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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine elektronische Vorrichtung, die eine Schaltung zum Rücksetzen beim Einschalten umfasst, und insbesondere betrifft sie eine Schaltung zum Rücksetzen beim Einschalten zur Bereitstellung eines Signals zum Rücksetzen beim Einschalten in Bezug auf einen Versorgungsspannungspegel der elektronischen Vorrichtung.
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Wenn die Energieversorgung einer elektronischen Vorrichtung eingeschaltet wird, haben typischerweise nicht alle Teile der elektronischen Vorrichtung gleichzeitig einen ausreichend hohen Versorgungsspannungspegel für die Aufnahme des Betriebs. Deshalb ist es notwendig, einen Mechanismus bereitzustellen, der sicherstellt, dass die elektronische Vorrichtung erst dann den Betrieb aufnimmt, wenn der Versorgungsspannungspegel hoch genug ist. Eine derartige Überwachungs- und Steuerfunktion wird durch Schaltungen zum Rücksetzen beim Einschalten durchgeführt. Ein Beispiel einer Schaltung zum Rücksetzen beim Einschalten ist in der
US-Patentschrift 5 396 115 beschrieben. Diese für das Rücksetzen beim Einschalten verwendete Schaltung nach dem Stand der Technik ist jedoch recht komplex und hat eine Leistungsaufnahme, die für aktuelle Anwendungen mit geringer Leistungsaufnahme zu hoch ist.
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Aus der
US 6137324 ist bereits eine einfache POR-Schaltung bekannt, die eine Arbeitsstromerzeugungsstufe mit zwei Stromspiegeln sowie eine Ausgangsstufe umfasst. Die bekannte Ausgangsstufe weist zwei in Reihe geschaltete Transistoren auf, an deren Verbindungspunkt der POR-Ausgangsknoten liegt.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Vorrichtung mit einer Schaltung zum Rücksetzen beim Einschalten bereitzustellen, die weniger Chipfläche und weniger Strom verbraucht als Lösungen nach dem Stand der Technik.
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Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine elektronische Vorrichtung bereit, die eine integrierte Schaltung zur Bereitstellung eines Signals zum Rücksetzen beim Einschalten in Bezug auf einen Versorgungsspannungspegel zur Versorgung der elektronischen Vorrichtung mit Strom umfasst. Die integrierte Schaltung umfasst eine Arbeitsstromerzeugungsstufe. Die Arbeitsstromerzeugungsstufe hat einen ersten Stromspiegel. Die Schaltung umfasst ebenfalls eine Ausgangsstufe mit einem ersten MOS-Transistor, einem zweiten MOS-Transistor und einem dritten MOS-Transistor, die in Reihe geschaltet sind. Die Ausgangsstufe stellt zwischen dem zweiten MOS-Transistor und dem dritten MOS-Transistor einen POR-Ausgangsknoten bereit. Des Weiteren sind ein Gate des zweiten MOS-Transistors und ein Gate des dritten MOS-Transistors miteinander und mit dem ersten Stromspiegel gekoppelt, um einen Strom durch den dritten MOS-Transistor zuzulassen, wenn der Versorgungsspannungspegel der integrierten Schaltung über einem ersten MOS-Transistor-Schwellspannungspegel liegt, und einen Strom durch den zweiten MOS-Transistor nur dann zuzulassen, wenn der Versorgungsspannungspegel gleich ist wie oder höher ist als die Summe des ersten MOS-Transistor-Schwellwerts und eines zweiten MOS-Transistor-Schwellspannungspegels. Eine Arbeitsstromerzeugungsstufe ist mit der Versorgungsspannung gekoppelt und wird aus einer Stromspiegelanordnung gebildet, die so eingerichtet ist, dass sie einen Arbeitsstrom erzeugt. Die Ausgangsstufe ist mit der Arbeitsstromerzeugungsstufe gekoppelt und hat einen Ausgangsknoten, der das Signal