DE19633971C2 - Stromversorgung zum Betrieb einer integrierten Schaltung - Google Patents

Stromversorgung zum Betrieb einer integrierten Schaltung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromversorgung, die zum Betrieb einer integrierten Halbleiterschaltung verwendet wird und dieser eine Betriebsspannung (oder einen Betriebsstrom) liefert, um sie in einen Betriebszustand zu versetzen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine solche Stromversorgung, die in der Lage ist, Schwankungen der Verzögerungszeit eines Verzögerungsschaltungsteils der integrierten Halbleiterschaltung infolge von Änderungen der Temperatur und/oder der Speisespannung zu minimieren.
Bei einem IC-Testgerät, einem sogenannten IC-Tester, zum Testen von integrierten Halbleiter­ schaltungen (nachfolgend als IC bezeichnet), beispielsweise Halbleiterspeichern, sind verschie­ dene Arten von Zeittaktsignalen zur Erzeugung eines Testsignals eines vorbestimmten Musters, das an einen zu testenden IC angelegt wird, verschiedene Steuersignale und ähnliches erforder­ lich. Um diesem Erfordernis zu genügen, enthält das IC-Testgerät eine Zeittaktsignal-Generator­ schaltung zur Erzeugung verschiedener Arten von Zeittaktsignalen. Die Zeittaktsignal-Generator­ schaltung ist mit einer Verzögerungsschaltung versehen, die sich allgemein aus einer Anzahl von Verzögerungselementen zusammensetzt, die in Reihe geschaltet sind und aus logischen Verknüpfungsgliedern bestehen. Die Verzögerungsschaltung ist so aufgebaut, daß Zeittaktsignale gewünschter Verzögerungszeiten von den Verbindungspunkten zwischen zwei benachbarten Verzögerungselementen der in Reihe geschalteten Verzögerungselemente bzw. von ihren Ausgängen abnehmbar sind.
Bislang wird solch eine Verzögerungsschaltung, die sich aus einer großen Anzahl in Reihe geschalteter Verknüpfungsglieder zusammensetzt, von einer TTL-Schaltung (Transistor-Transi­ stor-Logik) oder einer ECL-Schaltung (emitter-gekoppelte Logik) gebildet. TTL- oder ECL-Verzö­ gerungsschaltungen sind in ihrer Verzögerungszeit für den Signaldurchlauf von Temperaturände­ rungen und/oder Spannungsschwankungen relativ unbeeinflußt, weshalb solche Temperaturän­ derungen und/oder Spannungsschwankungen für Verzögerungsschaltungen dieser Art kein Problem darstellen.
In den letzten Jahren ist als Zeittaktsignal-Generatorschaltung für IC-Testgeräte eine Verzöge­ rungsschaltung in Gebrauch gekommen, die mit dem Ziel eines möglichst niedrigen Leistungs­ verbrauchs der Verzögerungsschaltung und einer weiteren Erhöhung oder Verbesserung der Integrationsdichte des ICs von einem IC in MOS-Technik (MOS-IC) gebildet wird. Es war schon eine Verzögerungsschaltung bekannt, bei der eine große Anzahl von in Reihe geschalteten logi­ schen Verknüpfungsgliedern als IC in CMOS-Technik ausgebildet ist und Signale mit voneinan­ der verschiedenen Verzögerungszeiten von den Verbindungspunkten zwischen zwei benachbar­ ten CMOS-Gliedern der Reihenschaltung bzw. von ihren Ausgängen abgenommen werden (siehe z. B. JP-A-143950/1994 bzw. die korrespondierende Druckschrift DE 44 45 311 A1, die Stand der Technik gemäß § 3 Abs. 2 PatG ist).
Die von einem MOS-IC gebildete Verzögerungsschaltung ist insofern problematisch, als die Verzögerungszeit, um die ein die Verzögerungsschaltung durchlaufendes Signal verzögert wird (diese Verzögerungszeit wird in diesem Text auch als Signaldurchlauf-Verzögerungszeit bezeichnet), sowohl mit einer Temperaturänderung als auch einer Spannungsschwankung relativ stark variiert. Daher ist es unmöglich, Zeittaktsignale hoher Genauigkeit zu erzeugen. Wenn die Zeittaktsignale nicht mit ausreichender Genauigkeit erzeugt werden können, können ICs auch nicht mit hoher Genauigkeit getestet werden. Daher sind verschiedene Verfahren und Vorrich­ tungen vorgeschlagen worden, um zu verhindern, daß die Verzögerungszeit einer von einem MOS-IC gebildeten Verzögerungsschaltung von einer Temperaturänderung oder Spannungs­ schwankung beeinflußt wird.
