DE2518321C3 - Strombetriebenes ODER-Glied - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein strombetriebenes ODER-Glied nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit »Inklusiv-ODER-Glied« oder kurz »ODER-Glied« wird gemäß geltender Übereinkunft ein Verknüpfungsglied bezeichnet, dessen Ausgangssignal den Zustand »hoch« hat, wenn irgendeines seiner Eingangssignale »hoch« ist, und dessen Ausgangssignal den Zustand »niedrig« dann und nur dann hat, wenn alle Eingangssignale des Gliedes »niedrig« sind. Häufig werden die beiden Zustände »hoch« und »niedrig« auch mit den Binärziffern »1« bzw. »0« bezeichnet. Es sind ODER-Glieder bekannt, bei denen die Zustände »niedrig« und »hoch« der Eingangs- und Ausgangssignale jeweils durch Spannungswerte definiert sind. Glieder dieser bekannten Bauart sind aber für manche Zwecke ungeeignet. Beispielsweise lassen sie sich in Fernsprechanlagen mit sogenannter »Crosspoint«- Technik schlecht einsetzen, da sich ihr Strombedarf mit der Betriebsspannung ändert, während es erwünscht ist, daß der Gesamtstrombedarf von Crosspoint-Anordnungen in einem Vermittlungsschrank oder einer Telefonzentrale innerhalb ziemlich enger Grenzen gleich bleibt. Hierbei können nämlich Überstrombedingungen als Indiz für eine Störung des Systems gefühlt werden, und auf solche Bedingungen ansprechende Schutzschaltungen können dann einer weitergehenden Beschädigung der Anlage vorbeugen. Gleichzeitig ist es aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit und Kompaktheit der Anlage sehr günstig, wenn man auf eine Regelung der den verschiedenen Teilen der Anlage zugeführten Betriebsspannungen verzichten kann, obwohl die Betriebsspannungen in einer Fernsprechvermittlungsanlage Schwankungen unterworfen sind, da nicht genau festgelegt werden kann, welche Betriebsströme die Versorgungseinheiten zu liefern haben. Unter normalen Betriebsbedingungen werden die Versorgungsspannungen aus dem Wechselspannungsnetz abgeleitet, indem die Netzspannung transformiert, gleichgerichtet und geglättet wird. In Notfällen, d. h. wenn das Netz ausfällt, werden die Versorgungsspannungen von Ersatzbatterien geliefert. Wenn die Ersatzbatterien entladen werden, sinken die von ihnen gelieferten Versorgungsspannungen ab. In Fällen, wo die Ersatzbatterien nicht derart mit der normalen Stromversorgung zusammengeschaltet sind, daß sie gleichzeitig mit ihrer kontinuierlichen Ladungserhaltung eine Stabilisierungsfunktion ausüben, besteht die Gefahr einer Änderung der gelieferten Betriebsspannung, wenn die Ersatzbatterien zur Übernahme der Speisung gerufen werden. Diese Umstände machen es wünschenswert, in Fernsprechanlagen strombetriebene anstelle von spannurtgsbetriebenen ODER-Schaltglie-

dem zu verwenden.

Ein anderer wichtiger Grund zur Verwendung sirombetriebener ODER-Glieder ist auch dann gegeben, wenn ihre Eingangssignale durch Abfühlen der Zustände von Thyristoren gewonnen werden, welche die Crosspoint-Schalter bilden. Da die Ströme zur Aufrechterhaltung der leitenden Zustände der Thyristoren über die Signalleitungen geliefert werden und da die Signalleitungen so wenig wie möglich belastet weruen sollen, ist es praktisch notwendig, hochohmige Fühleinrichtungen zu verwenden. Der hohe Quell- oder Innenwiderstand der auf die ODER-Glieaer arbeitenden Fühleinrichtungen läßt stromgesteuerte Verknüpfungsglieder geeigneter erscheinen als spannungsgesteuerte Schaltungen.

Bei einem Strom-ODER-Glied sind die Zustände »niedrig« (oder 0) und »hoch« (oder 1) der Signale durch Stromwerte und nicht durch Spannungswerte definiert. Bei manchen bekannten Crosspoint-Baugruppen, die in integrierter Schaltungstechnik hergestellt sind, wird die strommäßige ODER-Verknüpfung einfach dadurch realisiert, daß man die Eingangsströme zur Bildung des Ausgangsstroms lediglich summiert. Dies ist jedoch nur so lange möglich, wie die Summe der maximalen jeweils eine »0« darstellenden Eingangsstromwerte wesentlich kleiner ist als das M iiimum des noch als Signalzustand »1« zu betrachtenden Ausgangsstromwerts. Au ierdem hat die bekannte Methode der einfachen Addition von Eingangsströmen zur Bildung der ODER-Verknüpfung den Nachteil, daß der Ausgangsstrom übermäßig groß wird, wenn viele der Eingangsströme den Zustand »hoch« haben. Wenn η die Anzahl der Eingangsströme ist, beträgt also der Ausgangsstrom das /7-fache des für seinen »hohen« Zustand zur Darstellung einer »1« an sich ausreichenden Wertes. Wenn in einem System viele ODER-Glieder benötigt werden, führt ein solch übermäßig hoher Ausgangsstrom zu einer unnötigen Belastung der Speisequellen für die Betriebsleistung.

Aus der US-PS 33 28 603 ist ein Verknüpfungsglied der eingangs genannten Art bekannt, bei dem eine Konstantstromquelle ständig einen bestimmten Strom liefert, der je nach den Eingangsbedingungen des Verknüpfungsgliedes zu dessen Ausgang gelenkt oder statt dessen von ihm weg gesteuert wird. Ein solches »Stromlenkw-Verknüpfungs-Glied verbraucht also ständig eine beträchtliche Leistung.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Strom-ODER-Glied anzugeben, das bei seinem »niedrigen« Ausgangszustand wesentlich weniger Leistung verbraucht als bei Erzeugung seines Ausgangsstromsignals.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß keine ständig arbeitende Stromquelle erforderlich ist, wei Dei dem bekannten Stromlenk-Verknüpfungsglied. Dank der gesonderten Schwellenfühlschaitung, die für jeden der zum ODER-Glied fließenden Eingangsströme den Binärwert feststellt, kann es ferner den Fall, daß nur eines seiner Eingangssignale eine »1« darstellt, gut unterscheiden von dem Fall, daß alle seine Eingangssignale »0« sind, auch wenn die Summe dieser Signale so groß wie ein einziges !-Eingangssignal ist, was z.B. infolge der die Eingangsströme begleitenden Rauschund Leckströme eintreten kann. Von Vorteil gegenüber einer einfachen Stromaddition ist auch, daß das ODER-Glied den I-Wert seines Ausgangsstromes auf eine gleichmäßige Höhe stabilisieren kann, die unabhängig davon ist, ob die »i« arn Ausgang durch nur eines oder mehrere Eingangssignale vom Wert »1« hervorge rufen wird.

