DE2316619A1

DE2316619A1 - Halbleiterschaltung

Info

Publication number: DE2316619A1
Application number: DE2316619A
Authority: DE
Inventors: Masaharu Kubo
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-04-03
Filing date: 1973-04-03
Publication date: 1973-10-11
Also published as: HK30079A; FR2178991B1; GB1423726A; MY7900030A; NL7304515A; JPS48101846A; FR2178991A1; US3852625A

Description

T" e Erfindung betrifft eine Halbleiterschaltung mit Feldeffekttransistoren und Kondensatoren, die insbesondere als Speicherschaltung oder als logische arithmetische Schaltung verwendet werden kann.

Sine bekannte Schaltung dieser Art \nni"aGt einen Speicherlcondensator und drei Feldeffekttransistoren, mit isolierter Steuerelektrode, die jeweils den gleichen Kanaltyp und den gleichen geerdeten Substrattyp umfassen. Bei dieser Schaltimg v/ird der Kondensator in einer vorbestimmten Zeit über den ersten Transistor geladen, während die Entladung des Kondensators über den dritten Kondensator während der Zeit stattfindet, während welcher der zweite Transistor, dem ein Eingangszeichen zugeführt wird, leitend ist.

Bei dieser integrierten Halbleiterschaltung tretten jedoch die folgenden Probleme auf:

(1) Da der Kondensator mit der Quellelektrode des ersten Feldeffekttransistors verbunden ist, wird der Kondensator auf eine

309841/1100

ORIGINAL INSPECTED

Ansehlußspannung aufgeladen, deren absoluter Wert um den Wert der Schwellwertspannung des ersten Transistors kleiner als der absolute Viert der Spitzenspannung der Impulse der Impulsquelle ist, welche mit dem Transistor verbunden ist. Deshalb kann diese Schaltung nicht zusammen mit einer Impulsquelle arbeiten, deren Impulse kleine Scheitelwerte aufweisen.

(2)Aus dem gleichen Grund/wänrt das Einschaltverhalten sehr„lange, und deshalb ist ein Betrieb mit hoher Geschwindigkeit unmöglich.

(3)Die Anschlüsse der entsprechenden Transistoren haben Streukapazitäten, welche von den Impulsen der Impulsq.ue.lle gespeist werden. Das bedeutet eine große Belastung der Laststeuerung der Impulsquellen und erhöht deren Leistungsverbrauch*

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halbleiterschaltung zu schaffen, die mit sehr hoher Geschwindigkeit arbeitet, die mit kleinen Impulsen betrieben werden kann und die nur wenigEnergie verbraucht.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung gelöst durch eine Reihenschaltung aus einem ersten Feldeffekttransistor einer bestimmten Leitungsart, einem zweiten Feldeffekttransistor von entgegengesetzter Leitungs"art und einer Eingangs stufe, die durch Eingangszeichen geschaltet wird, durch einen mit einem Punkt der Reihenschaltung verbundenen Kondensator, durch zwei Spannungsquellen, welche den ersten und den zweiten Feldeffekttransistor mit festen Spannungswerten versorgen, und durch Impulsquellen, die dem ersten und dem zweiten Feldeffekttransistor Impulse liefern.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kondensator mit der Senkelektrode eines der beiden Feldeffekttransistoren verbunden, und d.ie Quellelektrode und das Substrat jedes der beiden Feldeffekttransistoren sind jeweils gemeinsam mit der einen bzw.. mit der anderen Spannungsquelle verbunden.

3098.41/1100

Weitere Torteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen in Verbindung mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor.

Die "Erfindung ist im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Pig. 1 eine bekannte Halbleiterschaltung,

Pig. 2 ein Zeitlagendiagramra, welches verschiedene Spannungnwellenformen an verschiedenen Teilen-der Schaltungsanordnung der Pig. 1 zeigt,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung,

Pig. 4 ein Zeitlagendiagramm, welches Spannungswellenformen an verschiedenen Teilen der Schaltung der Pigur 3 zeigt,

Pig. 5,6 und 7 Diagramme, die jeweils ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltung zeigen,

Pig. 8 ein Zeitlagendiagraran, welches verschiedene Wellenformen an verschiedenen Teilen der in Pig. 7 gezeigten Schaltungsanordnung zeigt,

Pig, 9 eine weitere Ausführungsform einer integrierten ■halbleiterschaltung gemäß der Erfindung und

Pig. 10 ein Zeitlagendiagramm, welches Spannungswellenformen an verschiedenen Teilen der^; in Pig.' 9 dargestellten Schaltungsanordnung zeigt.

