DE2720492A1 - Elektronische schaltung zur erzeugung von spannungsimpulsen - Google Patents
Elektronische schaltung zur erzeugung von spannungsimpulsenInfo
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Description
D-I BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 08 D-S MÜNCHEN 93 ■ WIDENMAVERSTRASSE *O
BERLIN: OIPL.-INQ. R. MÜLLKR-BÖRNER
MÜNCHEN: DIPL.-ΙΝβ. HANS-HEINRICH WKY
DIPL.-ΙΝβ. EKKEHARO KURNKR
(Schweiz,Nr.5721/76 voi 7.Mai 1976)
25 Seiten Beschreibung
12 Patentansprüche
7 Blatt Zeichnung
Se - 27 lhh
709847/0945
BERLIN: TELEFON (O 3O) 8313088 MÜNCHEN: TELEFON (Οββ) 33 OO SB
KABEL: PROPINDUS - TELEX Ot β«Οβ7 KABEL: PROPINOUS ■ TELEX 06 94 344
• AO -
2770492
Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zur Erzeugung von Spannungsimpulsen, ausgehend von intermittierenden
Signalen mit einer vorbestimmten Amplitude, mit einer Amplitude, die diejenige der Signale übertrifft.
Es sind verschiedene Weisen bekannt, mit einem Feldeffekt-Transistor
mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) bei einer gegebenen Schwellenspannung, die er aufweist, für den Strom,
der durch ihn hindurchgeht, einen Ausgangswiderstand (R) mit einem besonders kleinen Wert von beispielsweise einigen hundert
oder nur einigen zehn Ohm zu erzeugen.
Die Möglichkeit über einen derartigen Widerstand zu verfügen, ist nicht nur sehr wünschenswert, sondern unumgänglich, wenn
insbesondere der IGFET-Transistor das Steuerorgan von Anzeigemitteln
eines tragbaren Gerätes von kleinen Abmessungen darstellt, welches dazu ausgelegt ist, aus einer Batterie
mit kleiner Kapazität mit elektrischem Strom versorgt zu werden, welche ausreichen soll, um das Gerät für einen relativ
großen Zeitraum von beispielsweise ungefähr 15 Monaten mit Strom zu versorgen. Eine elektronische Armbanduhr stellt
einen derartigen Fall dar: die Batterie mit einem Durchmesser und einer Höhe von wenigen Millimetern weist nur eine
Kapazität von einigen zehn bis ungefähr 200 Milliampdrestunden (mAh) auf.
Der Strom I, der nötig ist, um Anzeigemittel anzusteuern, kann mehrere hundert Mikroampere (μΑ) betragen. Derartige
Mittel erfordern übrigens, daß der Strom einen impulsförmigen Charakter hat, wobei die Dauer dieser Impulse beispielsweise
10 ms und ihre Frequenz 1 Hz beträgt. In diesem Fall ist die vom Steuertransistor für die Anzeigemittel aufgenommene
Leistung gleich einem Zehntel von derjenigen, die sich durch die bekannte Gleichung P ■ R · I* ergibt, in der R den
Ausgangswiderstand des Transistors und I der durch ihn hindurchgehende Strom ist.
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Um die Funktion eines derartigen Geräts für die gewünschte Dauer sicherzustellen, ist es unumgänglich, die aufgenommene
Energie P auf einen besonders kleinen Wert herabzusetzen, der beispielsweise die Größenordnung von nur einigen zehn μΐιί
aufweisen kann. Daraus folgt, daß der Ausgangswiderstand R des Transistors möglichst klein sein soll.
Man kann bekanntlich einen Widerstand R mit einem besonders kleinen Wert erzeugen, wenn man den in Frage kommenden Transistor
so dimensioniert, daß die "Steigung" K groß ist. Man
weiß, daß, wenn man den Transistor außerhalb der Sättigung betreibt, der Widerstand R sich in erster Näherung aus der
folgenden Gleichung ergibt:
2K (V - VT)
dabei ist: K - "Steigung" des Transistors in A/Va
V ■ Steuerspannung
V= Schwellenspannung
V= Schwellenspannung
Ein derartig dimensionierter Transistor benötigt bei der Realisierung eine beträchtliche Fläche bei der Integration
auf dem Kristall, wenn man ihn mit den anderen Transistoren des elektronischen Systems des Geräts vergleicht, welches
den obengenannten Transistor umfaßt. Im Fall der elektronischen Armbanduhr gehört zu dem System eine Oszillatorschaltung,
ein Frequenzteiler etc. sowie ein Anzahl von Steuertransistoren für die Anzeigemittel, welches alle in
integrierter Form realisiert werden, beispielsweise auf einem einzigen Chip, bei dem der Zuwachs an Oberfläche, die wegen
dieser Steuertransistoren notwendig ist, in der Größenordnung von 10 bis 20% pro Transistor liegt. Ein derartiger
Zuwachs an Oberfläche schlägt sich naturgemäß in einem wesentlichen Anstieg der Herstellungskosten der integrierten Schal-
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tung nieder. Dieser Kostenanstieg rührt daher, daß ein derartiger Chip von einem Mutterplättchen mit mehreren Chips
abgetrennt wird, wobei die Vermehrung um einen Chip von Bedeutung ist, weniger wegen der größeren Zahl der erhältlichen
Chips als wegen der verringerten Wahrscheinlichkeit ein eines Produktionsfehlers.
Wenn man die obengenannte Beziehung betrachtet, so kann ein IGFET-Transistor mit kleinem Ausgangswiderstand auch
dadurch gewonnen werden, daß dieser Transistor mit einer erhöhten Eingangsamplitude V angesteuert wird. Da jedoch die
Spannung>der Batterien kleiner Abmessungen, wie sie oben erwähnt
sind,einen begrenzten Wert in der Größenordnung von ungefähr 1,5 V aufweist, ist diese Lösung nicht anwendbar,
wenn man nicht einen Spannungsvervielfacher benutzt, der selbst in integrierter Form aufgebaut werden kann und dessen
Komponenten sehr kleine Abmessungen haben.
Ein derartiger Vervielfacher kann beispielsweise in der Weise realisiert werden, wie sie in dem Aufsatz von J.F. Dickson
"On-chip high-voltage generation in NMOS integrated circuits using an improved voltage multiplier technique", erschienen
in der Zeitschrift "IEEE Journal of Solid-state circuits", Vol. SC-11, Nr.3, Juni 1976, S. 374 bis 378.
Damit jedoch der Vervielfacher eine Spannung mit einem erhöhten Wert liefern kann und der hierdurch bedingte Stromverbrauch
vernachlässigbar bleibt, ist es notwendig, daß er nur einen Strom von geringer Stärke verbraucht.
Um ein Anzeigemittel mit einem Strom von impulsförmigem Charakter zu steuern, ist es notwendig, daß die durch den Vervielfacher
gelieferte Spannung in intermittierender Weise an die Steuerelektrode des Transistors angelegt wird, der die Ansteuerung
des jeweiligen Mittels bewirkt. Von dieser Tatsache leitet es sich ab, daß ein Strom den Vervielfacher auflädt,
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dessen Stärke sich nach der Gleichung errechnet: i * C · V · f
darin ist C = die Kapazität der Steuerelektrode des
Transistors
V * die Steuerspannung des Transistors £ * Frequenz der Spannung an der Steuerelektrode
des Transistors
Der Wert der Eingangskapazität eines IGFET-Transistors von
nicht zu großer Dimension überschreitet nicht den Wert von einigen pF und der Wert der Spannung V wird andererseits
günstigerweise kleiner als 10 V gewählt, wobei die Frequenz f in der Größenordnung von 1 Hz liegt. Der sich ergebene Strom
i ist damit in allen Fällen kleiner als 1 nA - ein vernachlässigbarer Wert. Die periodische Ladung und Entladung der Steuerelektrode
des Steuertransistors des Anzeigemittels spielt daher bei der praktischen Verwirklichung der ins Auge gefaßten
Lösung keine Rolle.
Für diese praktische Verwirklichung ist es jedoch erforderlich,
daß ein Mittel vorhanden ist, welches es gestattet, der Steuerelektrode des betrachteten IGFET-Transistors in
intermittierender Weise die von dem Vervielfacher gelieferte Spannung zuzuführen, ohne daß der Vervielfacher soweit belastet
wird, daß seine Ausgangsspannung merklich abnimmt.
