In integrierter Schaltungstechnik aufgebaute Flip-Flop-Schal- tungen gehören zu den grundlegenden Schaltungsblöcken der in- tegrierten Schaltungstechnik und haben eine Vielzahl von An- wendungsgebieten.

Flip-Flop-Schaltungen können beispielsweise mit emittergekop- pelten Transistoren in ECL-Schaltungstechnik, Emitter Coupled Logic, aufgebaut werden.

Derartige Flip-Flop-Schaltungen zur schnellen Signalverarbei- tung sind normalerweise symmetrisch aufgebaut und zur Verar- beitung von differentiellen Signalen ausgelegt.

Problematisch bei bekannten Flip-Flop-Schaltungen in ECL- Technik ist, daß diese aufgrund ihres Aufbaus normalerweise verhältnismäßig große Betriebsspannungen benötigen, da zwi- schen den beiden Versorgungspotentialen stets zumindest zwei Basis-Emitter-Spannungen abfallen. Insbesondere in der moder- nen Kommunikationselektronik ist es jedoch wünschenswert, Flip-Flop-Schaltungen mit immer geringer werdender Versor- gungsspannung betreiben zu können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flip-Flop- Schaltungsanordnung anzugeben, welche in ECL-Schaltungstech- nik aufbaubar ist und welche mit geringer Versorgungsspannung betrieben werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Flip-Flop- Schaltungsanordnung, umfassend,

- ein Paar von Eingangsanschlüssen, ausgelegt zum Zuführen eines differentiellen Eingangs-Taktsignals, - ein Paar von Ausgangsanschlüssen, ausgelegt zum Abgreifen eines differentiellen Ausgangssignals, - vier Differenzverstärker mit je zwei Transistoren, deren gesteuerte Strecken in je einer Serienschaltung mit einem Widerstand angeordnet sind, wobei die Serienschaltungen zwischen einem Versorgungspotentialanschluß und einem er- sten beziehungsweise zweiten gemeinsamen Emitterknoten an- geordnet sind, deren Steueranschlüsse unter Bildung einer D-Flipflop-Struktur miteinander gekoppelt'sind und bei de- nen am Ausgang von zumindest einem Differenzverstärker das Paar von Ausgangsanschlüssen gebildet ist, - eine erste Stromquelle, die den ersten gemeinsamen Emitter- knoten mit einem Bezugspotentialanschluß verbindet, - eine zweite Stromquelle, die den zweiten gemeinsamen Emit- terknoten mit dem Bezugspotentialanschluß verbindet, - einen ersten Schalter, der mit seiner gesteuerten Strecke zwischen Versorgungspotentialanschluß und ersten Emitter- knoten geschaltet ist, und - einen zweiten Schalter, der mit seiner gesteuerten Strecke zwischen Versorgungspotentialanschlu# und zweiten Emitter- knoten geschaltet ist, -wobei der erste und der zweite Schalter je einen Steueran- schluß haben, die das Paar von Eingangsanschlüssen bilden.

Die vorgeschlagene Flip-Flop-Schaltungsanordnung ist symme- trisch aufgebaut und zur Führung differentieller Signale aus- gelegt.

Die Schaltung kann bevorzugt in ECL-Schaltungstechnik imple- mentiert werden.

Gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip ist vorgesehen, die beiden Schalter, die mit dem differentiellen Taktsignal angesteuert werden, von den beiden Emitterknoten aus direkt auf Versor- gungspotential zu beziehen.

Demnach ergibt sich mit Vorteil, daß zwischen Versorgungspo- tentialanschluß und Bezugspotentialanschluß'bei Realisierung der Differenzverstärkertransistoren und der Schalter in Bipo- lartechnik nur mehr lediglich eine Basis-Emitter-Spannung UBE abfällt und somit die Schaltung vorteilhafterweise mit beson- ders geringer Spannung betrieben werden kann,.

Außerdem entspricht es dem vorgeschlagenen Prinzip, daß le- diglich zwei Stromquellen erforderlich sind, die die beiden gemeinsamen Emitterknoten jeweils mit Bezugspotential kop- peln. Somit sind die Stromquellen für alle Differenzverstär- ker in einem Stromquellenpaar zusammengefaßt.

Ein zusätzlicher Vorteil des vorgeschlagenen Prinzips ergibt sich dadurch, daß durch die geringere Anzahl der erforderli- chen Stromquellen der Strombedarf der Schaltung verringert ist.

