DE2347404C2 - Spannungserhöhungsschaltung für Uhren - Google Patents
Spannungserhöhungsschaltung für UhrenInfo
- Publication number
- DE2347404C2 DE2347404C2 DE2347404A DE2347404A DE2347404C2 DE 2347404 C2 DE2347404 C2 DE 2347404C2 DE 2347404 A DE2347404 A DE 2347404A DE 2347404 A DE2347404 A DE 2347404A DE 2347404 C2 DE2347404 C2 DE 2347404C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- line
- mos fet
- circuit
- potential
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
- G04G19/00—Electric power supply circuits specially adapted for use in electronic time-pieces
- G04G19/08—Arrangements for preventing voltage drop due to overloading the power supply
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
- G04G19/00—Electric power supply circuits specially adapted for use in electronic time-pieces
- G04G19/02—Conversion or regulation of current or voltage
- G04G19/04—Capacitive voltage division or multiplication
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
- H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
- H03K19/0185—Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
- H03K19/018507—Interface arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/08—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
- H03K19/094—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/003—Changing the DC level
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/01—Shaping pulses
- H03K5/02—Shaping pulses by amplifying
- H03K5/023—Shaping pulses by amplifying using field effect transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Spannungserhöhungsschaltung für Uhren zur Erzeugung eines Gleichstroms
an einem Ausgangsanschluß mit einer Stromquelle, mit Kondensatoren und mit MOS-Feldeffekttransistoren.
Eine solche bekannte Spannungserhöhungsschaltung ist mit einer Spule versehen (DE-OS 22 06 102). Diese
bekannte Schaltung erfordert deshalb eine sehr große Leistung und ist daher zur Pegelhaltung einer kleinen
Leistung mit niedriger Spannung nicht geeignet.
Es ist auch eine Spannungserhöhungsschaltung des Cock-Croft-Typs bekannt (DE-OS 2153 906). Diese
bekannte Schaltung weist im Erhöhungsteil keinen MOS-Feldeffekttransistor auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Spannungserhöhungsschaltung der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, durch die eine höhere Gleichspannung bei verringertem Leistungsverbrauch erhalten wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
F i g. 1A und 1B bereits vorgeschlagene MOS FET mit
den Steuerelektroden in schematischer Darstellung,
Fig.2A und 2B schematische Darstellung von MOS FET zur Verwendung in einer Spannungserhöhungsschaltung,
Fig.3A, 6A, 9A und 13A Diagramme bereits
vorgeschlagener Klemmschaltur.gen,
F i g. 3B, 6B, 9B und 13B die den F i g. 3A, 6A, 9A und
CA entsprechenden Spannungssignale,
F i g. 4A, 5A, 7A, 8A, 10A, 1IA, 12A, HA, 15A und 16A
Spannungserhöhungsschaltungen mit MOS FET,
Fig.4B, 5B, 7B, 8B, 1OB. ilB, 12B, 14B, I5B und 16B die Spannungssignale bei den vorgenannten Schaltungen,
Fig.4B, 5B, 7B, 8B, 1OB. ilB, 12B, 14B, I5B und 16B die Spannungssignale bei den vorgenannten Schaltungen,
Fig. 17A eine Signalverstärkungsschaltung als Grundlage einer Spannungserhöhungsschaltung zur
Lieferung eines Ausgangs-Impulssignals, das in seiner Amplitude dreimal so groß ist wie das Eingangssignal,
F i g. 17B den Spannungsverlauf der Schaltung gemäß
Fig. 17A,
Fig. 18A und ",9A Spannungserhöhungsschaltungen
gemäß der Erfindung, die ein Gleichstrom-Ausgangssignal liefern, dessen Amplitude zweimal so groß wie die
Amplitude des Eingangssignals ist,
Fig. 18B und 19B den Spannungsverlauf bzw. die
Spannungssignale der Schaltungen gemäß Fig. 18A und 19A,
Fig. 20 und 21 erfindungsgemäße Spannungserhöhungsschaltungen,
von denen jede ein Gleichspannungssignal liefert, das zweimal so groß ist wie das
Eingangsspannungssignal,
F ig. 22 eine erfindungsgemäße Spannungserhöhungsschaltung
zur Lieferung eines Ausgangsimpulssignals, das dreimal so groß ist wie das Eingangssignal
und gegenüber dem Eingangssignal gegenphasig ist,
Fig. 23 eine erfindungsgemäße Spannungserhöhungsschaltung mit zwei Stufen, wobei jede Stufe
eine der in F i g. 17A gezeigten Spannungserhöhungsschaltungen
enthält und die ein Ausgangssignal liefert, das dreimal so groß ist wie das Eingangssignal, und
Fig. 24 eine erfindungsgemäße Spannungserhöhungsschaltung mit MOS FET, die unterschiedliche
Schwellenspannung besitzen.
