DE19730985C1 - Open collector circuit arrangement - Google Patents

Abstract

The open collector circuit comprises at least one output (O), and an adjustable current source which produces an output current (Is) in the LOW condition in dependence to a control voltage (Vs) or a control current. The control voltage or the control current is adjustable and is set by a regulation circuit (12) in dependence to the actual voltage at the output. The regulation circuit has preferably a differential amplifier (14), whose negative input is connected with a reference voltage (Voref) and its positive input is connected with the output. A second differential amplifier is preferably provided in the regulation circuit, whose negative input is also connected with the reference voltage and whose positive input is connected with the inverted output (ON), whereby the output of both amplifiers is combined in such way, that their added output signals are used for adjusting the control voltage or the control current.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Open-Collector- Schaltung mit mindestens einem Ausgang mit einer regelbaren Stromquelle, die in Abhängigkeit von einer Steuerspannung oder einem Steuerstrom den Ausgangsstrom erzeugt. Open- Kollektor-Ausgänge sind aus dem Stand der Technik Tietze, Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 10. Auflage, 1993, Sei­ ten 207 bis 209 bekannt. Insbesondere aus den Abb. 9.28, 9.29 und 9.30 sind Open-Kollektor-Schaltungen mit meh­ reren Ausgängen bekannt. Durch die dort gezeigten Schaltungen ist durch eine äußere Verdrahtung eine UND- oder eine ODER- Verknüpfung erreichbar. Diese werden auch als Wired-End- bzw. Wired-OR-Verknüpfung bezeichnet.The present invention relates to an open collector Circuit with at least one output with an adjustable Current source depending on a control voltage or a control current generates the output current. Open Collector outputs are from the state of the art Tietze, Schenk, semiconductor circuit technology, 10th edition, 1993, Sei ten 207 to 209 known. In particular from Fig. 9.28, 9.29 and 9.30 are open collector circuits with several known outputs. Through the circuits shown there is an AND or an OR through an external wiring Link reachable. These are also called wired end or Wired-OR link.

Bekannte übliche Open-Collector-Schaltungen werden in der in­ tegrierten Schaltungstechnik für die Übertragung hoher Fre­ quenzen bzw. Datenraten verwendet. Bei Open-Collector- Schaltungen werden, im Gegensatz zu den Spannungsausgängen der TTL- oder ECL-Technik, keine Spannungen, sondern Ströme I_S an die IC-Ausgänge geschaltet. Der zu schaltende Strom I_S wird meist mittels der bekannten Transistor-Widerstands- Stromquelle (T_S, R_S) unter Verwendung einer Referenzspannung V_S erzeugt. Der Strom I_S wird sodann über einen Differenzver­ stärker an die IC-Ausgänge geschaltet. Meist gibt es für je­ des Signal zwei Ausgänge: einen normalen Ausgang und einen invertierenden Ausgang. Dadurch wird erreicht, daß stets der gleiche Strom zwischen den IC's fließt, so daß Spannungs­ schwankungen aufgrund wechselnder Strombelastung vermieden werden, und die relativ geringen Potentialveränderungen zwi­ schen High- und Lowpotential besser erkannt werden können. Known common open collector circuits are used in integrated circuit technology for the transmission of high frequencies or data rates. In the case of open collector circuits, in contrast to the voltage outputs of the TTL or ECL technology, no voltages but currents I _{S are switched} to the IC outputs. The current I _S to be switched is usually generated by means of the known transistor resistance current source (T _S , R _S ) using a reference voltage V _S. The current I _S is then connected to the IC outputs via a differential amplifier. There are usually two outputs for each signal: a normal output and an inverting output. This ensures that the same current always flows between the ICs, so that voltage fluctuations due to changing current loads are avoided, and the relatively small potential changes between high and low potential can be better recognized.

Der vom Empfänger IC benötigte Eingangsspannungshub V_O, V_ON wird mit Hilfe von Abschlußwiderständen R_T erzeugt. Üblich sind dabei Leitungssysteme mit definiertem Wellenwiderstand und zugehörigem R_T von 50 Ohm, manchmal finden auch Abschluß­ widerstände von 25 oder 100 Ohm Verwendung.The input voltage swing V _O , V _ON required by the receiver IC is generated with the aid of terminating resistors R _T. Line systems with a defined characteristic impedance and associated R _T of 50 ohms are common, sometimes terminating resistors of 25 or 100 ohms are also used.

Der Abschlußwiderstand R_T befindet sich dabei am Ende des Übertragungsweges am Eingang von IC2 und damit außerhalb des Sende-IC's, wird jedoch bei neueren Empfangs-IC's und Punkt zu Punkt-Verbindungen auch zunehmend in IC2 integriert.The terminating resistor R _T is located at the end of the transmission path at the input of IC2 and thus outside the transmit IC, but is increasingly being integrated into IC2 in newer receive ICs and point-to-point connections.

