DE2539911C3 - Schwellwertschalter in integrierter MOS-Technik - Google Patents
Schwellwertschalter in integrierter MOS-TechnikInfo
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- DE2539911C3 DE2539911C3 DE19752539911 DE2539911A DE2539911C3 DE 2539911 C3 DE2539911 C3 DE 2539911C3 DE 19752539911 DE19752539911 DE 19752539911 DE 2539911 A DE2539911 A DE 2539911A DE 2539911 C3 DE2539911 C3 DE 2539911C3
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/353—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
- H03K3/356—Bistable circuits
- H03K3/3565—Bistables with hysteresis, e.g. Schmitt trigger
Landscapes
- Manipulation Of Pulses (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwellwertschalter in integrierter MOS-Technik mit einer
Eingangs-lnverterstufe, die einen durch ein Eingangssignal angesteuerten MOS-Transistor und einen als
Widerstand geschalteten MOS-Transistor in dessen Lastzweig aufweist, und mil einer an die Eingangs-lnverterstufe
angekoppelten Kippstufe mil zwei wechselseilig krcuzgekoppelten MOS-Transisioren.
Inverterstufcn nach Art der in vorstehend genanntem Schwellwertschalter verwendeten Eingangs-lnverterstufe
stellen in der integrierton MOS-Technik bekannte Standard-Schaltungskomponcnten dar. Derartige Inverterstufen
sind beispielsweise aus »Elektronik« 1971, Heft 4, Seiten 111 bis 116, insbesondere Seite 113,
bekannt.
Es sind weiterhin beispielsweise aus der DE-AS 20 12 712 Kippschaltungen bekanntgeworden, welche
aus zwei Inverterstufen der vorstehend genannten Art zusammengesetzt sind, wobei derartige Kippstufen
kreuzgekoppelte MOS-Schalttransistoren enthalten. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß jeweils das
Gate des Schalttransistors der einen Inverterstufe mit dem Verbindungspunkt zwischen Schalttransistor und
Lasttransistor in der anderen Inverterstufe gekoppelt ist.
Bezieht man den Umschaltvorgang auf Bezugspotential, wie dies üblicherweise und auch beim Gegenstand
der DE-AS 20 12 712 der Fall ist, d.h., liegen die Lasttransistoren an Betriebsspannung und die Schalttransistoren
an Bezugsspannung, so muß durch eine Steuerspannung an den Gates der Schalttransistor
zunächst immer die Schwellspannung dieser Steuertransistoren überwinden, um eine Kippvorgang einzuleiten.
Damit hängen dann die Umschaltschwellen der Kippschaltungen von den Schwellspannungen der
Schalttransistoren ab, d. h., die Kippvorgänge verlaufen nach bestimmten Übergangsfunktionen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwellwertschalter in MOS-Technik
anzugeben, bei dem die Umschaltschwelle weitgehend unabhängig vom Wert der Schwellspannung der
Schalttransistoren ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Schwellwertschalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch
eine Ankopplung der Kippstufe über einen als Widerstand geschalteten MOS-Transistors an die
Eingangs-lnverterstufe und einen als Widerstand geschalteten MOS-Transistor als Last lediglich im
Ausgangskreis der Kippstufe gelöst.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der
einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Bei dem in der Figur dargestellten Schwellwertschalter wird eine Eingangs-lnverterstufe durch einen
Eingangs-MOS-Transistor My und einem in dessen Lastzweig liegenden, als Widerstand geschalteten
MOS-Transistor M2 gebildet. Das Gate des Eingangs-MOS-Transistors
My liegt an einem Eingang E des Schwellwertschalters.
Zwei weitere MOS-Transistoren Ma und Mi mit
einem als Widerstand geschalteten MOS-Transistor Mb
im Lastzug des MOS-Transistors M5 bilden eine Kippstufe, wobei die Gates der MOS-Transistoren M4
und Ms jeweils an der Source-Drain-Strecke des
anderen Transistors liegen. Der Ausgangskreis dieser Kippstufe ist an einen Ausgang A des Schwellwertschalters
angekoppelt.
