DE3531599C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/153—Arrangements in which a pulse is delivered at the instant when a predetermined characteristic of an input signal is present or at a fixed time interval after this instant
- H03K5/1534—Transition or edge detectors
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- Nonlinear Science (AREA)
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- Pulse Circuits (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine Impulserzeugungsschaltung,
mit mindestens einer Eingangsschaltung und einer Ausgangsschaltung,
die jeweils Transistorpaare mit einem
Anreicherungs-Typ-Transistor und einem Verarmungs-Typ-
Transistor aufweisen.
Eine herkömmliche Schaltung des gleichen grundsätzlichen
Typs ist in Fig. 1 dargestellt.
In dieser Figur sind die Transistoren Q₁, Q₃, Q₅,
Q₇ und Q₁₀ vom Verarmungs-Typ, während die Transistoren
Q₂, Q₄, Q₆, Q₈, Q₉, Q₁₁, Q₁₂ und
Q₁₃ vom Anreicherungs-Typ sind. Die Transistoren Q₁
bis Q₆ sind in der Konfiguration eines dreistufigen
Inverters, die Transistoren Q₇, Q₈ und Q₉ in einer
NOR-Schaltung, die Transistoren Q₁₂ und Q₁₃ in einer
NAND-Schaltung und die Transistoren Q₁₀, Q₁₁ und
Q₁₂ in einer zweiten NOR-Schaltung angeordnet und angeschlossen.
Im Betrieb, der aus dem Zeitverlauf von Fig. 2 ersichtlich
ist, wird das Eingangssignal A verzögert und durch
die Inverterschaltung invertiert, die aus den Transistoren
Q₁ bis Q₆ zusammengesetzt ist, um ein Signal B zu
erzeugen, welches verzögert wird und invertiert in bezug
auf das Signal A ist. Durch Bildung der NOR-Verknüpfung
der Signale A und B wird ein Impulssignal C erzeugt.
Durch Bildung der NAND-Verknüpfung der Signale A und B
mittels des NAND-Gatters, welches aus den Transistoren
Q₁₂ und Q₁₃ besteht, werden außerdem niedrigverlaufende
Impulse im Zeitraum zwischen den Impulsen des Signales
C erzeugt. Durch Bildung der NOR-Verknüpfung des
Signales C mit dem NAND-Produkt der Signale A und B wird
unter Verwendung der Transistoren Q₁₂ und Q₁₃ ein
Ausgangssignal D gemäß Fig. 2 erzeugt.
Um die Impulsbreite des Signales D zu ändern, kann die
Anzahl der Stufen der Inverterschaltung geändert werden
(solange wie eine ungeradzahlige Zahl von Stufen aufrechterhalten
wird).
Obwohl die Schaltung von Fig. 1 geeignet ist, um ein Ausgangsimpulssignal
der gewünschten Art zu erzeugen, ist
sie dennoch nachteilig dahingehend, daß ihre Vervollständigung
mehr Transistorelemente und Vorrichtungen erfordert,
wie dies erwünscht ist. Daher ist ihr Gesamtleistungsverbrauch
höher als gewünscht. Außerdem ist die für
die Schaltung erforderliche Chipfläche groß. Ein anderer
Nachteil besteht darin, daß das Schaltungs-Layout geändert
werden muß, um die Impulsperiode zu ändern.
Aus der DE-PS 31 44 513 ist eine Schaltungsanordnung in
MOS-Technik zur Erzeugung eines Nachfolgetaktes aus mindestens
einem Setztakt bekannt, wobei diese Schaltungsanordnung
aus einer Schaltstufe, einer Verzögerungsstufe
und einer Endstufe besteht. Der über einen Schalttransistor
der Schaltstufe eingespeiste Setztakt steuert die
Verzögerungsstufe und die Endstufe. Die Schaltstufe kann
durch die Parallel- oder Serienschaltung weitere Schalttransistoren
zu dem ersten Schalttransistor in einfacher
Weise zur ODER- bzw. UND-Verknüpfung mehrerer Setztakte
ausgebildet werden.
Aus der Zeitschrift "Halbleiter-Schaltungstechnik",
Tietze/Schenk, 6. Auflage, 1983, Seiten 83, 84, 94 bis 97
und 216 ist der Aufbau und die Struktur von Anreicherungs-
Typ-Transistoren und Verarmungs-Typ-Transistoren
bekannt.
Aus der Zeitschrift "Radio, Fernsehen, Elektronik", 31
(1982), Heft 6, Seite 367 ist eine Impulserzeugungsschaltung
bekannt, die aus Dioden, Widerständen und Kondensatoren
in Form von diskreten Bauelemente aufgebaut
ist. Diese Impulserzeugungsschaltung ist dafür ausgebildet,
um Impulse an der Vorder- und Rückflanke eines Eingangsimpulses
zu erzeugen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin,
eine Impulserzeugungsschaltung der angegebenen Gattung zu
schaffen, die weniger Transistorelemente in ihrer Vervollständigung
erfordert und daher weniger Schaltungsfläche
besitzt und einen reduzierten Leistungsverbrauch
aufweist und welche die Möglichkeit bietet, mittels eines
technologischen Prozeßabschnitts eine Voreinstellung der
gewünschten Impulsbreite ohne Layout-Änderungen vornehmen
zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil
des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale
gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis
5.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer konventionellen
Impulserzeugungsschaltung,
Fig. 2 einen Zeitverlauf zur Beschreibung der Wirkungsweise
der Schaltung von Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Schaltung einer Impulserzeugungsschaltung
mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung,
und
Fig. 4 einen Zeitverlauf zur Erklärung der Wirkungsweise
der Schaltung von Fig. 3.