Für eine sichere Signalübertragung muß nun der Strom I_S so groß gewählt werden, daß der von IC2 benötigte minimale Span­ nungshub V_O, V_ON sicher erreicht wird. Da R_S und R_T unabhängig voneinander technologisch bedingten Schwankungen unterworfen sind, insbesondere wenn auch R_T in dem IC2 integriert ist, muß I_S für den ungünstigsten Toleranzfall erheblich größer gewählt werden, als es für den Betrieb von IC2 notwendig wä­ re. Dies liegt in erster Linie an der großen technologisch bedingten Streuung der Widerstandswerte auf verschiedenen IC's. Durch diesen unnötig großen Strom I_S entsteht unnötige Verlustleistung und - durch den unnötig großen Spannungshub - unnötig große Überkopplung auf benachbarte Signalleitungen.For a safe signal transmission, the current I _S must now be chosen so large that the minimum voltage swing V _O , V _ON required by IC2 is reliably achieved. Since R _S and R _T are subject to technological fluctuations independently of one another, especially if R _{T is also integrated} in the IC2, I _S must be chosen considerably larger for the worst case tolerance than would be necessary for the operation of IC2. This is primarily due to the large, technologically-related spread of the resistance values on various ICs. This unnecessarily large current I _S results in unnecessary power loss and - due to the unnecessarily large voltage swing - unnecessarily large overcoupling to adjacent signal lines.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schal­ tung anzugeben, die einen einstellbaren, konstanten Span­ nungshub erzeugen kann. Vorteilhafterweise wird damit die Verlustleistung minimiert, die kapazitive Überkopplung auf Nachbarleitungen auf ein Minimum reduziert und der einstell­ bare, konstante Spannungshub unabhängig von R_S und R_T.It is therefore an object of the present invention to provide a scarf device that can generate an adjustable, constant voltage stroke. Advantageously, the power loss is minimized, the capacitive coupling to neighboring lines is reduced to a minimum and the adjustable, constant voltage swing independent of R _S and R _T.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehen, daß die Steuerspannung oder der Steuerstrom veränderlich ist und von einer Regelungsschaltung in Abhängigkeit der tatsächli­ chen Spannung am Ausgang eingestellt wird. According to the invention this object is achieved in that the control voltage or the control current is variable and from a control circuit depending on the actual Chen voltage is set at the output.  

Vorzugsweise umfaßt die Regelungsschaltung dabei einen Diffe­ renzverstärker, dessen negativer Eingang mit einer Referenz­ spannung (V0REF) und dessen positiver Eingang mit dem Ausgang verbunden ist.The control circuit preferably comprises a dif limit amplifier, its negative input with a reference voltage (V0REF) and its positive input with the output connected is.

Sofern die Open-Collector-Schaltung mit jeweils mindestens einem normalen Ausgang und einem invertierten Ausgang arbei­ tet, ist es besonders bevorzugt, daß die Regelungsschaltung einen weiteren Differenzverstärker umfaßt, dessen negativer Eingang ebenfalls mit der Referenzspannung, und dessen posi­ tiver Eingang mit dem invertierten Ausgang verbunden ist, und die Ausgänge beider Differenzverstärker dergestalt miteinan­ der verbunden sind, daß das summierte Ausgangssignal der bei­ den Differenzverstärker zur Einstellung der Steuerspannung oder des Steuerstroms dient.If the open collector circuit with at least a normal output and an inverted output  tet, it is particularly preferred that the control circuit includes a further differential amplifier, the negative Input also with the reference voltage, and its posi tive input is connected to the inverted output, and the outputs of both differential amplifiers with each other which are connected that the summed output signal at the differential amplifier for setting the control voltage or the control current.

Die Summierung der Ausgangssignale der beiden Differenzver­ stärker kann besonders einfach dadurch erfolgen, daß die Emitter der beiden Ausgangstransistoren der beiden Differenz­ verstärker an einem gemeinsamen Arbeitswiderstand angeschlos­ sen sind, und die Steuerspannung oder der Steuerstrom abhän­ gig vom Strom durch diesen Arbeitswiderstand ist.The summation of the output signals of the two difference ver stronger can be done particularly simply that the Emitter of the two output transistors of the two difference amplifier connected to a common working resistor sen and depend on the control voltage or the control current gig of current through this load resistor.

Bei Bus-Systemen, also bei einer Vielzahl von Signalen, die jeweils parallel als normale und invertierte Signale übertra­ gen werden, so daß jeweils mehrere normale Ausgänge und in­ vertierte Ausgänge vorgesehen sind, kann erheblich dadurch Material eingespart werden, daß nur eine Regelungsschaltung vorgesehen ist, deren erster Differenzverstärker mit einem der normalen Ausgänge, und deren weiterer Differenzverstärker mit dem zugehörigen invertierenden Ausgang verbunden ist, wo­ bei dann der Steuerstrom oder die Steuerspannung auf alle Stromquellen verteilt wird.With bus systems, i.e. with a large number of signals, the each transmit in parallel as normal and inverted signals gen, so that each several normal outputs and in vertical outputs are provided can significantly Material can be saved that only one control circuit is provided, the first differential amplifier with a the normal outputs, and their other differential amplifiers is connected to the associated inverting output where at then the control current or the control voltage on all Power sources is distributed.

Abhängig von der für das IC vorgesehenen Technologie kann die regelbare Stromquelle als Transistor-Widerstands-Stromquelle oder als MOS-Transistor ausgeführt werden, wobei dann von der Regelungsschaltung eine Steuerspannung geliefert werden muß.Depending on the technology provided for the IC, the adjustable current source as transistor resistance current source or be executed as a MOS transistor, in which case the Control circuit a control voltage must be supplied.

Ebenso ist es aber möglich, die regelbare Stromquelle mittels einer Stromspiegelschaltung zu realisieren, wobei dann die Regelungsschaltung einen Steuerstrom liefert. However, it is also possible to use the controllable current source to realize a current mirror circuit, then the Control circuit provides a control current.  