Andere Merkmale der Erfindung betreffen eine integrierte Schaltungstechnik, mit der sich ein solches strombetätigtes ODER-Glied realisieren läßt. Von besonderem Interesse ist das Prinzip der dynamischen Vorspannung einer Trennwanne, um die darin befindlichen Komponenten zusätzliche Funktionen erfüllen zu lassen. Dies steht im Gegensatz zur herkömmlichen

ίο Praxis, bei welcher die Trennwanne mit fester Spannung vorgespannt wird. Die Technik der dynamischen Trennwannen-Vorspannung wird angewandt, um eine Diodensteuerschaltung auf kleinem Raum in einer integrierten Schaltung zu realisieren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 und 2 sind Schaltbilder strombetriebener ODER-Glieder gemäß der Erfindung;

F i g. 3 ist das Schaltbild eines Teils eines Crosspoint-Schalters, der ein erfindungsgemäß ausgebildetes strombetriebenes ODER-Glied enthält;

F i g. 4, 5 und 6 zeigen in einer Draufsicht und in einer ersten und einer zweiten Schnittansicht einen Teil eines in integrierter Bauweise hergestellten strombetriebenen ODER-Gliedes nach Fig. 3.

Die Fig. 1 zeigt die Grundschaltung 2 des strombetriebenen ODER-Gliedes. Zwei geschaltete Stromquellen (nicht dargestellt) sind mit den beiden Eingangsklemmen /Ni und IN 2 verbunden. Jede dieser Stromquellen liefert einen Signalstrom, der entweder »niedrig« (Binärzustand 0) ist, wobei die Stromstärke einen Nennwert von 0 Ampere hat, oder der »hoch« (Binärzustand 1) ist, wobei die Stromstärke einen positiven Wert hat, oder der sich im Übergang zwischen den beiden vorerwähnten Zuständen befindet. Der Quell- oder Innenwiderstand jeder dieser Stromquellen ist mindestens genauso groß wie der Eingangswiderstand des ODER-Gliedes, auf den die Stromquellen arbeiten. Die »gemeinsame Klemme« (in der Zeichnung mit G bezeichnet) ist mit einem Punkt festen Potentials verbunden, der im folgenden mit »Masse« bezeichnet wird. Die Ausgangsklemme A ist mit einer (nicht dargestellten) Last verbunden, die einen Gleichstromweg zu einem Betriebspotential bildet, welches die Kollektor-Basis-Übergänge von Transistoren 12 und 22 in Sperrrichtung gespannt hält.

Jeder der Transistoren 12 und 22 wirkt im wesentlichen wie ein Schalter. Die in ihrer Leitfähigkeit steuerbare Strecke zwischen seinem Kollektor und seinem Emitter ist nichtleitend, d. h. gesperrt, wenn die Basis des betreffenden Transistors von der mit ihr verbundenen Eingangsklemme einen »niedrigen« Strom vom Wert 0 empfängt. Die besagte Strecke ist leitend, wenn die Basis des betreffenden Transistors von der zugehörigen Eingangsklemme einen Strom mit höherem Wert empfängt, der eine 1 darstellt.

Wenn beide Eingangsklemmen INi und IN2 jeweils einen Strom vom Nennwert 0 Ampere empfangen, dann reichen die daraufhin an den Widerständen 11 und 21 abfallenden Spannungen nicht aus, die Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren 12 und 22 in Durchlaßrichtung vorzuspannen. Die Widerstände 11 und 21 halten die Basen der Transistoren 12 und 22 auf Massepotential. Der Widerstand 3 hält die Emitter der Transistoren 11 und 21 auf Massepotential. Bekanntlich leitet ein Transistor nicht, wenn die an seinen Basis-Emitter-Übergang gelegte Spannung in Durchlaßrichtung nicht

Volt für Siliziumelemente). Da weder der Transistor 12 noch der Transistor 22 einen Kollektorstrom aus der Ausgangsklemme A zieht, liegt der Ausgangsstrom im wesentlichen beim Nullwert. Das heißt, der Ausgangsstrom ist »niedrig«, d. h., er hat den Zustand 0.

Da die Transistoren 12 und 22 auch keine Emitterströme liefern, wenn den Klemmen IN 1 und IN 2 Eingangsströme »0« zugeführt werden, fällt am Widerstand 3 keine ausreichende Spannung ab, um die Basis-Emitter-Übergänge von Transistoren 13 und 23 so weit in Durchlaßrichtung vorzuspannen, daß diese Transistoren leitend werden.

Falls der Eingangsstrom zur Klemme IN 1 »hoch« ist, fällt am Widerstand 11 genügend Spannung ab, um den Basis-Emitter-Übergang des Transistors 12 so weit vorzuspannen, daß ein Strom von dessen Kollektor zu dessen Emitter fließt. Ist der Transistor 13 gesperrt und der an der Klemme IN 1 zugeführte Strom »hoch«, dann übersteigt der daraufhin erzeugte Kollektorstrom des Transistors 12 den Wert, der zur Einstellung eines »hohen« Ausgangsstroms erforderlich ist. Wenn der Transistor 23 gesperrt ist und der an der Eingangsklemme IN 2 empfangene Strom «hoch« ist, dann wird dem Ausgangsstrom der vom Transistor 22 kommende Kollektorstrom hinzuaddiert (der Kollektorstrom des Transistors 22 entsteht bei einem »hohen« Eingangsstrom an der Klemme IN 2 in genau der gleichen Weise wie der Kolleklorstrom des Transistors 12 bei »hohem« Eingangsstrom an der Klemme IN 1).

Die für den Zustand »hoch« oder 1 am Ausgang charakteristische Amplitude des Ausgangsstroms wird auf einem vorbestimmten Wert gehalten, und zwar unabhängig davon, wie viele der Eingangsströme jeweils eine 1 darstellen. Dies wird auf folgende Weise erreicht. Da jeder der Kollektorströme der Transistoren 12 und 22 gegenüber dem betreffenden Emitterstrom einen Verhältnisfaktor α hat (der bei normalen Transistoren über 0,97 oder in dieser Größenordnung liegt), stehen die kombinierten Kollektorströme der besagten Transistoren ebenfalls in diesem Verhältnis zu den kombinierten Emitterströmen. Die kombinierten Emitterströme der Transistoren 12 und 22 bewirken einen Spannungsabfall am Widerstand 3. Falls dieser Spannungsabfall den bei 0,6 Volt liegenden Schwellenwert übersteigt, den die Basis-Emitter-Spannung der Transistoren 13 und 23 erreichen muß, damit diese Transistoren gut leitend werden, dann werden Teile der an den Eingangsklemmen INi und IN 2 zugeführten Eingangsströme über die Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 13 und 21 abgeleitet, d. h. von den Basen der Transistoren 12 und 22 ferngehalten. Das heißt, die Transistoren 13 und 23 bewirken gemeinsam eine Parallelregelung des Spannungsabfalls am Widerstand 3. Die Beschränkung des Spannungsabfalls am Widerstand 3 auf einen Maximalwert bestimmt nach dem ohmschen Gesetz den Maximalwert des durch diesen Widerstand fließenden Stroms und begrenzt somit die kombinierten Emitterströme der Transistoren 12 und 22. Auf diese Weise werden diese kombinierten Emitterströme und somit auch die kombinierten Kollektorströme der Transistoren 12 und 22 so lange auf vorbestimmten Werten gehalten, wie mindestens einer der Eingangsströme eine 1 darstellt.

