Устройство для последовательного включения источников питания в мдп интегральных схемах

 

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике. Цель изобретения - стабилизация заданного порога включения при увеличении урорня коммутируемого напряжения. Устройство содержит пороговый элемент I, состоящий из четного числа транзисторных цепочек 7. Введение делителя 2 напряжения, нагрузочного элемента 3, инверторов Д и 5 и образование новых функциональных связей увеличивает диапазон рабочих напряжений , повышает чувствительность порога переключения и устраняет влияние разброса конструктивных и технологических факторов элементов интегральной схемы устройства. 2 ил. с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU (и) (50 4 Н 03 К 17/301 17/687

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 и г.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

j) j

36 (21) 4162724/24-21 (22) 16. 12, 86 (46) 30,06. 88. Бюл. Р 24 (72) В.Б.Буй и А.П,Гуменюк (53) 621.382 (088.8) (56) Патент США 11 3602738, кл. Н 03 К 17/00, 31,08,71.

Европейский патент EIIB h» 0085727, кл. Н 03 К 5/24, 17.08.83. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ В ИДП

ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ .(57) Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике. Цель изобретения — стабилизация заданного порога включения при увеличении уровня коммутируемого напряжения.

Устройство содержит пороговый эле" мент 1, состоящий из четного числа транзисторных цепочек 7. Введение делителя 2 напряжения, нагрузочного элемента 3, инверторов 4 и 5 и образование новых функциональных связей увеличивает диапазон рабочих напряжений, повышает чувствительность порога переключения и устраняет влияние разброса конструктивных и технологических факторов элементов интегральной схемы устройства, 2 ил.

140677!

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике и может быть использовано в составе 11ДП интегральных схем с несколькими источниками питания, в частности в электрически стираемых ППЗУ в качестве переключающего устройства, обеспечивающего заданную последовательность подключения источников к внутренним узлам схемы.

Целью изобретения является стабилизация заданного порога включения при увеличении уровня коммутируемого напряжения эа счет увеличения диапазона рабочих напряжений, повышения чувствительности порога переключения и устранения влияния разброса конструктивных и технологических факторов элементов интегральной схемы устрой— ства.

Цель достигается путем введения делителя напряжения, нагруэочного элемента и двух инверторов, которые совместно с пороговым элементом формируют управляющие сигналы с высокой стабильностью точки срабатывания для пер е ключ ения введенного до полнит ельного переключателя высоковольтного источника напряжения, осуществляющего включение по гревышению минималь" но Допустимого значения напряжения и отключение по понижению ниже миниt0

30 мального допустимого значения.

На фиг,i изображена принципиальная схема устройства; на фиг,2 — временные диаграммы напряжений в основных узлах схемы, Устройство содержит пороговь|й элеМент 1, делитель 2 напряжения, нагру- 40 зочный элемент. 3, первый 4 и второй

5 инверторы, переключатель 6, Пороговый элемент 1 состоит иэ четного числа транзисторных цепочек 7, каждая из которых содержит последова- 45 тельно соединенные транзисторы 8 и

9 соответственно первого типа — со встроенным каналом и второго типа с индуцированным каналом. Транзистор. ные цепочки 7 включены между шиной

10 питания порогового элемента и общей шиной 11 устройства, Транзисторные цепочки 7 включены по каскадной схеме, причем точка соединения транзисторов последней транзисторной цепочки является выходом 12 порогового

55 элемента 1, Клемма 13 первого — низковольтного источника напряжения, соединена с затворами транзисторов 8 первого типа четных транзисторных цепочек, а затворы тех же транзисторов нечетных транзисторных цепочек подключены к общей шине 11 устройства, Делитель 2 напряжения выполнен в виде цепочки пяти транзисторов 14

18 первого типа, транзистора 19 второго типа и конденсатор 20. Делитель

2 напряжения включен между шиной 21 второго высоковольтного источника питания и общей шиной 1) устройства.

Выходом 22 делителя 2 напряжения является точка соединения затвора и источника третьего транзистора 16 цепочки, затвора и стока четвертого транзистора 17 цепочки, стока транзистора 19 второго типа и первой обкладки конденсатора 20, который выполнен в виде !!ДП транзисторной структуры, Затворы и истоки остальных транзисторов первого типа цепочки объединены.

Нагруэочный элемент 3 состоит иэ трех транзисторов 23-25 первого типа, включенных последовательно между шиной 2! второго источника питания и шиной 10 питания порогового элемента. Затвор третьего транзистора 25 первого типа соединен с выходом 22 делителя 2 напряжения, а затворы других транзисторов 23 и 24 соединены с истоками.

Первый 4 и второй 5 инверторы состоят из трех транзисторов 26-28 и

29-31 первого типа и одного транзистора 32 и 33 второго типа соответственно. Транзисторы инверторов соединены последовательно и включены между шиной второго источника 21 питания и общей шиной 11 устройства.

