DE2628210C3 - Logischer Schaltkreis mit einer Vielzahl von Einzelschaltkreisen - Google Patents
Logischer Schaltkreis mit einer Vielzahl von EinzelschaltkreisenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen logischen Schaltkreis mit einer Vielzahl von Einzelschaltkreisen, von denen jeder
mehrere Ausgangsanschlüsse aufweist durch die jeweils ein Strom in einer bestimmten Richtung oder kein
Strom entsprechend dem binären logischen Schaltzustand fließt Insbesondere betrifft die Erfindung bipolare
integrierte Halbleiterschaltkreise, sogenannte logische Grundschaltkreise, welche Teil eines großen integrierten
Schaltkreises, eines sogenannten LSI sind.
Die Fig. IA, IB und IC zeigen Beispiele von
konventionellen Ausgangsschaltkreisen. Sie bestehen aus Ausgangstransistoren, Widerständen und Dioden.
Die Symbole Vcc, Va bezeichnen jeweils die Spannungsquelle und den Ausgangsanschluß. An den entsprechenden
Ausgangsanschlüssen liegt entweder eine Ausgangsspannung niederen Potentials, nachfolgend L-Potential
genannt oder eine Ausgangsspannung hohen Potentials, nachfolgend Η-Potential genannt, entsprechend
dem Ein- oder Ausschalten des Transistors in Abhängigkeit von der logischen Funktion. In vielen
Fällen jedoch fließt derdurch den Ausgangsanschluß fließende Strom in zwei Richtungen, wie dies durch die
Pfeile verdeutlicht wird. Ist beispielsweise die Ausgangsspannung auf Η-Potential, dann fließt der Strom
vom Ausgangstransistor weg, während bei einem L-Potential der Ausgangsspannung der Strom in
Richtung des Ausgangstransistors fließt. Ein logischer Schaltkreis, der diese Arten von Ausgangsschaltungen
aufweist die also einen Stromfluß in zwei Richtungen haben, kann praktisch nicht funktionieren, um logische
Schaltoperationen auszuführen, falls die Ausgänge miteinander verbunden sind. Wenn die Ausgänge
miteinander verbunden sind, dann wird der Strom vom Η-Ausgang zum L-Ausgang fließen, falls einer der
Ausgänge Η-Potential und der andere L-Potential aufweist Dies ist von der logischen Funktion her nicht
nur unzulässig, sondern bedingt auch einen Fehler in der Größe der Spannung beim L-Ausgang, da diese
Spannung höher ist als der erlaubte Wert.
Bei LSI-Schaltkreisen ist es wesentlich, die Schaltfunktion zu verbessern und die Herstellkosten zu
vermindern. Dies bedingt, daß in einem kleinen Halbleiterbauteil möglichst viele logische Grundfunktionen,
ausgeführt von Grundschaltkreisen, integriert werden müssen. Dies bedingt wiederum, daß diese
Grundschaltkreise so einfach wie möglich aufgebaut sein sollen, um die Anzahl dieser Grundschaltkreise des
Halbleiterbauteils auf ein Minimum zu bringen. Weiterhin stellen die Verbindungen zwischen den
Ausgängen die Mittel dar zur Ausführung der logischen Schaltoperationen. Beispielsweise kann eine verdrahtete
OR-Logik vorgesehen werden durch einfaches Verbinden der Ausgangsanschlüsse, was dazu führt, daß
auf einen OR-Gatterschaltkreis verzichtet werden kann.
Diese Schaltungsart fahrt zu einer wesentlichen Verminderung der Zahl der Grundschaltkreise. Aus den
zuvor erwähnten Gründen jedoch kann eine solche Schaltungsart bei den Ausgangsschaltung·» gemäß
F i g. 1 nicht ausgeführt werden.
