DE4133764C1

DE4133764C1 -

Info

Publication number: DE4133764C1
Application number: DE4133764A
Authority: DE
Inventors: Werner 8052 Moosburg De Elmer
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1991-10-11
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2011-10-12
Also published as: US5374858A; JPH05265612A; DE69216036T2; EP0536627A3; DE69216036D1; JP3290715B2; EP0536627B1; EP0536627A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bus-Treiberschaltung zum Anlegen eines binären Signals an eine Bus-Leitung mit einem Eingangstransistor für den Empfang des an die Buslei tung anzulegenden Signals und einem Ausgangstransistor, der das Signal vom Emitter des Eingangstransistors abgreift und als sein Ausgangssignal an seinem Kollektor über eine Schottky-Diode abgibt.

Die Treiberschaltung soll insbesondere für ein Bus-System eingesetzt werden, das für Personal-Computer und Workstations mit hohen Taktfrequenzen (50 MHz und mehr) geeignet ist und einen hohen Datendurchsatz zuläßt. Dieses Bus-System arbeitet mit anderen Logik-Pegeln als den bisher üblichen TTL- oder CMOS-Pegeln. Es wird in der Fachliteratur als BTL-Bus-System bezeichnet (BTL = Backplan-Tranceiver-Logic).

Beim BTL-Bus-System liegen die Logik-Pegel für "L" und "H" anders als bei der TTL- oder MOS-Logik sehr eng beieinander. Der L-Pegel liegt bei 1 V, der H-Pegel bei 2 V; die Schalt schwelle ist auf 1,5 V festgelegt.

Die in Bus-Treiberschaltungen verwendeten Ausgangstransisto ren zeigen die bekannte Temperaturabhängigkeit ihrer Basis- Emitterspannung von 2 mV/°C, so daß es bei einem möglichen Betriebstemperaturbereich von 70° schwierig ist, die Bedin gungen einzuhalten, die bei einem BTL-Bus-System vorgegeben sind. Herkömmliche BTL-Bus-Treiberschaltungen, beispielsweise die Interface-Schaltung 75 ALS 056 der Firma Texas Intruments, die im Handbuch "Bus Interface Circuits" dieser Firma von 1988 beschrieben ist, zeigen diese unerwünschte Temperaturab hängigkeit. Diese Spannungsdrift engt den Spannungs-Störab stand am Bus erheblich ein, was natürlich die Betriebssicher heit des Bus-Systems beeinträchtigt.

Eine Bus-Treiberschaltung der obigen Art ist auch aus "INTERFACE Databook, National Semiconductor Corp., Santa Clara, Calif., 1988, Seiten 2-76 bis 2-80" bekannt. Auch bei dieser Bus-Treiberschaltung liegen die Logik-Pegel für "L" und "H" sehr eng beieinander, nämlich im Abstand von 1 V. Das Problem der Temperaturabhängigkeit der Schaltschwelle ist dabei jedoch ebenso wenig angesprochen wie Möglichkeiten zur Kompensation einer temperaturabhängigen Drift.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bus- Treiberschaltung der eingangs angegebenen Art so auszugestal ten, daß in einem BTL-Bus-System ein größerer Spannungsstör abstand und damit eine erhöhte Betriebssicherheit erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwi schen die Basis und den Kollektor des Ausgangstransistors die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors eingefügt ist, an dessen Basis eine Referenzspannung zur Festlegung des niedri gen Werts des an die Busleitung anzulegenden binären Signals über eine Schottky-Diode angelegt ist. Eine vorteilhafte Wei terbildung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 gekennzeich net.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine herkömmliche Bus-Treiberschaltung,

Fig. 2 eine erfindungsgemäß ausgebildete Bus-Treiberschal tung.

Die in Fig. 1 abgebildete, herkömmliche Treiberschaltung 10 enthält im wesentlichen eine Eingangsstufe mit einem Eingang 12 zur Aufnahme eines Eingangssignals und mit einem Anschluß 14 zum Anlegen einer Versorgungsspannung U_v und eine Aus gangsstufe mit einem Ausgang 16 zur Abgabe eines Ausgangs signals mit dem Spannungswert U_a. Die Eingangsstufe weist einen Eingangstransistor Q₁ auf, dessen Kollektor über einen Widerstand R₁ mit dem Versorgungsspannungsanschluß 14 verbun den ist und dessen Emitter über einen Widerstand R₂ an Masse liegt.

Die Ausgangsstufe weist einen Ausgangstransistor Q₂ auf, des sen Basis mit dem Emitter des Transistors Q₁ verbunden ist, der somit als Emitterfolger betrieben wird. Der Emitter des Transistors Q₂ liegt an Masse, und der Kollektor ist mit der Katode einer Schottky-Diode D₁ verbunden, an deren Anode das Ausgangssignal abgegeben wird.

Zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors Q₂ liegt ebenfalls eine Schottky-Diode D₂, die verhindert, daß der Transistor Q₂ in den Sättigungszustand übergehen kann. Die Diode D₁ hat den Zweck, die Ausgangsspannung am Ausgang 16 herabzusetzen.

