DE2103213B2 - Schieberegister mit Speicherzellen aus Feldeffekt-Transistoren - Google Patents

Description

(G 2) des zweiten Transistors (T 2) eine Takt- geht.

impulsquelle (01) angeschlossen ist, und daß an Die darin gezeigten Speicherzellen mit Feldeffekt-

die Quellenelektrode (Gl) des ersten Feldeffeütt- Transistoren, insbesondere für Schieberegister, haben

Transistors (Tl) eine weitere Impulsquelle (Pl) 15 jedoch den Nachteil, daß sie relativ viel Platzbedarf

angeschlossen ist, während an der Steuerelektrode auf dem Substrat benötigen, wenn die Schieberegister

(Gl) des ersten Transistors (Ti) der Datenein- in integrierter Technik ausgeführt werden.

gang (10) liegt. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,

2. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch eine Speicherschaltung mit Feldeffekt-Transistoren gekennzeichnet, daß der Ladezustand des Kon- 20 für Schieberegister zu schaffen, die eine sichere Verdensators (Cl) in Abhängigkeit von am Daten- Schiebung der gespeicherten Daten ohne Beeinfluseingang (10) stehenden Daten den ersten Transi- sung der Nachbarzellen gewährleistet und dabei stör (7"I) steuert, daß die Taktimpulsquelle (01) einen minimalen Platzbedarf auf dem Substrat aufden zweiten Feldeffekt-Transistor (T 2) schaltet, weist.

und daß die Impulsquelle (Pl) den zweiten Tran- 25 Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht

sistor (Tl) über den ersten Feldeffekt-Transistor darin, daß zwischen den Steuerelektroden und den

(Γ1) zum Datenausgang durchschaltet. Quellenelektroden zweier in Serie geschalteter FeId-

3. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch effekt-Transistoren ein Kondensator geschaltet ist, gekennzeichnet, daß dem ersten Feldeffekt-Tran- daß an die Steuerelektrode des zweiten Transistors sistor (Γ1) ein Feldeffekt-Transistor als Diode par- 30 eine Taktimpulsquelle angeschlossen ist und daß an allel geschaltet ist, dessen Quellenelektrode (S3) die Quellenelektrode des ersten Feldeffekt-Transimit seiner Steuerelektrode (G 3) verbunden ist. stors eine weitere Impulsquelle angeschlossen ist,

4. Schieberegister nach den Ansprüchen 1 bis 3, während an der Steuerelektrode des ersten Transidadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Steuer- store der Dateneingang liegt.

elektrode (G 2) des zweiten Feldeffekt-Transistors 35 Der Vorteil dieser Schaltung liegt darin, daß durch

(Tl) und die Verbindung von dessen Quellen- die Überlappung der von den beiden Impulsquellen

elektrode (52) mit der Senkenelektrode (Dl) des gelieferten Impulse eine sehr schnelle Arbeitsweise

ersten Feldeffekt-Transistors (Tl) ein Kondensa- mit nur zwei Transistoren, die die Speicherzelle bil-

tor (CO) geschaltet ist. den, möglich ist, so daß ein äußerst geringer Platz-

5. Schieberegister nach den Ansprüchen 1 bis 4, 40 bedarf in integrierter Technik erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß über den Konden- Die Erfindung wird nun an Hand von in den Zeichsator (Cl) des ersten Feldeffekt-Transistors (Γ1) nungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher durch kapazitive Kopplung auf dessen Steuerelek- beschrieben. Es zeigt

trode (G 1) dieser durch einen Impuls von der ge- F i g. 1 das Schaltbild eines ersten Ausführungsbei-

nannten Impulsquelle (Pl) eingeschaltet wird, 45 spiels der Speicherschaltung für Schieberegister,

unabhängig von am Dateneingang (10) anliegen- Fig. 2 das Blockdiagramm eines Teiles eines aus

den Daten. mehreren Schaltungen nach F i g. 1 zusammengesetz-

6. Schieberegister nach den Ansprüchen 1 bis 5, ten Schieberegisters,

dadurch gekennzeichnet, daß ein über den ersten F i g. 3 ein Impulsprogramm zur Übertragung von

Feldeffekt-Transistor (Tl) gelieferter Impuls in 50 Daten durch den in Fig. 2 gezeigten Teil des

dem Kondensator (CO), der zwischen der Steuer- Schieberegisters,

elektrode (G2) und der Quellenelektrode (52) Fig. 4A und 4B Draufsichten eines Teiles eines

des zweiten Feldeffekt-Transistors (Tl) liegt, vor- Schieberegisters in integrierter Schaltungsform mit

übergehend gespeichert wird, bis ein Taktimpuls teilweisen Ausschnitten zur Darstellung von Einzel-

von der Impulsquelle (01) den zweiten Feld- 55 heiten,

effekt-Transistor (Tl) schaltet. F i g. 5 A und 5 B die schematische Darstellung der

7. Schieberegister nach den Ansprüchen 1 bis 6, in den F ig. 4 A und 4B gezeigten Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zeitlich Fig. 6 eine Schnittansicht der in Fig. 4A gezeigüberlappenden Impulse von den Impulsquellen ten integrierten Schaltung entlang der Linie 6-6, (Pl und 01) gleichzeitig beginnen, wobei die 60 Fig. 7 schematisch ein abgewandeltes erstes Aus-Länge des Taktimpulses größer als die des Lade- führungsbeispiel der Speicherschaltung, das zusamimpulses ist. men mit dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbei-

spiel ein verbessertes Schieberegister ergibt,

F i g. 8 das Schaltbild eines zweiten Ausführungs-

Die Erfindung betrifft ein Schieberegister mit Spei- 65 beispiels der Speicherschaltung für Schieberegister, erzellen aus Feldeffekt-Transistoren, insbesondere F i g. 9 das Blockdiagramm eines Teiles eines aus s zwei Feldeffekt-Transistoren, denen Verschiebe- mehreren Schaltungen nach F i g. 8 zusammengesetzpulse teilweise zeitlich überlappt zugeführt werden. ten Schieberegisters,

Daintoch T^TfT^^^ertrag™gvon Speicherkondensator CIa zu liefern ist, und der SS^bereristers ^g" ^⁸*^{11 TeU des Ira}P^ von der Impulsquelle 01 sich zeitlich über-

T lappen und somit den Wegfall des Kondensators CO

^{weiter uLn}"^{Hand der Fig}

^raP^ von der Impulsquelle 01 s eine SchnittaWht · - lappen und somit den Wegfall des Kondensators CO

^ezif^S^:ri^t^{n LHd d Fi}

^ Äomquelle 21 dient dazu, eine Vor-

Seiten AmSh_nP I ^g, ^{emes ab}8^e" spannung an die Speicherkondensatoren Cl und J S t?^^^ ^{der Si Cl} i Fi 1 d S d hd Kon

8 pnung an die Speicherko

^SSJ Se te?«^^ ^{der Spei}- ^Cla in Fig. 1 und S andere entsprechende Kon-

im^Sfdmierß^Ä·? ^{erSte Und 3}^ densatoren im Schieberegister anzulegen. Diese

letzte Zelle eines größeren Schieberegmers geeignet io Gleichstrom-Vorspannung reduziert die erforderliche

Vo c;„i iQt _Ρ!η Prct« δ, fu , Größe des Kondensators CO relativ zur Störkapazität

^I!^^!^^Tl^he^^{1 einer C}? ^und ™» Kondensator CIa, indem ein rückwärti-

, ^{geZeigL Für} S^er StromfluS von der Elektrode Dl zur Elektrode

T^ ^{daß 3}^ ^Feld- ^{S2 des} Transistors Γ2 am Ende eines Impulses von

Zd W?ri^Tranf^torf^{n vom} ^- ¹S derlmpulsquelkeiveririndertwiid.dadieVoispan.