Bei einem bekannten Schaltkreis, dessen prinzipieller
Aufbau die Fig. 1 zeigt, ist der Kollektor eines ersten
Transistors, an dessen Basis das Eingangssignal liegt, mit einem ersten Ausgangsanschluß und der Basis eines
weiteren Transistors verbunden, dessen Emitter-Kollektorstrecke in Serie zu einem Widerstand geschaltet ist
Der Kollektor dieses weiteren Transistors ist mit einem weiteren Ausgangsanschluß verbunden. Die Emitter-Kollektorstrecke des ersten Transistors ist ebenfalls in
Serie zu einem Widerstand geschaltet
Ist einer der beiden Transistoren leitend, dann ist der
andere Transistor gesperrt Beim Ausgangsanschluß, der dem leitenden Transistor zugeordnet ist, tritt ein
Sinkstrom auf. Am anderen Ausgangsanschh'ö dagegen ist es möglich, daß über den zugehörigen Widerstand an
diesem Ausgangsanschluß ein Quellstrom auftritt, und zwar in Abhängigkeit des an diesem Ausgangsanschluß
herrschenden Potentials.
Mit einer solchen logischen Grundschaltung kann wohl eine UND-Funktion ausgeführt werden, indem
entsprechende Ausgänge der logischen Grundschaltkreise miteinander verbunden an einem gemeinsamen
Widerstand liegen. Es ist jedoch nicht möglich, mit derartigen Grundschaltkreisen ODER-Funktionen aus- jo
zuführen.
Es besteht die Aufgabe, die logischen Grundschakkreise so auszubilden daß sie mindestens zwei
Ausgangsanschlüsse aufweisen, wobei an dem Ausgangsanschluß ein Strom nur abzufließen und am
anderen Ausgangsanschluß ein Strom nur zuzufließen vermag, die Ströme an den beiden Anschlüssen nicht zur
gleichen Zeit auftreten sollen und die logischen Ausgangswerte an den Anschlüssen die gleiche Phase
aufweisen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den
Unteransprüchen entnehmbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert Es zeigen die 4 r>
Fig. IA, IB und IC drei Beispiele von bekannten
logischen Schaltkreisen; die
F i g. 2A, 2B, 2C, 2D und 2E fünf Ausführungsbeispiele
logischer Schaltkreise gemäß der Erfindung; die
Fig.3A und 3B Diagramme zur Erläuterung der
Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung;
Fig.4A ein Blockdiagramm eines Signalschaltkreises;
Fig.4B einen äquivalenten Schaltkreis gemäß Fig.4A;
Fig.4C einen für das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2E benötigten Eingangsschaltkreis;
F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel eines integrierten Schaltkreises gemäß F i g. 4B;
Fig.6 eine Tabelle von Kombinationen logischer n<
> Schaltkreise gemäß der Erfindung;
F i g. 7 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels und
Fig.8 ein Schaltbeispiel eines bekannten, zur Schaltung nach F i g. 7 äquivalenten Schaltkreises. <■.
Die F i g. 2A zeigt einen Grundschaltkreis zur Ausführung logischer Operationen gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Schaltungen nach den Fig.2B
und 2D zeigen Beispiele mit mehreren Ausgängen. Die
F i g. 2C zeigt ein Schaltbeispie! mit mehreren Eingängen IN(B), und die Fig.2E zeigt eine Schaltung
entsprechend derjenigen nach F i g. 2A mit der Ausnahme, daß die Diode 2 entfallen ist und ein Widerstand 6"
hinzugekommen ist
In F i g. 2A ist der Kollektor des Inverter-Transistors 1, dessen Emitter an Masse liegt, verbunden mit der
Kathode einer Diode 2, deren Anode am Verbindungspunkt zwischen einem Widerstand 3 und der Basis eines
zweiten Transistors 4 liegt Das andere Ende des Widerstands 3 ist mit der Speisespannungsquelle Vcc
verbunden. Der Kollektor des Ausgangstransistors 4 ist ebenfalls mit der Speisespannungsquelle Vcc verbunden, und der Emitter dieses Transistors 4 dient als
Ausgang A des logischen Grundschaltkreises. Mit dem Kollektor des inverter-Transistors i ist verbunden die
Kathode einer Ausgangsdiode 5, deren Anode als Ausgang B dient Die Basen der Transistoren 1 und 4
dienen als Eingangsanschlüsse IN(A)\md IN(B)
Liegt an der Basis des Inverter-Transistors I ein
niederes Potential, dann sperrt dieser Transistor. Hierdurch steigt die Basisspannung des Ausgangstransistors 4 an, wodurch dieser Ausgangstransistors 4 leitend
wird. Dies bedeutet, daß am Ausgangsanschluß A ein
Strom abzufließen vermag, Während am Ausgangsanschluß B kein Strom fließt
Liegt dagegen die Basis des Inverter-Transistors 1 an
hoher Spannung, dann wird dieser Transistor t leitend. Gleichzeitig fällt die Basisspannung am Ausgangstransistor 4 ab, wodurch dieser sperrt Dies bedeutet, daß am
Ausgangsanschluß B ein Strom zuzufließen vermag, während am Ausgangsanschluß A kein Strom auftritt
Die Stromrichtungen an den Anschlüssen A und B ist
also zueinander entgegengesetzt Die Ströme treten nie zur gleichen Zeit auf. Bei dem jeweils gesperrten
Ausgangsanschluß A bzw. B kann nie ein Strom entgegengesetzt zur vorgesehenen Stromflußrichtung
fließen.