zum Rücksetzen beim Einschalten bereitstellt (einen POR-Ausgangsknoten), wobei sich der Ausgangsknoten zwischen dem zweiten und dem dritten MOS-Transistor befindet. Gate-Anschlüsse des zweiten und des dritten MOS-Transistors sind miteinander und mit der Arbeitsstromerzeugungsstufe verbunden; d. h. der erste Stromspiegel ist mit einem die Gates des zweiten und des dritten MOS-Transistors miteinander verbindenden Knoten verbunden. Diese Anordnung sorgt dafür, dass nur dann Strom durch den dritten Transistor fließen darf, wenn der Pegel der Versorgungsspannung über einem ersten MOS-Transistor-Schwellspannungspegel liegt. Ebenso darf Strom nur dann durch den zweiten MOS-Transistor in der Ausgangsstufe fließen, wenn die Versorgungsspannung einen Pegel hat, der höher ist als oder gleich ist wie der erste MOS-Transistor-Schwellwert plus einem zweiten MOS-Transistor-Schwellspannungspegel. Die vorliegende Erfindung stellt eine Schaltung bereit, die so eingerichtet ist, dass sie ein POR-Signal bereitstellt, wenn der Versorgungsspannungspegel zwei Schwellwerte, nämlich einen NMOS-Schwellspannungspegel und einen PMOS-Schwellspannungspegel, überschreitet. Der erste Schwellspannungspegel wird innerhalb der Arbeitsstromerzeugungsstufe bestimmt. Erst wenn die Versorgungsspannung den ersten Schwellspannungspegel überschreitet, nimmt die Arbeitsstromerzeugungsstufe den Betrieb auf, d. h. sie beginnt mit der Erzeugung einer äußerst geringen Arbeitsstrommenge. Der Grund hierfür ist der Stromspiegel in der Arbeitsstromerzeugungsstufe, der einen Spannungsabfall von zumindest einem ersten Schwellspannungspegel benötigt. Entsprechend legt die Arbeitsstromerzeugungsstufe den ersten Schwellwert selbst fest. Wenn eine kleine Arbeitsstrommenge erzeugt wird, wird der Ausgangsstufe ebenfalls eine gespiegelte Version des Arbeitsstroms zugeführt. Folglich fließt ein Strom durch den dritten MOS-Transistor, und der POR-Ausgangsknoten schwingt sich auf einen Versorgungsspannungspegel, z. B. auf Massepegel, ein. Das heißt, dass der POR-Ausgangsknoten bereits bei einem äußerst niedrigen Versorgungsspannungspegel, der nur etwas über dem ersten Schwellspannungspegel liegt (z. B. der NMOS-Schwellspannung einer typischen CMOS-Technologie), einen festgelegten Zustand hat und das POR-Ausgangssignal bereits festgelegt ist. Wenn die Versorgungsspannung weiter auf einen Versorgungsspannungspegel erhöht wird, der gleich der Summe des ersten Schwellspannungspegels und eines zweiten Schwellspannungspegels (z. B. des PMOS-Schwellspannungspegels der CMOS-Technologie) ist, wird der zweite MOS-Transistor in der Ausgangsstufe durchgeschaltet, und es kann ein Strom durch die Kanäle des ersten, des zweiten und des dritten MOS-Transistors fließen. Entsprechend wird der zweite Schwellwert in der Ausgangsstufe durch Verwendung des zweiten MOS-Transistors bestimmt. Da das Gate des zweiten MOS-Transistors mit dem Stromspiegel in der Stromerzeugungsstufe gekoppelt ist, bauen der Stromspiegel und der zweite MOS-Transistor zusammen einen gemeinsamen Spannungsabfall aus einer Summe eines ersten und eines zweiten Schwellspannungspegels (d. h. zum Beispiel der Summe eines NMOS- und eines PMOS-Schwellspannungspegels) auf, bevor beide Transistoren einen Strom zulassen. Sobald der Strom durch die Ausgangsstufe fließt, ist der erste MOS-Transistor ebenfalls leitend. Wenn der erste MOS-Transistor so dimensioniert ist, dass er etwas mehr Strom bereitstellt als der dritte MOS-Transistor abführen kann, steigt der Spannungspegel an dem POR-Ausgangsknoten an. Hierdurch wird dafür gesorgt, dass das