In der nachstehenden Beschreibung ist ein MOS-(Meta'il-Oxid-Halbleiter)-Feldeffekt-Transistor
im we-
sentlichen ein spannungsgesteuerter Widerstand oder ein »Kanal-Gebiet«-Verbindungsglied, wobei zwei
elektrisch getrennte, hochleitfähige Quellen- und Abzug-Elektroden eines ersten Leitungstyps in eine
Substratfläche aus Halbleitermaterial mit entgegengesetzter Leitfähigkeit eindiffundiert sind. Dieser MOS-Feldeffekt-Transistor
wird nachstehend mit »MOS FET« bezeichnet.
Bei einem bereits vorgeschlagenen MOS FET und insbesondere bei einem MOS FET vom P-Kanal-Typ,
bei dem eine Substratfläche mit einer von zwei gegeneinander getrennten Elektroden 11 verbunden ist,
wobei die beiden Elektroden gemäß F i g. 1A über einen
Kanal miteinander in Verbindung stehen, wird eine gestrichelt eingezeichnete Diode 15 zwischen dem
Substrat und der anderen Elektrode 12 gebildet, wobei
letztere Elektrode nicht mit der Substratfläche in Verbindung steht. Die Kathodenseite dieser Diode 15
liegt an der Elektrode 11 an - die Elektrode 11 wird
nachstehend als N-Seite bezeichnet, während die Anodenseite der Diode an der nachstehend als P-Seite
bezeichneten Elektrode 12 liegt. Infolgedessen ist es immer notwendig, den P-Kanal-Typ MOS FET unter
Festlegung eines Potentials zwischen den Elektroden 11
und 12 zu verwenden, wobei das Potential derart gewählt werden muß, daß die Elektrode 11 ein höheres
Potential besitzt als die Elektrode IZ An die somit gebildete Diode 15 wird infolgedessen eine Gegenspannung
angelegt und es fließt ein Strom /; ein Kanalgebiet wird lediglich durch die Steuerung der Gatterspannung
gemäß der in Fig. IA gezeigten Weise gebildet In
Fig. IB ist ein MOS FET vom N-Kanaltyp dargestellt,
bei dem eine Diode 16 durch gestrichelt eingezeichnete Linien veranschaulicht wird und zwischen einer
Elektrode 13 und einer Elektrode 14 gebildet wird; die Elektrode; 13 ist mit der Substratfläche verbunden und
stellt die P-Seite dar, während die Elektrode 14 nicht mit der Substratfläche verbunden ist und die N-Seite bildet.
Somit wird ein MOS FET vom N-Kanaltyp durch Festlegung eines Potentials zwischen den Elektroden 13
und 14 verwendet, wobei das Potential derart auszuwählen ist, daß das Potential der Elektrode 13
niedriger als das Potential an der Elektrode 14 ist An die auf diese Weise gebildete Diode 16 wird eine
Gegenspannung angelegt und es fließ: ein Strom /, wobei ein Kanalgebiet nur durch die Steuerung der
Gatterspannung gemäß der in F i g. 1B gezeigten Weise
gebildet wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen, vorgeschlagenen MOS FET, der als Diode verwendet wird, liegt die
Richtung des Stromes / entgegengesetzt zur Vorwärtsrichtung beider Dioden 15 und 16, die jeweils an jedem
Ende des Kanalgebiets parallel zu den Elektroden gebildet werden. Infolgedessen kann der MOS FET in
seiner Vorwärtsrichtung als Diode verwendet werden, während er in seiner Rückwärtsrichtung nicht als Diode
benützt werden kann, selbst wenn das Gatterpotential gesteuert wird.