Allgemein wird die Zeittaktsignal-Generatorschaltung, die die von dem MOS-IC gebildete Verzö­ gerungsschaltung enthält, zusammen mit anderen Schaltungen des IC-Testgeräts auf einem einzigen IC-Chip (Ein-Chip-IC) ausgebildet. Fig. 2 zeigt ein Beispiel des IC-Layouts eines solchen Chips, bei dem ein erster (Halbleiter-) Schaltungsteil 1 des IC-Testgeräts, der die Zeittaktsignal- Generatorschaltung enthält, und ein zweiter (Halbleiter-) Schaltungsteil 2 des IC-Testgeräts, der andere Schaltungen enthält, etwa logische Schaltungen und ähnliches, voneinander getrennt auf dem einen Chip 3 ausgebildet sind. Die Zeittaktsignal-Generatorschaltung enthält eine von einer CMOS-Schaltung gebildete Verzögerungsschaltung zur Lieferung einer hochgenauen Signal­ durchlauf-Verzögerungszeit. Der erste und der zweite Schaltungsteil 1 bzw. 2 werden von einer nicht gezeigten gemeinsamen Stromversorgung mit vorbestimmten Betriebsspannungen versorgt.
Wenn bei dem IC-Chip 3 des oben beschriebenen Aufbaus der Nutzungsgrad (Betriebsrate oder Arbeitsrate) des zweiten Schaltungsteils variiert, so daß sich sein Leistungsverbrauch ändert (zunimmt oder abnimmt), dann variiert die (wärmeerzeugende) Verlustleistung in dem zweiten Schaltungsteil 2, womit sich dessen Temperatur ändert. Die Temperaturänderung des zweiten Schaltungsteils 2 bewirkt auch eine Temperaturänderung des ersten Schaltungsteils 1 auf demselben Chip 3. Die CMOS-Schaltung, die die Verzögerungsschaltung in dem ersten Schal­ tungsteil 1 bildet, wird durch diese Temperaturänderung beeinflußt, was zu einer relativ großen Änderung der Signaldurchlauf-Verzögerungszeit führt. Somit kann ein die Verzögerungsschal­ tung durchlaufendes Signal nicht mit hoher Genauigkeit verzögert werden.
Fig. 3 zeigt in Form einer Kennlinie, wie sich die Verzögerungszeit τ1 der Verzögerungsschal­ tung in dem ersten Schaltungsteil 1 mit einer Änderung des Leistungsverbrauchs P2 des zweiten Schaltungsteils 2 und demzufolge einer Änderung von dessen Temperatur T1 ändert. Man entnimmt der Kennlinie, daß die Verzögerungszeit τ1 der CMOS-Verzögerungsschaltung in dem ersten Schaltungsteil 1 zunimmt, wenn der Leistungsverbrauch P2 (und damit die Temperatur T1) des zweiten Schaltungsteils 2 ansteigt.
Außerdem variiert die Verzögerungszeit τ1 der Verzögerungsschaltung in dem ersten Schal­ tungsteil 1 auch mit einer Schwankung der ihr von der Stromversorgung gelieferten Betriebsspannung. Fig. 4 zeigt ebenfalls in Form einer Kennlinie, wie sich die Verzögerungszeit τ1 der CMOS-Verzögerungsschaltung in dem ersten Schaltungsteil 1 mit einer Änderung der Betriebsspannung E1 ändert. Aus der Kennlinie geht hervor, daß die Verzögerungszeit τ1 der Verzögerungsschaltung mit zunehmender Betriebsspannung E1 abnimmt.
Zum Betrieb solcher ICs bekannte Stromversorgungen sind so aufgebaut, daß eine gemeinsame Stromversorgung eine Betriebsspannung jeweils an den ersten und den zweiten Schaltungsteil 1 und 2 liefert, oder daß zwei Stromversorgungen getrennte Betriebsspannungen unabhängig voneinander an die beiden Schaltungsteile liefern.
Die US-A-5,396,116 offenbart eine Stromversorgung zum Betrieb einer auf einem Halbleiterchip integrierten Schaltung. Mittels einer auf dem Halbleiterchip vorgesehenen Stromversorgungsschaltung wird eine von einer externen Stromversorgung zugeführte Speisespannung umgewandelt und an die integrierte Schaltung geliefert, wobei eine auf dem Halbleiterchip vorgesehene Steuerschaltung die Stromversorgungsschaltung steuert. Die Steuerschaltung enthält eine Erfassungseinrichtung für die Temperatur und steuert aufgrund deren Signals die Speisespannung für die integrierte Schaltung. Dadurch wird die Arbeitsgeschwindigkeit der integrierten Schaltung konstant gehalten.