In Pig. 1 ist eine bekannte halbleiterschaltung dargestellt, die als Speicherschaltung verwendet wird,

In Pig. 1 sind Peldeffekttransistoren 1.-6 mit einer isolierten Steuerelektrode tmd einem P-Kanal eingezeichnet. Bei Ziffer 7 und Ziffer 8 sind Kondensatoren dargestellt, die zur Speicherung dienen· In dieser Pigur 1 sieht man eine Steuerelektrode 9 eines

309841/1100

• ·

4 '

Transistors 3, eine den Transistoren 4 und 5 gemeinsame Elektrode 10, Steuerelektroden 11 und 12 der Transistoren 1 bzw. 4, Senk- _ elektroden 13 und.14 der Transistoren 1 "bzw. 4» Quellelektroden 15 und 16 der Transistoren 3 bzw.. Ja und Steuerelektroden 17 und 18 der Transistoren 2 bzw. 5. Φ* ' - f» bezeichnen Impulsquellen, welche jeweils yprbestimmte Taktimpulse liefern. Es gibt einen Eingang "In" und einen Ausgang "Out". ■ ^ " Die Substrate 20 bis 25 der Transistoren-T"bis 6 sind alle geerdet. Die Steuerelektroden 11 und 12 der Transistoren 1 und 4 sind mit entsprechenden Senkelektroden 13 und H- verbunden, die -^1; ihrerseits mit den Impuls quell en -ji'i und /5, Trerbuhden sind. Die Quellelektroden 15 und 16 der Transistoren 3 und 6 sind außerdem mit den Impulsquellen 6 * bzw. /5, verbunden. Die S teuer elektroden 17 und 18 der Transistoren 2 und'5 sind mit den Impulsquellen ^P bzwi 4>. verbunden. '

Die Figur 2 zeigt Wellenformen, die an verschiedenen,Teilen der Figur 1 auftreten. ^₁ bis £» und "In" bezeichnen die Spannungswellenformen der oben genannten Impulsquellen bzw. der Eingangsquelle. V bezeichnet die Anschlußspannung des Kondensators 7.

Der Betrieb der in Figur 1 gezeigten Schaltungsanordnung wird anhand der in Figur 2 gezeigten Wellenformen betrieben. ^:

Im allgemeinen arbeitet eine Speicherschaltung, welche einen Kondensator als Speichereinrichtung verwendet, wie unten beschrieben wird. Zunächst wird in vorbestimmten Zeitintervalen eine,?. Periode zur Ladung des Kondensators vorgesehen. In einem. Zeit?· _n band, das auf die Ladeperiode folgt, \^ira mit Hilfe eines.Eingangszeichens festgestellt, ob der geladene Kondensator entladen wird oder nicht. ^; J - '■■- *'j

Bei der in Figur 1 gezeigten bekannten Schaltungsanordnung.wird der Kondensator 7 über den Transistor.1 während der Zeitbänder t λ - t - der Wellenform P^ der -"'igur 2 entladen, und zwar._; durch eine Spannung minus V/ von der Impulsquelle V^. Zu diesem Zeitpunkt ist der Transistor 3, aufgrund eines Eingangszeichens V. von der

309841/1100

Eingangsquelle "In", gesperrt, obwohl die Quellelektrode 15 des Transistors 3 mit der identischen Impulsquelle /L verbunden ist. Die Breite der Impulse der Impulsquelle |L» welche mit der Steuer elektrode 17 des Transistors 2 verbunden ist, wird größer als die Breite der Impulse der Quelle <L gewählt, so daß der Transistor während der Periode t_d1 - t^, bei ^₂ ^{in i}'ⁱß^{ur 2} abgeschaltet ist während der Transistor 2 im leitenden Zustand bleibt. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Spannung der Eingangsquelle "In" "^_n beträgt, wie in Figur 2, wird der Transistor 3 leitend, und der Kondensator 7 entlädt sich über die Transistoren 2 und 3. Wenn andererseits die Spannung der Eingangsquelle ¹¹In" erdpotential annimmt, bleibt der Transistor 3 gesperrt und der Kondensator 7 behält seine Ladung. Polglich wird die Anschlußspannung des Kondensators7 zu V , wie in Figur 2. Die ladung und die Entladung des Kondensators 8 werden durch die Spannungen der Impulse von den Impulsquellen *L und $. und durch die Anschlußspannung V_x nach dem gleichen Arbeitsprinzip bestimmt. Somit wird durch die Kondensatoren 7 und 8 ein bit der Speichereinheit konstruiert.