Eine noch weitere Verringerung des Strombedarfs der Schaltung ergibt sich durch bevorzugtes Ausführen des ersten und des zweiten Schalters, die vom differentiellen Taktsignal ange- steuert werden, als Transistoren, die als Emitterfolger ar- beiten. Somit können mit Vorteil Emitterfolger am Ausgang der Flip-Flop-Schaltung entfallen. l Dennoch ist es mit der vorgeschlagenen Schaltung mit Vorteil möglich, den Ausgang eines wie vorgeschlagen ausgeführten Flip-Flops an einen Dateneingang desselben oder eines weite- ren, gleichartigen Flip-Flops unmittelbar anzuschließen. Dem- nach können mit dem vorgeschlagenen Flip-Flop problemlos Fre- quenzteilerschaltungen und/oder Schieberegister aufgebaut und dennoch auf ausgangsseitige Emitterfolger verzichtet werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorgeschlagenen Flip-Flop-Schaltungsanordnung sind die vier Differenzverstär- ker so ausgeführt, daß

- ein erster Differenzverstärker vorgesehenfist umfassend ein erstes Paar von in dem ersten Emitterknoten emitter- gekoppelten Transistoren, deren Kollektoranschlüsse einen ersten Schaltungsknoten und einen zweiten Schaltungsknoten bilden und deren Basisanschlüsse über Kreuz mit deren Kol- lektoranschlüssen verbunden sind, - ein zweiter Differenzverstärker vorgesehen ist umfassend ein zweites Paar von in dem zweiten Emitterknoten emitter- gekoppelten Transistoren, deren Kollektoranschlüsse mit dem ersten Schaltungsknoten beziehungsweise mit dem zweiten Schaltungsknoten verbunden sind und deren Basisanschlüsse einen dritten Schaltungsknoten und einen vierten Schal- tungsknoten bilden, - ein dritter Differenzverstärker vorgesehen ist umfassend ein drittes Paar von in dem zweiten Emitterknoten emitter- gekoppelten Transistoren, deren Kollektoranschlüsse mit dem dritten Schaltungsknoten beziehungsweise mit dem vierten Schaltungsknoten verbunden sind und deren Basisanschlüsse über Kreuz mit deren Kollektoranschlüssen verbunden sind, und daß - ein vierter Differenzverstärker vorgesehen ist umfassend ein viertes Paar von in dem ersten Emitterknoten emitter- gekoppelten Transistoren, deren Kollektoranschlüsse mit dem dritten Schaltungsknoten beziehungsweise mit dem vierten Schaltungsknoten verbunden sind und deren Basisanschlüsse mit dem zweiten Schaltungsknoten beziehungsweise mit dem ersten Schaltungsknoten verbunden sind.

Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des vorge- schlagenen Prinzips sind der erste, der zweite, der dritte und der vierte Schaltungsknoten, welche an jeweiligen Kollek- toranschlüssen der Transistoren der Differenzverstärker ge- bildet sind, über je einen Widerstand mit dem Versorgungspo- tentialanschluß verbunden.

Die Widerstände können als Stromquellen ausgeführt sein. Die Stromquellen können als hierzu geeignet beschalteter Transi-

stor ausgeführt sein. Die Stromquellentransistoren sind in diesem Fall bevorzugt als Feldeffekttransistoren ausgebildet.

Die Differenzverstärker sowie die beiden Schalter, die mit dem differentiellen Taktsignal angesteuert werden, sind be- vorzugt in bipolarer Schaltungstechnik ausgeführt. Die Schal- ter-und Differenzverstärkertransistoren sind bevorzugt als npn-Transistoren ausgebildet.

Die erste und die zweite Stromquelle, welche die beiden ge- meinsamen Emitterknoten mit dem Bezugspotentialanschluß der Flip-Flop-Schaltung verbinden, sind bevorzuat in MOS-Schal- tungstechnik ausgeführt und umfassen je einen Transistor. Die Stromquellentransistoren sind bevorzugt als n-Kanal- Transistoren von einem selbstleitenden Typ ausgeführt. Die Steueranschlüsse der Transistoren, die die erste und die zweite Stromquelle bilden, sind bevorzugt miteinander verbun- den und an ein konstantes Referenzpotential gelegt. Dabei sind die Stromquellentransistoren bevorzugt jeweils Ausgang- stransistor eines Stromspiegels. Alternativ können die erste und zweite Stromquelle auch als Widerstand oder Bipolar- Transistor ausgeführt sein.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Prinzips sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur näher erläutert.

Es zeigt : die Figur ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Flip-Flop- Schaltungsanordnung aufgebaut in ECL- Schaltungstechnik anhand eines Schaltplans.

Die Figur zeigt eine Flip-Flop-Schaltungsanordnung, welche symmetrisch aufgebaut ist und welche ausgelegt ist zur Verar-

beitung differentieller Signale. Die vorliegende Flip-Flop- Schaltungsanordnung ist in sogenannter Emitter Coupled Lo- gic (ECL) -Schaltungstechnik aufgebaut und bevorzugt als inte- grierte Schaltung realisiert.

