DE3335133A1

DE3335133A1 - Tri-state-ausgangsschaltung

Info

Publication number: DE3335133A1
Application number: DE19833335133
Authority: DE
Inventors: Sing Y. 94086 Sunnyvale Calif. Wong
Original assignee: Monolithic Memories Inc
Current assignee: Monolithic Memories Inc
Priority date: 1982-09-28
Filing date: 1983-09-28
Publication date: 1984-03-29
Also published as: DE3335133C2; JPS5980022A; FR2533780A1; NL8302933A; GB8321748D0; GB2128432A; FR2533780B1; NL193012C; NL193012B; GB2128432B

Description

-S- Tri-State-Ausgangsschaltung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Tri-State Ausgansschaltung, insbesondere auf eine Tri-State-Ausgangsschaltung, die vorteilhaft in integrierten Schaltkreisanordnungen benutzt werden kann.

Ausgangsschaltungen zur Benutzung in integrierten Schaltkreisen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Ausgangsschaltungen empfangen typischerweise Eingangssignale mit niedrigem Strom und puffern diese Eingangss.i gnal e bzw. ^ verstärken diese zu Ausgangssignalen mit relativ hohem Strom. Solche Schaltungen sind in der Lage, einen relativ hohen Strom von außen aufzunehmen oder nach außen abzuge-

15ben. Typischerweise empfangen solche Ausgangsschaltungen Eingangssignale, die sich zwischen etwa O V ("logische O" oder "niedriges" Signal) bis etwa 3 V ("logische 1" oder "hohes" Signal) bewegen. Der Strom, der einer Ausgangsschaltung zugeführt wird, wenn ein Eingangssignal entsprechend

2oeiner logischen 1 empfangen wird, ist typisch von der Größenordnung von 0.5 mA. Die Ausgangsschaltung puffert oder verstärkt diese Eingangssignale und liefert Ausgangssignale, die etwa mit 0 V (logische 0) und etwa 5 V (logische 1) korrespondieren. Solche Ausgangsschaltungen sind in der

25Lage, etwa 100 mA Strom (Ausgangssignal entsprechend einer logischen 0) von einer externen Schaltungsanordnung aufzunehmen bzw. etwa 50 mA Strom (Ausgangssignal entsprechend einer logischen 1) an die externe Schaltungsanordnung abzugeben. Selbstverständlich können derartige Ausgangsschaltungen hergestellt werden, die in der Lage sind, höhere oder niedrigere Eingangssignalströme zu empfangen, und solche, die in der Lage sind, höhere oder niedrigere Ausgangssignalströme abzugeben oder aufzunehmen.

35Außerdem sind viele Ausgangsschaltungen zu dem Zwecke» daß sie in der Lage sind, Ströme abzugeben oder aufzunehmen, so ausgelegt, daß sie sog. Tri-State-Ausgangsschaltungen sind, wobei eine derartige Ausgangsschaltung entweder in der Lage

-ΟΙ ist, Strom auszugeben bzw. aufzunehmen oder den Zustand einer hohen Impedanz an ihrer Ausgangsklemme einzunehmen. Solche sog. Tri-State-Schaltungsanordnungen sind deswegen sehr nützlich, weil eine große Anzahl solcher Ausgangsschal 5tungen parallel an einen gemeinsamen Bus geschaltet werden können und eine einzelne aus der Vielzahl von Ausgangsschal· tungen zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt gesperrt werden kann. Die gesperrten Ausgangsschaltungen stellen eine hohe Impedanz dar und haben auf diese Weise im wesentlichen keine Wirkung auf den gemeinsamen Bus.

Eine derartige Tri-State-Ausgangsschaltung ist in einem Prinzipschaltbild in Fig. 1 gezeigt. Aufgrund eines Eingangssignals entsprechend einer logischen 1, das einer

15OUTPUT ENABLE-Klemme 124 zugeführt wird, liefert ein Inverter 125 ein Ausgangssignal entsprechend einer logischen O₅ das einem Emitter 113b einen NPN-Transistors 112 und der Katode einer Diode 121 zugeführt wird. Mit der logischen O₅ die dem Emitter 113b des Transistors 112 zugeführt wird,

2fjwird der Transistor leitend geschaltet, auf welche Weise eine logische 0 an die Basis eines NPN-Transistors 120 gelegt wird, was den Transistor 120 sperrt. Wenn der Transistor 120 gesperrt oder ausgeschaltet ist, wird die Basis eines NPN-Transistors 126 auf den Pegel einer logischen