gy sind. Werden p-Kanal-Transistoren nung sicherstellt, daß die Schwellenwertspannung zwi-

venvendet muß die Polantat der steuernden Span- sehen den ElektrodenD2 und Gl des Transistors Tl

nungen und Signale umgekehrt werden. Es wird wei- für den rückwärtigen Stromfluß nicht erreicht wird,

ter vorausgesetzt daß rh^Speicherschaltung mit einer Wenn der Impuls von der Impulsquelle 01 den

ffTl SJK τΓη^Γ · t^nUns.^bet _A ^nsbm *M ,o ₂₀ Transistor Tl einschaltet, wird die auf den Kondcii-

daß die Feldeffekt-Transistoren, un Anreicherungsbe- _sator CO von der Impulsquelle Pl gelieferte Ladung

trieb arbeiten. Der Transistor Γ1 besitzt die Strom- auf den Speicherkondensator CIa der nachfolgenden

flußclcktroden Sl und Dl und der Transistor Tl die Speicherstufe übertragen, falls die durch die Daten-

Stromfiußelektroden S2 und Dl. Die beiden Transi- _q£lle 10 gelieferten und auf dem Kondensator Cl

stören smd durch Verbindung von Drain Dl und *₅ gespeicherten Daten eine »0« darstellen, d.h. keine

Source 52 m Reihe geschaltet Die Datenquelle 10 ist Datenladung an der Steuerelektrode Gl des Transi-

durch die Leitung 11 mit der Steuerelektrode. Gl des stors T1 anliegt. Eine zusätzliche Ladung wird dem

Transistors Tl verbunden. Die Elektrode 12 des Speicherkondensator CIa auch über den Kondensa-

Speichencondensators; Gl ist ebenfalls an das Gate, tor CO durch einen Impuls von der Impulsquelle 01

die Steuerelektrode Gl angeschlossen. Die andere 30 zugeführt. Die Anwesenheit von durch den Impuls

Elektrode 14 des Speicherkondensators Gl ist an die von der Impulsquelle Pl auf den Kondensator CO

Stromflußelektrode 51 des Transistors Tl ange- gelieferter Ladung vor dem Anlegen eines Impulses

schlossen. von der Impulsquelle 01 bedeutet, daß die Kapazität

Die Impulsquelle Fl, über die Leitung /1 an die des Kondensators CO so weit herabgesetzt werden

Stromflußelektrode .Vl des Transitors Tl und an die 35 kann, daß in der praktischen Ausführung sich eine

Elektrode 14 des Speicherkondensators Cl ange- Zellengröße von nur ungefähr 2,6 · 10"S mm* errei-

schlossen, liefert Impulse durch den Transistor Tl dien läßt, wenn ein Schieberegister gemäß der weiter

hindurch, unabhängig von der Ladung des Speicher- unten beschriebenen Darstellung in den F i g. 4 A und

kondensators Cl. Um nämlich Impulse von der Im- 4B ausgelegt wird. Wenn ein positives Signal an die pulsquelle Pl durch den Transistor Tl übertragen 40 Steuerelektrode Gl des Transistors Tl von der

zu lassen, auch wenn der Speicherkondensator Cl Datenquelle 10 angelegt wird und eine »1« anzeigt,

nicht geladen ist, dient der Impuls selbst von der wird eine Verbindung über Transistor Tl, Transistor

Impulsquelle Pl zum Einschalten aes Transistors Π j\_t impulsquelle Pl und Spannungsquelle 21 zur

durch kapazitive Kopplung auf die Steuerelektrode Erde hergestellt und so jede vorher auf dem Speicher-Gl über den Kondensator Cl. Von der Datenquelle 45 kondensator CIa vorhandene Ladung entladen und

10 gelieferte Daten können im Vergleich zur Dauer die aus dem Impuls von der Impulsquelle Pl resul-

der Impulse von der Impulsquelle Pl für eine »1« tierende Ladung vorübergehend im Kondensator CO

als Gleichspannung und für eine »0« als fehlende gespeichert. Durch die Arbeitsweise der Schaltung

Gleichspannung angesehen werden. Somit beeinflußt werden daher die Daten von der Datenquelle 10 in die Übertragung des Impulses von der Impulsquelle 50 invertierter Form in dem Speicherkondensator CIa

Pl über Cl auf die Steuerelektrode Gl des Transi- gespeichert. In einem Schieberegister besteht die

stors Tl die Daten nicht. Der Transistor Tl wird Datenquelle 10 natürlich aus einer mit der dargestell-

durch Anlegen eines Impulses von der Impulsquelle ten Schaltung identischen Schaltung. Die beschrie-

01 eingeschaltet, die über die Leitung Ll mit der bene Schaltung stellt daher z. B. eine Datenquelle für Steuerelektrode G2 verbunden ist. 55 den Transistor TIa dar, der ein TeU einer nachfol-

Der Kondensator CO, dessen Elektrode 16 mit der genden Datenspeicherschaltung in einem Schiebe-

Steuerelektrode G 2 des Transistors Tl und dessen register ist.

andere Elektrode 18 mit der Stromilußelektrode 52 Die Fig. 2 und 3 erläutern die Arbeitsweise der in

des Transistors Tl verbunden ist, dient der zeitweili- F i g. 1 gezeigten Speicherschaltungen in einem gen Speicherung von Energie von der Impulsquelle 60 Schieberegister genauer, indem die notwendigen

Pl, bis der Impuls von der Impulsquelle 01 den Impulse gezeigt werden zum Verschieben einer binä-

Transistor Tl einschaltet und die Übertragung der ren »1« aus der Speicherschaltung 5C4 über SC3>

Energie von der Impulsquelle Pl auf den Speicher- 5C2 und 5Cl zu der Speicherschaltung 5C4«. Wt

kondensator CIa einer nachfolgenden Speicherschal- in Fig. 2 als Blöcke gezeigten Speicherschaltuflg? tung gestattet, der durch seine Elektrode 20 an die 65 5Cl, 5C2, 5C3, 5C4 und 5C4a enthalten Schairuj

Stromflußelektrode Dl des Transistors Tl ange- gen, die dem in Fig. 1 mit 5Cl bichn

schlossen ist. Ein anderes Ausführungsbeispiel, wobei der Schaltung entsprechen. In der

der Impuls von der Impulsquelle Pl, der zn den rung wird angenommen, daß aucli

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dem gezeigten Teil des Schieberegisters vorhanden Speicherschaltung SC 3 über die Speicherschaltung

sind; die Bewegung dieser anderen Daten wird jedoch SC 4. Der Impuls 42 von der Taktimpulsquelle 03

im einzelnen nicht verfolgt. Die Speicherschaltungen erzeugt jetzt eine Leerstelle am Speicherkondensator

SC 4 bis SC 4 α sind für den Betrieb mit zeitlich ver- der Speicherschaltung SC 3 durch die Übertragung

schachtelten Taktimpulsen von den Taktimpulsquel- 5 der dort gespeicherten Information in invertierter

len 04, 03, 02 und 01 ausgelegt, die durch entspre- Form auf den Speicherkondensator der Speicher-

chende Leitungen L4, L3, Ll und Ll mit den Spei- schaltung SC2.

cherschalrungen verbunden sind. Die Verbindungslei- An diesem Punkt wird mit dem von der Takttungen 22, 23, 24, 25, 26 und 26 a verbinden jeweils impulsquelle 04 angelegten Impuls 44 das Datenbit den zweiten Transistor einer Speicherschaltung, die io »1« in invertierter Form vom Speicherkondensator links vom Anschlußpunkt liegt, mit dem Speicher- der Speicherschaltung SC 4 auf den Speicherkondenkondensator einer Speicherschaltung rechts vom An- sator der Schaltung SC 3 übertragen und gleichzeitig schluß. Die Verbindungsleitung 22 verbindet z. B. eine Leerstelle am Speicherkondensator der Schalden Transistor Γ 2 der Speicherschaltung SCl mit tung SC 4 geschaffen. In gleicher Weise wird eine dem Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung 15 Leerstelle am Speicherkondensator CIa der Schal-SC4α. Die Speicherschaltung SC2 der Fig. 2 über- tung SC4 geschaffen, die die erste Speicherschaltung nimmt also für die Speicherschaltung SC1 die Funk- einer Gruppe von vier aufeinanderfolgenden Spcition der Datenquelle 10 in Fig. 1. cherschaltungen bildet. Die Quelle der Einerdatenbits

