DE10342358B3 - Schalter - Google Patents

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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K17/06Modifications for ensuring a fully conducting state
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    • H03K17/689Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit

Abstract

Ein Schalter umfasst einen Eingang (100), einen Ausgang (108) und einen Stromspiegel, der zwischen den Eingang (100) und den Ausgang (108) geschaltet ist. Der Stromspiegel umfasst einen ersten Transistor (HP1) mit einem ersten Anschluss (S), der mit dem Eingang (100) verbunden ist, einem zweiten Anschluss (D) zum Empfangen eines Stroms (I) und einem Steueranschluss (G), der mit dem zweiten Anschluss (D) verbunden ist, und einen zweiten Transistor (HP2) mit einem ersten Anschluss (S), der mit dem Eingang (100) verbunden ist, einem zweiten Anschluss (D), der mit dem Ausgang (108) verbunden ist, und einem Steueranschluss (G), der mit dem Steueranschluss (G) des ersten Transistors (HP1) verbunden ist. Ferner ist ein erstes Schaltelement (HN2) vorgesehen, das zwischen den zweiten Anschluss (D) des zweiten Transistors (HP2) des Stromspiegels und einen Bezugspotentialanschluss (104) geschaltet ist. Eine Potentialeinstelleinrichtung (110) ist vorgesehen, um den Steueranschluss (G) des zweiten Transistors (HP2) des Stromspiegels auf ein Potential unterhalb eines Bezugspotentials einzustellen, wenn eine durch den Schalter zu schaltende Spannung kleiner oder gleich ist als eine dem zweiten Transistor (HP2) des Stromspiegels zugeordnete Schwellenspannung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schalter, und hier insbesondere auf einen Schalter zum Schalten oder eine Einrichtung zum Anlegen von verschiedenen Spannungen von einer Spannungsquelle an eine EEPROM-Schaltung.
  • In EEPROM-Schaltungen müssen zum Programmieren hohe Spannungen an bestimmte, durch ein Programmiermuster auszuwählende Schaltungsteile im Inneren des EEPROMs durchgeschaltet werden. Soll dies ohne Verwendung teuerer Hochvolt-Bauelemente geschehen, also unter Vermeidung solcher Elemente, die durch kostenspielige Prozessmodifikationen derart beschaffen sind, dass sie die hohen Programmierspannungen bearbeiten können, so folgt alleine daraus bereits ein erheblicher schaltungstechnischer Aufwand.
  • Erschwerend kommt bei manchen Anwendungen hinzu, dass das EEPROM beim Betrieb bzw. beim Testen der Schaltung auch bei sehr kleinen Betriebsspannungen, beispielsweise von nur 1,5V, voll funktionsfähig sein muss.
  • Anhand der 1 wird ein herkömmlicher Schalter näher beschrieben. Dieser Schalter umfasst einen Eingang 100, der mit einem Anschluss 102 einer Spannungsquelle U verbindbar ist, wobei die Spannungsquelle U zwischen den Anschluss 102 und einen Bezugspotentialanschluss 104, z.B. 0V oder Masse geschaltet ist. Der Schalter umfasst einen ersten PMOS-Transistor HP1 und einen zweiten PMOS-Transistor HP2, die in einer Stromspiegelkonfiguration verschaltet sind und deren Gate- oder Steueranschluss G über die Leitung GL verbunden sind. Die Source- oder ersten Anschlüsse S der PMOS-Transistoren HP1 und HP2 sind mit der Leitung L verbunden, die ihrerseits mit dem Eingang 100 verbunden ist. Der Drain- oder zweite Anschluss D des ersten PMOS-Transistors HP1 des Stromspiegels ist mit einem Anschluss 106 verbunden, und zwischen den Anschluss 106 und das Bezugspotential 104 ist eine Stromquelle I geschaltet. Ferner sind, wie bei Stromspiegelschaltungen üblich, der Gate-Anschluss G und der Drain-Anschluss D des ersten PMOS-Transistors HP1 miteinander verbunden. Der Drain- oder zweite Anschluss D des zweiten PMOS-Transistors HP2 ist mit einem Ausgang 108 bzw. CG des Schalters verbunden, an den ein Verbraucher V anschließbar ist.
  • Ferner ist zwischen den Drain-Anschluss D des zweiten PMOS-Transistors HP2 und zwischen das Bezugspotential 104 ein Schaltelement in Form eines NMOS-Transistors HN2 geschaltet. Der Gate- oder Steueranschluss G des NMOS-Transistors HN2 empfängt ein Signal AUS, abhängig von dem der NMOS-Transistor HN2 durchgeschaltet wird oder nicht, also dem Drain-Anschluss D des zweiten PMOS-Transistors HP2 des Stromspiegels bzw. den Ausgang 108 mit dem Bezugspotential 104 verbindet oder nicht. Wie zu erkennen ist, ist der Source-Anschluss S des NMOS-Transistors HN2 mit dem Bezugspotential 104 verbunden, und der Drain-Anschluss D des NMOS-Transistors HN2 ist mit dem Drain-Anschluss D des zweiten PMOS-Transistors HP2 des Stromspiegels und dem Ausgang 108 bzw. CG verbunden.
  • Bei der Spannungsquelle U handelt es sich um eine einstellbare Spannungsquelle, die die durch Schalter an den Verbraucher V zu schaltende Spannung bereitstellt.
  • Die Funktionalität der anhand der 1 beschriebenen, bekannten Schaltung ist derart, dass für den Fall, dass eine Spannung von 0V am Verbraucher V angelegt werden soll, das Signal AUS, welches am Gate-Anschluss G des NMOS-Transistors HN2 anliegt auf einen hohen Pegel getrieben wird, wodurch der Kanal des NMOS-Transistors HN2 leitend wird, so dass der Ausgang 108 des Schalters auf das Bezugspotential 104 gezogen wird, also keine Spannung am Verbraucher V anliegt. Soll eine durch die Spannungsquelle U bereitgestellte Spannung an den Verbraucher V angelegt werden, so wird das Signal AUS auf ei nen niedrigen logischen Pegel getrieben, und der Kanal des NMOS-Transistors HN2 ist nicht mehr ausgebildet, so dass der Ausgang 108 von dem Bezugspotential 104 getrennt ist. In diesem Fall wird die am Eingang 100 anliegende Spannung über den Stromspiegel Transistor HP2 an den Ausgang 108 bereitgestellt, wobei durch den Stromspiegel sichergestellt ist, dass ein vorbestimmter Strom am Ausgang 108 fließt.