Ein MOS FET vom P-Kanal-Typ wird in solcher Weise benützt, daß eine Elektrode 21 mit einer
Substratfläche 25 in Verbindung steht, welche die N-Seite einer Diode 27 bildet, wobei die Diode 27 in
F i g. 2A gestrichelt eingezeichnet ist; ferner wird eine Elektrode 22 nicht mit der Substratfläche 25 verbunden
und stellt die P-Seite der in F i g. 2A gezeigten Diode 27 dar. Außerdem wird der N-Kanaltyp-MOS FET in
solcher Weise benützt, daß eine Elektrode 23 mit der
Substratfläche 26 in Verbindung steht und die P-Seite einer Diode 28 bildet, während eine Elektrode 24 nicht
4nit dem Substrat 26 in Verbindung steht und die N-Seite
der Diode 28 darstellt; die Diode 28 ist in Fig.2B ^gestrichelt eingezeichnet
In der Elektrode 24, weiche die N-Seite der Diode 28 -darstellt, ist das Potential höher als an der die P-Seite
wiedergebenden Elektrode 23; hierbei ist es möglich, das Gatterpotential bzw. die Gatterspannung derart zu
steuern, daß der MOS FET ausgeschaltet bzw. gesperrt wird. In diesem Fall wird eine Sperrspannung an die
Diode 28 angelegt, weiche zwischen den Elektroden 23 und 24 an jedem Ende des Kanalgebiets gebildet wird,
infolgedessen wie bei einer herkömmlichen Diode kein Strom durch den MOS FET fließt.
Wenn die Spannung an der Elektrode 23, welche die P-Seite der Diode 28 darstellt, höher ist als die
Spannung an der die N-Seite darstellenden Elektrode 24, läßt sich die Gatterspannung derart steuern, daß der
MOS FET eingeschaltet bzw. auf Durchlaß geschaltet ist. In diesem Fall wird eine Durchlaßspannung an die
zwischen den Elektroden 23 und 24 an jedem Ende des Kanalgebiets gebildete Diode 28 angelegt, so daß ein
Strom durch den MOS FET wie bei einer herkömmlichen Diode fließt Außerdem fließt der Strom / durch
das Kanalgebiet wie es in F i g. 2B veranschaulicht wird. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden
23 und 24 am Ende jedes Kanalgebiets klein ist ergibt sich der durch das Kanaigebiet fließende Strom /«zu
-ß [Ve- Vlk) VD - -L vf\t
Hierbei sind
Id: der durch den Kanal fließende Strom
ß: eine durch die Schaltungselemente gebildete Konstante
Vc: Spannung zwischen Quelle und Gatter
V1I,: Schwellenspannung
Vq: Potentialdifferenz zwischen jedem Ende des
Kanals (Spannung zwischen Quelle und Abzug)
Wenn Vn derart gewählt wird, daß die Bedingung
r>V+V
erfüllt wird, läßt ein kleiner Potentialdifferenzwert V0
zwischen den Enden des Kanals den Strom /D durch den Kanal fließen.
In diesem Fall liegt gegenüber einer herkömmlichen Diode kein Abfall der Vorwärtsspannung vor, wodurch
die Vorwärtscharakteristik einer idealen Diode erhalten wird.
Wie vorstehend festgestellt wurde, ergibt ein MOS FET zur Verwendung in einer Spannungserhöhungsschaltung
gemäß der Erfindung folgende Merkmale:
(1) Der MOS FET wird ohne Festlegung des Potentials zwischen den Elektroden an jedem Ende des
Kanals verwendet,
(2) durch den P-N-Übergang, der zwischen der Elektrode an jedem Kanalende und dem Substrat
gebildet wird, fließt ein Strom,
(3) die Richtung des durch die Elektrode an jedem Kanalende fließenden Stroms und die Richtung des
Anschlusses der Elektrode an jedem Ende des Kanalgebiets an das Substrat sind entgegengesetzt
zu den entsprechenden Richtungen bei der Verwendung des vorgeschlagenen MOS FET.