Die Impulsquelle Pl ist über Leitungen 28, /1 und ist eine vorhergehende Gruppe von Speicherschaltun-/2 mit den Speicherschaltungen SC4, SCl und ao gen. deren zweiter Transistor ihrer letzten Speicher-SC 4 α verbunden. Die Impulsquelle P 2 ist über die schaltung mit der Impulsquelle 01 verbunden ist.
Leitungen 30 und 32 entsprechend mit den Speicher- Die obige Folge wird mit den Impulsen 46, 48, SO, schaltungen SC 3 und SC1 verbunden. In einem voll- 52, 54 und 56 wiederholt, jedoch wird das Einerständigen Schieberegister sind die Speicherschaltun- datenbit in noch einmal umgekehrter Form, also wiegen mit den Impulsquellen Pl und P 2 in abwechseln- as der in seiner ursprünglich positiven Ladung, vom den Zweiergruppen verbunden. Speicherkondensator der Speicherschaltung SC 2

Das Impulsprogramm der Fig. 3 beginnt mit durch den Impuls 54 von der Quelle 03 übertragen, einem Impuls 34 von der Impulsquelle P 2 und einem In der Folge der Impulse 58, 60, 62, 64, 66 und 68 Taktimpuls 36 von der Taktimpulsquelle 01, die der wird das Einerdatenbit vom Speicherkondensator der Einfachheit halber und zur Zeitersparnis als bei 30 Speicherschaltung SC 2 auf den Speicherkondensator Schiebeoperationen gleichzeitig auftretende Impulse C1 der Speicherschaltung SC1 durch den Impuls 62 dargestellt sind. Der Impuls 34 liefert sowohl Energie von der Impulsquelle 02 übertragen. Das Einerdatenauf den Speicherkondensator Cl der Speicherschal- bit wird auf dem Speicherkondensator Cl als Fehlen tung SCl über die Speicherschaltung SC 2 in der einer Ladung gespeichert. Der Impuls 64 von der oben beschriebenen Art als auch auf den entspre- 35 Impulsquellc Pl wird über den Transistor Π auf chenden Speicherkondensator in der Speicherstufe den Kondensator CO übertragen. Die kapazitive SC 2 über die Speicherschaltung SC 3. Am Ende des Kopplung über den Kondensator Cl schaltet den Impulses 34 wird eine durch ihn aufgebrachte Ladung Transistor Tl zur Übertragung des Impulses 64 ein, vorübergehend in den Kondensatoren der Speicher- auch wenn keine Ladung an der Steuerelektrode G1 stufen SC 2 und SC 3 gespeichert, welche dem Kon- 40 des Transistors Tl von der auf dem Kondensator Cl densator CO in der Speicherschaltung SCl entspre- gespeicherten Information angelegt wird. Am Ende chen. Der Taktimpuls 36 erzeugt eine Leerstelle in des Impulses 64 schaltet der Transistor Tl ab, und der Speicherschaltung SCJ durch Übertragung einer der Kondensator Cl kehrt in seinen entsprechenden Information, die im Speicherkondensator Cl gespei- Datenspeicherzustand, nämlich bei Fehlen einer Lachert war, in invertierter Form auf den Kondensator 45 dung, zurück. Der Impuls 64 wurde zum Laden des CIa, den Speicherkondensator der Schaltung SC 4 a. Kondensators CO benutzt. In der dann folgenden Der Impuls 36 wird außerdem auf eine nicht darge- Gruppe von Impulsen 70, 72, 74, 76, 78 und 80 stellte entsprechende Speicherschaltung aus einer vor- schaltet der Impuls 72 von der Impulsquelle 01 den hergehenden Gruppe von vier Speicherzellen gegeben Transistor Tl ein und gestattet der vom Impuls 64 und fuhrt so das Datenbit »1« ein, das auf der linken 50 stammenden, vorübergehend auf dem Kondensator Seite der Fig. 2 gezeigt ist, in den Speicherkonden- CO gespeicherten Ladung, den Speicherkondensator sator der Speicherschaltung SC4 in Form einer posi- CIa der Speicherschaltung SC4a zu laden. Eine zutiven Ladung des Speicherkondensators. Der Impuls sätzliche Ladung für den Speicherkondensator CIa 38 von der Taktimpulsquelle 02 schaltet den zweiten wird durch den Impuls 72 von da Impulsquelle 01 Transistor in der Speicherschaltung SC 2 ein und lädt 55 über den Kondensator CO durch kapazitive Koppoder entlädt den Kondensator Cl, abhängig von den lung geliefert Am Ende des Impulses 72 von der an der Steuerelektrode des ersten Transistors in der Impulsquelle 01 schaltet der Tiansistor Tl ab, und Speicherschaltung SC2 anliegenden Daten. Der Im- der Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung puls 38 schafft daher eine Leerstelle auf dem Spei- SC4a wird durch den Transistor Tl vom Rest der cherkondensator der Speicherschaltung SC 2 durch 60 Speicherschaltung SCl getrennt Die Übertragung Übertragung der Information auf ihrem Speicherkon- des Datenbits »1« durch die vier Speicherschaltungen densator in invertierter Form auf den Speicherkon- SC4 bis SCl auf die Speicherschaltung SC4a einer densator Cl der Speicherschaltung SCl. folgenden Gruppe von vier Speicherschaltungen ist

An diesem Zeitpunkt liefert die Impulsquelle Pl damit beendet

einen Impuls 40 über die Speicherschaltung SCl zur 65 Bei der Übertragung von Informationen arbeitet

Energieversorgung des Speicherkondensators CIo, jede der Speicherschaltungen SC 4 bis SC 4 a, die aus

der zur Speicherschaltung SC 4 α gehört, und zur La- einer Schaltung besteht, wie sie in Fig.1 gezeigt

dung des entsprechenden Speicherkondensators der wurde, als Inverter. Somit wird das als positive La-

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dung auf dem Speicherkondensator der Speicher- der Speicherkapazitäten einer jeden folgenden Speischaltung SC 4 gespeicherte Datenbit »1« auf dem cherschaltung. Der dargestellte Teil des Schieberegi-Speicherkondensator der Schaltung SC3 zu keiner sters in integrierter Schaltbauweise reicht von einem Ladung, wieder zu einer positiven Ladung auf dem Teil der Speicherschaltung SCl bis SCIa. Speicherkondensator der Speicherschaltung SC 1, zu 5 Beginnend in der Speicherschaltung SCl bildet die keiner Ladung am Speicherkondensator Cl der Spei- Diffusionszone 94 im Substrat 96 die Drain-Elekcherschaltung SCl und wieder zu einer positiven La- trode D 2 des in Fig, 5 A gezeigten Transistors T2. dung am Speicherkondensator CIa der Speicher- Da das dargestellte Ausführungsbeispiel mit n-Kanalschaltung SC 4 α der nachfolgenden Gruppe von vier Feldeffekt-Transistoren arbeitet, weist das Substrat Speicherzellen. »° 86 p-Leitfähigkeit auf und die Diffusionszone 94 so-

Das Konzept der zeitlich verschachtelten Takt- wie die übrigen Diffusionszonen im Substrat 86

impulse bewirkt, daß bei vier Taktimpulsen gemäß η-Leitfähigkeit. Das Metallisierungsmuster 98 ist mit

Darstellung nur eine von Information freie Speicher- der Diffusionszone 94 am Kontakt 99 verbunden und

schaltung für je drei Speicherschaltungen vorgesehen dadurch die Drain-Elektrode Dl des Transistors Tl

werden muß. Schieberegister üblicher Bauart erfor- 15 mit der Steuerelektrode GIa des Transistors TIa,

dem eine von Information freie Speicherschaltung für der durch die Erweiterung 100 der eindiffundierten

jede Stufe mit einer Speicherschaltung, die die ge- Verbindungsleitung /1 und der Diffusionszone 102

wünschte Information enthält, da während des im Substrat 86 gebildet wird. Die eine Elektrode 104

