DE1929144C - Paritätsschaltung in ECL-Technik mit kurzer Laufzeit - Google Patents

Description

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Für eine Ausführung in integrierter Technik ist auch Am Kollektor des an der Basis gesteuerten Traii-

derhohe Bedarf an Klemmen sehr nachteilig. sistors entsteht das invertierte Eingangssignal, wäh-

Günstigere Anordnungen in bezug auf Aufwand rend am Kollektor des andereen Transistors das

und benötigter Klemmenzahl erhält man, wenn die Eingangssignal in seiner Normalform zur Ver-

Teilschaltung ohne inverse Eingangssignale und da- 5 fügung steht Da der von der Stromquelle im Emit-

mit auch ohne inverse Ausgang^signale auskommt. terkreis eingeprägte Strom zwischen den beiden

_Ein Beispiel dafür ist der Aufbau von 2-Bit-Teil- Transistoren durch die Eingangsspannung an der

schaltungen aus Antivalenzgliedern (exklusives Basis des einen Transistors umgeschaltet wird,

ODER)- Nachteilig ist die im allgemeinen höhere spricht man auch von einem spannungsgesteuerten

Stufenzahl. i„ Stromschalter. Die Konstantstromquelle wird häufig

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine durch einen einfachen Vorwiderstand ersetzt, dessen Paritätsschaltung (Teilschaltung) anzugeben, die, wie Wert wesentlich größer als der Wert der Kollektorschon teilweise angedeutet, 3 Bit gleichzeitig ver- widerständeist.

arbeiten kann, die Eingangssignale nur in einer Form Die nächste Ausbaustufe der ECL-Schaltkreise ist

(normal oder invertiert) benötigt, eine geringe, mög- _i5 unter der Bezeichnung »Serienkopplung« (series

liehst nur einer VerknüpfungsgHedlaufzeit ent- gating) bekannt (vgl. »The Electronic Engineer«,

sprechende Laufzeit besitzt und eine niedrige Strom- November 1967, S. 56 bis 60). Hierbei werden die

aurnahrne aufweist. Die Paritätsschaltung soll ferner Kollektorwiderstände der Grundschaltung durch

in der sogenannten ECL-Schalikreistechnik aus- weitere Stromschalter der beschriebenen Art ersetzt,

gefiihn sein. ₂₀ L_{egt man nun an} <jj_e S.teuereingänge der neu hinzu-

Gem;i'5 der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gekommenen Stromschalter der »oberen logischen gelöst. daß das Paritätsbit ieweik für drei Eingangs- Ebene« gemeinsam ein Signal α und an den Steuersignale gebildet wird und daß drei Slromschalter mit eingang der bisherigen »unteren logischen Ebene« ein jeweils zwei emittergekoppelten Transistoren vor- Signal b~ an, so lassen sich entsprechend den vier Ausgesehen sind, wobei an der Basis jeweils eines Tran- 25 gangen der oberen logischen Ebene vier verschiedene sistors eines jeden Stromschalters eines von zwei der logische Funktionen realisieren. Andere logische Verdrei Ewgangssignale anliegt und die Basis des jeweils knüpfungen der Signale α und b, nämlich die Funkanderen Transistors an einem festen Potential lieet, tionen Äquivalenz und Antivalenz ergeben sich in an daß &.·: Kollektoren jeweils eines Transistors alfer sich bekannter Weise dadurch, daß jeweils die Koldrei S; romschalter zu einem ersten und einem zwei- 30 lektoren der an der Basis angesteuerten und der an ten Koppelpunkt zusammengefaßt sind, daß die der Basis festgelegten Transistoren verschiedener Koppi !punkte jeweils über "die Parallelschaltung Stromschalter der oberen logischen Ebene miteineiner m Durchlaßrichtung geschalteten Diode und ander verbunden werden (vgl. Datenblatt MC 1010. eines Widerstandes mit dem Bezugspotential und MC 1219 der Motorola Semiconductor Products Inc., einer der Basen zweier weiterer Transistoren ver- 35 Ausgabe Nov. 1967).

bunden sind, deren Kollektoren mit dem Bezugs- Von den beschriebenen Schaltungsprinzipien wird

potential und deren Emitter mit der gemeinsamen auch bei der vorliegenden Paritätsschaltung Ge-

Ausfv.ügsklemme und über einen gemeinsamen brauch gemacht, wie der linke Teil der F i g. 1 zeigt.