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zei­ gen:In the following the invention based on the in the drawings illustrated embodiments explained in more detail. It shows gene:

Fig. 1 eine konventionelle Open-Collector-Schaltung gemäß dem Stand der Technik; Fig. 1 a conventional open-collector circuit according to the prior art;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Open- Collector-Schaltung mit einstellbarem, geregelten Spannungshub und einer Transistor-Widerstands- Stromquelle; Fig. 2 is a block diagram of an open-collector circuit of the invention with an adjustable regulated voltage swing and a transistor-resistor current source;

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Open-Collector-Schaltung für Bus-Systeme mit Transistor-Widerstands-Stromquellen; Fig. 3 is an inventive open-collector circuitry for bus systems with transistor-resistor current sources;

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Open-Collector-Schaltung für ein oder mehrere Signale mit Stromspiegel als Strom­ quelle; Fig. 4 is an open-collector circuit of the invention for one or more source signals with power levels as a current;

Fig. 5 einen detaillierten Schaltplan für eine auf einen IC realisierte erfindungsgemäße Open-Collector- Schaltung. Fig. 5 shows a detailed circuit diagram for an open collector circuit according to the invention realized on an IC.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird in Fig. 1 zuerst einmal eine konventionelle Open-Collector-Schaltung gem. dem Stand der Technik dargestellt. Aus technologischen Gründen finden in den folgenden Ausführungsbeispielen stets aus­ schließlich NPN-Transistoren Verwendung, so daß VCC an + und VEE an - liegen. Als Massebezugspotential dient VCC.For a better understanding of the invention, one conventional open collector circuit in FIG. First of all gem. the state of the art. For technological reasons, only NPN transistors are used in the following exemplary embodiments, so that VCC are at + and VEE are at -. VCC serves as the ground reference potential.

In Fig. 1 wird lediglich ein Eingangssignal verarbeitet, wel­ ches in normaler (I) und invertierter Form (IN) vorliegt. I und IN werden zum Zwecke der Impedanzwandlung jeweils einem Transistor T₁ und T₂ zugeführt, die mit ihrem Collector mit VCC und mit ihrem Emitter jeweils über eine Stromquelle mit VEE verbunden sind. Die Emitter der beiden Transistoren T₁ und T₂ sind mit den Basen von zwei als Differenzverstärker geschalteten Transistoren T₃ und T₄ verbunden. Die Emitter der beiden Transistoren T₃ und T₄ sind miteinander und mit dem Collector des Transistors T_S verbunden, der zusammen mit dem zwischen seinem Emitter und VEE geschalteten Widerstand R_S eine Transistor-Widerstands-Stromquelle bildet, wobei die entsprechende Steuerspannung V_S der Basis des Transistors T_S zugeführt wird.In Fig. 1, only an input signal is processed, which is in normal (I) and inverted form (IN). For the purpose of impedance conversion, I and IN are each fed to a transistor T ₁ and T ₂ , which are connected to their collector by VCC and by their emitter via a current source to VEE. The emitters of the two transistors T ₁ and T ₂ are connected to the bases of two transistors T ₃ and T ₄ connected as differential amplifiers. The emitters of the two transistors T ₃ and T ₄ are connected to one another and to the collector of the transistor T _S , which together with the resistor R _S connected between its emitter and VEE forms a transistor resistance current source, the corresponding control voltage V _{S being} the Base of the transistor T _{S is} supplied.

Die Transistoren T₃ und T₄ sind mit ihren Collectoren jeweils an die Ausgangsanschlüsse O und ON angeschlossen. Von diesen Anschlüssen führt ein Leitungssystem 10 zu dem IC2, an dessen Eingängen jeweils ein Abschluß-Widerstand R_T die Leitung mit VCC verbindet. Die Impedanz der Leitungen 10 ist mit Z₀ be­ zeichnet.The transistors T ₃ and T ₄ are each connected to the output terminals O and ON with their collectors. A line system 10 leads from these connections to the IC2, at the inputs of which a terminating resistor R _T connects the line to VCC. The impedance of the lines 10 is marked with Z ₀ be.