Die bekannte Schaltungsanordnung der. Figur 1 weist jedoch folgende Nachteile und Schwierigkeiten auf:

(1) Da die Kondensatoren 7 und 8 mit den Quellelektroden der Transistoren 1 bzw. 4 verbunden sind, wird der absolute Y/ert der Anschlußspannung jedes Kondensators um den Schwellspannungswert V^. des entsprechenden Transistors kleiner als der absolute Spitzenwert der Impulse der entsprechenden Impulsquelle. Dem entsprechend kann die Schaltung nicht durch Impulse mit kleinen Spitzenwerten betrieben werden.

(2) Aus dem gleichen Grund währt das Einschwingverhalten während der Ladung sehr lange. Infolge dessen kann die Impulsbreite von t_ß^ - t_Q. und t_c^, - t_C4, in Figur 2 nicht klein gehalten werden. Dementsprechend ist ein Betrieb mit hoher Geschwindigkeit unmöglich.

309841/1100

(3) Die Elektroden der entsprechenden Transistoren weisen Streukapazitäten auf. Folglich werden, im Falle der Impulssteuerung mit Impulsen von den Quellen 6* und φ^, nicht nur die Kondensatoren 7 und 8, sondern auch/die Streukondensatoren der Senkelektrode der Transistoren 1 und 4 und die Streukondensatoren der Quellelektrode der Transistoren 3 und 6 gleichzeitig gesteuert. Dadurch wird die Laststeuerung der Impulsquellen stark belastet,und der- Leistungsverbrauch der Impulsquellen steigt an, .

Die Figur 3 zeigt eine Schaltungsanordnung einer erfindüngs-' gemäßen integrierten Halbleiterschaltung. .

In dieser Figur bezeichnen die Bezugszeichen 26 und 27 Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode und einem N-Kanal, während die Bezugszeichen 28 bis 31 Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode und einem P-Kanal bezeichnen. Die Schaltungsanordnung enthält Kondensatoren 7 und 8, wie die Schaltungsanordnung der Figur 1.

Es bezeichnen fL und jip Impulsquellen, ·"In" einen Eingangsanschluß, "Out" einen Ausgangsanschluß und -V-^. eine negative Gleichspannungsquelle. ., " .

Die Quellelektrode 32 und das Substrat 33 des Transistors 26 sind miteinander und mit der negativen Spannungsquelle -^j) verbunden. In ähnlicher Weise sind die Quellelektrode 34 und das Substrat 35 des Transistors 27 miteinander und mit der Spannungsquelle -Vq-q verbunden. Andererseits sind die Substrate 36 bis 39 der Transistoren 28 bis 31 alle mit einer gemeinsamen Erde verbunden. Die jeweiligen Steuerelektroden 61 und 62 des IT-Kanal-Transistors 26 und des P-Kanal-Transistors 29 sind mit der ersten Spannungsquelle 6^ verbunden, während die Steuerelektroden 63 und 64 des N-Kanal-Transistors 27 bzw. des P-Kanal-Transistors 31 mit der zweiten Impulsquelle jip verbunden sind. Die Steuerelektrode des Transistors 2& ist mit dem Eingang "In" verbunden. Die Steuerelektrode 66 des

309841/1100

Transistors 30 ist mit einem Anschluß des Kondensators 7 und mit der Senkelektrode 67 des N-Kanal-Transistor3 26 und mit der Senkelektrode 68 des P-Kanal-Transistors 28 verbunden.

Die Senkelektrode 69 des Transistors 27 und die Scnkelektrode 70 des Transistors 30 sind gemeinsam mit dem Ausgangsanschluß Out verbunden. Ein Anschluß des Kondensators 8 ist mit dem Ausgangsanschluß Out verbunden. Die Quellelektrode 71 des Transistors 28 und die Senkelektrode 72 des Transistors 29 sind miteinander verbunden. Die Quellelektrode 73 des Transistors 30 und die Senkelektrode 74 des Transistors 31 sind ebenfalls miteinander verbunden. Die Quellelektrode 75 des Transistors 29, die Quellelektrode 76 des Transistors 31 und der andere Anschluß jedes der Kondensatoren 7 und 8 sind mit einer gemeiiisamen Erde verbunden, ähnlich wie die Substrate 36 bis 39 der Transistoren 28 bis 31.

