Technisches GebietTechnical field
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Vorrichtung zur
Reduzierung der kapazitiven Belastung eines mit Bustreibern
beschalteten Datenbusses gemäß dem Oberbegriff von Pa
tentanspruch 1. Mit einer solchen Vorrichtung soll die durch
die kapazitive Belastung eines solchen Datenbusses begrenzte
Übertragungsgeschwindigkeit erhöht werden. Diese Belastung ist
bedingt durch die Kapazität der in den Bustreibern vorgegebe
nen Treibertransistoren. Diese Kapazität beträgt ca. 10 pF pro
Treiberstufe. Die unerwünschte kapazitive Belastung vermindert
die Busimpedanz und führt zu höheren Strömen, höherem Neben
sprechen, höherem Verlust und niedrigerer Signalgeschwindig
keit.The invention is based on a device for
Reduction of the capacitive load of a bus driver
connected data bus according to the generic term of Pa
claim 1. With such a device, the through
limited the capacitive load of such a data bus
Transmission speed can be increased. This burden is
due to the capacity specified in the bus drivers
NEN driver transistors. This capacity is approximately 10 pF per
Driver stage. The undesirable capacitive load is reduced
the bus impedance and leads to higher currents, higher secondary
speak, higher loss and lower signal speed
speed.
Stand der TechnikState of the art
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus dem von
R.V. Balakrishnan in National Semiconductor Corp. Application
Note 458 publizierten Aufsatz "The Proposed IEEE 896 Futurebus
- A Solution to the Bus driving Problem" bekannt. Bei der be
kannten Vorrichtung wird eine Reduktion der kapazitiven
Belastung des Datenbusses durch eine Schottky-Diode erreicht,
welche in Serie mit dem Kollektoranschluß geschaltet am Aus
gang eines Treibertransistors eines Bustreibers angeordnet
ist. Die Kapazität des Treibertransistors wird auf diese Weise
im Zustand des Nichtsendens der Treiberstufe durch die kleine
serielle Kapazität der Schottky-Diode vom Datenbus getrennt.
Hierdurch wird zwar die kapazitive Belastung des Datenbusses
verringert, jedoch ein Spannungssprung an den ausgesendeten
Signalen hervorgerufen. Der ca. 1 Volt betragende Spannungs
sprung vermindert die Schwingungsfähigkeit des Datenbusses und
bedingt einen zusätzlichen Energieverlust am Bustreiber,
wodurch der Einbau des Bustreibers in einen Chip wesentlich
erschwert wird.A device of the type mentioned is from the
R.V. Balakrishnan in National Semiconductor Corp. Application
Note 458 published essay "The Proposed IEEE 896 Futurebus
- A Solution to the Bus Driving Problem "
Known device is a reduction in capacitive
The data bus is loaded by a Schottky diode,
which is connected in series with the collector connection on the off
arranged a driver transistor of a bus driver
is. The capacitance of the driver transistor is increased in this way
in the state of the driver stage not being sent by the small one
serial capacitance of the Schottky diode separated from the data bus.
This does indeed increase the capacitive load on the data bus
reduced, but a voltage jump on the transmitted
Signals caused. The voltage of approximately 1 volt
jump reduces the vibration ability of the data bus and
causes an additional loss of energy at the bus driver,
whereby the installation of the bus driver in a chip is essential
is difficult.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, löst
die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art an
zugeben, welche eine Reduktion der kapazitiven Belastung eines
mit Bustreibern beschalteten Datenbusses ohne Spannungssprung
an den von den Bustreibern ausgesendeten Signalen ermöglicht.The invention as defined in claim 1 solves
the task of a device of the type mentioned
admit a reduction in the capacitive load on a
data bus connected to bus drivers without voltage jump
on the signals sent by the bus drivers.
Die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
daß bei verringerter kapazitiver Belastung des Datenbusses
der Energieverbrauch erheblich reduziert und die Schwingungs
fähigkeit des Datenbusses nicht herabgesetzt wird. Zudem benö
tigt sie lediglich ein vergleichsweise langsames Schaltele
ment, welches eine gegenüber der Übertragungszeit eines Si
gnals vergleichsweise große Schaltzeit von etwa 50 ns aufwei
sen darf.The device according to the invention is characterized in that
that with a reduced capacitive load on the data bus
the energy consumption is significantly reduced and the vibration
ability of the data bus is not reduced. In addition,
it only takes a comparatively slow shift
ment, which one compared to the transmission time of a Si
gnals comparatively long switching time of about 50 ns
may eat.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung
beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei
zeigt die einzige Figur ein Schaltbild eines mit Bustreibern
beschalteten Datenbusses, bei dem kapazitive Belastung durch
in die Bustreiber integrierte Vorrichtungen nach der Erfindung
reduziert wird.
The invention is described below with reference to a drawing
described embodiment explained in more detail. Here
the only figure shows a circuit diagram of one with bus drivers
connected data bus, in which capacitive load through
devices integrated in the bus driver according to the invention
is reduced.