Falls einer der den Eingangsklemmen IN 1 und IN 2 zugeführten Eingangsströme »niedrig« und der andere »hoch« ist, dann übernimmt der mit der »hohen« Eingangsklemme verbundene Transistor 13 oder 23 die gesamte Parallelregelung. Der Kollektor des anderen Transistors liegt auf Massepotential, so daß sich dieser Transistor in der Sättigung befindet und sein Kollektor-Basis-Übergang in Durchlaßrichtung gespannt ist. Daher sollten die Werte der Widerstände 11 und 21 so gewählt sein, daß sie etwa um eine Größenordnung höher als der Wert des Widerstands 3 sind, damit der Widerstand 3 im Falle einer Sättigung des Transistors 13 oder 23 nicht so stark überbrückt wird. Es kann auch wünschenswert sein, zwischen den zusammengekoppelten Emittern der Transistoren 12 und 22 und jeder der Basen der Transistoren 13 und 23 einen Trennwiderstand vorzusehen, um im Falle einer Sättigung des einen oder des anderen der Parallelregeltransistoren 13 und 23 den Nebenschluß für den Widerstand 3 zu vermindern.

Bei der Schaltung nach F i g. 1 kann ein durch gesättigte Parallelregeltransistoren hervorgerufener Nebenschluß zum Widerstand 3 dazu führen, daß sich der »hohe« Ausgangsstrom des ODER-Gliedes 2 leicht ändert, und zwar abhängig davon, wie viele der Eingangsklemmen INi und IN 2 mit einer 1 beaufschlagt werden. Dieser Effekt macht sich stärker bemerkbar, wenn ODER-Glieder des hier beschriebenen Typs eine größere Anzahl von Eingangsklemmen aufweisen. Solche Glieder unterscheiden sich von der Schaltung nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß die Anordnung aus der Klemme INi. dem Widerstand U und den Transistoren 12 und 13 nicht nur ein zweites Mal, sondern mehrere Male in der Schaltung enthalten ist.

Die F i g. 2 zeigt eine etwas verfeinerte Form 4 eines strombetriebenen ODER-Gliedes, wobei das obenerwähnte Problem der Sättigung des Parallelregellransistors. der mit einer keinen »hohen« Eingangsstrom empfangenden Eingangsklemme verbunden ist, vermieden wird. Ein einzelner Parallelregeitransistor 5 und eine Art Steuerschaltung aus Dioden 13', 23' und 33' bilden zusammen eine Gegenkopplung, mittels welcher die Spannung am Widerstand 3 nur etwas oberhalb der Schwellenspannung gehalten wird, die zum Spannen des Basis-Emitter-Übergangs des Transistors 5 in die Leitfähigkeit erforderlich ist.

Die Spannung am Widerstand 3 versucht abhängig von den kombinierten Emitterströmen der Transistoren 12, 22 und 32 immer dann über den besagten Schwellenwert anzusteigen, wenn eine oder mehrere der Eingangsklemmen INi. IN2 und /Λ/3 des ODER-Gliedes 4 mit einer 1 beaufschlagt werden. Dies treibt den Transistor 5 in die Leitfähigkeit, so daß er nach Kollektorstrom verlangt. Diese Nachfrage wird über diejenigen der Dioden 13', 23' und 33' befriedigt deren angeschlossene Eingangsklemmen /Nl bzw. IN 2 bzw. /N 3 gerade auf relativ hohem Potential liegen. Bei den auf relativ hohem Potential liegenden Eingangsklemmen handelt es sich um diejenigen, die mit einer 1 beaufschlagt sind. Der Spannungsabfall an denjeniger der Widerstände 11, 21 und 31, deren zugeordnete Eingangsklemme einen »hohen« Eingangsstrom empfängt, ist größer als der Spannungsabfall an denjeniger Widerständen, deren zugeordnete Eingangsklemme einen »niedrigen« Eingangsstrom empfängt.

Bei manchen Systemen (z. B. bei den an späterei Stelle noch beschriebenen Crosspoint-Anordnungen' können die den verschiedenen Eingangsklemmen IN 1 IN2 und /Λ/3 jeweils als »1« zugeführten Stromwert« erheblich voneinander abweichen. Das ODER-Glied A nimmt diese Unterschiede dadurch auf, daß sich die Leitfähigkeiten der mit den jeweils »hohen« Eingangs

klemmen verbundenen Dioden 13' bzw. 23' bzw. 33' relativ derart zueinander einstellen, daß die von den Basen der Transistoren 12, 22 und 32 fortgelenkten Beträge der Eingangsströme zueinander im selben Verhältnis stehen wie die den Eingangsklemmen //Vl, IN 2 und //V 3 zugeführten Eingangsströme. Die Verhältnisse unterscheiden sich nur infolge der geringen Strombeträge, die über die Widerstände 11, 21 und 31 fließen. Dies liegt an den exponentiellen Strom/Spannungskennlinien der Dioden 13', 23', 33' und der Basis-Eniiuer-Übergänge der Transistoren 12, 22 und 32. Bei allen diesen Halbleiterübergängen verdoppelt sich der hindurchfließende Strom jeweils, wenn die Spannung am Übergang um 26 Millivolt ansteigt. Alle Dioden 13', 23' und 33' sind mit ihren Kathoden |_S zusammengeschaltet, und alle Transistoren 12,22 und 32 sind mit ihren Emittern zusammengeschaltet. Dies führt zwangsläufig dazu, daß der Anstieg der Emitter-Basis-Spannung eines der Transistoren 12, 22, 32, der bei erhöhtem Eingangsstrom in die zugeordnete Eingangsklemme INI. IN2 oder IN3 entsteht, von einem entsprechenden Anstieg der Kathoden-Anoden-Spannung der jeweils zugeordneten Diode 13', 23' oder 33' begleitet wird. Wenn z. B. der in die Eingangsklemme IN 1 gegebene Eingangsstrom doppelt so groß wie der Eingangsstrom zur Klemme IN2 ist, dann ist das Potential an der Klemme /Nl um etwa 2b Millivolt höher als das Potential an der Klemme IN2. Hierdurch kann der Basissirom zum Transistor 12 doppelt so groß wie der Basisstrom zum Transistor 22 werden, und der Strom durch die Diode 13' kann doppelt so groß wie der Strom durch die Diode 23' werden. Die Dioden 13', 23' und 33' wirken als Steuereinrichtung, die bestimmt, aus welchen der Eingangsklemmen der Kollektorstrombedarf des Regeltransistors 5 befriedigt werden soll und in welchem Verhältnis die Eingangsströme ihren Beitrag zum Kollektorstrom des Transistors 5 zu liefern haben.

Diejenigen der Dioden 13', 23' und 33', die an eine mit 0 beaufschlagte Eingangsklemme angeschlossen sind, sind nicht leitend. Wenn alle Eingangsklemmen INi, ^₀ IN 2 und IN3 mit einer 0 beaufschlagt werden, ist keine der Dioden 13', 23' und 33' leitend. Unter dieser Bedingung ist bei keinem derTransistoren 12,22,32 sein Basis-Emitter-Übergang auf Durchlaß gespannt. Der Widerstand 3 hält die Basis des Transistors 5 auf Massepotential, so daß ein Spannen des Basis-Emitter-Übergangs dieses Transistors in Durchlaßrichtung verhindert wird. Der Transistor 5 führt keinen Kollektorstrom und stellt somit eine relativ hohe Koliektorimpedanz her. Das heißt, der Transistor 5 ist unter der erwähnten Bedingung nicht gesättigt.