Ist der Ausgang A verbunden mit dem Ausgang A' eines anderen logischen Grundschaltkreises, so ergibt
sich dadurch eine verdrahtete OR-Logik. Dies ist gezeigt in Fig.3A, wo die beiden Ausgänge A und A'
am Punkt Wi miteinander verbunden sind. Wenn dort
entweder ein Strom /1 oder I2 oder ein Ausgangsstrom /3
( = /1 + /2) auftritt, dann entsteht über den Lastwiderstand R\ eine Spannung Vj, was am Punkt Wi einem
logischen Η-Potential gemäß einer verdrahteten OR-Logik entspricht. Sind in entsprechender Weise die
Ausgänge Sund B'miteinander verbunden, dann ergibt
sich eine verdrahtete UND-Logik. Eine solche ist in F i g. 3B gezeigt, wo die beiden Ausgänge B und B' am
Punkt W2 miteinander verbunden sind. Ein Ausgangsstrom /β ( — /4 + h) tritt nur dann nicht auf, wenn beide
Teilströme /4 und /5 fließen, was bewirkt, daß die Spannung V2 dem logischen L-Potential entspricht Dies
entspricht einer verdrahteten UND-Logik, die an Punkt W2 auftritt
Ist der Ausgang V\ einer verdrahteten OR-Funktion verbunden mit dem Eingang IN(A) eines anderen
identischen logischen Grundschaltkreises, dann wirkt der beim Ausgang A abfließende Strom direkt als
Basisrchaltstrom für den anderen Eingang IN(A) Diese
Stromkomponente s;ollte konstant sein im Hinblick auf den Stromverbrauch und im Hinblick auf die arithmetische Schaltgeschwindigkeit der logischen Schaltung.
Deshalb sollte die Speisespaiinungsquelle Vcc im
Hinblick auf diese konstante Stromkomponente eine Konsiantstromquelle sein.
Der Stromverbrauch eines logischen Schaltkreises ist im allgemeinen proportional zur Leistungsaufnahme
einer den logischen Schaltkreis umfassenden Einrichtung; jedoch umgekehrt proportional mit der Verteilungsverzögerungszeit eines Grundschaltkreises. Für
eine gewünschte Leistung oder Arbeitsgeschwindigkeit kann die Arbeitsweise ausgewählt werden durch
Einstellen des Leistungsstromwertes vor dem Auslegen der Einrichtung. Hieraus folgt, daß bei einer Auslegung
des Schaltkreises die für die geforderten Bedingungen notwendigen Arbeitsströme entsprechend günstig festgelegt werden können.
Der Ausgang Vi einer verdrahteten UND-Funktion
kann auch verbunden sein mit dem Eingang IN (8) eines anderen identischen logischen Grundschaltkreises. Das
am Eingang IN(B) ankommende Eingangssignal und das Signal am Kollektor des Inverter-Transistors I
bilden eine verdrahtete UND-Logik. Das Ergebnis tritt am Ausgang A auf. Die Diode 2 ist notwendig zur
Ausführung der verdrahteten UND-Logik. Wenn das gleiche Ausgangssignal wie dasjenige am Ausgang B mit
dem in einer Richtung fließenden Ausgangsstrom vom Ausgang der Diode 5 an der Diode 2 auftritt, dann
führen das Ausgangssignal und das ankommende Signal am Eingang IN(B) eine verdrahtete UND-Logik aus,
entsprechend dem in F i g. 3B gezeigten Prinzip.