  • Die in 1 dargestellte Schaltung arbeitet in dem Betriebsmodus, in dem eine Spannung an dem Verbraucher V bereitgestellt werden soll, so lange zuverlässig, so lange die am Ausgang 108 bereitzustellende Spannung nicht im Bereich der Schwellenspannung des PMOS-Transistors HP2 des Stromspiegels liegt. So lange die am Source-Anschluss S des PMOS-Transistors HP2 anliegende Spannung größer ist als die Schwellenspannung des Transistors HP2 ist das auf der Leitung GL liegende Potential ausreichend, um den Transistor HP2 sicher durchzuschalten und die Spannung an den Ausgang 108 weiter zu leiten.
  • Kommt die Spannung jedoch in den Bereich der Schwellenspannung des Transistors HP2 oder unterschreitet diese, so ist das auf der Leitung GL anliegende Potential nicht mehr ausreichend, um den Transistor HP2 durchzuschalten, die anliegende Spannung wird somit nicht an den Ausgang 108 und damit den Verbraucher bereitgestellt.
  • Dieser Effekt ist nachteilhaft, da, wie oben erwähnt wurde, beispielsweise bei EEPROMs als Verbraucher V zum einen die hohe Spannung zum Programmieren der EEPROMs erforderlich ist, jedoch gleichzeitig auch sehr niedrige Betriebsspannungen zum Betrieb oder Testen des EEPROMs erforderlich sind, die in der Größenordnung der Schwellenspannung des Transistors HP2 liegen können. In einer solchen Situation kann beim Betrieb bzw. beim Testen des gerade programmierten EEPROMs nicht mehr derselbe Schalter zum Bereitstellen der Spannung an den Ausgang 108 verwendet werden, sondern vielmehr ist es zum Testen bzw.
  • zum Betrieb des Verbrauchers V (EEPROM) dann erforderlich, den Verbraucher V abzuklemmen und über eine andere, geeignete Schaltung mit der erforderlichen Betriebs- bzw. Testspannung zu beaufschlagen.
  • Die EP 0 748 047 A1 beschreibt eine integrierte Pufferschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang, die eine zwischen einem ersten und einem zweiten Versorgungspotential angeordnete erste Serienschaltung aus mindestens einer spannungsgesteuerten ersten Konstantstromquelle und einem ersten Feldeffekttransistors aufweist, wobei das Gate des ersten Feldeffekttransistors den Eingang bildet, wobei die erste Serienschaltung einen Schaltungsknoten zwischen der ersten Konstantstromquelle und dem ersten Feldeffekttransistor aufweist, der den Ausgang bildet und wobei die erste Konstantstromquelle über einen ersten Steuereingang mit einem Referenzpotential steuerbar ist, welches gegenüber dem ersten Versorgungspotential eine konstante Potentialdifferenz aufweist, wobei eine zweite Serienschaltung aus mindestens einem ersten Widerstand und einer zweiten Konstantstromquelle zwischen dem ersten und dem zweiten Versorgungspotential angeordnet ist, wobei sich an einem Schaltungsknoten der zweiten Serienschaltung zwischen dem ersten Widerstand und der zweiten Konstantstromquelle das Referenzpotential einstellt und wobei der Schaltungsknoten mit dem ersten Steuereingang der ersten Konstantstromquelle verbunden ist.
  • Die US-A-5,278,460 beschreibt eine spannungskompensierende CMOS-Eingangspufferschaltung, die eine erste und eine zweite Potentialquelle umfasst. Ferner ist eine Spannungskompensationsschaltung vorgesehen, die einen PMOS-Transistor aufweist, dessen Eingangsanschluss mit einem Spannungseinstellungsknoten verbunden ist. Ein erster Ausgangsanschluss ist mit der ersten Potentialquelle verbunden, und ein zweiter Ausgangsanschluss ist mit einem Spannungskompensationstreiberknoten verbunden. Ferner umfasst die Schaltung eine Eingangspufferschaltung mit einem Eingangsknoten und einem Ausgangsknoten. Die Eingangspufferschaltung ist zwischen den Spannungskompensationstreiberknoten und die zweite Potentialquelle geschaltet.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schalter zu schaffen, der sowohl die Bereitstellung einer sehr hohen Spannung als auch die Bereitstellung einer sehr niedrigen Spannung an einen Verbraucher ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Schalter gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung schafft einen Schalter mit einem Eingang, einem Ausgang und einem Stromspiegel, der zwischen den Eingang und den Ausgang geschaltet ist. Der Stromspiegel umfasst einen ersten Transistor mit einem ersten Anschluss, der mit dem Eingang verbunden ist, einem zweiten Anschluss zum Empfangen eines Stroms und einem Steueranschluss, der mit dem zweiten Anschluss verbunden ist, und einen zweiten Transistor mit einem ersten Anschluss, der mit dem Eingang verbunden ist, einem zweiten Anschluss, der mit dem Ausgang verbunden ist, und einem Steueranschluss, der mit dem Steueranschluss des ersten Transistors verbunden ist. Ferner ist ein erstes Schaltelement vorgesehen, das zwischen den zweiten Anschluss des zweiten Transistors des Stromspiegels und einen Bezugspotentialanschluss geschaltet ist. Ferner ist eine Potentialeinstelleinrichtung vorgesehen, um den Steueranschluss des zweiten Transistors des Stromspiegels auf ein Potential unterhalb eines Bezugspotentials einzustellen, wenn eine durch den Schalter zu schaltende Spannung kleiner oder gleich ist als eine dem zweiten Transistor des Stromspiegels zugeordnete Schwellenspannung.
  • Die vorliegende Erfindung schafft einen Schalter, der beispielsweise beim Programmieren, Testen und/oder Betreiben ei nes EEPROMs Verwendung findet, wobei der Schalter beim Programmieren wahlweise z.B. 0V oder eine sehr große Programmierspannung (z.B. 20V) an einen Eingang eines Verbrauchers, des EEPROMs, durchschaltet und dabei vorzugsweise maximal 1 uA Strom verbraucht. Der Schalter ist ferner geeignet, um beim Testen des Verbrauchers eine Spannung zwischen z.B. 0V und etwa der doppelten Betriebsspannung, z.B. 5V, an den Eingang des Verbrauchers durchzuschalten und dabei maximal 1 μA Strom zu verbrauchen. Weiterhin ist der Schalter vorgesehen, um beim Betreiben des Verbrauchers, des EEPROMs, eine Spannung etwa 0,9V an den Eingang des Verbrauchers durchzuschalten, wobei die Betriebsspannung vorzugsweise zwischen 1,5V und 5V liegt und der Stromverbrauch vorzugsweise wesentlich kleiner als 1μA ist.