2öüber einen Widerstand 123 herabgezogen, der zwischen die Basis des Transistors 126 und Erde gelegt ist. Auf diese Weise wird der NPN-Transistör 126 ausgeschaltet oder gesperrt, womit eine Ausgangsklemme 127 von Erde abgeschaltet wird. Gleichzeitig mit dem Anlegen einer logischen 0 an die Katode der Diode 121 wird die Diode 121 in Vorwärtsrichtung vorgespannt, und es fließt ein Strom von einer positiven Stromversorgungsklemme 116 über einen Widerstand 115 und die Diode 121. Auf diese Weise wird die Basis eines NPN-Transistors 118 auf einen Pegel entsprechend einer logisehen 0 herabgezogen, was bewirkt, daß der NPN-Transistör 118 gesperrt wird und wodurch ein Signal entsprechend einer logischen 0 an die Basis eines NPN-Transistors 119 gelegt wird, was den Transistor 119 veranlaßt, abzuschalten oder

sich zu sperren. Wenn die Transistoren 118 und 119 gesperrt oder ausgeschaltet sind, wird die Ausgangsklemme 127 wirksam von der positiven Stromversorgungsspannung VCC, die an der positiven Stromversorgungsklemme 116 liegt, getrennt. 5Auf diese Weise wird mit dem Signal OUTPUT ENABLE entsprechend der logischen 1 die Ausgangsklemme auch von Erde abgetrennt, und die positive Versorgungsspannung VCC und ein Ausgangsverstärker oder Puffer in Fig. 1 stellen den Zustand einer hohen Impedanz an der Ausgangsklemme 127 ein.

Im Gegensatz dazu gibt der Inverter 125 dann, wenn ein OUTPUT ENABLE-Signal entsprechend einer logischen O an die Klemme 124 gelegt wird, ein Signal entsprechend einer logischen 1 an seinem Ausgang ab, wodurch die Basis/Emitter-Strecke beill3b des Transistors 112 in Sperrichtung vorgespannt wird. Auf ähnliche Weise veranlaßt das Ausgangssignal des Inverters 125 einer logischen 1, daß die Diode 121 in Sperrichtung vorgespannt wird. In diesem Fall wird die betrachtete Ausgangsschaltung oder der Ausgangsverstärker

2oH0 gesperrt, und sie liefert ein Ausgangssignal an die Ausgangsklemme 127, das logisch invers zu dem Eingangssignal ist, das an eine Klemme 111 gelegt wird. Wenn beispielsweise ein Eingangssignal entsprechend einer logischen 1 an die Klemme 111 gelegt wird, wird der NPN-Transistör

25112 ausgeschaltet, und die Basis/Kollektor-Strecke des Transistors 112 wird in Vorwärtsrichtung vorgespannt, auf welche Weise eine logische 1 an die Basis desn NPN-Transistors 120 gelegt wird. Der NPN-Transistör 120 schaltet auf diese Weise ein, wodurch ein Basisstrom für den NPN-Transistör 126 geliefert wird, was veranlaßt, daß der NPN-Transistor 126 leitend geschaltet wird. Gleichzeitig wird mit dem eingeschalteten NPN-Transistör 120 die Spannung an der Basis des NPN-Transistors 118 zu gering, um den NPN-Transistor 118 leitend schalten zu können, und wenn der NPN-Tran-

35sistor 118 ausgeschaltet ist, empfängt der NPN-Transistör 119 keinen ausreichenden Basisstrom, um leitend geschaltet zu werden. Auf diese Weise sind die NPN-Transistören 118 und 119 ausgeschaltet. Wenn der NPN-Transistör 126 1ei-

-δ-

tend geschaltet ist und die NPN-Transistören 118 und 119 gesperrt sind, ist die Ausgangskiemme 127 wirksam mit Erde verbunden und wirksam von der positiven Versorgungsspannung VCC, die an dem positiven Stromversorgungsanschluß 116 liegt, getrennt. Auf diese Weise ist in Abhängigkeit von einem OUTPUT ENABLE-Signal entsprechend einer logischen 0 und einem Dateneingangssignal entsprechend einer logischen 1 das Ausgangssignal ein solches, das einer logischen 0 entspricht.

Umgekehrt wird der NPN-Transistör 112 mit einem Eingangssignal entsprechend einer logischen O, das an die Klemme 111 gelegt wird, leitend geschaltet, wodurch ein Signal entsprechend einer logischen 0 an die Basis des NPN-Transistors

X5 120 gelegt wird, auf welche Weise der NPN-Transistör 120 gesperrt wird. Wenn der NPN-Transistör 120 gesperrt ist, empfängt der NPN-Transistör 126 keinen Basisstrom, und auf diese Weise bleibt der NPN-Transistör 126 gesperrt. Desweiteren liegt, wenn der NPN-Transistör 120 gesperrt ist, die Basis des NPN-Transistors 118 auf hohem Potential, und auf diese Weise wird der NPN-Transistör 118 leitend geschaltet. Wenn der NPN-Transistör 118 leitend geschaltet ist, wird Basisstrom an den NPN-Transistör 119 geliefert, und der NPN-Transistör 119 wird leitend geschaltet. Wenn der NPN-

