Brevet FR2010976A1 — publié le 19700220

L'invention est relative au secteur de la tephnique, rangé dans la classe H 01 1 de la classification internationale de Strasbourg et concerne plus particulièrement un circuit transistorisé avec au moins une entrée de signal intérieure et une en-5 trée de signal extérieure, destiné à être utilisé dans des systèmes logiques intégrés utilisant des éléments logiques couplés par des transistors, ce circuit comportant un transistor de couplage et un transistor de sortie dont la "base est raccordée au collecteur du transistor de couplage dont la "base est reliée à 10 une tension d'alimentation à travers une résistance, ce transistor de couplage ayant au moins un émetteur gui constitue une entrée de signal intérieure . Par"entrée de signal intérieure'/ il y a lieu d'entendre ici une entrée du circuit transistorisé,qui est raccordée à un point intérieur du système logique intégré dans un 15 seul corps semiconducteur. Par "entrée de signal extérieureM,i}. y a lieu d'entendre ici une entrée qui doit être reliée à un point situé à l'extérieur de ce corps semiconducteur, ce point étant par exemple une source de tension de signalisation. Dans de tels circuits transistorisés connus, les entrées de 20 signal tant intérieures qu*extérieures sont réalisées de façon identique. Dans les circuits transistorisés connus, dans le cas où le transistor de couplage est un transistor à plusieurs émetteurs, ceux-ci forment tant les entrées de signal intérieures qi2© les entrées de signal extérieures.les entrées de signal extérieu-25 res surtout sont généralement très sensibles à l'influence de si-» gnaux perturbateurs .Dans le cas où à travers une ligne de grande longueur,une entrée de signal extérieure est reliée à un point extérieur qui est par exemple une source de tension de signalisation, des crêtes de tension élevée de courte durée, ne sont pas ex-30 clues. Pour amenuiser l'influence de ces signaux perturbateurs, ca désire souvent que la tension de signalisation présente une forte excursion.Toutefois, ladite tension est limitée par la tension de claquage base-émetteur du transistor de couplage,tension qui est constante et ne peut être influencée. Cette^tension de cla-35 quage base-émetteur peut donc facilement être dépassée, ce qui détruit le transistor en question. En raison de ce qui précède, lesdits circuits transistorisés utilisant des éléments logiques couplés par des transistors,(LTC logics)sont généralement plus sensibles aux signaux perturbateurs et ne peuvent, en l'absence 40 de mesures spéciales, pas être utilisés dans des systèmes logi- orignal 69 19826 2 2010976 ques fonctionnant à une tension d'alimentation plus élevée. .Lr invention résoud ce problème et est remarquable- en ce que l'entrée de signal extérieure est reliée au collecteur du transistor de couplage à travers une diode. 5 la description suivante, en regard des dessins annexés,le tout donné à titre d'exemple non limitatif) fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui res-sortent tant du texte que des figuras des dessins faisant}bien entendu, partie de l'invention. 10 La fig.1 montre un exemple de réalisation d'un circuit tran sistorisé conforme à l'invention. La fig.2 montre un autre exemple'de réalisation d'un circuit transistorisé conforme à l'invention. La fig.3 montre schématiquement un montage flip-flop ratar-15 dateur (D flip-flop). La fig.4 montre un montage flip-flop retardateur dans lequel sont utilisés les circuits transistorisés conformes à l'invention. Sur la fig.1,le circuit transistorisé comporte un transistor de couplage et un transistor de sortie Tg* transistor Tj 20 peut être un transistor à plusieurs émetteurs,les émetteurs Eget E^ constituant les entrées de signal intérieures du circuit transistorisé . La base du transistor de couplageest raccordée à la source de tension d'alimentation IIp à travers la résistance alors que son collecteur est raccordé à la base du transistor 25 de sortie Tg dont l'émetteur est relié à un point de potentiel constant. Le collecteur du transistor Tg»collecteur qui constitue également la sortie du circuit transistorise, est relie à la source de tension d'alimentation TJ à travers une résistance -R„.L'é-metteur forme une entrée de signal extérieure, connectée au 30 collecteur du transistor de couplage à travers" la diode . Lorsque pour la description du fonctionnement" du' circuit transistorisé,, on ne considère temporairement pas l'entré® de signal extérieure et de. la diode D1,, le transistor T.]sera conducteur aussi longtemps qu'une des. entrées esrt * un feible 35 potentiel. 