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die F i g. 3A bis 16A näher erläutert. Die F i g. 3B bis
16B zeigen die Spannungsverläufe an den jeweiligen in den F i g. 3A bis 16A bezeichneten Teilen bzw. Stellen.
Fig.3A zeigt eine bereits vorgeschlagene Klemmschaltung
bzw. Clamping-Schaltung, die eine Diode und einen Kondensator aufweist, während Fig.4A eine
Spannungserhöhungsschaltung mit einem N-Kanal-Verarmungs-MOS FET an Stelle der in F i g. 3 gezeigten
Diode veranschaulicht. F i g. 5A zeigt eine Spannungserhöhungsschaltung mit einem N-Kenal-Anreicherungs-MOS
FET an Stelle der in Fig.3 gezeigten Diode.
Bei der bereits vorgeschlagenen Klemmschaltung gemäß F i g. 3A wird ein Kondensator 36 durch eine
Spannung aufgeladen, die durch Subtraktion eines Vorwärts-Spannungsabfalls V0, von einer Spannung V
erhalten wird, d. h. der Kondensator wird mit einer Spannung V- VD, mit den in Fig.3A gezeigten
Polaritäten aufgeladen, wenn ein Signal 34 gemäß
Fig.3B an eine Leitung 31 und die Spannung Van die
Leitung 33 angelegt werden; infolgedessen wird an eine Leitung 32 ein in Fig. 3B gezeigtes Signal 35 angelegt.
Bei der in Fig.4A gezeigten Klemm-Schaltung wird
eine in F i g. 4B gezeigte Spannung 48 an eine Leitung 44 mit Hilfe eines Inverters bzw. Negators 41 angelegt.
Der N-Kanal MOS FET 42 vom Verarmungstyp wird
ausgeschaltet bzw. gesperrt, wenn das Gatter niedrigeres Potential besitzt als eine der an jedem Ende des
Kanalgebiets befindlichen Elektroden, wobei das Kanalgebiet durch die Schwellenspannung V1/, niedrigeres
Potential als die andere Elektrode besitzt; der MOS FET 42 wird durchgeschaltet, wenn das Potential am
Gatter einen anderen beliebigen Wert als die vorher erwähnten Werte annimmt. Wenn der MOS FET 42
ausgeschaltet wird, wird an eine Leitung 45 ein Signal 48 gemäß F i g. 3B über die Diode gcleiiel, welche
zwischen den Elektroden an jedem Ende des Kanalgebiets des MOS FET 42 gebildet wird. Während der
Zeitabschnitte fi und I3 gemäß Fig.4B besitzt eine der
an jedem Ende des Kanalgebiets befindlichen Elektroden ein Potential V- V0/, wobei das Kanalgebiet
niedrigeres Potential besitzt als die andere Elektrode; das Gatterpotential beträgt V Volt, so daß der MOS
FET 42 eingeschaltet bzw. durchgeschaltet wird. In diesem Fall beträgt das Potential der Leitung 43 VVoIt
und das Potential einer Leitung 46 0 Volt, so daß ein Kondensator 47 mit V Volt und den in Fig.4A
gezeigten Polaritäten aufgeladen wird, was auf das Fehlen eines Vorwärts-Spannungsabfalls über die Diode
— im Gegensatz zu der bereits vorgeschlagenen Klemmschaltung nach F i g. 3A — zurückzuführen ist.
