DE2416534C3

DE2416534C3 - Transistorschaltung zum Umkehren der Stromrichtung in einem Verbraucher

Info

Publication number: DE2416534C3
Application number: DE2416534A
Authority: DE
Inventors: Tokio Tokio Furuhashi
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1973-04-07
Filing date: 1974-04-05
Publication date: 1978-04-13
Also published as: JPS49128669A; FR2224932B1; US3927333A; DE2416534B2; IT1007795B; DE2416534A1; FR2224932A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Transistorschaltung zum Umkehren der Stromrichtung in einem Verbraucher, die aufweist einen ersten NPN-Transistor und einen ersten PNP-Transistor, die basisseitig miteinander verbunden und kollektorseitig an je eine Klemme einer Spannungsquelle angekoppelt sind, sowie einen zweiten NPN-Transistor und einen zweiten PNP-Transistor, die ebenfalls basisseitig miteinander verbunden und kollektorseitig an je eine Klemme der Spannungsquelle angekoppelt sind, wobei der Emitter des ersten NPN-Transistors mit dem des zweiten PNP-Transistors sowie der Emitter des zweiten NPN-Transislors mit dem des ersten PNP-Transistors über eine erste Impedanz verbunden ist und die miteinander verbundenen Basen der Transistoren an die eine und andere Seite eines Steuersignaleingangs angeschlossen sind.

Eine Transistorschaltung dieser Art, die auch als komplementärsymmetrische Verstärkerschaltung bezeichnet werden kann, ist aus der US-PS 30 54 067 bekannt und hat die Eigenschaft, sowohl als Stromquelle wie auch als Stromsenke zu dienen und Ausgangssignale entgegengesetzter Polarität liefern zu können.

Bei der Verwendung einer derartigen Schaltung zum Steuern einer logischen Schaltung treten Probleme bei der Anpassung des Ausgangspegels an den Eingangspe-

to gel der logischen Schaltung auf. Diese Anpassung ist insbesondere bei integrierten Halbleiterschaltungen ein besonderer Aufwand erforderlich, der zu zusätzlichen Kosten führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung der eingangs genannten Art, die sowohl als Stromquelle als auch als Stromsenke wirken kann, zu schaffen, die sich besonders zur Ankopplung an eine logische Schaltung eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kollektor des zweiten NPN-Transistors an die zugehörige Klemme der Spannungsquelle über eine zweite Impedanz angekoppelt und außerdem mit der Basis eines dritten PNP-Transistors verbunden ist, dessen Emitter an dieser Klemme der Spannungsquelle liegt, daß der Kollektor des zweiten PNP-Transistors an die zugehörige Klemme der Spannungsquelle über eine dritte Impedanz angekoppelt und außerdem mit der Basis eines dritten NPN-Transistors verbunden ist, dessen Emitter an der zugehörigen Klemme der Spannungsquelle liegt, und daß die Kollektoren des dritten PNP-Transistors und des dritten NPN-Transistors miteinander und mit einer Ausgangsklemme für den Verbraucher verbunden sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine dazu symmetrische Schaltung auch an die Kollektoren des ersten NPN-Transistors und ersten PNP-Transistors angeschlossen werden.

Es wurde gefunden, daß eine derartige Schaltung besonders gut zum Steuern eioer log'ichen Schaltung

angepaßt ist und, insbesondere weil beim Übergang von einem in den anderen Zustand kein unerwünscht großer Strom fließen kann.

Diese Schaltung arbeitet in der folgenden Weise: Wenn eine geeignete Vorspannung von der Spannungsquelle an den Kollektoren der Transistoren liegt und Eingangssignale entgegengesetzter Polarität den gemeinsamen Basisverbindungen zugeführt werden, dann sind je nach dem zugeführten Eingangssignal zwei Transistoren, beispielsweise der erste NPN-Transistor und der zweite PNP-Transistor leitend, und es wird ein Stromweg über diese Transistoren und das zwischen deren Emittern geschaltete Impedanzelement gebildet. Wenn das Eingangssignal wechselt, werden der zweite NPN-Transistor und der erste PNP-Transistor angeschaltet, während der erste NPN-Transistor und der zweite PNP-Transistor gesperrt werden. Als Ergebnis davon wird ein anderer Stromweg durch den zweiten NPN-Transistor, den ersten PNP-Transistor und das zwischen deren Emitter geschaltete Impedanzelement gebildet. Auf diese Weise ermöglicht es die elektronische Schaltung, daß Ausgangssignale von den einzelnen Kollektoren erhalten werden, die gegeneinander invertierte Polaritäten besitzen. Daneben macht es die elektronische Schaltung möglich, daß ihr Ausgang als Stromabgeber und Stromaufnehmer wirken und mit einer logischen Schaltung verbunden werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbei-

spielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigt

Fig. I ein Schaltdiagramm einer gattungsgemäßen, bekannten Schaltung,

Fig.2 ein Schaltdiagramm einer anderen ebenfalls gattungsgemäßen, aber nicht bekannten Schaltung,