Die US-A-3,646,428 offenbart einen Spannungsregler zum Liefern zweier bezüglich des Erdpotentials symmetrischer Spannungen identischer Höhe, von denen jeweils eine an eine von zwei Lasten anzulegen ist. Das Anlegen der symmetrischen Spannungen erfolgt jeweils über eine erste bzw. eine zweite Stromversorgungsschaltung, deren Ausgangsspannungen an der ersten bzw. zweiten Last anliegen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromversorgung zum Betrieb eines ICs zu schaffen, die in weitestgehendem Umfang in der Lage ist, eine temperaturänderungsbedingte Änderung der Verzögerungszeit einer als integrierter Schaltungsteil ausgebildeten Verzö­ gerungsschaltung zu verhindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stromversorgung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wie oben beschrieben, wird bei dem Stand der Technik die Verzögerungszeit der Verzögerungs­ schaltung in dem ersten Schaltungsteil 1 relativ deutlich sowohl von einer Temperaturänderung als auch einer Betriebsspannungsänderung beeinflußt, womit es unmöglich wird, ein diese Verzögerungsschaltung durchlaufendes Signal mit hoher Genauigkeit um eine bestimmte Verzö­ gerungszeit zu verzögern. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Stromversorgung dazu benutzt werden kann, eine temperaturbedingte Änderung der Verzögerungszeit τ1 der Verzögerungsschaltung in dem ersten Schaltungsteil 1 zu verhindern, indem der Tempe­ ratureinfluß auf die Verzögerungszeit über den Spannungseinfluß kompensiert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläu­ tert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht, die ein Beispiel eines IC-Layouts auf einem IC-Chip darstellt,
Fig. 3 in einer Kennlinie den Zusammenhang zwischen der Verzögerungszeit τ1 einer Verzö­ gerungsschaltung in einem ersten Schaltungsteil und dem Leistungsverbrauch P2 eines zweiten Schaltungsteils bei dem in Fig. 2 dargestellten IC,
Fig. 4 in einer Kennlinie den Zusammenhang zwischen der Verzögerungszeit τ1 der Verzö­ gerungsschaltung in dem ersten Schaltungsteil und dessen Betriebsspannung E1 bei dem in Fig. 1 gezeigten IC,
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 6 ein Schaltbild eines speziellen Betriebsbeispiels des zweiten Ausführungsbeispiels von Fig. 5,
Fig. 7 eine Kennlinie des Zusammenhangs zwischen der Ausgangsspannung E1 einer ersten Stromversorgungsschaltung 5 und dem Leistungsverbrauch P2 des zweiten Schal­ tungsteils 2 bei den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen,
Fig. 8 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
Fig. 9 ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Aus Gründen der Kürze wird die vorliegende Erfindung nachfolgend als bei einem IC-Testgerät angewendet beschrieben. Obwohl eine Verzögerungsschaltung der Zeittaktsignal-Generator­ schaltung als von einem MOS-IC, insbesondere CMOS-IC, gebildet beschrieben wird, ist die Erfindung nicht speziell darauf beschränkt.
Fig. 1 zeigt in Blockform ein erstes Ausführungsbeispiel der Stromversorgung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Betrieb eines ICs. Auf einem IC-Chip 3, der mit der Stromver­ sorgung betrieben wird, sind gemäß Darstellung in Fig. 1 der erste Schaltungsteil 1 und der zweite Schaltungsteil 2 ausgebildet. Der erste Schaltungsteil 1 enthält eine Zeittaktsignal- Generatorschaltung, die mit einer Verzögerungsschaltung versehen ist, welche zur Erzielung einer Signaldurchlauf-Verzögerungszeit mit hoher Genauigkeit von einer CMOS-Schaltung gebildet wird. Der zweite Schaltungsteil 2 enthält andere Schaltungen wie logische Schaltungen und ähnliches.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Stromversorgung zum Betrieb des IC-Chips 3 in eine erste Stromversorgungsschaltung 5 zur Lieferung einer Betriebsspannung für den ersten Schaltungsteil 1 und eine zweite Stromversorgungsschaltung 6 zur Lieferung einer Betriebs­ spannung für den zweiten Schaltungsteil 2 aufgeteilt. Darüberhinaus wird die zweite Stromver­ sorgungsschaltung 6 auch dazu benutzt, die erste Stromversorgungsschaltung 5 über eine Steuerleitung 7 zu steuern, um die Ausgangsspannung E1 der ersten Stromversorgungsschal­ tung 5 (die für den ersten Schaltungsteil 1 die Betriebsspannung darstellt) zu ändern. Die Steue­ rung durch die zweite Stromversorgungsschaltung 6 bewirkt folgendes. Wenn sich die Verzöge­ rungszeit der Verzögerungsschaltung in dem ersten Schaltungsteil 1 ändert, weil sich die Temperatur des zweiten Schaltungsteils 2 infolge einer Änderung in dessen Leistungsverbrauch P2 geändert hat, wird die Ausgangsspannung E1 der ersten Stromversorgungsschaltung 5 in einer solchen Richtung geändert, daß die Änderung der Verzögerungszeit infolge der geänderten Betriebsspannung diejenige infolge der Temperaturänderung kompensiert. Anders ausgedrückt, die zweite Stromversorgungsschaltung 6 steuert die Ausgangsspannung E1 der ersten Strom­ versorgungsschaltung 5 in einer solchen Weise, daß Verzögerungszeitschwankungen der Verzögerungsschaltung des ersten Schaltungsteils 1, die von Änderungen des Leistungsver­ brauchs P2 des zweiten Schaltungsteils 2 herrühren, kompensiert werden.
