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Leitungstreiber-Schaltungsbaugruppe.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitungstreiber-Schaltungsbaugruppe,
bestehend aus von einer Betriebsspannungsquelle versorgten Halbleiterbauelementen
und Widerständen, mit Außenanschlüssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leitungstreiber zur Verwendung
im Zusammenhang mit DTL/TT-Logikschaltungen (Diode-Transistor-Logik, Transistor-Transistor-Logik)
zu schaffen, der sich ohne Schwierigkeiten in integrierter Bauweise ausführen läßt
und mit dem Logiksignale störsicher über ungeschirmte Leitungen übertragen werden
können. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Eingangssignalstrom
der Basis eines ersten Transistors zugeführt ist, dessen emitter über einen Vorwiderstand,
eine Diode, eine Vorspannungsquelie oder dergleichen am vorzugsweise Massepotential
aufweisenden Anschluß für den einen Pol einer Betriebsspannungsquelle und dessen
Kollektor über einen Kollektorwiderstand am Anschluß für den zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle
liegt, daß der Kollektor des ersten Transistors außerdem mit der Basis eines zweiten
Transistors verbunden ist, dessen Emitter am Anschluß für den zweiten Pol de r Be
der Betriebsspannungsquelle liegt und desden Kollektorelektrode den einen Ausgangsanschluß
bildet und daß die Basis des ersten Transistors ferner über eine in Sperrrichtung
geschaltete Diode mit dem Kollektor des zweiten Transistors und über einen Widerstand
mit dem Anschluß für den zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle verbunden ist.
Beim Unterschreiten einer bestimmten Schwellenspannung durch die Eingangsspannung
wird der sich vorher im sperrenden Zustand befindliche erste Transistor leitend,
sofern über die in
Sperrichtung geschaltete Diode und den am Ausgang
angeschlossenen Verbraucher ein genügend hoher Spannungsabfall zustande kommt. Ist
dies der Fall, so kippt auch der zweite Transistor vom gesperrten in den leitenden
Zustand. Wird demnach der festgelegte Schwellenwert von der Eingangsspannung unterschritten,
so kippt der Ausgang, auch sofern die beiden Ausgangsanschlüsse zusammengeschaltet
sind, vom Leerlauf auf ein Spannungspotential, das etwas geringer als die Betriebsspannung
ist. Der Ausgang ist somit invertierend. Die Schaltung liefert die Ausgangsspannung
bei sehr niedrigem Innenwiderstand und eignet sich daher zur universellen Ansteuerung
von wechselnden Lasten mit konstanter Spannung. Sie läßt sich als universeller Treiber
zur Ansteuerung von weiteren Logik-Schaltungen, Relais, Lampen usw. in Verbindung
mit der DTL/TTL-Technik verwenden. Der Ausgang ist durch die Kippcharakteristik
der Schaltung unempfindlich gegen Kurzschlüsse. Bei Betrieb sowie bei Kurzschluß
treten keine erhöhten Verlustleistungen in der Leitungstreiber-Schaltungsbaugruppe
auf.
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In Verbindung mit einem geeigneten Leitungsempfänger ermöglicht er
die störungsunempfindliche Ubertragung von Logiksignalen mit einer relativ hohen
statischen und dynamischen Störspannungssicherheit. Bei Leitungsbruch oder Kurzschluß
der Leitung liegt am Leitungsempfänger immer eine logische Null an, wodurch bei
solchen Störungen die nachgeschalteten Einrichtungen immer den unkritischen Zustand
einnehmen können.
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Zweckmäßig kann dem zweiten Transistor noch elektrodenentsprechend
ein elektrisch übereinstimmender Transistor parallelgeschaltet sein, so daß sich
ein niedrigerer Innenwiderstand ergibt. Außerdem ist es zweckmäßig, wenn an die
Basis des ersten Transistors der Kollektor eines Vortransistors angeschlossen ist,
dessen Emitter auf dem Potential des Anschlusses für den ersten Pol der Betriebsspannungsquelle
liegt und dessen Basis über einen Widerstand vom Eingangssignal
beaufschlagt
ist. Der Vortransistor wird beim Unterschreiten einer bestimmten Schwellenspannung
durch die Eingangsspannung sperrend.
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Vorteilhaft wird der Leitungstreiber als Baustein in integrierter
Dichschichtschaltung ausgeführt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von zwei Figuren
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltbild eines Leitungstreibers nach der
Erfindung und Fig. 2 die Einschaltung einer solchen Leitungstreiberbaugruppe i Verlaufe
einer Ubertragungsstrecke.