Es wird auch nicht zugelassen, daß der Tranistor 5 während derjenigen Zeiten gesättigt wird, in denen ein oder mehrere Eingangsklemmen mit einer 1 beaufschlagt werden. Um dies zu erreichen, wird der Transistor 5 groß genug ausgelegt, damit sein Kollektorwiderstand zu niedrig ist, um bei einem Strom, der gleich ist der Summe alle »hohen« Maximalwerte der Eingangsströme einen merklichen Spannungsabfall zu erzeugen.

Die höchste der an den Eingangsklemmen INi, IN 2 und /Λ/3 erscheinenden Spannungen muß größer sein als die Summe der Basis-Emitter-Offsetspannung, die zum Vorspannen des betreffenden Schwellenfühler-Transistors 12,22 und 32 in den Leitzustand erforderlich u*. ist, mit der Basis-Emitter-Offsetspannung, die zum Vorspannen des Parallelregeltransistors 5 in den Leitzustand erforderlich ist. Diese Offsetspannungen liegen bei Siliziumtransistoren jeweils in der Größenordnung von 0,6 Volt. Auch hat die Offsetspannung an derjenigen der Dioden 13', 23' und 33', die mit der auf der höchsten Spannung liegenden Eingangsklemme verbunden ist und somit durch den Kollektorstrom des Transistors 5 auf Druchlaß gehalten wird, im wesentlichen den gleichen Wert wie die Spannung am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 5, wenn dieser leitend ist. Wenn also der Transistor 5 leitet, dann wird sein Kollektor auf im wesentlichen der gleichen Spannung gehalten (innerhalb etwa 0,1 Volt), wie sie an seiner Basis erscheint. Dies stellt sicher, daß der Kollektor-Basis-Übergang des Transistors 5 so lange in Sperrichtung gespannt ist, wie seine Kollektorspannung nicht etwa 0,4 Volt übersteigt, und daß daher keine Sättigung stattfinden kann.

Die strombetriebenen ODER-Glieder nach den Fig. 1 und 2 haben beide die folgenden vorteilhaften Eigenschaften: Jeder der den Eingangsklemmen /WI, IN 2 usw. zugeführten »niedrigen« Eingangsströme wird durch einen gesonderten Schwellenfühler daran gehindert, über das ODER-Glied auf die Ausgangsklemme A gekoppelt zu werden. Das heißt, der an die Klemme IN 1 gelegte Eingangsstrom muß am Widerstand 11 eine ausreichend hohe Spannung erzeugen, damit die Schwellenspannung zur Durchschaltung des Basis-Emitter-Übergangs des Transistors 12 überwunden wird, bevor ein Kollektorstrom über die Ausgangsklcmme A zum Transistor 12 fließt. In ähnlicher Weise muß der an die Eingangsklemme IN 2 (oder /W 3) gelegte Eingangsstrom am Widerstand 21 (oder 31) erst eine ausreichend hohe Spannung erzeugen, um die Schweüenspannung zum Durchschalten des Basis-Emitter-Übergangs des Transistors 22 (oder 32) zu überwinden, bevor ein Kollektorstrom über die Ausgangsklemme A zum Transistor 22 (oder 32) fließt. Dies ist ein wirksamer Schutz davor, daß kombinierte »niedrige« Eingangsströme fälschlich zu einem Ausgangsstrom des ODER-Gliedes führen, der als »hoch« zu bewerten ist.

Es ist ein Merkmal eines erfindungsgemäß ausgebildeten strombetriebenen ODER-Gliedes, daß kein Bereitschafts- oder Leerlaufstrom aufgewendet wird wenn alle Eingangsströme im Zustand »niedrig« sind.

Die F i g. 3 zeigt ein strombetriebenes ODER-Glied in Verbindung mit einer Crosspoint-Anordnung, für welche dieses Glied ausgelegt ist. Die hier gezeigte Crosspoint-Anordnung enthält vier Thyristoren als Crosspoint-Schalter 151, 161, 171 und 181. Eine für der praktischen Einsatz hergestellte Crosspoint-Anordnung enthält acht Thyristoren als Crosspoint-Schalter.

Innerhalb eines gestrichelten Rahmens ist eine Anordnung 110 aus Widerständen 111, 121, 131, 141 dargestellt, die in ihrer Funktion den Widerständen 11 21,31 der ODER-Glieder 2 und 4 nach den Fig. 1 und 2 entsprechen. Die Widerstände 111, 121 und 131, 141 können als widerstandsbehaftete Diffusionszonen innerhalb einer gemeinsamen Trennwanne gebildet werden. Diese diffundierten Widerstandselemente bilden mit der gemeinsamen Trennwanne Halbleiterübergänge. Jeder dieser Halbleiterübergänge verteilt siel· längs dem betreffenden Widerstandselement. In einerr Ersatzschaltbild können diese verteilten Halbleiterübergänge jedoch als konzentrierte Elemente in Form vor Dioden 113, 123, 133 und 143 gezeichnet werden, di« jeweils den Halbleiteriibergang zwischen den Wider ständen 11, 121, 131 und 141 und der Trennwann« darstellen. Dies ist deswegen zulässig, weil die verteilter

Halbleiterübergänge nur an denjenigen Punkten längs der zugeordneten Widerstandselemente 111, 121, 131 und 141 in Durchlaßrichtung gespannt sind (wenn sie überhaupt eine Durchlaßvorspannung haben), wo sie das höchste positive Potential haben. Diese Punkte liegen an denjenigen Enden der Widerstandselemente 111, 121, 131 und 141, die mit den Basen der Transistoren 112, 122, 132 und 142 verbunden sind. Die gemeinsame Verbindung zwischen den Kathoden der Dioden 113, 123, 133 und 143 wird durch die Trennwanne selbst hergestellt, die in ohmschen Kontakt mit dem Kollektor des Transistors 105 steht.

Die Transistoren 112, 122, 132 und 142 bilden jeder eine Darlington-Kaskadenschaltung mit dem Transistor 106, um das Äquivalent eines Schwellenfühler-Transistors darzustellen, der in seiner Funktion den Transistoren 12, 22, 32 der ODER-Glieder 2 und 3 nach den F i g. 1 und 2 entspricht. Der Stromverstärkungsfaktor der Darlington-Kaskadenschaltungen ist jedoch im wesentlichen gleich dem Produkt der Stromverstärkungen des Transistors 112 bzw. 122 bzw. 132 bzw. 142 einerseits und des Transistors 106 andererseits, wodurch die Empfindlichkeit der Schwellenwertfühlung wesentlich verbessert wird. Die am Widerstand 103 erscheinende Spannung bestimmt den Emitterstrom des Transistors 106, der im wesentlichen gleich dem Kollektorstrom dieses Transistors ist, der wiederum den Hauptbeitrag zum Ausgangsstrom des ODER-Gliedes 100 liefert, der auf die Basis eines Transistors 201 gegeben wird.