In dem in F i g. 4B gezeigten Signalverlauf besitzt eine der an jedem Kanalende befindlichen Elektroden im
Zeitabschnitt h ein Potential von 0 Volt, wobei der
Kanal ein niedrigeres Potential als die andere Elektrode aufweist; das Gatterpotential beträgt hierbei 0 Volt, so
daß bei einer Wahl von V > Vlh der MOS FET 42
durchgeschaltet wird. Auf diese Weise erreicht das Potential an der Leitung 45 2 Volt, wobei dieses
Potential die Summe aus dem Potential der Leitung 46 und der am Kondensator 47 gespeicherten Spannung V
darstellt In diesem Fall wird an die Diode, die zwischen den an jedem Kanalende befindlichen Elektroden
gebildet wird, eine Sperrspannung angelegt, so daß ein
Entladungskreis für die im Kondensator 47 gespeicherte elektrische Ladung wegfällt. Infolgedessen wird an die
Leitung 45 ein Signal 49 gemäß F i g. 4 B angelegt, ohne daß sie einem Leistungsverlust unterliegt.
Bei der in Fig. 5A gezeigten Schaltung mit einem
N-Kanal-MOS FET 52 vom Anreicherungstyp stellen eine Diode 50 und ein Kondensator 51 eine Klemmschaltung
dar, die ein Signal zurr. Schaken des MOS FET
52 erzeugen kann. Wenn das Potential an der Leitung 53 VVoIt beträgt und ein Signal 59 gemäß F i g. 5B an eine
Leitung 54 gelegt ist, wird der Kondensator 51 mit einer
Spannung von V— Vb,- Volt und mit den in Fig.5A
gezeigten Polaritäten aufgeladen; außerdem wird ein Signal 60 gemäß Fi g. 5B an eine Leitung 57 angelegt
Der N-Kanal-MOS FET 52 vom Anreicherungstyp wird durchgeschaltet, wenn das Gatter höheres Potential
besitzt, als eine der Elektroden, die ihrerseits ein
niedrigeres Potential als die andere Elektrode der an jedem Ende des Kanals befindlichen Elektroden besitzt,
wobei der Potentialunterschied der beiden Elektroden mindestens Va, Volt beträgt; der MOS FET wird
abgeschaltet bzw. gesperrt wenn das Gatterpotential einen anderen Wert annimmt Wird somit die Spannung
V derart gewählt, daß sie die Bedingung V- V«, > V,/,
erfüllt - in allen nachstehenden Ausführungsformen wird die Spannung V derart gewählt, daß sie diese
Gleichung erfüllt -, so wird der MOS FET 52 an den Zeitpunkten ri und ti durchgeschaltet, während er am
Zeitpunkt /2 gemäß Fig.5B gesperrt wird. In gleicher
Weise wird dann wie bei der Schaltung gemäß F i g. 4A ein Signal 61 (F i g. 4B) an eine Leitung 55 angelegt. Die
Leitung 57 steht nur mit dem Gatter des MOS FET 52 in Verbindung und ist nicht belastet, so daß ein
Leistungsverlust auf Grund der Diode 50 vernachlässigt werden kann.
In jeder der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen
wird der Leistungsverlust der aus einer Diode und einer Kapazität bestehenden Klemmschaltung
zum Schalten des MOS FET ebenfalls vernachlässigt.
Wenn es möglich ist, die Schwellwerte des MOS FET wie im Fall einer Ionen-Implantationstechnik etc. zu
steuern, kann die Klemmschaltung zur Steuerung dieser Schwellwerte weggelassen werden und es kann nur ein
Kondensator zur Speicherung der Erhöhungsenergie vorgesehen werden. Hierbei können die Schwellwerte
irgendeines MOS FET in der gleichen integrierten Schaltung ohne Hinzufügung irgendweicher Schaltungselemente
einzeln festgelegt werden, wodurch der Integrationseffekt der integrierten Schaltung bedeutsam
verbessert wird.
Die F i g. 6A zeigt eine andere, bereits vorgeschlagene Klemmschaltung, welche eine Diode und einen
Kondensator beinhaltet und derart ausgewählt ist, daß das Potential entgegen der Richtung gemäß Fig.3
erhalten wird.