25Transistor 119 leitend geschaltet und der NPN-Transistör 126 gesperrt ist, ist die Ausgangsklemme 127 wirksam mit der positiven Versorgungsspannung VCC, die an dem positiven Stromversorgungsanschluß 116 liegt, verbunden und wirksam von Erde getrennt. Die Funktionstabelle oder Wahrheitstabel-Ie, die die Arbeitsweise der Ausgangsschaltung bzw. des Ausgangsverstärkers 110 gemäß Fig. 1 darstellt, ist in der folgenden Tabelle 1 angegeben:

	Tabel1 en	1, 2,	3
TJE	D	Z
0	0	1
0	1	0
1	0	hohe	Impedanz

-9-1 1 hohe Impedanz

Es ist sehr wichtig, daß in der Ausgangsschaltung 110, die derart aufgebaut ist, die Durchlaufverzögerung zwischen dem Empfang eines OUTPUT ENABLE-Signals an der OUTPUT ENABLE-Klemme 124 sowie eines Dateneingangssignals an der Klemme 111 und der Erzeugung eines Ausgangssignals an der Ausgangsklemme 127 in Abhängigkeit von dem OUTPUT ENABLE- und dem Dateneingangssignal so klein wie möglich ist. Aus diesem Grunde bestehen die Transistoren 112, 120, 118 u. 126 in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 aus Schottky-Transi sto.-ren, und die Diode 121 ist eine Schottky-Diode, da Schottky-Transi stören und -Dioden extrem kurze Ausschaltzeiten haben. Der NPN-Transistör 119 ist dagegen kein Schottky-Transistör, da die Spannung an dem Kollektor des NPN-Transistors 119 stets um etwa 0.3 V (d. h. um die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des gesättigten Schottky-Transi stors 118) höher als die Spannung an der Basis des NPN-Transistors 119 ist, wodurch eine Sättigung des NPN-Transistors 119 verhindert wird. Weil der NPN-Transistör 119 nicht gesättigt ist, kann dieser ein Nicht-Schottky-Transistor sein, da die Schaltgeschwindigkeit eines nichtgesättigten bipolaren Transistors ausreichend hoch ist. Von Wichtigkeit ist, daß dann, wenn das OUTPUT ENABLE-Signal, das an die OUTPUT ENABLE-Klemme 124 gelegt wird, von dem Zustand einer logischen 0 in den Zustand einer logischen 1 umgeschaltet wird, das Ausgangssignal des Inverters 125 von dem Zustand einer logischen 1 in den Zustand einer logischen 0 umschaltet. Dadurch wird die Schottky-Diode 121 leitend geschaltet, wodurch verhindert wird, daß die Transistoren 118 und 119 leitend geschaltet werden. Zur gleichen Zeit veranlaßt das Ausgangssignal entsprechend einer logischen 0, das durch den Inverter 125 geliefert wird, daß • der Transistor 112 leitend geschaltet wird, was bewirkt, daß der Transistor 126 gesperrt wird. Indessen muß, bevor der Transistor 126 gesperrt wird, der Transistor 112 leitend geschaltet werden, und es muß der Transistor 120 gesperrt werden, und der Widerstand 123 muß die Basis des

-ΙΟΙ Transistors 126 auf ausreichend niedrigem Potential halten, um zu veranlassen, daß der Transistor 126 gesperrt wird. Dementsprechend wird, während die Transistoren 118 und 119 schnell in Abhängigkeit von einem hohen OUTPUT ENABLE-Signal gesperrt werden, der Transistor 126 nicht annähernd so schnell gesperrt. Dementsprechend ist die Durch!aufverzögerung zwischen dem Empfang eines OUTPUT ENABLE-Signals entsprechend einer logischen 1 an der OUTPUT ENABLE-Klemme 124 und der. Einstel1ung eines Zustandes hoher Impedanz an der Ausgangskiemme 127 ziemlich lang, nämlich typisch in der Größenordnung von 20 ns für eine Tri-State-Ausgangsschaltung, die etwa 20 mW verbraucht und welche unter Verwendung einer bipolaren Sperrschicht!solations-Technol ogie (wobei die elektrische Isolation zwischen Elementen innerhalb eines integrierten Schaltkreises durch in Sperrichtung vorgespannte bipolare Übergänge bewirkt wird) gefertigt ist.

Eine weitere Tri-State-Ausgangsschaltung 220 nach dem Stand der Technik ist in dem Prinzipschaltbild gemäß Fig. 2 gezeigt. Die Wirkungsweise dieser Ausgangsschaltung 220 ist ähnlich der der Ausgangsschaltung 110 gemäß Fig. 1 und wird aus diesem Grunde nicht in allen Einzelheiten beschrieben.