Bei einer Verbindung zwischen den Ausgängen sollte ein Ausgang A verbunden sein mit einem Ausgang A
gleichen Typs, und ein Ausgang B sollte verbunden sein mit einem Ausgang B gleichen Typs. Ist ein Ausgang A
eines logischen Grundschaltkreises verbunden mit einem Ausgang B eines anderen logischen Grundschaltkreises, dann ist es nicht möglich, eine verdrahtete
logische Grundfunktion auszuüben.
Bei logischen Schaltkreisen ist es oftmals erwünscht,
mehrere Ein- oder Ausgänge vorzusehen. Derartige Grundschaltkreise sind in den Fig.2B, 2C und 2D
gezeigt, welche Modifikationen des Grundschaltkreises nach F i g. 2A darstellen.
Beim logischen Grundschaltkreis nach F i g. 2B ist ein Ausgangstransistor 4 vorgesehen, welcher mehrere
Emitter aufweist Außerdem sind mehrere Ausgangsdioden 5, 5', 5" vorhanden, die mit dem Kollektor des
Inverter-Transistors I verbunden sind. Jeder Emitter
des Transistors 4 ist mit einem Ausgangsanschluß A, A' und Λ "verbunden. Jede Anode der Ausgangsdioden ist
verbunden mit einem Ausgangsanschluß B, B' und B". Mittels der Ausgangsanschlüsse A, A' und A" ist es
möglich, zusammen mit den /4-Ausgängen anderer
logischer Grundschaltkreise voneinander unabhängige verdrahtete logische OR-Funktionen auszuführen. Entsprechendes gilt bezüglich der Ausgangsanschlüsse B, B'
und B" zur Ausführung von einander unabhängiger verdrahteter logischer UND-Funktionen.
Beim logischen UND-Schaltkreis gemäß Fig.2C ist
eine Parallelschaltung von Ausgangstransistoren 4, 4', von Widerständen 3, 3' und von Dioden 2, 2'
vorgesehen. Jeder Zweig der Parallelschaltung weist einen Eingangsanschluß IN(B 1) bzw. IN(Bl) auf. Es ist
jeweils ein Ausgangsanschluß A1 und A 2 vorhanden.
An jedem Eingangsanschluß IN(B 1) und IN (B 2) kann mit dem ankommenden Eingangssignal und mit dem
Signal vom Kollektor des Inverter-Transistors I eine verdrahtete logische UND-Funktion ausgeführt werden. Das Ergebnis der jeweiligen Funktion kann am
jeweiligen Emitter der Ausgangstransistoren 4, 4'
abgegriffen werden.
Bei dem logischen Grundschaltkreis nach Fig.2D sind im Unterschied zum Schaltkreis nach Fig.2C
Ausgangstransistoren 4, 4' mit mehreren Emittern und mehrere Ausgangsdioden 5, 5' und 5" vorhanden. Die
Kathoden der Ausgangsdioden sind verbunden mit dem Kollektor des Inverter-Transistors I. Dieser Schaltkreis
stellt also eine Kombination der logischen Grundschaltkreise nach F i g. 2B und 2C dar.
ίο Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines logischen
Grundschaltkreises zeigt die F i g. 2E Hierbei sind der Eingangsanschluß IN (B) und die Diode 2 weggefallen,
und zwei Widerstände 6' und 6" sind nach dem Eingangsanschluß I (A) vorgesehen. Der Widerstand 6'
verbessert ebenso wie der Widerstand 6 in F i g. 2A das
Schaltverhalten des Inverter-Transisiors 1. Der Widerstand 6" dient zur Begrenzung des Eingangsstroms und
zu einer Erhöhung der Eingangsschwellwertspannung Vrauf einen Wert höher als die Basis-Vorspannung VBb
Der gestrichelte dargestellte Widerstand 6 in den Fig.2A bis 2D dient als Entladewiderstand für die
Ladung an der Basis des Inverter-Transistors I. Ein solcher Entladewiderstand ist jedoch für die Grundarbeitsweise der Schaltungen nicht wesentlich. Die in den
Figuren dargestellten Inverter-Transistoren und Dioden können ersetzt sein durch Shottky-chlamp Transistoren
und Shottky-Dioden, um eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit zu erhalten.