Die Flip-Flop-Schaltungsanordnung umfaßt ein Paar von Ein- gangsanschlüssen CP, CN, an denen ein differentielles Taktsi- gnal zugeführt werden kann. Das Paar von Eingangsanschlüs- sen CN, CP ist an je einem Basisanschluß je eines zugeordne- ten Transistors S1, S2 gebildet. Die npn-Transistoren S1, S2, welche als Schalter arbeiten, sind mit ihren beiden Kollek- toranschlüssen unmittelbar mit einem Versorgungspotentialan- schluß VCC verbunden. Der Emitteranschluß des ersten Schal- ters Sl ist mit einem ersten gemeinsamen Emitterknoten EI verbunden. Der Emitteranschluß des zweiten Schalters S2 ist mit einem zweiten gemeinsamen Emitterknoten verbunden. Der erste und der zweite Emitterknoten E1, E2 sind über je eine Konstantstromquelle Ql, Q2 mit einem Bezugspotentialan- schluß VEE verbunden. Die Konstantstromquellen Q1, Q2 sind vorliegend als MOS-Feldeffekttransistoren vom n-Kanal-Typ ausgeführt. Die Gateanschlüsse der Stromquellentransisto- ren Q1, Q2 sind miteinander verbunden und bilden einen An- schluß VNB zum Zuführen eines Referenzpegels. An diesen An- schluß ist bevorzugt eine Stromquelle über eine Transistor- diode angeschlossen, so daß die Transistoren Q1, Q2 jeweils den ausgangsseitigen Transistor eines Stromspiegels bilden.

Den eigentlichen Kern der Flip-Flop-Schaltungsanordnung bil- den insgesamt vier Differenzverstärker 1, 2,3, 4, welche wie nachfolgend beschrieben mit ihren Ein-und Ausgängen mit den beiden Summenknoten E1, E2 verbunden sind. Die Transistoren der Differenzverstärker 1 bis 4 sind dabei in bipolarer Schaltungstechnik als npn-Transistoren ausgebildet und werden in ECL-Schaltungstechnik schaltend betrieben.

Der erste Differenzverstärker 1 umfaßt zwei emittergekoppelte Transistoren 5,6, deren Emitteranschlüsse unmittelbar mit-

einander und mit dem ersten Emitterknoten E1 verbunden sind.

Der Kollektoranschluß des ersten Transistors 5 des ersten Differenzverstärkers 1 bildet einen ersten Schaltungskno- ten ON1, der Kollektoranschluß des zweiten Transistors 6 des ersten Differenzverstärkers 1 bildet einen zweiten Schal- tungsknoten OP1. Der Basisanschluß des ersten Transistors 5 ist mit dem Kollektoranschluß des zweiten Transistors 6 und der Basisanschluß des zweiten Transistors 6 mit dem Kollek- toranschluß des ersten Transistors 5 verbunden. Der erste Schaltungsknoten ON1 ist über einen ersten Widerstand R1 mit dem Versorgungspotentialanschluß VCC verbunden. Der zweite Schaltungsknoten OP1 ist über einen zweiten Widerstand R2 mit dem Versorgungspotentialanschluß VCC verbunden.

Der zweite Differenzverstärker 2 umfa#t einen ersten Transi- stor 7 und einen zweiten Transistor 8, deren Emitteranschlüs- se miteinander und mit dem zweiten gemeinsamen Emitterkno- ten E2 verbunden sind. Der Kollektoranschlu# des ersten Tran- sistors 7 des zweiten Differenzverstärkers 2 ist mit dem er- sten Schaltungsknoten ON1 verbunden, der Kollektoranschluß des zweiten Transistors 8 des zweiten Differenzverstärkers 2 ist mit dem zweiten Schaltungsknoten OP1 verbunden. Der Ba- sisanschluß des ersten Transistors 7 ist mit einem dritten Schaltungsknoten ON2 verbunden, der Basisanschluß des zweiten Transistors 8 ist mit einem vierten Schaltungsknoten OP2 ver- bunden. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>Der dritte Differenzverstärker 3 umfaßt einen ersten Transi- stor 9 und einen zweiten Transistor 10, deren Emitteran- schlüsse miteinander und mit dem zweiten gemeinsamen Emitter- knoten E2 der Schaltung verbunden sind. Kollektor-und Ba- sisanschlüsse der Transistoren 9,10 des dritten Differenz- verstärkers 3 sind wie die Transistoren 5, 6 bei dem ersten Differenzverstärker 1 über Kreuz miteinander verbunden. Der Kollektoranschluß des ersten Transistors 9 des dritten Diffe- renzverstärkers 3 ist an den dritten Schaltungsknoten ON2 an- geschlossen, der Kollektoranschluß des zweiten Transistors 10

des dritten Differenzverstärkers 3 ist mit dem vierten Schal- tungsknoten OP2 verbunden.