POR-Ausgangssignal von niedrigem Logikpegel („LOW”) auf hohen Logikpegel („HIGH”) wechselt, wenn der Versorgungsspannungspegel über den beiden CMOS-Schwellspannungspegeln liegt. Die elektronische Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung spart eine erhebliche Strommenge und Chipfläche ein, da die Arbeitsstromerzeugungsstufe so eingerichtet ist und so verwendet wird, dass sie den ersten MOS-Schwellspannungspegel in den gesamte Vorgang einbringt, der dann mit einem anderen MOS-Schwellwert eines MOS-Transistors in der Ausgangsstufe vereint wird. Diese Kombination und dieses Zusammenwirken der Arbeitsstromstufe und der Ausgangsstufe führen dazu, dass die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen einen höheren Leistungswirkungsgrad hat und eine geringere Chipfläche einnimmt. Die Arbeitsstromerzeugungsstufe verbraucht lediglich eine äußerst geringe Strommenge, und die gesamte Schaltung benötigt zusätzlich zu der für die Ausgangsstufe benötigten Leistung lediglich einen geringen Anteil an zusätzlicher Leistung. Somit stellt die vorliegende Erfindung eine elektronische Vorrichtung mit einer Schaltung zum Rücksetzen beim Einschalten bereit, die eine äußerst geringe Leistungsaufnahme hat und ebenfalls Platz auf der integrierten Schaltung einspart.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst der erste Stromspiegel eine als Diode geschaltete MOS-Transistorvorrichtung, die selbst eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten MOS-Transistoren umfasst. Ein vierter MOS-Transistor ist mit einem Gate mit dem POR-Ausgangsknoten und parallel mit zumindest einem aus der Reihe von MOS-Transistoren der als Diode geschalteten MOS-Transistorvorrichtung gekoppelt, um den Arbeitsstrom zu verringern, wenn ein Spannungspegel des POR-Ausgangsknotens gleich ist wie oder höher ist als der erste MOS-Transistor-Schwellspannungspegel. In dem ersten Stromspiegel wird eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten MOS-Transistoren bereitgestellt, und diese sind parallel mit dem vierten MOS-Transistor in der Ausgangsstufe geschaltet. Der Gate-Anschluss des vierten MOS-Transistors ist mit dem Ausgangsknoten verbunden, der das Signal zum Rücksetzen beim Einschalten bereitstellt. Wenn die Spannung an dem POR-Ausgangsknoten (die Rücksetzspannung beim Einschalten) höher ist als oder gleich ist wie der erste MOS-Transistorschwellwert, wird der vierte MOS-Transistor leitend und der zumindest eine Transistor aus der Mehrzahl von MOS-Transistoren wird durch den vierten MOS-Transistor umgangen. Dies beeinflusst jedoch die Arbeitsstromerzeugungsstufe und verringert den in der Arbeitsstromstufe erzeugten Arbeitsstrom als Reaktion auf den Spannungspegel des POR-Ausgangsknotens.
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Die Folge ist, dass die POR-Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Hysterese bereitstellt. Erst wenn der Spannungspegel an dem POR-Ausgangsknoten die Summe der beiden MOS-Schwellspannungspegel überschreitet, wechselt der POR-Ausgang auf hohen Logikpegel, und der Arbeitsstrom aus der Arbeitsstromerzeugungsstufe wird angepasst. Wenn der Versorgungsspannungspegel jedoch wieder abfällt, sorgt der verringerte Arbeitsstrom aus der Arbeitsstromerzeugungsstufe dafür, dass der Spannungspegel an dem POR-Ausgangsknoten einen Pegel erreichen muss, der niedriger ist als bei einer ansteigenden Versorgungsspannung. Wiederum wirkt die Ausgangsstufe direkt mit der Arbeitsstromerzeugungsstufe zusammen, und dies spart Leistung und Chipfläche ein und stellt eine äußerst kleine und effiziente Schaltung bereit.
