DE19828176C2

DE19828176C2 - Leistungsverbrauchssteuerungsschaltung für CMOS-Schaltung

Info

Publication number: DE19828176C2
Application number: DE19828176A
Authority: DE
Inventors: Masakatsu Suda
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: KR100297055B1; DE19828176A1; KR19990007190A; US6008686A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsver brauchssteuerungsschaltung zum Kompensieren von Unterschie den im Leistungsverbrauch einer Logikschaltung und insbeson dere eine Leistungsverbrauchssteuerungsschaltung für eine CMOS-Schaltung zum Kompensieren von durch Änderungen einer Impulsrate oder -frequenz eines durch die CMOS-Schaltung übertragenen Eingangsimpulssignals hervorgerufenen Änderun gen des Leistungsverbrauchs, wodurch in der CMOS-Schaltung eine konstante Temperatur und eine konstante Signallaufzeit oder Signalverzögerungszeit aufrechterhalten werden.

Es ist bekannt, daß in einer Logikschaltung, z. B. in einer IC-Bausteinschaltung, in der CMOS-Schaltglieder oder andere Arten von Schaltgliedern verwendet werden, die Höhe des Wärmeverlusts sich mit der Anzahl der der Schaltung zu geführten Impulse, d. h. mit der Frequenz eines Eingangsimpulssignal, ändert. Dies ist der Fall, weil in einer solchen IC-Bausteinschaltung Strom nur an den Signalübergangsflan ken, d. h. an den ansteigenden (vorderen) und abfallenden (hinteren) Flanken, fließt. Daher nimmt, wenn die Anzahl von Impulsen oder die Frequenz des Eingangsimpulssignals hoch ist, die Anzahl der Ereignisse, bei denen ein Stromfluß in der CMOS-Schaltung veranlaßt wird, zu, was zu einer höheren Wärmeabstrahlung bzw. einem höheren Wärmeverlust und zu ei ner Temperaturerhöhung in der CMOS-Schaltung führt. Die vor liegende Erfindung betrifft eine Leistungsverbrauchssteue rungsschaltung, die die CMOS-Logikschaltung so steuert, daß die Gesamtstromstärke (Leistungsverbrauch oder Wärmeverlust) auch dann konstant bleibt, wenn die Anzahl der durch die CMOS-Logikschaltung übertragenen Impulsen variiert.

Nachstehend wird der in einer CMOS-Schaltung auftreten de Wärmeverlust unter Bezug auf die Fig. 4 und 5 ausführ licher beschrieben. Fig. 4A zeigt ein Beispiel einer CMOS- Komponente, wie beispielsweise einer durch CMOS-Transistoren gebildeten Invertierschaltung. Die Schaltung weist einen p- Kanal-MOS-Transistor MP und einen n-Kanal-MOS-Transistor NP auf, die komplementär zueinander geschaltet sind. Ein Ein gangsanschluß 1 ist gemeinsam mit Gate-Elektroden beider Transistoren MP und NP verbunden, und ein Ausgangsanschluß 2 wird an einer Verbindungsstelle der Transistoren MP und NP gebildet. Ein Beispiel von Fig. 4B zeigt zwei Paare von Transistoren MP und NP, um eine größere Ausgangsstromkapazi tät und eine höhere Fan-Out-Zahl (die Anzahl von Ausgangs leitungen, die durch den Ausgangsanschluß versorgt werden können) zu erhalten.

In den Fig. 4A und 4B bezeichnet VDD eine hohe Ver sorgungsspannung (hohe Spannung H), z. B. 4 V, während VSS ei ne niedrige Versorgungsspannung (niedrige Spannung L), z. B. 0 V oder Masse, bezeichnet. Wenn dem Eingangsanschluß 1 die niedrige Spannung L zugeführt wird, ist der Transistor MP eingeschaltet (leitend) und der Transistor NP ausgeschaltet (nichtleitend), so daß am Ausgangsanschluß die hohe Spannung H als Ausgangsspannung erhalten wird. Wenn dem Eingangsan schluß 1 dagegen die hohe Spannung H zugeführt wird, ist der Transistor MP ausgeschaltet (nichtleitend) und der Transi stor NP eingeschaltet (leitend), so daß am Ausgangsanschluß die niedrige Spannung L als Ausgangsspannung erhalten wird.

In der in Fig. 4 dargestellten CMOS-Schaltung werden in Antwort auf die Signalübergangsflanken, d. h. in Antwort auf die ansteigenden und die abfallenden Flanken eines in Fig. 5A dargestellten Eingangsimpulssignals P, beide Tran sistoren MP und NP vorübergehend aktiv. Dadurch fließt wäh rend dieser Übergangsperiode ein Strom, wie in Fig. 5B dar gestellt. Die Stromstärke während dieser Periode beträgt mehrere zehn Mikroampere (µA) bis mehrere Milliampere (mA). Durch den während dieser Periode auftretenden Stromfluß wer den die Signalverzögerungszeit in der CMOS-Schaltung sowie die Höhe von Versorgungsspannungen beeinflußt. Außerhalb der vorstehend erwähnten Übergangsperiode ist nur einer der Transistoren MP und NP aktiv, wobei die Höhe des im aktiven Transistor fließenden Stroms sehr gering ist.

Fig. 6A zeigt ein Beispiel, in dem eine CMOS-Schaltung durch solche änderungen der Versorgungsspannungen beeinflußt wird. In diesem Beispiel sind eine große Anzahl von CMOS- Komponenten, z. B. Invertierer oder Puffer, in Art einer Ma trix auf einem IC-Substrat ausgerichtet. Außerdem sind auf dem Substrat um die Matrix der CMOS-Komponenten Hauptspan nungsleitungen für Versorgungsspannungen VDD und VSS vorge sehen. Mehrere feine Leitungen verlaufen von den Hauptspan nungsleitungen zu den CMOS-Komponenten. Daher werden jeder CMOS-Komponente über mit den Hauptspannungsleitungen verbundene feine Spannungsleitungen Versorgungsspannungen zuge führt.

Fig. 6B zeigt ein Ersatzschaltbild der CMOS-Schaltung von Fig. 6A, wobei das Bezugszeichen R einen durch jede der mit den CMOS-Komponenten 10 verbundenen feinen Spannungslei tungen gebildeten Widerstand bezeichnet. Weil die Kombina tionen des Widerstandes R in Abhängigkeit von den physischen Orten der CMOS-Komponenten 10 oder der Anzahl der gleichzei tig angesteuerten CMOS-Komponenten 10 variieren, ändern sich die tatsächlichen Werte der den CMOS-Komponenten 10 zuge führten Versorgungsspannungen gemäß den über den Widerstand R auftretenden Spannungsabfällen. Beispielsweise kann die Spannung V der Quellenspannung VDD für eine bestimmte CMOS- Komponente V = 4,0 - 2iR oder V = 4,0 - 8iR betragen, wobei i ein durch die feine Spannungsleitung fließender Strom ist.