  • Vorzugsweise ist das Bezugspotential, welches an dem Bezugspotentialanschluss anliegt, so gewählt, dass dasselbe in dem Fall, wenn die durch den Schalter zu schaltende Spannung kleiner oder gleich ist als die dem zweiten Transistors des Stromspiegels zugeordnete Schwellenspannung, zusammen mit der zu schaltenden Spannung einen Spannungsabfall zwischen dem ersten Anschluss und dem Steueranschluss des zweiten Transistors des Stromspiegels bewirkt, der höher ist als die Schwellenspannung des zweiten Transistors des Stromspiegels.
  • Bei der Potentialeinstelleinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Ladungspumpe, wobei gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Schaltelement zwischen der Ladungspumpe und einem Bezugspotentialanschluss geschaltet ist. Das Schaltelement bewirkt eine Verbindung der Ladungspumpe mit dem Bezugspotentialanschluss, wenn die Ladungspumpe aktiviert ist, und bewirkt eine Trennung der Ladungspumpe von dem Bezugspotential, wenn die Ladungspumpe deaktiviert ist. Der Vorteil dieses Aspekts besteht darin, dass durch die Verwendung dieses Schaltelements die in der Ladungspumpe vorhandenen Transistoren vor einer zu hohen Spannung geschützt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich ein weiteres Schaltelement vorgesehen, das zwischen die Ladungspumpe und das Bezugspotential geschaltet ist, und abhängig von einem Potential an dem Steueranschluss des zweiten Transistors des Stromspiegels aktiviert wird, wenn dieses Potential um einen vorbestimmten Wert unter ein Potential an einer Verbindung zwischen diesem Schaltelement und der Ladungspumpe absinkt. Hierdurch wird für den Fall, dass durch die Spannungsquelle eine hohe Spannung bereitgestellt wird und anschließend abgeschaltet wird, vermieden, dass infolge des Abschaltvorgangs die Ladungspumpe bzw. die darin enthaltenen Transistoren beschädigt werden.
  • Gemäß wiederum einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zwischen den Steueranschlüssen des ersten Transistors und des zweiten Transistors des Stromspiegels ein Schaltelement vorgesehen, welches die zwei Steueranschlüsse verbindet, wenn die Ladungspumpe deaktiviert ist, und welches die zwei Steueranschlüsse trennt, wenn die Ladungspumpe aktiviert ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden, um die hohen Spannung verarbeiten zu können, MOS-Transistoren eingesetzt, die zumindest zwischen ihren Drain-Anschlüssen und den übrigen Anschlüssen (Bulk, Gate, Source) die volle Programmierspannung, also beispielsweise 20V, aushalten. Anstelle der Verwendung teuerer Hochvolt-Bauelemente, wie sie im Stand der Technik vorgeschlagen wird, können derartige Transistoren aus modifizierten Standard-Niedervolt-Transistoren gebaut werden, indem drainseitig eine hochohmige Driftstrecke vorgesehen wird, welche einem Fachmann geläufig ist und daher nicht näher erläutert wird. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die nachfolgend beschriebenen Hochvolt-Transistoren (HV-Transistoren) also solche modifizierten Standard-Niedervolt-Transistoren, die drainseitig eine hochohmige Driftstrecke aufweisen. Derartige Transistoren sind vorteilhaft, da keine kostspieligen Prozessmodifikationen, also keine Zusatzmaske, keine Zusatzimplantation, kein dickeres Gateoxid, erforderlich sind, sondern lediglich eine Änderung im Layout.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine herkömmliche Schaltungsanordnung zum Bereitstellen unterschiedlicher Spannungen an einen Verbraucher,
  • 2 eine Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Bereitstellen unterschiedlicher Spannungen an einen Verbraucher,
  • 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, und
  • 4 eine alternative Ausgestaltung einer Ladungspumpe.
  • In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in den verschiedenen Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
  • 2 zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Bereitstellen unterschiedlicher Spannungen an einem Verbraucher. Wie durch einen Vergleich mit der 1 zu erkennen ist, unterscheidet sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dadurch von der in 1 gezeigten Struktur, dass zusätzlich eine Ladungspumpe 110 vorgesehen ist, die zwischen die Leitung GL und das Bezugspotential 104 geschaltet ist. Die Ladungspumpe 110 umfasst einen Kathodenanschluss K und einen Anodenanschluss A, wobei der Kathodenanschluss K mit der Leitung GL verbunden ist, und der Anodenanschluss A mit dem Bezugspotential 104 verbunden ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung handelt sich bei den Transistoren des Stromspiegels HP1 und HP2 jeweils um Hochvolt-PMOS-Transistoren, die durch Standardtransistoren gebildet sind, die drainseitig eine hohe Driftstrecke aufweisen. Der Schalttransistor HN2 ist ein Hochvolt NMOS-Transistor, der ebenso durch einen Standardtransistor gebildet ist, der drainseitig eine hohe Driftstrecke aufweist.
  • Für die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sei angenommen, dass die Spannungsfestigkeit der Standard-Transistoren 5V beträgt, und ferner sei angenommen, dass die Spannungsfestigkeit der HV-Transistoren zwischen dem Drain-Anschluss und den restlichen Anschlüssen zumindest 20V beträgt. Weiterhin sei als Versorgungsspannung eine Spannung zwischen 1,5V und 3,6V angenommen, und die hohe Spannung, z.B. die Programmierspannung für ein EEPROM, sie mit 20V angenommen.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee, wie sie im Rahmen des anhand der 2 gezeigten Ausführungsbeispiele zum Ausdruck kommt, besteht darin, einen PMOS-Stromspiegel, der durch die Transistoren HP1 und HP2 gebildet ist, vorzusehen, in den über den Stromanschluss 106 und die Stromquelle I ein kleiner Strom I von etwa 0,5 μA eingespeist wird. Der Ausgang des Stromspiegels wird an den Ausgang 108 des Schalters gelegt, der mit dem Verbraucher V verbindbar ist. Um den Ausgang 108 bzw. CG auf beispielsweise 0V zu legen, wird der Ausgang 108 mittels des HV-NMOS-Transistors HN2 auf das Bezugspotential gezogen, das hier mit 0V angenommen sei. Dies wird dadurch erreicht, dass an den Transistor HN2 ein Steuersignal AUS mit einem hohen logischen Pegel angelegt wird, so dass der Kanal des Transistors HN2 leitend wird. Der eingeschaltete, also leitende Transistor HN2 sollte hinlänglich gut leiten, so dass er den Strom I gegen Masse ableitet wobei an dessen Drain-Source-Strecke eine Spannung von unter 100 mV entsteht. In dieser Konfiguration leiten sowohl der Transistor HP1 als auch der Transistor HP2 jeweils 0,5 μA, so dass sich ein Gesamtstromverbrauch in diesem Betriebsmodus von etwa 1 μA einstellt.