Der vierte Differenzverstärker 4 umfaßt zwei emittergekoppel- te Transistoren 11,12, deren gemeinsamer Emitteranschluß mit dem ersten Summenknoten beziehungsweise gemeinsamen Emitter- knoten E1 verbunden ist. Der Kollektoranschluß des ersten Transistors 11 ist mit dem dritten Schaltungsknoten ON2, der Kollektoranschluß des zweiten Transistors 12 des vierten Dif- ferenzverstärkers 4 ist mit dem vierten Schaltungsknoten OP2 verbunden. Der Basisanschluß des ersten Transistors 11 ist mit dem zweiten Schaltungsknoten OP1 verbunden, der Basisan- schluß des zweiten Transistors 12 des vierten Differenzver- stärkers 4 ist mit dem ersten Schaltungsknoten ON1 verbunden.

Der dritte und der vierte Schaltungsknoten ON2, OP2 bilden das Paar von Ausgangsanschlüssen QN, QP der Flip-Flop-Schal- tungsanordnung.

Die vier Schaltungsknoten ON1, OP1, ON2, OPR der Schaltungs- anordnung sind über je einen Widerstand R1, R2, R3, R4 mit dem Versorgungspotentialanschluß VCC verbunden.

Die zum Betrieb der Schaltung gemäß der Figur erforderliche Versorgungsspannung ergibt sich aus der Potentialdifferenz zwischen dem Versorgungspotentialanschluß VCC und dem Bezugs- potentialanschluß VEE. Die zumindest erforderliche Spannung ergibt sich aus der Summe von insgesamt drei Spannungen, näm- lich der Spannung, die über den Widerständen R1 bis R4 ab- fällt, einer Basis-Emitter-Spannung, die über den Transisto- ren 5 bis 12, S1, S2 abfällt und einer Stromquellenspannung, die über den Stromquellen Ql, Q2 abfällt. Bei der gezeigten Schaltung, bei der beispielhaft über den Kollektorwiderstän- den ein Hub von 0,3 V, an den Stromspiegeltransistoren Ql, Q2 ein Spannungsabfall von ebenfalls 0,3 V und eine an den Tran- sistoren 5 bis 12, S1, S2 eine Basis-Emitter-Spannung von 0,9 V vorgesehen ist, ergibt sich im vorliegenden Zahlen-

beispiel eine Mindest-Versorgungsspannung zum realistischen Betrieb des D-Flip-Flops von lediglich 1, 5 V.

Die beiden Schalter Sl, S2 arbeiten als Emitterfolger und sind in einer Bypass-Schaltung an die Summenknoten E1, E2 der Differenzverstärker 1 bis 4 angeschaltet. Demnach ist die Funktionalität eines Ausgangsemitterfolgers bereits in die Schaltung integriert, so daß am Ausgang QN, QP der Schaltung mit Vorteil kein Emitterfolger nötig ist. Demnach bietet die Schaltung eine zusätzliche Stromersparnis.

Die Schaltung gemäß der Figur ist besonders dazu geeignet, als Frequenzteiler verschaltet zu werden, der eine Frequenz- teilung durch zwei bewirkt. Hierfür sind die Ausgänge QN, QP des Flip-Flops, welches ein D-Flip-Flop ist, mit den Daten- Eingängen des Flip-Flops in einer negativen Rückkopplung zu verbinden. Am Ausgang QN, QP kann dann ein Signal mit der halbierten, am Takteingang CN, CP anliegenden Taktfrequenz abgegriffen werden.

Ein weiteres, bevorzugtes Anwendungsgebiet der Schaltung liegt in dem Aufbau von Schieberegistern. Hierfür werden die Ausgänge QN, QP eines Flip-Flops gemäß Figur 1 jeweils mit dem Dateneingangspaar eines nachgeschalteten, gleichartigen Flip-Flops verbunden. Die Takteingänge CN, P aller in sol- cher Weise zu einem Schieberegister verschalteten Flip-Flops werden miteinander und mit einem gemeinsamen Takteingang des Registers verbunden.

In alternativen Ausführungen der Erfindung kann beispielswei- se anstelle der Widerstände Rl bis R4 ein Transistor vorgese- i hen sein. Ebenso können Bipolartransistoren'durch unipolare Feldeffekt-Transistoren ersetzt werden und/oder umgekehrt.