Genauer gesagt enthält der Ausgangsstrom, den das ODER-Glied 100 an die Basis des Transistors 201 liefert, neben dem Kollektorstrom des Transistors 106 noch die kombinierten Kollektorströme der Transistoren 112, 122, 132 und 142. Diese kombinierten Kollektorströme sind im wesentlichen gleich den kombinierten Emitterströmen dieser Transistoren, d. h. dem Basis-Strom des Transistors 106. Der vom ODER-Glied 100 auf die Basis des Transistors 201 gegebene Ausgangsstrom ist dann gleich dem Kollektorstrom des Transistors 106 plus einem Zusatzbetrag, der im wesentlichen gleich dem Basisstrom des Transistors 106 ist. Da der Emitterstrom eines Transistors die Summe seiner Kollektor- und Basis-Ströme ist, kommt der vom ODER-Glied 100 auf die Basis des Transistors 201 gegebene Strom in seinem Betrag dem Emitterstrom des Transistors 106 sehr nahe.

Die Spannung am Widerstand iO3 und somit auch der Emitterstrom des Transistors 106 werden durch die Parallelreglerwirkung des Transistors 105 stabilisiert. Der Transistor 105 ist selektiv mit denjenigen Basiselektroden der Transistorgruppe 112,127, 132 und 142 gekoppelt, die von »hohen« Eingangsströmen beaufschlagt werden. Diese selektive Kopplung geschieht mittels einer Steuerschaltung, die aus den »Dioden« 113, 123, 133 und 143 besteht. Die Parallelreglerwirkung dieser Steuerschaltung ist analog zu derjenigen, die in Verbindung mit dem ODER-Glied 4 nach F i g. 2 beschrieben wurde.

Die Crosspoint-Schalter werden durch Vierschichtdioden oder siliziumgesteuerte Gleichrichter 151, 161, 171 und 181 gebildet, die nachfolgend mit kurz »Thyristor« bezeichnet werden. Die Crosspoint-Anordnung ist von einem Typ, wie er in einer Arbeit »Monolitic IC Telephone Cross-Point Subsystem« der Autoren Adel A. A h m e d (Erfinder des hier beschriebe- nen Gegenstands), Stephen CAhrens und Murray A. Polinski beschrieben ist. Die Arbeit wurde der 1974 International Solid-State Circuits Conference vorgelegt und ist auf den Seiten 120, 121, 238 des »Digest of Technical Papers« dieser Konferenz abgedruckt. Die Crosspoint-Anordnung ist dazu gedacht, eine Zeile in einer adressierbaren Matrix von Crosspoint-Schaltern zu bilden. Die Thyristoren 151, 161, 171, 181 (die vorzugsweise von anderen Elementen der integrierten Schallung luftinsoliert sind) haben einen gemeinsamen Anodenanschluß an der Klemme 150 und sollen Thyristoren innerhalb einer Zeile einer Crosspoint-Matrix darstellen, jeder dieser Thyristoren liegt in einer gesonderten Spalte der Crosspoint-Matrix, worin seine Kathode mit den Kathoden einer Anzahl anderer Thyristoren verbunden ist, deren jeder in der Reihe der Matrix liegt. Zu diesem Zweck sind die Kathoden der Thyristoren 151, 161, i/1 und 181 mit jeweils einer gesonderten Klemme 153, 163, 173 und 183 versehen. Zur Adressierung eines bestimmten Crosspoint-Thyristorschalters wird mit der betreffenden Spalte ein Spalten-Treiberstrom-Generator verbunden, während alle in der Zeile des adressierten Thyristors liegenden Thyristoren durch ein Befehlseingangssignal mit Steueroder Zündströmen für ihre Steuerelektroden beaufschlagt werden. Das gleichzeitige Anlegen eines Steuerstroms und eines Anoden-Kathoden-Stroms an den adressierten Thyristor macht diesen Thyristor leitend, so daß der Crosspoint-Schalter geschlossen w^:rd. Auch bei Fortnahmc des Steuerstroms bleibt er so lange im geschlossenen Zustand, bis der Spalten-Treiberstrom unterbrochen wird. Das strombetriebene ODER-Glied 100 dient dazu, eine Zeilenadressierung zu verhindern. Eine solche Zeilenadressierung würde nämlich andernfalls beim Erscheinen des Befehlseingangssignals immer dann stattfinden, wenn einer der Thyristoren 151,161,171 und 181 in dieser Reihe bereits leitend ist.

Das Fühlen, ob irgendeiner der Thyristoren 151, 161, 171 oder 181 leitend gemacht worden ist, so daß das Anlegen von Steuerstrom an irgendeinen der anderen Thyristoren verhindert werden kann, erfolgt durch bekannte Mittel. Die »schwimmenden« Halbleiterübergänge der Thyristoren 151, 161, 171 und 181 dienen dazu, die Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren 154, 164, 174 und 184 vorzuspannen. Ein leitender Thyristor legt an den ihm zugeordneten Transistor eine höhere Durchlaß-Vorspannung als eine nichtleitender Thyristor. Somit übersteigt der Kollektorstroin eines Transistors, dessen Basis-Emitter-Kreis von einem leitenden Thyristor vorgespannt ist, den Kollektorstrom eines Transistors, dessen Basis-Emitter-Kreis von einem nichtleitenden Thyristor vorgespannt ist. Die Transistoren 154, 164, 174 und 184 sind mit Emittergegenkopplungswiderständen 155, 165, 175 und 185 versehen, die eine Stromrückkopplung bringen, urn die durch die jeweiligen Basiselektroden dargestellte Last relativ gering zu halten, so daß keine nennenswert starken Ströme aus den Thyristoren abgelenkt werden.

Bei bestimmten Thyristoranordnungen, deren Einsatz ansonsten vorteilhaft ist, besteht allerdings folgendes Problem: Der Kollektorstrom eines Transistors, dessen Basis-Emitter-Obergang in Durchlaßrichtung vom schwimmenden Halbleiterübergang eines Thyristors vorgespannt ist, beträgt immerhin noch etwa 6 Mikroampere, wenn der Thyristor nichtleitend ist, und oft nicht mehr als etwa 20 Mikroampere, wenn der Thyristor leitend ist. Daher reicht eine ODER-Verknüpfung durch einfache Stromsummierung nicht aus, eine zuverlässige Unterscheidung zu treffen zwischen

1. einer Bedingung, bei welcher die Ströme von 3 oder

4 Transistoren für deren Zustand »niedrig« noch relativ hoch sind, und

2. einer Bedingung, wo die Ströme der Transistoren für deren Zustand »niedrig« relativ schwach sind und einer der Transistoren für seinen Zustand »hoch« einen relativ geringen Kollektorstrom liefert.

Außerdem kann es vorkommen, daß der Kollektorstrom eines Transistors 154, 164, 174 oder 184 bis auf 100 Mikroampere geht, wenn der den Basis-Emitter-Übergang dieses Transistors in Durchlaßrichtung spannende Thyristor leitend ist. Wenn man die ODER-Verknüpfung durch einfache Stromsummierung vornehmen würde, dann ergäbe sich in diesem Fall ein unnötig starker Ausgangsstrom für den Zustand »hoch«.