Nachfolgend werden anhand der F i g. 4A, 4B und 5
Schaltkreise beschrieben, bei denen ein logischer
Grundschaltkreis nach Fig.2D verwendet wird. Die Fig.4A zeigt das Blockschaltbild eines Signalschaltkreises. Fig.4B ist ein zur Fig.4A äquivalenter
Schaltkreis. Die Punkte a, b, c und dm Fig. 4B
« entsprechen den Eingängen IN(B) der F i g. 2A, 2B, 2C
und 2D. Die Signale Su, Sn, S21 und Sa an diesen
Punkten und inverse Signale von Gattersignalen Gi und G2 bilden zusammen die verdrahtete UND-Logik.
Weiterhin entsprechen solche Punkte in Fig.4B
ίο denjenigen in F i g. 4A. Eine Gruppe von vier Dioden 7
sind den Signalleitungen der Grundschaltkreise, deren Ausgänge die Signale Su, Si2, S21 und Sn liefern,
zugeordnet Diese Dioden sind die gleichen wie die Dioden 5 in den Schaltungen gemäß F i g. 2A bis 2D. An
den Punkten e und /in F i g. 4B bilden die Signale an den Punkten a und b und das inverse Signal des
Gattersignals G3 die verdrahtete OR-Logik, während die Signale an den Punkten c und d und das inverse
Signal des Gattersignals G3 eine weitere verdrahtete
OR-Logik bilden. Diese Signale werden bezüglich ihres
Vorzeichens durch die Transistoren 8 und 9 gedreht wobei sich Ausgangssignale X\ und X2 bilden.
Die F i g. 5 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, in welchem logische Schaltkreise wie derjenige nach
Fig.4B in einem Halbleitersubstratbauteil integriert
sind. Aus diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich, daß
beträchtliche Effekte erreicht werden, wenn logische Schaltkreise gemäß der vorliegenden Erfindung zu
einem LSI-Schaltkreis zusammengefaßt werden.
«1 Gemäß F i g. 5 sind die Transistoren und Dioden in
entsprechenden Bereichen 10 angeordnet, die sich wie Inseln in einem Bereich einer N-Leitfähigkeit befinden.
Sie werden beispielsweise mittels eines Diffusionsprozesses erzeugt Jene Bereiche umfassen diffundierte
·>> P-Schichten für die Dioden 11 mit einer Kontaktfläche,
diffundierte P-Schichten 12 als Basis mit einer Kontaktfläche und diffundierte N+-Schichten 13 als
Emitter mit einer Kontaktfläche, bestehend aus einem
N-Leitfähigkeitstyp, an den die Spcisespannungsquelle
angeschlossen ist, Widerstandsbereichen 15 und 16 und einem Element 17 und diffundierten N+ -Schichten 18 als
Kollektor mit einer Kontaktfläche. In Fig. 5 sind die
Verbindungen zwischen den einzelnen Bereichen ri
schematisch dargestellt durch Linien. Diese Verbindungen werden bei der praktischen Ausführung gebildet
von einem aufgedampften Metallfilm. Die Verbindungen a, b, c. 0, e und /"entsprechen den Signalen a bis /"in
Fig.4B. Die Verbindungen a, b, c und d verbinden κι
extern die Dioden 11 im entsprechenden Transistorbereich zur Bildung einer UND-Logik. Die Verbindungen
e und f verbänden extern die Emitterausgänge 13 der
entsprechenden Transistoren zur Bildung einer OR-Logik. Gemäß diesem Beispiel werden 10 Inselbereiche zur ι ">
Bildung des gesamten Schaltkreises benötigt Wäre die Schaltung mit einer bekannten TTL-Grundschaltung
aufgebaut, wären zur Durchführung der gleichen Schaltfunktion 20 Inselbereiche erforderlich.