Weg zur Ausführung der ErfindungWay of carrying out the invention
In der Figur bezeichnet B den über Abschlußwiderstände R T an
Gleichspannungsquellen U T gelegten Datenbus. Mit dem Datenbus
B verbunden sind gleichartig aufgebaute Vorrichtungen C nach
der Erfindung. Diese Vorrichtungen enthalten jeweils einen
Treibertransistor T eines Bustreibers, einen Empfänger R, ein
Schaltelement S und eine als lichtemittierende Diode oder
Laserdiode ausgebildete raschwirkende Lichtquelle Q. Der Trei
bertransistor T ist mit seinem Kollektor an das eine Ende des
Schaltelementes S und mit seinem Emitter auf Erdpotential ge
führt. An der Basis des Treibertransistors T stehen durch
einen Pfeil angedeutete, auf den Datenbus zu führende Signale
an. Das vom Treibertransistor T abgewandte Ende des Schaltele
mentes S ist mit dem Datenbus B verbunden. Der Datenbus B
seinerseits ist mit dem Signale des Datenbusses B aufnehmendem
Empfänger R der Vorrichtung C verbunden. Die bei Betrieb der
Vorrichtung C wirkenden natürlichen Kapazitäten des Schaltele
mentes S bzw. des Treibertransistors T sind mit C S bzw. C T be
zeichnet.In the figure, B denotes the data bus connected to terminating resistors R T at DC voltage sources U T. Devices C of the same design according to the invention are connected to the data bus B. These devices each contain a driver transistor T of a bus driver, a receiver R , a switching element S and a fast-acting light source Q designed as a light-emitting diode or laser diode. The driver transistor T is ge with its collector to one end of the switching element S and with its emitter to ground potential. At the base of the driver transistor T there are signals indicated by an arrow which are to be routed to the data bus. The end of the switching element S facing away from the driver transistor T is connected to the data bus B. The data bus B in turn is connected to the receiver R of the device C receiving the signals of the data bus B. The natural capacitances of the switching element S or the driver transistor T acting during operation of the device C are marked with C S or C T be.
Das Schaltelement S weist einen steuerbaren Widerstand mit
einer gegenüber dem Treibertransistor T des Bustreibers ge
ringen Kapazität auf. Vorzugsweise ist das Schaltelement S als
lichtabhängiger Widerstand ausgebildet und wird dann, wie aus
der Figur ersichtlich ist, über die raschwirkende Lichtquelle
Q als Aktivierungselement angesteuert. Es ist jedoch auch
möglich, das Schaltelement S als vorzugsweise amorphen Halb
leiter bzw. als spannungsabhängigen oder magnetfeldabhängigen
Widerstand auszubilden.The switching element S has a controllable resistor with a capacity compared to the driver transistor T of the bus driver. The switching element S is preferably designed as a light-dependent resistor and is then, as can be seen from the figure, controlled via the fast-acting light source Q as an activation element. However, it is also possible to design the switching element S as a preferably amorphous semiconductor or as a voltage-dependent or magnetic field-dependent resistor.
Die Funktionsweise der Vorrichtung nach der Erfindung ist wie
folgt: Die Lichtquelle Q wird aktiviert, sobald der Bustreiber
Signale auf den Datenbus B senden soll. Dies kann durch ein
Signal bewirkt werden, welches von einer den Datentransport im
Datenbus B steuernden Einheit erzeugt wird. Das bei der Akti
vierung der Lichtquelle Q erzeugte Licht führt das zuvor im
hochohmigen Zustand befindliche und als lichtabhängiger Wider
stand ausgebildete Schaltelement S in den niederohmigen Zu
stand, so daß die im Treibertransistor T des Bustreibers ver
stärkten Signale über das nun niederohmige Schaltelement S in
den Datenbus B eingespeist werden können. Da das Schaltelement
S während der gesamten Dauer dieser Signalübertragung im
niederohmigen Zustand verbleibt, sind die Anforderungen an
dessen Schaltzeit nicht kritisch und können typischerweise 50 ns
betragen. Schaltzeiten, die wie bei Schottkydioden im Be
reich der Signalübertragungsgeschwindigkeit liegen, sind daher
nicht erforderlich. Ist die Signalübertragung beendet, so wird
die Lichtquelle Q zum Erlöschen gebracht und das Schaltelement
S in seinen hochohmigen Zustand überführt.The functioning of the device according to the invention is as follows: The light source Q is activated as soon as the bus driver is to send signals on the data bus B. This can be brought about by a signal which is generated by a unit which controls the data transport in the data bus B. The light generated during the acti vation of the light source Q leads the switching element S that was previously in the high-resistance state and was designed as a light-dependent counter in the low-resistance state, so that the signals in the driver transistor T of the bus driver are amplified via the now low-resistance switching element S in the Data bus B can be fed. Since the switching element S remains in the low-resistance state for the entire duration of this signal transmission, the requirements for its switching time are not critical and can typically be 50 ns. Switching times which, like Schottky diodes, are in the range of the signal transmission speed are therefore not necessary. When the signal transmission has ended, the light source Q is extinguished and the switching element S is brought into its high-resistance state.
Da die Kapazität C S des Schaltelementes S im hochohmigen Zu
stand um mindestens eine Größenordnung kleiner ist als die
Kapazität C T des Treibertransistors, ist auf diese Weise eine
erhebliche Reduktion der kapazitiven Aufladung des Datenbusses
gewährleistet. Da zudem am Schaltelement S an den ausgesende
ten Signalen ein Spannungssprung von lediglich 0,1 V auftritt,
ist gleichzeitig äußerst geringer Energieverbrauch sicherge
stellt. Daher läßt sich die Vorrichtung nach der Erfindung
mit großem Vorteil zusammen mit den Treibertransistoren,
welche wie in der Figur dargestellt ist, als Bipolar-Transi
storen, aber beispielsweise auch als FET-Transistoren ausge
bildet sein können, auf einen Chip integrieren.Since the capacitance C S of the switching element S in the high-resistance state was at least one order of magnitude smaller than the capacitance C T of the driver transistor, a considerable reduction in the capacitive charging of the data bus is ensured in this way. Since, in addition, a voltage jump of only 0.1 V occurs on the emitted signals at the switching element S , extremely low energy consumption is ensured at the same time. Therefore, the device according to the invention can with great advantage together with the driver transistors, which is shown in the figure, as bipolar transistors, but can also be formed, for example, as FET transistors, on a chip.