DE2030135A1 - Verknüpfungsschaltung - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Heinz Bardehle

Patentanwalt

D-8 Mönchen 26, Postfach 4 Telefon 0811 /292555

München, den 18_#Juni 1970

Mein Zeichen: P 929

Anmelder: Honeywell Inc.

27Ol Fourth Avenue South
Minneapolis, Minnesota
USA

Verknüpfungss Qhaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine monolithische Halbleiter-Verknüpfunrrss-chaltung·, die für digitale Verknüpfungszwecke geeignet ist. Die Erfindung betrifft insbesondere eine solche Verknüpfungsschaltung, bei der mit Hilfe einer gesonderten Schaltung eine Steilheitsregelung möglich ist.

Line Steilheitsregelung oder -steuerung wird in Verknüpfungsschaltungen generell dazu benutzt, eine Induzierung von unerwünschten Störimpulsen in anderen örtlichen Schaltungen zu verhindern. Diese Störung oder dieses Nebensprechen wird durch die kurzen Anstiege-und Abfallzeiten der Impulse hervorgerufen, die am Ausgang der jeweiligen Verknüpfungsschaltung auftreten. Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Steuerung der Steilheit der Ausgangsimpulse von Verknüpfungsschaltungen bekannt. Normalerweise wird diese Steuerung durch externe Einrichtungen bewirkt, und zwar insbesondere dann, wenn es sich bei der betreffenden Verknüpfungsschaltung um eine integriertο Verknüpfungsschaltung handelt. Darüber hinaus wsrdendurch die derzeitigen, mit Steilheitsregelung arbeitenden Verknüpfungsschaltungen nicht in einfacher Weise Ausganp;simpulse mit linearen Anstiegs- und Abfall zeiten erzeugt. Ferner ist die Forderung nach einer externen Schaltung für das Verknüpfungs-Chip zum Zwecke der Steilheitssteuerung finanziell aufwendig, und häufig sind zusätzliche Stiftanschlüsse erforderlich.

109813/1466

BAD ORiGINAL

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Weg zu neigen, wie auf relativ einfache Weise eine Steilheitsregelung oder -steuerung bei einer Verknüpfungsschaltung vorgenommen werden kann, um Störungen oder ein Nebensprechen von einer Impuls© abgebenden Verknüpfungsschaltung auf eine andere Einrichtung zu vermeiden»

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch eine Verknüpfungsschaltung, die erfindungsgemäß ein Transistorgatter mit einer Vielzahl von Eingängen und einem Ausgang

* und einen Phasenteiler-Transistor enthält. Die Basis dieses Phasenteiler-Transistors ist an den Ausgang des Transistorgatters angeschlossen. Über diese Elektrode vermag der Phasenteiler-Transistor· Signale von dem Transistorgatter her aufzunehmen. Der Emitter des Phasenteiler-Transistors ist über einen Emitterwiderstand an einen Bezugspunkt angeschlossen. / den erwähnten Elementen umfaßt die erfindungsgemäße Verknüpfungsschaltung noch zwei Transistorschalter, die komplementär zueinander betrieben sind_o Diese beiden (Schalt^transistoren sind in Verbindung mit de® genannten Ausgang in Reihe geschaltet«, Dabei liegen die beiden in Reihe geschalteten Transistorschalter zwischen einer Gleichspannungsquelle und dem Bezugspunkt„ Der eine ■ Transistorschalter ist mit seiner Eingangselektrode an den Kollektor des Phasenteiler-Transistors angeschlossen-, und der andere Transistorschalter ist? mit seiner Eingangselektrode an den Emitter des Phasenteiler-Tränsistors an- ' " geschlossen. Ferner liegt ein durch, einen pn-übergang gebildeter Kondensator Zwischen dem Emitter des■ "Fhaseriteiler-Transistors und dem Emitter des genannten einen Transistorschalters« Schließlich is^:t zwischen die genannten beiden Transistorschalter noch eine Diode' gaschal-tet, 'die dazu dient, den genannten Kondensator in"Mm wesentlichen Sperrspannungsbereicti &©r zugehörigen ~~-Spannungs-Kap&sit£ts~ Kurve zu betreiben„ ' ^v ■ ^: "■ -··.-"::■:■·

BAD ORIGINAt

■■■■■-■.. — 3 —

Durch die vorliegende Erfindung wird eine lineare Steilheitssteuerung erreicht, ohne daß hierzu eine komplizierte externe Schaltung erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Verknüpfungssehaltung umfaßt lediglich ein Eingangs-Transistorgatter, das an einen Phasenteiler-Transistor angeschlossen ist, dessen Ausgang mit den komplementär betriebenen Ausgangs-Schalteinrichtungen verbunden ist. Die Verknüpfungssehaltung umfaßt dabei ferner eine Steilheitssteuerschaltung, die einen Ausgangsimpuls (von der Verknüpfungssehaltung) abzugeben imstande ist, der nahezu lineare Anstiegs- und Abfallzeiten besitzt.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verknüpfungsschaltung.

