DE2743068A1 - Leitungspufferschaltung zum anschluss einer kopplungseinrichtung an einen datenweg - Google Patents

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Firma The Solartron Electronic Group Limited, Victoria Road, Farnborough, Hampshire / England

betreffend:

"Leitungspufferschaltung zum Anschluß einer Kopplungseinrichtung an einen Datenweg"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitungspufferschaltung zum Anschluß einer Kopplungseinrichtung an einen Datenweg.

über Kopplungseinrichtungen sind üblicherweise andere Einrichtungen mit einem Datenweg verbunden; diese Einrichtungen können Datenquellen und/oder Akzeptoren oder Steuereinrichtungen, wie beispielsweise Datenverarbeitungseinheiten sein (welche auch Datenquellen und Akzeptoren sind). Kopplungseinrichtungen führen verschiedene logische Funktionen durch, welche ein Erkennen von Adressen, ein Unterscheiden der Daten von Befehlen, ein Verknüpfen, ein Zurücksenden von Bedienungsanforderungen usw. betreffen. (Siehe hierzu beispielsweise die GB-PS'en 1 463 626 und 1 467 726 sowie die britische Patentanmeldung 29 375/76) .

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Nachfolgend wird der Stand der Technik und die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig.1 und 1a bekannte Datenweg- und Kopplungssysteme; Fig.2 den Grundgedanken der Erfindung; und

Fig. 3 eine Schaltung einer Ausführungsform der Erfindung .

Ein Datenweg weist eine Anzahl Leitungen auf, von welchen eine eine gemeinsame Signalerdung ist, eine Anzahl Leitungen Datenleitungen sind und weitere Leitungen für Verknüpfungs- (handshake) und Steuerfunktionen vorgesehen sind. In den im Umlauf befindlichen Vorschlägen der internationalen elektrotechnischen Ausschüsse (der International Electrotechnical Commissions) hat ein Datenweg 8 Datenleitungen (für Bytes von 7 Bits plus einem Paritäts- oder Kontroll-Bit) und 8 weitere Leitungen, nämlich 3 Verknüpfungsleitungen und 5 Leitungen, die für Befehlsfunktionen vorgesehen sind. Ein derartiger Datenweg wird IEC-Datenweg genannt. Bisher ist es zweckmäßig gewesen, den Begriff "Leitung" auf eine Datenwegleitung und nicht auf die Signalerdungsleitung zu beschränken, welche Erdungs- oder Masseanschluß genannt wird. Ferner wird die Erfindung vorteilhafterweise in Form einer einzigen Leitung in Verbindung mit dem gemeinsamen Masseanschluß betrachtet, und in Fig.1 ist die einzige Leitung (LEITUNG) 10 und der Erdungsanschluß (OV) 12 dargestellt. Eine Kopplungseinrichtung 14 weist eine Kopplungslogik 16, einen mit der Leitung 10 verbundenen Datenweg-Eingabe/Ausgabeanschluß, einen gemeinsamen, mit dem Masseanschluß 12 verbundenen Erdungsanschluß, einen Eingabe/Ausgabeanschluß 18 für die angekoppelte Einrichtung, einen Fühlverstärker 20 und einen Treibertransistor 22 auf. Die Anschlüsse 11 und 18, der Verstärker 20 sowie der Treibertransistor 22

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sind für die anderen Datenwegleitungen wiederholt. Die Anschlüsse 11 können insgesamt als Eingang A und die Anschlüsse 18 als Eingang B bezeichnet werden. Im Fall einer Kopplungseinrichtung für einen IEC-Datenweg weist jeder Eingang 16 Anschlüsse auf. Die Kopplungslogik 16 führt unter anderem eine Ansteuer- bzw. Verknüpfungsfunktion aus, die den wahlweisen Betrieb jedes Anschlusses 11 und 18 als ein Eingabe- und ein Ausgabeanschluß ermöglicht, wie beispielsweise in der eingangs angeführten britischen Patentanmeldung 29 375/76 ausgeführt ist. Infolgedessen weist die Kopplungslogik 16 Zustandsschaltungen auf, welche festlegen, ob Signale an jedem Eingang zu empfangen oder von jedem Eingang aus abzugeben sind.

