DE1762246A1 - Begrenzerschaltung - Google Patents

Description

6587-68/Dr.v.B/E
RCA 58 871

U.S. Ser. No. 637,582
Piled May 10, I967

Radio Corporation of America New York, N.Y. (V.St.A.)

Begrenzerschaltung

Begrenzerschaltungen werden in vielen elektronischen Geräten benötigt, um zu verhindern, daß durch Überströme und/oder Überspannungen Bauelemente beschädigt werden, eine unerwünschte Sättigung von Transistoren eintritt, unzulässige Verlustleistungen auftreten u>a.m. Ein spezielles Anwendungsgebiet von Begrenzerschaltungen sind Schwellwert-. Logikschaltungen, die im Strombetrieb arbeiten und bei %

denen eine Sättigung der verwendeten Transistoren verhindert werden soll. Bei Logikschaltungen dieser Art wird ein Strom entsprechend verschiedenen Eingangssignalkombinationen auf zwei stromführende Leitungen verteilt. Die Logikschaltungen enthalten dabei im allgemeinen eine Anzahl η von im Strombetrieb arbeitenden EingangsschaIter-Vergleichsstufen (CMS-Vergleiohsstufen) zur wahlweiaen Ver-

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teilung des Stromes auf die Leitungen» eine Summierimpedanz für jede Leitung, und eine CMS-Verglelchsstufe zum Vergleichen der summierten Ströme.

Jede Vergleichsstufe enthält mindestens zwei Tran, sistoren, von denen der eine durch ein entsprechendes Eingangssignal und der andere durch eine Bezugsspannung V_ref gesteuert werden. Die Kollektorelektroden der CMS-Eingangstransistoren sind im allgemeinen mit einer der stromführenden Leitungen verbunden, während die Kollektorelektroden der CMS-Bezugstransistoren mit der anderen stromführenden Leitung verbunden sind. Die Transistoren haben einen gemeinsamen Emitterkreis, der eine Stromquelle enthält. Die Stromquelle kann aus einer Betriebsspannungsquelle und einer gemeinsamen Leiterstrecke, z.B. einem Widerstand, bestehen. Je nachdem ob die zugeführte Eingangssignalspannung größer (z.B. positiver) oder kleiner (negativer) als die Bezugsspannung V~ ist, lenken die jeweiligen Bin« gangsvergleichsstufen den Strom der Stromquelle zur einen oder der anderen Leitung. In die Leitungen sind jeweils eigene Summierimpedanzen eingeschaltet, um die Strombeiträge der CMS-Transistoren zu summieren. Bei manchen Bingangs signalkombinat ionen können dia summierten 8trombeiträge dazu führen, dafl die Auegangeleitungen Spannungen annehmen, die eine Sättigung dar Hngangs- oder Auagangs-CM3-Vergieichatranaiatoren bewirken.

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Duroh die Erfindung wird eine Begrenzerschaltung angegeben, die einen Mindeststromfluß in.zwei stromführenden Leitungen aufrecht erhält und gleichzeitig das Fließen eines übermäßigen Stromes in der einen oder anderen Leitung zu verhindern gestattet. Die Erfindung ist besonders nützlich für im Strombetrieb arbeitende Schwellwertloglkgatter zur Verhinderung -einer unerwünschten Sättigung von Transistoren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

enthält die Begrenzerschaltung zwei Transistoren, deren *

Kollektor-Eraitter-Strecken zwischen die Leitungen geschaltet sind. Die Basiselektroden der beiden Transistoren sind an ^! eine Klemmspannung V-. angeschlossen. Wenn der Strom gleichmäßig auf die Leitungen verteilt 1st oder nur geringfügige Unterschiede bestehen (z.B. nur ein Unterschied um eine Stromeinheit, wenn jede Vergleichestufe (Komparator) eine oder mehrere Einheiten entsprechend seinem Gewicht liefert), leiten die beiden Transistoren nicht. Wenn die Eingangs-Signalkombinationen jedoch eine ungleichmäßigere Stromverteilung zur Folge haben und die Spannung einer der Leitun- \ gen aus diesem Grunde unter V«_L absinkt, beginnt einer der beiden Transistoren zu leiten sowie Strom von der einen Leitung abzuleiten und Strom der anderen Leitung zuzuführen, so daß auch bei noch ungleichm&Jfeerer Stromverteilung keine weiteren Spannungsschwankungen auftreten können.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Steuerkreis vorgesehen, um die Klemmspannung V~_T