Auf diese Weise erfolgt die gesamte Versorgung durch die Ausgangsspannung des Vervielfachers, ohne daß dadurch eine
unzulässige Last für diesen resultiert, und die gesamte Steuerung erfolgt durch die intermittierenden Signale einer
Amplitude, die größer oder gleich der Batteriespannung ist, und deren Frequenz derjenigen entspricht, welche für die
Steuerung des genannten Transistors gewünscht wird. Beispielsweise mittels Signalen, die von einem Frequenzteiler abgegeben
werden. Im Falle der elektronischen Armbanduhr erlauben
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Λ Μ"
die obengenannten Mittel die Bildung von Impulsen vergrößerter Amplitude, beispielsweise im Bereich von 5 bis 6 V bei einer
Batteriespannung von ungefähr 1,5 V, wobei die Dauer derjenigen entspricht, die durch die Funktionscharakteristiken
der Anzeigemittel bedingt ist und diejenigen der intermittierenden Signale.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen
des Hauptpatentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Drei vorteilhafte AusfUhrungsbeispiele und fünf Varianten der erfindungsgemäßen Mittel
sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein elektronisches Schaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 den Spannungsverlauf an verschiedenen Punkten der in Fig. 1 dargestellten Mittel in Abhängigkeit von
der Zeit,
Fig. 3 ein elektronisches Schaltbild einer ersten Variante dieser Ausführungsform,
Fig. 4 eine der Darstellung gemäß Fig. 3 entsprechende Wiedergabe einer zweiten Variant·,
Fig. 5 ein elektronisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 6 den Spannungsverlauf an verschiedenen Punkten der in Fig. 5 dargestellten Mittel in Abhängigkeit
von der Zeit,
Fig. 7 eine Einzelheit eines Teils der in Fig. 5 dargestellten Mittel,
Fign. 8 und 9 elektronische Schaltbilder einer ersten und einer zweiten Variante der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung,
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rungsform,
Fig. 11 ein elektronisches Schaltbild einer Variante dieser
Fig. 11 ein elektronisches Schaltbild einer Variante dieser
Ausführungsform und
Fig. 12 den Spannungsverlauf an verschiedenen Punkten der in Fig. 10 dargestellten Mittel in Abhängigkeit von der Zeit.
Fig. 12 den Spannungsverlauf an verschiedenen Punkten der in Fig. 10 dargestellten Mittel in Abhängigkeit von der Zeit.
Die in Fig. 1 dargestellten Mittel gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung enthalten Anschlüsse M, R, 0.., 0_, Z, Z1 und h, sowie sieben Feldeffekt-Transistoren mit isolierter
Steuerelektrode (IGFET) T., T_, T3, T...., T _, T31 und T33.
Außerdem sind drei Kondensatoren C1, C2 und C. vorgesehen.
Die Anordnung von Transistoren, Kondensatoren und Verbindungen der erfindungsgemäßen elektronischen Mittel sind auf
einem Kristall vom Typ ρ integriert. Die Transistoren und Kondensatoren
werden durch Zonen vom Typ η und metallisierte Bereiche gebildet, welche von den Zonen durch eine isolierende
Einbettung getrennt sind. Bei einer anderen Ausführungsform können diese Zonen auch vom Typ ρ sein, wobei der Kristall
dann vom Typ η ist.
Die Anschlüsse M und R sind Versorgungsanschlüsse des Mittels, die dazu bestimmt sind, mit einem ersten und einem zweiten
Pol einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle verbunden zu werden. Der Anschlußpunkt M stellt den gemeinsamen Bezugspunkt
der Schaltung dar. Die Quelle kann von der Art, die von J.F. Dickson in dem schon zitierten Artikel beschrieben wurde,
oder von jedem anderen geeigneten Typ sein.
Die Anschlüsse 01 und 0_ sind mit einer ersten und mit einer
zweiten nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden, welche periodische Impulse V^1 und V^2 liefern. Aus Fig. 2 ist ersichtlich,
daß die Impulse V^1 und V^2 eine entgegengesetzte
Phasenlage aufweisen.
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Der Anschluß Z ist mit einer nicht dargestellten Quelle für intermittierende Signale V„ mit einer Frequenz, die kleiner
ist als diejenige der Impulse der Signale V0,.. und V^-,
welche über die Anschlüsse 0.. und 0_ zugeführt werden.
Die intermittierenden Signale V_ steuern die erfindungsgemäßen
Mittel, welche die gewünschten Impulse mit einer erhöhten Spannungsamplitude bilden, Impulse, welche dem Anschluß h
(Signal V, in Fig. 2) zugeführt werden.
Der Anschluß Z' ist mit einer Quelle für eine Hilfsspannung
verbunden, welche ein Signal V„ , während mindestens eines Teils der Zeit liefert, die zwischen denjenigen Augenblicken
liegt, zu denen ein intermittierendes Signal am Anschluß Z und an den Anschlüssen 0. oder 0. der erste Impuls des Signals
V^1 bzw. V^2 nach dem Verschwinden des Signals V_ erscheint.
Es soll schließlich darauf hingewiesen werden, daß auf jeden Fall die kontinuierliche Spannungsamplitude, die von der
Quelle geliefert wird, die mit den Anschlüssen M und R verbun den ist, mindestens gleich der erwünschten Amplitude der am
Anschluß h abgegebenen Impulse sein muß.
Die Transistoren T1 und T- sind jeweils in Serie verbunden
mit Koppelkondensatoren C1 bzw. C2, zwischen Anschlußpunkten
M und 0. bzw. 0_. Die Steuerelektrode der Transistoren T1 und
T2 sind mit dem bereits erwähnten Anschluß Z verbunden. Der
Verbindungspunkt X1 bzw. x2 des Transistors T1 mit dem Kondensator
C1 bzw. des Transistors T2 mit dem Kondensator C,
ist an die Steuerelektroden der Transistoren T11 und T22 bzw.
T21 und T12 angeschlossen.
Die Transistoren T11 und T21 sind übrigens mit einer ihrer
zweiten Elektroden mit dem Anschluß R und mit der anderen zweiten Elektrode mit dem Anschluß h verbunden. Was die Tran-
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- JB ~
! mit einer
sistoren T12 und T22 betrifft, so sind diese mit einer ihrer
zweiten Elektroden mit dem selben Anschluß h verbunden, während die andere zweite Elektrode zu der Steuerelektrode
des Transistors T11 führt. Die andere zweite Elektrode des
Transistors T2 ist mit der Steuerelektrode T11 und diejenige
des Transistors T22 mit der Steuerelektrode des Transistors
T_. verbunden, wobei die Steuerelektrode des Transistors T12
mit derjenigen des Transistors T21 und die Steuerelektrode
des Transistors T22 mit derjenigen des Transistors T11 verbunden
ist.
Der in den Schaltmitteln gemäß Fig. 1 wiedergegebene Transistor T3 ist mit seinen zweiten Elektroden einerseits mit dem
Anschluß h und andererseits mit dem Anschluß M verbunden. Die isolierte Steuerelektrode des Transistors T3 ist mit dem
bereits erwähnten Anschluß Z1 verbunden.
Der Kondensator C, dient zur Speicherung von Ladung. Er liegt zwischen den Anschlüssen h und M der Schaltung.
Es soll erwähnt werden, daß die Kapazität des Kondensators C. vorteilhafterweise so gewählt wird, daß er diejenige der
Koppelkondensatoren C1 und C2 weitaus übertrifft. Der Wert
dieser Kapazität C, sollte in Abhängigkeit von der Eingangskapazität derjenigen Schaltung, die an den Anschluß h angeschlossen
werden soll im Hinblick auf die Sapnnungsimpulse, welche diesem Anschluß zugeführt werden, ausgewählt werden.
Die Funktion dieser Schaltungsmittel soll jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 2 dargestellt werden.
Vor dem Zeitpunkt t,, d.h. wenn die Impulse der Signale V17
und V , an den Anschlüssen Z und Z1 abgeklungen sind, sind
die Transistoren T1, T2 und T^ geöffnet, während die anderen
Transistoren gesperrt sind. Der Kondensator C. ist entladen und das Potential an den Punkten X1, x. und h der Schaltung
(vergleiche Fig. 2 νχ1, νχ2 und Vh) ist null.
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"A"
Zum Zeitpunkt t=t, wird das Potential V„ am Anschluß Z
null, während das Potential V„, am Anschluß Z* fortbesteht
Daraus folgt, daß die Transistoren T1 und T_ sperren, während
der Transistor T3 geöffnet bleibt. Die Transistoren T
T1-/ Toi un<* T22 bleiben gesperrt, da das Potential an den
Punkten X1 und X2 noch null ist.