  • Soll an den Ausgang 108 die hohe Programmierspannung angelegt werden, so wird durch das Treiben des Signals AUS auf einen niedrigen Pegel der Transistor HN2 sperrend geschaltet und über die Spannungsquelle U wird an den Schaltereingang 100 und auf die Leitung L die erwünschte Spannung angelegt, und der Stromspiegel lädt den Ausgang 108 bzw. den Knoten CG auf die auf der Spannung L anliegende Spannung (am Source-Anschluss der Transistoren HP1 und HP2). In diesem Fall leitet dann nur noch der Transistor HP1, so dass der Gesamtstromverbrauch in diesem Betriebsmodus bei etwa 0,5 μA liegt.
  • Um nun auch Spannungen schalten zu können, die beispielsweise in der Größenordnung der Schwellenspannung des Transistors HP2 liegen, ist die Ladungspumpe 110 vorgesehen, mittels der der Gate-Anschluss G des Transistors HP2, also die Leitung GL, auf ein Potential unterhalb eines Bezugspotentials, (also beispielsweise von kleiner 0V) gepumpt wird und gleichzeitig auch der Transistor HN2 sperrend geschaltet wird. Zusätzlich wird in diesem Betriebsmodus vorgesehen, dass ein Schalter S sperrt, damit der Transistor HP1 nicht leitend wird. Das Potential von K wird dadurch von dem Gate des Transitors HP1 ferngehalten. Es wird vermeiden, dass das Potential auf der Leitung GL nach jenem Potential auf der Leitung L gezogen wird. Durch die negative Ladungspumpe 110 und das Pumpen des Potentials auf der Leitung GL unter das Bezugspotential wird der zweite Transistor HP2 sicher leitend und verbindet den Knoten CG bzw. den Ausgang 108 auch dann mit der Leitung L auf eine sichere Weise, wenn die auf der Leitung L anliegende Spannung im Bereich der Schwellenspannung des Transistors HP2 liegt. In diesem Betriebsmodus ist der Schalttransistor HN2 ebenfalls gesperrt, um einen hohen Querstrom von der Leitung L über den Transistor HP2 und den Transistor HN2 gegen das Bezugspotential zu vermeiden.
  • Anhand der 3 wird nachfolgend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schalters näher erläutert, wobei die bereits anhand der 2 beschriebenen Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht nochmals beschrieben werden.
  • Wie zu erkennen ist, umfasst die Ladungspumpe 110 den Block PS, der seinerseits zwei NMOS-Transistoren N1 und N2 sowie zwei PMOS-Transistoren P1 und P2 umfasst, bei denen es sich vorzugsweise um Standard-Niedervolt-Transistoren handelt. Der Kathodenanschluss K der Ladungspumpe ist mit den Source-Anschlüssen S der NMOS-Transistoren N1 und N2 in dem Block PS verbunden. Der Anodenanschluss A ist mit den Source-Anschlüssen S der PMOS-Transistoren P1 und P2 des Blocks PS verbunden. Der Drain-Anschluss D des ersten NMOS-Transistors N1 und der Drain-Anschluss D des ersten PMOS-Transistors P1 sind mit einem gemeinsamen Knoten K1 verbunden. Ebenso sind der Drain-Anschluss D des zweiten NMOS-Transistors N2 und der Drain-Anschluss D des zweiten PMOS-Transistors P2 mit einem gemeinsamen Knoten K2 verbunden. Die Gate-Anschlüsse G des ersten NMOS-Transistors N1 und des ersten PMOS-Transistors P1 sind miteinander und mit dem Knoten K2 verbunden. Die Gate-Anschlüsse G des zweiten NMOS-Transistors N2 und des zweiten PMOS-Transistors P2 sind miteinander und mit dem Knoten K1 verbunden.
  • Die Ladungspumpe umfasst ferner einen Taktgenerator TG, der zwischen einen Eingang eines Inverters I1 und einen Bezugspotentialanschluss 104 geschaltet ist. Der Ausgang des ersten Inverters I1 ist mit einem Eingang eines zweiten Inverters I2 verbunden, und ferner ist zwischen den Ausgang des ersten Inverters I1 und den Knoten K1 im Block PS ein Kondensator C1 geschaltet. Zwischen den Knoten K2 und einen Ausgang des Inverters I2 ist ein zweiter Kondensator C2 geschaltet.
  • Die gerade beschriebene Ladungspumpe 110 ist lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, und kann durch andere geeignete, bekannte Ladungspumpen ersetzt werden.
  • 4 zeigt ein Beispiel für eine alternative Ausgestaltung des Blocks PS', wobei hier anstelle der MOS-Transistoren drei Dioden in Serie zwischen den Anodenanschluss und den Kathodenanschluss geschaltet sind, wobei eine erste Diode D1 zwischen den Anodenanschluss A und den Knoten K1 geschaltet ist, eine zweite Diode D2 zwischen den Knoten K1 und den Knoten K2 geschaltet ist, und eine dritte Diode D3 zwischen den Knoten K2 und den Kathodenanschluss K geschaltet ist. Ferner sind zur Verdeutlichung auch noch die Kondensatoren C1 und C2 gezeigt, die dann wieder auf die anhand der 3 gezeigte Art und Weise zwischen die Knoten K1, K2 und die Inverter geschaltet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Schalter mit der Ladungspumpe 110 zusätzlich die nachfolgend dargelegten Elemente, deren Funktionalität nachfolgend noch näher erläutert wird und bezüglich der Ladungspumpe für eine neuartige Konfiguration derselben sorgen.
  • Bei den gerade genannten Elementen handelt es sich zum einen um das Schaltelement HN1, welches vorzugsweise durch einen Hochvolt-NMOS-Transistor gebildet ist, der zwischen den Anodenanschluss A der Ladungspumpe 110 und das Bezugspotential 104 geschaltet ist. Ferner ist ein Schaltelement HP3 in Form eines Hochvolt-PMOS-Transistors vorgesehen, der ebenfalls zwischen den Anodenanschluss A und das Bezugspotential 104 geschaltet ist. Der Unterschied zwischen den zwei Schaltelementen HN1 und HP3 besteht vielmehr in deren Ansteuerung.