'En raison de ce qufentré le collecteur du transistor Tj et la source de tension d'alimentation n'existe aucune résistance de charge, l'intensité "du courant d1 émetteur est pratiquement égale à celle du courant de base du transistor Indéterminée par la résistance .De ce fait, la baisse :1e tension entre 40 l'émetteur et le -collecteur du transistor sera très faible,ce ORIGINAL ' ■ 69 19826 3 2010976 dont il résulte que le transistor Tg sera pratiquement bloqué.Dès que les deux entrées Eg et E^ sont à un potentiel négatif,la diode collecteur-base du transistor deviendra conductrice,de sorte que le transistor Tg deviendra conducteur.Le fonctionnement du 5 transistor a maintenant lieu dans le sens inverse,c'est-à-dire que son collecteur fait maintenant office d*émetteur,les émetteurs faisant office de collecteurs. Du fait que l'amplification de courant est très faible lorsque des transistors de type "planar"sont utilisés dans le sens inverse, le courant de base du transistor 10 Ig est pratiquement déterminé par la résistance et le courant circulant dans les émetteurs agissant comme collecteurs aura une intensité très faible. Or, lorsqu'une des entrées de signal Eg,?^ est de nouveau portée à un faible potentiel, le transistor-T.j deviendra de nou-15 veau normalement conducteur, de sorte que la tension de la base du transistor Tg sera très faible. Le transistor Tgsera très rapidement bloqué, étant donné que la charge, accumulée dans la bar-se de ce transistor peut,en présence d'une faible résistance ohi-mique, être évacuée par le transistor conducteur travers l'é-20 metteur correspondant. Le comportement de l'entrée de signal extérieure E^ est le même que celui des entrées de signal intérieures Eg et E^ décrites ci-dessus,ce qui sera plus expliqué ci-après.Qu'il soit admis que les deux entrées de signal intérieures Eg et E^ sont à un po-25 tentiel élevé. Dans le cas où l'entrée de signal extérieure E^est également à un tel potentiel,le transistor Tg deviendra conducteur. Par contre, lorsque ladite entrée E^ est à un faible potentiel,le courant de collecteur du transistor T.j s'écoulera à travers la diode D^,alors que le transistor Tg sera bloqué,la ebar-30 ge accumulée dans la base du transistor Tg-s'écoulant rapidement à travers la diode conductrice D^,lorsque l'entrée de signal extérieure E.j est portée de nouveau à Tin potentiel élevé,le courant de collecteur du transistor T^ circulera de nouveau dans la base du transistor Tg qui devient ainsi conducteur. 35 On a déjà mentionné ci-dessus que le comportement de l'en trée de signal extérieure E^ est identique à celui des entrées de signal intérieures Eg et E^ .En rai s oui de ce que dans des circuits intégrés la diode D^ est réalisée comme diode à collecteur-base, il est possible d'admettre sur l'entrée extérieure E^ des crêtes 40 de tension beaucoup plus élevée que sur les entrées intérieures 69 19326 4 2010976 Eg et E^. Dans le cas où le circuit transistorisé présente plusieurs entrées de signal extérieures, alimentées de l'extérieur du module, plusieurs diodes peuvent être raccordées au collecteur du transistor de couplage envisagé. 5 La fig.2 montre un autre exemple d'un circuit transistorisé conforme à l'invention, utilisé dans un montage flip-flop dit re-tardateur (D-flip-flop) .Sur cette fig.2, Q et § indiquent les sorties, S -l'entrée " établissement", et E l'entrée "rétablissement" du flip-flop. Les émetteurs des transistors de sortie Tg eii ^4 10 sont reliés à un point de potentiel constant à travers les diodes D^ et D^. La tension ïïg appliquée aux extrémités de l'ensemble de ces diodes est la tension de seuil. Si le transistor Tg est conducteur, son collecteur et de ce fait également son émetteur, sont à une tension qui est pratique-ment égale à la tension de seuil ïïg.Du fait que le transistor est conducteur également et que la tension entre l'émetteur et le collecteur de ce transistor est faible, le transistor T^ et de ce fait également l'émetteur du transistor seront positifs, alors que par l'intermédiaire de la résistance E^ et le trajet 20 base-eolleeteur du transistor T^, le transistor Tg est maintenu conducteur aussi longtemps que l'entrée S est à une tension positive ou est ouverte. Lorsque ladite entrée S est portée à tin potentiel plus petit, le transistor Tg sera bloqué à travers la diode D^. Le potentiel élevé qui de ce fait se produit au collecteur 25 du transistor Tg, bloquera le transistor T^, de sorte que le transistor T^ devient conducteur, la tension de la sortie Q est pratiquement égale à la tension du seuil Ug, ce dont il résulte que le transistor T^ deviendra conducteur. La base du transistor Tg est de ce fait à un potentiel qui est pratiquement égal à la