Die Figur A zeigt Spannungswellenformen, die an verschiedenen Teilen der Figur 3 auftreten. Sie zeigt die Spannungen der Impulse von den Quellen Φ* und $„, die Spannung des Eingangszeichens auf der Eingangsleitung In und die Anschlußspannung V des Kondensators

Der Betrieb der Schaltungsanordnung der Figur 3 wird anhand der Figur 4 erklärt.

Die Wellenformen der Impulse von den Quellen ^L und (^p aind so ausgewählt, daß sie zwischen etwa 0-V (Erdpotential) und der Spannung -Vjj-u der negativen Spannungsquelle wechseln. Die Spannung der Impulse von der Quelle (>λ beträgt während der Perioden t * - t . im wesentlichen 0-V. Während dieser Periode ist der N-Kanal-Transietor: 26 leitend, während der P-Kanal-Transistor 29 abgeschaltet ist* Deshalb gelangt die Spannung -V^ der Spannungsquelle über den Transistor 26 zu dem Kondensator 7 und lädt diesen auf ein negatives Potential auf. Da die Quellelektrode 32 und das Substrat 33 des Transistors 26 beide mit der Spannungsquelle -V™, verbunden sind und die Senkelektrode 67 mit dem Kondensator 7 verbunden ist,

309841/1100

wird der Spannungsanschluß V des Kondensators 7 ohne zeitliche Versetzung auf den Wert -V-^ der Versorgungsspannung aufgeladen, wie es in Figur 4 gezeigt ist. Die Impulse der Quelle ^ haben während der Perioden t .. - t . den Spannungswert -V-Jy₀. Während dieser Perioden ist der N-Kanal-Transistor 26 gesperrt, während der P-Kanal-Transistor 29 leitet. Wenn zu diesem Zeitpunkt uie Wellenform des Eingangszeichens eine negative Spannung -V. («= -Yj)J)) aufweist, geht der Transistor 28 in seinen leitenden Zustand über; und der Kondensator 7 wird über die Transistoren 28 und 29 entladen. Im Gegensatz dazu behält der &ondesator 7 seine Ladung, wenn das Eingangszeichen im wesentlichen die Spannung O-V. hat. Die Wellenform der Anschluß spannung V des Kondensators 7 ist in Figur 4 gezeigt. Während der Perioden t .. - t . kann V eine Wellenform erzeugen ,deren Polarität derjenigen der Eingangswelle entgegengesetzt ist. Die Funktionen der Transistoren27, 30 und 31 bezüglich des Kondensators 8 sind ähnlich wie die Funktionen der Transistoren 26, 28 und 29 bezüglich des Kondensators 7. Die Speicherschaltung einer fundamentalen Einheit besteht aus zwei Kondensatoren 7 und 8 und aus der Gruppe von Transistoren 26 bis 31·

Die Figur 5 zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halbleiterschaltung, welche zum Beispiel als logische arithmetische Schaltung verwendet wird. · . ■ "

In dieser Figur weisen die Teile, welche die gleichen Betriebseigenschaften wie die entsprechenden Teile der Figur 3 haben, die gleichen Bezugszeichen auf« ,

Die Transistoren 26' und 29' haben die gleichen Funktionen wie die Transistoren 26 und.-29. Der Kondensator 7^! hat die gleiche Funktion wie der Kondensator 7.

I.. - Ig sind Eingangsleitungen«, welche jev/eils verschiedene. Eingangszeichen empfangen, 45 bis 50 sind Feldeffekttransistoren mit · einem P-Kanal, deren isolierte Steuerelektroden jeweils mit den Eingangsleitungen I₁ - Ig verbunden sind, während die isolierten Steuerelöktroden der Transistoren 51 und 52 _s welche einen P-Kanal haben, mit den Anschlüssen der Kondensatoren 7 und 7¹ verbunden sind.

. . .- - 109841/11

Impulse der Quellen $* und ^₂ v/eisen die gleiche Form auf wie in Figur 4.

Die Senkel'ektroden der Transistoren 45 "bis 47 sind mit der Senkelektrode des Transistors 26 und mit einem Anschltiß des Kondensators 7 verbunden. Die Quellelektroden der Transistoren 45 Ms 47 sind mit der Senkelelctrode des Transistors 29 verbunden. Andererseits sind die Senkelektroden der Transistoren 48 Ms 50 gemeinsam mit der Senkelektrode dos Transistors 26! und mit einem Anschluß des Kondensators 7' verbunden, während die Quellelektroden gemeinsam mit der Senkelektrode des Transistors 29' verbunden sind. Die Substrate der Transistoren 45 Ms 52 sind jeweils geerdet (nicht dargestellt).

