246 027 liefert folgende Verknüpfung:

JJ = Alλ Α2 FBT · "E⁷I, (B1 + B2).

Die F i g. 2 zeigt das logische Ersatzschaltbild der as Schaltung nach F i g. 1.

Aufgabe der Erfindung ist es, aus der vorliegenden logischen Schaltung ein Element zu entwickeln, dessen wesentliche Eigenschaften darin bestehen sollen, daß sein Ausgangssignal dem logischen Wert eines 3» seiner Eingangssignale direkt folgt, dagegen für andere Eingangssignale als Speicher arbeitet.

Die Erfindung betrifft demnach eine logische Schaltung aus zwei Transistoren, deren Emitter zusammengeschlossen sind und über eine Stromeinprägeschaltung mit dem einen Pol und deren Kollektorwide^rstände mit dem anderen Pol einer Versorgungsspannungsquelle verbunden sind und deren Transistoren einander entgegengesetzte Schaltzustände einnehmen, die in Abhängigkeit von der jeweiligen Ansteuerung wechseln, mit einer Spannungsquelle, die in Reihe zum Steuerkreis des einen Transistors liegt, welche eine gegenüber dem Spannungshub der Ansteuersignale kleinere Spannung, vorzugsweise die Spannung eines halben Ansteuersignalspannungshubes aufweist. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kollektor des einen Transistors über Schaltmittel zur Pegelangleichung mit der Basis des anderen Transistors verbunden ist und daß die an den einen Transistor gelangenden Ansteuersignale zur Überführung des Schaltzustandes, in welchem der eine Transistor gesperrt und der andere leitend ist, in den entgegengesetzten Schaltzustand, eine größere Scheitelspannung aufweisen als die Ansteuersignale des anderen Transistors.

Im folgenden werden die Erfindung und Verwendungsbeispiele zum Gegenstand der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt F i g. 3 die Schaltung nach der Erfindung im logisehen Ersatzschaltbild und deren logische Funktion, F i g. 4 einen Impulsplan des Betriebes der erfindungsgemäßen Schaltung als Speicherelement und

F i g. 5 die relative Lage der Ansteuersignalspannungen der Schaltung nach der Erfindung.
⁶5j In der Fig. 3 ist die Schaltung nach Fig. 2 dahingehend erweitert, daß deren Ausgang J2 mit dem Eingang A 2 in fester Verbindung steht. Der Schaltung wird darüber hinaus an Stelle des Eineanes-

3 4

signals B2 (Fig. 2) ein Eingangssignal T zugeführt. Fi g. 4b zeigt den zeitlichen Verlauf des Bjngangs-

wihrend es ach bei den EkgaWssignalen Jl und signalsBl. Fig.4c zeigt den zeichen Verlaufdes

Bl um Binärvariable mit den Sp£mungswerten von die jeweilige Schaltstellung ^*^*™®^

B. OV für logisch 1 und -0,8 V für logisch 0 «^lsß und Fig.4d denzeijchen Verruf vonj

handelt, stellt das Eingangssignal T ein solches Signal 5 Aus denFig.4a bis 4 c ist dieD-Fh^op-F^

dar, das drei logische Zustände, nämlich 0, 1 und 2 tion deutlich zu erkennen Ist beim-Auftreten eines

annehmen kann. Die ihren logischen Werten 0 und 1 Taktsignals T = 2, B1 = 1, so nimmt in «* nacfc

zugeordneten Spannungen entsprechen denen der folgenden Taktpause Q den Wert 1 an ist beimι Aul

WerteO und 1 der Einlangssignde A1 und Bl. Ihr treten eines Taktsignals B1 = 0 so mmmt β m de

wischer Wert 2 ist dadurch gekennzeichnet, daß die io nachfolgenden Taktpause den w«¹¹¹·^^*

ihm zugeordnete Spanaung größer ist als die zum Fig. 4 ist ebenfalls zu erkennen, daß bei öl-υ

logischen Wert 1 zugehörige, vorzugsweise um die Q dem Taktsignal T direkt folgt

Hälfte der zum Basisstrom-Einsatzpunkt gehörenden In den Taktpausen ist T₁ - 1. Somit ist.ctortancn