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In Fig. 1 wird die Eingangssignalspannung, welche z.B. die aufeinanderfolgenden
logischen Zustände von DTL/TTL-Bausteinen beinhaltet, zwischen einem Anschluß und
Massepotential angelegt. Der Eingang 1 ist über einen Basisvorwiderstand 26 mit
der Basis eines Vortransistors 2 verbunden, dessen Emitter an Masse liegt und dessen
Kollektor einerseits über einen Kollektorwiderstand 3 an einen Anschluß 4 für den
positiven Pol der Betriebsspannungsquelle und andererseits an die Basis eines ersten
Transistors 5 angeschlossen ist. Der Transistor 5 liegt mit seinem Emitter über
einen Widerstand 6 an Masse und über einen Widerstand 7 am Anschluß 4. Der Kollektor
des Transistors 5 ist mit den beiden Basen zweier elektrodenmäßig parallel geschalteter
Transistoren 8 und 9 verbunden, deren Emitter an einem Anschluß 10 für den positiven
Pol der Betriebsspannungsquelle liegen und deren Kollektoren einen Ausgangsanschluß
11 der Schaltung bilden. Die Emitter und die Basen der beiden Transistoren 8 und
9 sind über einen Widerstand 12 verbunden.
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Ein zweiter, mit dem ersten Ausgangsanschluß 11 über eine ijeitungebrücke
13 verbindbarer Ausgangsanschluß 14 wird im Wege über einen im Querzweig zur Masse
hin liegenden Transistor 15 und einen im Längszweig zur Basis des zweiten Transistors
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geschalteten Transistor 16 gebildet, wobei diese beiden Transistoren 15 und 16 als
in Sperrichtung betriebene Dioden geschaltet sind. Die Transistoren 2, 5, 15 und
16 sind vom npn-Typ und die parallelgeschalteten Transistoren 8 und 9 vom pnp-Typ.
Der zweite, d.h. der negative Pol der Betriebsspannungsquelle liegt an Masse.
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Ist die Spannung an der Basis des Transistors 2 höher als ein durch
die Transistoreigenschaft gegebener Schwellwert, so leitet der Transistor 2. Ist
die Eingangssignalspannung am Anschluß 1 jedoch etwa bei Null, so ist der Transistor
2 gesperrt, was bedeutet, daß sich an der Basis des zweiten Transistors 5 eine positive
Spannung einstellt. Der Transistor 5 wird bei Überschreiten eines bestimmen Spannungsschwellwertes,
der durch das Verhältnis der SpannunesPiler-Widerstände 6 und 7 bestimmt wird, vom
sperrenden in den leitenden Zustand gesteuert. Dieser Spannungsschwellwert kommt
j jedoch nur zustande, wenn der dabei gleichzeitig über den als Diode geschalteten
Transistor 16 fließende Strom am am Anschluß 14 angeschlossenen Verbraucher einen
genügend hohen Spannungsabfall hervorruft. Diese Umsteuerung des Transistors 5 bewirkt
auch eine Umsteuerung der Transistoren 8 und 9 vom sperrenden Zustand in den Leitzustand.
Am Ausgangsanschluß 11 steht nach dieser Umsteuerung demnach die Spannung der Betriebsspannungsquelle
weniger der Restspannung der parallelgeschalteten Transistoren 8 und 9 gegen Masse
an, und der Ausgangsanschluß 11 befindet sich nicht mehr im Leerlauf.
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Die konstante Ausgangsspannung in Höhe von etwa der Betriebsspannung
am Anschluß 11 im durchgeschalteten Zustand steht mit sehr niedrigem Innenwiderstand
an. Der Ausgang 11 gibt eine gegenüber dem Eingang 1 invertierte Spannung hinsichtlich
des logischen Zustands Eins ab.
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In Fig. 2 ist ein tlbertragungszug mit einem Puls-Leitungstreiber
17 dargestellt. Der Leitungstreiber 17 gestattet
eine störsichere
Ubertragung von Logiksignalen über eine ungeschirmte Leitung 18 in Verbindung mit
logischen Schaltungsbagruppen 19 und 20 in DTL-TTL-Technik am Anfang und Ende der
tbertragungsstrecke. Mit 21 ist ein teitungsempfänger bezeichnet. Der Empfang kann
bei richtiger Anpassung über Widerstände 22 und 23 auch ohne einen besonderen Leitungsempfänger
erfolgen. Der Leitungstreiber 17, dessen Betriebsspannungs-Anschllüsse 4 und 10
und Ausgangsanschlüsse 11 und 14 jeweils mite3nander verbunden sind, kann zusätzlich
auch zur Ansteuerung von Relais 24 und Lampen 25 in Verbindung mit der DTL-TTL-Technik
verwendet werden.
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6 Patentansprüche 2 Figuren