In dieser Schaltungsanordnung liefert in Abhängigkeit von einem OUTPUT ENABLE-Signal entsprechend einer logischen 1, das über eine Eingangsklemme 223 zugeführt wird, ein Inverter 224 ein Ausgangssignal entsprechend einer logischen 0 an die Katoden von Schottky-Dioden 222 und 229. Die Schottky-Diode 229 hält die Basis eines Transistors 231 auf nie-30drigem Potential wie die Schottky-Diode 121 die Basis des Transistors 118 in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 auf niedrigem Potential hält. Desweiteren veranlaßt wie in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 das Ausgangssignal entsprechend einer logischen 0 aus dem Inverter 224 einen Transistör 225 und einen Transistor 228, sich zu sperren und auf diese Weise den Basisstrom für einen Transistor 235 abzuschalten, was veranlaßt, daß dieser Transistor 235 gesperrt wird. Indessen ergibt sich wie in der Ausgangsschaltung 110

-πι gemäß Fig. 1 eine relativ große Durchlaufverzögerung zwischen dem Empfang eines OUTPUT ENABLE-Signals entsprechend einer logischen 1 an der Eingangsklemme 223 und dem Ausschalten des Transistors 235, weil dieses Signal über den Inverter 224, die Schottky-Diode 222 sowie die Transistoren 225 und 228 geliefert werden muß, bevor ein Widerstand 230 beginnt, das Basispotential des Transistors 235 auf Erdpotential herabzuziehen. Dementsprechend ist die Durchlaufverzögerung zwischen dem Empfang eines OUTPUT ENABLE-Signals entsprechend einer logischen 1 und der Herstellung eines Zustandes hoher Impedanz an einer Ausgangsklemme 236 angenähert die gleiche wie bei der Ausgangsschaltung 110 gemäß Fig. 1 bei einem vergleichbaren Stromverbrauch und einer vergleichbaren Herstellungs-Technologie. Die Funkti-

150ns- bzw. Wahrheitstabelle, die die Wirkungsweise der Ausgangsschaltung 220 angibt, ist in Tabelle 2 (siehe weiter oben) dargestellt.

Eine andere Tri-State-Ausgangsschaltung 330 ist in Fig. 3 gezeigt. Die Wirkungsweise der Ausgangsschaltung 330 ist ähnlich der der Ausgangsschaltungen 110 und 220 gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2, und aus diesem Grunde wird sie nicht im einzelnen beschrieben. Indessen ist wie im Falle der Ausgangsschaltungen 110 und 220 die Durchlaufverzögerung zwischen dem Empfang eines OUTPUT ENABLE-Signals entsprechend einer logischen 1 und dem Sperren eines Transistors 346 ziemlich lang, weil Transistoren 333, 341 u. 342 leitend geschaltet werden müssen, bevor die Basis des Transistors 346 über einen Widerstand 347 auf niedriges Potential gezogen wird.

Die Funktions- oder Wahrzeitstabelle, die die Wirkungsweise dieser Ausgangsschaltung 330 gemäß Fig. 3 verdeutlicht, ist in der zuvor dargestellt Tabelle 3 angegeben.

Ein anderer Typ von Ausgangsschaltung ist eine solche mit einem sog. "offenen Kollektor" wie die Ausgangsschaltung 440 mit offenem Kollektor, welche in fig. 4 gezeigt ist. Anders als die Tri-State-Schaltungen gemäß Fig. 1, Fig. 2 bzw. Fig. 3 ist die Ausgangsschaltung 440 nicht in der La-

lge, Strom abzugeben. Sie ist vielmehr nur fähig, entweder Strom aufzunehmen oder den Zustand einer hohen Impedanz an ihrer Ausgangsklemme 454 einzustellen. Die Ausgangsschaltung 440 mit offenem Kollektor wird durch ein OUTPUT

5ENABLE-Signal entsprechend einer logischen 1, das an eine Eingangski em tue 450 gelegt wird, gesperrt. Das OUTPUT ENABLE-Signal mit dem hohen logischen Pegel an der Eingangsklemme 450 wird durch einen Verstärker 451 verstärkt, und auf diese Weise wird ein NPN-Transistor 453 leitend geschal-

lOtet, wodurch die Basis eines Ausgangstransistors 449 geerdet wird. Wenn die Basis des Ausgangstransistors 449 geerdet ist, wird der Ausgangstransistor 449 gesperrt, und es wird an der Ausgangsklemme 454 die hohe Impedanz wirksam, und zwar unabhängig von dem Wert des Dateneingangssignals, das an eine Eingangsklemme 441 gelegt wird. Die Funktionsbzw. Wahrheitstabelle für diese Ausgangsschaltung mit offenem Kollektor gemäß Fig. 4 ist in der folgenden Tabelle 4 enthalten.