Das strombetriebene ODER-Glied 100 eignet sich besonders gut dazu, die Feststellung zu treffen, ob einer der Thyristoren 151, 161, 171, 181 leitend ist oder nicht. Der Mindest-Widerstand im Toleranzbereich der Widerstandswerte aller Widerstände 111, 121, 131 und 141 wird so gewählt, daß die bei einem Strom von 20 Mikroampere am Widerstand abfallende Spannung eindeutig höher ist als die Spannung von 1,65 bis 1,8 Volt, die notwendig ist, um die hintereinander geschalteten Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren 105 und 106 und des jeweils zugeordneten der Transistoren 112, 122, 132 und 142 auf Durchlaß vorzuspannen. Für den normalerweise zu erwartenden Toleranzbereich von ±20% für die Werte der Widerstände 111,121,131,141 bedeutet dies, daß die bei 6 Mikroampere an jedem dieser Widerstände abfallende Spannung nicht dazu ausreicht, die hintereinandergeschalteten Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren 105 und 106 und des jeweils zugeordneten Transistors 112,122,132 oder 142 auf Durchlaß vorzuspannen.

Die jeweiligen Werte der Widerstände 155, 165, 175 und 185 stehen zum Wert des jeweils zugeordneten Widerstands 111, 121, 131 oder 141 alle im gleichen Verhältnis. Die Unterschiede des zu erwartenden »hohen« Ausgangsstroms, die durch Abweichung der Absolutwerte der Widerstände 155, 165, 175 und 185 von ihren Nennwerten zu befürchten wären, werden durch die in entsprechender Beziehung stehenden Abweichungen der Werte der Widerstände 111, 121, 131 und 141 von ihren jeweiligen Nennwerten kompensiert.

Der Wert des Widerstands 103 wird so gewählt, daß bei der Spannung von ungefähr 0,6 Volt (die an diesem Widerstand durch die Parallelreglerwirkung des Transistors 105 aufrechterhalten wird, wenn einer der Eingangsströme »hoch« ist) der durch diesen Widerstand 103 fließende Strom den Wert hat, der als Ausgangsstrom im Zustand »hoch« zur Basis des Transistors 201 fließen soll. Der Einzeltransistor 201 bildet mit einem weiteren Einzeltransistor 202 eine Kaskadenschaltung aus einem pnp- und einem npn- Transistor. Diese Kaskadenschaltung läßt sich als »kombinierter pnp-Transistor« auffassen, dessen »Basis-Elektrode« den Ausgangsstrom des strombetriebenen ODER-Gliedes 100 empfängt. Der als »Emitterelek- trode« zu wertende Anschluß dieses kombinierten pnp-Transistors ist mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle 200 verbunden. Der als »Kollektorelektrode« zu wertende Anschluß liegt am Eingangsanschluß eines mit mehreren Ausgängen versehenen Stromspiegelverstärkers 200. Dieser Eingangsanschluß ist die Basis eines in Kollektorschaltung angeordneten Dnp-Transistors 221 (Emitterfolger). Zwei Widerstände 203 und 204 sind hochohmige (sogenannte »pulldown«)-Widerstände zum Abführen der an den Basis-Emitter-Übergängen der Transistoren 201 und 202 gespeicherten Ladung. Nur wenn das strombetriebene ODER-Glied 100 einen »hohen« Ausgangsstrom liefert, ist der pnp-Transistor 201 leitend, wobei sein Kollektorstrom seinerseits den npn-Transistor 202 leitend macht, so daß ein Transistor 216 über ihn Kollektorstrom ziehen kann.

Die Schaltungsanordnung 210 ist ein Schwellenschaller. Der Transistor 216 zieht dann einen bemessenen Kollektorstrom, wenn die Spannung eines an die Klemme 211 gelegten Befehlseingangssignals ausreichend positiv ist, um sowohl den Halbleiterübergang einer Flächendiode 2J3 als auch den Basis-Ernitter-Übergang eines Transistors 214 auf Durchlaß zu spannen. Wenn der Transistor 214 in der Sättigung ist, dann wird die positive Kollektorspannung des Transistors 214 auf 0,1 bis 0,2 Volt gegenüber Masse gebracht, und die an der Basis des Transistors angebotene Impedanz wird vermindert. Infolge der niedrigen Basisimpedanz des Transistors 214 und der Durchlässigkeit der Diode 213 wird die Basis des Transistors 216 auf eine Spannung geklemmt, die im wesentlichen doppelt so groß ist wie die Spannung an einem in Durchlaßrichtung gespannten Halbleiterübergang. Das Anheben der Basisspannung des Transistors 216 auf diese Klemmspannung und das Herunterziehen des Potentials am unteren Ende des Emittergegenkopplungswiderstands durch Sättigung des Transistors 214 hat zur Folge, daß der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 216 in Durchlaßrichtung gespannt wird. Da die Basis des Transistors 216 auf eine Spannung geklemmt ist. die doppelt so hoch wie eine Durchlaßspannung an einem Halbleiterübergang ist, liegt der Emitter des Transistors 216 durch Emitterfoigerwirkung auf einer Spannung, die gleich dem einfachen Wert der Durchlaßspannung an einem Halbleiterübergang ist (etwa 0,6 Volt). Die Potentiale an den Enden des Widerstands 215 sind somit bestimmt, und nachdem er einen festen bekannten Widerstandswert hat, ist der Emitterstrom, den der Transistor 216 zur Aufrechterhaltung dieses Spannungsabfalls liefern muß, nach dem ohmschen Gesetz bestimmt. Der Transistor 216 hat eine Stromverstärkung in Basisschaltung von nahezu 1. so daß sein Kollekiorsirom praktisch gleich seinem Emitterstrom ist.

Wenn der Transistor 216 als Antwort an ein auf die Klemme 211 gegebenes Befehlseingangssignal Kollektorstrom zieht, und wenn der Transistor 202 nichtleitend ist und daher keinen niederohmigen Weg zur Bereitstellung dieses Kollektorstroms darstellt, wird der mit mehreren Ausgängen versehene Stromspiegelverstärker 220 in den leitenden Zustand gespannt. Genauer gesagt wird ein Teil des Kollektorstroms des Transistors 216 aus dem Transistor 221 als Basisstrom gezogen, so daß der Transistor 221 als Verstärker in Kollektorschaltung einen verstärkten Emitterstrom liefert. Dieser Emitterstrom führt zu einem Spannungsabfall am Widerstand 222 (»pull-up«-Widerstand) und an den Basis-Emitter-Übergängen von Transistoren 223, 225, 226, 227 und 228. Dieser Spannungsabfall spannt den Transistor 223 in den Leitzustand. Der Transistor 223 erfährt eine Kollektor-Basis-Gegenkopplung durch die Emitterfolgerwirkung des Transistors 221. Hiermit wird die Spannung am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 223 so geregelt, daß sie gerade zur Bereitstellung eines Kollektorstroms ausreicht, um den Kollektor-

strombedarf des Transistors 216 (abgesehen von einem vernachlässigbar kleinen Teil, der durch den Basisstrom des Transistors 221 geliefert wird) zu befriedigen, wenn dieser Strombedarf nicht vom Emitter des Transistors 202 befriedigt wird.

Die geregelte Basis-Emitter-Spannung des Transistors 223 wird auch an die Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren 225, 226, 227 und 228 gelegt, um diese Transistoren Kollektorströme liefern zu lassen, die alle proportional dem Kollektorstrom des Transistors 223 sind. Die Transistoren 223,225,226,227 und 228 können mit Emittergegenkopplungswiderständen versehen sein, um das gegenseitige Verhältnis ihrer Kollektorströme genauer und zuverlässiger zu erreichen.