Schiebetaktes die ganze Information durch gleichzei- des Speicherkondensators CIa der Schaltung SC4α

tige Taktimpulse auf einmal verschoben wird. so wird durch die metallische Verbindungsleitung 84 ge-

Aus F i g. 3 ist zu ersehen, daß die ladenden Takt- bildet und die andere Elektrode 106 durch die einimpulse 34, 46, 58 und 70 von der Impulsquelle Pl diffundierte Verbindungsleitung/1. Der dünne Oxydzeitlich zusammenfallen mit den Taktimpulsen 36, bereich 108 (am besten in F i g. 6 zu sehen) dient so-48, 60, 72 von der Impulsquelle 01. Diese Impulse wohl als Isolierschicht zwischen den Elektroden 104 können daher von derselben Impulsquelle auf ge- as und 106 des Kondensators CIo als auch als Isolierbracht werden. Die ladenden Impulse 40, 52, 64 und schicht für die Steuerelektrode GIa des Transistors 76 von der Impulsquelle Pl fallen zeitlich zusammen TIa. Der dünne Oxydbereich 108 und andere dünne mit den Taktimpulsen 42, 54, 66 und 78 von der Oxydbereiche in der Schaltung haben eine Dicke von Impulsquelle 03, können also auch von einer gemein- etwa 500 A. Die übrige isolierende Oxydschicht 93 samen Quelle geliefert werden. Das bedeutet, daß 30 hat eine Dicke von etwa 5000 A. Die größere Breite man in einem Schieberegister nur die vier Takt- des Metallisierungsmusters 98 und der eindiffundierimpulsquelien 01, 02, 03 und 04 vorsehen und ten Verbindungsleitung /1 im Vergleich zur metallidurch entsprechende Verbindungen dafür sorgen sehen Phasenleitung L 4 dienen der Kapazitätsvermuß, daß die Taktimpulsquellen 01 und 03 auch als größerung des Kondensators CIa. Die Source-Elek-Impulsquellen Pl bzw. P2 dienen können. 35 trode SIa des Transistors TIa, gebildet durch die

Die Fig. 4A, 4B, 5A, 5B und 6 zeigen einen Teil Erweiterung 100 der eindiffundierten Verbindungs-

des in integrierter Schaltbauweise ausgeführten ersten leitung /1, empfängt Impulse von der Impulsquelle

Ausführungsbeispiels als Schieberegister zusammen Pl zum Laden des Speicherkondensators CIb über

mit einem Schaltschema der gezeigten integrierten den Transistor TIa. Die Drain-Elektroae DIa des

Schaltung. Die Fig. 4 A und 4B zeigen zwei Zeilen 40 Transistors TIa wird durch die Diffusionszone 102

82 und 84 eines Schieberegisters auf einem Substrat gebildet, die auch die Source-Elektrode S2a des

86. die an der rechten Seite der Fig. 4B durch den Transistors T2a bildet. Der Kondensator COa zwi-

Transisior T 2 a* miteinander verbunden sind, der sehen der Steuerelektrode G 2 a und der Source-Elek-

einen dünnen Oxydbereich 87 enthält und den Daten- trode S2a des Transistors T2a wird durch einen Teil

fluß im Register in der durch die Pfeile 88, 90 und 92 45 109 der Aluminium-Phasenleitung L 4 gebildet, die

angezeigten Weise gestattet. In einem in integrierter die Diffusionszone 102 und den dünnen Oxydbereich

Bauweise ausgeführten Schieberegister befinden sich 110 überlagert. Die Elektrode 111 des Kondensators

über und unter den Zeilen 82 und 84 weitere Zeilen COa umfaßt diesen Teil der Phasenleitung L4. Die

im selben Abstand. Diese zusätzlichen Zeilen wurden Elektrode 112 des Kondensators COa besteht aus der

hier der Klarheit halber weggelassen. Von links nach 50 Diffusionszone 102, die auch die Source-Elektrode

rechts vorgehend, bilden die Aluminium-Phasenlei- S2a des Transistors T2α bildet Die die Drain-Elek-

tungen Ll, Ll, L4, L3, L4a, L2a und LIa par- trode D2a des Transistors T2a bildende DiSusions-

allele Spalten und überlagern Teile der Diffusions- zone 113 ist mit der Aluminmmverbindungsleitunj

zonen, die die Schaltungselemente im Schieberegister 114 am Ende durch den Kontakt 115 verbunden. Das

bilden. Eine isolierende Oxydschicht 93 scheidet die 55 andere Ende der Verbindungsleitung 114 bildet di<

Aluminium-Phasenleitungen und alle anderen Metal- Steuerelektrode GlZ? des Transistors Tl& und di<

lisierungen der Schaltung vom Halbleitersubstrat 86 Elektrode 116 des Kondensators Cli>, Die Elektrodi

mit Ausnahme der Stellen, an welchen ein elektri- 118 des Kondensators CIb wird durch ein Stück de

scher Kontakt zu diesem Substrat 86 erwünscht ist eindiffundierten Verbindungsleitung IZ gebildet Di

Diese Phasenleitungen Ll bis LIa sind mit entspre- 60 Erweiterung 120 der eindiffundierten Verbindungslei

chenden Taktimpulsquellen 01 bis 0 4 verbunden, die tung / 2 bildet die Source-Elektrode S1 b des Transi

die erforderlichen Taktimpulse für die Transistoren stors TIb. Der dünne Oxydbereich 122 isoliert di

im Schieberegister liefern. Die diffundierten Verbin- Elektrode 116 von der Elektrode 118 des Konden

dungsleitungen /1, 72, Ila und J2a verlaufen par- sators CIb. Die Drain-Elektrode DIb des Trau

allel zu den Phasenleitungen Ll bis LIe, sind mit 65 sistors TIb wird durch die Difiusionszone 124 g<

entsprechenden Impulsquellen Pl und Pl verbunden bildet

zu denken und liefern Impulse auf den jeweils ersten In ähnlicher Weise bilden die übrigen Diffusion!

Transistor einer jeden Speicherschaltung zum Laden zonen, Metallisierungen und dünnen Oxydbereiche i

Substrat 86 die übrigen Transistoren und Kondensa- Zellengröße und mit Impulsen von 8 Volt erhält man toren, die in der Schaltung der F i g. 5 A und 5 B ge- noch eine ausgezeichnete Leistung bei einem Schiebezeigt sind. Diese übrigen Transistoren und Konden- register, welches über 100 Speicherzellen der in satoren sind mit TIc bis TIh, Tlb bis Tlg, CIc Fig. 1 gezeigten Art enthält. Die Ausgangssignale bis ClA und COb bis COg bezeichnet. Die DiSu- 5 eines solchen Schieberegisters können bei niedrigem sionszonen, Metallisierungen und dünnen Oxydbe- Stromverbrauch auf seinen Eingang zurückgekoppelt reiche für diese Elemente sind in der Herstellungs- und die Information so für längere Zeiträume im Reweise mit den bereits beschriebenen identisch, mit gister umlaufen gelassen werden, bis die Information Ausnahme des dünnen Oxydbereiches 87, der die benötigt wird.