Der Betrieb der in Figur 5 dargestellten Schaltungsanordnung kann ebenfalls anhand von Figur 4 beschrieben werden. Die Impulse der Quelle jL führen während der Perioden t .. - t . die Spannung C V. Yiährend dieser Perioden sind die Transistoren 26 und 26' leitend, und sie laden die Kondensatoren 7 bzw. 7¹ auf. Danach fällt die Impulsquelle während der Perioden t * - t . auf die negative Spannung -¹^T)T)* ^so üaß die H-Kanal-Transistoren 26 und 26' abgeschaltet werden, während die P-Kanal-Transistoren 29 und 29* leitend v/erden. V/ährend dieser Zeiten wird der Kondensator 7 entladen, unter der Bedingung, daß jede Eingangsleitung I.. - I, Eingangszeichen mit einer negativen Spannung führt, die größer als die Schwellwertspannung der Elemente ist, daß sie z.B. einen Spannungswert führen, der ungefähr gleich der Versorgungsspannung "^DD ^³^· ^Die Entladungsbedingung für den Kondensator 7¹ wird in ähnlicher V/eise durch die Spannungen der Eingangszeichen auf den Eingangsleitungen I- - Ig bestinant.

Andererseits wird der Kondensator 8 wälr end der Perioden t _A , - t ,.

οι¹ c4

der Figur 4 über den li-Kanal-Transistor 27 aufgeladen. Der P-Kanal-Transistor 31 ist während dor Perioden t _Λ, - t .. leitend. Die

ei¹ e4

Entladung des Kondensators 8 hängt davon ab, ob die vorhergehenden Stufen, nämlich die Kondensatoren 7 und 7'_f ihre Ladung behalten oder nicht, und ob die jeweiligen Anschlüsse 41 und 42 ihre negative

309341/1100

Spannung -Vjvq aufgrund der Ladung halten« Durch Anwendung dieses Phänomens kann eine logische arithmetische Schaltung erhalten werden, die mit einer zweiphasigen Impulsquelle arbeitete Es v/ird insbesondere definiert, daß ein negativ größerer Spannimgswert als die Schwellwertspannung des P-Kanal-Transistors eine logische ¹¹1" darstellt, während ein negativ kleinerer Wert als die Schwellwertspannung eine logische "0" darstellt. Das Ausgangszeichen T_Q am Ausgangsanschluß der Schaltung der Figur 5 nimmt als Ergebnis der Eingangszeichen auf den Eingangsleitungen I^ - Ig entsprechend der Boolschen Algebra die folgenden Werte ans

T₀ = (I₁ + I₂ np · /U₄. + I₅. + I₆)

Die Figur 6 zeigt eine Schaltungsanordnung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Diese Schaltungsanordnung dient dem selben Zweck wie diejenige der Figur 5» und Elemente oder Elektroden, welche die gleiche Funktion haben, tragen die gleichen Bezugs.zeich.en«, Der Unterschied von dem Ausführurigsbeispiel der iigur 5 liegt darin₉ daß die Senkelektroden der N-Kanal-Transistoren 26_S26⁵ und 27 jeweils mit den Senkelektroden der P-Kanal-Transistoren 29» 29? und 31 verbunden sind. .„-_'.--.■

Diese Schaltungsanordnung arbeitet genauso wie diejenige der Figur 5·-

In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt,, bei welchem die Transistoren 26.^28 und 29 _s der Kondensator 7 und eine Inipulsquelle <i>* (wie auch ihre Inpulswellenform) den entsprechenden Teilen der Figur 5 gleich sind „ Transistoren· 54s» 53 und 52 und ein Kondensator 55 entsprechen den Transistoren 27₉30 und 31 bzv/_e dem Kondensator 8 in Figur 3. Der Unterschied gegenüber der Ausführungsform der Figur 3 liegt darin, daß eine in Figur 8 dargestellte Impulsquelle/mit den Steuerelektroden des P-Kanal-Transistors 52 und des N-Kanal-Transistors 54 verbunden ist« Zusätzlich ist der ' andere Anschluß des Kondensators 55 mit der negativen. Spannungsquelle -^Vm verbunden, Ferner ist das Substrat des Transistors 53 ,. mit der negativen Spannungsquelle .-¥-qjj.verbunden«, Bei einer solcher. Anordnung führen die Impulse der Quelle ^₀ während der Perioden t ,§