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zu erzeugen. Der Steuerkreis enthält einen Komparator mit drei emittergekoppelten Transistoren, die Im Strombetrieb arbeiten. Zwei dieser Transistoren werden durch die Spannungen, die an den SummierImpedanzen abfallen, gesteuert, während der dritten Transistor mit einer Bezugsspannung V« verbunden ist. Die Klemmepannung V"_CL.wird von der Kollektorelektrode des dritten Transistors abgenommen. Wenn die Spannung an einer der Summierimpedanzen über V_R ansteigt,

•ändert sich V_n, in einem solchen Sinne, daß eines der Begrenzerschaltung-Transistorpaare leitend wird. Wenn die Stromverteilung noch ungleichmäßiger wird, ändert sich die Klemmspannung Vg* noch mehr in einer solchen Richtung, daß der eine Transistor noch mehr Strom leitet und dadurch eine Stabilisierung der Spannungen auf den stromführenden Leitungen bewirkt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels

ψ einer Begrenzerschaltung gemäß der Erfindung in Anwendung auf ein im Strombetrieb arbeitendes Schwellwertlogikgatter und

Fig. 2 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung.

Die Begrenzerschaltungen gemäß der Erfindung können entweder mit diskreten Bauelementen oder als integrierte

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Schaltungen hergestellt werden. Unter einer integrierten Schaltung soll hier, .wie üblich, eine Schaltungsanordnung verstanden werden, die als Ganzes durch Diffusion und/oder Aufdampfen von dünnen Schichten in und/oder auf einem oder mehreren Körpern aus Silizium, Glas, Saphir und dgl. hergestellt worden sind.

Fig. 1 zeigt die beispielsweise Anwendung der Erfindung auf eine im Strombetrieb arbeitende'Schwellwertlogikschaltung. Die Begrenzerschaltung ist als Ganzes mit 20 bezeichnet und zwischen zwei stromführende Leitungen 17 und ' 18 geschaltet. Der Begriff "Leitung" soll hier irgend eine Leiterstrecke oder leitende Verbindung bedeuten, die einen vernachlässigbaren oder nebensächlichen Scheinwiderstand hat. In der Praxis kann die Leitung also einen durch das zu ihrer Verwirklichung verwendete Material verursachten Scheinwiderstand haben, dieser Scheinwiderstand ist jedoch nebensächlich hinsichtlich der Punktion der Leitung als Verbindung und Stromweg. Integrierte Schaltungen können z.B. speziell geformte Diffusionszonen aus Halbleitermaterial ent- | halten, die eine Leitungskreuzung ermöglichen. Solche diffundierten Verbindungszonen haben im allgemeinen einen größeren Wirk- oder Scheinwiderstand als ein metallischer Leiter, dieser Widerstand ist jedoch hinsichtlich der Verbindungsfunktion nebensächlich.

Die Begrenzerschaltung enthält zwei Transistoren 21, 22. Die Kollektorelektk-ode 21c und die Emitterelektrode 22e

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-6-

sind zusammen an die Leitung 17 angeschlossen, während die Emitterelektrode 21e und die Kollektorelektrode 22c miteinander an die Leitung 18 angeschlossen Bind, so dafi die Kollektor-Emitter-Strecken der beiden Transistoren zwei parallele Verbindungen ergeben. Die Basiselektrodeen 21b und 22b sind über eigene BasIswiderstände 23 bzw. 24 an eine gemeinsame Klemmepannungsleitung 25 angeschlossen. Die Klemmepannungsleitung 25 liegt an einer Klemmspannung

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^VCL·

Die stromführenden Leitungen 17 und 18 bilden die

Ausgangsleitungen einer Anzahl η von Eingangsstromschalter-Vergleichsstufen 10^, 10g...1O_n einer/Strombetrieb arbeitenden Schwellwertlogikschaltung. Jede dieser Vergleichsstufen ist eine Eingangssignalleitung 19_1# 19g...19_n zugeordnet, denen entsprechende Eingangseignale X., Xg...X_n zugeführt sind. Da die Vergleichsstufen praktisch identisch sind, wird im folgenden nur die Vergleichsstufe 10V genauer beschrieben.