Eine Kopplungseinrichtung kann zu einem bestimmten Zeitpunkt den Datenweg ansteuern, wobei der Treibertransistor 22 angeschaltet wird, oder sie kann den logischen Pegel der Datenwegleitung 10 fühlen (wobei dann der Treibertransistor abgeschaltet ist und der Ausgang des Fühlverstärkers 20 den Zustand der Leitung anzeigt). An der Kopplungseinrichtung 14 scheint der Datenweg, wie dargestellt, durch Widerstände 24 und 26 geladen zu werden, wobei die Gesamtladung anzeigt, ob die Ladung aus konzentrierten oder verteilten Impedanzen entsteht. Je mehr Kopplungseinrichtungen mit dem Datenweg verbunden sind, umso größer ist die Ladung (d.h. umso kleiner sind die ohmschen Impedanzen).

Wenn die Kopplungseinrichtung unmittelbar mit dem Datenweg verbunden ist, wie in Fig.1 dargestellt, muß die Stromansteuerung des Treibertransistors 22 ausreichen, um die maximal zugelassene Datenwegladung zu bearbeiten, wenn der Datenweg mit der maximalen Anzahl von zugelassenen Kopplungseinrichtungen verbunden ist. Infolgedessen muß eine integrierte Schaltungsanordnung der Kopplungseinrichtung große Treibertransistoren enthalten, selbst wenn viele AnWendungsfälle der Einheit nur eine bescheidene bzw. geringe Ansteuerung erfordern.

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Eine bekannte Lösung besteht darin, nicht so große Transistoren zu verwenden, sondern die Treibertransistoren 22 dem besten wirtschaftlichen Kompromiß zwischen Fläche und Energieverbrauch des integrierten Schaltungschips oder -plättchens und dessen normalen Anwendungsbereich anzugleichen. Wenn ein Anwendungsfall eine größere Ansteuerung erfordert, sind Leitungspuffer zwischen der Kopplungseinrichtung und dem Datenweg angeordnet. Eine bekannte Methode erfordert die Kopplungsseite des Leitungspuffers und die Datenwegseite der Kopplungseinrichtung, um dadurch zusätzlich zu dem gemeinsamen Erdungsanschluß zwei Anschlüsse für eine einzige Leitung 10 zu haben. Mit anderen Worten, die Fühl- und Ansteuerfunktionen müssen mit einer gesonderten Schaltungsanordnung auf der Datenwegseite der Kopplungseinrichtung versehen sein. Dieser Fall ist in Fig.1a dargestellt; hierbei ist der Anschluß 11 der Fig.1 in Anschlüsse 11A und 11B aufgeteilt. Andererseits müßten die Verstärker in den Leitungspuffern angesteuert werden, um zwischen Eingabe- und Ausgabebetrieb zu unterscheiden. Mit anderen Worten, die Ansteuerung in der Verknüpfungslogik 16 würde in die Leitungspuffer ausgedehnt, und dies würde weitere Anschlüsse erfordern, die gemeinsam für die Kopplugnseinrichtung und die Leitungspuffer vorgesehen sind.