und t ρ ι der Figur 8 eine negative Spannung, der P-Kanal-Transistor 52 wird leitend und lädt den Kondensator 55 positiv auf, und die Spannung des Ausgangsansehlusses Out fällt während dieser Perioden, wie die Anschlußspannung des Kondensators 55, auf Erdpotential. Danach führen die Impulse der Quelle /Sp wälirend der Perioden t .. , und t p, die Spannung 0 V, so daß der P-Kanal-Transistor 52 abgeschaltet wird, während der N-Kanal-Tranoistor 54 gleichzeitig leitend wird. Zu dieser Zeit wird der Kondensator 55 entladen, wenn die Ausgangsspannung der vorhergehenden Stufe oder.die Spannung V bei 56 ungefähr 0 V beträgt. Im Gegensatz dazu bleibt der Kondensator dann, wenn die Spannung bei 56 stark negativ ist, z.B. -Υ·™ = -V^ Volt beträgt, geladen, und die Anschlußspannung des Kondensators 55 bleibt bei etwa 0 V. Auf diese Art bildet die Schaltungsanordnung der Figur 7, ähnlich der Schaltungsanordnung der Figur 3, eine Speicherschaltung für die Einheit ein bit. V₀ bezeichnet die Auοgangsspannung auf dem Ausgangsanschluß Out.

Die Figur 9 zeigt die Schaltungsanordnung eines weiteren Ausführungsder Erfindung. In dieser Figur entsprechen die Tcansistoren

26 - 31 und die Kondensatoren 7 und 8 den entsprechenden Bauteilen der Ausführungsfonn der Figur 3. In der Schaltungsanordnung der Figur 9 sind die Steuerelektroden des IT-Kanal-Transistors 26, des P-Kanal-Transistors 29, des IT-Kanal-Transistors 27 und des P-Kanal-Transistors 31 jeweils mit einer der Impulsquellen /5^, /S^, ^₂ "bzw· jip, verbunden, vergleiche Figur 10.

Wenn dem Ausführungsbeispiel der Figur 9 über dem Eingang In, der mit der Steuerelektrode ,des Transistors 28 verbunden ist, die in Figur 10 dargestellte Wellenform V. zugeführt wird, nimmt das Ausgangszeichen V der ersten Stufe die in Figur 10 gezeigte Form an.

Da der Betrieb gleich demjenigen der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist, wird auf weitere Erläuterungen .verzichtet.

Selbstverständlich kann bei den in den Figuren 5 bis 7 dargestellten Aucführungsbeispielen sehr leicht das Verfahren angewendet werden, bei welchem die unabhängigen Impulsquellen für die Steuerelektroden der paarweise angeordneten Transistoren vorgesehen sind, wie es oben ausgeführt wurde. · 309841/1100

Die Erfindung weist die folgenden Vorteile auf:

(1) Da "beim Laden eines Kondensators die Quellelektrode und das Substrat eines Transistors gemeinsam mit der Leistungsquelle verbunden sind, und da die Senkelektrode des Transistors'mit dem Kondensator verbunden ist, kann der Kondensator auf den Spitzenwert einer Impulsquelle oder auf einen Spannungswert| der gleich dem Spannuhgswert der Versorgungsspannung ist, aufgeladen werden. Dementsprechend tritt keine Schwächung des Zeichens ein, wenn eine Quelle'mit der gleichen Spannung oder eine Impulsquelle mit dem gleichen Spitzenwert wie bei der bekannten Schaltung verwendet wird. Das heißt, die erfindungsgemäße Schaltung kann mit einer schwächeren Spannungsquelle oder mit einer Impulsquelle betrieben werden, deren Impulse kleinere Scheitelwerte aufweisen.

(2) Aus dem gleichen Grund wie unter (1) ist die Einschwingzeit der Ladimgskennlinie des Kondensators 5 bis 10mal schneller als bei der bekannten Schaltungsanordnung. Deshalb können die Impulse der Impulsquelle sehr viel schmaler sein, und deshalb kann e ine wesentlich höhere Betriebsgeschwindigkeit erreicht werden.

(3) Die Quellelektrode und das Substrat aller Transistoren 26,27 usv/. sind mit einer Quelle konstanter Spannung verbunden, und die Belastung der Impulsquellen durch die Laststeuerung wird reduziert. Somit werden die Kosten der Impulsquelle gesenkt und Energie gespart. .

Die obige Beschreibung wurde zwar für den Fall der Verwendung von Feldeffekttransistoren 26 und 29 des Anreicherungstyps beschrieben, es können aber auch Feldeffekttransistoren des Verarmungstyps verwendet werden. Außerdem ist das Merkmal der isolierten Steuerelektrode nicht beschränkend aufzufassen, es können vielmehr irgendwelche paarweise angeordneten transistoren verwendet werden, deren P-Kanal und N-Kanal vom entgegengesetzten.Leitungstyp, sind.