Die Vergleichsstufe 1O₁ enthält zwei Transistoren 11, 12, deren Emitterelektroden He und 12e Miteinander an einen Entstörwiderstand 13 angeschlossen sind, der zu einer Betrlebsspannungsleltung 16 führt. Die Betriebsspannungsleitung ist mit einer Quell« für eine Betriebsspannung Tp₈ ge- _f koppelt, z.B. einer Batterie, Die Basiselektrode Ub ist mit der B.ingangsleitung 19^ verbundjip und wird daher durch

ι · ■·'■· 009818/U21

das Eingangssignal X₁ gespeist. Die Basiselektrode 12b ist mit einer Bezugspannungsleitung 15 verbunden, der eine Bezugsspannung V_ref zugeführt ist. Die Bezugspannung V_ref kann durch irgend eine geeignete Schaltungsanordnung erzeugt werden, z.B. durch einen Spannungsteiler, der durch die Betriebsspannung Vp_S gespeist ist. Die Kollektorelektroden lief und 12c sind mit den Ausgangsleitungen 17 bzw. 18 verbunden.

Die anderen Vergleichsstufen sind in entsprechender

Weise ebenfalls mit der Bezugsspannungsleitung 15, der Be- g trlebsspannungsleltung 16 und den gemeinsamen Ausgangslei-

tungen i7 und 18 verbunden. Die Ausgangsleitungen 17 und 18 sind über Arbeitsimpedanzen 31, 52, die in den Kollektorkreisen aller Vergleichsstufen liegen, mit einer Versorgungsleitung 30 verbunden. Die Versorgungsleitung 30 ist in Fig. willkürlich als Masseleitung der Logikschaltung dargestellt.

Der Vergleich mit einem Schwellwert erfolgt durch eine Diskriminatorschaltung 35. Die Schaltung 35 hat zwei Eingänge 36 und 37, die mit der Ausgangsleitung 17 bzw. 18 verbunden sind, und zwei Ausgangsklemmen 38 und 39» ^an denen f Ausgangsspannungen V_Q bzw. V abnehmbar sind.

Die Diskriminatorschaltung 35 ist als im Strombetrieb arbeitende Schaltung (CMS-Komparator) dargestellt, die zwei Stromschalttransistoren 40 und 41 enthält. Die Basiselek troden 41 b und 40b sind mit den Eingangsleitungen 36 bzw. 37 verbunden. Die Emitterelektroden 40e und 4le sind miteinander verbunden und über einen gemeinsamen Emitterwider-

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.8-

stand 42 an die Betriebsspannung V_pa angeschlossen. Die Kollektorelektroden 40c und 4lc sind über getrennte Kollektorwiderstände kj> und 44 mit der Massepotential 0 füh-

renden Leitung JO verbunden. Die Kollektorelektroden der Transistoren 40 und 41 sind ferner mit den Basiselektroden 45b und 46b zweier als Emitterverstärker geschalteter Ausgangstransistoren,45 und 46 verbunden. Die Kollektorelektroden 45c und 46c der Ausgangstransistoren 45, 46 sind

fe mit der auf Massepotential liegenden Leitung Jo verbunden, während ihre Emitterelektroden 45e und 46e über Emitterwiderstände 47 bzw. 48 an die Betriebsspannung Vp₃ angeschlossen sind. Die Emitterelektroden 46e und 45e sind ferner mit den Ausgangsklemmen 38 bzw. 39 verbunden.