Fig. 2 zeigt eine Spannungs-Kapazitäts-Kennlinie eines in der Verknüpfungsschaltung gemäß Fig. 1 verwendeten, durch einen pn-übergang gebildeten Kondensators.

Die in Fig. 1 dargestellte Verknüpfungsschaltung enthält einen eine Vielzahl von Emittern besitzenden Transistor 10, der nachstehend als Vielfach-Emitter-Transistor 10 bezeichnet wird, einen Phasenteiler-Transistor 18 und komplementär betriebene Transistoren 30 und 32. Der Vielfachemitter-Transistor 10 besitzt eine Basiselektrode 14-, eine Kollektorelektrode 16 und vier getrennte Emitterelektroden 12a, 12b, 12c und 12d, deren jede an einen gesonderten Eingang A, B, G bzw. D der Verknüpfungsschaltung angeschlossen ist. Die Basis 14 des Transistors 10 ist über einen Widerstand 20 an eine positive Spannungsklemme +V angeschlossen. Die Kollektorelektrode bzw. der Kollektor 16 des Transistors 10 ist an die Basiselektrode oder Basis des Transistors 18 angeschlossen. Die Kollektor—Emitter-Strecke des Transistors

109813/US6

liegt über einem Widerstand 22 an der positiven Spannungsklemme +V und über einem Widerstand 24· an Erde.

Der Kollektor des Transistors 18 ist an die Basis des Transistors 30 angeschlossen, während der Emitter des Transistors 18 mit der Basis des Transistors 32 verbunden ist. Die Transistoren 30 und 32 bilden die Komplementär-Aus gangs transistoren der Verknüpfungsschaltung. Ein Widerstand 34· verbindet den Kollektor des Transistors 30 mit der positiven Spannungsklemme +V, und der Emitter des Transistors 30 ist über eine Diode 36 mit dem Kollektor des Transistors 32 verbunden. Der Emitter des Transistors ist geerdet. Die Kathode der Diode 36 ist an den Kollektor des Transistors 32 angeschlossen. Ein Widerstand 26 verbindet die Basis und den Kollektor des Transistors 32. Der Kollektor des Transistors 32 ist ferner mit der Ausgangsklemme 40 verbunden. Schließlich liegt ein durch einen pn-übergang gebildeter Kondensator 28 zwischen dem Emitter des Transistors 18 und dem Emitter des Transistors 30.

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Verknüpfungsschaltung läßt sich am besten unter Bezugnahme auf charakteristische Spannungswerte für die der Schaltung zugeführten Signale erläutern. Die Spannung an der erwähnten positiven Spannungsklemme +V liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 5,0 Volt, während die den Eingangski emmen A bis D zugeführten Verknüpfungssignale einen niedrigen Nennspannungspegel von 0,2 Volt und einen hohen Nennspannungspegel von 3,4- Volt besitzen. Die Basis-Emitter-Spannung Vj₃₈, die zur Durchsteuerung der Schaltungstransistoren erforderlich ist, liegt je Transistor in der Größenordnung von 0,8 Volt. Die sich an der Kollektor-Emitter-Strecke der Transistoren jeweils ausbildende Spannung V__ liegt bei voll ■ durchgesteuertem, d.h. gesättigtem Transistor in typischer

109813/1466

Größenordnung von 0,2 V. Da die zuvor erwähnten Eingangs- . signalpegel und Transistorspannungsparameter lediglich charakteristische Werte darstellen, dürfte einzusehen sein, daß die Erfindung auf derartige Werte nich beschränkt ist.

Im folgenden sei zunächst angenommen, daß zumindest ein Verknüpfungssignal der den Eingangsklemmen A bis D zugeführten Verknüpfungssignale mit niedrigem Spannungspegel von 0,2 V auftritt. Der Transistor 10 führt daraufhin Strom über zumindest eine seiner Basis-Emitter-Strecken, wodurch an seinem Kollektor eine Spannung von V. + V_{n Q} Volt oder