tension 30 de seuil Tg, de sorte que le transistor Tgrestera bloqué.De ce fait, par l'application d'une tension réduite à l'entrée S, le flip-flop a été amené dans son autre état. La Fig.3 montre schématiquement un montage flip-flop retardateur dont la structure est représentée sur la fig.4.Le montage 35 flip-flop de la fig»3 comporte les portes (1) à (5),alors que les inverseurs (6) à (9) sont utilisés principalement comme amplificateurs. Seul l'inverseur (6)assure que, tant le signal rythmé CP que le signal inverse CP soient à disposition du montage £Lip- • flop. Pour rendre plus clai* le fonctionnement du montage, il.se-40 ra admis que l'entrée E porte le signal logique 1, et la sortie bàd original 69 19826 5 2010976 de l'inverseur (9) ie signal logique 0.Lorsque ledit signal 1 est représenté à l'entrée recevant le signal CP5 l'inverseur (7) également débite ce signal, de sorte que la sortie de la porte (2) est reliée à une entrée de la porte (1) à travers la porte (3)« 5 Le ce fait, les portes (1) et (2) se trouvent dans des états qui sont complémentaires l'un par rapport à l'autre et stables«Dans ce cas, l'entrée D n'influence pas l'état des sorties et Qg, du fait que par le signal 0, la porte (5) est bloquée à la sortie de l'inverseur (6).Lorsqu'à l'entrée pour CP le signal 1 d@~ 10 vient maintenant un signal 0, la port© (3) est bloquée alors que la porte (5) est libérée, de sorte que le signal à l'entrée D esfe transféré à la porte (1) et influence de ce fait l^état des sorties et Qg a le signal 1, un tel signal 1 à porte (5),de sorte qu'à la sortie de cette porte se produira le signal 0,ce 15 qui amène le montage flip-flop dans son autre .état. Toutefois, lorsque la sortie , de mime que l'entrée D, ont le signal 0» les sorties de toutes les portes (3) à (5) aurobt le signal 0 après que le signal à l'entrée pour Cp ait ehaagé ds 1 en 0;la sortie porte donc le signal 1. Toutefois, dans le cas àù les 20 états de signal à la sortie Q-j et à l'entrée 3) diffèrent déjà avant qu'à l'entrée pour Cp le signal ait changé,il a8y aura pas de variation du signal de sortie. L'autre sortie Qg porte dans tous les cas le même signal que l'entrée D, et la porte (4)maintient cet état pendant qu'à l'entrée pour CP le signal change 25 de 0 en 1, indépendamment des retards dans le temps de transit qui se produisent dans les portes et dans les inverseurs et aussi longtemps que le signal à l'entrée E pendant ledit changement ne varie pas simultanément de la même façon. A travers l'entrée E, le montage flip-flop peut être amené dans l'état original ia-30 dépendamment des autres entrées, la sortie Q1 ayant le signal 05 et la sortie Qg le signal 1. En outre, dans chacun des deux étais du montage flip-flop, on peut faire basculer ce dernier de manière stable, si de l'extérieur, on fournit à la sortie correspondante le signal 0. 35 La fig.4 montre un exemple de réalisation du montage flip- flop retardateur de la fig.3. Cet exemple a,d'ailleurs, été approprié pour être utilisé dans des systèmes logiques fonctionnant à une tension d'alimentation plus élevée. A cet effet, les résistances de collecteur des transistors, q.ui commandent les 40 transistors de couplage, sont reliées à la tension d'alimenta- BAD ORIGINAL 69 -, 9826 6 2010976 tinîi t?_. à travers au moins une diode. Ceci présente en outre l'a- que pour -les intensités d® courant de collecteur restant constantes, il est possible d'utiliser des résistances de collecteur plus faibles. de sorte que pour une capacité de dispersion 5 restant constante, on obtient une constante de temps plus petite, ee qui résulte en une commutation plus rapide. En outre, dans 1® cas où le circuit doit être intégré, une surface de cristal plra réduite suffit pour ces résistance;' de collecteur plus petites» Le fonctionnement du circuit de la fig.4 a déjà été décrit par 10 référence de la fig.3, la porte (2) étant formée par les transistors T-jjïg e_t les diodes Dg, D^s la sortie de porte (1) par les transistors T^ et la diode 5^. Les entrées de la porte (1) sont formées par les transistors T^ à Tg, la porte (3) par le transistor la porte (4) par le transistor l'10 et la diode 15 Dy et la porte (5) par le transistor et la diode ï)g. Les inverseurs (6) à (9) sont formés par les transistors î^g ^ les diodes à Le transistor de couplage Tg qui dans l'exemple en question ne nécessite qu'un seul émetteur, est commandé par le transistor 20 T^. La résistance de collecteur Eg â.e ce transistor est reliée à la tension auxiliaire U'^, qui dans cet exemple est engendrée à l'aide d'une diode raccordée à la tension d'alimentation. De ce fait, dans le cas où le transistor T^ est bloqué, la