Anhand der schematischen Darstellung von Fig. 3 wird nun
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Impulserzeugungsschaltung
der erfindungsgemäßen Art beschrieben.
Diese Schaltung ist aus N-Kanal-Transistoren gebildet,
die auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen ist. In der
Schaltung sind die Transistoren Q₂₀, Q₂₂, Q₂₅ und Q₂₆
vom Anreicherungs-Typ, während die Transistoren
Q₂₁, Q₂₃ und Q₂₄ vom Verarmungs-Typ sind.
In dieser Schaltung ist das Eingangssignal mit A bezeichnet,
während ein invertiertes Signal A
ebenfalls geliefert wird.
Die Schaltung gemäß Fig. 3 umfaßt zwei Eingangsschaltungen,
eine erste, die aus dem Anreicherungs/Verarmungs-
Paar der Transistoren Q₂₀ und Q₂₁ zusammengesetzt ist
und die zweite des Anreicherungs/Verarmungs-Paares der
Transistoren Q₂₂ und Q₂₃. In der ersten Eingangsschaltung,
die aus den Transistoren Q₂₀ und Q₂₁ zusammengesetzt ist,
sind die Senken der zwei Transistoren miteinander verbunden,
wie dies auch die Quellen sind. Die Senken empfangen
das Signal A. Die Gates der Transistoren Q₂₀ und Q₂₁ sind
mit dem Quellenverbindungspunkt verbunden, an den ein Signal
E erzeugt wird. Die Verbindungen unter den Transistoren
Q₂₂ und Q₂₃ der zweiten Eingangsschaltung sind ähnlich,
wobei jedoch die Senken das Signal empfangen. In diesem
Falle wird ein Signal erzeugt. Eine Ausgangsschaltung
ist durch die Transistoren Q₂₄, Q₂₅ und Q₂₆ gebildet.
Diese Transistoren sind in einer NOR-Gatterkonfiguration
miteinander verbunden, wobei das Ausgangssignal F an einem
gemeinsamen Verbindungspunkt erzeugt wird.
Es ist von Wichtigkeit, daß die Kanalwiderstände der Anreicherungs-
Typ-Transistoren Q₂₀ und Q₂₂ in dem Ein-Zustand
bedeutend geringer sind als die Kanalwiderstände
der Transistoren Q₂₁ und Q₂₃ im Ein-Zustand.
Zur Erläuterung des Betriebes sei zunächst auf die erste Eingangsschaltung
eingegangen, die aus den Transistoren Q₂₀ und
Q₂₁ zusammengefügt ist, wobei das Eingangssignal A sich
von L (Niedrigpegel) und H (Hochpegel) ändert. Dabei wird
der Anreicherungs-Typ-Transistor Q₂₀ ausgeschaltet und
der Verarmungs-Typ-Transistor Q₂₁ eingeschaltet. In diesem
Falle wird die Gatekapazität des Transistors Q₂₅ in
der Ausgangsschaltung über den relativ hohen Widerstand
des Verarmungs-Typ-Transistors Q₂₁ aufgeladen. Wenn auf
der anderen Seite das Eingangssignal A sich von H auf L
ändert, wird die Gatekapazität des Transistors Q₂₅ über
den relativ niedrigen Widerstand des Transistors Q₂₀
entladen, da der Transistor Q₂₀ eingeschaltet ist. Eine
ähnliche Wirkung tritt in der zweiten Eingangsschaltung
auf, die aus den Transistoren Q₂₂ und Q₂₃ zusammengesetzt
ist, wobei die Ein- und Aus-Zustände der Anreicherungs-
und Verarmungs-Typ-Transistoren um 180° außer Phase in
bezug auf die erste Eingangsschaltung sind.
Weil die genannten Kanalwiderstände der Transistoren Q₂₁
und Q₂₃ bedeutend größer sind als die der Transistoren
Q₂₀ und Q₂₂, haben die Quellenverbindungspunkt-Signale E und
der entsprechenden Eingangsschaltungen bedeutend geringere
Anstiegszeiten als Abfallzeiten, wie dies klar aus
Fig. 4 ersichtlich ist. Daher wird bei der ersten Eingangsschaltung
die Zeit von der Übergangskante des Eingangssignales
A bis zur Schwellwertspannung (angezeigt
durch eine gebrochene Linie in Fig. 4) des Transistors
Q₂₅ gekreuzt durch das Signal E, welche länger für die
Anstiegskantenübergänge des Signales A als für die fallenden
Kantenübergänge ist. Das gleiche trifft zu für die
zweite Eingangsschaltung in bezug auf die Signale und
. Daher bleibt, wie dies aus Fig. 4 zu sehen ist, beim
Anstiegskantenübergang des Signales A das Signal E unterhalb
der Schwellwertspannung des Transistors Q₂₅, und
zwar für eine bestimmte Zeit, nachdem das Signal unter
den Schwellwertpegel des Transistors Q₂₆ abgesunken bzw.