Im Augenblick t=t_ wird das Potential V„, am Anschluß Z1
null und der Transistor T3 sperrt.
Im Augenblick t-t.., d.h. wenn der erste Impuls des Signals
V^2 erscheint, nachdem das Signal V_, null geworden ist,
nimmt das Potential V 2 am Punkt x~ um eine Größe AV _ zu.
Dadurch, daß sein Wert demjenigen der Schwellenspannung V_ der Transistoren der Schaltung überschreitet, öffnet der
Transistor T-,. Das Potential V. am Anschluß h nimmt den
21 h
Wert Vn(t3)= Δνχ2-ντ an. Gleichzeitig öffnet auch der Transistor
T1- in der Weise, daß das Potential am Punkt X1 ungefähr
auf den Wert V, anwächst.
Zum Zeitpunkt t=t., d.h. wenn das Signal V^_ von neuem den
Wert null annimmt und das Signal V ~ gegen null geht, öffnet der Transistor T--, sobald die Potentialdifferenz V «-V ~
zwischen den Punkten X1 und X2 mindestens so groß ist wie
die Schwellenspannung V_ dieses Transistors. Infolgedessen teilt sich die in den Kondensatoren C. und C. gespeicherte
Ladung auf diese und den Kondensator C, auf. Unter der Voraussetzung, daß der Wert des Kondensators C. wesentlich größer
ist als derjenige der Kondensatoren C1 und C2, nimmt der Wert
des Potentials V- am Punkt X2 ungefähr die Größe V 2^4^*
V.(t3)-V an, wohingegen die Potentiale V 1 und V. an den
Punkten X1 und h ungefähr so groß bleiben wie V. (t,).
Zum Zeitpunkt t=t_# d.h. im Augenblick des Erscheinens des
Signals V^1 nach dem Verschwinden des Potentials V„,, wächst
das Potential V 1 am Punkt X1 um eine Größe AV .. in einer
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Welse, die dem Ablauf für das Potential V _ im Zeitpunkt
t_ entspricht. Diese Vergrößerung des Potentiale addiert sich
zu dem Potential V.(t_), welches am Punkt X1 im Augenblick
t- vorhanden ist. Infolgedessen öffnet der Transistor T11
und der Kondensator C, entlädt sich in der Weise, daß das
Potential Vh am Punkt h sich verhält wie Vh U5) =Vh U3) +AV3^-V1,.
Der Transistor T33 öffnet in gleicher Weise und das Potential
V _ am Punkt x_ nimmt den Wert des Potentials V. an. Im Zeitx2
2 η
punkt t=t, wird das Potential V^1 gleich null. Sobald die Potentialdifferenz
V 2~V 1 mindestens gleich der Schwellenspannung
V des Transistors T12 ist, wird dieser Transistor
geöffnet, und die in den Kondensatoren C und C- gespeicherte
Ladung teilt sich auf diese Kondensatoren und den Kondensator C1 auf, ohne daß das Potential am Punkt h und dasjenige am
Punkt x_ sich merkbar verändert.
Im Zeitpunkt t=t7 erscheint der nächste Impuls des Signals
V0J-. Der ablaufende Vorgang entspricht in allen Punkten demjenigen,
welcher beim Erscheinen des Impulses V^_ am Anschluß
02 zum Zeitpunkt t, stattfand: das Potential V. nimmt wiederum
um die Größe Δνχ1~ντ zu.
Aus dem Vorhergehenden und aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß in Abhängigkeit des Eintreffens der Impulse V^1 und V-,2 an
den Anschlüssen φ. und 0- die Spannung V, am Anschluß h wächst,
bis sie ihren Maximalwert einnimmt, welcher exakt der Spannung Vn der Gleichspannungsquelle entspricht, mit der die
Anschlüsse R und M der Schaltung verbunden sind* Von diesem Augenblick ab hält das Potential V- seinen Wert V, *VO bis zum
η η κ.
Eintreffen eines Impulses V„ im Zeitpunkt I1 am Anschluß Z der
Schaltung.
Im Zeitpunkt t=i1 öffnen die Transistoren T1 und T_ in der
Weise, daß das Potential in den Punkten X1 und X2 null wird.
Im Zeitpunkt t=To, zu dem das Signal V_, am Anschluß Z1 wie
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to
dererscheint, öffnet der Transistor T3 und das Potential
V. am Punkt h wird null. Die Schaltung befindet sich jetzt in dem Zustand, den sie im Zeitpunkt t=t. eingenommen hatte,
wobei sie vorbereitet ist, einen nächsten Impuls an den Anschluß h abzugeben.
Nach einer ersten Variante dieser Ausführungsform, die in
Fig. 3 dargestellt ist, ist der Transistor T_ über seine Steuerelektrode mit dem Anschluß Z verbunden, was auch für
die Transistoren T1 und T- gilt. In diesem Fall wird das Potential
der Punkte X1 und x- sowie das des Anschlußpunktes
h in entsprechender Weise null.
Nach einer zweiten Variante der Ausführungsform (Fig. 4) ist der Transistor T3 mit seinen zweiten Elektroden zum
einen mit dem Anschluß h und zum anderen mit einem Schaltungspunkt zwischen dem Transistor T1 und dem Kondensator C1 verbunden,
während seine Steuerelektrode zum Anschluß Z führt, an den auch die Steuerelektroden der Transistoren T1 und T-angeschlossen
sind.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung (Fig. 5) ermöglicht
es, am Anschlußpunkt h ein Potential zu erhalten, was abwechselnd positiv und negativ wird (Potential V. in Fig. 6).
Die Schaltung enthält Anschlüsse M, R, 0., 0-, Z, Z* und h,
zwölf Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T1, T2, T11, T12, T13, T14, T21, T22, T33, T24, T33
und T34, Kondensatoren C1, C1, C2, C, und C_, sowie drei
Schaltungen K1, K- und K3, welche im einzelnen in Fig. 7
dargestellt sind und eine Anzahl von Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T , T. , ...., T ,, T
el D Γι mm ι Π
sowie eine Anzahl von entsprechenden Kondensatoren C9, C. ,
a 0
...., C Λ, C enthalten,
η—1 η
η—1 η
Die Anzahl von Transistoren, Kondensatoren und Schaltungsverbindungen ist ebenfalls auf einem Kristall vom Typ ρ integriert,
wobei die Transistoren und Kondensatoren durch Zonen vom Typ η und durch metallisierte Bereiche gebildet werden,
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- 12 -
-W-
welche von den Zonen durch eine isolierende Einbettung getrennt sind. Die Zonen können ebenfalls vom Typ ρ sein,
wenn der Kristall vom Typ η ist.
Die sieben genannten Anschlüsse entsprechen den analogen Anschlüssen des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1. Mit
Ausnahme des Anschlusses h sind sie gleichermaßen dazu bestimmt, mit nicht dargestellten Spannungsquellen verbunden zu werden,
deren Charakteristiken denen ähnlich sind, wie sie anhand von Fig. 1 beschrieben wurden. Zu vergleichen ist dabei der Verlauf
der Signale V-../ V^2' V_ und V1, wie er in den Fign. 2
und 6 erscheint.
Der Transistor T1 bzw. T_ ist zwischen dem Anschluß M und dem
Verbindungspunkt der beiden Kondensatoren C1 und C' bzw. C2
und C2 angeschlossen. Der erste Kondensator C1 bzw. C2 führt
zum Anschluß 01 bzw. 0_ und der zweite C' bzw. C'2 ist mit
der Steuerelektrode des Transistors T11 bzw. T21 verbunden.
Die Kondensatoren C1 und C' bzw. C_ und C' bilden auf diese
Weise eine Koppelschaltung für die Transistoren T11 bzw. T31.
Die Transistoren T1 und T„ sind beide über ihre Steuerelektrode
mit dem Anschluß Z verbunden. Die beiden Transistoren T11
und T21 sind über ihre zweiten Elektroden einerseits mit dem
Anschluß R und andererseits mit dem Anschluß h verbunden.