Затворы транзисторов 32 и 33 второго типа первого 4 и второго 5 инверторов подключены соответственно к выходу 12 порогового элемента l и точке соединения стока транзистора

32 второго типа и истока третьего транзистора 28 первого типа первого инвертора. С этой точкой соединена также дополнительная выходная клемма 34 устройства "Блокировка работы".

Затворы третьих транзисторов 28 и 31 первого типа обоих инверторов соединены с выходом 22 делителя 2 напряжения, а затворы первых 26 и 29 и вторых 2 7 и 30 транзисторов первого типа инверуоров 4 и 5 соединены с истоками, 1406771

Пере ключа тель 6 состоит из двух транзисторов 35 и 36 первого типа, которые включены между собой последовательно между шиной 21 нторого источника литания и выходной клеммой 37 устройства. При этом затворы этих транзисторов подключены соответственно к истокам первого 29 и второго 30 транзисторов первого типа 10 второго инвертора 5.

На фиг.2 указанные позиции соответстнуют напряжениям в следующих узлах схемы устройства: 38 — на шине

21 второго источника питания, 39 — 15 на клемме 13 первого источника напряжения, 40 — на шине 10 питания порогового элемента I 41 — на выходе 22 делителя 2 напряжения, 42 — на выходе 12 порогового элемента 1, 43 — на 20 дополнительной выходной клемме 34 устройства, 44 — на выходной клемме

3 7 устройства, Устройство работает следующим об- 25 разом.

Когда в исходном состоянии (t

О, фиг,2) первый — низковольтный источник питания, находится во включенном состоянии (ня клемме 13 поло- 30 жительное напряжение, например 5 В)r а источник высоковольтного напряжения выключен (на шине 21 второго источника питания нулевое напряжение) напряжение ня выходной клемме 37 уст35 ройства также отсутствует.

При возрастании потенциала второго высоковольтного источника питания до номинального значения на затворе транзистора 19 за счетделения напряже- 40 ния на пяти последовательно включенных транзисторах 14 — 15 образуется потенциал, близкий к назначению порогоо ного напряжения транзистора второго типа. При этом транзистор 19 находит- 45 ся в предпороговой области, т.е. в проводимости не участнует. Наличие двух транзисторов 14 и 15, ограничивающих ток, протекающий через делитель 2 напряжения, позноляет получить ня выходе 22 этого делителя напряжение, близкое к напряжению низковольтного источника питания, а также получить напряжение между электродами каждого иэ транзисторов 14

55 и 15 близкое к половине общего падения напряжения ня этих транзисторах, что является фактором, гарантирующим надежную работу МДП-транзисторов в диапазоне напряжения питания высоковольтного источника равного, например, 21 В.

При превышении напряжением второго — высоковольтного источника литания, значения порогового напряжения

МДП-транзисторов во внутренних точках.устройства начинает происходить процесс огряботки логических уронней и в момент 2 устанавливаются уровни потенциалон, обеспечивающие выполнение устройством своих функций. В момент времени t напряжение на высоковольтном источнике питания уже превФпает напряжение низковольтного источника питания, и дальнейшее увеличение напряжения ня высоковольтном источнике питания — шине 21, приво, дип к увеличению потенциала на выходной клемме 37 устройства, поскольку ня выходе 12 порогового элемента 1 потенциал находится ня единичном уровне и возрастает, отслеживая возрастание нысоковольтного питания.

Рассмотрим работу устройства при выбросах на источнике высоковольтного напряжения, Пусть, начиная с времени t напряжение превышает допустимое значение. Это приводит к превкппению потенциала затвора транзистора 19 над пороговым напряжением и к стабилизации напряжения на выходе делителя 2 напряжения. Включение затвора транзистора 17 на свой сток приводит к повышению коэффициента стабилизации за счет нелинеиной характеристики транзистора 17, более резкому возрастанию проводимости при повыщечии í lïряжения и, следовательно, к большему падению напряжения о на токостабилизирующем транзисторе

18, Включение конденсатора 20 позволяет понизить дифференциальное сопротивление и отфильтровать потенциал на выходе 22 делителя 2 напряжения от всплесков напряжения с крутыми фронтами.

Рассмотрим работу устройства при понюкении источника низковольтного напряжения (момент времени 1)е Геометрические размеры транзисторов 8 первого типа порогового элемента выбираются такими, чтобы равенство токов транзисторных цепочек 7 достигалось при равенстве напряжения на низковольтном источнике значению минимально допустимому. Тогда уменьшение напряжения ниже минимально

1406771 допустимого на величину чувствительности последовательно включенных цепочек приводит к появлению на выходе

12 порогового элемента уровня "0", Ь

Таким образом, при незначительном отклонении источника низковольтного напряжения ниже значения минимально допустимого навеличину 80 — 120 мВ за счет последовательного усиления потенциалов на затворах транзисторов

9 на выходе 12 формируется полный перепад напряжения, достаточный для срабатывания первого инвертора 4.