Widerstand mit dem negativen Pol der Betriebs- Die Stromschalter der oberen logischen Ebene wer-

spannungsquelle verbunden sind, daß der erste 40 den durch die Transistoren Tl und Tl bzw. Γ3 und

Stromschalter im Kollektorkreis des mit dem dritten 7" 4 gebildet. Die Steuereingänge an den Transistoren

Eingangssignal beaufschlagten Transistors und der Tl und T3 sind zusammengelegt und werden über

zweite Stromschalter im Kollektorkreis des an seiner die Eingangsklemme α durch das gleichnamige

Basi-, festgelegten Transistors eines vierten Strom- Signal α angesteuert. Die Basisanschlüsse der beiden

schalters liegen und daß die Emitter der Transistoren 45 anderen Transistoren Tl und Γ 4 liegen gemeinsam

des dritten und vierten Stromschalters jeweils an Quel- an einem festen Potential -URl, das gegen das

len annähernd konstanten Stroms angeschlossen sind. Bezugspotential UO beispielsweise eine Spannung

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter- von etwa 1,2 V aufweist,

ansprüchen gekennzeichnet. Die Stromschalter mit den Transistoren Γ1, Tl

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungs- 5° bzw. Γ3, Γ 4 sind in die Kollektorkreise weiterer

beispiel der Erfindung im folgenden näher erläutert. Transistoren Γ5 bzw. Γ6 eingeschleift. Diese Tran-

Die bekannte Grundschaltung der ECL-Schalt- sistoren bilden wieder einen Stromschalter der bekreistechnik ist ein DifTerentialverstärker mit zwei schriebenen Art, d. h., ihre Emitter sind miteinander an ihrem Emitter verbundenen npn-Transistoren. Die verbunden und über eine aus dem Transistor Tl Emitter sind über eine Stromeinprägung an den- 55 mit seiner auf dem Potential —UR3 festgehaltenen negativen Pol der Betriebsspannungsquelle an- Basis und dem Widerstand R1 bestehende Einrichgeschlossen. Die jedem der beiden Transistoren ein- tung zur Erzeugung eines konstanten Stroms an den zein zugeordneten Kollektorwiderstände liegen am negativen Pol — UE der Betriebsspannungsquelle gepositiven Pol, der im allgemeinen das Bezugspoten- legt. Die Basis des Transistors Γ6 ist mit dem festen tial bildet. Die Basis des einen der beiden Transisto- 60 Potential -UR2 (z.B. 2,4V gegen das Bezugsren liegt an einem festen Potential. Das binäre potential) verbunden. Der Basis des Transistors TS Steuersignal an der Basis des anderen Transistors ist ein Emitterfolger mit dem Transistor Γ8 vorwird so gewählt, daß es in dem einen Zustand geschaltet, der die Steuerspannung b* {b*f^b (logische »1«) ein wenig positiver und in dem an- — 1,2VoIt) für den Transistor Γ5 gegenüber dem deren Zustand (logische »0«) ein wenig negativer als 63 Eingangssignal b an der Klemme b potentialmäßig das feste Potential ist. Derjenige Transistor, an dessen um einen geeigneten Betrag verschiebt. Für die Basis das positivere Potential liegt, ist jeweils lei- Potentialverschiebung des Eingangssignals b sind tend, während der andere gesperrt ist. auch andere Schaltungsanordnungen bekannt.