Sasis-Emitter-Spannung der Transistoren Unter die- immer 01+T₁ =1, und der jeweds ges pegherte

ser Voraussetamg ergibt sich für die Schaltung nach 15 Wert wird unabhängig vom Verlauf von B1 wahrend

Fi_g 3 die dort angegebene logische Funktion, ^rjaktoauseinder^e^^»_er ^_ρ^

nämlich -^ S^ _de^_punkteQ ^ _{ß und ß}' _der Schaltung

Qt ♦ 1 - T₂ + ^I · (B 1 f T₁) · ß₍. _{nach F}. _{g L DeQ relativen} pegel der Signale an die-

Q beschreibt dabei die jeweilige Stellung der Schal- ao sen Punkten für A = I, B = 1 und ^T"¹ Ρ^Μ* tung, dementsprechend Q, diejenige zur Zeit« und Linie U_A(A = D, ^(ß = J^? I ^ <£' _Linic ß_/M diejenige SteUung, die durch den Wechsel we- jenigen fur A = 0, B - ü und i υ α

T₁ = 1, T = 2 , Spannungen U_A(A = 1) und t/,μ = 0). ^

T? = 1, T=\, chend ist Ü_B.(B = 0) um den gleichen Betrag Ul

γ = τ. = 0. T=O. gegenüber U_B(B ■= 0) abgesenkt.

Vorzugsweise ist hier t/l = U_BE/2, wobei U_BE die Aus der angegebenen Gleichung geht hervor: Der 30 Basis-Emitter-Spannung der leitenden Transistoren

Ausgangswert β der Schaltung ändert sich mit T₂, bezeichnet. ^_ff(ir(,_n7VPrctärkerartieen Auf-

sofern f ϊ=0 ist. Mit XT=O kann die erfindungs- Bedingt durch den ^erenzverstarkerartigen Am

gemäße Schaltung hinsichtlich des Eingangs T als bau der tagtehaι Schal ung nach F'1&U befindet

Schmitt-Trigger Ompulsformer) für zur Spannung sich jeweils der Transistor im «ederol™^ ^.

logisch 1 (hlr 0 V) symmetrische Signale eingesetzt 35 stand, dem die positivere Steuerspannung (bei npn

werden. Das Eingangssignal T kann sich bei dieser Transistoren) zugeführt wird.

Betriebsweise auch stetig ändern. Auf die Umschalt- Ist nun der AusgangB, wie es Fig. 3 zeigt, z. 0. hysteresis wird in Verbindung mit der F i g. 5 einge- über den Transistor Γ42 mit dem Punkt Λ (F? ι g. 1) „Leen werden verbunden und ist der Transistor Γ1 gesperrt, α. π. Ττ!= 0 und ß_r = 0, so kann entsprechend der 4o J3 = t, so liegt die Basis des Transistors; Γ2 an Gleichung F i g. 3 ä Schaltung durch keine Kombi- einer gegenüber ^ί^^ΚΑ nation von Λ1 und Bl auf den Wert Q_{4 + 1} = I ge- der Transistoren Tl ^ " ^KSto?Tleibracht werden. Sie kann aus dem Zustand Q = 0 in [U_A {A = 1)], durch welche ^erTransistjr^« den Zustand β = 1 nur durch T₂ = 1 übergeführt tenden Zustand und de*f*^™??Die Rückwerden. Ausgehend von Q - 1, kann sie aber durch 45 Tl im gesperrten Zustand gehalten wird Die Ruck (B 1 + T₁) ·ZI = 1 in diesem Zustand festgehalten kopplungsverbindung entsprechend Fig 3 von y werden. Die Stellung der Schaltung kann sich also nach A1 verleiht der Schaltung fur S - 1 em stabi nur bei Auftreten eines Eingangsimpulses T₂ = 1 les Verhalten. Hie^m Zustand heraus in ändern: T, kann somit als ein Auslösesignal betrach- Um die Schaltung au» _e„'HeirΞ der tet werden, das die Eingangssignale Λ 1 und Bl für 50 den entge genge f.f^^/^f^;^^ t

