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Dokumentenidentifikation DE4228276C1 19.05.1993
Titel Treiberstufe für Logikschaltungen
Anmelder Siemens AG, 8000 München, DE
Erfinder Schrabal, Gerhard, Dipl.-Ing., Leuven, BE
DE-Anmeldedatum 26.08.1992
DE-Aktenzeichen 4228276
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.05.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.05.1993
IPC-Hauptklasse H03K 19/082
IPC-Nebenklasse H03K 19/003   H03K 5/02   
Zusammenfassung Treiberstufe mit einem durch ein Eingangssignal (1) angesteuerten ersten Transistor (2), dessen Emitter an ein erstes Versorgungspotential (3) angeschlossen ist und dessen Kollektor den Ausgang (4) der Treiberstufe bildet, bei der der Ausgang (4) der Treiberstufe über eine Diode (5) mit dem Emitter eines zweiten Transistors (6) verbunden ist, dessen Kollektor an ein zweites Versorgungspotential (7) angeschlossen ist und dessen Basis zum einen über eine Stromquelle (8) mit dem zweiten Versorgungspotential (7) und zum anderen über mindestens eine weitere Diode (9, 10, 11) mit dem ersten Versorgungspotential (3) gekoppelt ist und zwischen das erste Versorgungspotential (3) und einen Anschluß der weiteren Diode(n) (9, 10, 11) die Emitter-Strecke eines durch das Eingangssignal (1) angesteuerten dritten Transistors (12) geschaltet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Treiberstufe für Logikschaltungen, mit einem durch ein Eingangssignal angesteuerten Transistor, dessen Emitter an ein erstes Versorgungspotential angeschlossen ist und dessen Kollektor den Ausgang der Treiberstufe bildet.

Derartige Treiberstufen weisen einen sogenannten "offenen Kollektor-Ausgang" (Open Collector) auf und sind beispielsweise aus U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik, 5. Auflage 1980, S. 161f bekannt. Eine andere Art von Treiberstufe enthält eine Gegentaktendstufe und ist ebenfalls in der zuvor genannten Veröffentlichung beschrieben. Je nach Anwendungsfall wird eine der beiden Arten von Treiberstufen entsprechend den jeweiligen Vor- und Nachteilen bevorzugt. Aufgrund der jeweils spezifischen Eigenschaften ist jedoch ein Austausch beider Arten gegeneinander bei den meisten Anwendungen nicht ohne weiteres möglich. Daher sind z. B. für Anordnungen, bei denen beide Arten verwendet werden, jeweils auch Logikschaltungen mit unterschiedlichen Treiberstufen erforderlich, was zu einem höheren Schaltungsaufwand führt. Es wären also Treiberstufen zweckmäßig, die in gleicher Weise als Gegentaktendstufe und als Open-Collector-Stufe betrieben werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine derartige Treiberstufe bereitzustellen.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Treiberstufe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die in der einzigen Figur der Zeichnung gezeigte Treiberstufe für Logikschaltungen besteht aus einem durch ein Eingangssignal 1 angesteuerten npn-Transistor 2, dessen Emitter an ein negatives Versorgungspotential 3 angeschlossen ist und dessen Kollektor den Ausgang 4 der Treiberstufe bildet. Der Ausgang der Treiberstufe ist über eine Diode 5 in Durchlaßrichtung mit dem Emitter eines zweiten Transistors 6 verbunden, dessen Kollektor an ein positives Versorgungspotential 7 angeschlossen ist und dessen Basis zum einen über eine Stromquelle 8 mit dem positiven Versorgungspotential 7 und zum anderen über zwei in Reihe geschaltete Dioden 9, 10 sowie eine Zenerdiode 11 mit dem negativen Versorgungspotential 3 gekoppelt ist. Der Zenerdiode 11 ist die Emitter-Kollektor- Strecke eines ebenfalls durch das Eingangssignal 1 angesteuerten npn-Transistors 12 parallel geschaltet. Dazu ist der Emitter des npn-Transistors 12 mit dem negativen Versorgungspotential 3 und der Kollektor mit dem Abgriff zwischen der Diode 10 und der Zenerdiode 11 verbunden. Die Basen der beiden npn-Transistoren 2 und 12 werden über jeweils einen lnverter 16 bzw. 17 mit dem Eingangssignal 1 beaufschlagt.

