Europäisches Patentamt European Patent Office Office europeen des brevets Veröffentlichungsnummer: 0 448 834 I EUROPÄISCHE PTENTNMELDUNG nmeldenummer: 90125312.0 Int. CI.5: H03K 3/286, H03K 3/02, H03K 3/287 nmeldetag: 22.12.90 Prioritat: 27.03.90 DE 4009785 Erfinder: Trankle, Gunther, Dipl.-Phys. Veroffentlichunqstag der nmeldung: 02.10.91 Patent 91/40 Benannte Vertragsstaaten: BE DE ES FR GB IT NL SE Griesmayerstrasse 27 W"7910 Neu"Ulm 7<DE> Vertreter: Weber, Gerhard, Dipl.-Ing. Licentia, Patent-Verwaltungs-GmbH, nmelder. TELEFUNKEN electronic GmbH Theresienstrasse 2 Theodor-Stern-Kai 1 W-7100 Heilbronn(DE) W-6000 Frankfurt 70(DE) Integrierte Flip-Flop-Schaltung. Die Grenzfrequenz einer Flip-Flop-Schaltung Basisschaltung-Trennstufe (TR) und einer im Verkann wesentlich erhöht werden, wenn die Lastim- gleich zur ersten Teilimpedanz hochohmigen zweiten pedanzen jeweils durch eine Reihenschaltung von Teilimpedanz (R2) ersetzt werden, einer niederohmigen ersten Teilimpedanz (R1), einer Rank Xerox (UK) Business Services
1 EP 0 448 834 1 2 Die Erfindung betrifft eine integrierte Flip-FIop- Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Schaltungen sind allgemein bekannt. Dabei wird im wesentlichen ein Strom im Takt eines Eingangssignals zwischen verschiedenen Transistoren umgeschaltet, wobei das Kollektor-Potential eines jeweils strombelasteten Transistors durch den an der zugehörigen Lastimpedanz auftretenden Spannungsabfall gegenüber einem nicht strombelasteten Transistor absinkt. Die Kollektoranschlüsse diesen als usgänge der Schaltung zum bgriff von usgangsspannungen. Die parasitären Kapazitäten an den Kollektoranschlüssen bilden zusammen mit den Lastimpedanzen Tiefpässe, die eine obere Grenzfrequenz bestimmen. ndererseits bestimmen die Lastimpedanzen auch den Signalhub an den Schaltungsausgängen. Der Erfindung liegt die ufgabe zugrunde, eine Flip-Flop-Schaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten rt so auszubilden, daß ohne wesentliche Beeinträchtigung des usgangssignalhubs eine deutliche Erhöhung der oberen Grenzfrequenz möglich ist. Die erfindungsgemäße Lösung dieser ufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gegeben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte usgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Wesentlich bei der Erfindung ist die ufteilung der Lastimpedanzen in erste Teilimpedanzen, die das Umschalten des Flip-Flops sichern und die Grenzfrequenz festlegen, einerseits und in zweite Teilimpedanzen, die den Signalhub an den usgängen der Schaltung bestimmen, andererseits und die Entkopplung der beiden Impedanzstufen durch je eine Basisschaltung-Trennstufe. Durch die ufteilung und Entkopplung können vorteilhafterweise die ersten Teilimpedanzen zur Erzielung einer hohen Grenzfrequenz niederohmig und die zweiten Teilimpedanzen für einen ausreichenden usgangssignalhub demgegenüber hochohmig gewählt werden. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für nwendungen, bei denen die usgangssignale der Schaltung unmittelbar Schaltelemente ansteuern. Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines bevorzugten usführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die bbildung noch eingehend erläutert. Die bbildung zeigt ein Master-Slave-D-Flip- Flop in Toggle-Betrieb, bei welchem der durch eine Stromquelle S festgelegte Betriebsstrom über zwei von einem Eingangssignal e symmetrisch angesteuerte Stromschalter aus den Transistorpaaren T1, T2 und T3, T4 den beiden Flip-Flop-Stufen Master und Slave zugeführt ist. Der ufbau und die Funktionsweise des skizzierten Master-Slave-D- Flip-Flops sind hinlänglich bekannt, so daß die eingezeichneten acht Transistoren der im Block P zusammengefaßten Master- und Slave-Stufen nicht im einzelnen bezeichnet und die verschiedenen 5 Rückkopplungen nicht weiter erläutert sind. ndere Flip-Flop-Schaltungen sind in entsprechender Weise verwendbar, wobei aber der in P skizzierte FF- ufbau die Vorteile geringer Komplexität und besonders hoher Grenzfrequenz, die aus dem gerin- 70 gen usgangshub in Verbindung mit den dadurch niedrigen usgangsimpedanzen resultiert, aufweist. Die vier Kollektoranschlüsse sind jeweils über eine Reihenschaltung von einer ersten Teilimpedanz R1, einer Basisschaltung-Trennstufe TK 75 und einer zweiten Teilimpedanz R2 mit der Versorgungsspannung + U verbunden. n den Verbindungspunkten der zweiten Teilimpedanz mit den Kollektoranschlüssen der die Basisschaltung-Trennstufen bildenden Transistoren TK sind die us- 20 gangsspannungen abgegriffen, die beispielsweise zwei symmetrische, gegeneinander um 90 -phasenverschobene Quadratursteuersignale I und Q für eine Quadratur-Mischeranordnung bilden. Die Basisanschlüsse aller Basisschaltung- 25 Trennstufen sind untereinander verbunden und liegen an einer konstanten Spannung vk, so daß für die ersten Teilimpedanzen ein zumindest annähernd konstantes Zwischenpotential geschaffen wird. 30 Die ersten Teilimpedanzen sind, abhängig vom durchfließenden Strom, so zu wählen, daß ein sicheres und verzerrungsfreies Schalten gewährleistet ist, wofür im Regelfall bereits ein Spannungsabfall im stromführenden Zustand von <100 mv 35 ausreicht. Der Unterschied in der Basis-Emitterspannung der Transistoren TK zwischen sperrendem und stromführendem Zustand kann hierbei mit berücksichtigt werden. Die zweiten Teilimpedanzen R2 sind im Sinne 40 der Erfindung im Regelfall wesentlich hochohmiger als die ersten Teilimpedanzen. Die erfindungsgemäße integrierte Flip-Flop- Schaltung ist besonders vorteilhaft einsetzbar als 0 /90 -Phasenteiler zur Erzeugung zweier um 90 45 gegeneinander phasenverschobener usgangssignale I und Q als Überlagerungssignale in einem Quadraturmischer. Gegenüber einer FF-Schaltung, bei welcher die Grenzfrequenz durch einfaches Verringern der Lastimpedanzen erreicht wird und so zur Erlangung ausreichender nsteuerpegel für den Quadraturmischer getrennte Schaltungen vorhanden sind, besitzt die skizzierte Schaltung den wesentlichen Vorteil, daß keine weiteren Phasenfehler in zusätzlichen Schaltungen auftreten und die Ort- 55 hogonalität der I und Q-Signale durch Regelung der Eingangs- und usgangssingale der Flip-Flop- Schaltung gewährleistet werden kann. 2
3 EP 0 448 834 1 4 Patentansprüche 1. Integrierte Flip-Flop-Schaltung, insbesondere in Master-Slave-nordnung mit über Lastimpedanzen individuell mit einem Versorgungspoten- 5 tial verbundenen Kollektor-usgangsanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastimpedanzen jeweils in Reihe eine unmittelbar mit dem jeweiligen Kollektor verbundene erste Teilimpedanz (R1), eine Basisschaltung-Trenn- w stufe und eine zweite Teilimpedanz (R2) enthalten, daß die Basisanschlüsse aller Basisschaltung-Trennstufen auf gleichem Potential (vk) liegen und daß die usgangsspannungen der Schaltungen an den Verbindungs- 75 punkten der Basisschaltung-Trennstufen mit den zweiten Teilimpedanzen (R2) abgegriffen werden. 2. Schaltung nach nspruch 1, dadurch gekenn- 20 zeichnet, daß die ersten Teilimpedanzen (R1) niederohmig sind im Vergleich zu den zweiten Teilimpedanzen (R2). 3. Schaltung nach nspruch 1 oder nspruch 2, 25 gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einer Quadraturmischeranordnung zur Erzeugung zweier um 90 phasenverschobener Mischersignale. 3
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0 Europäisches Patentamt EUROPÄISCHER RECHERCHENBERICHT Nummer der nmeldung Kategorie EINSCHLGIGE DOKUMENTE EP 90125312.0 Kennzeichnung des Dokuments mit ngabe, soweit erforderlich, der maflgeblichen Teile Betrifft nspruch KLSSIFIKTION OER NMELDUNG (Int CP) DE - - 2 018 150 (DEUTSCHE ITT IND.) H 03 K 3/286 H 03 K 3/02 H 03 K 3/287 DE - B - 2 023 290 (DEUTSCHE ITT. IND. ) DE - B - 2 339 289 (SIEMENS) DE - B2-2 360 526 (DEUTSCHE ITT IND. ) * Fig. 2 * DE - B2-2 405 500 (SONY) * nspruch 1 * US 3 714 471 (U) US - - 4 320 314 (PHM) RECHERCHIERTE SCHGEBIETE (Inf CP) H 03 K 3/00 US - - 4 622 475 (WHITELEY) US - - 4 800 296 (OVENS et al. ) Der vorliegende Recherchenberichr wurde für alle Patentansprüche erstellt. Rechercnenort WIEN bscnlußdatum der Recherche 25-05-1991 KTEGORIE DER GENNNTEN DOKUMENTEN E X von besonderer Bedeutung allein betrachtet Y von besonderer Bedeutung in Verbindung mit einer O anderen Veröffentlichung derselben Kategorie L technologischer Hintergrund 0 nichtschnftltche Offenbarung P Zwischenliteratur & T der Erfindung zugrunde liegende Theorien oder Grundsätze Prüfer BUMNN älteres Patentdokument, das edoch erst am oder nach dem nmeldedatum veröffentlicht worden ist in der nmeldung angeführtes Dokument aus andern Gründen angeführtes Dokument Mitglied der gleichen Patentfamilie. übereinstimmendes Ookument