Die Kollektoren der Transistoren Π und T 4 bzw. sind dabei an ein festes Potential zu legen, das der Tl und Γ3 sind jeweils miteinander verbunden und logischen »0« entspricht. st£

über die Widerstände R 2 bzw. Λ 3 an das Bezugs- Falls nicht auf Ungeradzahligkeit, sondern auf Ge- Fc

potential gelegt. Die Verbindungspunkte (Koppel- radzahligkeit der Einsen geprüft werden soll, muß ar

punkte) sind mit Kl und K 2 bezeichnet. Die den 5 nur die umgekehrte Zuordnung zwischen ζ bzw. ζ ga

Widerständen parallelgeschalteten Dioden verhin- und c bzw. c durch Vertauschen der an den Koppel- wi

dem, daß an den Widerständen ein höherer Span- punkten angeschlossenen Transistoren Γ9, ΓΙΟ des nungsabfall als etwa 0,7 Volt auftritt. durch das Eingangssignal c gesteuerten Stromschal-

Untersucht man zunächst einmal nur die logische ters gewählt werden. Man erhält dann
Funktion, die durch den bisher beschriebenen, im io

linken Teil der F i g. 1 dargestellten Schaltungsteil _ Q = c ■ ζ + c ■ ζ =

an den Koppelpunktcn realisiert wird, so ergeben a ■ t · c + a ■ b · c -\ a ■ Έ ■ c 4 abc.

sich die logischen Verknüpfungen Z = α · b + α·Έ

und ζ = a · Έ + α · b. Q wird also immer dann »1«, wenn die Zahl der

Tatsächlich sind, wie die Fig. 1 zeigt, der Kop- 15 Einsen an den Eingängen a, b und c gerade ist pelpunkt Kl mit dem Kollektor eines Transistors (ß-Schaltung).

79 und der Basis eines Transistors TIl und der An Stelle der Änderung der Zuordnungen von

Koppelpunkt Kl mit dem Kollektor eines Transistors Transistoren zu den Koppelpunkten Kl bzw. Kl ist Γ10 und der Basis eines Transistors Γ12 verbunden. es zweckmäßiger, die Basisanschlüsse beider Tran-Die Transistoren T9 und TlO bilden wiederum ao sistoren Γ5, Γ 6 oder Γ9, ΓΙΟ und das enleinen emittergekoppelten Stromschalter, der mit dem sprechende feste Potential an Anschlußklemmen zu Eingangssignal c gesteuert wird. Durch die erweiterte legen und die erforderliche Verbindung der Basis Kollektorkopplung entstehen nun die Teilsignale eines der beiden Transistoren des ausgewählten c ■ (a ■ b + ä · 5) und c · (α · 5 + ä · b). Beide Teil- Stromschalters mit dem festen Potential durch eine signale werden dann in den Ausgangsemitterfolgern as äußere Brücke herzustellen. Eine weitere Möglichkeil mit den Transistoren TIl und Γ12 und den gemein- besteht in der gemeinsamen Herausführung der Basissamen Arbeitswiderstand R4 durch ein sogenanntes anschlüsse der Transistoren Γ1 und Γ3 bzw. 7Tt »verdrahtetes ODER« (wired or) auf die Ausgangs- und Γ4. Durch die Wahl der Brücke bzw. des durch klemme P zusammengefaßt, so daß bei gleicher Be- das entsprechende Eingangssignal angesteuerten nennung des Ausgangssignals die gebildete logische 30 Transistors ist es ohne inneren Eingriff in den Funktion lautet: Schaltungsaufbau möglich, wahlweise die P- oder die

Q-Funktion zu bilden.