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Das Grundprinzip der Hysterese sollte wie folgt verstanden werden. Der dritte Transistor und der erste Transistor arbeiten im Grunde als zwei Stromquellen, die miteinander konkurrieren. Der POR-Ausgangsknoten ist ein Knoten mit hoher Impedanz. Der dritte Transistor wird vor dem ersten Transistor leitend. Der erste Transistor ist jedoch so konfiguriert, dass er mehr Strom als der dritte Transistor bereitstellt, wenn beide Transistoren im Wesentlichen leitend sind. Bei einer ansteigenden Versorgungsspannung gibt es einen Punkt, an dem der erste Transistor ausreichend leitend ist (die Drain-Source- und Gate-Source-Spannungen steigen an, und der zweite Transistor ist ebenfalls leitend), um den entsprechenden Strom bereitzustellen. Da der dritte Transistor nicht dieselbe Strommenge abführen kann, steigt der Spannungspegel an dem POR-Ausgangsknoten an. Schließlich erreicht der Spannungspegel an dem POR-Ausgangsknoten den Versorgungsspannungspegel, wodurch der erste Transistor gesperrt wird (d. h. wenn die Drain-Source-Spannung des ersten Transistors zu gering wird). Wenn der vierte Transistor leitend ist, wird der Arbeitsstrom aus der Arbeitsstromerzeugungsstufe verringert. Hierdurch wird der Auslösepunkt auf einen niedrigeren Versorgungsspannungspegel verlagert, bei dem der Spannungspegel an dem POR-Ausgangsknoten umschaltet. Entsprechend ist der erste Transistor bei abfallender Versorgungsspannung in der Lage, den niedrigeren Strom selbst bei einem niedrigeren Versorgungsspannungspegel als bei einer ansteigenden Versorgungsspannung bereitzustellen, wenn der vierte Transistor nicht leitend ist.
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Die Mehrzahl von MOS-Transistoren des Stromspiegels kann MOS-Einheitstransistoren umfassen, die jeweils dasselbe Breiten/Längenverhältnis haben, und der dritte Transistor kann eine Mehrzahl von in Reihe gekoppelten MOS-Einheitstransistoren umfassen, die auf die MOS-Einheitstransistoren des Stromspiegels abgestimmt sind. Alle der die Stromspiegelstufe bildenden Transistoren können dann dasselbe Breiten/Längenverhältnis haben. Der dritte MOS-Transistor in der Ausgangsstufe kann dann tatsächlich aus mehreren in Reihe geschalteten Transistoren gebildet werden, was es ermöglicht, den dritten Transistor leicht auf den in Reihe geschalteten Einheitstransistor in der Stromspiegelstufe abzustimmen. Die Abstimmung der Transistoren aufeinander auf diese Weise ermöglicht die Realisierung eines recht genauen Stromverhältnisses.
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Vorzugsweise umfasst der Stromspiegel einen fünften MOS-Transistor, der mit einem Gate mit einem Gate der als Diode geschalteten MOS-Transistorvorrichtung gekoppelt ist, und der fünfte MOS-Transistor umfasst zwei in Reihe gekoppelte MOS-Einheitstransistoren, wobei die als Diode geschaltete MOS-Transistorvorrichtung des Stromspiegels vier MOS-Einheitstransistoren umfasst, und der dritte MOS-Transistor drei MOS-Einheitstransistoren umfasst, und der vierte MOS-Transistor parallel mit einem MOS-Einheitstransistor der als Diode geschalteten MOS-Transistorvorrichtung gekoppelt ist. Die Stromspiegelstufe kann ebenfalls einen zusätzlichen fünften Transistor umfassen, dessen Gate-Anschluss mit dem Gate der als Diode geschalteten MOS-Transistorvorrichtung zusammengeschaltet ist. Eigentlich kann der fünfte Transistor tatsächlich zwei miteinander in Reihe geschaltete MOS-Transistoren umfassen, die beide Einheitstransistoren mit demselben Breiten/Längenverhältnis sein können. Vier in Reihe geschaltete MOS-Einheitstransistoren können dann für die Bildung der als Diode geschalteten, in der Stromspiegelstufe bereitgestellten MOS-Transistorvorrichtung verwendet werden. Ebenso kann der dritte MOS-Transistor in der Ausgangsstufe aus drei Einheitstransistoren gebildet werden, die jeweils dasselbe Breiten/Längenverhältnis haben. Der vierte MOS-Transistor in der Ausgangsstufe ist dann parallel mit einem der Einheitstransistoren geschaltet, die die als Diode geschaltete MOS-Transistorvorrichtung bilden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der untenstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
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1 einen vereinfachten Schaltplan einer elektronischen Vorrichtung, die eine Schaltung zum Rücksetzen beim Einschalten gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst;