	D	Tabelle 4
	0	Z
0	1	offener Kollektor
0	0	0
1	1	offener Kollektor
1	offener KoI1ektor

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Tri-State-Ausgangsschaltung zu schaffen, die Schaltungselemente zum schnellen Abschalten sowohl des Stromabgabe- als auch des Stromaufnahme-Ausgangstransistors der Ausgangsschaltung in Abhängigkeit von einem Ausgangs-Sperrsignal enthält.

Zur .Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäß Schaltungsanordnung im Gegensatz zu Tri-State-Ausgangsschaltungen gemäß dem Stand der Technik so aufgebaut, daß sie einen Stromaufnahme-Ausgangstransistor enthält, der mit minimalen

Verzogerungszeiten folgend auf den Empfang eines Ausgangs-Sperrsignals gesperrt wird. Diese Schaltung liefert aus
diesem Grunde eine hohe Impedanz an der Ausgangsklemme in
einer extrem kurzen Zeit folgend auf den Empfang eines Ausgangs-Sperrsignals.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von mehreren Figuren beschrieben.

lOFig. 1 zeigt ein schematische Prinzipschaltbild einer Tri-State-Ausgangsschaltung gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Prinzipschaltbild einer weiteren Tri-State-Ausgangsschaltung gemäß dem Stand
der Technik.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Prinzipschaltbild einer weiteren Tri-State-Ausgangsschaltung gemäß dem Stand
der Technik.
20

Fig. 4 zeigt ein schematisches Prinzipschaltbild einer Ausgangsschaltung mit offenem Kollektor gemäß dem Stand der Technik.

25Fig. 5 zeigt schließlich ein Prinzipschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für eine Tri-State-Ausgangsschal tung , die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.

30Die vorliegende Erfindung wird nun anhand des in Fig. 5
gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Wie in dieser Figur gezeigt, enthält eine Ausgangsschaltung 550 einen NPN-Transistör 560, dessen Emitter mit einer Ausgangsklemme 558 und dessen Kollektor über einen Widerstand 556

35mit .einer positiven Versorgungsspannung VCC, die an einer
Klemme 555 anliegt, verbunden ist. Die Basis des Transistors 560 ist mit dem Emitter des Transistors 560 über einen Widerstand 561 und eine Schottky-Diode 562 verbunden,

um einen Stromweg für die Entladung der Basis des Transistors 560 dann vorzusehen, wenn ein Transistor 559 gesperrt wird, wodurch der Basistreiberstrom von dem Transistor 560 abgeschaltet wird. Der NPN-Transistör 559 ist mit seinem Kollektor mit dem Kollektor des Transistors 560 verbunden, und sein Emitter ist mit der Basis des Transistors 560 verbunden, wodurch auf diese Weise die beiden Transistoren u. 560 eine Darlington-Anordnung bilden. Die Basis des Transistors 559 empfängt ein Signal, das die Arbeitsweise des Transistors 559 und des Transistors 560 steuert und auf diese Weise bestimmt, ob ein Strom über den Widerstand. 556 und den Transistor 560 über die Ausgangsklemme 558 ausgegeben wird. Die Ausgangsschaltung 550 enthält außerdem einen Transistor 563, dessen Kollektor mit der Ausgangsklemme 558, dessen Emitter mit Erde verbunden ist und dessen Basis so beschaltet ist, daß sie ein Eingangssignal, welches die Arbeitsweise des Transistors 563 steuert und dadurch bestimmt, ob Strom über die Ausgangsklemme 558 durch den Transistor 563 aufgenommen wird oder nicht, empfangen kann.

Wenn die Ausgangsklemme 558 den Zustand einer hohen Impedanz einnehmen·sol 1, wird die Basis des Transistors 559 durch entsprechendes Schalten eines Transistors 565 auf niedriges Potential gezogen. Auf entsprechende Weise wird, wenn die Ausgangsklemme 558 den Zustand der hohen Impedanz

25einnehmen soll, die Basis des Transistors 563 durch Einschalten eines Sperrtransistors 567 auf ein niedriges Potential gezogen. Dies steht im direkten Gegensatz zu den Tri-State-Ausgangsschaltungen gemäß dem Stand der Technik, bei denen die Basis des dem Transistor 563 entsprechenden Tran-

3QSistors nicht durch einen besonderen, dem Sperrtransistor 567 entsprechenden Transistor, sondern durch die Betätigung anderer Elemente auf niedriges Potential gezogen wird, die außerdem zur Weitergabe des Dateneingangssignals dienen. Wenn beispielsweise ein OUTPUT ENABLE-Signal entsprechend

3g dem logischen Wert 1 an eine Freigabesignal-Eingangskiemme 150 gelegt wird, liefert ein Eingangsverstärker 151 ein Signal entsprechend einer logischen 1 an Widerstände 564 u. 566. Wenn die Widerstände 564 u. 566 an ein Signal entspre-