P = aij-c + a-5-c4ä-fec + äir Die einfache Art der Umwandlung einer P-Schal-

tung in eine Q-Schaltung erweist sich auch bei der

P ist daher immer dann gleich »1«, wenn die Zahl 35 Zusammenfassung von vier 3-Bit-Teilschaltungen zu der Einsen an den drei Eingängen α, b und c un- einem integrierten Baustein als sehr zweckmäßig, gerade ist (P-Schaltung). Eine nähere Untersuchung der Bedingungen bei der

Die Schaltungsanordnung erfordert nur eine Stu- Paritätsprüfung mit einer Kaskadenschaltung ähnfenlaufzeit. Wegen der Serien- und Kollektorkopp- lieh Fig. 2 aus 3-Bit-Teilschaltungen, auf die hier lung ist diese Laufzeit allerdings etwas größer als 40 nicht näher eingegangen werden soll, ergibt nämlich über ein Standard-NOR-OR-Glied der ECL-Technik. als allgemeine Regel: Ersetzt man in einer Gruppe Nimmt man für das Standard-Verknüpfungsglied eine von ursprünglich vier P-Schaltungen eine ungerade Laufzeit von knapp 3 ns an, so ergibt sich für die Anzahl davon (1 oder 3) durch Q-Schaltungen, _so 3-Bit-Teilschaltung gemäß der Erfindung eine Lauf- ergibt sich am Ausgang ein Paritätssignal bei einer zeit von etwa 4 ns. Gegenüber einer Schaltungs- 45 geraden Zahl von F<ⁿ=en in überprüften Datenwort anordnung aus NOR-Gliedern ist bei der vorgeschla- (Q-Signal). Entsprechend entsteht ein Paritätssignal genen Schaltungsanordnung der Stromverbrauch bei bei einer ungeraden Anzahl von Einsen an den Einsonst vergleichbarer Dimensionierung nur etwa halb gangen (P-Signal), wenn innerhalb der Vierergruppe so groß. Infolge der Beschränkung der Serienkopp- keine P-Schaltung, zwei P-Schaltungen oder alle vier lung auf zweistufige Anordnungen können wesentlich 50 durch Q-Schaltungen ersetzt sind,
größere Toleranzen bezüglich der Eingangssignale Aus der Fülle der sich hieraus ergebenden Kom-

und der festen Basispotentiale zugelassen werden, als binationsmöglichkeiten für den Aufbau eines intedies bei drei- oder mehrstufigen Anordnungen der grierten Bausteins mit vier 3-Bit-Teilschaltungen sind Fall wäre. für die praktische Ausführung wegen der geringsten

Für die praktische Ausführung wird vorgeschlagen, 55 Zahl zusätzlicher Anschlußklemmen alle die Fälle einen integrierten Baustein zur Paritätskontrolle über interessant, bei denen der Baustein aus drei nicht 9 Bit aufzubauen, der gemäß F i g. 2 aus vier 3-Bit- umschaltbaren Teilschaltungen einer bestimmten Art Teilschaltungen nach Fig. 1 besteht Der in Fig. 1 und einer umschaltbaren Teilschaltung besteht. Ein nicht dargestellte Spannungsteiler zur Erzeugung der derartiger Baustein läßt sich leicht an die jeweiligen festen Basispotentiale ist in dem 9-Bit-Baustein nur ·» Erfordernisse anpassen. Werden beispielsweise die einmal vorzusehen. Der Bawtein besitzt dann zehn drei direkt von den Eingangssignalen gesteuerten Logikklemmen und zwei Klemmen für die Stromver- Teilschaltungen als nicht umschaltbare P-Schaltungcn sorgung, er kann also beispielsweise in dem bekann- ausgeführt, so ist die vierte Teilschaltung zur VeT-ten »dual-in-line-Gehäuse« mit 14 Anschlußklemmen ■ arbeitung der Zwischenergebnisse bei der Prüfung untergebracht werden. t$ auf Ungeradzahligkeit ebenfalls als P-Schaltung. bei

Mit den 9-Bit-Bausteinen lassen sich umfang- der Prüfung auf Geradzahligkeit als Q-Schaltung zu reichere Schaltungsanordnungen zur Paritätskontrolle betreiben. Äquivalent hierzu ist der Ersatz aller zusammensetzen. Nicht benötigte Eingangsklemmen P-Schaltungen durch Q-Schalrungen und umgekehrt.