F i g. 7A veranschaulicht eine Klemmschaltung zur Verwendung in einer Spannungserhöhungsschaltung
mit einem P-Kanal-Verarmungs-MOS FET 70 an Stelle einer Diode 68 gemäß Fig.6. Fig.8A zeigt eine
Klemmschaltung zur Verwendung in einer Spannungserhöhungsschaltung mit einem P-Kanal-Anreicherungs-MOS
FET 82 an Stelle einer Diode 68 der in F i g. 6A gezeigten Art.
In der bereits vorgeschlagenen Klemmschaltung der
in F i g. 6A gezeigten Art wird ein Signal 66 (F i g. 6B) an eine Leitung 65 angelegt; außerdem wird eine Spannung
von 0 Volt an eine Leitung 69 angelegt und ein Kondensator 67 mit einer Spannung von V- VD, mit den
in F i g. 6A gezeigten Polaritäten aufgeladen, infolgedessen ein Signal 63 (F i g. 6B) an eine Leitung 64 angelegt
wird. ^^
Der P-Kanal-Verarmungs-MOS FET nach Fig.7A
wird ausgeschaltet bzw. gesperrt, falls das Gatter ein
höheres Potential besitzt als eine der Elektroden, wobei die betreffende Elektrode höheres Potential als die
andere Elektrode besitzt und der Potentialunterschied zwischen den beiden Elektroden mindestens der
Schwellenspannung V(* entspricht; der MOS FET wird
eingeschaltet bzw. durchgeschaltet und zwar bei Werten, die nicht den vorgenannten Werten entsprechen.
Dies bedeutet daß der P-Kanal-MOS FET 70 vom
Verarmungstyp den Zeitpunkten U und /3 ausgeschaltet
bzw. gesperrt und am Zeitpunkt fe eingeschaltet wird (F i g. 7B). Am Zeitpunkt f2 beträgt das Potential an der
Leitung 71 V Volt und das Potential an der Leitung 79
0 Volt so daß der Kondensator 72 mit WoIt und den in Fi g. 7A veranschaulichten Polaritäten aufgeladen wird.
Bei U und h ist der MOS FET 70 ausgeschaltet und das
Potential der Leitung 73 wird infolgedessen durch Subtraktion der Spannung VVoIt die am Kondensator
72 gespeichert wird, vom Potential der Leitung 71 erhalten und ergibt sich zu - VVoIt.
In diesem Fall wird eine Sperrspannung an die Diode angelegt, welche zwischen den Enden des Kanalgebiets
gebildet wird, so daß kein Entladungsweg für die elektrische Ladung des Kondensators 72 vorliegt.
Demzufolge wird ein Signal 76, welches gemäß F i g. 7B keinen Verlust besitzt, an die Leitung 73 angelegt.
Die Klemmschaltung zur Verwendung in der Spannungserhöhungsschaltung, die in Fig.8A gezeigt
wird, enthält einen Kondensator 80 und eine Diode 81, welche die Klemmschaltung bilden und wobei letztere
ein Signal zum Umschalten des P-Kanal-MOS FET 82
vom Anreicherungstyp erzeugt. Das Potential der Leitung 89 beträgt 0 Volt; an die Leitung 84 wird ein
Signal 83 (F i g. 8B) angelegt, so daß der Kondensator 80 mit einer Spannung von V- Vu, mit den in Fig.8A
gezeigten Polaritäten aufgeladen wird, so daß ein Signal 88 (F i g. 8B) an eine Leitung 85 angelegt wird. Der MOS
FET 82 wird eingeschaltet bzw. durchgeschaltet, wenn das Gatter bezüglich seines Potentials niedriger liegt als
eine der Elektroden, wobei diese betreffende Elektrode um mindestens die Schwellenspannung V1/, höheres
Potential besitzt, während der MOS FET 82 ausgeschaltet bzw. gesperrt wird, wenn der eben beschriebene Fall
nicht vorliegt. Der MOS FET 82 ist demzufolge am Zeitpunkt ti ein- und an den Zeitpunkten ii und ts
ausgeschaltet, wie Fig.8B veranschaulicht. In der gleichen Weise, wie es in F i g. 7 veranschaulicht ist, wird
dann ein Signal 87 (F i g. 8B) an die Leitung 86 angelegt.