Второй инвертор 5 обеспечивает формирование управляющих сигналов с необходимыми уровнями, обеспечиваю" щими полное открытие транзисторов 35 и 36 переключателя 6 при наличии напряжения на низковольтном источнике питания, а также отключение нагрузки от высоковольтного источника напряжейия, Таким образом, предлагаемое устройство пронзводит переключение высоковольтного источника напряжения (включение по превышению напряжения минимально допустимого значения и отключение по понижению ниже минимально допустимого) с высокой стабильностью точки переключения и обладает высокой надежностью к броскам высоковольтного напряжения и большой величиной переключаемого напряжения, Порог включения можно устанавливать на любую величину путем изменения крутизны транзисторов в транзисторных цепочках. 7. Величина зоны срабатывания зависит от общего коэф— фициента усиления цепочек 7 в зоне срабатывания. Чувствительность устройства, т.е. величина зоны срабатывания, разница между напряжением включения и отключения может быть существенно уменьшена путем увеличения числа каскадно включенных транзисторных цепочек 7, Формула изобретения

Устройство для последовательного включения источников питания в МДП . интегральных схемах, содержащее пороговый элемент, состоящий из четного числа транзисторных цепочек, каждая из которых соДержит транзистор первого типа со встроенным каналом и транзистор второго типа с индуци5

55 рованным каналом,. стоки транзисторов первого типа транзисторных цепочек объединены и подключены к шине питания порогового элемента, а истоки транзисторов второго типа подключены к общей шине, затворы транзисторов первого типа нечетных транзисторных цепочек объединены, а затворы транзисторов первого типа четных транзисторных цепочек подключены к клемме первого источника питания, затворы транзисторов второго типа всех транзисторных цепочек, эа исключением ! первой, подключены к стоку транзистора второго типа предыдущей транзисторной цепочки, затвор и сток транзистора второго типа первой транэисторной цепочки объединены, сток транзистора второго типа последней транзисторной цепочки является выходом порогового элемента, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью стабилизации заданного порога включения при увеличении уровня коммутируемого на" пряжения, в устройство дополнительно введен нагрузочный элемент, делитель напряжения, два инвертора и переключатель, причем нагрузочный элемент состоит иэ трех транзисторов первого типа, которые включены между собой последовательно между шиной второго источника питания и шиной питания порогового элемента, затворы пер" вого и второго транзисторов первого типа нагрузочного элемента соединены с истоками тех же транзисторов, а затвор третьего, исток которого подключен к шине питания порогового элемента, — с выходом делителя напряжения, которой выполнен в виде цепочки из пяти транзисторов первого типа, соединенных последовательно и включенных между шиной второго источника питания и общей шиной устройства, конденсатора и транзистора второго типа, которые включены параллельно между точкой соединения третьего и четвертого транзисторов цепочки, являющейся выходом делителя напряжения, и общей шиной устройства, причем затвор транзистора второго типа делителя напряжения соединен с об- щей точкой четвертого транзистора цепочки, затвор и сток которого объединены, н пятого транзистора той же цепочки, причем затворы и истоки у первого, второго, третьего и пятого транзисторов цепочки объединены, а

0677) 2 3 9 tlat 7 Э

Фие. 2

Составитель В.Лементуев

Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Редактор E,Êîï÷à

Заказ 3206/53 Тираж 928

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 14 каждый из инверторов состоит из трех транзисторов первого типа и одного транзистора второго типа, которые соединены между собой последовательно и включены между шиной второго источника питания и общей шиной устройства, причем затворы транзисторов второго типа первого и второго инверторов подключены соответственно к выходу порогового элемента и к дополнительной выходной клемме устройства, которая соединена также со стоком транзистора второго типа первого инвертора, истоки транзисторов второго типа обоих инверторов соединены с общей шиной устройства, затворы третьих транзисторов первого типа обоих инверторов соединены с выходом делителя напряжения, а затворы истоки первых и вторых транзисторов первого типа в каждом инверторе соответственно объединены, переключатель состоит из двух транзисторов первого ти5 па, которые включены последовательно между шиной второго источника питания и выходной клеммой устройства, причем затворы этих транзисторов подключены соответственно к истокам первого и второго транзисторов первого типа второго инвертора, транзисторы первого и второго типов в каждой транзисторной цепочке порогового элемента соединены последовательно, причем точка соединения указаннйх транзисторов последней цепочки порогового элемента является его выходом, а объединенные затворы транзисторов первого типа нечетных тран20 зисторных цепочек порогового элемента подключены к обшей шине устройства.