Wie zuvor im Hinblick auf die bekannte Stromversorgungsschaltung zum Betrieb eines ICs beschrieben, ändert sich die Verzögerungszeit τ1 der CMOS-Verzögerungsschaltung gemäß Darstellung in Fig. 3, wenn sich der Leistungsverbrauch P2 des zweiten Schaltungsteils 2 ändert, und ändert sich außerdem gemäß Darstellung in Fig. 4, wenn sich die von der ersten Stromversorgungsschaltung 5 an den ersten Schaltungsteil 1 angelegte Betriebsspannung E1 ändert.
Wenn bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Verzögerungszeit τ1 der Verzögerungsschaltung in dem ersten Schaltungsteil 1 beispielsweise mit einem Anstieg der Temperatur des zweiten Schaltungsteils 2 infolge einer Zunahme von dessen Leistungsver­ brauch P2 ansteigt, wird daher die Betriebsspannung E1, die von der ersten Stromversorgungs­ schaltung 5 an den ersten Schaltungsteil 1 angelegt wird, erhöht. Damit nimmt die Verzöge­ rungszeit τ1 der Verzögerungsschaltung gemäß Darstellung in Fig. 4 ab. Somit wird eine Zunahme der Verzögerungszeit τ1 der Verzögerungsschaltung infolge eines Temperaturanstiegs des zweiten Schaltungsteils durch eine Erhöhung der Betriebsspannung E1 kompensiert. Somit kann ein die Verzögerungsschaltung durchlaufendes Signal mit hoher Genauigkeit um eine gewünschte Verzögerungszeit verzögert werden, und ein gewünschtes Zeittaktsignal kann mit hoher Genauigkeit erzeugt werden.
Während bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Spannung E von einer Gleich­ stromquelle 4 an Eingangsanschlüsse IN1 und IN2 der ersten bzw. der zweiten Stromversor­ gungsschaltung 5 und 6 angelegt wird und die Ausgangsspannungen E1 und E2 von Ausgangs­ anschlüssen OUT1 und OUT2 der ersten bzw. der zweiten Stromversorgungsschaltung 5 und 6 als Betriebsspannung an den jeweiligen der beiden Schaltungsteile 1 und 2 angelegt werden, ist auch ein Aufbau möglich, bei dem die von der Gleichstromquelle 4 gelieferte Spannung E nur an die zweite Stromversorgungsschaltung 6 angelegt wird und eine vorbestimmte Gleichspannung von der zweiten Stromversorgungsschaltung 6 über eine Steuerleitung 7a, die zugleich als Stromquellenleitung verwendet wird, an den Eingangsanschluß IN1 der ersten Stromversor­ gungsschaltung 5 angelegt wird, wie dies bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Fall ist, das in Fig. 5 dargestellt ist.
