CN101632226A - 集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成电路(10)，该集成电路(10)至少具有一个用于输入耦合和/或输出耦合电信号，尤其是数字信号的端子(18)以及集成的、配置给所述端子(18)的、用于向所述端子(18)提供电参考电位的参考电位装置(12)。根据本发明提出，所述参考电位装置(12)被构造为－尤其通过一个超越控制过程－是可被转换的。本发明还涉及将所述集成电路用于半导体组件。

Description

集成电路

技术领域

本发明涉及一种集成电路，它具有至少一个用于输入耦合和/或输出耦合电信号，尤其是数字信号的端子以及集成的、配置给该端子的、用于向该端子提供参考电位的参考电位装置。

背景技术

一种在市场上公知的集成电路被实现为半导体组件，并且具有大量的内部端子和外部端子。内部端子被构造为各个在电路中实现的电路元件，例如电阻、电容器或晶体管之间的电导线的节点。外部端子被实现为机电的接口，这些机电的接口通常通过键合线连接或焊球连接使该集成电路与一个印制电路或其他的电元件相连接。为了确保该集成电路的符合规定的功能，希望每个端子在任意时刻都位于一个定义的电位上。由此可以避免例如施加在邻近端子上的、并且可以通过电感耦合或电容耦合传输的电信号的干扰(Einstreuung)。

为此目的，该公知的集成电路在未分配持久和单值的电位或者相应的有用信号的端子上具有参考电位装置。在不存在有用信号的情况下，该参考电位装置将端子置于一个定义的电位上。公知的参考电位装置被实现为上拉电路或者下拉电路。在此情况下，一个端子通过一个高欧姆的电阻与一个更高或更低的电位相连接，以使该端子在不存在有用信号的情况下位于该相应的电位上。一旦有用信号被施加到该端子上，由于上拉电路或下拉电路的高欧姆的耦合，通过该有用信号确定该端子上的电位。由于依赖于高欧姆的电阻，这样实现的参考电位装置需要集成电路上的一定面积，并且不适用于所有类型的端子。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种具有可被用于不同端子的参考电位装置的集成电路。

该任务是通过本文开头所述类型的集成电路解决的，在该集成电路中，参考电位装置被构造为是可转换的。可转换的参考电位装置可以至少在一个第一转换状态(Schaltzustand)和一个第二转换状态之间转换。例如可以在第一转换状态中进行如下设置，即参考电位装置向端子提供一个可预先给定的电位，尤其是一个恒定的供电电压，从而保护该端子免受干扰信号的入射或输入耦合。在第二转换状态中可以进行如下设置，即参考电位装置不向端子提供电位，因为施加在该端子上的有用信号确保了该端子位于一个定义的电位上。在此，该有用信号可以具有一个恒定的、周期性变化的或不规律地变化的信号电平。该有用信号由一个有用信号源产生，该有用信号源在集成电路的可预先给定的工作状态中不提供有用信号。对于这种情况，应当借助参考电位装置进行如下设置，即取代有用信号，使由所述参考电位装置提供的电位位于端子上，以避免不期望的干扰辐射的入射或输入耦合。

在本发明的构型中提出了，参考电位装置具有一个被构造用于输入耦合控制信号的控制输入端，该控制信号被设置用于转换该参考电位装置，以向端子提供参考电位。借助于控制输入端，参考电位装置在不存在有用信号的情况下可以被这样地转换，以使一个可预先给定的电位施加在端子上。控制信号可以从外部输入耦合到集成电路中，有利地，该控制信号在该集成电路中产生。优选地，参考电位装置被这样设置，以使为了引起转换以便提供参考电位，仅需要一个短的电脉冲。特别优选地，参考电位装置被这样设置，以使为了实现转换，不需要电流或至少几乎不需要电流。

在本发明的另外的构型中提出了，参考电位装置具有转换装置，这些转换装置被构造用于根据有用信号的电平向信号输出端可选择地提供参考电位或有用信号。这些转换装置被构造用于根据有用信号的电平在有用信号和参考电位之间进行转换。