Es ist leicht einzusehen, daß die Eingangssignale statt in ihrer Normalform auch in der invertierten Form angeboten werden können. Dabei ändert sich am Ergebnis nichts, wenn eine gerade Zahl von Eingangssignalen durch die invertierten Signale ersetzt wird. Beim Ersatz einer ungeraden Zahl von Ein-

gangssignalen werden die Prüfungsergebnisse vertauscht.

Der Vollständigkeit wegen sei noch darauf hingewiesen, daß die 3-Bit-Teilschaltung gemäß F i g. 1 auch die Funktion des Summenausgangs eines VoIladdierers erfüllt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

daß die Basisanschlüsse beider Transistoren (Γ9, Patentansprüche: TlO) des dritten Stromschalters ohne sonstige interne Verbindungen mit äußeren Anschluß-

1. Paritätsschaltung in ECL-Technik mit kur- klemmen des Bausteins verbunden sind und das

zer Signallaufzeit, dadurch gekenn ζ eich- 5 zu dem dritten Stromschalter gehörende feste net, daß das Paritätsbit jeweils für drei Ein- Hilfspotential (— URl) ebentalls an eine An-

gangssignale (a, b, c) gebildet wird und daß drei schlußklemme gelegt ist.

Stromschalter mit jeweils zwei emittergekoppel- 5. Paritätsschaltung nach einem der An-

ten Transistoren (Tl, Tl bzw. Tb, TA bzw. T9, Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der

T10) vorgesehen sind, wobei an der Basis io Basis des gesteuerten Transistors (T5) des vierjeweils eines Transistors (Tl, T3, TlO) eines ten Stromschalters zur Verschiebung des Ein-

jeden Stromschalters eines von zwei der drei gangspotentials b mindestens um den Spannungs-

Eingangssignale (a, b, c) anliegt und die Basis abfall einer leitenden Basis-Emitterdiode ein

des jeweils anderen Transistors (Tl, T4, T9) an Widerstands-Transistor-Netzwerk vorgeschaltet

einem festen Potential liegt, daß die Kollektoren 15 ist.
jeweils eines Transistors aller drei Stromschalter
zu einem ersten und einem zweiten Koppelpunkt

zusammengefaßt sind, daß die Koppelpunkte

jeweils über die Parallelschaltung einer in Durchlaßrichtung geschalteten Diode und eines Wider- ao
Standes (R 2 bzw. R 3) mit dem Bezugspotential

und einer der Basen zweier weiterer Transistoren Zur Sicherung von Daten gegen unerkannte Über-

(TIl, T12) verbunden sind, deren Kollektoren tragungsfehler sind mehrere Verfahren bekannt. Die mit dem Bezugspotential und deren Emitter mit einfachste Sicherung erfolgt durch ein sogenanntes der gemeinsamen Ausgangsklemme (P) und über 35 Paritätsbit, das die Anzahl der Einsen in einem binär einen gemeinsamen Widerstand (R 4) mit dem codierten Datenwort beispielsweise auf eine ungerade negativen Pol der Betriebsspannungsquelle ver- Anzahl ergänzt. An der empfangenden Stelle wird bunden sind, daß der erste Stromschalter (Tl, durch eine entsprechende Schaltungsanordnung — Tl) im Kollektorkreis des mit dem dritten Ein- im folgenden als Paritätsschaltung bezeichnet — kongangssignal beaufschlagten Transistors (T 5) und 30 trolliert, ob diese Bedingung noch eingehalten wird, der zweite Stromschalter (T3, T4) im Kollektor- Insbesondere dann, wenn sich die gesicherte Datenkreis des an seiner Basis festgelegten Transistors übertragung mit den angestrebten, immer höheren (Tb) eines vierten Stromschalters liegen und daß Verarbeitungsgeschwindigkeiten abspielt, muß von die Emitter der Transistoren des dritten und vier- einer derartigen Paritätsschaltung eine möglichst ten Stromschalters jeweils an Quellen annähernd 35 kurze Signaliaufzeit gefordert werden. Für den intekonstanten Stroms angeschlossen sind. grierten Aufbau der Schaltkreise ergeben sich dar-

