DE2624584A1 - Anordnung zur versorgung von i hoch 2 l-schaltungen mit verschiedenen stroemen - Google Patents

Anordnung zur versorgung von i hoch 2 l-schaltungen mit verschiedenen stroemen

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DE2624584A1 DE19762624584 DE2624584A DE2624584A1 DE 2624584 A1 DE2624584 A1 DE 2624584A1 DE 19762624584 DE19762624584 DE 19762624584 DE 2624584 A DE2624584 A DE 2624584A DE 2624584 A1 DE2624584 A1 DE 2624584A1
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Description

Anordnung zur Versorgung von I L-Schaltungen mit verschiedenen Strömen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Versorgung von I L-Schaltungen mit verschiedenen Strömen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
I L-L'ogikschaltungen (Integrated Injection Logic) sind be-
2
kannt. Die Grenzfrequenz von I L-Gattern kann über viele Zehnerpotenzen mit der Stromaufnahme der Gatter gesteuert werden. Bei bekannten Schaltungen wird das Problem der Ansteurung der Gatter mit unterschiedlichen Strömen durch
2
eine verschiedene Geometrie der I L-Gatter bzw. durch die Integration von Serienwiderständen gelöst.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Anordnung zur Versorgung von I L-Schaltungsteilen mit verschiedenen Strömen anzugeben, bei der auf dem Chip ange-
ordnete I L-Gatter durch eine einzige externe Versorgungsspannung mit unterschiedlich großen Strömen versorgt werden können. ■
Diese Aufgabe wird durch eine wie eingangs bereits erwähnte Anordnung gelöst, die. durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale gekennzeichnet ist.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch deren Anwendung die mit verschiedenen Strömen zu versorgenden I^L-Gatter keine verschiedenen Geometrien aufweisen.
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müssen bzw. daß eine Integration von Serienwidersthden nicht erforderlich ist. . 262458 A
Weitere Erläuterungen zur Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Figuren hervor.
Die Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer erfindungsgemäßen An-
2
Ordnung, bei der I L-Gatter mit kleinerer Stromaufnahme über den Current-Hogging-Eingang eines CHIL-Gatters versorgt werden.
Die Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf eine Anordnung nach der Fig. 1.
Die Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch ein CHIL-Gatter.
Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. Durch die Verwendung von sogenannten CHIL-Schaltungen (Current-Hogging-Injection-Logic) als Zwischengatter werden einzelne Schaltungsteile mit verschiedenen Strömen versorgt. Dabei
werden I L-Gatter in Schaltungsteilen mit kleinerer Stromaufnahme über eine Injektorbahn mit ihrem Injektor an den ^ Current-Hogging-Eingang eines CHIL-Gatters gelegt. Stromverstärkerstufen mit CHIL-Eingangsgattern ermöglichen die Signalübernahme in Schaltungsteile mit höherer Stromaufnahme. In der Veröffentlichung "IEEE Journal of Solid-State Circuits", Vol. SC-10, No."'5, October 1975, Seiten 348 bis ■ 352 sind CHIL-Anordnungen und deren Funktion beschrieben.
In der Fig. 1 ist schematisch das Schaltbild einer Anordnung
2
mit I L-Schaltungen dargestellt. Beispielsweise sind einzelne I L-Gatter 1, 2, 4 und 5 vorgesehen. Die Eingänge dieser Gatter sind mit 11, 21, 41 und 51, die Gatterausgänge mit 12 bis 14, 22 bis 24, 42 bis 44 und 52 bis 54 und die Injektoren dieser Gatter mit 15, 25, 45 und 55 bezeichnet.
Die an sich bekannten I L-Gatter 1, 2, 4 und 5 bestehen beispielsweise aus lateralen pnp-Transistoreh 16, 26, 46 und und vertikalen npn-Transistoren 17, 27, 47 und 57 mit Mehr-VPA76E7064A 709850/0197
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fach-Kollektoren. U
In der Fig. 1 sind die Injektoren 15 und 25 der I L-Gatter 1 und 2 über die Injektorbahn 61 miteinander verbunden. Die Injektoren der I L-Gatter 4 und 5 sind über die Injektorbahn 62 miteinander verbunden. Für die an die Injektorbahn 61, an die die externe Versorgungsspannung νσ angeschlossen
ist, direkt angeschlossenen I L-Gatter 1 und 2 beträgt der Strom pro Gatter 1 bzw. 2 1·/ , wobei eine Breite 19 (Fig. 2) der Gatter 1 und 2 die einer Längeneinheit 1 entspricht, vorausgesetzt ist. An die Injektorbahn 61 ist der injizierende Emitter 35 einer CHIL-Anordnung 3 angeschlossen. Sobhe CHIL-Anordnungen sind beispielsweise in "IEEE Journal of Solidstate Circuits", Vol. SC-10, No. 5, October 1975 beschrieben. Die CHIL-Anordnung 3 weist den injizierenden Emitter 35, wenigstens zwei Eingänge 31 und 36 und Ausgänge 32 bis 34 auf. In der Fig. 3 ist in schematischer Darstellung ein Querschnitt durch eine solche CHIL-Anordnung dargestellt. Dabei tragen Einzelheiten der Fig. 3, die bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben wurden, die entsprechenden Bezugszeichen.
Im folgenden soll kurz die Funktion der CHIL-Anordnung 3 beschrieben werden, die beispielsweise aus dem lateralen pnp-Transistor 37 und dem vertikalen npn-Transistor 39 besteht. Der injizierende Emitter 35 wird über die Injektorbahn 61 mit einem Strom versorgt. Dadurch bedingt werden von ihm ausgehend Minoritätsträger in die epitaktische Schicht 101 injiziert. Wenn die Diffusionslänge dieser Minoritätsträger beträchtlich größer ist als der Abstand zwischen dem Injektordiffusionsgebiet 35 und dem Eingangsdiffusionsgebiet 36, werden die meisten dieser Minoritätsladungsträger zu dem Eingangsdiffusionsgebiet 36 gelangen und dieses mit der damit ve'rbundenen Injektorbahn 62 mit Strom versorgen. Ist das Eingangsdiffusionsgebiet 36 und . die damit verbundene Injektorbahn 62 aufgeladen, so fließen von dort aus Minoritätsladungsträger zum Basisdiffusionsgebiet 38 bzw. zu weiteren dazwischen angeordneten Eingangsdiffusionsgebieten. In dem'Diffusionsgebiet 38 sind die Ausgangsdiffusiorisgebiete 32 bis 34 angeordnet. Diese stellen
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Mehrfach-Kollektoren des vertikalen Transistors 39 dar. Das Gebiet 10 stellt den Emitter des vertikalen Transistors 39 und den Basisanschluß des lateralen Transistors 37 dar.
Der Eingang 36 der CHIL-Anordnung 3 ist mit der Injektorbahn 62, die beispielsweise mit den Injektoren 45 und 55 der I L-Gatter 4 und 5 ist, verbunden. Dabei speist dieser Eingang des CHIL-Gatters 3 die Injektorbahn 62 mit Strom. Für' diesen Strom gilt vorausgesetzt, daß η-Gatter an die Injektorbahn 62 angeschlossen sind, Iy' = »■ , falls die Breite der Gatter wiederum einer Längeneinheit entspricht. In der oben angegebenen Formel stellt A den Kopplungsfaktor dar, der in etwa der Stromverstärkung des lateralen pnp-Transistors 37 des CHIL-Gatters 3 zwischen den Injektor 35 und dsm Eingang 36 entspricht. Dabei sind Sattigungseffekte vernachlässigt. Der laterale pnp-Transistor 37 befindet sich in Basisschaltung. I^ ist der durch die Injektorbahn 61 fließende Strom pro Gatter. Durch eine Variation der Breite des Gatters 3 und der Anzahl η der angeschlossenen Gatter kann der Strom I ^'verändert werden.
Durch eine Serienschaltung solcher Kopplungen lassen sich vorteilhafterweise Stromunterschiede von mehreren Zehnerpotenzen einstellen.
In der Fig. 2 ist eine Aufsicht auf die Anordnung nach der Fig. 1 dargestellt. Einzelheiten der Fig. 2, die bereits im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 3 beschrieben wurden, tragen die entsprechenden Bezugszeichen.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist vorteilhafterweise in einer n+-dotierten Siliziumschicht 10 und darauf angeordneten η-leitenden epitaktischen SchichiErflOI angeordnet.
5 Patentansprüche
3 Figuren
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Claims (5)