在本发明的另外的构型中提出了，转换装置具有一个尤其与有用信号源相连接的信号输入端。因此，转换装置可以在端子上提供有用信号。优选地，转换装置被这样地设置，以使一个施加在信号输入端上的有用信号引起参考电位装置的转换，从而在信号输出端上提供该有用信号。也就是说，转换装置被这样构造，以使有用信号也可以被用作转换装置的控制信号或转换信号，以及可以通过参考电位装置中的当前的逻辑状态的超越控制()来触发转换过程。因此，可以在不存在附加的控制信号的情况下，将参考电位转换到有用信号上。在本发明的一个特别优选的实施方式中提出，在不存在有用信号的情况下自动地转换到参考电位上，而不必为此在参考电位装置的信号输入端上施加控制信号。

在本发明的另外的构型中提出了，转换装置被构造为对于参考电位而言是自保持的。因此，转换装置被这样地设置，以使为了引起该转换装置的转换，控制信号的一个短的转换脉冲就已经足够了。从发生转换的时刻起，就不再需要控制信号了。更确切地说，转换装置被这样设置，以使借助转换进入一个稳定的内部状态，在该状态中，向端子提供参考电位。只有当通过有用信号超越控制参考电位时，才会发生新的转换，以使向端子提供有用信号成为可能。

在本发明的另外的构型中提出了，转换装置具有至少一个场效应晶体管，该场效应晶体管具有一个宽长比小于1，优选地小于1/2，特别优选地小于1/5的控制端子。该场效应晶体管的也被称为栅极端子的控制端子可以被实现为一个第一电流端子(源极端子)和一个第二电流端子(栅极端子)之间的半导体层结构中的多晶硅层区域。在此，宽度-即正交于源极端子和漏极端子之间的连接线的距离-和长度-即源极端子和漏极端子之间的间距-的比值对场效应晶体管的开关特性具有极大的影响。在宽长比小于1时，源极端子和栅极端子之间的间距等于或大于控制端子的宽度。由此，在源极端子和栅极端子之间可以得到一个高的压降，从而以一个小的控制电压就已经可以引起场效应晶体管的开关过程。这是由场效应晶体管的高欧姆设计造成的，因此可以通过输入端上的低欧姆信号重写该场效应晶体管。

在本发明的另外的构型中提出了，转换装置具有一个与非门，该与非门具有至少一个场效应晶体管，该场效应晶体管具有一个宽长比小于1，优选地小于1/2，特别优选地小于1/5的控制端子。在此提出了，与非门的一个第一输入端与信号输入端相连接，并且与非门的一个第二输入端与控制输入端相连接。因此，仅当所有输入端都位于逻辑“高”电平时，该与非门提供一个逻辑“低”信号。通过使用宽长比小于1的场效应晶体管，其输出端为了确保参考电位装置的自保持特性而与其输入端相连接的与非门在出现具有小的信号电平的有用信号时，就已经可以从端子上提供的参考电位被转换到端子上的有用信号。

在本发明的另外的构型中提出了，在信号输入端和与非门的第一输入端之间设置了一个用于翻转有用信号的第一反相器。因此，在有用信号被提供给与非门之前，为了与转换装置的逻辑结构有利地匹配，该有用信号首先被翻转。

在本发明的另外的构型中提出了，信号输出端与第一反相器和与非门的第一输入端之间的一个节点相连接，其中，在该节点和信号输出端之间设置了一个第二反相器。因此确保了已在信号输入端上输入的有用信号在信号输出端上出现时是未被翻转的。只要在信号输入端上没有输入有用信号，那么在信号输出端上就施加了被翻转的第一反相器和与非门的第一输入端之间的节点的电位。