Isolierschicht der Steuerelektrode GId des Transi- io Fig. 7 zeigt ein abgewandeltes erstes Ausführungs-

stors TId bildet, der zur Verbindung der Zeilen 82 beispiel, das im Vergleich mit dem Ausführungsbei-

und 84 des Schieberegisters dient. spiel nach Fig. 1 ein verstärktes Ausgangssignal er-

Diese Anordnung mehrerer verbundener Speicher- gibt. Ähnlich wie in Fig. 1, verfügt die Schaltung schaltungen in jeder Zeile erlaubt, daß zwei Phasen- über Transistoren Tl und Γ 2, die durch Verbindung leitungen nur jede zweite Speicherschaltung kreuzen 15 ihrer Stromflußelektroden D1 und 52 in Reihe gemüssen. Wegen der Zeiteinteilung der auf ihnen lau·· schaltet sind. Der Kondensator Cl ist mit seinen fenden Impulse können die Phasenleitungen L1 und Elektroden 12 und 14 zwischen die Source-Elektrode L 3 gleichzeitig Takümpulse auf einen zweiten Tran- 51 und die Gate-Elektrode G1 des Transistors Tl sistor einer Speicherschaltung in der Zeile 82 und auf gelegt. Der Kondensator CO liegt mit seinen Elektroeinen entsprechenden zweiten Transistor einer Spei- 20 den 16 und 18 zwischen der Source-Elektrode 52 cherschaltung in der Zeile 84 neben dem zweiten und der Gate-Elektrode Gl des Transistors Tl. Der Transistor der Speicherschaltung in der Zeile 82 lie- Kondensator CIa ist mit seinen Elektroden 20 und fern. Die Phasenleitung L3 liefert z.B. gleichzeitig 127 an die Drain-ElektrodeD2 des Transistors T2 Taktimpulse auf den Transistor TIb in Zeile 82 und und an die Gleichstromquelle 21 angeschlossen. Parauf den Transistor TIf in Zeile 84. Sehr wirksam 25 allel zu Transistor Tl ist in der Schaltung zusätzlich werden auch die eindiffundierten Verbindungsleitun- der Transistor Γ 3 gelegt, um ein verstärktes Ladegen II, 11, Ila und 11a ausgenutzt. Die Verbin- signal auf den Speicherkondensator CIa geben zu dungsleitung /1 bildet die Elektrode 106 des Kon- können. Die Stromflußelektrode 53 und die Steuerdensators CIa in Zeile 82 und eine entsprechende elektrode G3 des Transistors Γ3 sind gemeinsam an Elektrode 126 des Kondensators CIh in Zeile 84 30 die Stromflußelektrode 51 des Transistors Tl und an direkt unter der Elektrode 106. die Impulsquelle Pl durch die Leitungen 128 und /1

In einem in integrierter Schaltbauweise hergestell- angeschlossen. Die Stromflußelektrode D 3 des Tränten Schieberegister, wie es in den Fig. 4 A, 4 B und 6 sistors Γ 3 ist mit der Stromflußelektrode Dl des gezeigt ist, weisen die in Fig. 3 gezeigten Impulse Transistors Γ1 verbunden.

eine Amplitude von etwa 8VoIt an den Speicher- 35 Bei dieser Schaltungsanordnung wirkt der Transchaltungen auf. Dieses ist ungefähr die höchste sistor Γ 3 als Diode und kann somit auch durch eine Spannung, die auf die Speicherschaltungen des in in- andere Diodenart, z. B. eine Schottky-Diode, ersetzt tegrierter Bauweise hergestellten Schieberegisters ge- werden. Ein Teil des Ladeimpulses für den Speichergeben werden kann, ohne daß die Leistung des kondensator CIa läuft weiter über den Transistor Γ1 Schieberegisters durch unerwünschte Signale von 40 infolge der kapazitiven Verbindung der Source-Elekparasitären Transistoren, bewirkt durch die dicken trode51 mit der Gate-Elektrode Gl über den Kon-Oxydschichten, herabgesetzt wird, die sich an den densatorCl. Der Rest des von der Impulsquelle P1 Stellen ausbilden, wo der dicke Oxydbereidi 93 mit gelieferten Ladeimpulses läuft über den Transistor einer metallischen Verbindung auf seiner Oberfläche Γ 3. Wenn der gesamte Ladeimpuls für den Speichereinen Kanai zwischen zwei Diffusionszonen über- 45 kondensator CIa über den Transistor T3 laufen soll, lagert. muß die Elektrode 14 des Kondensators Cl geerder

Durch Lieferung eines Impulses über dea ersten und nicht mit der Impulsquelle P1 verbunden wer-Transistor Tl der Speicherschaltung 5Cl zum Laden den. Diese Schaltungsart der Ausgangs-Speicherzelle des Kondensators CO um Energie auf den Speicher- eines Schieberegisters ist, vom Standpunkt der Stökondensator CIa der Speicherschaltung SC4a zu 50 rungsreduäerung aus gesehen, oft vorteilhaft. Beide bringen, kann die Kapazität des Kondensators CO Anteile des Impulses laden den Kondensator CO vorauf ungefähr 0,2 Picofarad reduziert werden. Gleich- übergehend auf, bis der Taktimpuls von der Imzeitig muß die Kapazität des Kondensators Cl auf pulsquelle 01 den Transistor Γ 2 einschaltet und soungefähr denselben Wert angehoben werden. Die mit die Aufladung des Kondensators CIa gestattet, Störkapazität Cp in Fig. 1 hat z.B. einen Wert von 55 wenn die Eingangsdaten durch keine Ladung dargeetwa 0,03 Picofarad. Bei einer integrierten Schal- stellt werfen, oder ein Aufladen des Kondensators tungsanordnung, wie sie in den Fig.4A, 4B gezeigt verhindert, wenn die Eingangsdaten durch eine posiist, benötigt man wesentlich weniger Grundfläche des tive Ladung dargestellt werden, integrierten Schaltungsplättchens zur Vergrößerung Bei Verwendung als Datenausgabezelle eines der Kapazität des Kondensators Cl als zur Ver- 60 Schieberegisters wird die Information aus dem Regrößerung des Kondensators CO. Die Kapazitätsredu- gister an dem Datenausgangsanschluß 130 ausgezierung des Kondensators CO auf 0,2 Picofarad und lesen. Der Dateneingangsanschluß 132 wird mit dem die Erhöhung der Kapazität des Kondensators Cl zweiten Transistor der vorhergehenden Speicherauf etwa denselben Wert bedeutet bei Impulsen von schaltung im Schieberegister verbunden. 8 Volt und der in den Fi g. 4 A und 4 B dargestellten 65 Das in F i g. 7 gezeigte abgewandelte erste Ausfüh-Schaltungsanordnung, daß jede Speicherschaltung rungsbeispiel kann auch als Eingangsschaltung oder einen Bereich von nur etwa 2,6 · 10~⁸ mm^s benötigt, Dateneingabe-Speicherschaltung eines Schieberegialso wesentlich verkleinert werden kann. Bei dieser sters verwendet werfen. Bei dieser Verwendungsart

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wird der Dateneingangsanschluß 132 mit einer ent- pulsquelle Pl den Transistor Tl durch kapazitive sprechenden nicht dargestellten Schaltung verbunden. Kopplung auf die Gate-Elektrode Gl durch den In diesem Fall kann der Kondensator Cl weggelassen Kondensator Cl ein, wenn kein anderes Datenwerden, und der gesamte Ladeimpuls für den Signal an der Steuerelektrode anliegt. Wenn bereits Speicherkondensator CIa wird bei Bedarf über den 5 ein anderes Signal auf die Steuerelektrode Gl des Transistor T 3 geleitet. Der Datenausgangsanschluß Transistors Tl infolge einer in dem Speicherkonden- 130 der Schaltung wird mit der Steuerelektrode des sator Cl gespeicherten Ladung gegeben wird, ist der ersten Transistors einer folgenden Speicherschaltung Transistor Tl bereits eingeschaltet, und der Impuls verbunden, und die Elektrode 127 des Speicherkon- von der Impulsquelle Pl wird einfach durch den densatorsCla wird mit einer Stromflußelektrode des- io Transistor T 2 übertragen. Um den Transistor bei selben Transistors analog zur Anschlußart des Kon- Fehlen eines anderen Signals an der Steuerelektrode densators C1 verbunden. G1 einzuschalten, muß die Wechselstromkompo-