Die Fig.6 zeigt die möglichen Kombinationen der
logischen Grundschaltkreise zur Bildung logischer Schaltkreise. Die Pfeile verdeutlichen die jeweilige
Stromflußrichtung. Ein logischer Schaltkreis kann gebildet werden durch die Kombination nach Fall A, mit
mindestens einem logischen UND- und einem NEIN-Schaltkreis. Die Kombination nach Fall B kann
verwendet werden zur Bildung eines logischen Schaltkreises. In manchen Fällen ist es jedoch im Hinblick auf
die Theorie von De Morgan vorteilhaft, logische Schaltkreise mit drei Arten von logischen Grundschaltkreisen
zu bilden, beispielsweise durch UND-, ODER- und NEIN-Schaltkreise anstelle der Verwendung von
nur zwei Arten logischer Grundschaltkreise in den Fällen A und B. Im Fall C kann nämlich die Zahl der
erforderlichen logischen Grundschaltkreise pro logi- 3>
sehen Schaltkreis vermindert werden. F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines logischen Schaltkreises entsprechend
dem Fall C in F i g. 6. In F i g. 7 entsprechen die Inverter G^ und G2 den logischen Grundschaltkreisen
nach Fig.2B, während der Inverter G3 dem ·»»
logischen Grundschaltkreis nach F i g. 2A entspricht. Die Gatter G4, G5, G6 und G7 sind Inverter, welche für
eine logische Konversion erforderlich sind.
In F i g. 7 werden als Produkt oder Summe von drei Eingangssignalen Si, S2 und S3 vier logische Signale W, "5
X, Yund Zerzeugt Das Signal Wist das UND-Signal
der Eingangssignale Si, S2 und S3. Die Eingangssignale
Si, Sz und S3 werden durch die logischen Grundschaltkreise
Gi, Gi und G3 bezüglich ihres Vorzeichens
umgedreht. Die Ausgangssignale An, A12, A13 dieser
Schaltkreise sind miteinander verbunden am Punkt czur
Bildung einer OR-Logik. Das OR-Ausgangssignal wird bezüglich seines Vorzeichen abermals gedreht durch
den logischen Grundschaltkreis Ga, wobei dann dieses
Signal den UND-Ausgang der Eingangssignale Si, S2
und S3 darstellt Das Ausgangssignal Xist das UND der
Eingangssignale Si und S* Diese Eingangssignale
werden in den logischen Schaltkreisen Gi und Gi
bezüglich ihres Vorzeichens umgedreht Die Ausgangssignale Au und A12 von diesen logischen Grundschalt- <>o
kreisen werden am Punkt d miteinander verbunden zur Bildung einer OR-Logik. Das so erhaltene OR-Ausgangssignal
wird abermals bezüglich seines Vorzeichens umgedreht im logischen Grundschaltkreis Gj. Auf diese
Weise ergeben die Eingangssignale Si und Si einen f>5
UND-Ausgang. Weiterhin ist das Ausgangssignal ydas
OR der Eingangssignale Si und S2. Die Eingangssignale
Si und S2 werden in den logischen Grundschaltkreisen
G\ und G2 bezüglich des Vorzeichens umgedreht. Die
Ausgangssignale Bw und Bn werden an Punkt e
entsprechend einer UND-Logik zusammengeführt. Das UN D-Ausgangssignal wird weiterhin bezüglich des
Vorzeichens umgedreht durch den logischen Grundschaltkreis Ge. Die Eingangssignale Si und S2 ergeben
also einen OR-Ausgang. Letztlich stellt das Ausgangssignal Z das OR der Eingangssignale Si, S2 und S3 dar.
Die Signale Si, S2 und S3 werden bezüglich ihres
Vorzeichens in den logischen Grundschaltkreisen Gi, G2 und G3 umgedreht. Die Ausgangssignale Bn, Bn und
ßi3 dieser logischen Grundschaltkreise werden an Punkt
/zusammengeführt. Das UND-Ausgangssignal wird im logischen Grundschaltkreis G7 bezüglich seines Vorzeichens
umgekehrt. Auf diese Weise ergeben die Eingangssignale Si, S2 und S3 einen OR-Ausgang. Die
logische Umsetzung dieser Signale basiert auf der Theorie von De M ο r g a n.