Nachstehend wird der Zusammenhang zwischen der Signal verzögerungszeit in einer CMOS-Schaltung 11 und inneren Stromwellenformen (Leistungsverbrauch) in der CMOS-Schaltung 11 unter Bezug auf Fig. 7 betrachtet. Im Beispiel von Fig. 7 und im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung ist die CMOS-Schaltung 11 eine Schaltung mit einer großen Anzahl von CMOS-Komponenten, z. B. mit mehreren zehn bis hundert CMOS-Invertierern, Puffern, Torschaltungen oder ähnlichen, die in Serie geschaltet sind.

In Fig. 7 durchläuft ein Impulssignal P die CMOS- Schaltung 11, in der eine große Anzahl von CMOS-Komponenten 10 angeordnet ist. Das Impulssignal an einem Eingangsan schluß 3 ist durch einen Eingangsimpuls PI dargestellt, und das Impulssignal an einem Ausgangsanschluß 4 ist durch einen Ausgangsimpuls PO dargestellt. Fig. 8 zeigt ein Zeitdia gramm zum Darstellen der dem Beipiel von Fig. 7 zugeordne ten Wellenformen. Der in Fig. 8A dargestellte Eingangsim puls PI am Eingangsanschluß 3 durchläuft die CMOS-Schaltung 11, und der Ausgangsimpuls PO wird nach einer Signalverzöge rungszeit Td der CMOS-Schaltung am Ausgangsanschluß 4 ausge geben, wie in Fig. 8B dargestellt.

Typischerweise beträgt die Signalverzögerungszeit jeder CMOS-Komponente etwa 10 ps (Picosekunden), obwohl sie in Ab hängigkeit von der Versorgungsspannung, der Anzahl der Stu fen oder der Temperatur variiert. Weil die große Anzahl von CMOS-Komponenten, z. B. mehrere zehn bis hundert, in Serie geschaltet sind, kann die Gesamtsignalverzögerungszeit zwi schen dem Eingangsanschluß 3 und dem Ausgangsanschluß 4 der CMOS-Schaltung 11 mehrere Nanosekunden betragen.

Die Stromwellenformen in der CMOS-Schaltung 11 sind in Fig. 8C dargestellt. Jede der Stromwellenformen in Fig. 8C wird bezüglich in Fig. 8D dargestellten Zeitabschnitten 1, 2 und 3 betrachtet. Die Stromwellenform im Zeitabschnitt 1 stellt einen in der CMOS-Schaltung 11 fließenden Strom dar, der durch die ansteigende (vordere) Flanke des Impulssignals verursacht wird. Die Stromwellenform im Zeitabschnitt 2 stellt einen in der CMOS-Schaltung 11 fließenden Strom 2i dar, der sowohl durch die ansteigende (vordere) Flanke als auch durch die abfallende (hintere) Flanke des Impulssignals erzeugt wird. Die Stromwellenform im Zeitabschnitt 3 stellt einen in der CMOS-Schaltung 11 fließenden Strom i dar, der durch die abfallende (hintere) Flanke des Impulssignals er zeugt wird.

Wie in Fig. 8C dargestellt, ist der in der CMOS- Schaltung fließende Gesamtstrom, d. h. der darin vorliegende Leistungsverbrauch, abhängig davon, ob der Schaltung ein Im pulssignal zugeführt wird, und ist außerdem abhängig von der Impulsrate (Frequenz) des Impulssignals. Daher hängt die Temperatur der CMOS-Schaltung von dem ihr zugeführten Im pulssignal und von seiner Impulsrate ab. Wie vorstehend er wähnt, variieren die Versorgungsspannungen der CMOS-Komponenten auch in Abhängigkeit von den über den Widerstand der feinen Spannungsleitungen auftretenden Spannungsabfällen.

Es ist bekannt, daß in einer CMOS-Schaltung die Signal verzögerungszeit Td für ein sie durchlaufendes Impulssignal P von der Temperatur und den Versorgungsspannungen der CMOS- Komponenten abhängt. Die Signalverzögerungszeit Td nimmt ge mäß einer Kurve zweiter Ordnung mit zunehmender Temperatur zu. Außerdem nimmt die Signalverzögerungszeit Td gemäß einer Kurve zweiter Ordnung mit abnehmender Versorgungsspannung zu. Daher wird in einer CMOS-Schaltung, in der eine hohe Zeitauflösung und eine hohe Genauigkeit erforderlich sind, z. B. in einer Verzögerungsschaltung, häufig eine Temperatur kompensationsschaltung integriert. Typischerweise weist eine solche Temperaturkompensationsschaltung in einer Verzöge rungsschaltung eine oder mehrere Hilfsschaltungen oder Heiz vorrichtungen auf.

Ein Beispiel solcher Temperaturkompensationsschaltungen ist durch den Anmelder der vorliegenden Erfindung in der of fengelegten Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 8-330920 mit dem Titel "Temperature Balance Circuit" beschrieben, die in Fig. 9 schematisch dargestellt ist. Im Beispiel von Fig. 9 ist eine Hilfs-CMOS-Schaltung 12 in der Nähe der zu kompensierenden CMOS-Schaltung 11 angeordnet. Die Hilfs- CMOS-Schaltung 12 weist im wesentlichen die gleiche Anzahl von CMOS-Komponenten auf wie die CMOS-Schaltung 11. Die Hilfsschaltung 12 empfängt grundsätzlich Impulssignale auf eine solche Weise, daß die Gesamtanzahl der die CMOS- Schaltung 11 und die Hilfs-CMOS-Schaltung 12 durchlaufenden Impulse konstant ist.

Fig. 10 zeigt ein Zeitdiagramm zum Darstellen einer Arbeitsweise der Temperaturkompensationsschaltung von Fig. 9. Die CMOS-Schaltung 11 empfängt an einem Eingangsanschluß 3 ein Impulssignal PI, wie in Fig. 10A dargestellt, und gibt an einem Ausgangsanschluß 4 ein Impulssignal PO aus, wie in Fig. 10C dargestellt. Für eine Zeitdauer, in der der Eingangsimpuls PI nicht vorhanden ist, wird einem Eingangs anschluß 3n der Hilfsschaltung 12 ein Impulssignal zuge führt, wie in Fig. 10B dargestellt, das an einem Ausgangs anschluß 4n ausgegeben wird, wie in Fig. 10D dargestellt. Daher ist die Gesamtanzahl der die CMOS-Schaltung 11 und die Hilfsschaltung 12 durchlaufenden Impulse konstant.

D. h., die Gesamtanzahl von Impulsen wird auf den Maxi malwert, d. h. die höchste mögliche Frequenz des Eingangsim pulssignals, gesetzt. Wenn die Anzahl von der CMOS-Schaltung 11 zugeführten Eingangsimpulsen niedriger ist als die Maxi malrate, wird die Differenz in der Hilfs-CMOS-Schaltung 12 ergänzt. Daher bleibt die Summe der in der CMOS-Schaltung 11 und in der Hilfsschaltung 12 fließenden Ströme permanent konstant, wie in Fig. 8E dargestellt, wodurch auch dann ei ne konstante Temperatur (Leistungsverbrauch) erhalten wird, wenn die Impulsrate oder -frequenz des Eingangsimpulssignals der CMOS-Schaltung 11 sich ändert.