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^{1 hrie}-^IS

WW iosteondere da» Eingangssignal /11 ständig »nd z»ar um ein«

s-pt^rfd^dJ/iu^Äirs SÄfi

Intervallen des Taktimpulsabstandes dem Eingangs- , um U1 positiver sein, d. h. signal Bl. Die Arbeitsweise der Schaltung nach U_n(T = 2) = U_B,(T = 2) + Ul

F i g. 3 als D-FIip-Flop mit dem Parameter ZI = 1 ⁶5 = U_B (B = 1) + I U + Ul.

ist in F i g. 4 dargestellt. . fr-r> eibt somit auch den positiven Um-

ÄS AfATSAiS ^üf&²⁾f;^btri_b der ihaUung ,.

Schmitt-Trigger an. Der Umschaltpunkt im negativen Bereich liegt entsprechend bei

U_A(B = I)- (Ul + AU).

Bedingt durch die Rückkopplung nach der Erfindung durchläuft die Schaltung nach Fig. 3 beim Umschalten von Q=I nach Q = O und umgekehrt kennlinienmäßig ein Gebiet negativen Widerstandes. Durch diese Rückkopplung setzt der Umschaltprozeß beim Übergang von S=I auf S = O bereits bei Δ U rr 0 V oder eher ein. Wird die Schaltung als Schmitt-Trigger betrieben, so ergibt sich somit eine geringe Umschalthysterese. Eine aus Siliziumtransistoren aufgebaute Schaltung hatte ihren positiven Umschaltpunkt bei einer Spannung für T von etwa 0,3 V und ihren negativen Umschaltpunkt (5 von 0 auf 1) beim gleichen negativen Betrag.

Beim Betrieb der Schaltung als Impulsfolgeschaltung, ζ. B. als taktgesteuertes D-Flip-Flop, muß jedoch U_B (T — 2) so groß gewählt werden daß U₀(T = 2) von der Spannung U_B(T= 1) einen ausreichenden Störabstand hat. Wird der Störabstand zu JU=Ul gewählt, so ergibt sich für T = 2 eine Spannung von +2C/1. Dies ist ein für den praktischen Schaltungsbetrieb bevorzugter Wert.

Durch die genannte Rückkopplung ergeben sich sehr steile Impulsflanken der Ausgangssignale Q und S der Schaltung. Neben den Vorteilen, die die Erfindung bietet, nämlich die logische Schaltung der eingangs erwähnten Art durch Verbindung einer ihrer Eingangsklemmen mit einer ihrer Ausgangsklemmen sowohl als Schmitt-Trigger als auch als taktgesteuertes D-Flip-Flop verwenden zu können, liegt somil ein weiterer Vorteil in den sehr steilen Flanken dei Ausgangsimpulse der erfindungsgemäßen Schaltung

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Logische Schaltung aus zwei Transistoren, deren Emitter zusammengeschlossen sind und über eine Stromeinprägeschaltung mit dem einen Pol und deren Kollektorwiderstände mit dem anderen Pol eine Versorgungsspannungsquelle verbunden sind und deren Transistoren einander entgegengesetzte Schaltzustände einnehmen, die in Abhängigkeit von der jeweiligen Ansteuerung wechseln, mit einer Spannungsquelle, die in Reihe zum Steuerkreis des einen Transistors liegt, welche eine gegenüber dem Spannungshub der Ansteuersignale kleinere Spannung, vorzugsweise die Spannung eines halben Ansteuersignalspannungshubes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des einen Transistors (Γ1) über Schaltmittel (742) zur Pegelanpassung mit der Basis des anderen Transistors (72) verbunden ist und daß die an den einen Transistor gelangenden Ansteuersignale (T) zur Überführung des Schaltzustandes, in dem der eine Transistor gesperrt und der andere leitend ist, in den entgegengesetzten Schaltzustand, eine größere Scheitelspannung aufweisen als die Ansteuersignale des anderen Transistors.