Wie in Fig. 2 dargestellt, umfaßt eine erfindungsgemäße Open- Collector-Schaltung mit einstellbarem, geregeltem Spannungs­ hub und Transistor-Widerstands-Stromquelle die selben bereits oben beschriebenen Schaltungselemente. Erfindungsgemäß wird die Spannung V_S jedoch nicht fest vorgegeben. Vielmehr ist eine Regelungsschaltung 12 für V_S vorgesehen. Diese Rege­ lungsschaltung 12 umfaßt zwei Differenzverstärker 14, 16, de­ ren negative Eingänge jeweils mit einer Referenzspannung V0REF verbunden sind. Diese Referenzspannung kann fest vorge­ geben oder einstellbar sein. Die Referenzspannung stellt den LOW-Pegel am Abschluß-Widerstand R_T ein. Der positive Eingang des ersten Differenzverstärkers 14 ist dabei mit dem Aus­ gangsanschluß O und der positive Eingang des zweiten Diffe­ renzverstärkers 16 mit dem Ausgang ON verbunden. Die Aus­ gangssignale der beiden Differenzverstärker 14, 16 laufen auf einen Summationspunkt 18, an dem durch Summation die Steuer­ spannung V_S entsteht, die, wie auch im Stand der Technik ge­ mäß Fig. 1, die Widerstands-Transistor-Stromquelle T_S, R_S steuert, so daß diese einen Strom I_S liefert, der über den Differenzverstärker T₃, T₄ dem Ausgang O oder dem Ausgang ON zugeführt wird.As shown in Fig. 2, an open collector circuit according to the invention with adjustable, regulated voltage hub and transistor resistance current source comprises the same circuit elements already described above. According to the invention, however, the voltage V _S is not fixed. Rather, a control circuit 12 for V _{S is} provided. This control circuit 12 comprises two differential amplifiers 14 , 16 , whose negative inputs are each connected to a reference voltage V0REF. This reference voltage can be fixed or adjustable. The reference voltage sets the LOW level at the terminating resistor R _T. The positive input of the first differential amplifier 14 is connected to the output terminal O and the positive input of the second differential amplifier 16 is connected to the output ON. The output signals from the two differential amplifiers 14 , 16 run to a summation point 18 , at which the control voltage V _S arises through summation, which, as in the prior art according to FIG. 1, the resistance transistor current source T _S , R _S controls so that it delivers a current I _S , which is supplied to the output O or the output ON via the differential amplifier T ₃ , T ₄ .

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild für eine erfindungsgemäße Open-Collector-Schaltung mit Transistor-Widerstands-Strom­ quellen zur Verwendung in einem Bus-System (wenn mehrere Si­ gnale I₁, I₂ ... zwischen den IC's übertragen werden sollen). Fig. 3 shows a block diagram for an open collector circuit according to the invention with transistor resistance current sources for use in a bus system (if several signals I ₁ , I ₂ ... are to be transmitted between the ICs).

Die Regelungsschaltung 12 entspricht dabei der vorher im Hin­ blick auf Fig. 2 beschriebenen Schaltung. Zu beachten ist le­ diglich, daß die positiven Eingänge der beiden Differenzver­ stärker 14, 16 nun an einem beliebigen Ausgang O₁ bzw. an dem zugehörigen invertierten Ausgang ON₁ angeschlossen sind. Die Ausgangsspannung V_S der Regelungsschaltung 12 wird nun nicht nur einer Transistor-Widerstands-Stromquelle T_S1 sondern auch den weiteren Stromquellen T_S2 ... zugeführt.The control circuit 12 corresponds to the circuit previously described with reference to FIG. 2. It should be noted that the positive inputs of the two differential amplifiers 14 , 16 are now connected to any output O ₁ or to the associated inverted output ON ₁ . The output voltage V _{S of} the control circuit 12 is now supplied not only to a transistor resistance current source T _S1 but also to the further current sources T _S2 ...

Die Funktion der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Open- Collector-Schaltung mit Transistor-Widerstands-Stromquelle ist folgendermaßen:The function of the open collector circuit with transistor resistance current source shown in FIGS . 2 and 3 is as follows:

Die Steuerspannung V_S für die Transistor-Widerstands- Stromquelle T_S, R_S ist erfindungsgemäß abhängig von der Aus­ gangsspannung an demjenigen der beiden Ausgänge O oder ON, der gerade auf LOW-Potential heruntergeschaltet ist. Dieser Effekt beruht darauf, daß derjenige Ausgang, der gerade auf Highpotential ist, sowieso nahezu auf VCC liegt, da der zuge­ hörige der Transistoren T₃, T₄ sperrt und dadurch den zugehö­ rigen Differenzverstärker abschaltet.The control voltage V _S for the transistor resistance current source T _S , R _S is according to the invention dependent on the output voltage at that of the two outputs O or ON, which is currently switched to LOW potential. This effect is based on the fact that the output that is currently at high potential is almost at VCC anyway, since the associated transistors T ₃ , T ₄ blocks and thereby switches off the associated differential amplifier.

Der Differenzverstärker, der gerade auf Lowpotential befind­ lich ist, regelt nun die Steuerspannung V_s dadurch, daß er die Differenz zwischen der Referenzspannung V0REF und der tatsächlich an dem gerade auf Lowpotential befindlichen Aus­ gang anliegenden Spannung bildet. Steigt diese Spannung an, so erhöht der Differenzverstärker die Steuerspannung V_S, wo­ durch der Transistor T_S weiter öffnet, und damit ein höherer Strom gezogen wird, durch den über den Abschluß-Widerstand R_T ein höherer Spannungsabfall auftritt. Die Spannung an dem Ausgang sinkt dadurch wieder ab. Sofern die Ausgangsspannung zu niedrig ist, verringert der Differenzverstärker die Steu­ erspannung V_S, der Transistor T_S schließt und der Spannungs­ abfall über R_T nimmt zu, wodurch die Spannung am Ausgang ver­ ringert wird. Vorzugsweise wird die Spannung V0REF von einer Spannungsquelle zur Verfügung gestellt, die als Bezugspoten­ tial die Spannung VCC hat. Dadurch wird der Signalhub unab­ hängig von Betriebsspannungsschwankungen, da das Highpotenti­ al einer Open-Collector-Schaltung definitionsgemäß nahezu bei VCC liegt. V0REF liegt dabei vorzugsweise bei 200-300 mV.The differential amplifier, which is currently at low potential, now regulates the control voltage V _s by forming the difference between the reference voltage V0REF and the voltage actually present at the output which is currently at low potential. If this voltage rises, the differential amplifier increases the control voltage V _S , where the transistor T _S opens further, and thus a higher current is drawn, through which a higher voltage drop occurs via the terminating resistor R _T. As a result, the voltage at the output drops again. If the output voltage is too low, the differential amplifier reduces the control voltage V _S , the transistor T _S closes and the voltage drop across R _T increases, as a result of which the voltage at the output is reduced. The voltage V0REF is preferably provided by a voltage source which has the voltage VCC as a reference potential. This makes the signal swing independent of operating voltage fluctuations, since the high potential of an open collector circuit is almost VCC by definition. V0REF is preferably 200-300 mV.