Fig.3 ein Schaltdiagramm der erfindungsgemäßen Schaltung,

Fig.4 ein Schaltdiagramrr. einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltung.

Es wird zunächst auf Fig. I Bezug genommen. Ein NPN-Transistor 100 und ein PNP-Tnmsistor 102 sind mit ihren Emittern mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt 104 verbunden, und ein NPN-Transistor 101 und ein PNP-Transistor 1C3 sind mit ihren Emittern mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt 105 verbunden. Die beiden Verbindungspunkte sind miteinander über eine Impedanz 1106, wie etwa einem Widerstand, verbundeil. Eine Eingangsklemme 107 ist mit den Basen der Transistoren :IOO und 102 verbunden. In ähnlicher Weise ist die andere Eingangsklemme 108 mit den Basen dar Transistoren 101 und 103 verbunden. Das Signal muß den Eingangsklemmen 107 und 108 mit entgegengesetzter Polarität zugeführt werden, oder es muß nur der Klemme 107 zugeführt werden, wobei die Klemme 108 auf einem Bezugspotential gehalten wird.

Es wird angenommen, daß die Klemme 107 auf einem höheren Potential als die Klemme 108 liegt. Dann befinden sich die Elasis-Emitter-Verbindungen von dem NPN-Transistor 100 und dem PNP-Transistor 103 in einem in Vorwärtsrichtung vorgespannten Zustand. Dementsprechend fließt ein Strom über das Impedanzelement 106 in Pfeilrichtung 111, 113, 112. In diesem Zustand sind der NPN-Transistor 101 und der PNP-Transistor 102 gesperrt, und daher sind deren ihre Kollektorenströme nahezu Null. Davon ausgehend nimmt der Strom 111, 113, 112 so ab wie die Potentialdifferenz zwischen den Klemmen 107 und 108 abnimmt. Wenn das Potential an der Klemme 108 höher wird als an der Klemme 107, dann fließt ein Strom in Pfeilrichtung 116, 118, 117, während die Kollektorströme durch die Transistoren 100 und 103 nahezu Null werden, da die Schaltung symmetrisch ausgebildet ist.

Es wird jetzt eine andere bekannte Schaltung unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, in der gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 beschrieben sind. In F i g. 2 sind die Emitter von NPN-Transisioren 300 und 301 mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt 304 verbunden, und die Emitter von PNP-Transistoren 302 und 303 sind mit einem Verbindungspunkt 305 gemeinsam verbunden. Die Verbindungspunkte 304 und 305 sind miteinander über eine Impedanz 106 verbunden. Zueinander komplementäre Signale werden gleichzeitig an die Klemmen 107 und 108 angelegt. Der Strom fließt entweder in Pfeilrichtung 111, 318, 112 oder 116, 313, 117. Diese Schaltung arbeitet wie eine solche in Fig. 1 gezeigte Schaltung mit Ausnahme davon, daß die Schaltströme 313 und 318, welche durch das Impedanzelement 106 fließen, in derselben Richtung fließen, im Gegensatz zu den Strömen 113 und 118 in Fig. 1, die durch das Impedanzelement 106 in entgegengesetzten Richtungen fließen. Zum glatten Umschalten zwischen den leitenden und den gesperrten Zuständen werden die Transistoren