  1. 78 P 7 O 5 5 BRD
    Patentansprüche 2624584
    Anordnung zur Versorgung von I L-Schaltungen mit unterschiedlichen Strömen, dadurch gekennzeich net , caß eine erste Injektorbahn (61) mit einer externen Versorgungsspannungsquelle (V0) verbunden ist, daß mit dieser ersten Injektorbahn (61) Injektoren (15, 25) von mit einem ersten Strom zu versorgenden ersten I L-Schaltungen (1, 2) verbunden sind, daß die erste Injektorbahn (61) mit dem injizierenden Emitter (35) einer CHIL-Anordnung (3) verbunden ist, daß mit dem ersten Eingang dieser CHIL-Anordnung (3) eine zweite Injektorbahn (62) verbunden ist, daß mit dieser zweiten Injektorbahn (62) zweite Injektoren (45, 55) von mit einem zweiten Strom zu versorge Schaltungen (4, 5) verbunden sind.
    2 mit einem zweiten Strom zu versorgenden zweiten IL-
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß mit der zweiten Injektorbahn (62) in entsprechender Weise weitere GHIL-Anordnungen und weitere Injektorbahnen verbunden sind.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die CHIL-Anordnungen aus einem lateralen pnp-Transistor und aus einem vertikalen npn-Transistor bestehen.
  4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch ge
    2 kennzeichnet , daß. die I L-Schaltungen aus einem lateralen pnp-Transistor und aus einem vertikalen npn-Transistor bestehen.
  5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet , daß sie in einer n+-(p+)-dotierten Siliziumschicht (10) und einer darauf angeordneten -leitenden epitäktischen Schicht (101) angeordnet ist.
    VPA 76 E 7064
    709850/0197
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