In Weiterbildung der Erfindung ist ein npn-Transistor 13 vorgesehen, dessen Kollektor mit dem Kollektor des npn- Transistors 12 und dessen Emitter mit dem negativen Versorgungspotential 3 verschaltet ist. Der npn-Transistor 13 wird über seine Basis mittels einer Überwachungseinrichtung mit steigendem Kollektorstrom des npn-Transistors 6 durchgesteuert.

Die Überwachungseinrichtung besteht aus einem zwischen den Kollektor des npn-Transistors 6 und das positive Versorgungspotential 7 geschalteten Meßwiderstand 14 sowie aus einem mit seiner Basis-Emitterstrecke dem Meßwiderstand 14 parallel geschalteten npn-Transistor 15, dessen Kollektor mit der Basis des npn-Transistors 13 verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Treiberstufe besteht aus einer herkömmlichen Open-Collector-Stufe, ergänzt durch eine invers geschaltete Last (Pull-Up). Die Spannung zwischen dem Ausgang 4 und dem negativen Versorgungspotential 3 wird bei der gezeigten Schaltung durch die Zenerdiode 11 festgelegt. Dabei hebt der Spannungsabfall über den beiden Dioden 9 und 10 die an der Diode 5 und an der Basis-Emitter-Strecke des npn-Transistors 6 abfallenden Spannungen auf. Die Überwachungsschaltung in Verbindung mit dem npn- Transistor 13 begrenzt den zulässigen Ausgangsstrom (Fan- Out), wobei die Strombegrenzung bei einem Potential am Ausgang 4, das kleiner ist als das negative Versorgungspotential 3, unwirksam ist. Dadurch steht ein wesentlich größerer Strom zur Verfügung, um ein negatives Ausgangspotential schnell zu kompensieren. Die schaltbare Last umfaßt die hochsperrfähige Diode 5, wodurch der Ausgang 4 auch mit Potentialen größer als das positive Versorgungspotential 7 verbunden werden kann und somit ein Open-Collector-Ausgang gegeben ist.

Die erfindungsgemäße Treiberstufe kann also sowohl als Open-Collector-Ausgangs stufe, als auch als übliche TTL- Ausgangsstufe eingesetzt werden. Zusätzlich zeichnet sich die Treiberstufe dadurch aus, daß der Ausgang 4 gegen die Wirkung evtl. anliegender negativer Potentiale weitgehend geschützt ist. Es wird dadurch vermieden, daß bei integrierten Schaltungen eine Fehlfunktion aufgrund der Aufhebung der Sperrschichtisolation auftritt.


Anspruch[de]
  1. 1. Treiberstufe für Logikschaltungen mit einem durch ein Eingangssignal (1) angesteuerten ersten Transistor (2), dessen Emitter an ein erstes Versorgungspotential (3) angeschlossen ist und dessen Kollektor den Ausgang (4) der Treiberstufe bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (4) der Treiberstufe über eine Diode (5) mit dem Emitter eines zweiten Transistors (6) verbunden ist, dessen Kollektor an ein zweites Versorgungspotential (7) angeschlossen ist und dessen Basis zum einen über eine Stromquelle (8) mit dem zweiten Versorgungspotential (7) und zum anderen über mindestens eine weitere Diode (9, 10, 11) mit dem ersten Versorgungspotential (3) gekoppelt ist und daß zwischen das erste Versorgungspotential (3) und einen Anschluß der weiteren Diode(n) (9, 10, 11) die Emitter-Strecke eines durch das Eingangssignal (1) angesteuerten dritten Transistors (12) geschaltet ist.
  2. 2. Treiberstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter-Kollektor-Strecke des dritten Transistors (12) die Emitter-Kollektor-Strecke eines durch eine Überwachungseinrichtung (14, 15) in Abhängigkeit von dem Kollektorstrom des zweiten Transistors (6) ausgesteuerter vierter Transistor (13) parallel geschaltet ist.
  3. 3. Treiberstufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung einen zwischen den Kollektor des zweiten Transistors (6) und das zweite Versorgungspotential (7) geschalteten Meßwiderstand (14) und einen mit seiner Basis-Emitter-Strecke den Meßwiderstand (14) parallelgeschalteten fünften Transistor (15), dessen Kollektor mit der Basis des vierten Transistors (13) verbunden ist, aufweist.
  4. 4. Treiberstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Emitter-Kollektor-Strecke des dritten Transistors (12) parallel liegende Diode eine Zenerdiode (11) ist.






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