Allgemeine Beschreibung

Die FZ 100 LSL-Serie ist eine umfangreiche Familie digitaler integrierter Schaltungen in DTLZ-(Diode-Transistor-Logik mit Z-Diode)-Technik. Sie umfasst unter anderem Logikgatter, Pegelumsetzer, Flipflops als auch monostabile Kippstufen.

Die Grundschaltungen dieser Serie wurden in Hinblick auf optimale Störsicherheit, Leistungsaufnahme bei langsamer Arbeitsgeschwindigkeit für die monolitische intergrierte Halbleitertechnik entwickelt. Die Grundschaltung eines Gatters besteht aus der Hintereinanderschaltung eines Diodengatters (UND-Schaltung) und eines Inverters. Das LSL-Gatter realisiert also die logische Verknüpfung NAND. Das folgende Bild zeigt die Grundschaltung eines LSL-Gatters¹.

Quelle: Siemens Datenbuch 1974/75 Band 1. Digitale Schaltungen MOS

Die Z-Diode dient zur Verschiebung des Pegels am Ausgang des Diodengatters und bewirkt, dass die Inverterstufe bei Anlegen des L-Potenzials (Low) an mindestens einem Eingang des Diodengatters mit Sicherheit gesperrt ist. Steuert man alle Eingänge, A ... B im Bild, mit dem H-Potenzial (High) an, dann sind die zugehörigen Gatterdioden gesperrt. Offene Eingänge entsprechen funktionsmäßig solchen, die an High liegen. Die Inverterstufe wird über den 10k Widerstand, die Z-Diode und zwei hintereinander geschalteten Transistoren (Multi-Emitter) durchgesteuert, die zusammen die Eingangsbelastbarkeit (Fan-In) erhöhen.

Die Eingangsschwelle wird durch die Summe der Schwellspannungen von zwei SI-PN-Übergangen des Diodengatters, der Z-Diode und den zwei SI-PN-Übergängen der Multi-Emitter-Transistoren gebildet. Zur Erhöhung der Ausgangsbelastbarkeit (Fan-Out) ist am Ausgang eine Gegentaktendstufe vorgesehen. Der Ausgangspegel im L-Zustand entspricht der Summe der Sättigungsspannung eines übersteuerten Transistoren und eines SI-PN-Überganges. Der Ausgangspegel im H-Zustand wird durch den 390 Ohm Widerstand im Kollektorkreis und die Sättigungsspannung des Transistors vom Emitterfolger der Gegentaktendstufe bestimmt.

Sämtliche Schaltungen der FZ 100 LSL-Serie wurden im Kunststoff-Steckgehäuse nach DIN 41866 geliefert:

• Kunststoff-Steckgehäuse, 20 A 8, 8 Anschlüsse, DIP
• Kunststoff-Steckgehäuse, 20 A 14, 14 Anschlüsse, DIP
• Kunststoff-Steckgehäuse, 20 A 16, 16 Anschlüsse, DIP
• Kunststoff-Steckgehäuse, 20 A 16, 16 Anschlüsse für Leistungsanwendungen (TO-116)
• Kunststoff-Steckgehäuse, 20 B 18, 18 Anschlüsse, DIP
• Kunststoff-Steckgehäuse, 20 B 28, 28 Anschlüsse, DIP

Die Schaltungen der FZ 100 LSL-Serie sind für mehrere Bereiche der im Betrieb zulässigen Umgebungstemperatur verfügbar:

• Standard Tu = 0 ... +70°C (Kennzeichnung 1 bzw. B)
• Erweitert Tu = -25 ... +85°C (Kennzeichnung 5 bzw. E)
• Militär Tu = -55 ... +125°C (Kennzeichnung 2 bzw. C)

Die wesentlichen Eigenschaften der FZ 100 LSL-Serie sind:

• breiter Einsatzbereich Speisespannung: 11,4V bis 17V (maximal 20V)
• großer Störspannungsabstand: für Low 5V und für High 8V (5V @ 12V)
• geringe mittlere Leistungsaufnahme: typische 27mW pro Gatter
• Übertragungsverzögerungszeit: typisch 175ns (167ns @ 15V)
• Taktfrequenz bei Flipflops: typisch 500 khz
• geringer Eingangsstrom: bei Low < 1µA und bei High < 1,8 mA

Durch die Verwendung eines aussen anschaltbaren Kondensator kann die dynamische Störsicherheit noch weiter gesteigert werden.