Die Kollektorströme der Transistoren 225, 226, 227 und 228, die fließen, wenn:

1. ein Befehlseingangssignal an der Klemme 211 den Transistor 216 in den Leitzustand bringt und

2. das ODER-Glied 100 nicht so steht, daß Eingangsstrom aus dem Stromspiegelverstärker 220 gezo- gen wird,

werden den Basen der Transistoren 235, 236, 237 und 238 jeweils zur Verstärkung zugeführt. Die resultierenden Emitterströme der Transistoren 235, 236, 237 und 238 werden über Dioden 245, 246, 247 und 248 auf die einzelnen Klemmen 152, 162, 172 und 182 gegeben. Wenn also an die Klemme 211 ein Befehlseingangssignal gelegt wird, dann werden alle Thyristoren 151,161, 171, 181 mit Steuerstrom beliefert. Von diesen Thyristoren wird dann derjenige leitend, dessen Kathode an einem Stromweg liegt, der in einem Spalten-Treiberstrom-Generator endet. Wenn das Befehlseingangssignal von der Klemme 211 verschwindet, bleibt dieser ausgewählte Thyristor leitend.

Die Dioden 245, 246, 247 und 248 sind vorzugsweise durch Lateraltransistoren gebildet, in denen Kollektor und Basis zusammengekoppelt sind, um jeweils die Anode darzustellen, während der Emitter des Transistors die Kathode darstellt. Diese Dioden verhindern, daß denjenigen der Thyristoren 151, 161, 171 und 181 Steuerstrom zugeführt wird, die in Spalten liegen, welche bereits einen leitenden Thyristor enthalten. Alle Thyristoren 151, 161, 171, 181 liegen mit ihren Anoden auf einem Potential, welches positiver ist als das positive Betriebspotential der Spannungsquelle 200. Die Steuerelektroden derjenigen der Thyristoren 151,161,171 und 181, die entweder leitend sind oder in einer einen leitenden Thyristor enthaltenden Spalte liegen, haben ebenfalls positiveres Potential als die positive Seite der Spannungsquelle 200. Diejenigen der Dioden 245, "!46, 247 und 248, die mit Steuerelektroden dieses positiveren Potentials verbunden sind, sind in Sperrichtung gespannt, so daß sie keinen Strom in die betreffende Steuerelektrode leiten.

Diejenigen der Dioden 245, 246, 247 und 248, die keinen Strom in eine Thyristor-Steuerelektrode leiten, bewirken, daß der ihnen jeweils zugeordnete npn-Transistor 235 bzw. 236 bzw. 237 bzw. 238 nichtleitend ist. Dies wiederum hat zur Folge, daß die jeweils zugeordneten der pnp-Transistoren 225, 226, 227 und 228, die nichi zur Belieferung eines der npn-Transistoren 235, 2.36, 237 und 238 mit Basisstrom aufgerufen werden, gesauigt sind. Wenn irgendeiner der pnp-Transistorcn 225, 226, 227 und 228 gesättigt ist, wird ein parasitärer Transistor zum Substrat gebildet, dessen (.s Stromverstärkung ausreichend groß ist, um die Impedanz an der Basis des pnp-Transistors nicht allzusehr /11 vermindern. Sonnt wird die Stromspiegeibe/iehung zwischen dem Transistor 223 und irgendeinem nichtgesättigten der Transistoren 225, 226, 227 und 228 nicht gestört.

Die F i g. 4, 5 und 6 zeigen eine Draufsicht sowie eine erste und eine zweite Schnittansicht eines Teils einer monolithischen Schaltung, welche die Widerstands-Dioden-Anordnung UO und den Transistor 105 aufweist. Zur Bildung dieser Schaltung wird mit einem p-leitenden Substrat 41 begonnen, auf welcher e^;ne Epitaxialschicht 42 aus η-leitendem Material gewachsen ist. Durch eine tiefgehende p + -Diffusion wird diese Epitaxialschicht in Wannen 42' und 42" unterteilt, die jeweils rechteckige Umrißlinien 42a' und 42a" haben. Die Trennwanne 42' ist die Kollektorzone des Transistors 105 und kann gemäß herkömmlicher Praxis unter sich ein »Nest« 42b aus η+ -Material haben. Die Trennwanne 42" ist die Kathodenzone der Widerstands-Dioden-Anordnung 110.

Durch gleichzeitige Diffusion oder Implantation werden innerhalb der Kollektorzone 42' ein p-Gebiet 44 als Basiszone für den Transistor 105 und innerhalb der Trennwanne 42" D-Gebiete 61,62,63 und 64 als Körper Tür die Widerstände 111, 121, 131, 141 gebildet. Das Gebiet 44 ist in der Draufsicht nach Fig.4 mit einer rechteckigen Unirißlinie 44a dargestellt, und die Lage des Gebiets 44 innerhalb der Kollcktor/.onc 42' ist besonders deutlich in F i g. b zu erkennen, die einen durch den Transistor 105 gehenden SchnittD— D' darstellt. Der in F i g. 5 dargestellte Schnitt C— C zeigt die Lage des p-Gebiets 64 in der Trennwanne 42".

Nach dem Einbringen der p-Gebicie in die Trennwannen 42' und 42" werden durch einen folgenden Diffusions- oder Implantationsprozeß mehrere η'-Zonen gebildet: eine η+ -Emitterzone 48 mit rechteckiger Umrißlinie 48<( innerhalb der Basiszone 44 des Transistors 105; eine η *-Zone 42c innerhalb der Kollektorzone 42' des Transistors 105: eine η'-Zone innerhalb der Trennwannc 42'. und zwar unter der IJmrißlinie 50^r. Gleichzeitig kann auch eine η ' -Zone 65 eingebracht werden, um die Widerstände 111, 121, 131 und 141 zu »eingeschnürten« Widerständen zu machen. d. h. um ihre Widerstandswerte durch Qucrschnitisverminderung der p-Zonen 61,62,63,64 zu erhöhen.

Der bis hierher beschriebene Aufbau wird mit einer Schicht aus Isoliermaterial überzogen, lypischerwcise ein Oxyd oder Nitrid des darunterliegenden Siliziummatcrials. Dieser Überzug bedeckt alle Bereiche mit Ausnahme bestimmter Fenster, durch welche elektrische Leiter mit den freiliegenden Halbleitorgebielen in Berührung treten können. Diese Leiter können beispielsweise eine durch Aufdampfung oder Zerstäubung gebildete Aluminium-Metallisierung sein. |edc der p-Zonen 61, 62, 63, 64 hat zwei Fenster, und zwar an jedem Ende eines. Durch die am einen Ende liegender Fenster wird jeweils ein ohmschcr Kontakt zu einerr Masseleiter 55 hergestellt. Über die an den anderer Enden liegenden Fenster werden die p-Zonen 61,62,63 und 64 jeweils in ohmschen Kontakt mit gesonderter Leitern oder Metallisierungen 51, 52, 53 und 54 gebracht, die anschließend mit den Eingangsklcmmer des strombetriebenen ODER-Gliedes verbunden wer den. F.in Fenster mit dem Umriß 50,-j liegt über dci Emitterzone 48 des Transistors 105, und durch diese Fenster steht diese Emitterzone mit dem Masseleiter 5' in Kontakt. F.in I ensier mit der IJmrißlinie 50/)gestatte einen ohmschen Kontakt einer Metallisierung 5<i 1111: <!■ Basiszone 44 des Transistors 105.