gefallen ist. Daher wird ein Impuls des Ausgangssignales
F zwischen dem Zeitpunkt, bei dem das Signal auf den L-Pegel
fällt (welches schnell geschieht), und dem Zeitpunkt, bei dem
das Signal E den Schwellwertpegel des Transistors Q₂₅
kreuzt, erzeugt. Ein ähnliches Phänomen tritt beim ansteigenden
Flankenübergang des invertierten Eingangssignales auf.
Um die Impulsbreite der Impulse, die durch die Schaltung
gemäß Fig. 3 erzeugt werden, zu ändern, ist es bloß ausreichend
die Kanalwiderstände der Verarmungs-Typ-Transistoren
Q₂₁ und Q₂₃ zu ändern. Das bedeutet, daß es nicht
notwendig ist, Transistoren hinzuzufügen oder abzuziehen
oder das Schaltungs-Layout zu ändern, um die
Impulsbreite des Ausgangssignales zu ändern. Außerdem
erfordert die Schaltung von Fig. 3 bedeutend weniger
Transistoren als die konventionelle Schaltung
von Fig. 1. Daher ist die erforderliche Chipfläche bei der erfindungsgemäßen
Schaltung bedeutend verringert in bezug
auf die konventionelle Schaltung.
Die Erfindung ist nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der beschriebenen Art beschränkt. Zahlreiche
Änderungen und Modifikationen können in naheliegender
Weise durchgeführt werden, ohne hierbei den Gegenstand
der Erfindung zu verlassen.
Claims (4)
1. Impulserzeugungsschaltung, mit mindestens einer
Eingangsschaltung und einer Ausgangsschaltung,
die jeweils Transistorpaare mit einem
Anreicherungs-Typ-Transistor und einem
Verarmungs-Typ-Transistor aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die Eingangsschaltung zwei voneinander unabhängige Transistoreingangspaare (Q₂₀, Q₂₁ und Q₂₂, Q₂₃) aufweist, von denen das eine Transistoreingangspaar (Q₂₀, Q₂₁) ein Eingangs-Impulssignal (A) und das andere Transistoreingangspaar (Q₂₂, Q₂₃) das invertierte Eingangs-Impulssignal () empfängt.
- b) die Kanalwiderstände der Anreicherungs-Typ- Transistoren (Q₂₀, Q₂₂) geringer als die Kanalwiderstände der Verarmungs-Typ- Transistoren (Q₂₁, Q₂₃) ausgebildet sind, wobei durch die während des Herstellungsprozesses eingestellten Kanalwiderstände der Verarmungs-Typ-Transistoren (Q₂₁, Q₂₃) die Impulsbreite (F) der erzeugten Impulse festgelegt wird,
- c) bei beiden Transistoreingangspaaren (Q₂₀, Q₂₁ und Q₂₂, Q₂₃) jeweils die Senken- Anschlüsse und die Quellen-Anschlüsse der beiden Transistoren miteinander verbunden sind, wobei die Senken-Anschlüsse das Eingangsimpulssignal (A) bzw. das invertierte Eingangsimpulssignal () empfangen und die Gate-Anschlüsse mit den Quellen-Anschlüssen verbunden sind, und
- d) die Ausgangsschaltung (Q₂₄, Q₂₅, Q₂₆) aus einer einzelnen NOR-Gatterkonfiguration gebildet ist, welche die Ausgangssignale der Eingangsschaltungen verarbeitet.
2. Impulserzeugungsschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder der
Transistoren (Q₂₀, Q₂₁, Q₂₂, Q₂₅) ein N-Kanal-
MOS-Transistor ist.
3. Impulserzeugungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Ausgangsschaltung einen Verarmungs-Typ-Transistor
(Q₂₄) und zwei Anreicherungs-Typ-Transistoren
(Q₂₅, Q₂₆) aufweist, die in einer NOR-Gatterkonfiguration
mit einem gemeinsamen Knotenpunkt des
Verarmungs-Typ-Transistors (Q₂₄) und der Anreicherungs-
Typ-Transistoren (Q₂₅, Q₂₆) der Ausgangsschaltung
angeschlossen sind, der mit einem
Ausgangsanschluß (F) gekoppelt ist, und wobei die
Gates der Anreicherungs-Typ-Transistoren (Q₂₅,
Q₂₆) der Ausgangsschaltung die Ausgangssignale der
Eingangsschaltung empfangen.
4. Impulserzeugungsschaltung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder der
Transistoren (Q₂₄, Q₂₅, Q₂₆) ein N-Kanal-MOS-
Transistor ist.
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JP (1) | JPS6182527A (de) |
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