Wie sich aus dem Schaltkreis gemäß F i g. 7 ergibt, können die logischen Schaltkreise gegenüber den
bekannten Schaltkreisen wesentlich vereinfacht werden. Dies wird anhand der F i g. 8 verdeutlicht, die einen
Schaltkreis zeigt, welcher demjenigen nach F i g. 7 äquivalent ist.
Da die logischen Grundschaltkreise G'i, G2 und G 3
jeweils Ausgänge aufweisen, bei denen entsprechend den Pfeilen in F i g. 1 der Strom in beiden Richtungen zu
fließen vermag, sind die logischen Grundschaltkreise G8,
Gg, Gio und Gn absolut notwendig, um die UND- oder
OR-Ausgänge der Eingangssignale S'i, S2 und S3 zu
erhalten. Da beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 die Ströme durch die Ausgangsstufen der logischen
Grundschaltkreise G\, G2 und G3 jeweils nur in einer
Richtung fließen, können die UND- oder OR-Ausgänge erhalten werden durch einfaches Verbinden der
Ausgangsanschlüsse. Dies bedeutet also, daß die Zahl der logischen Grundschaltkreise zur Bildung eines
logischen Schaltkreises beträchtlich vermindert werden kann, was eine Kostenverminderung bei der Herstellung
solcher Schaltkreise bedeutet.
Nachfolgend seien noch einmal die Vorteile zusammengestellt, die mit den erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen
erzielbar sind:
Der Ausgangsstrom der logischen Grundschaltkreise kann jeweils nur in einer Richtung fließen, wodurch es
möglich ist, die logischen Operationen OR und UND durch ν Verbinden der Ausgänge der logischen
Grundschaltkreise auszuführen.
Werden die logischen Grundschaltkreise integriert dann können die Isolationsbereiche, welche im integrierten
Schaltkreis erforderlich sind, reduziert werden. Es ist auf diese Weise möglich, zahlreiche Grundschaltkreise
in einem Typbereich unterzubringen.
Durch Verwendung einer verdrahteten Ausgangslogik wird die Anzahl der Stufen vermindert, was zu einer
Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit führt
Die Verminderung der Anzahl der erforderlichen Stufen führt weiterhin dazu, daß der Gesamtstromverbrauch
des Schaltkreises vermindert wird. Werden die logischen Schaltkreise mit einer Konstantstromquelle
gespeist dann ist es möglich, den Wert des Stromverbrauchs nach der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit
auszurichten.
Die logischen Grundschaltkreise können unter Verwendung eines bipolaren Halbleiters hergestellt
werden. Es ist somit möglich, die vorliegenden logischen Schaltkreise zusammen herzustellen mit TTL-integrierten
Schaltkreisen und/oder integrierten Analogschalt-
kreisen auf dem gleichen Halbleitersubstrat. Ein weiterer Vorteil ist das günstige Muster eines
integrierten Schaltkreises, da die Ein- und Ausgänge des Schaltkreises so angeordnet werden können, daß sie
rechtwinklig zu den Verbindungskanälen verlaufen.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Logischer Schaltkreis bestehend aus mindestens zwei logischen Grundschaltkreisen, von denen jeder
mindestens zwei Ausgangsanschlüsse aufweist, die stets einen zueinander unterschiedlichen binären
logischen Schaltzustand haben, wobei mindestens zwei gleichartige Ausgangsanschlüsse mindestens
zweier Grundschaltkreise zur Ausführung einer logischen Schaltoperation direkt miteinander verbunden
sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Grundschaltkreis beim ersten
logischen Schaltzustand am ersten Ausgangsanschluß (A) der Strom in eine Richtung fließt,
während am anderen Ausgangsanschluß (B) ein Stromfluß unterbunden ist und bein zweiten
logischen Schaltzustand am anderen Ausgangsanschh'ß
(B) der Strom in eine Richtung fließt, die derjenigen des Stroms am ersten Ausgangsanschluß
(A) beim ersten Schaltzustand entgegengesetzt ist, während am ersten Ausgangsanschluß (A) ein
Stromfluß unterbunden ist, und bei jedem Grundschaltkreis der Kollektor eines Inverter-Transistors
(1), dessen Emitter an einem Pol einer Speisespannungsquelle und dessen Basis an einem Eingangsanschluß
[IN (A)] liegt, mit der Basis mindestens eines Ausgangstransistors (4) verbunden ist, die über einen
Widerstand (3) mit dem anderen Pol (V1x) der