1chend einer logischen 1 oder an ein "hohes" Signal gelegt sind, werden die Basis/Emitter-Übergänge eines Transistors 565 und des Sperrtransistors 567 in Vorwärtsrichtung vorgespannt, und auf diese Weise werden die Transistoren 565 u. 567 leitend geschaltet. Wenn die Transistoren 565 u. 567 leitend geschaltet sind, werden die BasisanschlUsse der Transistoren 559 u. 563 auf niedriges Potential gezogen, und auf diese Weise werden die Transistoren 559, 560 u. 563 gesperrt, wodurch der Zustand einer hohen Impedanz an der Ausgangsklemme 558 vorliegt. Von Wichtigkeit ist, daß die Durch!aufverzögerung zwischen dem Empfang eines OUTPUT ENABLE-Signals entsprechend einer logischen 1 an der Freigabesignal -E ingang skiemme 150 und den Basisanschlüssen der Transistoren 559 u. 563 gleichwertig mit einer Gatterverzö-

15gerungszeit ist, wobei die Gatterverzögerung durch das einzige Gatter hervorgerufen wird, welches aus dem Eingangsverstärker 151 und den Transistoren 565 u. 567 gebildet wird. Auf diese Weise wird die Ausgangsklemme 558 in Abhängigkeit von einem OUTPUT ENABLE-Signal entsprechend dem Wert "logisch

20\" nach einer sehr kurzen Durchlaufverzögerung in den Zustand einer hohen Impedanz versetzt, und zwar nach einer Durchlaufverzögerung, die sehr viel kleiner als die Durchlaufverzögerung zwischen dem Empfang eines "hohen" OUTPUT ENABLE-Signals und der Herstellung des Zustandes hoher Impe-

25danz an der Ausgangsklemme einer Tri-State-Ausgangsschal tung gemäß dem Stand der Technik ist.

Um die Beschreibung der Arbeitsweise der Ausgangsschaltung 550 zu vervollständigten, ist festzustellen, daß dann, wenn

30ein "niedriges" OUTPUT ENABLE-Signal an die Freigabesignal-Eingangsklemme 150 gelegt wird, der Eingangsverstärker 151 ein "niedriges" Signal an die BasisanschlUsse der Transistoren 565 u. 567 über die Widerstände 564 bzw. 566 legt, auf welche Weise die Transistoren 565 u. 567 gesperrt werden.

35Die Basisanschlüsse der Transistoren 559 und 563 werden auf diese Weise nicht auf niedriges Potential gezogen, und deren Arbeitsweise ist durch den Zustand des Eingangsdatensignals, welches an eine Klemme 551 geliefert wird, bestimmt.

Wenn beispielsweise ein Eingangsdatensignal entsprechend einer logischen 0 an die Klemme 551 geliefert wird, werden die Transistoren 552 u. 553 gesperrt, auf welche Weise veranlaßt wird, daß der Transistor 563 ebenfalls gesperrt 5wird. Auf ähnliche Weise wird mit gesperrtem Transistor 553 die Basis des Transistors 559 an eine hohe Spannung über einen Widerstand 554 gelegt, und der Transistor 559 wird leitend geschaltet. Wenn der Transistor 559 leitend geschaltet ist, liefert der Transistor 559 Basisstrom an den Tran-

lOsistor 560, auf welche Weise der Transistor 560 leitend geschaltet wird. Wenn der Transistor 560 leitend geschaltet ist, wird die Ausgangsklemme 558 wirksam mit der positiven Versorgungsspannung VCC, die an der Klemme 555 liegt, verbunden, und die Ausgangsklemme 558 wird wirksam vom Erdpo-

15tential getrennt, auf welche Weise der Ausgangsklemme 558 ermöglicht wird, Strom über den Widerstand 56 und den Transistor 560 an eine externe Schaltungsanordnung (nicht gezeigt), welche an die Ausgangsklemme 558 angeschlossen ist, abzugeben.

Umgekehrt werden mi feinem Dateneingangssignal mit dem logischen Wert 1, das an die Klemme 551 geliefert wird, die Transistoren 552 und 553 leitend geschaltet, wodurch Basisstrom für den Transistor 563 geliefert wird, der dadurch

25leitend geschaltet wird und damit die Ausgangsklemme 558 erdet. Gleichzeitig wird mit dem leitend geschalteten Transistor 553 die Basis des Transistors 559 auf einem ausreichend niedrigen Potential gehalten, um zu verhindern, daß dieser Transistor 559 leitend geschaltet wird. Wenn der

3OTransistor 559 gesperrt ist, wird kein Basisstrom an den Transistor 560 geliefert, und auf diese Weise bleibt der Transistor 560 gesperrt, wodurch die Ausgangsklemme 558 von der positiven Versorgungsspannung VCC, die an der Klemme 555 liegt, getrennt ist. Die Ausgangsklemme 558 ist nun in

35der Lage, Strom aus einer externen Schaltungsanordnung (nicht gezeigt) über den Transistor 563 aufzunehmen.