Die vorstehend genannte Kippstufe ist über einen als Widerstand geschalteten MOS-Transistors Mz an die
Eingangs-lnverterstufe angekoppelt.
An Klemmen 1 und 2 wird der Schwellwertschalter mit Spannung versorgt: speziell liegt d;e Klemme 2 auf
Bezugi-potential (Erde), während die Klemme 1 an einer
negativen Versorgungsspannung - VOoliegt.
Die Wirkungsweise dieses Schwellwertschalter ist
JO die folgende: Liegt am Eingang E kein Signal, so ist der Eingangs-MOS-Transistor Mi gesperrt, d. h. über die
Eingangs-lnverterstufe M], M2 fließt kein Strom. Daher
liegt der mit 3 bezeichnete Verbindungspunkt der Transistoren M\ und Mi und damit auch der Verbindungspunkt
der Transistoren Mi und Ma auf der
Spannung - Kn/> Auf Grund dessen erhält das Gate des
Transistors Λ/5 eine über dessen .Schwellenspannung
liegende .Steuerspannung, so daß dieser Transistor leitet; der Ausgang A liegt damit praktisch auf
Erdputential. Auf Grund dessen erhält das Gate des Transistors Mt keine Steuerspannung, so daß dieser
Transistor gesperrt ist.
Wird nun an den Eingang E ein ansteigendes Signal angelegt, so beginnt der Eingangs-Transistor M] zu
leiten, so daß sich das Potential des Punktes 3 und damit des Punktes 4 gegen Erdpolcntial ändert. Auf Grund
dieser Potentialänderung am Punkt 4 leitet der Transistor M·, zunehmend weniger, so daß das Potential
am Ausgang A gegen das Potential - Vου verschoben
wird. Überschreitet diese Potentialänderung am Ausgang A die Schwellenspannung des Transistors Ma, so
beginnt dieser zu leiten, während der Transistor M5 gesperrt ist. Der Schwellwertschalter kippt dabei von
einem Zustand mit einem Signal 0 in einen Zustand mit einem von 0 verschiedenen Signal am Ausgang A. Sinkt
das Signal am Eingang E wieder ab, so leitet der Eingangs-Transistor M] zunehmend weniger, so daß
sich das Potential am Punkt 3 und damit auch am Punkt 4 wieder gegen das Potential - VOd verschiebt. Wird am
Punkt 4 die Schwellenspannung des Transistors M5 erreicht, so kippt der Schwellwertschalter in seinen
ursprünglichen Zustand zurück, d. h. das Signal am Ausgang A nimmt wieder den Wert 0 an.
Durch die Transistoren M2 und Mf, im Lastkreis der
Eingangs-lnverterstufe bzw. im Ausgangskreis der Kippstufe ist nun die Umschaltschwelle des Schwellwertschalters
weitgehend unabhängig von den Schwellenspannungen der Kipptransistoren M4 und M%. Zur
Erläuterung dieses Sachverhalts seien wiederum die beiden Umschaltpunkte betrachtet.
Wenn der Transistor Ms leitet, d. h. wenn der
Schwellwertschalter an seinem Ausgang A kein Signal abgibt, so ist die Steuerspannung am Gate dieses
Transistors immer um den Spannungsabfall am Transistor M2 verringert. Das bedeutet, daß das Potential am
Ausgang A nicht vollständig auf Bezugspotential (Erdpotential) absinkt, so daß am Ausgang A immer
noch ein bestimmtes negatives Potential steht. Aus diesem Grunde ist am Punkt A ein geringerer
Spannungshub erforderlich, um am Gate des Transistors Mi dessen Schwe-Menspannung zu erreichen.
Im anderen Schaltzustand bei leitendem Transistor VZ4 ist an dessen Gate die Steuerspannung immer um
den Spannungsabfall am Transistor Mt verringert.
Damit besitzt der Punkt 4 immer noch ein gewisses negatives Potential, so daß auch an diesem Punkt ein
geringerer Spannungshub erforderlich ist, um die Schwellenspanpung des Transistors M5 zu erreichen.