附图说明

本发明其他的优点和特征可以从权利要求以及以下对借助附图示出的优选实施例的描述中得到。在此，附图示出：

图1：具有一个配置有参考电位装置的端子的集成电路的示意性框图，

图2：参考电位装置的示意性框图，

图3：宽长比小于1的场效应晶体管的示意图，

图4：参考电位装置的电路图。

具体实施方式

图1示出了集成电路10的示意性框图，该集成电路被实现为一个未详细示出的半导体晶体上的层结构。通过在半导体晶体上的不同层的结构化，实现了在图1中十分简化地示出的不同的功能区域。所选择的图示仅用于解释功能性的相互关系，不能理解为半导体版图设计的图像。

集成电路10具有多个键合焊盘16，这些键合焊盘16被设置为用于安装未示出的键合线的接触面。借助键合线可以实现将集成电路10电耦合到未详细示出的电路板/印刷电路上。在集成电路10上构造了多个参考电位装置12，这些参考电位装置12被设置用于向端子18提供电参考电位。端子18被实现为在一个键合焊盘16和一个未示出的电路部分之间或者在一个象征性示出的内部端子点30和一个未示出的电路部分之间的内部的电节点。

从键合焊盘16或从内部端子点30出发，设置了以箭头示出的与参考电位装置12的电连接。箭头方向为各个被传输的信号的有效方向。因此，一个施加在键合焊盘16上或者内部端子点上的有用信号可以在参考电位装置12的信号输入端24上被输入，并且从那里开始以以下详细描述的方式被传输到各个端子18。

除了信号输入端24，参考电位装置12还具有一个信号输出端26、一个供电端子20和一个接地端子22。信号输出端26与端子18相连接。供电端子20与一个未示出的电压源相连接。接地端子22位于地电位上。为了控制参考电位装置12，设置了一个控制装置14，该控制装置14可以向参考电位装置12的控制输入端28提供控制信号。

参考电位装置12被这样地设置，以使在信号输入端24上不存在有用信号的情况下，可以向端子18提供一个定义的电位。为此，由控制装置14向参考电位装置12的控制输入端28提供一个控制信号。作为短时间的电脉冲在控制端子28上输入的控制信号引起参考电位装置12的转换，从而参考电位装置在不存在有用信号的情况下可以向端子18提供一个定义的(参考)电位。通过参考电位装置12的自保持设计，为了引起参考电位装置12的转换，仅需要一个控制信号的短的脉冲。从转换到参考电位的时刻起就不必向参考电位装置12输入其他的电信号，以确保向端子18提供参考电位。当在信号输入端24上输入有用信号时，自动地进行参考电位装置12的转换，从而从这个时刻起向端子18提供有用信号。

在图2中以逻辑电路的形式象征性地示出了设置在参考电位装置12中的转换装置。在参考电位装置12中，信号输入端24、信号输出端26和控制输入端28被设置为逻辑接口。信号输入端24可以与一个键合焊盘或者与一个内部端子点相连接，从该键合焊盘或该内部端子点可以提供一个有用信号。控制输入端28与控制装置相连接，从该控制装置可以提供一个控制信号。信号输出端26与端子相连接并且被设置用于向该端子提供参考电位。

在信号输入端24和与非门36之间，一个第一反相器32被接入到有用信号线路52中。在第一反相器32之前实现了一个与与非门36的门电路输出端42相连接的第一节点44，由此形成了一个反馈回路54。在第一反相器44中施加在第一节点44上的信号被翻转。一个第一连接线48从第二节点46延伸到与非门36的第一门电路输入端38上，而一个第二连接线50与一个第二反相器34的输入端端子相连接。该第二反相器34的输出端端子与信号输出端28相连接。