Die Transistoren T12 und T22 sind mit ihrer einen zweiten
Elektrode an den erwähnten Anschluß h und mit der anderen zweiten Elektrode mit dem Steueranschluß des Transistors T11,
was den Transistor T12 anbetrifft, und mit der Steuerelektrode
des Transistors T21, wenn man den Transistor T22 betrachtet»
verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors T12 ist mit
der Steuerelektrode des Transistors T21 verbunden. In gleicher
Weise ist die Steuerelektrode des Transistors T22 mit
einer Steuerelektrode des Transistors T11 verbunden.
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- ve -
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die Schaltungspunkte x1 , x1 sowie der Anschluß h mit dem Anschluß M über einen
ersten und einen zweiten Transistor T3 und T.-, T33 und T34
bzw. T-.. und T-. verbunden, wobei Schaltungen K1, K_ bzw. K3
in Serie mit den jeweiligen Transistoren, verbunden mit ihren Zweitelektroden, geschaltet ist.
Der erste Transistor T13, T-^ bzw. T33 ist jeweils mit einer
zweiten Elektrode und der Steuerelektrode gleichzeitig mit dem Punkt x'w x1, bzw. dem Anschluß h verbunden. Die Transistoren
T13, T23 und T33 sind damit als Diode geschaltet.
Der zweite Transistor T,,, T-. bzw. T0. ist über seine Steuer-
14 24 34
elektrode mit dem erwähnten Anschluß Z1 verbunden.
Die Schaltungen vom Typ K sind im einzelnen in Fig. 7 dargestellt.
Es soll erwähnt werden, daß zwischen den Anschlüssen y und w (y. und W1 für die Schaltung K1 und y_ und w_ für die
Schaltung K_, sowie y3 und W3 für die Schaltung K3 in Fig. 5)
die Schaltung η Transistoren T , T, , ...,T ., T in Serie
el JD Tl-" 1 I*
geschaltet mit ihren zweiten Elektroden enthält, wobei die Steuerelektrode jeweils mit der dem Anschluß y näher gelegenen
zweiten Elektrode des jeweiligen Transistors verbunden ist. Jedem Transistor T bis T ist ein entsprechender Kondensator
an
C bis C zugeordnet, der jeweils mit einem Anschluß an die a n
Steuerelektrode des entsprechenden Transistors angeschlossen ist, während der andere Anschluß jeweils von Kondensator zu
Kondensator abwechselnd mit einem der Anschlüsse 01 oder 0~
verbunden ist.
Der Kondensator C, , der zwischen den Anschlüssen h und M vor-
gesehen ist, dient der Speicherung von Ladung (Fig. 5). Die
Kapazität dieses Kondensators wird in vorteilhafter Weise groß gegenüber der Kapazität der anderen Kondensatoren der
Schaltung gewählt. Der genaue Wert der Kapazität hängt von der Eingangskapazität der mit dem Anschluß h zu verbindenden
Schaltung ab.
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-K-
Die Funktion der in den Fign. 5 und 7 dargestellten Schaltungsmitteln
soll jetzt anhand von Fig. 6 dargestellt werden, wobei angenommen sein soll, daß die Schaltungen K1 bis
K_ jeweils nur einen einzigen Transistor T und einen einzigen Kondensator C enthalten.
Das an den Punkten h (V,), x' (V ,.) und x' (V ,_) der Schaltung
im Zeitpunkt t=i- vorhandene Potential wird in ähnlicher
Weise erhalten, wie es im Vorangehenden anhand von Fig. 1 beschrieben
wurde. Wegen der Einzelheiten wird deshalb auf diesen Teil der Beschreibung verwiesen.
Vor dem Zeitpunkt t="x. ist das Potential an den Punkten Z (V„)
und Z1 (V ι) null und die Transistoren T., T», T„-, T . und
T.,. sind gesperrt. Das Potential am Anschluß h (V. ) entspricht
genau dem Potential am Anschluß R (V_). Die Transistoren T11
und T12 sind periodisch geöffnet.
Jedesmal vor dem Zeitpunkt t=i. nimmt das Potential der Punkte
X1 und x„ einen impulsförmigen Zustand ein. An den Punkten
Y1 bis y3 ist das Potential Vx^-V7, νχ,2-ντ bzw. Vn-V1,. Die
Transistoren T12 und T__ werden periodisch geöffnet, sind
aber nicht mehr aktiv.
Im Zeitpunkt t»"i., geht das Potential am Anschluß Z auf V„.
Ί L
Es folgt daraus, daß die Transistoren T1 und T öffnen und
das Potential an den Punkten X1 und x2 (V 1 und V 2) von diesem
Augenblick an null ist. Keiner der Impulse der Signale V^1 und V^2 kann jetzt den Zustand der Schaltung beeinflussen.
Im Zeitpunkt t«t_ erscheint das Potential V , am Anschluß Z1
und die Transistoren T14, T34 und T34 öffnen. Es folgt daraus,
daß das Potential V 1 am Punkt Y1, V . am Punkt y2 bzw. V-am
Punkt y3 einen Wert einnehmen, welcher der Schwellenspannung
V_ des Transistors T entspricht. Da die Transistoren T1,,
Τ~3 und T33 aktiviert werden, nimmt das Potential der Punkte
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- 15 -
χ1-, χ1- und des Anschlusses h den Wert 2V_ ein.
Im Zeitpunkt t=t, wird das Signal V-- wieder null und das
Potential y an jeder der Schaltungen K beginnt negativ zu werden. Unter der Voraussetzung, daß das Potential am Punkt
y jeder der Schaltungen K auf diese Weise negativer wird als die Schwellenspannung V„, öffnen die Transistoren T..,/
T23 und T^5 in der Weise, daß eine übertragung der Ladungen
aus den Kondensatoren C-, C' und C' zu den Punkten y-, y_ bzw. y3 erfolgt. Aus dieser Ladungsübertragung resultiert
eine Verminderung des Spannungswertes an den Punkten x'.. *
x' und am Anschluß h, so daß dieser wieder den Wert des Potentials
von y-, y_ und y3 einnimmt. Im Zeitpunkt t=χ. wächst
das Potential V - an. Das Potential an den Punkten y- bis y3
kann nicht über den Wert der Schwellspannungen der Transistoren T -, T _ und T , der Schaltungen K1 bis K, ansteigen,
a ι a λ. a .j ι j
Im Zeitpunkt t=ij- geht das Potential V^- auf null zurück und
das Potential an den Punkten y- bis y_ wird wieder negativ - entsprechend dem Vorgang, der sich im Zeitpunkt I^ abspielte.
Sobald dieses Potential negativer als ν χ·ι~ν τ» Vx'2~VT bzw#
V,-VT ist, öffnen die Transistoren T-,, T33 und T33 in der
Weise, daß ein Teil der in den Kondensatoren C-, C2 und C,
gespeicherten Ladung erneut zu den Punkten y- bis y. gelangt.
Es folgt daraus, daß der Wert des Potentials an den Punkten x'i*Vx'i'' x*2'Vx'2* und am A0*50111"8 h <v n) sich jedesmal
vermindert, wenn die Spannung V null wird, bis die'an den Punkten y- bis y3 erzeugte negative Spannung nicht mehr ausreicht,
um die Transistoren T-3, T23 und T33 geöffnet zu halten,
was für die Zeiten t>i„ zutrifft. Die negativen Spannungen
bleiben aufrechterhalten bis die Impulse V„ und V„, verschwinden.
Die Funktion der Schaltung zwischen den Zeiten t- und t_
entspricht derjenigen, die in Fig. 1 dargestellt ist. Es soll
709847/09*5
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5 2770492
aber daraufhingewiesen werden, daß der Anstieg des Potentials an der Steuerelektrode der Transistoren T11 bzw. T12 und am
Anschluß h von einem negativen Wert aus erfolgt.
Die erste und zweite Variante der Ausführungsform der Schaltungsmittel,
die Gegenstand der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind (Fign. 8 und 9), gestatten es, für den Anschluß
h ein Potential zu erhalten, welches abwechselnd positiv und negativ wird, wie das im Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 5 der Fall ist, die Anzahl der elektronischen Komponenten ist jedoch kleiner.
Bei der ersten Variante gemäß Fig. 8 sind vorhanden: Anschlüsse M, R, C)1, 0-, Z und h, sechs Feldeffekt-Transistoren
mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) Tw T_, T3, T ., T.-,
T13' T21' T22' T23 und T33' fünf Kondensatoren Cw C , C-,
C2 und C, sowie eine Schaltung K, die von der Art ist, wie
sie in Fig. 7 darbestellt ist und eine Anzahl von Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T bis T
a n
und eine Anzahl entsprechender Kondensatoren C bis C enthält.