Um zu erreichen, daß die Gesamtimpulsanzahl konstant bleibt, wechselwirken im herkömmlichen Beispiel von Fig. 9 ein Impulszähler und eine Recheneinrichtung (nicht darge stellt) miteinander, um die Anzahl der der CMOS-Schaltung 11 zugeführten Impulse zu zählen und eine Differenz zwischen dem Zählwert und dem vorgegebenen Maximalwert zu bestimmen. Daraufhin wird die der Differenz entsprechende Anzahl von Hilfsimpulsen der Hilfs-CMOS-Schaltung 12 zugeführt, wodurch die Gesamtimpulsanzahl bereitgestellt wird, die immer dem Maximalwert gleich ist.

Diese vorstehend beschriebene herkömmliche temperatur kompensierte Logikschaltung ist dazu geeignet, die Tempera tur der CMOS-Logikschaltung unabhängig von der Impulsrate oder -frequenz des sie durchlaufenden Impulssignals auf einen konstanten Wert zu regeln. Bei diesem Beispiel besteht jedoch der Nachteil, daß die Hilfsschaltung 12 eine große Anzahl von Komponenten aufweisen muß, die vergleichbar ist mit der Anzahl der Komponenten der zu kompensierenden CMOS- Logikschaltung 11. Daher kann die Gesamtschaltungsgröße etwa doppelt so groß sein wie die der CMOS-Schaltung 11.

Außerdem variieren, weil der die CMOS-Schaltung durch laufende Eingangsimpuls PI und das in der Hilfsschaltung 12 ergänzte Impulssignal asynchron zueinander sind, die vorste hend erwähnten Spannungsabfälle in den Versorgungsspannungs leitungen der CMOS-Komponenten mit der Form der ihnen zuge führten Eingangsimpulssignale oder mit Kombinationen von CMOS-Komponenten, die die Eingangsimpulse empfangen. Durch diese ungleichen Spannungsabfälle der Versorgungsspannungen werden auch Signalverzögerungszeitschwankungen in der CMOS- Schaltung verursacht.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungsverbrauchssteuerungsschaltung für eine CMOS- Schaltung bereitzustellen, die in der Lage ist, durch Fre quenzänderungen eines sie durchlaufenden Impulssignals ver ursachte Wärmeverlustunterschiede zu kompensieren und die Temperatur der CMOS-Schaltung konstant zu halten.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungsverbrauchssteuerungsschaltung für eine CMOS- Schaltung bereitzustellen, die in der Lage ist, die durch Frequenzänderungen eines sie durchlaufenden Impulssignals verursachten Unterschiede der erzeugten Wärme mit höherer Genauigkeit und Stabilität zu kompensieren, um eine konstan te Signalverzögerungszeit in der CMOS-Schaltung aufrechtzu erhalten.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungsverbrauchssteuerungsschaltung für eine CMOS- Schaltung bereitzustellen, die in der Lage ist, die durch Frequenzänderungen eines sie durchlaufenden Impulssignals verursachten Unterschiede der erzeugten Wärme zu kompensie ren, ohne daß Spannungsänderungen in den den inneren CMOS- Komponenten zugeführten Versorgungsspannungen auftreten.

Erfindungsgemäß sind eine auf eine vordere Flanke an sprechende bzw. einwirkende Heizeinrichtung und eine auf ei ne hintere Flanke ansprechende bzw. einwirkende Heizeinrich tung in unmittelbarer Nähe der CMOS-Schaltung angeordnet. Während der Zeitdauer, in der eine vordere Flanke eines Ein gangsimpulses die CMOS-Schaltung durchläuft, ist die auf ei ne vordere Flanke ansprechende Heizeinrichtung ausgeschal tet. Während der Zeitdauer, in der eine hintere Flanke des Eingangsimpulses die CMOS-Schaltung durchläuft, ist die auf eine hintere Flanke ansprechende Heizeinrichtung ausgeschal tet. Dadurch bleibt der Gesamtstrom, der in der CMOS- Schaltung in der auf eine vordere und in der auf eine hinte re Flanke ansprechenden Heizeinrichtung fließt, unabhängig von der Impulsrate oder -frequenz des Eingangsimpulses un verändert oder konstant.

Die erfindungsgemäße Leistungsverbrauchssteuerungs schaltung für eine CMOS-Schaltung zum Steuern der Temperatur der CMOS-Schaltung für eine variierende Impulsrate oder - frequenz eines zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß der CMOS-Schaltung übertragenen Impuls signals auf einen konstanten Wert weist auf: eine in unmit telbarer Nähe der CMOS-Schaltung angeordnete, auf eine vor dere Flanke ansprechende Heizeinrichtung, die im eingeschal teten Zustand durch einen darin fließenden Strom i Wärme er zeugt, eine in unmittelbarer Nähe der CMOS-Schaltung ange ordnete, auf eine hintere Flanke ansprechende Heizeinrich tung, die im eingeschalteten Zustand durch einen darin flie ßenden Strom i Wärme erzeugt, und eine Heizeinrichtungs steuerungsschaltung zum Erfassen einer vorderen Flankenperiode zwischen einer vorderen Flanke eines dem Eingangsan schluß zugeführten Eingangsimpulses und einer vorderen Flan ke eines vom Ausgangsanschluß ausgegebenen Ausgangsimpulses, und zum Ausschalten der auf eine vordere Flanke ansprechen den Heizeinrichtung während dieser vorderen Flankenperiode, und zum Erfassen einer hinteren Flankenperiode zwischen ei ner hinteren Flanke des Eingangsimpulses und einer hinteren Flanke des Ausgangsimpulses, und zum Ausschalten der auf ei ne hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtung während die ser hinteren Flankenperiode, wobei durch jede der vorderen und der hinteren Flanken des Eingangsimpulses veranlaßt wird, daß ein Strom i in der CMOS-Schaltung fließt.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen be schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Schal tungsstruktur einer erfindungsgemäßen Leistungsverbrauchs steuerungsschaltung für eine CMOS-Schaltung;

Fig. 2A und 2B Schaltungsdiagramme zum Darstellen von Beispielen der Schaltungsstruktur der in der Leistungsver brauchssteuerungsschaltung von Fig. 1 verwendeten Heizein richtung;

Fig. 3A-3I Zeitdiagramme zum Darstellen einer Ar beitsweise der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Leistungsverbrauchssteuerungsschaltung für eine CMOS- Schaltung;

Fig. 4 Beispiele von CMOS-Komponenten, wobei Fig. 4A ein Schaltungsdiagramm einer durch CMOS-Transistoren gebil deten Invertierschaltung und Fig. 4B ein Schaltungsdiagramm von zwei Paaren parallelgeschalteter CMOS-Transistoren dar stellt;