Speisespannungsquelle verbunden ist, dieser Ausgangstransistor (4) mit seinem Kollektor an dem
anderen Pol (Vcc) und mit seinem Emitter am ersten
Ausgangsanschluß (A) liegt, während zwischen dem anderen Ausgangsanschluß (B) und dem Kollektor
des Inverter-Transistors (1) mindestens eine Diode (5) geschaltet ist, die mit ihrer Kathode mit diesem
Kollektor verbunden ist
2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektor des Inverter-Transistors
(1) und der Basis des Ausgangstransistors (4) eine Diode (2) geschaltet ist, die mit ihrer
Kathode mit dem Kollektor des Inverter-Transistors (1) verbunden ist
3. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Basis des Inverter-Transistors
(1) und dessen Emitter ein Widerstand (6) geschaltet ist
4. Schaltkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des Inverter-Transistors
(1) und dem Eingangsanschluß [IN(A)] ein Widerstand (6") geschaltet ist.
5. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangstransistor (4) mehrere
jeweils mit ersten Ausgangsanschlüssen (A, A', A") verbundene Emitter aufweist. γ>
6. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kollektor des Inverter-Transistors
(1) mehrere Dioden (5,5', 5") verbunden sind, deren Anoden jeweils an einem anderen Ausgangsanschluß (B, B', B") liegen. mi
7. Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Ausgangstransistors
(4) mit einem zweiten Eingangsanschluß [IN (^verbunden ist.
8. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 7, .<">
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Ausgangstransistoren (4,4') und dazu in Serie je ein
Widerstand (3, 3') in Parallelschaltung zwischen der Speisespannungsquelle (V1x) und dem Kollektor des
Inverter-Transistors (I) geschaltet sind.
9. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Inverter-Transistor
(1) ein Shottky-clamp-Transistor und die Dioden Shottky-Dioden sind.
10. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Emitter des Inverter-Transistors (1) an Masse liegt
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50075449A JPS52159A (en) | 1975-06-23 | 1975-06-23 | Fundamental logic circuit |
JP50120290A JPS5244534A (en) | 1975-10-07 | 1975-10-07 | Logic circuit |
JP50120289A JPS5244550A (en) | 1975-10-07 | 1975-10-07 | Basic logic circuit |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2628210A1 DE2628210A1 (de) | 1976-12-30 |
DE2628210B2 DE2628210B2 (de) | 1978-12-07 |
DE2628210C3 true DE2628210C3 (de) | 1979-08-09 |
Family
ID=27301822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2628210A Expired DE2628210C3 (de) | 1975-06-23 | 1976-06-23 | Logischer Schaltkreis mit einer Vielzahl von Einzelschaltkreisen |
Country Status (6)
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---|---|
US (1) | US4107547A (de) |
CA (1) | CA1069591A (de) |
DE (1) | DE2628210C3 (de) |
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GB (1) | GB1557010A (de) |
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
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US4415817A (en) * | 1981-10-08 | 1983-11-15 | Signetics Corporation | Bipolar logic gate including circuitry to prevent turn-off and deep saturation of pull-down transistor |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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1976
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- 1976-06-18 GB GB25433/76A patent/GB1557010A/en not_active Expired
- 1976-06-21 NL NLAANVRAGE7606688,A patent/NL169662C/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-06-22 FR FR7618923A patent/FR2315805A1/fr active Granted
- 1976-06-23 DE DE2628210A patent/DE2628210C3/de not_active Expired
Also Published As
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GB1557010A (en) | 1979-12-05 |
CA1069591A (en) | 1980-01-08 |
DE2628210A1 (de) | 1976-12-30 |
NL7606688A (nl) | 1976-12-27 |
NL169662C (nl) | 1982-08-02 |
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FR2315805B1 (de) | 1981-12-24 |
FR2315805A1 (fr) | 1977-01-21 |
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