  • Der Source-Anschluss S des Transistors HN1 ist mit dem Bezugspotential 104 verbunden, und der Drain-Anschluss D des Transistors HN1 ist mit dem Anodenanschluss A verbunden. Der Gate-Anschluss G des Transistors HN1 ist mit einer Steuerleitung P (Pumpen) verbunden, auf der ein Signal anlegbar ist, welches anzeigt, ob die Ladungspumpe aktiviert oder deaktiviert wird. Die Steuerleitung P erstreckt sich von einem Steueranschluss 112 zum einen zum Gate-Anschluss G des Transistors HN1 sowie zu entsprechenden Steueranschlüssen der Inverter I1 und I2. Ferner erstreckt sich die Steuerleitung P zu der Stromquelle I. Wie zu erkennen ist, empfangen sowohl die Stromquelle als auch die zwei Inverter jeweils das invertierte Signal auf der Steuerleitung P.
  • Anders als der Transistor HN1 ist der Transistor HP3 derart verschaltet, dass dessen Drain-Anschluss D mit dem Bezugspotential 104 verbunden ist, und dessen Source-Anschluss mit dem Anodenanschluss A verbunden ist. Ferner ist dessen Gate-Anschluss G mit dem Katodenanschluss K verbunden.
  • Zusätzlich umfasst die erfindungsgemäße Schalteranordnung bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel einen PMOS-Transistor P3, der in die Leitung GL zwischen die Gate-Anschlüsse der Transistoren des Stromspiegels geschaltet ist.
  • Genauer gesagt ist ein Source-Anschluss S des Transistors P3 mit dem Gate-Anschluss G des ersten Stromspiegeltransistors HP1 verbunden, und ein Drain-Anschluss D des Transistors P3 ist mit dem Gate-Anschluss des zweiten Stromspiegeltransistors HP2 und mit dem Kathodenanschluss K verbunden. Der Gate-Anschluss G des Transistors P3 ist mit dem Stromanschluss 106 des Schalters verbunden. Vorzugsweise kann noch ein weiterer PMOS-Transistor P4 vorgesehen sein, der zwischen den ersten Stromspiegeltransistor HP1 und den Stromanschluss 106 geschaltet ist, so dass dessen Drain-Anschluss D mit dem Stromanschluss 106 verbunden ist, und dessen Source-Anschluss S mit dem Drain-Anschluss D des ersten Stromspiegeltransistors HP1 verbunden ist. Der Gate-Anschluss G des Transistors P4 ist ebenfalls mit dem Stromanschluss 106 verbunden.
  • Nachfolgend wird anhand der 3 die Funktionsweise der exemplarisch dargestellten negativen Ladungspumpe 110 näher erläutert.
  • Der Taktgenerator TG erzeugt eine hochfrequente Rechteckpulsfolge, z.B. mit einer Frequenz von 1 MHz, wobei ein Signal mit einem hohen Pegel eine Spannung entsprechend der Betriebsspannung aufweist, und ein Signal mit einem niedrigen Pegel eine Spannung entsprechend dem Bezugspotential aufweist, z.B. 0V. Die Inverter I1 und I2 erzeugen aus der Rechteckpulsfolge zwei gegengleiche Taktsignale und steuern die Pumpkondensatoren C1 und C2 damit an. Der Block B2 enthält, wie erwähnt, zwei Standard-NMOS-Transistoren N1 und N2 und zwei Standard-PMOS-Transistoren P1 und P2. Geht z.B. der Ausgang des Inverters I1 auf den hohen logischen Pegel, so werden die Drain-Anschlüsse D der Transistoren N1 und P1 sowie die Gate-Anschlüsse G der Transistoren N2 und P2 durch die Pumpkapazität C1 ebenso auf ein hohes Potential gehoben. Zugleich geht der Ausgang des Inverters I2 auf einen niedrigen logischen Pegel und zieht die Potentiale am Drain-Anschluss D der Transistoren N2 und P2 sowie am Gate-Anschluss G der Transistoren N1 und P1 nach unten. Damit sperren die Transistoren P2 und N1, und die Transistoren P1 und N2 leiten. Der Ausgang der Ladungspumpe 110 – der Kathodenanschluss K – wird über den leitenden Transistor N2 auf ein negatives Potential geladen, da ja eben erst die Kapazität C2 das Potential am Drain-Anschluss des Transistors N2 nach unten gezogen hat. Zugleich lädt der Transistor P1 die Pumpkapazität C1, da der Ausgang des Inverters I1 auf einem hohen logischen Pegel liegt und der Anodenanschluss A der Ladungspumpe über den leitenden Transistor HN1 auf das Bezugspotential von z.B. von 0V geschaltet ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem Betriebszustand am Steueranschluss 112 ein die Aktivierung der Ladungspumpe anzeigendes Signal anliegt, welches gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Pumpsignal P mit einem hohen logischen Pegel darstellt.
  • Wie erwähnt, können auch andere Ladungspumpenschaltungen verwendet werden, wie beispielsweise die anhand der 4 beschriebene. Diese Ladungspumpenschaltung wird in der Literatur als Dickson Charge Pump bezeichnet, und kann anstelle des Blocks PS in 3 ebenfalls eingesetzt werden.
  • Wesentlich bei der Ladungspumpe ist nur, dass beim Betrieb derselben – wenn die Pumpe eine negative Spannung an ihrem Kathodenanschluss K erzeugen soll – der Anodenanschluss A an ein vorzugsweise niedriges, unveränderliches Potential geschaltet ist. Hierzu eignet sich das Bezugspotential von 0V besonders gut. Es wird sich dann nach einigen Pumpzyklen am Kathodenanschluss K ein Potential einstellen, das geringfügig größer ist als die negative Betriebsspannung. Dies ist aus folgendem Grund erforderlich: würde man z.B. den Kathodenanschluss K an die Versorgungsspannung legen und den Anodenanschluss frei laufen lassen, so entstünde am Anodenanschluss A ein positives Potential von knapp der doppelten Versorgungsspannung.