Fig. 5A eine Wellenform eines die CMOS-Schaltung durchlaufenden Eingangsimpulssignals und Fig. 5B eine durch das Eingangsimpulssignal von Fig. 5A erhaltene Stromwellen form in der CMOS-Schaltung;

Fig. 6A ein Beispiel der physikalischen Struktur der CMOS-Schaltung auf einem IC-Substrat, wobei Reihen von CMOS- Komponenten und Versorgungsspannungsleitungen dargestellt sind, und Fig. 6B ein Ersatzschaltild von Fig. 6A mit CMOS-Komponenten und Versorgungsspannungsleitungen mit einem Widerstand;

Fig. 7 ein Beispiel einer CMOS-Schaltung mit einer großen Anzahl von CMOS-Komponenten, durch die eine bestimmte Signalverzögerungszeit erzeugt wird;

Fig. 8A-8D Zeitdiagramme zum Darstellen einer Ar beitsweise der CMOS-Schaltung von Fig. 7;

Fig. 9 eine herkömmliche Verzögerungsschaltung mit ei ner CMOS-Schaltung, die durch eine Temperaturkompensations schaltung temperaturkompensiert wird;

Fig. 10A-10E Zeitdiagramme zum Darstellen einer Ar beitsweise der CMOS-Schaltung und der zugeordneten Tempera turkompensationsschaltung von Fig. 9;

Fig. 11 ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Schal tungsstruktur einer weiteren Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Leistungsverbrauchssteuerungsschaltung;

Fig. 12 ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Schal tungsstruktur einer weiteren Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Leistungsverbrauchssteuerungsschaltung;

Fig. 13 ein Schaltungsdiagramm der Ausführungsform von Fig. 12;

Fig. 14 eine den Ausführungsformen von Fig. 12 und 13 zugeordnete Wahrheitstabelle; und

Fig. 15A-15C Zeitdiagramme zum Darstellen des Zusam menhangs zwischen Impulsintervallen von Eingangsimpulssigna len und Signalverzögerungszeiten von CMOS-Schaltungen.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Schaltungsstruktur der erfindungsgemäßen Leistungsver brauchssteuerungsschaltung für eine CMOS-Schaltung. Bei der vorliegenden Erfindung sind in der Leitungsverbrauchssteue rungsschaltung eine auf eine vordere Flanke ansprechende Heizeinrichtung und eine auf eine hintere Flanke ansprechen de Heizeinrichtung vorgesehen. Die Summe aus den Strömen, die in der zu kompensierenden CMOS-Schaltung, in der auf ei ne vordere Flanke ansprechenden Heizeinrichtung und in der auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtung flie ßen, wird so gesteuert, daß sie permanent konstant ist.

In Fig. 1 soll eine CMOS-Schaltung 11 temperaturkom pensiert werden, so daß die Signalverzögerungszeit Td mit der Änderung der Eingangsimpulsrate oder -frequenz konstant bleibt. Ein Beispiel der CMOS-Schaltung 11 ist eine Präzisi onsverzögerungsschaltung, die in einem Halbleiterprüfsystem zum Erzeugen von Prüfsignalen mit verschiedenen Takten ver wendet werden soll. Die erfindungsgemäße Leistungsver brauchssteuerungsschaltung weist in unmittelbarer Nähe der CMOS-Schaltung 11 auf: eine auf eine vordere Flanke anspre chende Heizeinrichtung 16 und eine auf eine hintere Flanke ansprechende Heizeinrichtung 16n und eine Heizeinrichtungs steuerungsschaltung 14 zum Steuern der auf eine vordere und der auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen 16 bzw. 16n. Im Beispiel von Fig. 1 weist die Heizeinrich tungssteuerungsschaltung 14 ein SR-Flipflop 15, Auswahlein richtungen SEL1 und SEL2 und UND-Gatter 17 und 18 auf.

Die Heizeinrichtungssteuerungsschaltung 14 gibt ein ein vorderes Flankenintervall anzeigendes Signal an einem Aus gangsanschluß 7 für die auf eine vordere Flanke ansprechende Heizeinrichtung 16 und ein ein hinteres Flankenintervall an zeigendes Signal für die auf eine hintere Flanke ansprechen de Heizeinrichtung 16n an einem Ausgangsanschluß 7n aus. Die CMOS-Schaltung 11 empfängt einen Eingangsimpuls PI an einem Eingangsanschluß 3 und gibt einen Ausgangsimpuls PO an einem Ausgangsanschluß 4 aus. Der Eingangsimpuls PI und der Aus gangsimpuls PO werden außerdem dem SR-Flipflop 15 und den UND-Gattern 17 und 18 der Heizeinrichtungssteuerungsschal tung 14 auf die in Fig. 1 dargestellte Weise zugeführt.

Schaltungsbeispiele von Heizeinrichtungen 16 und 16n sind in den Fig. 2A und 2B dargestellt. Die Heizeinrich tungen 16 und 16n werden vorzugsweise aus CMOS-Komponenten gebildet, so daß die CMOS-Schaltung 11 und die erfindungsge mäße Leistungsverbrauchssteuerungsschaltung in einem IC-Chip hergestellt werden können. In den Fig. 2A und 2B fließt ein Strom in der Heizeinrichtung 16, wenn die Eingangsspan nung am Anschluß 9 einen hohen Pegel aufweist (eingeschalte ter Zustand). Die Heizeinrichtung 16 ist inaktiv, wenn die Eingangsspannung einen niedrigen Pegel aufweist (ausgeschal teter Zustand). Wenn die Heizeinrichtung 16 auf den einge schalteten Zustand eingestellt ist, wird in Antwort auf eine Flanke eines Eingangsimpulssignals veranlaßt, daß in der Heizeinrichtung ein Strom i fließt, dessen Größe der Größe des in der CMOS-Schaltung 11 fließenden Stroms entspricht.

Die Heizeinrichtung von Fig. 2A weist zwei komplemen täre CMOS-Transistoren auf, was grundsätzlich der in Fig. 4B dargestellten CMOS-Komponente entspricht. Die Heizein richtung von Fig. 2B wirkt als Oszilator, der oszilliert, wenn ein Eingangssignal auf einen hohen Pegel gesetzt ist, wobei in der Heizeinrichtung ein Strom i fließt, und die Os zillation unterbricht, wenn das Eingangssignal auf einen niedrigen Pegel gesetzt ist. Für die bei der vorliegenden Erfindung vorgesehenen, auf eine vordere und auf eine hinte re Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen können auch andere Schaltungstypen oder Komponenten von Heizeinrichtungen ver wendet werden, z. B. Widerstände.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Leistungsver brauchssteuerungsschaltung von Fig. 1 unter Bezug auf das Zeitdiagramm von Fig. 3 beschrieben. Wenn vorausgesetzt wird, daß der CMOS-Schaltung 11 kein Eingangsimpuls zuge führt wird, erzeugt der Ausgangsanschluß 7 der Heizeinrich tungssteuerungsschaltung 14 eine Spannung mit hohem Pegel, so daß die auf eine vordere Flanke ansprechende Heizeinrich tung 16 auf den eingeschalteten Zustand eingestellt ist. Ähnlicherweise erzeugt, weil kein Ausgangsimpuls von der CMOS-Schaltung 11 vorhanden ist, der Ausgangsanschluß 7n der Heizeinrichtungssteuerungsschaltung 14 eine Spannung mit ho hem Pegel, so daß die auf eine hintere Flanke ansprechende Heizeinrichtung 16n auf den eingeschalteten Zustand einge stellt ist. Daher sind in diesem Fall beide Heizeinrichtun gen 16 und 16n auf den eingeschalteten Zustand eingestellt, so daß darin vorgegebene Ströme fließen und Wärme erzeugt wird.