Die Verwendung der in F i g. 7 gezeigten Schaltung nente des Impulses von der Impulsquelle P1, übersowohl als Eingangsschaltung oder Dateneingabe- tragen über den Kondensator C1, so groß sein, daß Speicherschaltung als auch als Datenausgabe- 15 sie die Schwellenwertspannung des Transistors Tl Speicherschaltung des Schieberegisters bedeutet, daß überschreitet. Von der Dateneingabequelle 10 geein wesentlich verstärkter Ladeimpuls auf den Ein- lieferte und in dem Speicherkondensator Cl gegang des Registers und auch ein wesentlich verstärk- speicherte Daten können als eine konstante Ladung tes Ausgangssignal am Ende des Registers erzielt für eine binäre »1« und als das Fehlen tiner konwerden kann, wobei die benötigte Gesamtfläche auf 20 stanten Ladung für eine binäre »0« angesehen werdem integrierten Schaltungsplättchen nicht wesent- den im Vergleich zur Dauer der Impulse von der lieh erhöht wird. Die Anordnung des zusätzlichen Impulsquelle Pl. Die kapazitive Verbindung über Transistors T3 wie in Fig. 7 führt zu einer etwas Cl beeinflußt den Zustand der Daten ebensowenig größeren Schaltung in integrierter Form als die in wie die Übertragung des Impulses von der Impuls-F i g. 1 gezeigte Anordnung wegen der zusätzlich er- as quelle P1 über den Kondensator C1 zur Steuerelekforderlichen Verbindungsleitungen. Ihre Anwendung trode G1 des Transistors T1. Am Ende eines Imals innere Speicherzellen eines Schieberegisters würde pulses von der Impulsquelle P1 behält der Speicherdaher eine etwas größere Fläche als das in F i g. 1 ge- kondensator C1 seine vorher vorhandenen Daten zeigte Ausführungsbeispiel benötigen. bei. Der Transistor T 2 wird durch Anlegen eines Im-

Die bisherige Beschreibung bezieht sich auf ein- 30 pulses von der Impulsquelle 01 eingeschaltet, die mit zelne oder mehrere Speicherschaltungen, die einen seiner Steuerelektrode G2 über die LeitungLl ver-Teil eines ganzen Schieberegisters bilden. Ein voll- bunden ist. Der Taktimpuls von der Impulsquelle 01 ständiges Schieberegister enthält in der Praxis über überlappt zeitlich den Impuls für den Speicherkon-100 der in Fig. 1 gezeigten Schaltungen. Dank der densator CIa von der Impulsquelle Pl, d.h., der vereinfachten und kleineren Speicherschaltung läßt 35 Taktimpuls beginnt während oder vor dem Anlegen sich eine Vielzahl von Schieberegistern mit je über des Impulses von der Impulsquelle Pl und dauert 100 derartiger Speicherschaltungen auf einem einzi- dann noch an, nachdem der Impuls von der Impulsgen integrierten Schaltungsplättchen mit Abmessun- quelle P1 für den Speicherkondensator CIa geendet gen von 2,5 x 2,5 mm unterbringen, welches ins- hat Durch diese Betriebsart kann der Kondensator gesamt etwa 2800 der in Fig. 1 gezeigten Schal- 40 CIa einer nachfogenden Speicherschaltung durch tungen, acht Taktimpuls-Phasenschaltungen, zwölf den Impuls von der Impulsquelle P1 über die Tran-Eingabe-Ausgabe-Schaltungen für die Schiebe- sistoren Tl und T 2 geladen und dann abhängig von register und Anschlußpunkte für externe Verbindun- der Anwesenheit eines Datensignals vom Speichergen enthält. kondensator C1, angelegt an die Steuerelektrode G1

In Fig. 8 ist ein zweites Ausfuhrungsbeispiel in 45 des Transistors ΓI, entladen werden oder nicht Form einer einzelnen Schieberegister-Speicherschal- Wenn ein Signal vom Speicherkondensator C1 an die rung 5Cl dargestellt. Der Transistor Tl hat Strom- Steuerelektrode Gl des Transistors Tl angelegt und flußelektroden 51 und Dl und der Transistor T 2 damit die Existenz einer »1« angezeigt wird, wird der Stromflußelektroden 52 und D 2. Durch Verbindung Transistor Tl eingeschaltet und die Ladung auf dem der Drain-Elektrode Dl und der Source-Elektrode 52 50 Speicherkondensator CIa über die Transistoren T 2 miteinander sind die Transistoren in Reihe geschaltet und Tl und die Impulsquelle Pl zur Erde abgeleitet Die Dateneingabequelle 10 ist über die Leitung 11 Wenn kein Signal vom Speicherkondensator Cl an mit der Elektrode 12 des Speicherkondensators Cl der Steuerelektrode Gl des Transistors Tl vorliegt verbunden, der an die Steuerelektrode Gl des Tran- ist dieser abgeschaltet und zum Entladen des sisters Tl angeschlossen ist Die andere Elektrode 14 55 Speicherkondensators CIa besteht keine Verbindunj des Speicherkondensators Cl ist mit der Source- zur Erde.
Elektrode 51 des Transistors Tl verbunden. In diesem geladenen Zustand liefert der Speicher

Der Speicherkondensator CIa einer nachfolgen- kondensator CIa ein positives Signal auf die Steuer den Speicherschaltung ist über seine Elektrode 20 mit elektrode GIa des Transistors TIa und speicher der Drain-Elektrode D 2 des Transistors T 2 verbun- 60 das Fehlen einer Ladung auf dem Speicherkonden den. Die Impulsquelle Pl, die über die Leitung Jl sator Cl der Speicherschaltung 5Cl in der nachfol mit der Source-Elektrode Sl des Transistors Tl und genden Speicherschaltung in invertierter Form. De der Elektrode 14 des Speicherkondensators Cl ver- Transistor TIa stellt den ersten Transistor der i bunden ist, liefert Impulse auf den Speicherkonden- Fig. 9 gezeigten Speicherschaltang SC4α dar, di sator CIa einer nachfolgenden Speicherschaltung 65 gleich der SchaltungSCl aufgebaut ist Im entlade über die Transistoren Tl und Γ2. Um Impulse von nen Zustand liefert der Speicherkondensator Cl der Impulsquelle Pl auf den Speicherkondensator kein Signal auf die Steuerelektrode GIa des Trai CIa zu übertragen, schaltet ein Impuls von der Im- sistors TIa und zeigt damit die Speicherung ein»

Ladung auf dem Speicherkondeusator Cl der Speicherschaltung 5Cl in der Speicherschaltung SC 4 α in invertierter Form an. Die Daten vom Speicherkondensator Cl werden also in invertierter Form im Spek&erkondensator CIa durch die Schaltung 5Cl gespeichert. In einem Schieberegister besteht die Dateneingabequelle 10 in Wirklichkeit aus einer der dargestellten Schaltung identischen Schaltung, die an den Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung 5Cl angeschlossen ist Jeder der Kondensatoren im Schieberegister dient sowohl als Speicherkondensator einer Schaltung als auch zur Lieferung eines Impulses über den ersten Transistor einer Speicherschaltung für den Speicherkondensator einer nachfolgenden Speicherschaltung, unabhängig von einem auf die Steuerelektrode des ersten Transistors gegebenen separaten Signals.

Die Fig. 9 und 10 zeigen die Arbeitsweise der in F i g. 8 gezeigten Speicherschaltung in einem Schieberegister genauer, indem die Impulse dargestellt wer- *> den, die zum Verschieben eines »1 «-Datenbits von der Speicherschaltung 5C4 zur Speicherschaltung SC4α in Fig. 9 dargestellt sind. Die Speicherschaltungen 5C4, 5C3, SC2, 5Cl und SC4a enthalten jede eine Schaltung, die gleich der in F i g. 9 gezeig- ag ten Speicherschaltung 5Cl aufgebaut ist, und sind für den Betrieb mit zeitlich verschachtelten Taktimpulsen eingerichtet, die von den Taktimpulsquellen 04 bis 01 kommen, die mit jeder der Speicherschaltungen entsprechend über die LeitungenL4 bis Ll verbunden sind. Die Verbindungsleitungen 26 a, 22, 23, 24, 25 und 26 dienen jeweils zur Verbindung des zweiten Transistors einer auf der linken Seite der Verbindung liegenden Speicherschaltung mit einem Kondensator der Speicherschaltung auf der rechten Seite der Verbindung. So verbindet z.B. die Verbindungsleitung 22 die Drain-Elektrode D 2 des Transistors Γ 2 in der Speicherschaltung 5Cl mit dem Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC4a. Die Speicherschaltung SC2 der Fig. 9 wirkt als Dateneingabequelle für die Speicherschaltung 5Cl, und die Speicherschaltung 5Cl übernimmt diese Funktion für die Speicherschaltung SC4a. Die Impulsquelle P1 ist mit den geradzahligen Speicherschaltungen SC 4, SC 2 und 5C4a über die Leitungen/4, /2 und /4a verbunden. Die Impulsquelle P 2 ist mit den ungeradzahligen Speicherschaltungen SC 3 und 5Cl über die Leitungen/3 und /1 verbunden. Dasselbe Schaltprinzip gilt für die vorhergehenden und für die nachfolgenden Speicherschaltungen im Schieberegister. Ein vollständiges Register enthält im allgemeinen über 100 derartiger Speicherschaltungen.