Im Betrieb der dargestellten, mit NPN-Translstoren bestückten Schwellwertlogikschaltung hat die Betriebsspannung Vp₅ einen Wert, der negativer ist als Massepotential G, während die Bezugsspannung V_ref einen Wert zwischen Vp- und 0 hat, so daß die Bezugspannung also durch einen Span-

* nungsteiler erzeugt werden kann. Die Signalspannungen X. bis X_n, V_Q und V₀ haben entweder einen hohen oder einen niedrigen Wert bezüglich der Bezugsspannung V_rei.. Für die folgende Beschreibung soll angenommen werden, daß der hohe bzw. niedrige Wert der Signale den Binärwerten 1 bzw. 0 entspricht.

Die Quelle für die Spannung Vp₈ und der gemeinsame Emitterwiderstand IjJ wirken für die Vergleichsstufe 10.

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(Entsprechendes gilt für die anderen Stufen) wie eine Stromquelle, die die Stromschalter, also die Transistoren 11 und 12 speist. Wenn das Eingangssignal X₁ den Wert 1 hat, leitet der Transistor 11, während der Transistor 12 gesperrt ist. Der von der Stromquelle gelieferte Strom wird dann also durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 11, die Ausgangsleitung VJ und den Arbeitswiderstand Jl gelenkt. Wenn das Eingangssignal X, andererseits den Wert 0 hat, leitet der Transistor 12 und der Transistor 11 ist gesperrt. " Der Strom wird in diesem Falle dann durch die Kollektor Emitter-Strecke des Transistors 12, die Ausgangsleitung 18 und den Arbeitswiderstand 32 geleitet.

Die anderen Eingangsvergleichstufen 10g bis 1O_n sprechen in gleicher Weise auf die ihnen zugeführten Eingangssignale an und liefern entsprechende Strombeiträge an die Ausgangsleitungen 17 oder 18_# je nachdem ob das Eingangssignal den Wert 1 oder 0 hat. Die Strombeiträge der ver sohiedenen Vergleichsstufen können unterschiedlich sein, λ

wenn ihnen verschiedene binäre Bingangsgewichtsfaktoren zugeordnet sind. Dem i-ten binären Eingang kann z.B. der Gewichtsfaktor W₁ zugeordnet sein, wobei w^ ganzzahlig ist. Die Zuordnung von Gewichtsfaktoren zu den Eingängen kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man die gleichen Bingangssignale zwei oder mehr BIngangeleitungen zuführt. Wenn z.B. η β 5 ist und ein Signal zweien der fünf Bingangsleitungen zugeführt wird, ergibt aion ein (2X11)-Gatter mit

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den Gewichtefaktoren 2,1,1 und 1. Ein· andere Möglichkeit, den Eingängen Gewichtsfaktoren zuzuordnen, besteht darin, den Emitterwiderstand 13 der 1-ten Vergleichsstufe um den Gewichtsfaktor W₁ kleiner zu machen, indem man beispielsweise W₁ Widerstände gleichen Wertes parallel schaltet.

Die Ausgangsstrombeiträge der Vergleichsstufen werden durch die Arbeitswiderstände 31 und 32 summiert und der Unterschied zwischen ihnen wird durch die Schwellwertdiskriminatorschaltung 35 wahrgenommen, die entsprechende Ausgangssignale V₀ und V₀ liefert. Man beachte, daß der Stromfluß in den beiden Arbeltswiderständen zusammen immer gleich bleibt, daß jedoch die Stromverteilung auf die beiden Ausgangswiderstände von den Eingangssignalen abhängt.