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2 einen vereinfachten Schaltplan einer elektronischen Vorrichtung, die eine Schaltung zum Rücksetzen beim Einschalten gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst; und
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3 einen Graphen der positiven Versorgungsspannung als Zeitfunktion, der die Rücksetzspannungen in einer elektronischen Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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1 zeigt eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Eine Arbeitsstromerzeugungsstufe BCG hat einen ersten Stromspiegel CM1, der einen als Diode geschalteten NMOS-Transistor MD und einen weiteren Transistor M5 umfasst. Ein Widerstand R ist zwischen die Source des Transistors M5 und Masse gekoppelt. Der erste Stromspiegel CM1 ist mit einem zweiten Stromspiegel CM2 gekoppelt. Der zweite Stromspiegel umfasst einen PMOS-Transistor M6, der einen Gate-Anschluss mit dem Gate-Anschluss eines weiteren PMOS-Transistors M7 verbunden hat. Die Source-Anschlüsse der Transistoren M6 und M7 in der Arbeitsstromerzeugungsstufe BCG sind mit dem Versorgungsspannungsabgriff Vcc verbunden. Die Transistoren M6 und M7 bilden einen Stromspiegel. Der Teil BCG der Schaltung ist eine typische Arbeitsstromerzeugungsstufenkonfiguration. Eine Ausgangsstufe OS ist zwischen den Versorgungsspannungsabgriff Vcc und Masse geschaltet und ist ebenfalls mit der Arbeitsstromerzeugungsstufe gekoppelt. Die Ausgangsstufe OS wird aus einem ersten PMOS-Transistor M1, der einen Gate-Anschluss an die zusammengeschalteten Gates der Transistoren M6 und M7 in dem Stromspiegel angeschlossen hat, und einem zweiten PMOS-Transistor M2 gebildet, der in Reihe mit dem Transistor M1 geschaltet ist und seinen Gate-Anschluss an den Ausgang der Arbeitsstromstufe an dem Drain-Anschluss des Transistors M7 angeschlossen hat. Ein NMOS-Transistor M3 ist in Reihe mit den Transistoren M1 und M2 geschaltet und hat seinen Gate-Anschluss mit dem des Transistors M2 in dem ersten Stromspiegel der Arbeitsstromerzeugungsstufe verbunden. Die Ausgangsstufe OS hat einen Ausgangsknoten zum Rücksetzen beim Einschalten POROUT, der an der Zusammenschaltung der Drain-Anschlüsse der Transistoren M2 und M3 bereitgestellt wird. Eine Zusammenschaltung des Gates des Transistors M5 und des Gate- und des Drain-Anschlusses des Transistors MD der Arbeitsstromerzeugungsstufe BCG ist mit dem Drain des Transistors M7 in dem zweiten Stromspiegel CM2 und ebenfalls mit den Gate-Anschlüssen der Transistoren M2 und M3 in der Ausgangsstufe OS verbunden. Der Source-Anschluss des Transistors MD ist direkt mit Masse verbunden, und der Source-Anschluss des Transistors M5 ist über einen Widerstand R mit Masse verbunden. Der Drain-Anschluss des Transistors M5 ist mit dem des als Diode geschalteten Transistor M6 in dem zweiten Stromspiegel CM2 verbunden.
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Im Betrieb funktioniert die Schaltung nicht, wenn die Versorgungsspannung Vcc niedriger als die Schwellspannung VTHN des Transistors MD in der Arbeitsstromerzeugungsstufe BCG und niedriger als die Schwellspannung VTHP des Transistors M2 in der Ausgangsstufe OS ist (Vcc < VTHN und Vcc < VTHP), und der Ausgang an dem Ausgangsknoten POROUT ist auf niedrigem Logikpegel.
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Wenn die Versorgungsspannung Vcc niedriger als die Summe der Schwellspannung VTHN des Transistors MD in der Arbeitsstromerzeugungsstufe und der Schwellspannung VTHP des Transistors M2 in der Ausgangsstufe OS aber höher als die Schwellspannung VTHN des Transistors MD in der Arbeitsstromerzeugungsstufe und höher als die Schwellspannung VTHP der Schwellspannung des Transistors M2 in der Ausgangsstufe OS einzeln ist (Vcc < (VTHN + VTHP) und Vcc > VTHN und Vcc > VTHP), beginnt die Arbeitsstromerzeugungsstufe zu arbeiten und erzeugt einen Arbeitsstrom Ibias. Da die Versorgungsspannung Vcc nicht ausreichend hoch ist, ist die Gate-Source-Spannung des PMOS-Transistors M2 in der Ausgangsstufe OS, die als Schalter arbeitet, niedriger als die Schwellspannung VTHP des Transistors M2, und der Transistor M2 ist gesperrt. Der Transistor M3 wird auf Grund des an seinem Gate-Anschluss angelegten Arbeitsstroms Ibias durchgeschaltet („ON”) und versucht, Strom zu spiegeln. Eine kleine Strommenge kann über M6 und M7 an M1 gespiegelt werden, aber M2 ist noch immer nicht leitend, und der Strom ist niedriger als der von M3 bereitgestellte Strom. In dieser Situation kann M3 mehr Strom ziehen als M1 und M2 bereitstellen können, und der Ausgangsknoten POROUT wird auf Massepegel gehalten.