tension de collecteur de ce dernier ne peut devenir supérieur à U'^ volt. Les transistors de couplage T^q et T^ sont commandés ensemble par le transistor Tg dont la résistance de collecteur E^ est raccordée également à la tension auxiliaire.U'^. Le transistor de couplage T^ est. en outre commandé par le transistor qui ne nécessite pas de résistance de collecteur et dont la tea-30 sion de collecteur sera faible sans plus dans le cas où ee transistor est bloqué. La diode D^ dans le circuit émetteur commun des transistors T^g, T^, T^ et T^g augmente d'une part la tension de seuil pour l'entrée recevant le signal CP et pour l'entrée E et diminue d'autre part, l'excursion de la tension de si-35 gnalisation aux collecteurs de ces transistors. Une autre réduction indispensable de l'excursion de la tension de signalisation plus élevée peut être réelisée .de façon très simple, par là réduction de la tension auxiliaire. ÏÏ' .11 j a lieu d8au.gmônfcer à cet effet le nombre de diodes D-j .On peut, ■i-o d»s à présent^ influencer eoasme on veut 1 » excursion de la ten- BAD ORIGINAL 69 19826 7 2010976 sion de signalisation, sans nuire aux propriétés du circuit logique . En outre, on a obtenu des avantages additionnels, parce que pour une tension auxiliaire plus petite U'p> les résistances de collecteur peuvent être plus petites pour des intensités de cou-5 rant de collecteur restant constantes, ce qui résulte en des durées de commutation plus courtes. En outre, la diode - ou les diodes 3)^ - peuvent être utilisées particulièrement favorablement comme croisement pour des paires de conducteur. Du fait que dans les circuits intégrés, 10 un câblage établi en plusieurs couches pose de nombreux problèmes, il importe de placer les différents composants de façon que se forme un nombre minimum de croisements de pistes conductrices (conducteurs). Les croisements inévitables sont alors généralement agencés de sorte qu'un des deux condensateurs qui se ^ croisent soit réalisé comme résistance dans le voisinage du croisement. Cette résistance doit être aussi réduite que possible, mais dans la plupart des cas, elle influence défavorablement le fonctionnement. Toutefois, lorsque la diode est utilisée comme croisement, comme cela est indiqué sur la fig.5» il n'y aura pas d'influences gênantes. Sur le morceau de surface de cristal (11) représenté sur la fig.5 et étant par exemple de type de conduction S, on a prévu une zone (15)de conduction P,dans laquelle a été établie une zone (16) de conduction N. A travers le conducteur (13), ladite zone (15) est reliée à la tension d1alimenta-25 tion,alors que par l'endroit de contact (I8),la zone (16) est is-liée au conducteur (H), connecté à la tension auxiliaire U'p.Ia distance entre les deux endroits de contact (17) et (18) peut être telle qu'au moins un conducteur puisse être posé entre ces contacts. Etant donné que l'on est relativement libre en ce qui 30 concerne le choix de l'endroit occupé par la diode D^, il est possible de la placer sur l'endroit le plus approprié pour les croisements. Ceci est surtout le cas lorsqu'on utilise plusieurs diodes en série. Lorsque plusieurs croisements sont indispensables, on peut utiliser plusieurs diodes D^ dont chacune est seu-35 lement active pour line partie du circuit entier,c'est-à-dire que l'on utilise plusieurs tensions auxiliaires U1 indépendantes l'une de l'autre,les valeurs de ces tensions étant pratiquement égales. 69 19826 8 2010976 REVENDICATIONS 1 - Circuit transistorisé avec au moins une entrée de signal intérieure et une entrée de signal extérieure, destiné à être utilisé dans des systèmes logiques intégrés utilisant des élé- 5 ments logiques couplés par des transistors, ce circuit comportant un transistor de couplage et un transistor de sortie dont la "base est raccordée au collecteur du transistor de couplage dont la base est reliée à une tension d'alimentation à travers une résistance, ce transistor de couplage ayant au moins un émetteur qui 10 constitue une entrée de signal intérieure, caractérisé en ee que l'entrée de signal extérieure est reliée au collecteur du transistor de couplage à travers une diode. 2 - Circuit transistorisé selon la revendication 1, caractérisé en ee que les diodes sont réalisées comme diodes collecteur- 15 base. 3 - Circuit transistorisé selon la revendication 1 ou 2,caractérisé en ce que la résistance de collecteur d'un transistor commandant le transistor de couplage est reliée à la tension d'alimentation à travers au moins une diode. 20 4 - Circuit transistorisé selon la revendication 3» caractérisé en ce que la diode sert également de croisement de pistes conductrices . 6Au UHIGINAL - -