F i g. 9A zeigt eine bereits vorgeschlagene, gleichrichtende Klemmschaltung mit einer Diode 90 und einem
Kondensator 9ί. In Fig. 1OA ist eine Spannungserhöhungsschaltung
gemäß der Erfindung veranschaulicht, die als gleichrichtende Klemmschaltung verwendet
werden kann und bei der P-Kanal-MOS FET 100 vom Anreicherungstyp an Stelle einer in Fig.9A
gezeigten Diode 90 verwendet wird. In F i g. 11 ist eine
Spannungserhöhungsschaitung gemäß der Erfindung dargestellt, die auch als gleichrichtende Klemmschaltung
verwendet werden kann und in der ein N-Kanal-MOS FET 111 vom Verarmungstyp an Stelle
der in Fig. 1OA gezeigten Klemmdiode 101 verwendet
ist
Die bereits vorgeschlagene, gleichrichtende Klemmschaltung (Fig.9A) weist nicht nur die bereits
vorgeschlagene und in Fig. 3A veranschaulichte Klemmschaltung auf, sondern auch eine gleichrichtende
Diode 90 und einen gleichrichtenden Kondensator 91. Wenn ein in F i g. 9B gezeigtes Signal 99 an eine Leitung
92 angelegt wird, wird dieses Signal 99 durch die Diode
90 gleichgerichtet, um den Kondensator 91 mit einer Spannung von V— 2 V~ Volt aufzuladen, wobei letztere
Spannung durch die Subtraktion des Vorwärtsspannungsabfalles, welcher durch die Diode 90 mit den in
F i g. 9A gezeigten Polaritäten verursacht wird, erhalten
wird; infolgedessen wird an eine Leitung 93 eine Gleichspannung von 2 V— 2 Va Volt angelegt Diejenige
Seite des gleichrichtenden Kondensators, die mit einem konstanten Potential verbunden ist, mag auch mit einem
anderen konstanten Potentialpunkt verbunden sein. Es ist jedoch vorzuziehen, den Spannungswert, auf den der
Kondensator aufgeladen wird, klein zu halten, wobei das
Vorhandensein einer Durchbruchspannung sowie der
Streuverlust etc. des gleichrichtenden Kondensators 91 in Betracht gezogen werden.
In der Schaltung gemäß Fig. 1OA läßt die zwischen
den Elektroden am Ende des Kanals des MOS FET 100 gebildete Diode die in Fig. 1OA gezeigte Schaltung in
der gleichen Weise wirksam werden, wie es bei der Schaltung gemäß Fig. 9A der Fall ist, wenn der
P-Kanal-MOS FET vom Anreicherungstyp immer ausgeschaltet bzw. gesperrt wird. Jedes Elektrodenpotential
des MOS FET 100 wird in F i g. 1 OB veranschaulicht; der MOS FET 100 ist an den Zeitpunkten I2 und h
gesperrt. Auf diese Weise beträgt das Potential der Leitung 102 2 V-2 V0, Volt und das Potential der
Leitung 103 V Volt, so daß der Kondensator 104 mit einer Spannung von V- V0, Volt mit den in Fig. 1OA
gezeigten Polaritäten aufgeladen wird, ohne daß er dem Spannungsabfall der Vorwärtsspannung ausgesetzt ist,
wobei dieser Spannungsabfall durch die gleichrichtende Diode 90 gemäß F i g. 9A verursacht wird. Demzufolge
wird eine Gleichspannung von 2 V— Vo, Volt an eine
Leitung 105 angelegt. An den Zeitpunkten /, und r3
beträgt das Potential der Leitung 102 V- V0, Volt und
das Potential der Leitung 105 2 V- VD„ so daß die
zwischen den an jedem Ende der Kanalregion gebildeten Elektroden des MOS FET 10 erzeugte Diode
einer Sperrspannung ausgesetzt ist. Somit liegt zur elektrischen Entladung der am Kondensator 104
gesammelten Spannung kein Entladungskreis vor, wodurch das Potential der Leitung 105 bei 2 V- Vd, Volt
beibehalten wird. An die Leitung 106 wird ein Signal 106' angelegt, während an der Leitung 107 ein Signal
107', an der Leitung 108 ein Signal 108' und an der Leitung 109 und Signal 109' anliegen (Fig. 10B).