Die Tatsache, daß die Leitungspuffer eine große Anzahl Anschlüsse haben, stellt keine zu große Schwierigkeit dar; sie können zwischen soVielen integrierten Schaltuncrsplättchen aufgeteilt werden, wie es notwendig ist. Jedoch eine größere Anzahl von Kopplungsanschlüssen ist äußerst schwierig, da der komplizierte Aufbau der Kopplungseinrichtung es mehr oder weniger unmöglich macht, sie in mehr als eine integrierte Schaltung aufzuteilen. Wenn die Kopplungseinrichtung zwei Eingänge mit 16 Anschlüssen hat und eine LSI-Platte (d.h. eine Platte mit einem hohen Integrationsgrad) mit 40 Stiften ist, (wo die übliche maximale Anzahl an Stiften für eine LST-Platte 40 Stifte ist) reichen die verbleibenden 8 Stifte der 40 Stifte nur für die Energieversorgung, einen gemeinsamen Erdungsan-

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Schluß und Korrektur- bzw. Schaltstiften aus, damit die Kopplungseinrichtung mit ihrer eigenen Adresse korrigiert bzw. geschaltet werden kann. Es kommt daher nicht in Frage, entweder die Anzahl der Eingangsanschlüsse (wie in Fig.1a) zu verdoppeln oder Anschlüsse zu schaffen, um Ansteuerungssignale an die Pufferverstärker anzulegen; es stehen nämlich keine freien bzw. überzähligen Anschlüsse zur Verfügung.

Die Erfindung soll daher eine Leitungspufferschaltung schaffen, bei welcher die Fühl- und Ansteuerfunktionen nicht auf der Datenwegseite der Kopplungseinrichtung abgetrennt werden müssen und welche infolgedessen nur einen Anschluß pro Eingang pro Datenwegleitung erfordert. Eine LSI-Platte mit 40 Stiften kann dann noch einen IEC-Datenweg bearbeiten und ist noch mit Leitungspuffern versehen.

Die Leitungspufferschaltung gemäß der Erfindung weist einen gemeinsamen Signalerdungsanschluß und bezüglich jeder Datenwegleitung einen Datenweganschluß, der über einen Spannungsverstärker mit einer Kopplungseinrichtung verbunden ist, sowie einen gesteuerten Stromverbraucher, der zwischen den Datenweganschluß und den Erdungsanschluß geschaltet ist, und eine Steuereinrichtung auf, die auf den Strom anspricht, der über den Anschluß der Kopplungseinrichtung fließt, um so den Stromverbrauch zu steuern, so daß während des Betriebs der Strom dadurch proportional dem Strom ist, der über den Anschluß der Kopplungseinrichtung fließt.

.Die Verstärkung des Verstärkers und die Proportionalitätskonstante zwischen dem verbrauchten (sink) Strom und den» Anschlußstrom wird in Abhängigkeit von den logischen Pegeln auf den zwei Seiten der Pufferschaltung gewählt. Die Pufferschaltung kann infolgedessen dazu verwendet werden, um verschiedene logische Pegel anzugleichen. Wenn die logischen Pegel auf der Datenwegseite und der Seite der Kopplungseinrichtung die gleichen sind, wie es im allgemeinen der Fall ist, kann die Spannungsverstärkung

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des Verstärkers im wesentlichen eins sein, und der verbrauchte (sink) Strom kann ein Vielfaches größer sein als die Einheit bzw. Größe des Stroms, der über den Anschluß der Kopplungseinrichtung fließt.

Das Prinzip der Erfindung ist in Fig.2 dargestellt. Die Leitungspufferschaltung 30 hat einen gemeinsamen Erdungsanschluß 32, der mit dem gemeinsamen Masseanschluß 12 und mit dem gemeinsamen Erdungsanschluß 13 derKopplungseinrichtung verbunden ist, einen Datenweganschluß 34, der mit der Leitung 10 verbunden ist, und einen Kopplungseinrichtungsanschluß 36, der mit dem Anschluß 11 der Kopplungseinrichtung verbunden ist. Der Anschluß 34 ist mit dem Anschluß 36 über einen Spannungsverstärker 38 mit einem Verstärkungsfaktor 1 verbunden, wodurch sichergestellt ist, daß die Spannung an dem Datenweganschluß 34 an den Kopplungseinrichtungsanschluß 36 übertragen wird. Ein gesteuerter Stromverbraucher 40 ist zwischen die Anschlüsse und 32 geschaltet, und, wie schematisch bei 4 2 dargestellt ist, wird der Strom durch den Verbraucher bzw. die Senke so gesteuert, daß er η i ist, wobei i der Strom zwischen dem Verstärker 38 und dem Anschluß 36 ist und η üblicherweise größer als eins ist. In einigen Anwendungsfällen kann ein Wert 2 ausreichen, obwohl η größer als dieser Wert sein kann.

Eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist in Fig.3 dargestellt, welche ein mehr ins einzelne gehendes Schaltbild der Pufferschaltung 30 der Fig.2 ist. In Fig.3 ist der Spannungsverstärker 38 der Fig.2 mit einem Verstärkungsfaktor 1 durch Transistoren T7, T8 und T5 gebildet, wobei zu ersehen ist, daß der Verstärker eine 100%-ige Parallelgegenkopplung hat. Der gesteuerte Stromverbraucher 40 der Fig.2 ist durch den Transistor T10 gebildet und die Steuerschaltung zum Steuern des Stroms über den Stromverbraucher T10 ist durch Transistoren T1, T2, T3 und T6 geschaffen.

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Die Transistoren T2, Τ3 und T4 stellen Stromverbraucher (current sinks) dar, die durch den Transistor T1 gesteuert sind, und die Transistoren T5 und T6 sind ein Transistorpaar dessen Emitterverbindungen parallel geschaltet sind, wodurch sie Ströme in einem Verhältnis durchlassen, das durch ihre Emitterflachen (normalerweise 1:1) festgelegt ist. Die Transistoren T9 und T10 sind ein ähnliches Transistorpaar, wobei der Transistor T10 das η-fache der Emitterfläche des Transistors T9 ist, und infolgedessen das η-fache des Stroms des Transistors T9 durchläßt. In dem Verstärker aus den Transistoten T5, T7 und T8 sind Dioden D1 und D2 nur erforderlich, um sicherzustellen, daß die Transistoren T7 und T8 "vorgespannt" sind, wenn Eingang und Ausgang auf OV liegen. Durch einen Widerstand R1 zwischen der Diode D2 und der Basis des Transistors T8 ist sichergestellt, daß der Transistor T8 auf dem unteren Grenzwert bleibt, wenn der Kopplungseinrichtungsanschluß 36 auf OV liegt. Es ergibt sich, daß der Transistor T3 15OuA durchläßt, während der Transistor T2 100μΑ durchläßt. Dadurch ist sichergestellt, daß der Stromverbraucher T10 abgeschaltet ist, wenn i = 0 ist.

Patentansprüche

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Leerseite

Claims (3)

1. Patentansprüche

   1y Leitungspufferschaltung zum Anschluß einer Kopplungseinrichtung an einen Datenweg, mit einem gemeinsamen Signalerdungsanschluß und bezüglich jeder Datenwegleitung mit einem Datenweganschluß, der über einen Spannungsverstärker mit einem Kopplungseinrichtungsanschluß verbunden ist, gekennzeichnet durch einen gesteuerten Stromverbraucher (4 0), der zwischen den Datenweganschluß (10) und den Erdungsanschluß (32) geschaltet ist, und durch eine Steuereinrichtung (42), die auf den Strom anspricht, der über den Kopplungseinrichtungsanschluß (36) fließt, um so den Stromverbraucher zu steuern, so daß während des Betriebs der Strom dadurch proportional zu dem Strom ist, der über den Kopplungseinrichtungsanschluß (36) fließt.
2. 2. Leitungspufferschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsverstärkung des Verstärkers (38) im wesentlichen eins ist.
3. 3. Leitungspufferschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom über den Stromverbraucher (40) während des Betriebs zumindest das Zweifache des Stroms ist, der über den Kopplungseinrichtungsanschluß (36) fließt.

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   ORIGINAL INSPECTED