Wenn dem Eingangsanschluß 3 der CMOS-Schaltung 11 ein in Fig. 3A dargestellter Eingangsimpuls PI zugeführt wird, wird der Zustand des SR-Flipflops 15 durch die vordere Flan ke des Eingangsimpulses PI geändert. Durch die Spannungsän derung des Flipflops 15 wird die Spannung am Ausgangsan schluß 7 durch die Auswahleinrichtung SEL1 auf einen niedri gen Pegel geändert, wie in Fig. 3C dargestellt. Dadurch wird die auf eine vordere Flanke ansprechende Heizeinrich tung 16 auf den ausgeschalteten Zustand geschaltet, so daß sie keine Wärme erzeugt. Ähnlicherweise wird zum Zeitpunkt, an dem die hintere Flanke des Eingangsimpulses PI zugeführt wird, die Spannung am Ausgangsanschluß 7n durch die Auswahl einrichtung SEL2 auf den niedrigen Pegel geschaltet, wie in Fig. 3D dargestellt. Dadurch wird die auf eine hintere Flanke ansprechende Heizeinrichtung 16 auf den ausgeschalte ten Zustand geschaltet, so daß sie keine Wärme erzeugt.

Der Eingangsimpuls PI durchläuft die CMOS-Schaltung 11 mit der Signalverzögerungszeit Td, so daß nach Ablauf der Zeitdauer Td ein Ausgangsimpuls PO am Ausgangsanschluß 4 er scheint, wie in Fig. 3B dargestellt. In diesem Beispiel ist die Signalverzögerungszeit Td länger als die Impulsbreite des Eingangsimpulses PI, jedoch kürzer als die Periode des Eingangsimpulses PI. Daher beginnt die Übertragung der hin teren Flanke des Eingangsimpulses PI durch die CMOS- Schaltung 11 während der Zeitdauer, während der die vordere Flanke des Eingangsimpulses noch die CMOS-Schaltung durch läuft.

Dadurch existiert, wie vorstehend unter Bezug auf Fig. 8 beschrieben wurde, ein Überlappungszeitabschnitt in der CMOS-Schaltung 11, während dem in der CMOS-Schaltung 11 die durch die vordere Flanke und die hintere Flanke des Ein gangsimpulses PI verursachten Ströme fließen. Die in der CMOS-Schaltung 11 erhaltene Stromwellenform ist in Fig. 3F dargestellt. Während des Überlappungszeitabschnitts ver braucht die CMOS-Schaltung 11 eine elektrische Leistung, die doppelt so hoch ist wie in der anderen aktiven Periode, d. h. es fließt ein Strom 2i.

Nach der Signalverzögerungszeit Td wird durch die vor dere Flanke des in Fig. 3B dargestellten Ausgangsimpulses PO am Ausgangsanschluß 4 der Zustand der Heizspannung von Fig. 3C auf den hohen Pegel geändert. Ähnlicherweise wird durch die hintere Flanke des Ausgangsimpulses PO der Zustand der Heizspannung von Fig. 3D auf den hohen Pegel geändert. Weil die Heizspannungen an den Ausgangsanschlüssen 7 und 7n sich auf die in den Fig. 3C und 3D dargestellte Weise än dern, werden die auf eine vordere Flanke ansprechende Heiz einrichtung 16 und die auf eine hintere Flanke ansprechende Heizeinrichtung 16n auf die in den Fig. 3G bzw. 3H darge stellte Weise gesteuert.

D. h., die auf eine vordere Flanke ansprechende Heiz einrichtung 16 wird so gesteuert, daß sie während der Zeit dauer, in der die vordere Flanke des Eingangsimpulses PI durch die CMOS-Schaltung 11 übertragen wird, auf den ausge schalteten Zustand eingestellt ist. Ähnlicherweise wird die auf eine hintere Flanke ansprechende Heizeinrichtung 16n so gesteuert, daß sie während der Zeitdauer, in der die hintere Flanke des Eingangsimpulses PI durch die CMOS-Schaltung 11 übertragen wird, auf den ausgeschalteten Zustand eingestellt ist. Wie in den Fig. 3G und 3H verdeutlicht ist, sind beide Heizeinrichtungen 16 und 16n während des Überlappungs zeitabschnitts auf den ausgeschalteten Zustand eingestellt. Fig. 3I zeigt den Gesamtstrom, d. h. den Leistungsverbrauch, der CMOS-Schaltung 11 und der auf eine vordere Flanke und auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen 16 und 16n.

Wie in Fig. 3I dargestellt, ist der Gesamtstrom erfin dungsgemäß permanent im wesentlichen konstant und hat den Wert 2i, wobei i der für die vordere oder für die hintere Flanke des Eingangsimpulses in der CMOS-Schaltung 11 flie ßende Strom ist. Wie vorstehend erwähnt, fließt in jeder der Heizeinrichtungen 16 und 16n der Strom i, wenn sie auf den eingeschalteten Zustand eingestellt ist. Erfindungsgemäß wird, wie in Fig. 3I dargestellt, der Gesamtstrom, d. h. die Summe aus dem in der CMOS-Schaltung 11 fließenden Strom, dem in der auf eine vordere Flanke ansprechenden Heizeinrichtung 16 fließenden Strom und dem in der auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtung 16n fließenden Strom, perma nent auf dem Wert 2i gehalten.

Weil die Heizeinrichtungen 16 und 16n in unmittelbarer Nähe der CMOS-Schaltung 11 angeordnet sind und der Ge samtstrom (Leistungsverbrauch) konstant ist, wird auch die Temperatur der CMOS-Schaltung 11 auf einen konstanten Wert gesteuert. Außerdem wird, weil der Strom konstant ist, die Versorgungsspannung der CMOS-Komponenten stabilisiert. Dar über hinaus ist die Operation der Heizeinrichtungen mit dem Eingangsimpuls synchronisiert, so daß in den Versorgungs spannungen zu den CMOS-Komponenten keine Schwankungen auf treten. Dadurch bleibt die Signalverzögerungszeit Td in der CMOS-Schaltung 11 unabhängig von Frequenzänderungen des Ein gangsimpulssignals konstant.