Das Impulsprogramm der Fig. 10 beginnt mit einem Impuls 34 von der Impulsquelle P 2 und einem gleichzeitig auftretenden Impuls 36 von der Taktimpulsquelle 01. An diesem Zeitpunkt wird angenommen, daß am Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung 5C4a eine Leerstelle der gewünschten Information steht und die Funktion dieser beiden Impulse darin besteht, Daten im Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung 5Cl auf den Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC 4 α zu übertragen. Während des Zeitraumes, in welchem die Taktimpulse 34 und 36 zusammenfallen, sind beide Transistoren TX und TZ eingeschaltet, und der von der Impulsquelle P 2 an die Source^Elektrode 51 des Transistors Jl angelegte Impuls 34 wird durch die beiden Transistoren auf den Spejcherkondensator CIa übertragen. Außerdem wird der Impuls 34 an den ersten Transistor der Speicherschaltung 5C3 wegen der gemeinsamen Verbindungsleitung 32 von der Impulsquelle P 2 übertragen. In der Speicherschaltung SC 3 übernimmt der Impuls 34 jedoch keine nützliche Funktion, da in der Speicherschaltung SC 2 keine Leerstelle für die Übertragung von Informationen von der Speicherschaltung 5C3 her vorhanden ist Die Impulsquelle 03 liefert keinen Impuls auf den zweiten Transistor der Speicherschaltung5C3 zu diesem Zeitpunkt, so daß der Impuls 34 den Speicherkondensator der Speicherschaltung 5C2 nicht erreicht In ähnlicher Weise gelangen die anderen Impulse von den Impulsquellen Pl und P 2 auch auf andere als die Speicherschaltung, welche die Information überträgt. Der Impuls 34 endet, während der Impuls 36 noch andauert, und die Ladung auf dem Speicherkondensator CIa fließt jetzt zur Eitle ab, wenn eine Ladung von auf dem Speicherkondensator Cl gespeicherten Daten an die Steuerelektrode Gl des Transistors Tl angelegt wird. Wenn keine Ladung von auf dem Speicherkondensator C1 gespeicherten Daten an der Steuerelektrode Gl des Transistors Γ1 anliegt, besteht kein Entladungsweg zur Erde für die auf dem Speicherkondensator CIa vorhandene Ladung, und diese bleibt erhalten. Die auf dem Speicherkondensator C1 vorhandenen Daten werden daher in invertierter Form auf den Speicherkondensator CIa übertragen und eine Leerstelle auf dem Speicherkondensator C1 geschaffen. Für jede Übertragung eines Informationsbits von links nach rechts muß im Speicherkondensator, auf den die Information zu übertragen ist, eine Leerstelle geschaffen werden. Die Beendigung des Impulses 36 von der Taktimpulsquelle 01 schaltet jetzt den Transistor Γ 2 ab und trennt die Information auf dem Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung 5C4a vom Rest der Schaltung SCl. Das gleichzeitige Auftreten des Impulses 37 von der Impulsquelle Pl zum Laden des Speicherkondensators Cl der Schaltung SCl und des Impulses 38 von der Taktimpulsquelle 02 überträgt jetzt die auf dem Speicherkondensator der Speicherschaltung SC 2 stehende Information auf den Speicherkondensator Cl der Speicherschaltung SCl und schaffen so am Speicherkondensator der Speicherschaltung SC 2 eine Leerstelle. Diese Übertragung erfolgt genauso wie oben beschrieben. In ähnlicher Weise werden durch das gleichzeitige Auftreten des Impulses 40 von der Impulsquelle P 2 und 42 von der Taktimpulsquelle 03 am Ende des Impulses 38 von der Taktimpulsquelle 02 Daten vom Speicherkondensator der Speicherschaltung SC 3 auf den Speicherkondensator der Speicherschaltung SC 2 übertragen und am Speicherkondensator der Speicherschaltung SC 3 eine Leerstelle geschaffen. Am Ende des Impulses 42 von der Taktimpulsquelle 03 sind die Speicherschaltungen jetzt für die Übertragung des »1 «-Datenbits, das in der Zuleitung zur Speicherschaltung SC 4 angedeutet ist, auf die Speicherschaltung SC 3 bereit.

Der Impuls 43 von der Impulsquelle Pl läuft über die Speicherschaltung SC 4 und stellt den Ladeimpuls für den Speicherkondensator der Speicherschaltung SC 3 dar, der an die Drain-Elektrode de« zweiten Transistors in der Speicherschaltung SC 4 angeschlossen ist Da es sich um ein »X«-Datenbit handelt, also eine positive Ladung, ist der erste Transistor ia der

Speicherschaltung SC 4 eingeschaltet, und der Impuls 43 wird über ihn übertragen. Dss gleichzeitige Auftreten des Taktimpülses 44 von der Taktimpulsquelle 04 schaltet den zweiten Transistor in der Speicherschaltung SC 4 ein, so daß der Ladeimpuls 43 den Speicherkondensator der Speicherschaltung SC 3 erreicht Der Ladeimpüls 43 endet jetzt, der Taktimpuls 44 bleibt jedoch weiter bestehen und läßt den zweiten Transistor der Speicherschaltung SC 4 eingeschaltet. Da an der Zuleitung 26 zur Speicherschaltung SC 4 ein »1 «-Datenbit anbiegt, wird ein positives Signal auf die Steuerelektrode des ersten Transistors in der Speicherschaltung SC 4 gegeben und dieser ebenfalls eingeschaltet. Somit besteht ein Entladüngsweg für den Speieherkondensator der Speicherschaltung SC 3 über die Transistoren T 2 und Tl sowie die InpuIsquelJe P1 zur Erde. Damit ist keine Ladung am Speicherkondensator der Speicherschaltung SC 3 vorhanden, und das zu Beginn an der Speicherschaltung SC 4 vorhandene »l«-Datenbit wird in invertierter Form dargestellt. An der Speicherschaltung SC 4 ist jetzt eine Leerstelle geschaffen worden. Gleichzeitig wurde eine Leerstelle an der Speicherschaltung SC 4 α durch Informationsübertragung geschaffen.

In gleicher Weise übertragen die Impulse 46, 48, 49, 50, 52, 54, 55, 56 ein Informationsbit durch jede der Speicherschaltungen SC 4 bis SCl, wobei das jetzt in der Speicherschaltung SC 3 gespeicherte »1 «-Datenbit auf die Speicherschaltung SC 3 übertragen wird durch Überlappung des Impulses 52 von der Impulsquelle P 2 mit dem Impuls 54 von der Taktimpulsquelle 03. Die Informationsübertragung über die vier Speicherschaltungen SC 4, SC 3, SC 2 und SCl wird fortgesetzt mit den Impulsen 58, 60 ... 68. Das »1 «-Datenbit wird von der Speicherschaltung SC 2 auf den Speicherkondensator C1 der Speicherschaltung SC1 in Form einer fehlenden Ladung durch den überlappenden Impuls 61 von der Impulsquelle Pl mit dem Taktimpuls 62 von der Impulsquelle 02 übertragen. Die Impulse 70, 72 ... 80 setzen die Informationsübertragung fort. Das »1«-Datenbit wird von der Speicherschaltung SC1 auf die Speicherschaltung SC 4 α übertragen durch Überlappung des Impulses 70 von der Impulsquelle Pl mit dem Impuls 72 von der Taktimpulsquelle 01. Das »1«-Datenbit findet sich als fehlende Ladung auf dem Speicherkondensator C1 der Speicherschaltung SC1 wieder. Der Impuls 70 wird an die Source-Elektrode Sl des Transistors Tl angelegt, und durch kapazitive Kopplung über den Speicherkondensator Cl schaltet die Wechselstromkomponente des Impulses 70 an der Steuerelektrode G1 den Transistor Tl ein, so daß der Impuls 70 über den Transistor Tl übertragen werden kann, ohne daß ein anderes Signal an die Steuerelektrode Gl angelegt zu werden braucht. Gleichzeitig schaltet der von der Taktimpulsquelle 01 kommende Impuls 72, der an die Steuerelektrode G 2 des Transistors Tl angelegt wird, diesen ein, so daß der Impuls 70 über den Transistor Γ2 auf den Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC4α übertragen werden kann und diesen Kondensator lädt. Der Impuls 70 endet jetzt, und der Transistor Tt wird abgeschaltet. Der Impuls 72 endet und schaltet den Transistor Γ 2 ab und trennt den geladenen Speicherkondensator CIa der Speicherschaltung SC 4 α vom Rest der Speicherschaltung SCl, womit die Übertragung des »!«-Datenbus durch die vier Speicherschältungen SC 4 bis SCl beendet ist.