111 Co

etwa 0,4 V auftritt. Dieser Spannungswert liegt weit unter 2 V₁₃₆ Volt oder 1,6 Volt, die zur -Durchsteuerung der Transistoren 18 und 52 erforderlich sind. Die Spannung am Emitter des Transistors 18 ist dabei nicht positiv genug, um den Transistor 32 durchzusteuern. Der Transistor 32 verbleibt somit im wesentlichen von der Ausgangsklemme Λ0 abgeschaltet. Die Spannung am Kollektor des Transistors 18 nähert sich Jedoch der Spannung an der positiven Spannungsklemrae +V oder 5 Volt. Der Transistor 30 ist damit leitend, wodurch an der Ausgangsklemme 40 ein Spannungswert von +V abzüglich des Wertes V^ und abzüglich des Wertes des Spannungsabfalls an der Diode 36 oder etwa 3,4 Volt auftritt. In diesem besonderen Schaltzustand ist der den Kondensator 28 bildende pn-übergang in Sperrichtung vorgespannt; der Kapazitätswert dieses Kondensators liegt in der Nähe von 22 pF. Neben den betrachteten Schaltungselementen liefert die Reihenschaltung der Widerstände 24 und 26 eine schwache positive Vorspannung an der Basis des Transistors 32. Dadurch wird die Schaltungsverzögerungsaeit vermindert, wenn d©r Transistor 32 anschließend in den leitenden Zustand übergeführt wird.

Im folgenden sei angenommen,- daß sämtliche Verknupfungasignale an den Ein πςβηιςΒ klemm en A bis D ihren hohen Spannungs-

109813/1456

pegel oder -wert von 3?4 Volt annehmen. In diesem Fall fließen Ströme durch die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors 10 und durch die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren 18 und 32₉ womit diese Transistoren leitend sind. Das Kollektorpotential des Transistors 18 sinkt ab, wodurch der Transistor 30 in den nicht leitenden Zustand gelangt, und die Spannung an der lusgangsklemme 40 ändert sich auf einen zu Null YoIt hin laufenden Wert«, Der Wert des Kondensators SB und der überschüssige BasisSteuerstrom des Transistors 52 bestimmen die Abfallzeit des Ausgangs-

fc impulses an der.Klemme 40. Ohne das Vorhandensein der Diode 36 würde der den Kondensator 28 bildende pn-übergang in Vorwärtsrichtung vorgespannt werden und damit einen nennenswert hohen Kapazitätswert annehmen, wenn der Transistor 32 gesättigt ist. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß der Kondensator 28 nicht im Sperrspannungsbereich seiner Spannungs-Kapazitäts-Kennlinie betrieben wiird©c Dies würde dazu führen, daß der an der Ausgangsklemme 40 auftretende Ausgangesignal SBg nieht linear wäre_? wenn von dem 3,4-Volt-Pegel auf den Q₉2-Valt-Pegel umgeschaltet würde <>"■ Das Vorhandensein d@r Diode 32 stellt jedoch sicher,, daß der den Kondensator 28 bildende pn-übergang hinreichend stark in Sperrrichtung vorgespannt ist, wenn der Transistor

™ 32 gesättigt ist, so -daß dieser Kondensator 28 in einem eine größere Linearität besitzenden Bereich seiner Spannungskapazitäts-Kennlini® verbleibt und damit eine nahezu lineare Abfall zeit für den an der Aus gangs kl ssma® 40 auftretenden Ausgangsimpuls erzielt ist.

Führt eines der Eingangssignale wieder einen niedrigen Spannungspegel, so wird d©r Transistor 10 wieder leitend, ' und der Transistor 18 gelangt in dan nicht leitenden Zustande Das Potential an Kollektor d©i Transistors 18 steigt äemm wieder schnell zu position Werten hin an, mid d@r Transistor 30 gelangt in den l©lt©aa©n Zustand«, B@r pa-Sond@nsator

- 7 - ■ ■ ■ .

verbleibt in Sperrichtüng vorgespannt, und die Steilheit des ansteigenden Ausgangsimpulses ist hauptsächlich durch die Werte des Kondensators 28 und des Widerstands 24-festgelegt. Der Transistor 32 wird in den nicht leitenden Zustand übergeführt, sobald der Transistor i8 in den nicht leitenden Zustand gelangt, und der Ausgangsimpuls erfährt einen Übergang von einem O,2-Volt-Pegel auf einen Pegel von etwa 3^ Volt. Dieser Übergang in positiver Richtung erfolgt nahezu linear.

Im folgenden sei auf Fig. 2 näher eingegangen, in der eine typische Spannungs-Kapazitäts-Keimlinie eines den Kondensator 28 bildenden pn-Übergangs dargestellt ist. Aus Fig. 2 dürfte dabei ersichtlich sein, daß in der Sperr-Vorspannungsrichtung die Kapazitätswertänderungen sehr schwach sind und daß in diesem Bereich eine ziemlich lineare Abhängigkeit zwischen Spannung und Kapazitätswert vorhanden ist. Der Einsatz der Diode 36, wie sie in Fig. i dargestellt ist, ermöglicht den den Kondensator 28 bildenden pn-übergang in diesem Sperrspannungsbereich zu betreiben. Auf die&e Weise werden Anstiegs- und Abfallzeiten erzielt, die wesentlich linearer sind als dj.es ohne Verwendung der Diode 36 der Fall wäre.