2. Paritätsschaltung nach Anspruch 1 zur BiI- über hinaus noch die Forderungen nach leichter Indung der logischen Funktion tegrierbarkeit, möglichst wenig Anschlußklemmen

und geringer Stromaufnahme der einzelnen Bausteine.

P = ab-c-\-ab~c + ab~c\ab~c. 40 Da vor allem die in Datenverarbeitungsanlagen

verwendeten Datenworte einschließlich des Paritätsgekennzeichnet durch die Verbindungen der KoI- bit im allgemeinen viele Bit enthalten, wird die Erlektoren der angesteuerten Transistoren (Tl, zeugung des Paritätssignals in mehreren Stufen vor-TlO) des ersten und dritten Stromschalters und genommen. Die notwendige Schaltung wird im alldes an seiner Basis festgelegten Transistors (Γ4) 45 gemeinen aus Teilschaltungen für zwei oder drei Bit des zweiten Stromschalters (Koppelpunkt K 2) zusammengesetzt. Vielfach benötigen diese Teilschalbzw, der Kollektoren des angesteuerten. Tran- tungen die Eingangsinformation sowohl in normaler sistors (T3) des zweiten Stromschalters und der als auch in invertierter Form. Infolge der Kaskadenan ihren Basen festgelegten Transistoren (T2, schaltung muß daher die Ausgangsinformation der T 9) des ersten und dritten Stromschalters (Kop- 50 Teilschaltung in normaler und invertierter Form pelpunkt K1). zur Verfügung stehen. Wenn auf kürzeste Laufzeit

3. Paritätsschaltung nach Anspruch 1 zur BiI- Wert gelegt wird, erfolgt die Invertierung nicht durch dung der logischen Funktion eine nachgeschaltete Inverterstufe, sondern man erzeugt in einer ersten Gruppe von Teilschaltungen

Q = T=a-b~-c + a-bc-\-a^c-\-a-bc, 55 das Paritätssignal P und gleichzeitig in einer zweiten

Gruppe das hierzu inverse Signal P. Derartige Parigekennzeichnet durch die Verbindungen der KoI- tätsschaltungen mit Teilschaltungen für 2 oder 3 Bit lektoren des angesteuerten Transistors (Tl) des sind durch die deutsche Auslegeschrift 1 194 608 beersten Stromschalters und der an ihren Basen kannt. Die Teilschaltungen bestehen aus 3 bzw.- 4 festgelegten Transistoren (T4, T9) des zweiten 60 NOR-Gliedern mit 2 bzw. 3 Eingängen. Die Aus- und dritten Stromschalters (Koppelpunkt Kl) gänge der Verknüpfungsglieder sind miteinander ver- bzw. der Kollektoren der angesteuerten Transi- bunden.

stören (T3, TIO) des zweiten und dritten Strom- Dabei ergibt sich mit 3-Bit-Teilschaltungen eine

schalters und des an seiner Basis festgelegten kürzere Gesamtiaufzeit als mit 2-Bit-Teilschaltungen

Transistors (T 2) des ersten Stromschalters (Kop- 65 und ein geringerer Gesamtaufwand. Wegen der Ver-

pelpunkt Kl). doppelung der Teilschaltungen für die Erzeugung der

4. Paritätsschaltung nach Anspruch 2 oder 3 Paritätssignale in normaler und invertierter Form in integrierter Bauweise, dadurch gekennzeichnet, ist jedoch der Aufwand in jedem Fall beträchtlich.