Fig. 6 zeigt spezielle Beispiele der bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwen­ deten beiden Stromversorgungsschaltungen 5 und 6. Die zweite Stromversorgungsschaltung 6 umfaßt eine Transistorschaltung 11 mit einem npn-Transistor Q, einem Differenzverstärker 12, einem Strom/Spannungs-Wandler 8 und einem Tiefpaßfilter 9 aus einem Widerstand R und einem Kondensator C. Der Kollektor des Transistors Q ist mit dem Eingangsanschluß IN2 der zweiten Stromversorgungsschaltung 6 verbunden, sein Emitter ist mit dem Eingang des Strom/Spannungs-Wandlers 8 sowie mit dem Eingang des Tiefpaßfilters 9 verbunden, und seine Basis ist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 12 verbunden. Der Ausgang des Strom/Spannungs-Wandlers 8 (in der Zeichnung beispielhaft als Widerstand R1 dargestellt) ist mit dem Ausgangsanschluß OUT2 der zweiten Stromversorgungsschaltung 6 sowie mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 12 verbunden.
Bei dem beschriebenen Aufbau bewirkt das Anlegen der Gleichspannung E von der Stromquelle 4 an den Kollektor des Transistors Q, daß ein Emitterstrom fließt, da der Transistor Q von einer Basisvorspannung V0 leitend gehalten wird. Der Emitterstrom wird dem Ausgangsanschluß OUT2 der zweiten Stromversorgungsschaltung 6 über den Strom/Spannungs-Wandler 8 zuge­ führt, wo er in eine Spannung umgesetzt wird. Diese Spannung wird als Speisespannung E3 dem Eingangsanschluß IN1 der ersten Stromversorgungsschaltung 5 über das Tiefpaßfilter 9 zugeführt. Dabei ist der Strom, der über das Tiefpaßfilter 9 zur ersten Stromversorgungsschal­ tung 5 fließt, vernachlässigbar klein, da eine Pufferschaltung 10 in dieser ersten Stromversor­ gungsschaltung 5 eine sehr hohe Eingangsimpedanz aufweist. Deshalb fließt der Emitterstrom des Transistors Q überwiegend über den Strom/Spannungs-Wandler 8 zum Ausgangsanschluß OUT2. Dieser zum Ausgangsanschluß OUT2 fließende Strom wird nachfolgend als Emitterstrom I2 bezeichnet.
Da an dem nicht-invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 12 eine Referenzspannung Vr anliegt, verstärkt er die Differenzspannung (Vr - E2) zwischen der Referenzspannung Vr und der Spannung an seinem invertierenden Eingang, das heißt der Ausgangsspannung E2 der zweiten Stromversorgungsschaltung 6 (Betriebsspannung des zweiten Schaltungsteils 2). Die verstärkte Differenzspannung vom Ausgang des Differenzverstärkers liegt als Vorspannung V0 an der Basis des Transistors Q an. Da die Verstärkung des Differenzverstärkers 12 sehr groß ist, kann die Ausgangsspannung E2 der zweiten Stromversorgungsschaltung 6 mittels der den Transistor Q, den Strom/Spannungs-Wandler 8 und den Differenzverstärker 12 enthaltenden Regelschal­ tung auf einen festen Wert geregelt werden, der im wesentlichen gleich der Referenzspannung Vr ist.
Dieser Regelvorgang der zweiten Stromversorgungsschaltung 6 soll nachfolgend im einzelnen beschrieben werden.
Bezeichnet man die Verstärkung des Differenzverstärkers 12 mit A, dann gilt folgenden Glei­ chung (1):
(Vr - E2)A = V0. (1)
Bezeichnet man die Basis-Emitter-Spannung mit Vbe, dann ergibt sich die Emitterspannung Ve wie folgt:
Ve = V0 - Vbe
= (Vr - E2)A - Vbe. (2)
Bezeichnet man die Eingangsimpedanz des Strom/Spannungs-Wandlers 8 mit Z (Z = R bei diesem Beispiel), dann ergibt sich die Spannung I2Z an seinem Eingang wie folgt:
I2Z = Ve - E2 = (Vr - E2)A - Vbe - E2
= VrA - E2(A + 1) - Vbe. (3)
Bezeichnet man die Gesamtlastimpedanz des zweiten Schaltungsteils 2 Mit Z2, gilt:

E2 = Z2I2. (4)
Das Einsetzen von Gleichung (4) in Gleichung (3) führt zu:
I2Z = VrA - Z2I2(A + 1) - Vbe;
daher gilt
I2 = (VrA - Vbe)/{Z + Z2(A + 1)} = (Vr - Vbe/A)/{Z/A + Z2(1 + 1/A)}. (5)
Da, wie oben erwähnt, die Verstärkung A des Differenzverstärkers 12 sehr groß ist, kann man davon ausgehen, daß Vbe/A ≈ 0, Z/A ≈ 0 und 1/A ≈ 0.