Bei einem Majoritätsgatter mit sieben Eingängen (n = 7, alle Gewichtsfaktoren gleich 1) werden z.B. sieben Stromeinheiten zwischen den Leitungen 17 und 18 verteilt. Wenn alle sieben Eingangseignale der Wert 1 haben, fließen alle sieben Stromeinheiten durch die Leitung 17 und kein« durch die Leitung 18. Wenn andererseits alle sieben EingangesIgnale den Wert 0 haben, fließen alle si*b«n Stromeinheiten durch die Leitung If und k»ine itroiWUAtit durch dl· Ui-

•ich die kri- Uwirtee bei einer i •inen

tung 17. Bei eine© solchen Gatter tisehste Entscheidung

Einheiten in

ORJQINAt

In der Ausgangsvergleichs- oder Diskrirainatorschaltung wird der Weg des Stromes durch die Differenz der Strötoe in den Leitungen J.7 und l8, also die Differenz der Spannungsabfälle an den Widerstanden 31 und 32 gesteuert. Bei dem oben beispielsweise erwähnten Majoritätsgatter mit sieben Eingängen wird der Strom in der Ausgangsschaltung zwischen

den beiden möglichen Stromwegen, die durch die Transistoren 40 und 41 gebildet werden, umgeschaltet, wenn sich die Eingangssignale von einer Kombination, die drei oder weniger Signale des Wertes 1 enthält, in eine Kombination, die vier oder mehr Signale des Wertes 1 enthält, ändert oder wenn sich die Eingangssignale von einer Kombination, die vier oder mehr Signale des Wertes 1 enthält, in eine Kombination, die drei oder weniger Signale des Wertes 1 enthält, ändern.

Ein wesentliches Merkmal von Stromschaltervergleichsstufen besteht darin, daß sie ohne Sättigung arbeiten können und dementsprechend sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglichen. Bei einer Schwellwertlogikschaltung der oben beschriebenen Art kann es jedoch vorkommen, daß die Spannungsabfälle an den Arbeitswiderständen 31 und 32 solche Werte annehmen, daß* die Ausgangs leitungen 17 oder 18 so negativ werden, daß eine Sättigung der Transistoren in den Eingangs-Vergleichsstufen 10. bis 10 eintritt oder so positiv, daß eine Sättigung der Transistoren in der Ausgangs-Vergleichs- oder Diskriminatorstufe eintritt, je nach der Verteilung der von den EingangsVergleichsstufen an die Leitungen 17

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und 18 gelieferten Ströme. Die vorliegende Begrenzerechaltung ermöglicht eine Begrenzung der Stromverteilung und damit der Spannungeabfälle an den summierenden Arbeltewiderständen 31 und 32, auf den der kritischsten Verteilung entsprechenden Wert, also beispielsweise bei einem Majoritätsgatter mit sieben Eingängen auf vier Stromeinheiten in der einen Leitung und drei Stromeinheiten in

der anderen Leitung. Die Begrenzerschaltung verhindert ^ also nicht nur, daß die Spannung der einen Leitung zu niedrlg wird, sondern auch daß die Spannung der anderen Leitung zu hoch wird, so daß eine Sättigung der Transistoren sowohl der Eingangs- als auch der Ausgangs-Vergleichsstufen verhindert wird.

Die Begrenzerechaltung 20 arbeitet folgendermaßen* Die Werte der Widerstände 13, 31, 32 und die Spannungen

^vref' ^VP3 ^{und V}CL ^{werden so} bemessen, daß bei der der kritischsten Entscheidung entsprechenden Stromverteilung weder der Transistor 21 noch der Transistor 22 leiten. In * diesem Falle sind die Spannung V_A und V_n auf den Leitungen 17 bzw. 18 in erster Linie eine Funktion der Spannungsabfälle an den Arbeltswiderständen 3I und 32. Bei dem beispielsweise erwähnten Majoritätsgattern mit sieben Ein-■ gangen, bei dem dann vier der Eingangssignale den Wert 1 haben, ist dann z.B. die Spannung V. gleich -4 IR Volt, wobei I eine Stromeinheit und R den^Wlderätandswert des

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Arbeltswiderstandes 31 bedeuten. Dieser Wert für V» wird so positiv gewählt, daß sich ein ausreichender Spielraum ergibt, der eine Sättigung mit Zuverlässigkeit verhindert.