Die Transistoren, Kondensatoren und Verbindungsmittel sind auf einem Kristall vom Typ ρ integriert, wobei die Transistoren
und Kondensatoren durch Zonen vom Typ η und metallisierte Bereiche gebildet werden, die von den Zonen durch eine isolierte
Einbettung getrennt sind.
Die Schaltung kann ebenfalls durch Zonen vom Typ ρ in einem Kristall vom Typ η realisiert werden.
Die Anschlüsse 0. und 0_ sind mit einer ersten und einer
zweiten nicht dargestellten Spannungsquelle für periodische Impulse verbunden, die eine entgegengesetzte Phasenlage haben.
Der Anschluß Z ist mit einer ebenfalls nicht dargestellten Quelle verbunden für intermittierende Signale einer Frequenz,
die kleiner ist als diejenige der Impulse, welche an den An-
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- Vl -
Schlüssen φ. und 0. anliegen.
Der Anschluß h ist als Ausgang mit denjenigen Mitteln verbunden, denen die erwünschten Impulse mit erhöhter Spannung
zugeführt werden sollen.
Die Anschlüsse M und R sind Hilfsanschlüsse der Schaltung,
die mit ersten und zweiten Anschlüssen einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle verbunden sind. Der Anschluß M
bildet den Bezugspunkt der Schaltung. Es kann sich dabei um eine Quelle von der Art handeln, wie sie in dem obengenannten
Aufsatz von J.F. Dickson beschrieben ist.
Das allgemeine Verhalten der von den verschiedenen Quellen gelieferten Signale entspricht im wesentlichen demjenigen,
das anhand der Fign. 2 bis 6 bereits beschrieben wurde.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, sind zwei Koppelschaltungen vorgesehen, welche aus den Kondensatoren C1 und C- bzw. C-
und C. bestehen, wobei die Schaltungen einerseits mit dem Anschluß φ. und der Steuerelektrode des Transistors T11 und
andererseits mit dem Anschluß 0- und der Steuerelektrode des Transistors T?1 verbunden sind. Die Transistoren T1 und T~
liegen zwischen dem Anschluß M und dem Verbindungspunkt X1
der Kondensatoren C1 und C1.. bzw. dem Verbindungspunkt x_
der Kondensatoren C2 und C-. Die Transistoren T1 und T- sind
über ihre isolierte Steuerelektrode mit dem erwähnten Anschluß Z verbunden. Die beiden Transistoren T1- und T-- sind mit den
ersten ihrer zweiten Elektroden mit dem Anschluß R und den anderen zweiten Elektroden mit dem Anschluß h verbunden.
Die Transistoren T12 und T_2 sind in gleicher Weise mit dem
Anschluß h verbunden. Beim Transistor T1- ist es eine der
zweiten Elektroden während die andere zweite Elektrode mit der Steuerelektrode des Transistors T,., verbunden ist. Der
1 ι
Transistor T~2 ist entsprechend in Bezug auf den Transistor
709847/09*5 - ie -
■fc-
27P0A92
T1- geschaltet. Die Steuerelektrode des Transistors T12 bzw.
T22 ist mit der Steuerelektrode des Transistors Ί bzw. T11
verbunden.
Die Punkte x' und x* und der Anschluß h sind mit dem Punkt
y über die Transistoren Τ.,, T23 bzw. T3 verbunden, deren
Steuerelektrode an den Punkt x'w den Punkt x'_ bzw. den Anschluß
h angeschlossen ist. Die drei Transistoren sind damit als Dioden geschaltet.
Schließlich ist der Punkt y mit dem Anschluß M über eine Schal tung K (Fig. 7) und einen Transistor T^ verbunden, dessen
Steuerelektrode zum Anschluß Z führt, wie es der Fall ist für die Steuerelektroden der Transistoren T1 und T2.
Die Schaltung K kann aus einem einzigen Transistor T und einem
einzigen Kondensator C bestehen oder aber auch aus mehreren,
entsprechend den Anforderungen, welche an die Amplitude der Spannung mit alternierender Polarität am Anschluß h gestellt
werden.
Der Kondensator C. , der die Anschlüsse h und M verbindet,
dient zur Ladungsspeicherung. Seine Kapazität ist ebenfalls vorteilhafterweise groß gegenüber derjenigen der anderen
Transistoren der Schaltung. Sein Wert wird in Abhängigkeit von der Eingangskapazität derjenigen Schaltung gewählt,
die mit dem Anschluß h verbunden werden soll.
Die Funktion der zu beschreibenden Schaltung ähnelt derjenigen Schaltung, welche in Fig. 5 dargestellt ist und hinsichtlich
der Einzelheiten wird auf die entsprechenden Beschreibungsabschnitte verwiesen.
In der Variante nach Fig. 9 sind vorgesehen Anschlüsse M, R, (ZL, 02, Z und h, Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode
(IGFET) T1, T2, T11, T12, T13, T21, T22, T33 und
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JJ 112 2 η
die eine Anzahl von Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T bis T und eine Anzahl entsprechender Kona η Γ
densatoren C bis C enthalten kann.
Die Transistoren, Kondensatoren und Schaltungsverbindungen sind auf einem Kristall vom Typ ρ integriert, die Transistoren
und Kondensatoren werden dabei aus Zonen vom Typ η und metallisierte Bereiche gebildet, die von den Zonen durch eine
isolierende Einbettung getrennt sind. Die Zonen können ebenfalls vom Typ p, der Kristall vom Typ η sein.
Die verschiedenen Anschlüsse der Schaltung dienen zur Aufnahme von Signalen, die denjenigen für analoge Anschlüsse der Schaltung entsprechen, wie sie anhand der in Fig. 8 dargestellten
Schaltungsvariante beschrieben wurde. Hinsichtlich der Einzelheiten wird auf die zu dieser Figur gehörenden Beschreibungsteile verwiesen.
Zum andern wird daraufhingewiesen, daß die Funktion einer Anzahl der elektronischen Bauelemente der Schaltung derjenigen der entsprechenden Bauelemente entspricht, die in der
Schaltung enthalten sind, welche in Fig. 8 dargestellt ist. Das gilt für die Transistoren T-, T_, T11, T.-, T21, T__ und
T,, sowie für die Kondensatoren C1, C' , C0, C* und C. .
JJ ι ι 2 2 η
Die strukturellen Unterschiede resultieren in erster Linie aus der neuartigen Ankopplung, wie sie für die Transistoren
T13 und Τ«, und die Schaltung K gewählt wurde. Der Transistor
T13 bzw. T23 ist mit einer seiner zweiten Elektroden mit dem
Punkt x'.. bzw. x' , mit der anderen zweiten Elektrode mit dem
Punkt y und über die Steuerelektrode mit dem Anschluß h verbunden .
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Transistoren T bis T enthalten, denen entsprechende Kon-
el TX
densatoren C bis C zugeordnet sind, deren Zahl von der
Si Ti
gewünschten Amplitude der Spannung mit wechselnder Polarität am Anschluß h abhängt. Sie befindet sich zwischen den Punkten
y und X1, dem Verbindungspunkt der Kondensatoren C1 und C-.
Die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mittel (Fig.
10) gestattet - wie die in den Fign. 5, 8 und 9 dargestellten Ausführungsformen - am Punkt h ein Potential zu erhalten,
welches abwechselnd positiv und negativ wird (Potential V, in Fig. 12). Entsprechend dem Schaltbild weist die Schaltung
Anschlüsse M, R, 0^, 02, Z, Z1 und h, zwölf Feldeffekt-Transistoren
mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T-, T-, T--,
T12, T13, T14, T21, T22, T23, T24, T33 und T34, drei Kondensatoren
Cw C2 und C_, sowie drei Schaltungen K1 bis K3 auf,
welche im einzelnen in Fig. 7 dargestellt sind und eine Anzahl Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET)
T bis T , sowie eine Anzahl entsprechender Kondensatoren C
an - a
bis C enthalten,
η
η
Die Transistoren, Kondensatoren und Schaltungsverbindungen sind auf einem Kristall vom Typ ρ integriert, wobei die Transistoren
und Kondensatoren durch Zonen vom Typ η und metallisierte Bereiche gebildet werden, die von den Zonen durch
eine isolierende Einbettung getrennt ist. Entsprechend kann auch die Zone vom Typ ρ und der Kristall vom Typ η sein.