Nachstehend wird eine andere Ausführungsform der vor liegenden Erfindung unter Bezug auf Fig. 11 beschrieben. Das Beispiel von Fig. 11 weist eine Heizeinrichtungssteue rungsschaltung 140 mit einer bezüglich der Konfiguration der Heizeinrichtungssteuerungsschaltung 14 von Fig. 1 verschie denen Konfiguration auf. Die Heizeinrichtungssteuerungs schaltung 140 weist ein Flipflop 151, ein Flipflop 152 und Auswahlschaltungen 153 und 154 auf. Das Flipflop 151 dient zum Erfassen der Zeitdauer, die für den Durchgang der vorde ren Flanke des Eingangsimpulses PI durch die CMOS-Schaltung 11 erforderlich ist. Das Flipflop 152 dient zum Erfassen der Zeitdauer, die für den Durchgang der hinteren Flanke des Eingangsimpulses PI durch die CMOS-Schaltung 11 erforderlich ist.

Während des Betriebs wird die Heizeinrichtungssteue rungsschaltung 140 durch ein einem Rücksetzanschluß RST zu geführtes Rücksetzsignal auf einen Anfangszustand gesetzt. Im Anfangszustand erzeugt der Ausgangsanschluß 7 der Heiz einrichtungssteuerungsschaltung 140, wenn der CMOS-Schaltung 11 kein Eingangsimpuls zugeführt wird, eine Spannung mit ho hem Pegel, wodurch die auf eine vordere Flanke ansprechende Heizeinrichtung 16 auf den eingeschalteten Zustand einge stellt wird. Ähnlicherweise erzeugt der Ausgangsanschluß 7n der Heizeinrichtungssteuerungsschaltung 140, weil kein Aus gangsimpuls von der CMOS-Schaltung 11 ausgegeben wird, eine Spannung mit hohem Pegel, wodurch die auf eine hintere Flan ke ansprechende Heizeinrichtung 16n auf den eingeschalteten Zustand eingestellt wird.

Daher sind in diesem Fall beide Heizeinrichtungen 16 und 16n auf den eingeschalteten Zustand eingestellt, so daß darin vorgegebene Ströme fließen und Wärme erzeugt wird. Je de der Heizeinrichtungen 16 und 16n ist so angeordnet, daß darin für jede Flanke des Eingangsimpulssignals ein Strom i fließt, der dem in der CMOS-Schaltung fließenden Strom gleich ist. Daher fließt, wenn der CMOS-Schaltung 11 kein Impulssignal zugeführt wird, in den Heizeinrichtungen 16 und 16n ein Gesamtstrom 2i.

Wenn dem Eingangsanschluß 3 der CMOS-Schaltung 11 der Eingangsimpuls PI zugeführt wird, wird durch die ansteigende Flanke des Eingangsimpulses PI der Zustand des SR-Flipflops 151 geändert. Durch die Spannungsänderung des Flipflops 151 wird die Spannung des Ausgangsanschlusses 7 durch die Tor schaltung 153 auf einen niedrigen Pegel geändert. Daher wird die auf eine vordere Flanke ansprechende Heizeinrichtung 16 auf den ausgeschalteten Zustand eingestellt, so daß darin kein Strom fließt. Ähnlicherweise wird durch die hintere Flanke des Eingangsimpulses PI der Zustand des Flipflops 152 geändert, wodurch die Spannung des Ausgangsanschlusses 7n durch die Torschaltung 154 auf den niedrigen Pegel geschal tet wird. Dadurch wird die auf eine hintere Flanke anspre chende Heizeinrichtung 16 auf den ausgeschalteten Zustand eingestellt, in dem sie keine Wärme erzeugt.

Der Eingangsimpuls PI durchläuft die CMOS-Schaltung 11 mit der Signalverzögerungszeit Td, und am Ausgangsanschluß 4 wird ein Ausgangssignal PO erzeugt. Durch die vordere Flanke des Ausgangsimpulses PO ändert das Flipflop 151 seinen Zu stand, wodurch sich auch die Heizspannung am Anschluß 7 auf einen hohen Pegel ändert. Ähnlicherweise ändert sich durch die hintere Flanke des Ausgangsimpulses PO der Zustand des Flipflops 152, wodurch sich auch die Heizspannung am An schluß 7n auf einen hohen Zustand ändert. Wie vorstehend er wähnt, fließt in jeder Heizeinrichtung 16 im eingeschalteten Zustand für die vordere oder die hintere Flanke des Impuls signals ein Strom i, der dem in der CMOS-Schaltung 11 flie ßenden Strom gleich ist.

Daher ist die auf eine vordere Flanke ansprechende Heizeinrichtung 16 während der Zeitdauer, in der die vordere Flanke des Eingangsimpulses PI die CMOS-Schaltung 11 durch läuft, auf den ausgeschalteten Zustand eingestellt. Die auf eine hintere Flanke ansprechende Heizeinrichtung 16n ist während der Zeitdauer, in der die hintere Flanke des Ein gangsimpulses PI die CMOS-Schaltung 11 durchläuft, auf den ausgeschalteten Zustand eingestellt. Daher wird der Ge samtstrom (Leistungsverbrauch), d. h. die Summe aus den Strö men, die in der CMOS-Schaltung 11, in der auf eine vordere Flanke ansprechenden Heizeinrichtung 16 und in der auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtung 16n fließen, konstant auf dem Wert 2i gehalten.

Weil die Heizeinrichtungen 16 und 16n in unmittelbarer Nähe der CMOS-Schaltung 11 angeordnet sind und der Ge samtstrom (Leistungsverbrauch) konstant ist, wird die Tempe ratur der CMOS-Schaltung 11 ebenfalls auf einen konstanten Wert gesteuert. Außerdem wird, weil der Strom konstant ist, die Versorgungsspannung zu den CMOS-Komponenten stabili siert. Dadurch bleibt die Signalverzögerungszeit Td in der CMOS-Schaltung 11 unabhängig von Frequenzänderungen des Ein gangsimpulssignals konstant.

Außerdem kann sowohl die auf eine vordere Flanke an sprechende Heizeinrichtung 16 als auch die auf eine hintere Flanke ansprechende Heizeinrichtung 16n so kleinformatig sein wie eine beispielsweise in Fig. 2A dargestellte CMOS- Komponente, so daß eine sehr kleine Schaltungsgröße erhalten wird. Dies ist der Fall, weil der in der CMOS-Schaltung 11 fließende Strom i einem Strom entspricht, der für die vorde re oder für die hintere Flanke des Eingangsimpulses in einer der in Serie geschalteten CMOS-Schaltungskomponenten fließt. Außerdem stehen die Kompensationsströme in den Heizeinrich tungen 16 und 16n in einer festen zeitlichen Beziehung mit dem die CMOS-Schaltung 11 durchlaufenden Eingangsimpuls, d. h. sie sind bezüglich des Eingangsimpulses nicht asyn chron. Daher schwanken, anders als im in den Fig. 9 und 10 dargestellten herkömmlichen Beispiel, die Spannungsabfäl le in den Versorgungsspannungen der CMOS-Komponenten nicht.