Die Spannung V„_T wird so gewählt, daß Abweichungen der Stromverteilung von dem der kritischsten Entscheidung entsprechenden Fall bewirken, daß entweder die Spannung V. oder die Spannung V„ negativer werden und der entsprechende Transistor 21 oder 22 leitend wird. Wenn also beispielsweise mehr als vier EingangsSignaIe den Wert 1 haben, fließen mehr Stromeinheiten in die Leitung 17 und weniger in die Leitung 18. Die Spannung V. neigt dann dazu, negativer und die Spannung VU neigt dazu positiver zu werden. Der Transistor 22 beginnt dann jedoch zu leiten und begrenzt den durch den Arbeitswiderstand 31 fließenden Strom und damit auch die Spannung V_A· Der Kollektorstrom des Transistors fließt über den Arbeitswiderstand 32, so daß Vg negativer wird und eine Begrenzung der ins Positive gerichteten Auswanderung dieser Spannung eintritt. Andererseits fließt der Emitterstrom des Transistors 22 zu den leitenden Transistoren der Eingangsvergleichstufen. Mit anderen Worten spricht der Transistor 22 an, wenn mehr als vier Eingangssignale den Wert 1 haben, und leitet dann Strom von den leitenden Transistoren (z.B. dem Transistor 11) und der Leitung 17 zur Leitung 18 und durch den Arbeitswiderstand 32 ab, so daß sowohl V. als auch V- begrenzt werden. Bei einer Strom-

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verteilung, die weniger als drei Eingangssignalen des Wertes 1 entspricht, arbeitet der Transistor 21 entsprechend und begrenzt den Stromfluß im Widerstand 32.

Die Basiswiderstände 23 und 24 dienen zur Begrenzung des Basisstromes der Transistoren 21 und 22. Bei dem oben erwähnten Fall, in dem mehr als vier Eingangssignale des Wertes 1 anliegen, soll der Strom in der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 22 fließen. Die Eigenschaften mancher NPN-Transistoren können jedoch auch einen gewissen Stromfluß in der Basis-Kollektor-Strecke und der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 21 zulassen. Dieser Strom ist unerwünscht, da die Stromverstärkung mancher Transistoren in der Nähe von 1 liegt, wenn sie auf diese Weise betrieben werden. Um diesen Strom zu begrenzen, sind die Widerstände 23 und 24 vorgesehen.

Bei dem in Flg. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Begrenzerschaltung 20 eine Steuerschaltung 50 for die Nennspannung V_CL zugeordnet· Die Begrenzerschaltung, die stromführenden Leitungen und die Schwellwertlogikschaltung sind wie bei dem Ausführungsbelspiel gemäß Fig· X aufgebaut und dementsprechend auch mit den gleichen BexugSEeichen bezeichnet.

Die in Fig· 2 dargestellte Sehwellwertlogik»enaltung

ist Jedoch etwa» abgewandelt, um die Verwendung der KU

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spannungs-Steuersohaltung in Verbindung alt einer Schwellwertlogikschaltung selgto zu können. Insbesondere sind die

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summierenden Arbeitewiderstände der Eingangsvergleichsstufen aus η parallelgeschalteten Widerständen zusammengesetzt, wobei η gleich der Anzahl der Eingangsvergleichsstufen iet. Die Arbeitswiderstände 31 und 32 bestehen also aus parallelgeschalteten Widerständen 5I₁, 3I₃...3I_n bzw. 32,, 32g...J2_n. Zur Vereinfachung der Darstellung sind₍ die Eingangsvergleichsstufen nicht dargestellt, es ist vielmehr nur durch die Bezugszeichen 1O₁, 10g...1O_n angedeutet, daß die Leitungen 17 und l8 mit den in Fig. 1 genauer dargestellten Eingangevergleichsatufen verbunden sind.

Die Ausgangsleitungen 17 und l8 sind über als Emitterverstärker arbeitende Transistoren 60 und 61 mit Ausgangsleitungen 36 und 37 verbunden, an denen Ausgangsspannungen V_Q bzw. V_Q zur Verfügung stehen. Die Basiselektroden 60b und 6l b der Transistoren 60 und 61 sind dabei mit der Leitung 18 bzw. 17 verbunden, die Kollektorelektroden 60c und 6lc sind an Masse 0* angeschlossen und die Emitterelektroden 60e und 6).e sind mit den Ausgangs leitungen 36 bzw. 37 verbunden. 'Außerdem sind die Emitterelektroden 6Oe und 6le über Emitterwiderstände 62 bzw. 63 an die Betriebsspannungsleitung 16 angeschlossen.