Die sieben genannten Anschlüsse entsprechen den gleichliegenden Anschlüssen, die in der Ausführungsform gemäß Fig. 5 erscheinen.
Mit Ausnahme des Anschlusses h sind sie mit nicht dargestelllten Spannungsquellen verbunden, welche periodische
Signale mit Charakteristiken liefern, welche denjenigen gleichen, die im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben sind.
Ausgenommen ist dabei der Anschluß Z1, der mit einem Signal
V2, versorgt wird, das periodisch erscheint, wenn das Signal
V„ am Anschluß Z verschwindet und wenn der Erstimpuls des
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Signals V011 auf das Signal V„ folgt. Es wird dabei auf die
Fign. 6 und 12 der Zeichnung Bezug genommen.
Wie aus Fig. 10 ersichtlich, ist der Transistor T1 bzw. T2
der Schaltung zwischen dem Anschluß φ. bzw. 02 und einem
Anschluß des Kondensators C1 bzw. C2 eingeschaltet, deren
zweiter Anschluß zu der Steuerelektrode des Transistors T11
bzw. T12 führt. Der Transistor T1 bzw. T2 und der Kondensator
C1 bzw. C2 bilden auf diese Weise eine Ankopplungsschaltung für
den Transistor T11 bzw. T01. Die Transistoren T1 und T0 sind
beide über ihre Steuerelektrode mit dem Anschluß Z verbunden.
Die anderen Bauelemente der in Fig. 10 dargestellten Schaltung sind entsprechend ihrem Zweck wie die analogen Bauelemente
der Schaltung gemäß Fig. 5 verbunden. Bezüglich der Einzelheiten wird deshalb auf die zu dieser Figur
gehörenden Beschreibungsteile verwiesen.
Was die Funktion dieser einer dritten Ausführungsform der Erfindung entsprechenden Schaltung betrifft, so unterscheidet
sie sich geringfügig von derjenigen der Schaltung gemäß Fig. 5, wie aus dem Folgenden ersichtlich sein wird. Unter
der Annahme, daß die Schaltungen K1 bis K, nicht mehr als
einen einzigen Transistor T, und einen einzigen Kondensator
C enthalten, und daß die Potentiale an den Punkten h (V. ),
el Ii
X1^1 (V M) und χ· (V l0) der Schaltung auf eine entsprechende
1X1 <L X *
Weise erhalten wurde, wie es anhand von Fig. 1 beschrieben
iet, wird diesbezüglich hinsichtlich der Details auf die entsprechenden
Beschreibungsteile verwiesen, während der weitere Ablauf im Folgenden beschrieben wird.
Vor dem Zeitpunkt t=t.. ist das Potential am Anschluß Z gleich
V2 und dasjenige am Anschluß Z1 gleich null - die Transistoren
T1 und T2 sind deshalb geöffnet, die Transistoren T14, T34
und T^4 gesperrt. Das Potential V. am Anschluß h entspricht
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genau dem Potential V am Anschluß R, die Transistoren T11
und T21 sind jedoch periodisch geöffnet.
Das Potential an den Punkten X1 und X2 nimmt jeweils vor dem
Zeitpunkt t=*i.. einen Impulscharakter an. An den Punkten y.. bis
y_ der Schaltung herrscht das Potential V i-i~v T» Vx»2~VT **zv'
V.-V . Die Transistoren T12 und T2 werden periodisch geöffnet,
sind aber nicht mehr aktiv.
Im Zeitpunkt t=i1 geht das Potential am Anschluß Z auf null.
Daraus folgt, daß die Transistoren T1 und T2 sperren und die
Signale V^1 sowie V^2 nicht mehr an die Punkte X1 und x_ sowie
in die übrige Schaltung gelangen können.
Zum Zeitpunkt t=-t_ erscheint das Potential V , am Anschluß Z'
und die Transistoren T.., T2. sowie T34 öffnen. Daraus folgt,
daß die Potentiale V 1 bis V 3 an den Punkten Y1 bis y, bis
auf den Wert der Schwellenspannung V_ des Transistors T ab-
x a
fallen. Da die Transistoren T13, T23 und T33 aktiviert werden,
nimmt das Potential der Punkte x1,, x'2 und dasjenige
am Anschluß h gleichermaßen den Wert 2VT an.
Im Zeitpunkt t=a3 wird das Signal V^. null, so daß das Potential
y an jeder der Schaltungen K negativ wird. Unter der Voraussetzung, daß das Potential am Punkt y jeder der Schaltungen
K auf diese Weise negativer wird als der Wert der Schwellenspannung VT, öffnen die Transistoren T13, T23 und
T33 in der Weise, daß sich eine Ladungsübertragung von den
Kondensatoren C1, C- und C, zu den Punkten y., y, bzw. y_
ergibtl Durch diese Ladungsübertragung erfolgt eine Verminderung
des Spannungswertes an den Punkten x' und x' sowie am
Anschluß h, so daß dieses wieder auf den Wert des Potentials von y.., y_ bzw. y3 ansteigt.
Im Zeitpunkt t=t. wächst das Potential V^1 an, während das
Potential an den Punkten y1 bis y3 nicht über den Wert der
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Schwellenspannung der Transistoren T . bis T3 der Schaltungen
K1 bis K., ansteigen kann.
Im Zeitpunkt tst, geht das Potential V^1 wieder auf null
und das Potential an den Punkten y. bis y_ wird negativ,
entsprechend dem Vorgang, der zum Zeitpunkt Ti3 stattfand.
Wenn das Potential negativer als ν χι-|"ν τ» V X'2~VT ^zw* Vh~VT
ist, Öffnen die Transistoren T13, T33 bzw. T33 in der Weise,
daß die in den Kondensatoren C1, C' und C. gespeicherte
Ladung von neuem den Punkten Y1 bis y3 zugeführt wird.
Es folgt daraus, daß dedr Wert des Potentials an den Punkten x' (Vi1) und x* (V ,-) und am Anschluß h (V.) sich um
einen Schritt vermindert, jedesmal wenn die Spannung V^ null
wird, bis an den Punkten y. bis y3 eine negative Spannung anliegt,
die nicht mehr ausreicht, um die Transistoren T13 bis T33 geöffnet zu halten, was für die Zeiten t>i. gilt. Diese
negativen Spannungen bleiben erhalten, bis das Signal V„ erscheint
und das Signal V„, verschwindet.
Die Funktion der Schaltung zwischen den Zeitpunkten t1 und
t_ entspricht derjenigen der in Fig. 1 dargestellten Schaltung. Dabei soll gesagt werden, daß das Anwachsen des Potentials
an der Steuerelektrode der Transistoren T11 bzw. T1- und am
Anschluß h von einem negativen Wert aus beginnt.
Eine Variante der erfindungsgemäßen AusfUhrungsform, welche
in Fig. 11 dargestellt ist, gestattet es, an einem Anschluß h ein Potential zu erhalten, das abwechselnd positiv und negativ wird, wie es im AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig. 10 der
Fall ist, wobei jedoch die Anzahl der elektronischen Bauelemente verringert ist.
Diese Variante enthält Anschlüsse M, R, $., <S_, Z, Z' und h,
zehn Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T1, T2, Tn, T12, T13, T21, T22, T33, T33, T34, drei
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-IA-
Kondensatoren C1, C_ und C, sowie eine Schaltung K, von der
Art, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, die eine Anzahl von Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode T
bis T sowie eine Anzahl entsprechender Kondensatoren C bis
C enthalten kann,
η
η
Die Transistoren, Kondensatoren und Schaltungsverbindungen sind auf einem Kristall vom Typ ρ integriert, wobei die
Transistoren und Kondensatoren durch Zonen vom Typ η und metallisierte Bereiche gebildet werden, die von den Zonen durch
eine isolierte Einbettung getrennt sind. Die Zonen können vom Typ ρ sein, wenn der Kristall vom Typ η ist.
Die verschiedenen Anschlüsse der Schaltung dienen dazu, die selben Signale zu empfangen, welche den entsprechenden Anschlüssen
der Variante der Ausführungsform gemäß Fig. 10 zugeführt werden. Wegen der Einzelheiten wird auf die zu dieser
Figur gehörenden Beschreibungsteile verwiesen.