In den vorstehenden Beispielen wird vorausgesetzt, daß die Signalverzögerungszeit Td in der CMOS-Schaltung 11 klei ner ist als eine Periode des Eingangsimpulses. Wenn die Ein gangsimpulsfrequenz hoch ist oder die Signalverzögerungszeit in der CMOS-Schaltung 11 groß ist, tritt jedoch ein Fall auf, in dem die Periode des Eingangsimpulses kürzer ist als die Signalverzögerungszeit.

Fig. 15A bis 15C zeigen verschiedene solche Fälle und die dabei vorliegenden Beziehungen zwischen einer zu kompensierenden Signalverzögerungszeit der CMOS-Schaltung und einer Periode des der CMOS-Schaltung zugeführten Ein gangsimpulses. Das Beispiel von Fig. 15A zeigt einen Fall, bei dem eine Signalverzögerungszeit TD1 kleiner ist als eine Periode TR des Eingangsimpulses. Durch die vorstehenden, in den Fig. 1 und 11 dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der gesamte Leistungsverbrauch für die in Fig. 15A dargestellte Beziehung geeignet gesteu ert werden. Wenn Signalverzögerungszeiten T_D2 oder T_D3 größer sind als die Periode TR des Eingangsimpulses, wie beispiels weise in Fig. 15B oder 15C dargestellt, sind die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen jedoch nicht ausreichend, um einen konstanten Strom oder Leistungsverbrauch aufrechtzuer halten.

Fig. 12-14 zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Gesamtstrom auf einen kon stanten Wert gesteuert wird, wenn die Signalverzögerungszeit der CMOS-Schaltung länger ist als die Periode des Ein gangsimpulses, wie beispielsweise in Fig. 15B und 15C dar gestellt. Das Beispiel der Fig. 12-14 ist so gestaltet, daß der konstante Leistungsverbrauch aufrechterhalten wird, wenn die Signalverzögerungszeit Td länger ist als zwei Peri oden (jedoch kürzer als drei Perioden) des Eingangsimpuls signals. Diese Zeitbeziehung ist in Fig. 15C dargestellt, wobei drei vordere Flanken des Eingangsimpulses gleichzeitig durch die CMOS-Schaltung übertragen werden.

Im Fall von Fig. 15C kann der Strom in der CMOS- Schaltung 11 vier Werte aufweisen: 0, i, 2i und 3i. Die Fig. 12 und 13 zeigen ein Beispiel einer Schaltungskonfigu ration, durch die der konstante Strom 3i als Summe der in der CMOS-Schaltung 11 und in Heizeinrichtungen L1, L2, T1 und T2 fließenden Ströme aufrechterhalten wird. In Fig. 12 sind die auf eine vordere Flanke ansprechenden Heizeinrich tungen L1 und L2 und die auf eine hintere Flanke ansprechen den Heizeinrichtungen T1 und T2 in unmittelbarer Nähe der CMOS-Schaltung 11 angeordnet, deren Signalverzögerungszeit Td kompensiert werden soll. Jede der auf eine vordere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen L1 und L2 und der auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen T1 und T2 ist so konstruiert, daß darin ein Strom i fließt, der den glei chen Wert hat wie der in Antwort auf eine der Flanken des Eingangsimpulses in der CMOS-Schaltung 11 fließende Strom. Die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse der CMOS-Schaltung 11 sind außerdem mit Zählern 201-204 verbunden. Das Ausgangs signal der Zähler 201-204 wird einer Torschaltung 300 von Fig. 13 zugeführt, die an Anschlüssen L1, L2, T1 und T2 Treiberspannungen für die Heizeinrichtungen bereitstellt.

Im Beispiel von Fig. 12 ist der Zähler 201 ein 2-Bit- Zähler, der die Anzahl vorderer Flanken des der CMOS- Schaltung 11 zugeführten Eingangsimpulses PI zählt. Der Zäh ler 202 ist ein 2-Bit-Zähler, der die Anzahl vorderer Flan ken des von der CMOS-Schaltung 11 erhaltenen Ausgangsimpul ses PO zählt. Der Zähler 203 ist ein 2-Bit-Zähler, der die Anzahl hinterer Flanken des der CMOS-Schaltung 11 zugeführ ten Eingangsimpulses PI zählt. Der Zähler 204 ist ein 2-Bit- Zähler, der die Anzahl hinterer Flanken des von der CMOS- Schaltung 11 erhaltenen Ausgangsimpulses PO zählt.

Basierend auf den Zählwerten der Zähler 201-204 wer den geeignete Heizeinrichtungen ausgewählt und auf den aus geschalteten Zustand eingestellt. Beispielsweise ist gemäß der Differenz zwischen der Anzahl vorderer Flanken des Ein gangsimpulses PI und des Ausgangsimpulses PO die Anzahl vor derer Flanken bekannt, die gegenwärtig durch die CMOS- Schaltung 11 übertragen werden. Ähnlicherweise ist durch die Differenz zwischen der Anzahl hinterer Flanken des Ein gangsimpulses PI und des Ausgangsimpulses PO die Anzahl hin terer Flanken bekannt, die gegenwärtig durch die CMOS- Schaltung 11 übertragen werden. In Abhängigkeit von der auf diese Weise gezählten Anzahl der in der CMOS-Schaltung 11 übertragenen Flanken, werden die entsprechenden Heizeinrich tungen ausgewählt und durch die Ausgangspannungen der Tor schaltung 300 ausgeschaltet.

Fig. 14 zeigt eine Wahrheitstabelle zum Darstellen der Zählwerte und der Ein/Aus-Steuerlogik für die auf eine vor dere bzw. auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrich tungen L1, L2, T1 und T2. Die Torschaltung 300 von Fig. 13 dient zum Aktualisieren der Logik in der Wahrheitstabelle von Fig. 14 durch die Hardwareschaltung. In der Wahrheitstabelle von Fig. 14 bezeichnen "VD IN" den Zählwert der vorderen Flanken am Eingangsanschluß 3, und "VD OUT" den Zählwert der vorderen Flanken am Ausgangsanschluß 4. "CNT" bezeichnet Differenzen des Zählwertes, und "Heizeinrich tungssteuerung" bezeichnet die Ein/Aus-Steuerlogik für die auf eine vordere und die auf eine hintere Flanke ansprechen den Heizeinrichtungen L1, L2, T1 und T2.

Im vorstehenden Beispiel der Fig. 12-14 ist der Strom in jeder der Heizeinrichtungen L1, L2, T1 und T2 auf den Wert i festgelegt, in den Heizeinrichtungen kann jedoch auch ein anderer Stromwert festgelegt werden. Obwohl im Bei spiel von Fig. 12 vier Heizeinrichtungen vorgesehen sind, kann die Anzahl von Heizeinrichtungen in Abhängigkeit von der tatsächlichen Form des Eingangssignals bzw. der Struktur der CMOS-Schaltung reduziert werden. Wenn beispielsweise die Überlappungsperiode, in der in der CMOS-Schaltung der Strom 3i fließt, sehr kurz ist, sind in der Praxis möglicherweise zwei Heizeinrichtungen ausreichend, um anstelle eines Ge samtstroms 3i einen Gesamtstrom 2i aufrechtzuerhalten.