Die Verwendung einer gemeinsamen Steuerspannung V_S in Bus- Systemen für jeweils mehrere Ausgänge O und ON ist möglich, da auf einem IC die Widerstände R_S und R_T untereinander nur eine sehr kleine Relativstreuung von 2-3% aufweisen. Dem­ gegenüber liegen die absoluten Streuungen von auf IC's reali­ sierten Widerständen technologiebedingt bei etwa ±20%. Die dadurch aus Gründen der Übertragungssicherheit erforderliche geringe Erhöhung des jeweiligen Stromes I_S an allen Ausgängen wird leicht durch die erhebliche Einsparung an Bauelementen aufgewogen. Trotzdem ist wegen der geringen Relativstreuungen der Widerstände jeweils auf dem gleichen IC nur eine Erhöhung des Stromes I_S um ein Zehntel dessen erforderlich, um was der Strom I_S beim Stand der Technik erhöht sein muß, um noch ein sicheres Schalten zu gewährleisten.It is possible to use a common control voltage V _S in bus systems for each of several outputs O and ON, since on an IC the resistors R _S and R _T have only a very small relative scatter of 2-3%. In contrast, due to the technology, the absolute scatter of resistances realized on ICs is around ± 20%. The slight increase in the current I _S at all outputs required for reasons of transmission security is easily offset by the considerable savings in components. Nevertheless, because of the low relative scatter of the resistors on the same IC, only an increase in the current I _S by a tenth of what is required to increase the current I _S in the prior art in order to ensure reliable switching.

Anstelle der aus T_S und R_S bestehenden Stromquelle kann auch ein MOS-Transistor als Stromquelle (geregelter Widerstand) verwendet werden. In diesen Fällen kann die Schaltung für ex­ trem kleine Versorgungsspannungen bis herunter auf das Dop­ pelte der Basis-Emitter-Spannung plus 0,4 Volt, also bei Si­ lizium bis herunter auf 1,6 Volt verwendet werden.Instead of the current source consisting of T _S and R _S , a MOS transistor can also be used as the current source (regulated resistor). In these cases, the circuit can be used for extremely small supply voltages down to double the base-emitter voltage plus 0.4 volts, i.e. for silicon down to 1.6 volts.

Fig. 4 zeigt eine weitere Abwandlung der erfindungsgemäßen Open-Collector-Schaltung mit einstellbarem, geregeltem Span­ nungshub, bei der die Regelung von I_S, nicht durch eine T_S-R_S- Stromquelle, sondern durch eine Stromspiegelschaltung 20 er­ folgt. Die Regelungsschaltung 12 liefert dabei als Ausgangs­ signal direkt einen Strom I_S, der über eine Stromspiegel­ schaltung 20 allen anderen Stromquellen-Transistoren T_SN auf­ geprägt wird, da deren Basisanschlüsse alle miteinander und mit der Stromspiegelschaltung verbunden sind. Fig. 4 shows a further modification of the open collector circuit according to the invention with adjustable, regulated voltage stroke, in which the regulation of I _S , not by a T _S -R _S - current source, but by a current mirror circuit 20 it follows. The control circuit 12 provides as an output signal directly a current I _S , which is characterized by a current mirror circuit 20 to all other current source transistors T _SN , since their base connections are all connected to one another and to the current mirror circuit.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der in Fig. 5 dargestellten detaillierten Ausführungsform als IC in bipolarer Technik beschrieben. Diese Ausführungsform weist zur Vereinfachung der Darstellung nur jeweils einen normalen und einen invertierten Eingang I, IN und jeweils nur einen normalen und einen invertierten Ausgang O, ON auf. Der linke Teil des Schaltbildes bis zur Höhe der Ausgänge O, ON ent­ spricht im wesentlichen einer konventionellen Open-Collector- Schaltung, wie sie auch in Fig. 1 dargestellt ist. Die bei­ den Stromquellen werden hier durch die Transistoren T_Q1 und T_Q2 realisiert, der Widerstand R_S wird durch den Basis- Emitter-Widerstand des Transistors T_S gebildet. Die Wider­ stände R_T1 und R_T2 befinden sich natürlich nicht auf dem hier dargestellten IC, sondern liegen entweder als diskrete Bau­ elemente außerhalb des IC vor oder sind auf dem Empfänger-IC 2 (in Fig. 5 nicht dargestellt) realisiert.The present invention is described below with reference to the detailed embodiment shown in FIG. 5 as an IC in bipolar technology. To simplify the illustration, this embodiment has only one normal and one inverted input I, IN and only one normal and one inverted output O, ON. The left part of the circuit diagram up to the level of the outputs O, ON corresponds essentially to a conventional open collector circuit, as is also shown in FIG. 1. The current sources are implemented here by transistors T _Q1 and T _Q2 , the resistor R _S is formed by the base-emitter resistor of the transistor T _S. The resistors R _T1 and R _T2 are of course not on the IC shown here, but are either as discrete construction elements outside of the IC or are realized on the receiver IC 2 (not shown in Fig. 5).