Die Zusammenschaltung einer Anzahl der elektronischen Bauelemente der Schaltung stimmt mit derjenigen der entsprechenden
Bauelemente überein, die in der Schaltung gemäß Fig. 10 vorhanden sind. Das gilt für die Transistoren T1, T_, T11, T1
T21' T22' T33 und T34' sowie ^ür die Kondensatoren C-, C_ und
Die strukturellen Unterschiede rühren in erster Linie von der Art der Kopplung her, welche für die Transistoren T13 und T33
sowie für die Schaltung K gewählt wurde, welche nur einmal vorhanden ist und mit dem Anschluß M über den Transistor T34
verbunden ist, der seinerseits mit dem Anschluß Z1 durch
seine Steuerelektrode verbunden ist. Der Transistor T1, bzw.
T23 ist mit einer seiner zweiten Elektroden mit dem Punkt x'
bzw. x1 2 verbunden, während die andere Steuerelektrode an den
Punkt y und die Steuerelektrode an den Anschluß h angeschlossen ist.
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Die Schaltung K kann eine beliebige Anzahl von Transistoren
T bis T enthalten, denen entsprechende Kondensatoren C
α η a
bis C zugeordnet sind, deren Anzahl abhängig ist von der
gewünschten Spannung mit unterschiedlicher Polarität am Anschluß h. Sie verbindet den Punkt y mit dem Anschluß M
über einen bereits beschriebenen Transistor T34.
Patentansprüche; Chr - 27 lhk
7U9847/09A5
Claims (1)
- PatentansprücheMJ Elektronische Schaltung zur Erzeugung von Spannungsimpulsen, ausgehend von intermittierenden Signalen mit einer vorbestimmten Amplitude, mit einer Amplitude, die diejenige der Signale übertrifft, gekennzeichnet durch:zwei Versorgungsanschlüsse (M, R) zum Anschließen an einen ersten bzw. einen zweiten Pol einer Gleichspannungsquelle mit einer Amplitude, die wenigstens gleich derjenigen der gewünschten Impulse ist, wobei der erste der Anschlüsse (M) den gemeinsamen Bezugspunkt der Schaltung darstellt;einen ersten Eingangsanschluß (0.) zum Anschließen an eine erste Quelle für periodische Spannungssignale, deren Periode einen Bruchteil der Dauer jedes der intermittierenden Signale ausmacht;einen zweiten Eingangsanschluß (0_) zum Anschließen an eine zweite Quelle für periodische Spannungssignale, wobei die Spannung die selbe Frequenz aber eine Phasenverschiebung aufweist, bezogen auf diejenige der ersten Quelle für periodische Spannungssignale;einen dritten Eingangsanschluß (Z) für die intermittierenden Signale;einen Ausgangsanschluß(h), dem die Spannungssignale zugeführt werden;einen ersten bzw. einen zweiten IGFET-Ladetransistor (T11 bzw. T21), der über eine seiner zweiten Elektroden mit dem Ausgangsanschluß (h) und über die andere mit dem zweiten Versorgungsanschluß (R) verbunden ist, wobei die Steuerelektrode des ersten bzw. zweiten Ladetransistors (T11 bzw. T91) verbunden ist mit dem ersten bzw. zweiten Eingangsanschluß (0.)709847/0945ORIGINAL INSPECTEDbzw. 0_) über eine erste bzw. zweite Ankopplungsschaltung, von denen jede mindestens einen Kondensator (C1 bzw. C-) umfaßt, der über einen Anschluß mit der Steuerelektrode verbunden ist;einen ersten bzw. zweiten IGFET-Entkopplungstransistor (T. bzw. T_), der über seine Steuerelektrode mit dem dritten Eingangsanschluß (Z), über eine seiner zweiten Elektroden mit einem Anschluß des Kondensators (C. bzw. C2), der in der ersten bzw. zweiten Ankopplungsschaltung enthalten ist, verbunden ist, wobei die andere zweite Elektrode jedes Entkopplungstransistors (T1 bzw. T2) mit einer Versorgungsquelle für den Transistor verbunden ist;einen ersten bzw. zweiten IGFET-HiIfstransistor (T1- bzw. T2-der über eine seiner zweiten Elektroden mit dem Ausgangsanschluß (h) verbunden ist, wobei die andere zweite Elektrode dieser Hilfstransistoren (T12 bzw. T33) mit der Steuerelektrode des ersten bzw. des zweiten Ladetransistors (T11 bzw. T31) verbunden ist, und die Steuerelektrode des ersten Hilfstransistors (T12) mit der Steuerelektrode des zweiten Ladetransistors (T91) und die Steuerelektrode des zweiten Hilfstransistors (T~2) mit der Steuerelektrode des ersten Ladetransistors (T11) verbunden ist;mindestens einen, einem Punkt der Schaltung zugeordneten Speicherkondensator (C,), geschaltet zwischen den Ausgangsanschluß (h) und den ersten Versorgungsanschluß (M);Mittel zum Steuern der Entladung des einem Punkt der Schaltung zugeordneten Kondensators (C, ) während einer vorgegebenen Totzeit, sowieMittel zum Steuern der Entladung des einem Punkt der Schaltung zugeordneten Kondensators (C. ), an das die Steuerelektrode jedes der Ladetransistoren (T11 bzw. T21) für mindestens709847/0945einen Teil der Totzeit angeschlossen ist,wobei die Transistoren alle von dem selben Leitfähigkeitstyp sind.Elektronische Schaltmittel nach Anspruch 1, bei denen jede Ankopplungsschaltung einen Koppelkondensator enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Entkopplungstransistor (T1 und T_ in Fign. 1, 3 und 4) mit einer seiner zweiten Elekroden mit einem Anschluß des Koppelkondensators (C. bzw. C-), der seinerseits mit der Steuerelektrode des betreffenden Ladetransistors (T11, T 21^ verbunden ist, über die andere zweite Elektrode an den ersten Versorgungsanschluß (M) angeschlossen ist, wobei jeder Entkopplungstransistor (T1, T_) auf diese Weise das Mittel zura Entladen des einem Punkt der Schaltung zugeordneten Kondensators (C.) bildet, an den die Steuerelektrode des jeweiligen Ladetransistors (T11 bzw. T?1) angeschlossen ist.3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Entladen des Speicherkondensators aus einem IGFET-Transistor (T- in Fig. 1) bestehen, der über eine zweite Elektrode mit dem Ausgangsanschluß (h) und über die andere zweite Elektrode mit ersten Versorgungsanschluß (M) verbunden ist, wobei die Steuerelektrode dieses Transistors an einen Hilfseingang (Z') angeschlossen ist, zum Anschließen an eine Hilfsspannungsquelle, die ein Signal während der Totzeit liefert.4. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Entladen des7U98A7/09A5Speicherkondensators aus einem IGFET-Transistor (T, in Fig. 3) bestehen, dessen eine zweite Elektrode mit dem Ausgangsanschluß (h) und dessen andere zweite Elektrode mit dem ersten Versorgungsanschluß (M) verbunden ist, wobei die Steuerelektrode dises Transistors an den dritten Eingangsanschluß (Z) angeschlossen ist.5. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Entladen des Speicherkondensators aus einem IGFET-Transistor (T^ in Fig. 4) bestehen, der mit einer zweiten Elektrode an den Ausgangsanschluß (h) und der anderen zweiten Elektrode an die Steuerelektrode eines der Ladetransistoren (T11 bzw. T?1) angeschlossen ist, wobei seine Steuerelektrode mit dem dritten Eingangsanschluß (Z) verbunden ist.6. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, bei der jede Ankopplung sschaltung zwei in Serie geschaltete Koppelkondensatoren aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Entkopplungstransistor (T1 und T- in Fign. 5, 8 und 9) mit einer seiner zweiten Elektroden an den Verbindungspunkt der beiden Ladungskondensatoren (C1, C1 bzw. C-, C'2) und über seine andere zweite Elektrode an den ersten Versorgungsanschluß (M) angeschlossen ist.7. Elektronische Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Entladungsmittel enthalten: für jeden der drei Punkte der Entladungsschaltung einen ersten IGFET-Entladungstransistor (T-,, τ 23' T33 in Fig. 5), dessen eine zweite Elektrode an den zu entladenden Punkt angeschlossen ist, wobei die Steuerelektrode mit dieser einen zweiten Elektrode und die andere zweite Elektrode über eine Polarisationsschaltung (K) mit einer zweiten Elektrode7 0 9847/094 5eines zweiten IGFET-Entladungstransistors (T14, T_., T34) verbunden ist, dessen andere zweite Elektrode an den ersten Versorgungsanschluß (M) und dessen Steuerelektrode an den Hilfsanschluß (Z1) angeschlossen ist, der zum Anschließen an eine Quelle für periodische Spannungssignale dient, die ein periodisches Signal während der Totzeit liefert, d.h. mindestens für einen Teil der Zeit zwischen dem Augenblick, zu dem ein intermittierendes Signal am dritten Eingangsanschluß (Z) erscheint und dem Augenblick, zu dem am ersten oder zweiten Eingangsanschluß (0- bzw. 0_) das erste Signal von der Quelle für periodische Signale erscheint, das dem Verschwinden des intermittierenden Signals folgt, und daß die Polarisationsschaltung (K in Fig. 7) mindestens eine Polarisationsstufe umfaßt, die einerseits einen IGFET- Polarisationstransistor (T , T, ..., T ,,T) enthält, der mit dem ersten und zweiten Entladungstransistor in Serie geschaltet ist und dessen Steuerelektrode an die zweite Elektrode desjenigen Polarisationstransistors angeschlossen ist, der dem ersten Entladungstransistor am nächsten ist, sowie andererseits einen Kondensator (C , C. ..., C .,C), der über einen Anschluß mit a D η—ι ηder Steuerelektrode des Polarisationstransistors und über den anderen Anschluß, von Stufe zu Stufe wechselnd, mit dem ersten oder dem zweiten Eingangsanschluß (0. bzw. 0_) verbunden ist.8. Elektronische Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die anderen zweiten Elektroden des ersten Entladungstransistors (T11, T^V T^' unter sich verbunden sind, wobei der zweite Entladungstransistor (T14, T_4, T34) und die Polarisationsschaltung (K in Fig. 8) den ersten drei Entladungstransistoren gemeinsam sind, und daS die Steuerelektrode des zweiten Entladungstransistors mit dem dritten Eingangsanschluß (Z) verbunden ist.9. Elektronische Schaltung nach Anspruch 6, dadurch709847/0945 "6 "gekennzeichnet , daß die Entladungsmittel umfassen: erstens für jeden der drei Punkte der Entladungsschaltung einen ersten IGFET-Entladungstransistor (T13, T23' T-.. in Fig. 9) , dessen eine zweite Elektrode mit dem zu entladenden Punkt, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgangsanschluß (h) und dessen andere zweite Elektrode mit der entsprechenden Elektrode der anderen ersten Entladungstransistoren verbunden ist, zweitens eine Polarisationsschaltung (K), sowie drittens einen der Entkopplungstransistoren (T1 bzw. T_) wobei die Polarisationsschaltung eingeschaltet ist, zwischen die andere zweite Elektrode der ersten Entladungstransistoren (T13, T_, T33) und die eine zweite Elektrode des Entkopplungstransistors (T1, T_) und daß die Polarisationsschaltung (K) umfaßt: einerseits einen IGFET-Polarisations-transistor (T , T. ..., T ,,T), der mit dem ersten a D η—ι ηund zweiten Entladungstransistor in Serie geschaltet ist und dessen Steuerelektrode an die zweite Elektrode desjenigen Polarisationstransistors angeschlossen ist, der dem ersten Entladungstransistor am nächsten ist, sowie andererseits einenKondensator (C , C. ,C .,C), der über einen Anschlußa D η—ι ηmit der Steuerelektrode des Polarisationstransistors und über den anderen Anschluß, von Stufe zu Stufe wechselnd, mit dem ersten oder dem zweiten Eingangsanschluß (01 bzw. 0~) verbunden ist, wobei die Dauer der Totzeit derjenigen des intermittierenden Signals entspricht.10. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ankopplungsschaltung einen Koppelkondensator (C1 bzw. C2) und einen IGFET-Transistor (T1 bzw. T- in Fign. 10 und 11), der in Serie mit dem Koppelkondensator geschaltet ist, aufweist, wobei die Steuerelektrode des Transistors mit dem dritten Eingangsanschluß (Z) und seine andere zweite ELektrode verbunden ist mit dem ersten Eingangsanschluß (0^) bei der ersten Ankopplungsschaltung und mit dem zweiten Eingangsanschluß (0.) für die zweite An-709847/0945 ~7~2770492kopplungsschaltung und der Transistor gleichzeitig einen Entkopplungstransistor darstellt.11. Elektronische Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Entladungsmittel für jeden der drei zu entladenden Punkte der Schaltung enthalten: einen ersten IGFET-En tladungstrans is tor (T13* T23' T33 *** Fig. 10), dessen eine zweite Elektrode an den zu entladenden Punkt, dessen Steuerelektrode an die selbe zweite Elektrode und dessen andere zweite Elektrode über eine Polarisationsschaltung (K) an die eine zweite Elektrode eines zweiten IGFET-Entladungstransistors (T14, T34, T . in Fig. 10) angeschlossen ist, dessen andere zweite Elektrode mit dem ersten Versorgungsanschluß (M) und dessen Steuerelektrode mit einem Hilfsanschluß (Z*) verbunden ist, der zum Anschließen an eine Quelle für periodische Spannungssignale dient, die ein periodisches Signal während der Totzeit liefert, d.h. mindestens für einen Teil der Zeit zwischen dem Augenblick, zu dem ein intermittierendes Signal am dritten Eingangsanschluß (Z) erscheint und dem Augenblick, zu dem am ersten oder zweiten Eingangsanschluß (01 bzw. 0_) das erste Signal von der Quelle für periodische Signale erscheint, das dem Verschwinden des intermittierenden Signals folgt, und daß die Polarisationsschaltung (K in Fig. 7) mindestens eine Polarisationsstufe umfaßt, die einerseits einen IGFET-Polarisationstransistor(T, T. ,T ,,T) enthält, der mit dem ersten und zwei-a ο η—ι ηten Entladungstransistor in Serie geschaltet ist und dessen Steuerelektrode an die zweite Elektrode desjenigen Polarisationstransistors angeschlossen ist, der dem ersten Entladungstransistors am nächsten ist, sowie andererseits einen Kondensator (C , C. ..., C ., C ), der über einen Anschluß mit a D η—ι ηder Steuerelektrode des Polarisationstransistors und über den anderen Anschluß, von Stufe zu Stufe wechselnd, mit dem ersten oder dem zweiten Eingangsanschluß (01 bzw. 0_) verbunden ist.709847/0945 " 8 "277049212. Elektronische Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Entladungsmittel umfassen: einerseits für jeden der drei zu entladenden Punkte einen ersten IGFET-Entladungstransistor (T-,, T__, T,., in Fig. 11), dessen eine zweite Elektrode mit dem zu entladenden Punkt, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgangsanschluß (h) und dessen andere zweite Elektrode mit der entsprechenden Elektrode der anderen ersten Entladungstransistoren verbunden ist, sowie andererseits eine Polarisationsschaltung (K), die zwischen die andere zweite Elektrode der ersten Entladungstransistoren und die eine zweite Elektrode eines zweiten IGFET-Entladungstransistors (T34 in Fig. 11) eingeschaltet ist, dessen andere zweite Elektrode mit dem ersten Versorgungsanschluß (M) und dessen Steuerelektrode mit einem Hilfsanschluß (Z1) verbunden ist, der zum Anschließen an eine Quelle für periodische Spannungssignale dient, die ein periodisches Signal während der Totzeit liefert, d.h. mindestens für einen Teil der Zeit zwischen dem Augenblick, zu dem ein intermittierendes Signal am dritten Eingangsanschluß (Z) erscheint und dem Augenblick, zu dem am ersten oder zweiten Eingangsanschluß ((Ö. bzw. 0_) das erste Signal von der Quelle für periodische Signale erscheint, das dem Verschwinden des intermittierenden Signals folgt, und daß die Polarisationsschaltung (K in Fig. 7) mindestens eine Polarisationsstufe umfaßt, die einerseits einen IGFET-Polarisationstransistor(T , T. ..., T Λ , T ) enthält, der mit dem ersten und zweia ο n-i ηten Entladungstransistor in Serie geschaltet ist und dessen Steuerelektrode an die zweite Elektrode desjenigen Polarisationstransistors angeschlossen ist, der dem ersten Entladungstransistor am nächsten ist, sowie andererseits einen Kondensator (C , C. . . ., C ..,C), der über einen Anschluß mit a b n-i ηder Steuerelektrode des Polarisationstransistors und über den anderen Anschluß, von Stufe zu Stufe wechselnd, mit dem ersten oder dem zweiten Eingangsanschluß (0. bzw. 02) verbunden ist.Chr - 27709847/0945
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