以下描述在节点44、46上可以存在哪些逻辑状态。只要在信号输入端24上没有施加有用信号，那么应当确保在信号输出端26上施加一个定义的电位并且因此在未详细示出的端子上施加一个定义的电位。为了实现这些，在控制输入端28上短时间地施加一个具有逻辑“低”电平的脉冲，该脉冲被传输到第二门电路输入端40上。因为当门电路输入端中的至少一个位于逻辑“低”电平时，与非门36总是随后输出一个具有逻辑“高”电平的输出信号，所以通过控制信号的“低”电平实现了通过与非门36在其门电路输出端42上输出一个逻辑“高”电平。该“高”电平通过反馈回路54反馈到第一节点44上，从而使信号输入端24位于“高”电平上。与此相反，由于通过第一反相器32翻转了施加在节点44上的“高”电平，第一门电路输入端38位于逻辑“低”电平上，并且因此确保了门电路输出端42独立于第二门电路输入端40上的控制信号地保持在逻辑“高”电平上。因此在信号输入端24上不存在有用信号的情况下确保了参考电位装置12的自保持功能，因为现在在控制输入端28上施加的是哪个逻辑状态已不再起任何作用了。此外，通过在第二节点46上存在的“低”电平和第二反相器34，确保了信号输出端26位于逻辑“高”电平上。这表示对于与信号输出端26相连接的端子而言，在不存在有用信号的情况下的优选信号电平，也就是说，端子位于期望的参考电位上。

因为与非门36被弱地确定尺寸，即相应的晶体管具有小于1的宽长比，如示意性地在图3中详细示出的那样，所以可以通过在信号输入端24上施加有用信号可靠地引起参考电位装置12的转换，通过该转换该有用信号可以被传输到信号输出端26上并且在那里供端子使用。

图3示意性地示出了一个场效应晶体管的截面图。该场效应晶体管的被实施为多晶硅层区域的控制端子G(栅极端子)被实现在一个第一电流端子(源极端子)和一个第二电流端子D(漏极端子)之间。在此，这样地选择电流端子之间的间距并且因此这样地选择控制端子G的长度，从而确保宽长比小于1。在此，宽度W大约是控制端子G的长度L的1/6(宽长比为1.6/10)。

在图4中示出了一个参考电位装置12的电路图。由图2已知的功能块，即第一反相器32、第二反相器34和与非门36，通过虚线的框架被彼此分离。两个反相器32、34分别具有多个宽长比被设计为大于1的场效应晶体管56、58、60、70和72。与非门36具有四个弱设计的场效应晶体管62、64、66、68，这些场效应晶体管被实现为宽长比小于1。

控制输入端28与NMOS晶体管68的控制端子G(栅极端子)以及PMOS晶体管62的控制端子G相连接。

通过在控制输入端28上施加一个具有“低”电平的控制信号，PMOS晶体管62将施加在供电端子20上的供电电压接通到第一节点44上。因此第一节点位于一个逻辑“高”电平上。只要在信号输入端24上没有施加有用信号，那么由此NMOS晶体管60的控制端子G位于一个“高”电平上并且被导通(也就是说，电流端子S(源极端子)和电流端子D(漏极端子)之间的电阻成为低欧姆的，并且电流可以流动)。因为NMOS晶体管58的控制端子G长久地位于供电端子20的电位上并且因此同样被导通，并且因为PMOS晶体管56由于施加在信号输入端24上的“高”电平被截止，所以第一门电路输入端38接地并且因此PMOS晶体管64的控制端子G和NMOS晶体管66的控制端子G也接地，即位于一个“低”电平上。由此，PMOS晶体管64导通，而NMOS晶体管66截止。因此第一节点44在没有控制信号的情况下也位于一个“高”电平上，并且参考电位装置12的自保持被确保。在第一门电路输入端38上施加的逻辑“低”电平作为输入信号被传输到第二反相器34，并且在那里被翻转，以使施加在信号输出端26上的输出信号位于一个逻辑“高”电平上。

如果在这种状态中在信号输入端24上施加了一个具有“高”电平的有用信号，那么与前面描述的情况相比，不会发生任何改变，因为该“高”电平已经通过参考电位装置12被预先给定了。