An den Ausgang ON schließt sich der positive Eingang eines in üblicher IC-Technik realisierten Differenzverstärkers an. Dieser Differenzverstärker wird durch die Transistoren T₅, T₆, T₇ und T₈ sowie den Widerständen R_c5, R_c6 und der Strom­ quelle I_X1. Die Basis des Transistors T₅, die als positiver Eingang des Differenzverstärkers fungiert, ist mit dem Aus­ gang ON verbunden. Die Basis des Transistors T₆, die als ne­ gativer Eingang fungiert, ist mit dem Minuspol der Spannungs­ quelle V0REF verbunden, deren Pluspol mit VCC verbunden ist. Am Ausgang des Differenzverstärkers, also am Collector von T₆, ist die Basis eines weiteren Transistors T_6R angeschlos­ sen. Die Transistoren T₇ und T₈ bilden eine Verstärkerstufe. Der Emitter des Transistors T_6R ist mit dem Summationspunkt 18 verbunden, der ebenfalls mit dem Collector des Transistors T_10R verbunden ist. Auf diese Weise bilden die Transistoren T_6R oder T_10R eine "WIRED OR" -Schaltung, das heißt, daß der Punkt 18 auf V_CC liegt, wenn mindestens einer der beiden Transistoren T_6R und T_10R öffnet. Dieser bildet den Ausgang eines weiteren, symmetrisch aufgebauten Differenzverstärkers, der aus den Transistoren T₉, T₁₀, T₁₁ und T₁₂ sowie den Wider­ ständen R_c9 und R_c10 und der Stromquelle IX2 besteht. Der ne­ gative Eingang dieses Differenzverstärkers wird durch die Ba­ sis des Transistors T₁₀ gebildet und dieser Eingang ist eben­ falls mit dem Minuspol der Spannungsquelle V0REF verbunden. Der positive Eingang dieses Differenzverstärkers wird durch die Basis des Transistors T₉ gebildet. Dieser steht mit dem invertierten Ausgang ON in Verbindung.The positive input of a differential amplifier implemented in conventional IC technology is connected to the output ON. This differential amplifier is through the transistors T ₅ , T ₆ , T ₇ and T ₈ and the resistors R _c5 , R _c6 and the current source I _X1 . The base of transistor T ₅ , which acts as a positive input of the differential amplifier, is connected to the output ON. The base of transistor T ₆ , which acts as a negative input, is connected to the negative pole of the voltage source V0REF, the positive pole of which is connected to VCC. At the output of the differential amplifier, ie at the collector of T ₆ , the base of another transistor T _{6R is} ruled out. The transistors T ₇ and T ₈ form an amplifier stage. The emitter of transistor T _6R is connected to summation point 18 , which is also connected to the collector of transistor T _10R . In this way, the transistors T _6R or T _{10R form} a "WIRED OR" circuit, that is to say that the point 18 is at V _CC when at least one of the two transistors T _6R and T _10R opens. This forms the output of a further, symmetrically constructed differential amplifier which consists of the transistors T ₉ , T ₁₀ , T ₁₁ and T ₁₂ as well as the _resistors R _c9 and R _c10 and the current source IX2. The ne gative input of this differential amplifier is formed by the base of the transistor T ₁₀ and this input is also connected to the negative pole of the voltage source V0REF. The positive input of this differential amplifier is formed by the base of transistor T ₉ . This is connected to the inverted output ON.

Ausgehend von dem Summationspunkt 18 fließen die Ströme durch die Transistoren T_6R und T_10R gemeinsam durch den Widerstand R_1R und über den als Stromspiegel geschalteten Transistor T_1R auf die Transistoren T_4R und T_2R. Über den Transistor T_4R wird direkt das Basispotential des Transistors T_S eingestellt, was damit direkt der Steuerspannung V_S entspricht. Der Regelkreis ist somit geschlossen. Der Transistor T_2R dient gemeinsam mit dem Widerstand R_2R zur Invertierung des Signals, welches in invertierter Form vom Collector des Transistors T_2R abgegrif­ fen wird und der Basis des zwischen dem Collector von T_4R und VCC geschalteten Transistors T_3R zugeführt wird, so daß die­ ser zu einer entsprechenden Erhöhung des Signalhubes von V_S beiträgt. Die Funktion dieser erfindungsgemäßen Schaltung soll nun anhand eines Beispiels erläutert werden:Starting from the summation point 18 , the currents flow through the transistors T _6R and T _10R together through the resistor R _1R and via the transistor T _1R connected as a current mirror to the transistors T _4R and T _2R . The base potential of the transistor T _{S is} set directly via the transistor T _4R , which thus corresponds directly to the control voltage V _S. The control loop is thus closed. The transistor T _2R serves together with the resistor R _2R for inverting the signal which is fen abgegrif in inverted form from the collector of the transistor T _2R and the base of the switched between the collector of T _4R and VCC transistor T _3R is supplied, so that which contributes to a corresponding increase in the signal swing of V _S. The function of this circuit according to the invention will now be explained using an example:

Dabei sei V0REF gleich -200 mV, das heißt, daß der Pegel an dem auf LOW befindlichen Ausgang um 200 mV unter VCC liegen soll. Dabei soll im vorliegenden Fall der Ausgang ON auf LOW und der Ausgang O auf HIGH liegen. Nehmen wir nun an, daß der entsprechende Abschluß-Widerstand von ON, R_T1, kleiner sei als sein Soll-Wert. Dann wäre das Potential an dem Anschluß ON zu positiv. Dies ist auch im Stand der Technik der kriti­ sche Fall, da dann eventuell der Signalhub des LOW-Pegels ge­ genüber VCC zu gering ist und von der Empfängerschaltung nicht mehr richtig erkannt wird.V0REF is equal to -200 mV, which means that the level at the LOW output should be 200 mV below VCC. In this case, the output ON should be LOW and the output O should be HIGH. Let us now assume that the corresponding terminating resistance of ON, R _T1 , is smaller than its target value. Then the potential at the ON connection would be too positive. This is also the critical case in the prior art, since the signal swing of the LOW level may then be too low compared to VCC and may no longer be correctly recognized by the receiver circuit.

Bei diesem Zustand, bei dem ON auf LOW gesetzt ist, ist auto­ matisch O auf HIGH. Damit ist der Differenzverstärker 14 aus­ geschaltet, und es ergibt sich in dem Differenzverstärker 14 folgender Schaltzustand:In this state, with ON set to LOW, O is automatically set to HIGH. The differential amplifier 14 is thus switched off and the following switching state results in the differential amplifier 14 :

Transistor T₉ ist leitend, damit ist auch Transistor T₁₂ lei­ tend, somit fließt der von der Stromquelle IX2 gelieferte Strom über R_C10. Durch den somit entstehenden Spannungsabfall über R_C10 wird das Potential der Basis des Transistors T_10R so­ weit negativ, daß der Transistor T_10R abgeschaltet wird. Der über den Summationspunkt 18 fließende Strom wird dadurch aus­ schließlich durch den Transistor T_6R bestimmt. Die Schaltung der Transistoren T_6R und T_10R mit dem gemeinsamen Emitter am Summationspunkt 18 wirkt damit als fest verdrahtete ODER- Schaltung.Transistor T ₉ is conductive, so transistor T ₁₂ is also conductive, so the current supplied by current source IX2 flows through R _C10 . By thus resulting voltage drop across R _C10, the potential of the base of the transistor T is _10R so far negatively that the transistor T _10R is turned off. The current flowing through the summation point 18 is finally determined by the transistor T _6R . The switching of the transistors T _6R and T _10R with the common emitter at the summation point 18 thus acts as a hard-wired OR circuit.

Der Differenzverstärker 16 regelt also in dem Beispielsfall den Strom durch den Transistor T_6R. Wenn man nun annimmt, daß das Potential an ON positiver ist als das Potential am Mi­ nuspul der Spannungsquelle V0REF, so verteilt sich der von der Stromquelle IX1 gezogene Strom zunehmend auf T₈, da die Basis von T₈ positiver ist als die Basis von T₇. Der Strom der Stromquelle IX1 fließt somit verstärkt über den Wider­ stand R_C6. Damit erhöht sich der Spannungsabfall über R_C6 und die Basis des Transistors T_6R wird negativer. Damit wird das Potential am Summationspunkt 18 ebenfalls negativer. Dadurch sinkt der Stromspiegelstrom durch den Transistor T_1R wodurch gleichzeitig der Strom durch die Transistoren T_2R und T_4R zu­ rückgeht. Gleichzeitig steigt dadurch das Potential an T_3R, wodurch V_S und damit I_S ansteigen. Dies setzt sich solange fort, bis das Potential an der Basis von T₇ dem Potential an der Basis von T₉ entspricht. Dies bedeutet dann aber, daß auch die Potentiale an den Basisanschlüssen der Transistoren T₅ und T₆ gleich sind, und somit das Potential an dem auf LOW befindlichen Ausgangsanschluß ON an die Spannung VCC - V0REF nachgeführt worden ist. Der Signalhub ist also wieder kor­ rekt.The differential amplifier 16 thus regulates the current through the transistor T _6R in the example. If one now assumes that the potential at ON is more positive than the potential at the minus coil of the voltage source V0REF, the current drawn by the current source IX1 is increasingly distributed over T ₈ , since the base of T _{8 is} more positive than the base of T ₇ . The current of the current source IX1 thus flows through the opposing stand R _C6 . This increases the voltage drop across R _C6 and the base of transistor T _6R becomes more negative. This also makes the potential at summation point 18 more negative. As a result, the current mirror current through the transistor T _1R decreases, whereby the current through the transistors T _2R and T _4R decreases at the same time. At the same time, the potential at T _{3R increases} , causing V _S and thus I _{S to} rise. This continues until the potential at the base of T ₇ corresponds to the potential at the base of T ₉ . This then means, however, that the potentials at the base connections of the transistors T ₅ and T _{6 are the} same, and thus the potential at the LOW output connection ON has been adjusted to the voltage VCC - V0REF. The signal swing is correct again.

Wenn der Ausgang O auf LOW-Potential und der Ausgang ON auf HIGH-Potential befindlich sind, ist der Differenzverstärker 14 aktiv und der Differenzverstärker 16 inaktiv. Die Funktion des Differenzverstärkers 14 entspricht dann der oben be­ schriebenen Funktion des Differenzverstärkers 16.If the output O is at LOW potential and the output ON is at HIGH potential, the differential amplifier 14 is active and the differential amplifier 16 is inactive. The function of the differential amplifier 14 then corresponds to the function of the differential amplifier 16 described above.