Die Ausgangsspannung bei durchgeschaltetem Transistor Q₂, die den L-Pegel darstellt, berechnet sich nach folgender Formel:

U_a=U_D1-U_D2+U_BE2

Dabei sind U_D₁ und U_D₂ die Spannungen an den Dioden D₁ und D₂, während U_BE2 die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q₂ ist. Die Temperaturdrift der Schottky-Dioden D₁ und D₂ ist identisch. Werden die Schottky-Dioden D₁ und D₂ mit der glei chen Stromdichte betrieben, so vereinfacht sich die Formel, und es gilt:

U_a=U_BE2

Folglich driftet die Ausgangsspannung U_a genau wie die Basis- Emitter-Spannung U_BE2 des Transistors Q₂ mit 2 mV/°C. In einem Temperaturbereich von 0 bis 70°C ergibt sich daraus eine Spannungsdrift von mehr als 140 mV.

Dieser Nachteil wird durch die in Fig. 2 dargestellte Trei berschaltung beseitigt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, stimmt die Eingangsstufe der Treiberschaltung mit der Ein gangsstufe der in Fig. 1 dargestellten Treiberschaltung über ein. Die Ausgangsstufe ist jedoch so verändert, daß sich eine Kompensation der temperaturabhängigen Spannungsdrift ergibt, wie aus den folgenden Erläuterungen ersichtlich wird.

Die temperaturkompensierte Ausgangsstufe enthält zusätzlich zum Ausgangstransistor Q₂ einen Transistor Q₃, dessen Kollek tor mit der Basis des Transistors Q₂ und dessen Emitter mit dem Kollektor des Transistors Q₂ verbunden ist; seine Basis ist über eine Schottky-Diode D₃ mit einer Klemme einer Re ferenzspannungsquelle 18 verbunden, deren andere Klemme an der Basis des Transistors Q₂ liegt und die eine Referenzspan nung U_ref abgibt. Als Referenzspannungsquelle 18 kann bei spielsweise eine hochgenaue Band-Gap-Referenz-Schaltung die nen, wie sie in "BIPOLAR AND MOS ANALOG INTEGRATED CIRCUIT DESIGN" von Alan B. Grebene, 1984, S. 206, beschrieben ist. Diese Band-Gap-Referenz-Schaltung ist in jedem BTL-Baustein vorhanden, um den Schwellwert der Empfängerschaltung festzu legen. Aus dieser Band-Gap-Referenz-Schaltung kann die Refe renzspannung leicht erzeugt werden. Den Ausgang 16 der Aus gangsstufe bildet wie in Fig. 1 die Anode der Schottky-Diode D₁, deren Katode mit dem Kollektor des Ausgangstransistors Q₂ verbunden ist.

Die Treiberschaltung von Fig. 2 arbeitet ähnlich wie die in Fig. 1 dargestellte, herkömmliche Treiberschaltung. Eine Ein gangsspannung mit H-Pegel versetzt den Ausgangstransistor Q₂ in den leitenden Zustand. Dadurch nimmt die Ausgangsspannung U_a den niedrigen L-Pegel an.

Die Ausgangsspannung U_a errechnet sich, wie aus Fig. 2 leicht herzuleiten ist, nach folgender Formel:

U_a=U_D1-U_BE3-U_D3+U_ref+U_BE2 (1)

Die Temperaturdrift der beiden Schottky-Dioden D₁ und D₃ und der Transistoren Q₂ und Q₃ ist identisch. Werden die Schott ky-Dioden D₁ und D₂ und die Transistoren Q₂ und Q₃ mit glei cher Stromdichte betrieben, wie dies bei einer richtig dimen sionierten Schaltung der Fall ist, so vereinfacht sich Glei chung (1) zu:

U_a=U_ref (2)

Dies bedeutet, daß die Ausgangsspannung U_a unabhängig von der Temperatur ist. Außerdem hat die Ausgangsspannung den Wert der hochgenauen Referenzspannung U_ref, so daß der L-Pegel exakt und sehr konstant festgelegt ist.

Claims

1. Bus-Treiberschaltung zum Anlegen eines binären Signals an eine Bus-Leitung mit einem Eingangstransistor für den Empfang des an die Busleitung anzulegenden Signals und einem Aus gangstransistor, der das Signal vom Emitter des Eingangstran sistors abgreift und als sein Ausgangssignal an seinem Kol lektor über eine Schottky-Diode abgibt, dadurch gekennzeich net, daß zwischen die Basis und den Kollektor des Ausgangs transistors (Q₂) die Kollektor-Emitter-Strecke eines Tran sistors (Q₃) eingefügt ist, an dessen Basis eine Referenz spannung (U_ref) zur Festlegung des niedrigen Werts (L) des an die Busleitung anzulegenden binären Signals über eine Schottky-Diode (D₃) angelegt ist.

2. Bus-Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der eingefügte Transistor (Q₃) mit seinem Emitter an den Kollektor des Ausgangstransistors (Q₂) und mit seinem Kollektor an dessen Basis angeschlossen ist, daß die Schott ky-Diode (D₃) über die die Referenzspannung (U_ref) an die Basis des eingefügten Transistors (Q₃) angelegt wird, mit ihrer Katode an die Basis dieses Transistors (Q₃) angeschlos sen ist, daß der Kollektor des Ausgangstransistors (Q₂) mit der Katode der Schottky-Diode (D₁) verbunden ist, über die das an die Busleitung anzulegende Signal abgegeben wird, und daß die Referenzspannung (U_ref) von einer Band-Gab-Spannungs quelle (18) geliefert wird.