Erfindungsgemäß wird, weil die auf eine vordere und auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen in un mittelbarer Nähe der CMOS-Schaltung angeordnet sind und der Gesamtstrom (Leistungsverbrauch) konstant ist, die Tempera tur der CMOS-Schaltung ebenfalls auf einen konstanten Wert gesteuert. Außerdem wird, weil der Strom konstant ist, die Versorgungsspannung der CMOS-Komponenten ebenfalls stabili siert. Dadurch bleibt die Signalverzögerungszeit Td in der CMOS-Schaltung 11 unabhängig von Frequenzänderungen des Ein gangsimpulssignals konstant.

Außerdem nimmt die Schaltungsgröße nicht wesentlich zu, weil jede der auf eine vordere bzw. auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen sehr klein ist. Außerdem stehen die Kompensationsströme in den auf eine vordere bzw. auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen in fester zeitlicher Beziehung mit dem die CMOS-Schaltung 11 durchlaufenden Eingangsimpuls. Daher werden durch den in den Heizeinrichtungen fließenden Strom keine Schwankungen in den Versorgungsspannungen der CMOS-Komponenten verursacht.

Claims

1. Leistungsverbrauchssteuerungsschaltung für eine CMOS- Schaltung zum Steuern der Temperatur der CMOS-Schaltung für eine variierende Impulsrate eines zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß der CMOS- Schaltung übertragenen Impulssignals auf einen konstan ten Wert, mit:
einer in unmittelbarer Nähe der CMOS-Schaltung an geordneten, auf eine vordere Flanke ansprechenden Heiz einrichtung, die im eingeschalteten Zustand durch einen darin fließenden Strom i Wärme erzeugt;
einer in unmittelbarer Nähe der CMOS-Schaltung an geordneten, auf eine hintere Flanke ansprechenden Heiz einrichtung, die im eingeschalteten Zustand durch einen darin fließenden Strom i Wärme erzeugt;
einer Heizeinrichtungssteuerungsschaltung zum Er fassen einer vorderen Flankenperiode zwischen einer vorderen Flanke eines dem Eingangsanschluß zugeführten Eingangsimpulses und einer vorderen Flanke eines vom Ausgangsanschluß ausgegebenen Ausgangsimpulses und zum Ausschalten der auf eine vordere Flanke ansprechenden Heizeinrichtung während dieser vorderen Flankenperiode und zum Erfassen einer hinteren Flankenperiode zwischen einer hinteren Flanke des dem Eingangsanschluß zuge führten Eingangsimpulses und einer hinteren Flanke des vom Ausgangsanschluß ausgegebenen Ausgangsimpulses und zum Ausschalten der auf eine hintere Flanke ansprechen den Heizeinrichtung während dieser hinteren Flankenpe riode;
wobei durch die vordere Flanke und durch die hin tere Flanke des Eingangsimpulses ein Strom i in der CMOS-Schaltung erzeugt wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Heizeinrichtungs steuerungsschaltung eine Flipflop-Schaltung aufweist, die ein Signal erzeugt, um die auf eine vordere Flanke ansprechende Heizeinrichtung während eines Zeitab schnitts zu deaktivieren, in dem die vordere Flanke des Eingangsimpulses die CMOS-Schaltung durchläuft, und ei ne Logikschaltung, die ein Signal erzeugt, um die auf eine hintere Flanke ansprechende Heizeinrichtung wäh rend eines Zeitabschnitts zu deaktivieren, in der die hintere Flanke des Eingangsimpulses die CMOS-Schaltung durchläuft.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die auf eine vordere Flanke ansprechende Heizeinrichtung und die auf eine hintere Flanke ansprechende Heizeinrichtung aus CMOS-Transistoren bestehen.

4. Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Heizeinrichtungs steuerungsschaltung aufweist:
ein erstes Flipflop zum Erfassen der vorderen Flankenperiode zwischen der vorderen Flanke des dem Eingangsanschluß zugeführten Eingangsimpulses und der vorderen Flanke des vom Ausgangsanschluß erhaltenen Ausgangsimpulses;
eine mit dem ersten Flipflop verbundene erste Tor schaltung zum Übertragen eines ersten Heizeinrichtungs steuersignals, um die auf eine vordere Flanke anspre chende Heizeinrichtung während der vorderen Flankenpe riode zu deaktivieren;
ein zweites Flipflop zum Erfassen der hinteren Flankenperiode zwischen der hinteren Flanke des dem Eingangsanschluß zugeführten Eingangsimpulses und der hinteren Flanke des vom Ausgangsanschluß erhaltenen Ausgangsimpulses; und
eine mit dem zweiten Flipflop verbundene zweite Torschaltung zum Übertragen eines zweiten Heizeinrich tungssteuersignals, um die auf eine hintere Flanke an sprechende Heizeinrichtung während der hinteren Flan kenperiode zu deaktivieren.

5. Leistungsverbrauchssteuerungsschaltung für eine CMOS- Schaltung zum Steuern der Temperatur der CMOS-Schaltung für variierende Impulsraten eines zwischen einem Ein gangsanschluß und einem Ausgangsanschluß der CMOS- Schaltung übertragenen Impulssignals auf einen konstan ten Wert; mit:
mehreren in unmittelbarer Nähe der CMOS-Schaltung angeordneten, auf eine vordere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen, wobei jede der auf eine vordere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen im eingeschalte ten Zustand durch einen darin fließenden Strom i Wärme erzeugt;
mehreren in unmittelbarer Nähe der CMOS-Schaltung angeordneten, auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen, wobei jede der auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen im eingeschalte ten Zustand durch einen darin fließenden Strom i Wärme erzeugt;
einem ersten Zähler zum Zählen der Anzahl vorderer Flanken eines dem Eingangsanschluß der CMOS-Schaltung zugeführten Eingangsimpulses;
einem zweiten Zähler zum Zählen der Anzahl vorde rer Flanken eines vom Ausgangsanschluß der CMOS- Schaltung erhaltenen Ausgangsimpulses;
einem dritten Zähler zum Zählen der Anzahl hinte rer Flanken des der CMOS-Schaltung zugeführten Ein gangsimpulses;
einem vierten Zähler zum Zählen der Anzahl hinte rer Flanken des von der CMOS-Schaltung ausgegebenen Ausgangsimpulses: und
einer Torschaltung zum selektiven Steuern der meh reren auf eine vordere Flanke ansprechenden Heizein richtungen basierend auf einer Differenz zwischen den Zählwerten des ersten und des zweiten Zählers und zum selektiven Steuern der mehreren auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen basierend auf einer Differenz zwischen den Zählwerten des dritten und des vierten Zählers;
wobei durch jede der vorderen Flanken und der hin teren Flanken des Eingangsimpulses ein Strom i in der CMOS-Schaltung erzeugt wird.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jede der mehreren auf eine vordere Flanke ansprechenden Hei zeinrichtungen und jede der mehreren auf eine hintere Flanke ansprechenden Heizeinrichtungen aus CMOS- Transistoren besteht.