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Wenn die Versorgungsspannung Vcc höher als die Summe der Schwellspannung VTHN des Transistors MD in der Arbeitsstromerzeugungsstufe und der Schwellspannung VTHP des Transistors M2 in der Ausgangsstufe OS wird (Vcc > (VTHN + VTHP)), wird der Transistor M2 in der Ausgangsstufe OS durchgeschaltet, wodurch es dem als Stromquelle agierenden Transistor M1 ermöglicht wird, dem Ausgangsknoten POROUT mehr Strom bereitzustellen. Der Transistor M3 ist so dimensioniert, dass der durch den Transistor M3 in der Ausgangsstufe OS erzeugte Strom niedriger als der dem Ausgangsknoten POROUT durch den Transistor M1 zugeführte Strom ist (zum Beispiel um Faktor 4). Hierdurch wird die Spannung an dem Ausgangsknoten POROUT auf den Versorgungsspannungspegel Vcc gezogen, und an dem Ausgangsknoten POROUT wird ein Signal zum Rücksetzen beim Einschalten erzeugt. Die gesamte Schaltung hat drei Zweige, zwei für den Arbeitsstromerzeuger BCG und einen für die Ausgangsstufe OS. Dies führt zu einem extrem hohen Wirkungsgrad und einer extrem hohen Flächeneffizienz der Schaltung. Das direkte Zusammenwirken zwischen der MD, M5, M6, M7 und R umfassenden Arbeitsstromerzeugungsstufe BCG und der M3, M1 und M2 umfassenden Ausgangsstufe OS stellt eine höchst effiziente Lösung für eine POR-Schaltung bereit.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Die in 2 gezeigte Schaltung ist beinahe identisch mit der in 1 gezeigten, außer, dass der als Diode geschaltete Transistor MD in der Arbeitsstromerzeugungsstufe hier aus vier in Reihe geschalteten Einheits-NMOS-Transistoren mit zusammengeschalteten Gate-Anschlüssen gebildet wird. Der Transistor M5 wird aus zwei in Reihe geschalteten Einheits-NMOS-Transistoren mit zusammengeschalteten Gate-Anschlüssen gebildet, und der Transistor M3 in der Ausgangsstufe OS wird aus drei in Reihe geschalteten Einheits-NMOS-Transistoren gebildet, die ebenfalls zusammengeschaltete Gate-Anschlüsse haben. Mit ,Einheits'-Transistoren ist gemeint, dass alle der in Reihe geschalteten Transistoren dasselbe Breiten/Längenverhältnis haben, was bedeutet, dass sie einfach aufeinander und auf die anderen Transistoren in dem Stromspiegel, der die gleichen Einheitstransistoren hat, abgestimmt werden können. Des Weiteren hat ein zusätzlicher NMOS-Transistor M4 seinen Gate-Anschluss mit dem POR-Ausgangsknoten POROUT verbunden und ist parallel mit einem der in Reihe geschalteten NMOS-Transistoren geschaltet, die den Transistor MD in der Arbeitsstromerzeugungsstufe bilden. Der Transistor M4 wird bereitgestellt, um den Arbeitsstrom Ibias in der Arbeitsstromerzeugungsstufe BCG zu verringern, wenn der Spannungspegel des POR-Ausgangsknotens POROUT gleich ist wie oder höher ist als der Schwellspannungspegel VTHN des Transistors MD. Der Grund dafür ist, dass das Parallelschalten des Transistors M4 mit zumindest einem der in Reihe geschalteten Transistoren, die den Transistor MD bilden, und das Koppeln des Gate-Anschlusses des Transistors M4 mit dem Ausgangsknoten POROUT dazu führt, dass die Gate-Spannung des Transistors MD (Knoten N1) von dem Ausgangszustand (der Spannung an dem Ausgangsknoten POROUT) abhängt. Diese Konfiguration stellt eine Hysterese des POR-Ausgangssignals bereit. Es werden dann unterschiedliche erste und zweite Rücksetzspannungspegel VRESET1 bzw. VRESET2 bereitgestellt, wenn die Energieversorgungsspannung Vcc ansteigt oder abfällt. Dies ist in 3 gezeigt, die einen Graphen der Versorgungsspannung Vcc als Zeitfunktion darstellt.