Die Diskriminierung, also der Vergleich mit dem Schwellwert, erfolgt durch die Eingangsvergleichsstufe der nächsten, gesteuerten Stufe oder Stufen, die an die Ausgangsleitungen 36 und 37 angeschlossen sind, also beispielsweise eine Schaltungeanordnung, die der Schaltungsanordnung 35

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In Flg. 1 entspricht. Wie bei Fig. 1 soll ein Eingangssignal, dessen Wert positiver ist als die Bezügespannung V_ref dem Binärwert 1 und ein Eingangssignal,das negativer als V_ref ist, dem Binärwert 0 entsprechen.

Die Klemmspannungs-Steuerscha.ltung 50 enthält drei im Strombetrieb arbeitende emittergekoppelte Transistoren 51, 52 und 53. Die Emitterelektroden 51e, 52e und 5}e sind miteinander verbunden und über einen gemeinsamen Emitter- ■

fe widerstand 54 an die Betriebsspannungsleitung 16 angeschlossen. Die Kollektorelektroden 51c und 5}c sind über Verbindungen, deren Scheinwiderstand: vernachlässigbar 1st, mit Masse Q verbunden, während die Kollektorelektrode 52c über einen Kollektorwiderstand 55. an Masse angeschlossen ist. Die Kollektorelektrode 52c ist außerdem mit dem Klemmspannungsanschluß V-, der Begrenzerschaltung 20 verbunden. Die Basiselektroden 51b und 5?b sind an die Ausgangsklemmen bzw. 37 angeschlossen; die Basiselektrode 52b liegt an einer Bezugsspannung V_R> die von der Bezugsspannung V_ref

" verschieden sein kann. Die Bezugsspannung V_R kann durch einen zwischen die Betriebsspannungsleitung 16.·'und Masse geschalteten Spannungsteiler erzeugt werden. Dieser Spannungsteiler besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem ersten Widerstand 56, der zwischen Masse und die Basiselektrode 52b geschaltet ist, und aus einem zweiten Widerstand 57, der zwischen die Basiselektrode 52b

7,

und die Betriebsspannungsleitung 16 geschaltet ist.

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Wenn im Betrieb die Ausgangsspannung V₀ oder V„ über Vd ansteigt, also positiver wird als die Bezugsspannung, steigt die Klemmspannung V an und bewirkt dadurch, daß

CL

ein stärkerer Strom zwischen den Leitungen 17 und 18 fließt, wenn einer der Transistoren 21 oder 22 leitet. Bei dem beispielsweise erwähnten Majoritätsgatter mit sieben Eingängen entspricht der Fall, indem die Entscheidung am kritischsten ist, einer Stromverteilung von 4:3 zwischen den Leitungen I7 und 18. Für diesen Fall hat die Klemmspannung V , wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, einen solchen Wert, daß weder der Transistor 21 noch der Transistor 22 leitet. Die die Vergleichsspannung V_R übersteigende Ausgangsspannung V₀ oder V₀ ist dann nicht positiv genug, um die Klemmspannung V__T soweit ansteigen zu lassen, daß einer der Transistoren 21 oder 22 leitend wird.

Bei Stromverteilungen, die mehr als vier Eingangssignalen des Wertes 1 entsprechen, wird die Leitung 18 positiver. Die Ausgangsspannung V_Q steigt und bewirkt ein Ansteigen der Klemmspannung V„_T, so daß der Transistor 22

LfJU

zu leiten beginnt. Wenn noch mehr Signale des Wertes 1 zugeführt werden, steigt V„_T weiter an und der Transistor

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wird dadurch immer stärker leitend. Der Transietor 22 leitet dementsprechend immer mehr Strom von der Leitung 17 durch den Arbeitswiderstand J2 ab.