Auf diese Weise ist in Übereinstimmung mit der technischen

-ΠΙ Lehre für die vorliegende Erfindung eine Tri-State-Ausgangs· schaltung geschaffen worden, die eine extrem kurze Durchlaufverzögerung zwischen dem Empfang des OUTPUT DISABLE-Signal s (d. h. eines "hohen" "OUTPUT ENABLE-Signal s) und der Herstellung eines Zustandes hoher Impedanz an der Ausgangsklemme der Tri-State-Ausgangsschaltung aufweist. Für eine typische Ausgangsschaltung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, bei der eine bipolare Sperrschicht-Isolations-Technologie verwendet wird und die angenähert 25 mW Leistung verbraucht, beträgt die Durchlauf· verzögerung zwischen dem Empfang eines OUTPUT ENABLE (OE)-Signals mit dem Wert "logische 1" an der Freigabesignal-Eingangsklemme 150 und dem Herstellen des Zustandes hoher Impedanz an der Ausgangsklemme 558 angenähert 10 ns, was etwa die Hälfte der Durchlaufverzögerung von Ausgangsschaltungen nach dem Stand der Technik ist. Selbstverständlich ist die tatsächliche Durchlaufverzögerung zwischen dem Empfang eines OE-Signals entsprechend einer logischen 1 und der Herstellung des Zustandes hoher Impedanz an der Ausgangsklemme

20558 von dem Leistungsverbrauch der Schaltung und der speziellen Herstellungstechnologie, die benutzt wird, um eine Ausgangsschaltung herzustellen, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, abhängig.

25Während die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für diese beschrieben worden ist, ist sie keinesfalls auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können zahlreiche Ausführungsbeispiele durch den Fachmann mittels der technischen Lehre dieser Erfindung

30realisiert werden. ι

Patentanwalt

■:1t-

Leerseite

Claims

";■:'■'-. .l":'.'.:..-. 3335Ί33

PATENTANWÄLTE Telefon (089) 29 66 84-86

ni^l Ir,,-. t-l N/iiTC^HCRi \r-\-i ^Telex 523 155 mitsh d

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH Telegramme Patentpaap

Dipl.-Ing. K. QUNSCHMANN Telecopier (089) 29 39 63

r>i»->i Ir-.,-! n_r ror ^oi \λ/ i^ÖRncn Psch-Kto. Mchn. 195 75-803

Dipl.-lng.Dr.rer.nat. W. KORBER EPA-Kto. 28ooo206

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS

Dipl.-Ing. W. MELZER

^a Steinsdorf straße 10

European patent attorneys D-8000 München 22

Monolithic Memories Inc. 28. Septenber 1983

Mission College Boulevard

Santa Clara, Calif. Ansprüche :
USA 95050

φ. Tri-State-Ausgangsschaltung mit einer Datensignal-Eingangsklemme zum Empfangen eines Datensignals, das entweder einen ersten Signalzustand oder einen zweiten Signalzustand hat, einer Freigabesignal-Eingangskiemme zum Aufnehmen eines Freigabesignals oder eines Sperrsignals, einer Ausgangsklemme, einem ersten Alisgangsschalter, der einen ersten stromschaltenden Anschluß, welcher mit der Ausgangsklemme verbunden ist, einen zweiten stromschaltenden Anschluß, welcher auf einem ersten Betriebsspannungspotential liegt, und einen Steueranschluß hat, einem ersten Schaltungselement zum Anlegen einer ausgewählten Spannung an den Steueranschluß des ersten Ausgangsschalters in Abhängigkeit von einem Datensignal, einem zweiten Ausgangsschalter, der einen ersten stromschaltenden Anschluß, welcher mit der Ausgangsklemme verbunden ist, einen zweiten stromschaltenden Anschluß, welcher auf einem zweiten Betriebsspannungspotential liegt, und einen Steueranschluß, welcher mit einem Steuerelement verbunden ist, hat, und einem zweiten Schaltungselment zum Anlegen einer ausgewählten Spannung an den Steueranschluß des zweiten Ausgangsschalters in Abhängigkeit von einem Datensignal, dadurch g e k e η η zei chnet , daß Steuerelemente vorgesehen sind, die von dem ersten und dem zweiten Schaltungselement zum Anlegen der ausgewählten Spannungen unabhängig sind, wobei die Steuerelemente jedoch von dem Sperrsignal abhängig sind, daß das Steuerelement die ausgewählte Spannung in Abhängigkeit von dem Sperrsignal an den Steueranschluß des ersten Ausgangsschalters legt, auf welche Weise der erste Ausgangs-