  • Zur Ladungspumpe gehört ferner auch der Transistor HN1, der beim Betrieb der Pumpe gewährleistet, dass der Anodenknoten A am Bezugspotential liegt, so dass sich am Kathodenanschluss K eine negative Spannung ausbilden kann. Zu diesem Zweck wird der Gate-Anschluss G des Transistors HN1 mit dem Steuersignal P angesteuert. Dieses ist auf einem hohen logischen Pegel, wenn die Ladungspumpe pumpen soll, wodurch der Kanal des Transistors HN1 leitend wird. Soll die Ladungspumpe nicht pumpen, so geht das Pumpsignal P auf den niedrigen logischen Pegel, um die Transistoren N1, N2, P1, P2 der Ladungspumpe vor zu hohen Spannungen zu schützen, wie dies nachfolgend bei der Erläuterung weiterer Aspekte der vorliegenden Erfindung näher erläutert wird.
  • Neben der oben beschriebenen Bereitstellung der Ladungspumpe, um das Potential am Gate-Anschluss G des zweiten Stromspiegeltransistors HP2 bei der Weiterleitung von niedrigen Spannungen auf ein niedriges Potential zu schalten, umfasst die vorliegende Erfindung noch die folgenden weiteren, neuartigen Aspekte. Hierbei handelt es sich zum einen um die Verwendung des Transistors HN1 zum Schutz der Transistoren N1, N2, P1, P2 vor zu hohen Spannungen, und hier insbesondere dessen Ausführung als Hochvolt-Transistor sowie dessen Ansteuerung durch das Steuer- oder Pumpsignal P. Ferner zählt zu diesem Aspekt die Verwendung des Pumpsignals P bei den Invertern I1 und I2.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft die Verwendung des Transistors HP3 zum Schutz der Transistoren N1, N2, P1, P2 vor zu hohen Spannungen. Wiederum ein weiterer Aspekt betrifft die Verwendung der Transistoren P3 und P4 zur Entkopplung der negativen Spannung auf der Leitung GL von der Leitung L. Diese drei neuartigen Aspekte werden nachfolgend näher erläutert.
  • Wird an die Leitung L eine hohe Spannung (z.B. > 20V) angelegt, so fließt der Bias-Strom I durch die als MOS-Dioden geschalteten Transistoren HP1 und P4. Hierdurch entsteht am Gate-Anschluss des Transistors P3 eine Spannung, die den Transistor P3 leitend schaltet. Somit folgt die Leitung GL der Spannung U mit einem um |Vgs(HP1, I = 0,5 μA)| = ca. 1V kleineren Potential. Wäre die Ladungspumpe in Betrieb, also das Pumpsignal P auf einem hohen logischen Pegel, so läge der Anodenanschluss A auf dem Bezugspotential, z.B. 0V. Der Kathodenanschluss K läge hingegen auf einer hohen Spannung U – |Vgs|. Dies würde zur sofortigen Zerstörung der Transistoren N1, N2, P1, P2 im Block PS führen, da es sich bei diesen Transistoren nicht um Hochvolt-Transistoren sondern um Stan dard-Transistoren handelt, die eine Spannungsfestigkeit von beispielsweise nur 5V haben.
  • Um die Transistoren im Block PS zu schützen, wird in dem Fall, dass die von der Spannungsquelle U abgegebene Spannung U eine kritische Größe überschreitet (z.B. > 5V), das Steuersignal P auf einen niedrigen logischen Pegel geschaltet. Hierdurch sperrt der Transistor HN1 und der Anodenanschluss A wird losgelassen und kann vom Kathodenanschluss K auf ein hohes Potential mitgezogen werden. Dadurch kommt es zu keiner großen Spannung zwischen dem Kathodenanschluss K und dem Anodenanschluss A und somit werden auch die Transistoren in dem Block PS mit keiner großen Spannung beaufschlagt.
  • Die Spannung fällt nunmehr an den Kondensatoren C1 und C2 ab, da jene Knoten, die an dem Block PS angeschlossen sind, ca. auf das Potential des Kathodenanschlusses gehoben werden, die Ausgänge der Inverter I1 und I2 jedoch nur auf dem Potential zwischen 0V und der Betriebsspannung liegen. Um bei den Kapazitäten C1 und C2 Zerstörungen zu vermeiden, werden die Inverter I1 und I2 mit dem Eingang „HIGH" versehen, an dem das Steuersignal P anliegt. Ist das Steuersignal P auf einem hohen logischen Pegel, so funktionieren die Inverter lehrbuchmäßig, also ein am Eingang anliegendes Signal mit niedrigem Pegel erzeugt am Ausgang des Inverters ein Signal mit einem hohen logischen Pegel und umgekehrt. Ist das Steuersignal P auf einem niedrigen logischen Pegel, so liefern die Inverter I1 und I2 an ihren Ausgängen stets ein Signal mit einem hohen logischen Pegel, wodurch die Spannung über die Kondensatoren C1 und C2 auf U-|Vgs|-VDD beschränkt werden kann, wobei VDD die Betriebsspannung bezeichnet.
  • Beispielhaft sei eine Programmierspannung U = 20V (von der Spannungsquelle U bereitgestellt), ein |Vgs| = 1V und VDD = 5V angenommen. In diesem Fall wird das Dielektrikum von C1 und C2 mit maximal 20 – 1 – 5 = 14V belastet was beispielsweise für Poly-Poly-Kondensatoren mit 33 nm dickem ONO zumin dest für die relativ kurze Dauer des Programmierpulses zulässig ist.
  • Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn an der Leitung L ein hohes Potential U anliegt und anschließend die Spannungsquelle abgeschaltet wird. In diesem Fall liegt also kurz vor dem Abschalten der Spannungsquelle die Leitung GL auf dem Potential U-|Vgs|. Dann wird U = 0 an die Leitung L angelegt. Die Drain-Bulk-Dioden der Transistoren HP1 und P3 werden dadurch in Vorwärtsrichtung betrieben, so dass dieselben leitend werden und die Leitung GL ebenfalls auf U + 2 × Udb herunterziehen, wobei Udb die Spannung an der Drain-Bulk-Diode in Vorwärtsrichtung ist, beispielsweise etwa 0,6V. Das Problem ergibt sich jetzt am Anodenanschluss A: dessen Potential kann sich nur über die Transistoren N1, N2, P1 und P2 entladen. Dabei entstehen jedoch unzulässig hohe Gate-Bulk-Spannungen an diesen Transistoren. Maximal sind für diese Transistoren 5V erlaubt, es können sich jedoch kurzfristig bis zu 20V einstellen. Dieses Problem wird noch virulenter, wenn die Spannung U nicht schnell abgeschaltet wird, sondern – wie bei Programmierpulsen zum Teil üblich – mit einer langsamen Rate hinuntergefahren wird, denn dann liegen die hohen Entladespannungen nicht nur für Mikrosekunden sondern für bis zu 500 ms an den Transistoren N1, N2, P1, P2 an und führen somit zu einer sicheren Zerstörung derselben.