Das oben beschriebene Konzept der zeitlich gestaffelten Taktimpulse bedeutet, daß bei vier Täkt-

S impuhsd für je drei Speicherscnältuhgenj die die gewünschte Information enthalten, nur eine von der gewünschten Information freie Speicherschaltung vorgesehen werden muß.

Die überlappenden Impulse wurden in F i g. 10 als

ίο von verschiedenen Quellen kommend dargestellt, was jedoch nicht unbedingt notwendig ist. Die Impulse 34 und 36 können beispielsweise von derselben Quelle kommen unter der Voraussetzung, daß eine Triggerschaltung vorgesehen ist, die den Impuls 34 vor dein

is Ende des Impulses 36 enden läßt.

Fig. 11 zeigt ini Querschnitt einen Teil der Speicherschaltung SCl der Fig. 8 in integrierter Form. Ein Halbleitersubstrat 86 trägt auf seiner Oberfläche eine Isolierschicht 93. Source- und Drain-Elektroden Sl und Dl des Transistors Γ1 werden durch die Diffusionszonen 100 bzw. 102 gebildet. Die Steuerelektrode Gl des Transistors Tl wird durch die Metallschicht 98 gebildet, die den Kanalbereich zwischen den Diffusionen 100 und 102 im

as Substrat 86 überlagert. Die Elektrode 12 des Speicherkondensators C1 wird ebenfalls durch die Metallisierungsschicht 98 gebildet, die andere Elektrode 14 des Speicherkondensators Cl besteht aus der Diffusionszone 100. Der Teil 108 der Isolierschicht 93 zwischen der Metallisierungsschicht 98 und der Diffusionszone 100 bildet das Dielektrikum des Kondensators Cl. Die Metallschicht 98 ist mit der Dateneingangsquelle 10 und die Diffusionszone 100 mit der Impulsquelle P1 verbunden.

Äußer der Drain-Elektrode D1 des Transistors T1 bildet die Diffusionszone 102 auch die Source-Elektrode S 2 des Transistors Tl. Die Metallisierungsleitung 109 bildet die Steuerelektrode G 2 des Transistors Tl und ist an die Taktimpulsquelle 01 angeschlossen. Die Diffusionszone 113 bildet die Drain-Elektrode D 2 des Transistors Γ 2. Die Elektrode 20 des Speicherkondensators C1 α in der Speicherschaltung SC 4 α wird geformt durch das Metallisierungsmuster 114, welches über den Kontakt 115 an die

♦5 Diffusionszone 113 angeschlossen ist. Die andere Elektrode 128 des Kondensators CIa wird durch die Diffusionszone 124 gebildet. Der Teil 122 der Isolierschicht 93 zwischen dem Metallisierungsmuster 114 und der Diffusionszone 124 bildet das Dielektrikum des Speicherkondensators CIa.

Fig. 12 zeigt ein abgewandeltes zweites Ausführungsbeispiel, welches ein verstärktes Ausgangssignal abgibt. Wie in F i g. 8, verfügt die Schaltung über die Transistoren 71 und Tl, die durch ihre Stromflußelektroden Dl und S 2 in Reihe geschaltet sind. Der Speicherkondensator Cl ist zwischen die Source-ElektrodeSl und die Steuerelektrode Gl des Transistors T1 durch seine Elektroden 12 und 14 gelegt. Der Speicherkondensator CIa ist mit der Drain-Elektrode D 2 des Transistors Tl durch seine Elektrode 20 und durch seine Elektrode 128 mit Erde verbunden. Parallel zum Transistor Tl wird zusätzlich der Transistor Γ 3 geschaltet, um ein verstärktes Ladesignal auf den Speicherkondensator CIa geben zu können. Die Source-ElektrodeS3 und die Steuerelektrode G 3 des Transistors Γ 3 sind gemeinsam an die Source-Elektrode Sl des Transistors Tl und über die Leitungen/1 und /35 an die Impulsquelle P1

angeschlossen. Die Drain-Elektrode D 3 des Transistors Γ3 ist an die Drain-ElektrodeDl des Transistors Tl angeschlossen.

Bei dieser Konfiguration wirkt der Feldeffekt-Transistor Γ 3 als Diode. Er kann durch jede andere Art Diode, wie z. B. eine Schottky-Diode, ersetzt werden. Ein Teil des Ladeimpulses für den Speicherkondensator CIa läuft weiter über den Transistor Γ1, infolge der kapazitiven Kopplung über den Kondensator Cl zwischen Source 51 und Gate Gl. Der Rest des Ladeimpulses von der ImpulsquellePl läuft über den Transistor T 3. Wenn der ganze Ladeimpuls für den Speicherkondensator CIa über den Transistor Γ 3 laufen soll, kann die Elektrode 14 des Kondensators Cl geerdet werden, anstatt sie an die Impulsquelle Pl anzuschließen. Diese Schaltungsweise einer Ausgabespeicherzelle eines Schieberegisters ist S? für eine Störungsreduzierung vorteilhaft Beide £™™nnenten des Impulses von der Impulsquelle Pl weS£ SS Laden des Speicherkondensators CIa über den Transistor Γ 2 geleitet, da ein Impuls von der Taktimpulsquelle 01 gleichzeitig an die Steuerelektrode G2 des Transistors Γ2 angelegt wird. Be₁ Verwendung als Datenausgabezelle eines Schieberegisters werden Informationen des Registers am Datenausgabeanschluß 130 ausgelesen Die am Anschluß 132 einzugebenden Daten werden von dem zweiten Transistor der vorhergehenden Speicherschaltung im Schieberegister geliefert Fur dieses Ausfühmngsbeispiel gelten sinngemäß die gleichen weiteren Erläuterungen, wie sie oben fur die Ausfuhrungsform gemäß Fig. 7 gemacht wurden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ι 2 Die Verwendung von Feldeffekt-Transistoren für ratentansprucne: Speicherzwecke in matrixförmigen Speichern und in

1. Schieberegister mit Speicherzellen aus Feld- Schieberegistern ist bekannt. Hier wird zwischen zwei effekt-Transistoren, insbesondere aus zwei Feld- prinzipiell verschiedenen Lösungen im Aufbau der effekt-Transistoren, "denen Verschiebeimpulse teil- 5 Speicherzellen unterschieden, nämlich die eine Speiweise zeitlich überlappt zugeführt werden, da- cherzelle, die als rein bistabile Zelle aufgebaut ist, durch gekennzeichnet, daß zwischen den und die andere, die als Verriegelungsschaltung ausge-Steuerelektroden (Gl) und den Quellenelektro- führt ist.

den (51) zweier in Serie geschalteter Feldeffekt- Außerdem sind sowohl ein- als auch mehrtaktische

Transistoren (Γ1 und Tl) ein Kondensator (z. B. io Schieberegister bekannt, wie z. B. aus den schweize-

Cl) geschaltet ist, daß an die Steuerelektrode rischen Patentschriften 417 779 und 456774 hervor-