ίο 300,301,302 und 303 geeignet angesteuert.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist in Fig.3 dargestellt, in der mit Ziffer 1 ein bekannter elektronischer Umschalter bezeichnet ist. Eine Steuersignalquelle 2 ist zwischen die Eingangsklemmen 107 und 108 geschaltet, die Ausgangsklemmen 109 und 115 der elektronischen Schaltung 1 sind mit der positiven und der negativen Klemme einer Spannungsquelle 6 verbunden, und die Ausgangsklemmen 114 und 110 sind über Widerstände 7 und 8 ebenfalls mit der positiven bzw. der negativen Klemme dar ?-_;annungsquelle 6 verbunden. Die Ausgangsklemme 114 ist mit der Basis eines PNP-Transistors 4 und die Ausgangsklemme 110 mit der Basis eines NPN-Transistors 5 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 4 und 5 sind gemeinsam mit einer Ausgangsklemme 3 verbunden. Die Emitter dieser 1 ransistoren sind jeweils mit der positiven und der negativen Klemme der Spannungsquelle 6 verbunden. Wenn nun ein Strom von Klemme 109 nach Klemme 110 fließt, wird der Transistor 5 leitend und der Transistor 4 ist gesperrt. Wird mit der Ausgangsklemme 3 eine Last verbunden, dann fließt der Strom über die Last in die Klemme 3. In diesem Zustand kann eine logische Schaltung durch den Ausgang von der Klemme 3 direkt gesteuert werden, wenn die Kollektor- Emitter-Spannung Vce/sati des Transistors 5 in dessen Sättigungszustand festgelegt wird. Wenn nun ein Strom von der Klemme 114 nach Klemme 115 fließt und so der Transistor 4 leitend wird, während der Transistor 5 gesperrt ist, fließt der Strom von Klemme 3 in die Last.

Es nehmen also die Transistoren 4 und 5 niemals gleichzeitig den leitenden Zustand an. Dementsprechend bestehen keine Möglichkeiten dafür, daß ein großer Strom beim Übergang von einem Zustand zu dem anderen gleichzeitig über die Transistoren 4 und 5 fließt. Es ist offensichtlich, daß die an die Klemmen 114 und 110 angeschlossene Schaltung in gleicher Weise an die Klemmen 109 und 115 angeschlossen werden kann, wobei ein Ausgangssignal entgegengesetzt zu dem an der Ausgangsklemme 3 erhalten wird (vgl. Fig.4).

Daher kann die elektronische Schaltung auf viele Weisen verwendet werden wie etwa zur Verwendung mit einer logischen Schaltung, bei der ein invertiertes Signal oft erforderlich wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Transistorschaltung zum Umkehren der Stromrichtung in einem Verbraucher, die aufweist einen ersten NPN-Transistor und einen ersten PNP-Transistor, die basisseitig miteinander verbunden und kollektorseitig an je eine Klemme einer Spannungsquelle angekoppelt sind, sowie einen zweiten NPN-Transistor und einen zweiten PNP-Transistor, die ebenfalls basisseitig miteinander verbunden und kollektorseilig an je eine Klemme der Spannungsquelle angekoppelt sind, wobei der Emitter des ersten NPN-Transistors mit dem des zweiten PNP-Transistors sowie der Emitter des zweiten NPN-Transistors mit dem des ersten PNP-Transistors Ober eine erste Impedanz verbunden ist und die miteinander verbundenen Basen der Transistoren an die eine und andere Seite eines Steuersignaleingangs angeschlossec .;ind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des zweiten NPN-Transistors (101, 301) an die zugehörige Klemme der Spannungsquelle (6) über eine zweite Impedanz (7) angekoppelt und außerdem mit der Basis eines dritten PNP-Transistors (4) verbunden ist, dessen Emitter an dieser Klemme der Spannungsquelle liegt, daß der Kollektor des zweiten PNP-Transistors (103, 303) an die zugehörige Klemme der Spannungsquelle (6) über eine dritte Impedanz (8) angekoppelt und außerdem mit der Basis eines dritten NPN-Tnr.sistors (5) verbunden ist, dessen Emitter an der zugehörigen Klemme der Spannungsquelle (6) liegt, und daß die Kollektoren des dritten PNP-Transislors (4; und des dritten NPN-Transistors (5) miteinander und mit einer Ausgangsklemme (3) für den Verbraucher verbunden sind.

2. Transistorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Kollektoren des ersten NPN-Transistors (100, 300) und des ersten PNP-Transistors (102, 302) mit der zugehörigen Klemme der Spannungsquelle (6) über je eine vierte (12) bzw. fünfte (13) Impedanz angeschlossen und außerdem mit jeweils der Basis eines vierten NPN-Transistors (11) bzw. vierten PNP-Transistors (10) verbunden sind, deren Emitter mit der zugehörigen Klemme der Spannungsquelle verbunden und deren Kollektoren miteinander und mit einer zweiten Ausgangsklemme (9) für den Verbraucher verbunden sind.