Damit ergibt sich
I2 ≈ Vr/Z2,
und
Vr ≈ I2Z2 = E2. (6)
Aus Gleichung (6) entnimmt man, daß die Ausgangsspannung E2 der zweiten Stromversor­ gungsschaltung 6 so geregelt wird, daß sie nahezu gleich der Referenzspannung Vr wird.
Der Leistungsverbrauch P2 des zweiten Schaltungsteils 2 ergibt sich wie folgt:
P2 = E2I2 ≈ VrI2. (7)
Damit ist der Leistungsverbrauch P2 im wesentlichen proportional dem Emitterstrom I2.
Der Emitterstrom I2 wird von dem Strom/Spannungs-Wandler 8 in eine Spannung umgewandelt, die mittels des Tiefpaßfilters 9 gefiltert wird und dann als Spannung E3 von der zweiten Strom­ versorgungsschaltung 6 ausgegeben wird. Die Spannung E3 ist bei diesem Beispiel gleich­ strommäßig gleich der Emitterspannung Ve. Daher gilt die folgende Gleichung:
E3 = Ve = ZI2 + E2 ≈ ZI2 + Vr ≈ ZP2/Vr + Vr. (8)
Gleichung (8) zeigt, daß der ersten Stromversorgungsschaltung 5 eine Spannung E3 geliefert wird, die sich mit dem Leistungsverbrauch P2 des zweiten Schaltungsteils 2 ändert, welcher sich aus der Pufferschaltung 10 und einer Zenerdiode Dz zusammensetzt. Folglich ergibt sich die Betriebsspannung E1, die von der ersten Stromversorgungsschaltung 5 als Betriebsspannung an den ersten Schaltungsteil 1 angelegt wird, aus der nachstehenden Gleichung (9), wenn man den Spannungsabfall über der Zenerdiode Dz mit Vz bezeichnet.
E1 = E3 - Vz = (ZP2/Vr + Vr) - Vz. (9)
Somit ändert sich die Betriebsspannung E1 des ersten Schaltungsteils 1 mit dem Leistungsver­ brauch P2 des zweiten Schaltungsteils 2 gemäß Darstellung in Fig. 7. Fig. 7 zeigt, daß beispielsweise eine Zunahme des Leistungsverbrauchs P2 des zweiten Schaltungsteils 2 eine proportionale Zunahme der Betriebsspannung E1 bewirkt, während eine Abnahme des Leistungsverbrauchs P2 des zweiten Schaltungsteils 2 eine proportionale Abnahme der Betriebs­ spannung E1 hervorruft.
Wenn also die Ausgangsspannung E1 der ersten Stromversorgungsschaltung 5 (also. die Betriebsspannung des ersten Schaltungsteils 1) entsprechend einer Zunahme (Abnahme) des Leistungsverbrauchs P2 des zweiten Schaltungsteils 2 hoch (niedrig) wird, nimmt die Verzöge­ rungszeit τ1 der Verzögerungsschaltung in dem ersten Schaltungsteil 1 ab (zu), wie in Fig. 4 dargestellt, womit die Zunahme (Abnahme) der Verzögerungszeit τ1, die durch eine Zunahme (Abnahme) des Leistungsverbrauchs P2 bewirkt wird, kompensiert werden kann.
Dabei existiert eine gewisse Zeitverzögerung τd zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Leistungs­ verbrauch P2 des zweiten Schaltungsteils 2 um ΔP2 zunimmt (oder abnimmt), und dem Zeit­ punkt, zu dem die Temperatur T1 des ersten Schaltungsteils 1 um ΔT1 zunimmt (oder abfällt) und dementsprechend auch die Verzögerungszeit τ1 der Verzögerungsschaltung um Δτ1 zunimmt (oder abnimmt). Es ist daher wünschenswert, daß die zweite Stromversorgungsschal­ tung 6 die Ausgangsspannung E1 der ersten Stromversorgungsschaltung 5 mit einer Zeitkon­ stante steuert, die nahezu gleich einer Temperaturzeitkonstante ist, welche dieser Zeitverzöge­ rung τd entspricht. Um dies zu erreichen, ist bei dem Ausführungsbeispiel das Tiefpaßfilter 9 in der zweiten Stromversorgungsschaltung 6 vorgesehen, durch das die der ersten Stromversor­ gungsschaltung 5 zugeführte Spannung E3 sich mit einer Zeitkonstante ändert, die im wesentli­ chen gleich der Temperaturzeitkonstante entsprechend der Zeitverzögerung τd ist, so daß die Spannung E3 der ersten Stromversorgungsschaltung 5 im wesentlichen um τd geliefert wird. Die Pufferschaltung 10 in der ersten Stromversorgungsschaltung 5 ist ein Puffer (Spannungs­ folgerschaltung) mit einer Verstärkung 1 und ist dazu vorgesehen, daß die erste Stromversor­ gungsschaltung 5 eine Stromversorgungskapazität als Spannungsquelle besitzt.