然而，如果在这种状态中在信号输入端24上施加一个具有逻辑“低”电平的有用信号，那么会发生参考电位装置12的转换。引起该转换的原因在于，通过控制输入端G上的“低”电平截止了NMOS晶体管60，并且同时由于控制输入端G上的“低”电平导通了PMOS晶体管56。因此，在第一门电路输入端38上施加了作为“高”电平的供电电压，并且该供电电压被第二反相器34翻转，从而作为输出信号输出一个“低”电平。

附图标号表

10    集成电路

12    参考电位装置

14    控制装置

16    键合焊盘

18    端子(内部节点)

20    供电端子

22    接地端子

24    信号输入端(有用信号)

26    信号输出端(有用信号)

28    控制输入端(控制信号)

30    内部端子点

32    第一反相器

34    第二反相器

36    与非门

38    第一门电路输入端

40    第二门电路输入端

42    门电路输出端

44    第一节点

46    第二节点

48    第一连接线

50    第二连接线

52    有用信号线路

54    反馈回路

56    PMOS(反相器32)

58    NMOS(反相器32)

60    NMOS(反相器32)

62    PMOS(与非门)

64    PMOS(与非门)

66    NMOS(与非门)

68    NMOS(与非门)

70    NMOS(反相器34)

72    NMOS(反相器34)

Claims (11)

1.一种集成电路(10)，该集成电路(10)具有至少一个用于输入耦合和/或输出耦合电信号、尤其是数字信号的端子(18)以及集成的、配置给所述端子(18)的、用于向所述端子(18)提供一参考电位的参考电位装置(12)，其特征在于，所述参考电位装置(12)被构造为是可被转换的。

2.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述参考电位装置(12)具有一被构造用于对一控制信号进行输入耦合的控制输入端(28)，所述控制信号被设置用于转换所述参考电位装置(12)，用于在所述端子(18)上提供一参考电位。

3.根据权利要求1或2所述的集成电路，其特征在于，所述参考电位装置具有转换装置(32，34，36)，所述转换装置被构造用于尤其根据有用信号的一电平向一信号输出端(26)可选择地提供所述参考电位或所述有用信号。

4.根据权利要求3所述的集成电路，其特征在于，所述转换装置(32、34、36)具有一信号输入端(24)，该信号输入端尤其与一有用信号源相连接。

5.根据权利要求4所述的集成电路，其特征在于，所述转换装置(32、34、36)被这样地设置，以使一施加在所述信号输入端(24)上的有用信号尤其通过超越控制引起所述参考电位装置(12)的转换，从而在所述信号输出端(26)上提供所述有用信号。

6.根据以上权利要求中任一项所述的集成电路，其特征在于，所述转换装置(32，34，36)被构造为对于所述参考电位是自保持的。

7.根据权利要求6所述的集成电路，其特征在于，所述转换装置(32，34，36)具有至少一个场效应晶体管，所述场效应晶体管具有一宽长比小于1，优选地小于0.5，特别优选地小于0.2的控制端子(G)。

8.根据权利要求6或7所述的集成电路，其特征在于，所述转换装置(32，34，36)具有一与非门，该与非门具有至少一个场效应晶体管，所述场效应晶体管具有一宽长比小于1，优选地小于0.5，特别优选地小于0.2的控制端子(G)。

9.根据权利要求8所述的集成电路，其特征在于，所述与非门(36)的一第一输入端(38)与所述信号输入端(24)相连接，并且所述与非门(36)的一第二输入端(40)与所述控制输入端(28)相连接。

10.根据权利要求8或9所述的集成电路，其特征在于，在所述信号输入端(24)和所述与非门(36)的第一输入端(38)之间设置了一用于翻转所述有用信号的第一反相器(32)。

11.根据权利要求8或9或10所述的集成电路，其特征在于，所述信号输出端(26)与位于所述第一反相器(32)和所述与非门(36)的第一输入端(38)之间的一节点(46)相连接，其中在该节点(46)和所述信号输出端(26)之间设置了一第二反相器(34)。

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