Somit kann also erfindungsgemäß durch Wahl oder Einstellung von V0REF exakt der Signalhub an den Ausgängen O, ON einge­ stellt werden, ohne daß dieser Signalhub noch von Wider­ standstoleranzen abhängig ist.Thus, according to the invention, by choice or setting of V0REF exactly the signal swing at the outputs O, ON switched on be put without this signal swing still from cons stand tolerances is dependent.

Claims (7)

1. Open-Collector-Schaltung mit mindestens einem Ausgang (O) mit einer einstellbaren Stromquelle, die in Abhängigkeit von einer Steuerspannung (V_S) oder einem Steuerstrom den Aus­ gangsstrom (I_S) im LOW-Zustand erzeugt, und mit einer Regel­ schaltung (12), die die Steuerspannung (V_S) oder den Steuer­ strom in Abhängigkeit von der tatsächlichen Spannung am Aus­ gang (O, ON) einstellt.1. Open collector circuit with at least one output (O) with an adjustable current source that generates the output current (I _S ) in the LOW state depending on a control voltage (V _S ) or a control current, and with a control circuit ( 12 ), which sets the control voltage (V _S ) or the control current depending on the actual voltage at the output (O, ON). 2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der die Regelschaltung (12) einen Differenzverstärker (14) umfaßt, dessen negativer Eingang mit einer Referenzspan­ nung (Voref) und dessen positiver Eingang mit dem Ausgang (O) verbunden ist.2. Circuit according to claim 1, in which the control circuit ( 12 ) comprises a differential amplifier ( 14 ), the negative input of which is connected to a reference voltage (Voref) and the positive input of which is connected to the output (O). 3. Schaltung nach Anspruch 2, bei der mindestens ein normaler Ausgang (O) und ein inver­ tierter Ausgang (ON) vorgesehen sind, und bei der die Regelschaltung (12) einen weiteren Differenzver­ stärker (16) umfaßt, dessen negativer Eingang ebenfalls mit der Referenzspannung (Voref) und dessen positiver Eingang mit dem invertierten Ausgang (ON) verbunden ist, und die Ausgänge beider Differenzverstärker (14, 16) dergestalt miteinander verbunden sind, daß das summierte Ausgangssignal der beiden Differenzverstärker (14, 16) zur Einstellung der Steuerspan­ nung (V_S) oder des Steuerstroms dient.3. A circuit according to claim 2, in which at least one normal output (O) and an inverted output (ON) are provided, and in which the control circuit ( 12 ) comprises a further differential amplifier ( 16 ), the negative input of which is also connected to the Reference voltage (Voref) and its positive input is connected to the inverted output (ON), and the outputs of both differential amplifiers ( 14 , 16 ) are connected to one another in such a way that the summed output signal of the two differential amplifiers ( 14 , 16 ) for setting the control voltage (V _S ) or the control current is used. 4. Schaltung nach Anspruch 3, bei der die Emitter der beiden Ausgangstransistoren (T6R, T10R) der beiden Differenzverstärker (14, 16) an einem ge­ meinsamen Arbeitswiderstand (R1R) angeschlossen sind, und die Steuerspannung (V_S) oder der Steuerstrom abhängig vom Strom durch diesen Arbeitswiderstand (R1R) ist. 4. A circuit according to claim 3, wherein the emitters of the two output transistors (T6R, T10R) of the two differential amplifiers ( 14 , 16 ) are connected to a common load resistor (R1R), and the control voltage (V _S ) or the control current depends on Current through this load resistor (R1R) is. 5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, bei der jeweils mehrere normale Ausgänge und invertierte Aus­ gänge vorgesehen sind, und bei der nur eine Regelschaltung (12) vorgesehen ist, deren erster Differenzverstärker (14) mit einem der normalen Aus­ gänge (O₁) und deren weiterer Differenzverstärker (16) mit dem zugehörigen invertierenden Ausgang (O_N1) verbunden ist, und der Steuerstrom oder die Steuerspannung (V_S) auf alle Stromquellen (T_S) verteilt wird.5. A circuit according to claim 3 or 4, in which several normal outputs and inverted outputs are provided, and in which only one control circuit ( 12 ) is provided, the first differential amplifier ( 14 ) with one of the normal outputs (O ₁ ) and whose further differential amplifier ( 16 ) is connected to the associated inverting output (O _N1 ), and the control current or the control voltage (V _S ) is distributed to all current sources (T _S ). 6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die einstellbare Stromquelle eine Transistor- Widerstands-Stromquelle (T_S, R_S) oder ein MOS-Transistor ist, und die Regelschaltung (12) eine Steuerspannung (V_S) liefert.6. Circuit according to one of claims 1 to 5, wherein the adjustable current source is a transistor resistance current source (T _S , R _S ) or a MOS transistor, and the control circuit ( 12 ) supplies a control voltage (V _S ). 7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die einstellbare Stromquelle eine Stromspiegelschal­ tung (20) ist, und die Regelschaltung (12) einen Steuerstrom (I_S) liefert.7. Circuit according to one of claims 1 to 5, wherein the adjustable current source is a current mirror circuit ( 20 ), and the control circuit ( 12 ) delivers a control current (I _S ).