Dieselben Ergebnisse, wie sie oben beschrieben wurden, können auch mit einem Aufbau erreicht werden, bei dem das Tiefpaßfilter 9 am Eingang der ersten Stromversorgungsschaltung 5 (vor oder nach der Pufferschaltung 10 zum Beispiel) vorgesehen wird, die Ausgangsspannung von dem Strom/Spannungs-Wandler 8 unverändert als Spannung E3 von der zweiten Stromversorgungsschaltung 6 an die erste Stromversorgungsschaltung 5 angelegt wird, und eine Zeitkonstante im wesentlichen gleich der Temperaturzeitkonstante in dem ersten Schaltungsteil 1 von dem Tiefpaßfilter der der ersten Stromversorgungsschaltung 5 gelieferten Spannung E3 verliehen wird, wodurch eine Änderung der Ausgangs- bzw. Betriebsspannung E1 um im wesentlichen τd verzögert wird.
Darüberhinaus ist es möglich, die Zeitverzögerung τd in der Verzögerungsschaltung des ersten Schaltungsteils 1 mit hoher Genauigkeit zu kompensieren, wenn ein Temperaturfühler 14 zur Erfassung der Temperatur des IC-Chips 3 vorgesehen wird und das Ausgangssignal des Tempe­ raturfühlers 14 der ersten Stromversorgungsschaltung 5 der Fig. 1 oder 5 zugeführt wird, um die Ausgangsspannung E1 der ersten Stromversorgungsschaltung 5 mittels der Fühlerausgangs­ signals zu steuern und damit feineinzustellen. Fig. 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei der der Temperaturfühler 14 dem ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 hinzugefügt ist. Fig. 9 zeigt ein Beispiel, wo der Temperaturfühler 14 dem zweiten Ausführungsbeispiel von Fig. 5 hinzugefügt ist. Während beide Ausführungsbeispiele so ausge­ bildet sind, daß die Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung 5 mittels des Ausgangssignals von dem Temperaturfühler 14 korrigiert wird, kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß die Eingangsspannung (E3) der ersten Stromversorgungsschaltung 5 mit dem Ausgangssignal vom Temperaturfühler 14 korrigiert wird.
Obwohl bei jedem der obigen Ausführungsbeispiele die Verzögerungsschaltung des ersten Schaltungsteils 1 von einem CMOS-IC gebildet ist, bedarf es keiner Erwähnung, daß die vorlie­ gende Erfindung auch anwendbar auf eine Stromversorgung zur Speisung eines ICs ist, bei dem die Verzögerungsschaltung von einem MOS-IC oder irgendeinem anderen IC als einem MOS-IC gebildet wird und dieselben funktionalen Wirkungen erhalten werden, wie sie oben beschrieben wurden.
In dem Fall, wo der die Verzögerungsschaltung bildende IC Kennlinien aufweist, die zu den in den Fig. 3 und 4 gezeigten Kennlinien invers sind (wo eine Zunahme des Leistungsverbrauchs P2 eine Abnahme der Verzögerungszeit τ1 bewirkt und eine Zunahme der Betriebsspannung E1 eine Zunahme der Verzögerungszeit τ1 bewirkt), wird die Betriebsspannung E1 der ersten Stromversorgungsschaltung 5 so gesteuert, daß eine Kennlinie erhalten wird, die zu der in Fig. 7 gezeigten gerade umgekehrt verläuft. Diese Steuerung kann beispielsweise durch Benutzung eines pnp-Transistors als Transistor Q der Transistorschaltung 11 in Fig. 6 erreicht werden.
Der Begriff "Verzögerungsschaltung", so wie er hier verwendet wird, schließt alle Schaltungen ein, die ein an sie angelegtes Eingangssignal um eine bestimmte Verzögerungszeit verzögert ausgeben, selbst wenn sie nicht Verzögerungsschaltung genannt werden.