Ein Firmier iiiii der Unirißlinic 50/ bilde! den Zugan;

zum η+ -Gebiet 42c in der Kollektorzone 42' des Transistors 105. Ein Fenster mit der Umrißlinie 50g erlaubt den Zugang zu einem n⁺-Gebiet, welches innerhalb des Gebiets 42" der Widerstands-Dioden-Anordnung 110 liegt. Eine Me allisierung 57 stellt einen ohmschen Kontakt zwischen diesen n+-Gebieten her. wodurch die Kollektorzone 42' des Transistors 105 mit dem Gebiet 42" der Widerstands-Dioden-Anordnung 110 verbunden wird.

Wie oben erwähnt, kann ein n + -Gebiet 65 in der aus den F i g. 4 und 5 ersichtlichen Weise vorgesehen sein, um die Querschnitte der p-Zonen 61, 62, 63, 64 senkrecht zu der zwischen ihren kontaktierten Enden verlaufenden Achse zu verengen und somit den ohmschen Widerstand zwischen diesen Enden zu vergrößern. Die in Durchlaßrichtung gespannten Teile von »Dioden« 113, 123, 133 und 143 liegen unter denjenigen Teilen der p-Zonen 61, 62, 63 und 64, die relativ hohes Potential aufweisen, d. h. dort, wo die ohmschen Kontakte mit den Metallisierungen 51,52,53 und 54 hergestellt werden. Die Lage dieser »Dioden« wird nicht merklich davon beeinflußt, ob man die erwähnte »Einschnürung« der Widerstände schafft oder nicht.

Die relative Lage der p-Zonen 61, 62, 63 und 64 und des Transistors, dessen Kollektorzone mit ihrer Trennwanne oder ihren Trennwannen verbunden ist, muß nicht unbedingt genau so sein, wie es in der Draufsicht nach Fig.4 gezeigt ist, sondern kann auch wesentlich von dem gezeigten speziellen Ausführungsbeispiel abweichen.

Die in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten und vorstehend speziell beschriebenen strombetriebenen ODER-Glieder enthalten Bipolartransistoren, und in den Patentansprüchen sind Ausdrücke verwendet, wie sie gemeinhin für Transistoren dieses Typs gebräuchlich sind. Die Erfindung ist jedoch auch allgemein auf Ausführungen mit Feldeffekttransistoren anwendbar, da für die hier beschriebene Art der Stromlogik weniger die Stromverstärkung, sondern vielmehr die Transkonduktanz (machmal auch Gegenwirkleitwert genannt) von Transistoren wichtig ist. Der Ausdruck »Transistor« in den Patentansprüchen soll sowohl Feldeffekttransistoren als auch Bipolartransistoren umfassen, ausgenommen wenn spezielle Einzelheiten der physikalischen Struktur dem entgegenstehen. Die hier speziell verwendeten Ausdrücke »Basis«, »Emitter« und »Kollektor« stehen auch stellvertretend für die entsprechenden Elektroden von Feldeffekttransistoren (Gate oder Steuerelektrode, Source oder Quellenelektrode, Drain oder Abflußelektrode), wo Einzelheiten der physikalischen Struktur dem nicht entgegenstehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Strombetriebenes ODER-Glied mit mehreren Eingangsklemmen und einer Vielzahl von Transistoren, deren Steuerelektroden einzeln mit einer jeweils zugeordneten der Eingangsklemmen gleichstromgekoppelt sind, ferner mit einer Ausgangsklemme, die den Ausgangselektroden aller der Transistoren gemeinsam ist, und mit einer gemeinsamen Klemme, mit der die gemeinsamen Elektroden aller der Transistoren gleichstromgekoppelt sind, und die mit jeder der Eingangsklemmen über je ein ohmsches Element verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromregler (13, 23; 5,13,23,33'; 105,113,123,133,143) vorgesehen ist, der den kombinierten Strom der gemeinsamen Elektroden der Transistoren (12, 22; 12, 22, 32; 112,

122, 132, 142) fühlt und eine Anzahl von Ausgangskreisen (Kollektoren von 13, 23; 13', 23', 33'; 113,

123, 133, 143) aufweist, deren jeder mit der Steuerelektrode eines der Transistoren gleichstromgekoppelt ist und die an die Steuerelektroden dieser Transistoren gelangenden Teile der Eingangsströme so einstellt, daß der kombinierte Strom der gemeinsamen Elektroden ungeachtet der Anzahl der den Eingangsklemmen zugeführten Eingangssignale einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt.

2. Strombetriebenes ODER-Glied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregler ein weiteres ohmsches Element (3) aufweist, welches zwischen die gemeinsame Klemme und die zusammengeschalteten gemeinsamen Elektroden (Emitter) der ersten Vielzahl der Transistoren (12, 22) geschaltet ist, und daß der Stroniregler eine zweite Vielzahl von Transistoren (13, 23) aufweist, deren gemeinsame Elektroden (Emitter) mit der gemeinsamen Klemme verbunden sind und deren Steuerelektroden (Basen) mit den zusammengeschalteten gemeinsamen Elektroden der ersten Vielzahl der Transistoren verbunden sind und deren Ausgangselektroden (Kollektoren) jeweils gesondert mit den Steuerelektroden (Basen) der ersten Vielzahl der Transistoren verbunden sind.

3. Strombetriebenes ODER-Glied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregler ein zusätzliches ohmsches Element (3; 103) aufweist, welches gleichstrommäßig zwischen die gemeinsame Klemme (C; Masse) und die zusammengeschalteten gemeinsamen Elektroden (Emitter) der ersten Vielzahl von Transistoren (12, 22, 32; 112, 122, 132,

142) geschaltet ist, und daß der Stromregler einen weiteren Transistor (5, 105) aufweist, dessen gemeinsame Elektrode (Emitter) mit der gemeinsamen Klemme verbunden ist und dessen Steuerelektrode gleichstrommäßig mit den zusammengekoppelten gemeinsamen Elektroden der ersten Vielzahl der Transistoren gekoppelt ist und dessen Ausgangselektrode (Kollektor) über jeweils einen gesonderten Halbleiterübergang (13', 23', 33'; 113, 123, 133,

143) mit den Steuerelektroden (Basen) aller Transistoren der ersten Vielzahl verbunden ist.

4. Strombetriebenes ODER-Glied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl ohmscher Elemente (11, 21, 31; 111, 121, 131, 141) durch gesonderte Bereiche (61, 62, 63, 64) eines Halbleitermaterials eines ersten Leitungstyps (p) gebildet sind, die sich innerhalb eines gemeinsamen Bereichs (42") eines Haibleilermaterials des entgegengesetzten Leitungstyps (n) befinden, und daß dieser gemeinsame Bereich kontaktiert und mit der Ausgangselektrode (Kollektor) des weiteren Transistors (5, 105) verbunden ist, und daß die Grenzschicht zwischen jedem der gesonderten Bereiche (61,62,63,64) des ersten Leitungstyps einerseits und dem besagten gemeinsamen Bereich (42") andererseits jeweils einen der Vielzahl der Halbleiterübergänge (13', 23', 33'; 113,123,133,143) bildet.

5. Anwendung des strombetriebenen ODER-Gliedes in einem Fernsprech-Crosspoint-System.