Die integrierten Schaltungen der Serie FZ 100 von Siemens wurden über fast zwei Jahrzehnte produziert (ca. 1964² bis 1987³) und sind kompatibel mit der Serie FZ 100⁴ (Reihe 30) von Valvo sowie der Serie MZ 100⁵ von Tesla.

Weitere gebräuchliche Namen bzw. Marken digitaler integrierter Schaltkreisfamilien mit ähnlichen Kenndaten zur LSL-Schaltkreisfamilie lauten: DTLZ = Dioden-Transistor-Logik mit Zenerdioden (Zenerdioden-DTL-System), HLL = High Level Logic-Familie (Hochpegel-Logikfamilie), HTL = High Level Transistor Logic (Hochpegel-Transistorlogik), HNIL = High Noise Immunity Logic (Logik für hohe Störfestigkeit).

Hiezu zählen die nur in Teilen kompatiblen integrierten Schaltkreise von Motorola der Serie MC 660⁶, ITT Semiconductor der Serie 300⁷, AEG-Telefunken der Serie FP 100⁸, Texas Instruments der Serie SN 15300⁹, Teledyne Semiconductor der Serie 300¹⁰, Serie H100/H200¹¹ der italienischen Elektronikfirma SGS-ATES sowie die integrierten Schaltkreise¹² von Ferranti.

Literatur

• W. Hille, O. Schneider, K. Großmann, K. Lensch: Elektro-Fachkunde 2: Energietechnik. Springer-Verlag, 1991, ISBN 3322872092, S. 277 ff. (online).
• L. Borucki: Digitaltechnik. Springer-Verlag, 1989, ISBN 3322918009, S. 91 ff. (online).
• F. Gütter: Bausteine der langsamen störsicheren Logik-Serie FZ 100 in integrierter Halbleitertechnik. In: Siemens Zeitschrift, Band 43, Teil 1, 1969, S. 21-24 (online).
• Pro Electron (Hrsg.): Datenbuch. Halbleiter / Semiconductors / Semiconducteurs. 1975/1976. Ausgabe 4. Franzis Verlag GmbH, 1975, ISBN 3772359426.

Weblinks

• Dual in-line package - Wikipedia
• Langsame störsichere Logik - Wikipedia

Einzelnachweise

1. ^Siemens AG (Hrsg.): Datenbuch 1974/75 Band 1. Digitale Schaltungen MOS. 1974, S. 384 (PDF-Datei; 2,4 MB).
2. ^R. Hahn: SIMATIC - Erfolg mit System: Vom Transistor zur Totally Integrated Automation. Publicis MCD Verlag, April 2001, ISBN 3895781150, S. 71 (online).
3. ^R. Knäpper: LSL Logikbaustein FZH251. April 2003, Mediendatei Wikipedia, (online).
4. ^Valvo GmbH (Hrsg.): Produktprogramm. Professionelle Integrierte Schaltungen, Mikroprozessoren. April 1983, S. 52-53 (PDF-Datei; 18,4 MB).
5. ^TESLA Integrated Circuits (Hrsg.): Digital integrate circuits - DTL, Archiv vom 8. Mai 2021.
6. ^Motorola Semiconductor Products Inc (Hrsg.): The Integrated Circuit Data Book. MHTL Integrated Circuits. 1968, Section 3 (online).
7. ^ITT Semiconductors (Hrsg.): Product Catalog 1974, High Noise Immunity Logic (Hi-Nil) IC. 1974, Section 5, 1-56 (online).
8. ^AEG-Telefunken, Fachbereich Halbleiter (Hrsg.): Integrierte Halbleiter-Schaltungen DTLZ System, FP-Familie. 1967
9. ^Texas Instruments Inc (Hrsg.): 1971 Integrated Circuit Catalog. High-Noise-Immunity Logic (HNIL) Summary. 1971, Section 13 (online).
10. ^Ingo Sangmeister: Vergleich der deutschen FZ100-Familie mit der 300er USA-Reihe. In: Webseite ic-ts-histo.de, abgerufen am 18. Februar 2019.
11. ^SGS-Ates Componenti elettronici S.p.A (Hrsg.): SGS-ATES Professional Semiconductors Databook 2. 1975/76. Mai 1975, S. 339-470 (PDF-Datei; 6,0 MB).
12. ^Gentlemansparks: Looking for a functional datasheets of FZH291, FZH305, FZK101. In: Forumseintrag 1026198445 bei control.com, abgerufen am 18. Februar 2019.