  • Dieses Problem wird durch den Entladetransistor HP3 gelöst. Wenn das Potential am Kathodenanschluss K um mehr als eine Schwellenspannung unter das Potential des Anodenanschlusses sinkt, wird der Kanal des Transistors HP3 leitend und entlädt somit den Anodenanschluss A. Dadurch wird das Potential des Anodenanschluss A jenem des Kathodenanschluss K nachgeführt, unabhängig von der Geschwindigkeit mit der sich der Kathodenanschluss K entlädt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Transistor HP3 im Pumpbetrieb nicht stört. Der Source-Anschluss und der Bulk- Anschluss sind in diesem Fall durch den leitenden Transistor HN1 auf das Bezugspotential, z.B. 0V, gelegt und dessen Gate-Anschluss befindet sich auf einer negativen Spannung, wobei diese negative Spannung betragsmäßig 5V nicht überschreitet und somit die empfindliche Gate-Source-Strecke des HV-PMOS-Transistors HP3 nicht schädigt. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass der Transistor HP3 für den Fall, dass eine sehr große Programmierspannung von beispielsweise U = 20V auf der Leitung L anliegt, auch nicht geschädigt wird. In diesem Fall ist der Transistor HN1 nicht leitend, so dass der Anodenknoten ungefähr auf dem gleichen Potential ist wie der Kathodenknoten. Also stellt sich auch hier nur eine kleine Spannung zwischen der Gate-Source-Strecke des Transistors HP3 ein. Der Anodenanschluss und der Kathodenanschluss sind beide auf einem hohen Potential gegenüber Masse bzw. gegenüber dem Bezugspotential, was jedoch für den HP3 erlaubt ist, da diese Spannung zwischen dem Drain-Anschluss und dem Gate-Anschluss bzw. zwischen dem Drain-Anschluss und dem Source-(Bulk-)Anschluss auftritt.
  • Nachfolgend sei auf die Bedeutung der Transistoren P3 und P4 näher eingegangen. Würde man die Transistoren P3 und P4 durch Kurzschlüsse zwischen ihren Drain-Anschlüssen ersetzen – wie dies bei kommerziellen Stromspiegeln der Fall ist – so ergäbe sich folgendes Problem. Wenn die Ladungspumpe den Knoten bzw. den Kathodenanschluss K und somit die Leitung GL auf ein negatives Potential pumpt würde der Transistor HP1 leitend werden, da dessen Gate-Anschluss auf dem negativen Potential läge. Da jedoch sein Gate-Anschluss mit seinem Drain-Anschluss kurzgeschlossen ist – wie bei MOS-Dioden üblich – würde der leitende Kanal des Transistors HP1 das Potential der Leitung GL nach jenem Potential der Leitung L ziehen. Da die Leitung L aber positiv ist, könnte die Leitung GL niemals negativ werden und die Ladungspumpe kann kein negatives Potential auf der Leitung GL erzeugen.
  • Der Transistor P3 dient nun als Entkopplung zwischen der Leitung GL und der Leitung L. Wenn die Leitung GL durch die Pumpe auf ein negatives Potential gepumpt wird und zugleich der Strom I ausgeschaltet wird (I = 0), sperrt der Transistor P3 und verhindert somit, dass der Transistor HP1 die Leitung GL entlädt. Um den Strom I beim Pumpbetrieb auszuschalten, ist die Stromquelle I mit einem Steueranschluss versehen, der das Pumpsignal P empfängt und abhängig davon die Stromquelle ein- oder ausschaltet.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass in dem anderen Betriebsfall, wenn nämlich an der Leitung L eine hohe Spannung U angelegt ist, die Leitung GL ebenso auf ein hohes Potential angehoben werden kann. Dennoch fallen zwischen Drain-Source-Bulk-Gate keine hohen Spannungen an, da der Transistor P3 in diesem Fall leitet. Somit kann der Transistor P3 ein Standard-Niedervolt-Transistor sein. Es muss lediglich sichergestellt sein, dass zwischen Drain-Source-Bulk-Gate und Substrat kein Durchbruch auftritt. Hierzu muss die Wanne, in dem sich Drain-Source-Bulk-Gate befinden, hinreichend spannungsfest gegenüber dem Substrat sein.
  • Zusammenfassend sei festgestellt, dass gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Kern der Erfindung in der Verwendung eines PMOS-Stromspiegels zum Durchschalten einer Spannung von der Leitung L zum Ausgang 108 ist, wobei bei bestimmten Betriebsmodi der Gate-Anschluss des Stromspiegels durch eine negative Ladungspumpe auf negative Spannungen gepumpt wird. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind die oben beschriebenen Ansätze, um die Elemente der Ladungspumpe vor hohen Spannungen im Falle großer Potentiale auf der Leitung L zu schützen.
  • 100
    Eingang
    102
    Ausgang
    104
    Bezugspotential
    106
    Stromanschluss
    108, CG
    Ausgang
    110
    Ladungspumpe
    112
    Steueranschluß
    HP1, HP2, HP3
    Hochvolt-PMOS-Transistoren
    HN1, HN2
    Hochvolt-NMOS-Transistoren
    GL,L
    Leitung
    I
    Stromquelle
    V
    Verbraucher
    U
    Spannungsquelle
    AUS
    Steuereingang
    A
    Anodenanschluss
    K
    Kathodenanschluss
    PS
    Block in der Ladungspumpe
    TG
    Taktgenerator
    I1, I2
    Inverter
    C1, C2
    Kondensatoren
    D1, D2, D3
    Dioden
    G
    Gate- oder Steueranschluß
    S
    Source- oder erster Anschluß
    D
    Drain- oder zweiter Anschluß

Claims (11)

  1. Schalter, mit einem Eingang (100); einem Ausgang (108); einem Stromspiegel, der zwischen den Eingang (100) und den Ausgang (108) geschaltet ist, wobei der Stromspiegel folgende Merkmale aufweist: einen ersten Transistor (HP1) mit einem ersten Anschluss (S), der mit dem Eingang (100) verbunden ist, einem zweiten Anschluss (D) zum Empfangen eines Stromes (I), und einem Steueranschluss (G), der mit dem zweiten Anschluss (D) verbunden ist, und einen zweiten Transistor (HP2) mit einem ersten Anschluss (S), der mit dem Eingang (100) verbunden ist, einem zweiten Anschluss (D), der mit dem Ausgang (108) verbunden ist, und einem Steueranschluss (G), der mit dem Steueranschluss (G) des ersten Transistors (HP1) verbunden ist; einem ersten Schaltelement (HN2), das zwischen den zweiten Anschluss (D) des zweiten Transistors (HP2) des Stromspiegels und einen Bezugspotentialanschluss (104) geschaltet ist; und einer Potentialeinstelleinrichtung (110), um den Steueranschluss (G) des zweiten Transistors (HP2) des Stromspiegels auf ein Potential unterhalb eines Bezugspotentials (104) einzustellen, wenn eine durch den Schalter zu schaltende Spannung kleiner oder gleich ist als eine dem zweiten Transistor (HP2) des Stromspiegels zugeordnete Schwellenspannung.