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Die Transistoren M1 und M3 funktionieren als Stromquellen, und führe in zueinander konkurrierender Weise Strom zu und ab. Der POR-Ausgangsknoten ist deshalb ein Knoten mit hoher Impedanz. Bei einer ansteigenden Versorgungsspannung Vcc wird der dritte Transistor M3 vor dem ersten Transistor M1 leitend. Deshalb wird der POR-Ausgangsknoten auf Masse heruntergezogen. Der erste Transistor M1 ist jedoch allgemein so konfiguriert, dass er mehr Strom bereitstellt als der dritte Transistor M3 abführen kann (d. h. IM3 < IM1), wenn beide Transistoren M1, M3 leitend sind und M2 durchgeschaltet ist. Wenn die Versorgungsspannung Vcc hoch genug ist, wird der erste Transistor M1 durchgeschaltet (die Drain-Source- und die Gate-Source-Spannung steigen an, und der zweite Transistor M2 ist ebenfalls leitend), um den entsprechenden Strom IM1 bereitzustellen. Da der dritte Transistor M3 nicht dieselbe Strommenge abführen kann, steigt der Spannungspegel an dem POR-Ausgangsknoten an. Schließlich erreicht der Spannungspegel an dem POR-Ausgangsknoten den Versorgungsspannungspegel Vcc, wodurch der erste Transistor M1 gesperrt wird (d. h. wenn die Drain-Source-Spannung des ersten Transistors zu gering wird). Der Auslösepunkt ist als VRESET1 festgelegt. Wenn POROUT auf hohem Logikpegel ist, wird der vierte Transistor M4 leitend, und der Arbeitsstrom Ibias aus der Arbeitsstromerzeugungsstufe BCG wird verringert. Hierdurch wird der Auslösepunkt (an dem der Knoten POROUT von hohem Logikpegel auf auf niedrigen Logikpegel umschaltet) auf einen niedrigeren Versorgungsspannungspegel Vcc = VRESET2 verlagert. Entsprechend ist der erste Transistor M1 bei abfallender Versorgungsspannung Vcc noch immer in der Lage, den (niedrigeren) Strom bis zu einem niedrigeren Versorgungsspannungspegel Vcc = VRESET2 als bei einer ansteigenden Versorgungsspannung Vcc bereitzustellen, wenn der vierte Transistor M4 nicht leitend ist. Ein leitender Transistor M4 verringert Ibias und ebenso IM3. Deshalb wird die Bedingung IM1 > IM3 selbst für niedrigere Versorgungsspannungspegel aufrechterhalten.
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Das Verhältnis zwischen dem Transistor MD und M5 ist größer, wenn der Ausgang auf niedrigem Logikpegel ist (Faktor 2 im Vergleich zu Faktor 1,5, wenn der Ausgang auf hohem Logikpegel ist), da effektiv vier in Reihe geschaltete Transistoren im Transistor MD vorhanden sind, wenn der Ausgang auf niedrigem Logikpegel ist, im Vergleich zu drei, wenn der Ausgang auf hohem Logikpegel ist, wodurch das effektive Breiten/Längenverhältnis des Transistors MD verringert und dessen Gate-Spannung erhöht werden. Die beiden Auslösepunkte VRESET1 und VRESET2 erhält man dann entsprechend durch VGSN (rise) + VTHP = VRISE bzw. VGSN (fall) + VTHP = VFALL, wobei VGSN die Gate-Source-Spannung des Transistors MD ist. Die Differenz zwischen den Rücksetzsignalen VRESET1 und VRESET2 ist dann die Hysteresespannung VHYST. Das Ausgangssignal von dem POR-Ausgangsknoten POROUT ist in 3 mit einer gestrichelten Linie gezeigt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist diese nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, und dem Fachmann fallen zweifellos weitere Alternativen ein, die innerhalb des beanspruchten Schutzumfangs der Erfindung liegen.