Claims (7)

1. Stromversorgung zum Betrieb einer auf einem einzelnen Halbleiterchip (3) integrierten Schaltung, die einen ersten und einen zweiten Schaltungsteil (1, 2) umfaßt, wobei der erste Schaltungsteil (1) eine Verzögerungsschaltung aufweist, deren Verzögerungszeit sich sowohl mit einer Temperaturänderung, die von einer Änderung des Leistungsverbrauchs des zweiten Schaltungsteils (2) herrührt, als auch mit einer Änderung der Betriebsspannung (E1) ändert, die an dem ersten Schaltungsteil (1) anliegt, umfassend:
eine erste Stromversorgungsschaltung (5), deren Ausgangsspannung als Betriebsspan­ nung (E1) an dem ersten Schaltungsteil (1) anliegt; und
eine zweite Stromversorgungsschaltung (6) zur Lieferung einer Betriebsspannung (E2) an den zweiten Schaltungsteil (2),
wobei die Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung (5) durch die zweite Stromversorgungsschaltung (6) abhängig vom Leistungsverbrauch des zweiten Schal­ tungsteils (2) in einer solchen Weise steuerbar ist, daß eine Änderung der Verzögerungszeit infolge eines geänderten Leistungsverbrauchs kompensiert wird.
2. Stromversorgung nach Anspruch 1, bei der die zweite Stromversorgungsschaltung (6) eine Zeitkonstantenschaltung (9) enthält, deren Zeitkonstante im wesentlichen gleich einer Temperaturzeitkonstante des ersten Schaltungsteils (1) entsprechend einer Zeitverzögerung (τd) ist, von dem Zeitpunkt, zu dem eine Änderung des Leistungsverbrauchs des zweiten Schaltungsteils (2) auftritt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Änderung der Temperatur des ersten Schaltungsteils (1) auftritt, so daß die zweite Stromversorgungsschaltung (6) die Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung (5) um ein der Zeitkonstante entsprechendes Zeitintervall verzögert steuert.
3. Stromversorgung nach Anspruch 1, bei der die erste Stromversorgungsschaltung (5) eine Zeitkonstantenschaltung enthält, die eine Zeitkonstante aufweist, welche im wesentlichen gleich einer Temperaturzeitkonstante des ersten Schaltungsteils entsprechend einer Zeitverzögerung (τd) ist, von dem Zeitpunkt, zu dem eine Änderung in dem Leistungsverbrauch des zweiten Schaltungsteils (2) auftritt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Änderung der Temperatur des ersten Schaltungsteils (1) auftritt, so daß, wenn die Speisespannung von der zweiten Stromversorgungsschaltung (6) geliefert wird, die erste Stromversorgungsschaltung (5) ihre Ausgangsspannung um ein Zeitintervall entsprechend der Zeitkonstante verzögert ändert.
4. Stromversorgung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Fühler (14) zur Erfassung der Temperatur des Halbleiterchips (3), wobei das Ausgangssignal des Fühlers (14) zur Steuerung der Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungsschaltung (5) verwendet wird.
5. Stromversorgung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zweite Stromversorgungsschaltung (6) enthält:
eine Transistorschaltung (11) mit einem Transistor (Q), dessen Kollektor mit einer Gleichstromquelle (4) verbunden ist und dessen Emitter über einen Strom/Spannungs-Wandler (8) mit einem Ausgangsanschluß der zweiten Stromversorgungsschaltung (6) zur Lieferung der Betriebsspannung an den zweiten Schaltungsteil (2) verbunden ist, und
einen Differenzverstärker (12), der eine Differenzspannung zwischen der Betriebsspan­ nung von dem Ausgangsanschluß der zweiten Stromversorgungsschaltung (6) und einer Refe­ renzspannung (Vr) verstärkt und seine Ausgangsspannung an die Basis des Transistors (Q) anlegt, um diesen so zu steuern, daß die Betriebsspannung von dem Ausgangsanschluß der zweiten Stromversorgungsschaltung (6) nahezu gleich der Referenzspannung (Vr) wird,
wobei die von dem Strom/Spannungs-Wandler (8) umgesetzte Spannung der ersten Stromversorgungsschaltung (5) zur Steuerung von deren Ausgangsspannung geliefert wird.
6. Stromversorgung nach Anspruch 5, bei der die zweite Stromversorgungsschaltung (6) ferner ein Tiefpaßfilter (9) enthält, das eine Zeitkonstante aufweist, die im wesentlichen gleich der Temperaturzeitkonstante des ersten Schaltungsteils (1) ist, wobei das Tiefpaßfilter an der Ausgangsseite des Strom/Spannungs-Wandlers (8) zur ersten Stromversorgungsschaltung (5) angeordnet ist.
7. Stromversorgung nach Anspruch 5, bei der die erste Stromversorgungsschaltung (5) ferner ein Tiefpaßfilter mit einer Zeitkonstanten im wesentlichen gleich der Temperaturzeitkonstante des ersten Schaltungsteils (1) aufweist.
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