309841/1100

Der P-Kanal-Typ kann für den Transistor 26 verwendet werden, während der N-Kanal-Typ für den Transistor 29 verwendet werden kann. In diesem PaH ist es erforderlich, daß das Substrat des P-Kanal-Transistors mit der höchsten Spannungsquelle verbunden ist, während das Substrat des N-Kanal-Transistors mit der niedrig-8ten Spannungsquelle verbunden \>/ird. Dementsprechend ist in diesem Pail das Substrat des Transistors 26 geerdet, während dasjenige des Transistors 29 mit einer negativen Spannungsquelle verbunden ist.

Ferner können Spannungsquellen ausgewählt werden, die irgendwelche anderen, geeigneten Spannungen aufweisen, ohne die negative Spannungsquelle und die Erde zu verwenden.

Schließlich muß der Transistor 28, der mit der Eingangsquelle verbunden ist'_f nicht notwendiger V/eise ein Feldeffekttransistor sein, wie es in den obigen Ausführungsbeispielen dargestellt ist, es kann vielmehr irgendein Transistor verwendet v/erden, sofern er beim Empfang eines Bingangszeiehens die Umschaltung bewirkt.

309841/1100

Claims

- - 14 -

Ansprüche

Halbleiterschaltung mit Feldeffekttransistoren und Kondensatoren, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung (26,28,29) aus einem ersten Feldeffekttransistor (26), einer bestimmten Leitungsart, einem zweiten Feldeffekttransistor (29) von entgegengesetzter Leitungsart und einer Eingangsstufe (in,28), die durch Eingangszeichen geschaltet wirft, durch einen mit einem Punkt der Reihenschaltung (26,28,29) verbundenen Kondensator (7), durch zv/ei Spannungsquellen, welche- den ersten und den zweiten Feldeffekttransistor mit festen Spannungswerten versorgen, und -durch Impulsquellen, die dem ersten und dem zweiten Feldeffekttransistor (26,29) Impulse liefern.

2. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Feldeffekttransistor (26) ein K-Kanal-Transistor und der zweite Feldeffekttransistor (29) ein P-Kanal-Transistor ist, und daß das Substrat (33) d°« ersten Feldeffekttransistors (26) mit der ersten Spannungsquelle verbunden ist, welche eine höhere Spannung liefert, während das Substrat (37) des zweiten Feldeffekttransistors (29) mit der zweiten S.pannungsquelle verbunden ist, die eine geringere Spannung liefert.

3. Halbleiterschaltung mit Feldeffekttransistoren und Kondensatoren, gekennzeichnet durch einen ersten Feldeffekttransistor (26) mit einem N-£anal und einen zweiten Feldeffekttransistor (29) mit einem P-Kanal, die jeweils eine Steuerelektrode (61,62), eine Quellelektrode (32, 72), eine Senkelektrode (67,75)-und/eine Substratelektrode (33,37) aufweisen, durch eine Eingangsstufe, die wenigstens einen durch Eingangszeichen schaltbaren Transistor (28) umfaßt und die einen diesem Transistor (28) entsprechen den Singangsanschluß und einen ersten und^: einen zweiten Aus gangsanschluß aufv/eist, welche die'Schaltergebnisse weitergeben, durch einen Kondensator (7), dessen einer Anschluß mit der Quelle (67) des ersten Transistors (26) verbunden ist, die mit einem Ausgangsanschluß der Eingangsstufe verbunden int,

309841/1100

während die Senkelektrode (72) des zweiten Transistors (29) mit dem zweiten Ausgangsanschluß der Eingangsstufe verbunden ist, durch eine erste Spannungsquelle, welche eine niedrigere Spannung liefert und mit der ersten Quellelektrode (32) und dem Substrat (33) des ersten Transistors (26) verbunden ist, durch'Impulsgebereinrichtungen, welche mitrden Steuerelektroden (61,62) des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors (26, 29) verbunden ist und ihnen vorbestircmte Taktimpulse liefert, durch eine zweite Spannungsquelle, welche eine höhere Spannung liefert und mit der Quellelektrode (75) und dem Substrat (37) des zweiten Transistors (29) verbunden ist, durch wenigstens eine Eingangszeiöhenquelle, welche mit dem Eingangsanschluß verbunden ist, und durch Einrichtungen zur Verbindung des anderen Anschlusses des Kondensators (7) mit der zweiten Spannungsquelle.

Halbleiterschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulcgebereinrichtung wenigstens eine erste Impulsquelle umfaßt, die mit der Steuerelektrode des ersten Transistors verbunden ist und Impulse mit einer vorbestimmten Periode liefert, und die eine zweite Impulsquelle umfaßt, die mit der Steuerelektrode des zweiten Transistors verbunden ist und Impulse der gleichen Periode liefert, welche gegenüber den Impulsen der ersten Impulsquelle zeitlich versetzt sind.

Halbleiterschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe einen Feldeffekttransistor (26) mit einem P-Kanal, einer Steuerelektrode (28), einer Quellelektrode (71)f einer Senkelektrode (68) und ein Substrat (36) umfaßt, das die Steuerelektrode (28) mit der Eingangsζeichenquelle, die Quellelektrode (71) mit der Senkelektrode des zweiten Feldeffekttransistors (29), die Senkelektrode (68) mit der Senkelektrode (67) des ersten Feldeffekttransistors (26) und das Substrat (36) mit der zweiten Spannungsquelle verbunden ist.

309841/1100

6* Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche .3 Ms 5_r dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe mehrere P-Kanal-Feldeffekttransistoren mit jeweils einer Steuerelektrode, einer Quellelektrode, einer Senkelektrode und einem Substrat umfaßt, daß diese Steuerelektroden jeweils mit verschiedenen Eingangszeichenquellen verbunden sind, während die Quellelektroden gemeinsam mit der Senkelektrode des zweiten Transistors (29), Senkelektroden gemeinsam'mit der Senkelektrode· des ersten Transistors (26) und die Substrate gemeinsam■mit der zweiten Spanmmgsquclle verbunden sind.

7. Halbleiterschaltung mit Feldeffekttransistoren und Kondensatoren, gekennzeichnet durch einen ersten Feldeffekttransistor (26) mit einem ΐΓ-Kanal und einen zweiten Feldeffekttransistor (29) mit einem P-Kanal, die jeweils eine Steuerelektrode, eine Quellelektrode, eine Senkelektrode und eine Substratelektrode aufweisen, durch eine -Eingangs stufe, welche .wenigstens einen Transistor umfaßt, der durch Eingangszeiehen .geschaltet werden kann und die einen diesem Transistor zugeordneten Eingangsanschluß aufweist und einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluß, welche die Schaltergebnisse weitergeben, durch einen Kondensator, dessen einer Anschluß mit der Senkelektrode des ersten Transistors verbunden ist, durch eine erste Einrichtung zur Verbindung der Senkelek'trode des ersten Transistors mit der Senkelektrode des zweiten Transistors, durch eine erste Spannungsquelle, welche eine niedrigere Spannung liefert und sowohl mit der Senkelektrode als auch mit dem Substrat des ersten Transistors verbunden ist, durch eine zweite Einrichtung, welche die Quellelektrode des zweiten Transistors mit dem ersten Ausgangsanschluß £er -^ingangsstufe verbindet, durch eine zweite Spannungsquell\5, welche eine höhere Spannung liefert und mit dem zweiten Ausgangsanschluß der Eingangsstufe, mit dem Substrat des zv/eiten Transistors und dem anderen Anschluß des Kondensators verbunden ist, durch Impulsgebereinrichtungen, welche mit den Steuerelektroden des ersten und des zweiten Transistors verbunden sind und vorbestiiamte Taktimpulse liefern, und durch wenigstens eine mit dem Eingangsanschluß verbundene Inpulszeichenquelle .309841/1100

8. Halbleiterschaltung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgebereinrichtung eine erste. Impulsquelle umfaßt, welche mit der Steuerelektrode des ersten Transistors verbunden ist und Impulse mit einer vorbestimmten Periode liefert, und daß die Impulsgebereinrichtung eine zweite Impulsquelle umfaßt, welche mit der Steuerelektrode des zweiten Transistors verbunden ist und Impulse mit der gleichen Periode liefert, die gegenüber den Impulsen der ersten Impulsquelle zeitlich versetzt sind.

9. halbleiterschaltung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe mehrere P-Kanal-Feldeffekttransistoren mit jeweils einer Steuerelektrode, einer Quellelektrode, einer Senkelektrode und einer Substratelektrode aufweist, deren Steuerelektroden jeweils mit einer ^ingangszeichenquelle, deren Senkelektroden gemeinsam mit der Senkelektrode des zweiten Transistors, und deren Quellelektroden und Substrate gemeinsam mit der zweiten Spannungsquelle verbunden sind.

309841/1100

Leerseite