108813/U56.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   (i/ Verknüpfungsschaltung mit einer eine Vielzahl von Eingangsklemmen und eine Ausgangsklemme aufweisenden Transistor-Verknüpfungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phasenteiler-Transistor (18) vorgesehen ist, dessen Basis an die Ausgangsklemme der Transistor-Verknüpfungseinrichtung (10) angeschlossen ist und von dieser Transistor-Verknüpfungseinrichtung (10) Signale aufzunehmen vermag, daß der Emitter des Phasenteiler-Transistors (18) über einen Emitterwiderstand (24-)

   ^ an einem Bezugspunkt liegt, daß zwei komplementär betriebene Transistorschalteinrichtungen (30,32) vorgesehen sind, die sswischen einer Gleichspannungsquelle (+V) und dem Bezugspunkt in Reihe geschaltet und mit der Ausgangsklemme (40) verbunden sind, wobei die eine Transistorschalteinrichtung (30) eingangsseitig an den . Kollektor des Phasenteiler-Transistors (18) und die andere Transistorschalteinrichtung (32) eingangsseitig an den !,.Emitter:.¹ des Phasenteiler-Transistors (18) angeschlossen ist, daß ein durch einen pn-übergang gebildeter Kondensator (28) zwischen dem Emitter des Phasenteiler-Transistors (18) und dem Emitter der genannten einen Transistorschalteinrichtung (30) liegt

   ' und daß zwischen den beiden Transistorsehalteinrichtungen (3O_r32) eine Diode (<J6) liegt, die den Kondensator (28) über den wesentlichen Sperrspannungsbereich seiner Spannungs-Kondensator-Kennlinie zu bestreiben imstande ist.

   2, Verknüpfungsschaltung nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Anode der Diode (36) mit dem einen Ende des Kondensators (28) verbunden ist.

   3. Verknüpfungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- , zeichnet, daß ein Rückkopplungswiderstand (26) die Ausgangsklemme (40) mit dem Emitter des Phasenteiler-Transistors (18) verbindet und mit dem Emitterwiderstand (24-) dieses Transistors (18) einen Spannungsteiler bildet, und daß dieser Rückkopplungswiderstand (26) die zweite Transistorschalteinrichtung (32) auf einen Punkt vorzuspannen erlaubt, der unmittelbar unterhalb des Schaltschwellwertes dieser zweiten Transistorschalteinrichtung (32) liegt.

   4. Verknüpfungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Transistor-Verknüpfungseinrichtung (10) einen Vielfachemitter-Transistor (10) enthält, der mit seiner Basis (14) an eine'■ Gleich= sρannungsquelle (+V) angeschlossen ist und dessen zu der Vielzahl von Eingangsklemmen (A bis D) hinführend® gesonderte Emitter (12a bis 12d) jeweils ein 2-Pegel-¥erknüpfungssignal aufzunehmen vermögen, daß der-Phasen/-■ teiler-Transistor (18) mit seiner Basis an.d@n Kollektor (16) des Vielfachemitter-Transistors (10),. mit.' seinem Kollektor an eine Speisespannungsquelle (+V) und mit seinem Emitter an Erde angeschlossen ist, daß ein die genannte eine Transistor-Schalteinrichtung bildender dritter Transistor (30) mit seiner Basis an den Kollektor des Phasen-Teilertransistors (18) und mit seinem Kollektor an die Speiaespannungsquelle (+V) angeschlossen ist, daß ein die genannte andere Transistor-Schalteinrichtung bildender vierter Transistor (32) mit seinem Emitter geerdet ist und mit seiner Basis an den Emitter des Phasenteiler-Transistors (18) angeschlossen ist und daß die Diode (36) zwischen dem Emitter des dritten Transistors (30) und dem Kollektor des- vierten Transistors (32) liegt.

   109813/1466

   BAD ORIGINAL

   Verknüpfungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,, daß ein erster Widerstand (22) den Kollektor· des vierten Transistors mit dem Emitter des Phasenteiler-Transistors (18) und ein zweiter Widerstand (24) den Emitter des Phasenteil'er» Transistors (18) mit Erde verbindet und daß der erste Widerstand (22) und der zweite !liderstand (24) ä&ii vierten Transistors (32) in einen Zustand nahe des Leitendseins vorzuspannen erlauben, wenn sich dieser vierte Transistor (32) im nichtleitenden Zustand befindet C

   Uli/ HSi BAD ORIGINAL