Bei Stromverteilungen, die weniger als drei Eingangssignalen des Wertes 1 entsprechen, steigt die Ausgangs-

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-18-

spannung V₀ an, was ein entsprechendes Ansteigen der Klemm«» spannung V_CL bewirkt, so daß der Transistor 21 zu leiten beginnt. Die Klemmspannung V_CL steigt weiter an, wenn die Anzahl der Eingangssignale des Wertes 1 noch kleiner wird und der Transistor 21 wird dann immer starker leitend.

Zusammenfassend gesagt, spricht also die Steuerschaltung 50 für die Klemmspannung V«, auf die Ausgangssignale V₀ und V an und bewirkt, daß der Transistor 21 oder 22, der leitet, je nach den Eingangssignalkombinationen mehr oder weniger Strom Übernimmt und dadurch die Ausgangssignale innerhalb der gesetzten Grenzen hält· Eine Sättigung der Transistoren in den Eingangsvergleichsstufen der betreffenden Logikschaltung und der Transistoren der nachfolgenden gesteuerten Stufe wird dadurch mit Sicherheit vermieden.

Selbstverständlich können anstelle der dargestellten NFN-TransIstoren auch PNP-Tranelstoren oder andere Verstärkerelemente verwendet werden, wenn man die Schaltungsparameter entsprechend abändert.

Claims (7)

Patentansprüche

1. Begrenzerschaltung für eine Anordnung, bei der ein Strom unter Steuerung durch eine Eingangsschaltung. wahlweise auf zwei Leitungen verteilbar ist, g e k e η nzeichn-et durch zwei Verstärkerelemente (21, 22) mit jeweils einem zwischen die Leitungen (17, 18) geschalteten Stromweg (21c-21e; 22c-22e) und einer Steuerelektrode (21b, 22b), der eine Steuerspannung (Vq₁) zugeführt ist.

2. Begrenzerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerelemente Transistoren sind, deren Kollektor-Emitter-Strecken die zwischen die Leitungen geschalteten Stromwege und deren Basiselektroden die · Steuerelektroden bilden.

3. Begrenzerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennze lehnet, daß die beiden Transistoren (21, 22) dem gleichen Leitungstyp angehören und daß die Kollektorelektrode (21c) des ersten Transistors (21) mit der Emitterelektrode (22e) des zweiten Transistors und die Emitterelektrode (2Ie) des ersten Transistors mit der Kollektorelektrode (22c) des zweiten Transistors verbunden sind.

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4. Begrenzerschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden (21b, 22b) der Verstärkerelfelnente (21, 22) über getrennte Widerstände (23, 24) mit einer Steuerspannungsquelle verbunden sind.

5. Begrenzerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltung eine Anzahl η von Eingangsstromschalter-Vergleichsstufen (1O₁ bis 1O_n) enthalten, die eine Stromverteilung auf die beiden Leitungen (17, 18) unter Steuerung durch Eingangssignale (X₁ bis X_n) bewirken, und daß Jede Leitung (17, 18) eine Summierimpedanz (31, 32) enthält.

6. Begrenzerschaltung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung (V_CL) durch eine Steuerspannungsschaltung (50) erzeugt wird, die drei emittergekoppelte Transistoren (51, 52, 53) enthält, die eine im Strombetrieb arbeitende Vergleichschaltung bilden; daß die Basiselektroden (51b, 53b) von zwei (51, 53) der drei Transistoren mit jeweils einer Summierimpedanz (32, 31) gekoppelt sind; daß die Basiselektrode (52b) des dritten Transistors (52) an eine Bezugspannung (V_R) angeschlossen ist, und daß die Steuerspannung (V_CL) von der Kollektorelektrode (52c) des dritten

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-21-Transistors abgenommen ist (Fig. 2).

7. Begrenzerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierwiderstände (31, 32) über jeweils einen als Emitterverstärker geschalteten Transistor (60, 6l) mit den Basiselektroden (51b, 53b) der ersten beiden Transistoren (51, 55) gekoppelt sind (Fig. 2).

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