schalter unabhängig von dem Zustand des Datensignals und der Spannung, die dem Steueranschluß des ersten Ausgangsschalters durch das erste Schaltungselement zum Anlegen dieser Spannung zugeführt wird, und unabhängig von der Span-5nung, die dem Steueranschluß des zweiten Ausgangsschalters durch das zweite Schaltungselement zum Anlegen dieser Spannung zugeführt wird, gesperrt wird, und daß die Ausgangsschaltung einen ersten Ausgangssignalzustand in Abhängigkeit von dem Freigabesignal und einem Datensignal, das den ersten Signalzustand hat, in dem die Ausgangsschaltung in der Lage ist, Strom an eine externe Schaltungsanordnung abzugeben, die an die Ausgangsklemme angeschlossen ist, einen zweiten Ausgangssignalzustand in Abhängigkeit von dem Freigabesignal und einem Datensignal, das den zweiten Signalzustand hat, in dem die Ausgangsschaltung in der Lage ist, Strom von der externen Schaltungsanordnung, die an die Ausgangsklemme angeschlossen ist, aufzunehmen, oder einen dritten Ausgangssignalzustand, in dem die Ausgangsschaltung in Abhängigkeit von dem Sperrsignal den Zustand einer hohen Impedanz gegenüber der externen Schaltungsanordnung, die an die Ausgangsklemme angeschlossen ist, einnimmt.
2. Tri-State-Ausgangsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ausgangsschal-

25ter ein bipolarer Transistor (560) ist.
3. Tri-State-Ausgangsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ausgangsschalter ein bipolarer Transistor ist.
4. Tri-State-Ausgangsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet , daß der zweite Ausgangsschalter ein Schottky-Transistör (563) ist.
5. Tri-State-Ausgangsschaltung nach Anspruch I₉ dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Steuerelemente, die unabhängig von dem ersten und zweiten Schaltungselement zum jeweiligen Anlegen der ausgewählten Spannung sind, aus ei-

nem ersten Sperrschalter, der einen stromschaltenden Anschluß, welcher mit dem Steueranschluß des ersten Ausgangsschalters verbunden ist, einen zweiten stromschaltenden Anschluß, der auf dem zweiten Betriebsspannungspotential liegt, und einen Steueranschluß, der mit der Freigabesignal-Eingangsklemme (150) verbunden ist, hat, sowie einem zweiten Sperrschalter, der einen ersten stromschaltenden Anschluß, welcher mit dem Steueranschluß des zweiten Ausgangsschalters verbunden ist, einen zweiten stromschaltenden Anschluß, welcher auf dem zweiten Betriebsspannungspotential liegt, und einen Steueranschluß, der mit der Freigabesignal-Eingangsklemme (150) verbunden ist, hat, bestehen.
6. Tri-State-Ausgangsschaltung nach Anspruch 5, dadurch

gekenn zei chnet , daß der erste bzw. der zweite Sperrschalter aus einem bipolaren Transistor besteht.
7. Tri-State-Ausgangsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste bzw. der zweite Sperrschalter aus einem Schottky-Transistör (565, 567) besteht.
8. Tri-State-Ausgangsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steueranschluß des er-

25sten Sperrschalters und der Steueranschluß des zweiten Sperrschalters mit der Freigabesignal-Eingangskiemme (150) über einen Eingangsverstärker (151) verbunden sind.
9. Tri-State-Ausgangsschaltung mit einer Datensignal-Ein-QQ gangsklemme zum Empfangen eines Datensignals, das entweder einen ersten Signal zustand oder einen zweiten Signal zustand haben kann, einer Freigabesignal-Eingangskiemme zum Empfangen eines Freigabesignals oder eines Sperrsignals, einer Ausgangskiemme, Schaltungselementen zum Aufnehmen von Strom ggüber die Ausgangsklemme oder zum Abgeben von Strom über die Ausgangsklemme, einem ersten Schaltungselement zum Steuern des Schaltungselements zum Aufnehmen von Strom, das in Abhängigkeit von einem Datensignal des ersten Signalzustan-

des veranlaßt, daß Strom über die Ausgangsklemme aufgenommen wird, und einem zweiten Schaltungselement zum Steuern des Schaltungselements zum Ausgeben von Strom, das in Abhängigkeit von einem Datensignal des zweiten Signalzustandes veranlaßt, daß Strom über die Ausgangsklemme abgegeben wird, dadurch gekennzei chnet , daß ein Steuerelement vorgesehen ist, das unabhängig von dem ersten und dem zweiten Schaltungselement zum Steuern ist, wobei das Steuerelement jedoch abhängig von dem Sperrsignal ist, und daß das Steuerelement das Schaltungselement zum Aufnehmen von Strom und das Schaltungselement zum Abgeben von Strom in Abhängigkeit von dem Sperrsignal sperren kann, wodurch der Zustand einer hohen Impedanz an der Ausgangsklemme hergestelltwird.