Die Schaltung kann so dimensioniert werden, daß die Umschaltschwelle entweder in einer Umschalirichtung
oder in beiden Umschaltrichtungen von den Schwellenspannungen der Kipptransisioren unabhängig ist. Im
folgenden werden Dimensionierungsbeispiele für diese Fälle angegeben. Die angegebenen Werte sind dabei
jeweils das Verhältnis von Kanalbreite W zu Kanallänge L
Mx
M2
M3
M4
Ms
Mb
W/L = 1,5
W/L = 0,5
W/L = 0,084
W/L = 0,12
W/L = 3
W/L = 0,06
W/L = 0,5
W/L = 0,084
W/L = 0,12
W/L = 3
W/L = 0,06
Für diese Dimensionierung liegt die Umschaltschwelle
für die Umschaltung von tiefliegendem zu hochliegendem Ausgang A zwischen —8,45 und —8,55 V für den
gesamten Bereich der Schwellenspannung der Standard-Hochvolttechnik von —2,5 bis —4 V.
Mx : W/L = 2,5
M2 : W/L = /,5
M] — Mb wie in Beispiel 1
20
M2 : W/L = /,5
M] — Mb wie in Beispiel 1
20
Für diese Dimensioiierung liegt die Umschaltscnwel-Ie
für die umschaltung von hochliegendem zu tiefliegendem Ausgang zwischen —6,95 und —7,05 V.
Ist für beide Umschalirichtungen eine minimale
Abhängigkeit von der Schwellenspannung erforderlich, so kann eine Dimensionierung erfolgen, bei der die
Abhängigkeit für beide Uimchaltschwellwerte unter
0,5 V liegen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Schwellwertschalter in integrierter MOS-Technik mit einer Eingangs-Inverterstufe, die einen durch ein Eingangssignal angesteuerten MOS-Transistor und einen als Widerstand geschalteten MOS-Transistor in dessen Lastzweig aufweist, und mit einer an die Eingangs-lnverterstufe angekoppelten Kippstufe mit zwei wechselseitig kreuzgekoppelten MOS-Transistoren, gekennzeichnet durch eine Ankopplung der Kippstufe (M4, M5, 'A) über einen als Widerstand geschalteten MOS-Transistor (Mi) an die Eingangs-lnverterstufe (My, M2) und einen als Widerstand geschalteten MOS-Transistor (Mb) als Last lediglich im Ausgangskreis der Kippstufe (Ma, Mi, M0).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752539911 DE2539911C3 (de) | 1975-09-08 | 1975-09-08 | Schwellwertschalter in integrierter MOS-Technik |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752539911 DE2539911C3 (de) | 1975-09-08 | 1975-09-08 | Schwellwertschalter in integrierter MOS-Technik |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2539911A1 DE2539911A1 (de) | 1977-03-17 |
DE2539911B2 DE2539911B2 (de) | 1979-03-08 |
DE2539911C3 true DE2539911C3 (de) | 1982-06-03 |
Family
ID=5955887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752539911 Expired DE2539911C3 (de) | 1975-09-08 | 1975-09-08 | Schwellwertschalter in integrierter MOS-Technik |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2539911C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4463270A (en) * | 1980-07-24 | 1984-07-31 | Fairchild Camera & Instrument Corp. | MOS Comparator circuit |
DE3138645A1 (de) * | 1981-09-29 | 1983-04-14 | Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag, 7000 Stuttgart | "elektronische ueberstromschutzvorrichtung" |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2012712B2 (de) * | 1970-03-17 | 1972-11-02 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Integrierte bistabile kippschaltung mit feldeffekttransistoren |
JPS4897468A (de) * | 1972-03-27 | 1973-12-12 | ||
DE2252130C2 (de) * | 1972-10-24 | 1978-06-08 | Deutsche Itt Industries Gmbh, 7800 Freiburg | Monolithisch integrierte Schmitt-Trigger-Schaltung aus Isolierschicht-Feldeffekttransistoren |
-
1975
- 1975-09-08 DE DE19752539911 patent/DE2539911C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2539911B2 (de) | 1979-03-08 |
DE2539911A1 (de) | 1977-03-17 |
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