  2. Schalter nach Anspruch 1, bei dem das Bezugspotential so gewählt ist, dass dasselbe in dem Fall, wenn die durch den Schalter zu schaltende Spannung kleiner oder gleich ist als die dem zweiten Transistor (HP2) des Stromspiegels zugeordnete Schwellenspannung, zusammen mit der zu schaltenden Spannung einen Spannungsabfall zwischen dem ersten Anschluss und dem Steueranschluss des zweiten Transistors (HP2) des Stromspiegels bewirkt, der höher ist als die Schwellenspannung des zweiten Transistors (HP2) des Stromspiegels.
  3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Steueranschluss (112) zum Empfangen eines Steuersignals (P), das eine Aktivierung oder Deaktivierung der Potentialeinstelleinrichtung (110) bewirkt.
  4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem zweiten Schaltelement (HN1), das zwischen die Potentialeinstelleinrichtung (110) und den Bezugspotentialanschluss (104) geschaltet ist, wobei das zweite Schaltelement (HN1) eine Verbindung der Potentialeinstelleinrichtung (110) mit dem Bezugspotentialanschluss (104) bewirkt, wenn dieselbe aktiviert ist, und wobei das zweite Schaltelement (HN1) eine Trennung der Potentialeinstelleinrichtung (110) von dem Bezugspotentialanschluss (104) bewirkt, wenn dieselbe deaktiviert ist.
  5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem dritten Schaltelement (P3), das zwischen den Steueranschluss (G) des ersten Transistors (HP1) des Stromspiegels und den Steueranschluss (G) des zweiten Transistors (HP2) des Stromspiegels geschaltet ist, wobei das dritte Schaltelement (P3) eine Verbindung zwischen den Steueranschlüssen (G) des ersten Transistors (HP1) und des zweiten Transistors (HP2) des Stromspiegels bewirkt, wenn die Potentialeinstelleinrichtung (110) deaktiviert ist, und wobei das dritte Schaltelement (P3) eine Trennung der Steueranschlüsse (G) des ersten Transistors (HP1) und des zweiten Transistors (HP2) des Stromspiegels bewirkt, wenn die Potentialeinstelleinrichtung (110) aktiv ist.
  6. Schalter nach Anspruch 5, mit einem vierten Schaltelement (P4), das zwischen den zweiten Anschluss (D) des ersten Transistors (HP1) des Stromspiegels und einen Stromanschluss (106) zum Empfangen des Stroms geschaltet ist, wobei das vierte Schaltelement (P4) eine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss (D) des ersten Transistors (HP1) des Stromspiegels und dem Stromanschluss (106) bewirkt, wenn die Potentialeinstelleinrichtung (110) deaktiviert ist, und wobei das vierte Schaltelement (P4) eine Trennung des zweiten Anschluss (D) des ersten Transistors (HP1) des Stromspiegels von dem Stromanschluss (106) bewirkt, wenn die Potentialeinstelleinrichtung (110) aktiv ist.
  7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem fünften Schaltelement (HP3), das zwischen die Potentialeinstelleinrichtung (110) und den Bezugspotentialanschluss (104) geschaltet ist, wobei das fünfte Schaltelement (HP3) eine Verbindung der Potentialeinstelleinrichtung (110) mit dem Bezugspotentialanschluss (104) bewirkt, wenn ein Potential an dem Steueranschluss (G) des zweiten Transistors (HP2) des Stromspiegels um einen vorbestimmten Wert unter ein Potential an einer Verbindung (A) zwischen dem fünften Schaltelement (HP3) und der Potentialeinstelleinrichtung (110) absinkt.
  8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Transistoren (HP1, HP2) des Stromspiegels durch MOS-Transistoren gebildet sind, und bei dem die Schaltelemente (HN1, HN2, HP3, P3, P4) jeweils durch MOS-Transistoren gebildet sind.
  9. Schalter nach Anspruch 8, bei dem die MOS-Transistoren (HP1, HP2) des Stromspiegels und die MOS-Transistoren des ersten Schaltelements (HN2), des zweiten Schaltelements (HN1) und des fünften Schaltelements (HP3) durch hochspannungsfeste MOS-Transistoren gebildet sind.
  10. Schalter nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der Steueranschluss (G) des MOS-Transistors des ersten Schaltelements (HN2) mit einem weiteren Steuereingang (AUS) des Schalters verbunden ist, bei dem der Steueranschluss (G) des MOS-Transistors des zweiten Schaltelements (HN1) mit dem Steueranschluss (112) zum Empfangen eines Steuersignals (P) verbunden ist, bei dem die Steueranschlüsse (G) der MOS-Transistoren des dritten und des vierten Schaltelements (P3, P4) jeweils mit dem Stromanschluss (106) verbunden sind, und bei dem der Steueranschluss (G) des MOS-Transistors des fünften Schaltelements (HP3) mit dem Steueranschluss (G) des zweiten Transistors (HP2) des Stromspiegels verbunden ist.
  11. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Potentialeinstelleinrichtung (110) eine Ladungspumpe umfasst, die mit dem Steueranschluss (112) zum Empfangen eines Steuersignals (P) verbunden ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5278460A (en) * 1992-04-07 1994-01-11 Micron Technology, Inc. Voltage compensating CMOS input buffer
EP0748047A1 (de) * 1995-04-05 1996-12-11 Siemens Aktiengesellschaft Integrierte Pufferschaltung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278460A (en) * 1992-04-07 1994-01-11 Micron Technology, Inc. Voltage compensating CMOS input buffer
EP0748047A1 (de) * 1995-04-05 1996-12-11 Siemens Aktiengesellschaft Integrierte Pufferschaltung

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