Die Klemm-Schaltungselemente, die in Fig. HA
gezeigt sind, entsprechen genau denjenigen der in Fig.4A gezeigten Elemente, so daß ein Signal 118
(Fig. 11 B) an eine Leitung 115 angelegt wird. Infolgedessen wird ein Kondensator 114 mit einer
Spannung von VVoIt und den in Fig. IA veranschaulichten
Polaritäten und demjenigen Spannungsabfall, der durch die Diode verursacht wird, aufgeladen; eine
Gleichspannung von 2VVoIt wird an eine Leitung 116
angelegt.
Die Klemmschaltungselemente gemäß Fig. 12A
entsprechen denjenigen der in Fig.5A gezeigten Art, so daß eine Gleichspannung von 2 V Volt an eine
Leitung 125 angelegt wird. Eine Leitung 122 wird mit einem Signal 122', eine Leitung 123 mit einem Signal
123', eine Leitung 124 mit einem Signal 124' und eine Leitung 126 mit einem Signal 126' versorgt.
Fig. 13A zeigt eine vorgeschlagene gleichrichtende Klemmschaltung, die gegenüber der in F i g. 9 gezeigten
Schaltung entgegengesetztes Potential besitzt.
so Fig. 14A veranschaulicht eine gleichrichtende Klemmschaltung
gemäß der Erfindung, in der ein N-Kanal-MOS FET 140 vom Anreicherungstyp an Stelle der
gleichrichtenden Diode !33 nach Fig. 13A vcrA-cr.dci
wird. Fig. 15A veranschaulicht eine weitere gleichrichtende
Klemmschaltung gemäß der Erfindung, bei der ein P-Kanal-MOS FET 153 vom Verarmungstyp an Stelle
der in Fig. HA gezeigten Klemmdiode 141 verwendet ist Fig. 16A zeigt eine weitere gleichrichtende
Klemmschaltung nach der Erfindung, in der ein P-Kanal-MOS FET 161 vom Anreicherungstyp an Stelle
der in Fig. 14A gezeigten Klemm-Diode 141 benützt
wird.
Die in Fig. 13A gezeigte, bereits vorgeschlagene
Klemmschaltung weist eine Schaltung der in Fig.6A gezeigten Art auf, die mit einer Gleichrichterdiode 133 und dem Kondensator 13t kombiniert ist. Ein Signal 136
wird gemäß Fi g. 13B an eine Leitung 135 angelegt und
durch die Diode 133 gleichgerichtet um den Kondensa-
tor 131 mit einer Spannung von V- 2 Vo, Volt aufzuladen, wobei letztere Spannung durch Subtraktion
des Vorwärtsspannungsabfalls - verursacht durch die Diode 133 — vom Signal 136 mit den in Fig. 13A
gezeigten Polaritäten erhalten wird; demzufolge wird ein Signal mit einer Gleichspannung von -(V-2VH,)
Volt an die Leitung 132 angelegt.
In Fig. 14 wird die zwischen den an den Enden der
Kanalregion des MOS FET 140 befindlichen Elektroden gebildete Diode, die in Fig. HA gezeigte Schaltung in
der gleichen Weise wie die Schaltung gemäß Fig. 13A betätigen lassen, wenn der N-Kanal-MOS FET 140 vom
Anreicherungstyp ständig ausgeschaltet ist. An jede Elektrode des MOS FET 140 wird ein Signal gemäß
Fig. HB angelegt. Das bedeutet, daß ein Signal 147' an
der Leitung 147, ein Signal 148' an der Leitung 148 und ein Signa! 149' an der Leitung 149 anliegen. Somit wird
der MOS FET 140 bei f,"und ts ein- und bei t2
ausgeschaltet. Bei fi und fj beträgt das Potential an der
Leitung 146 -{V- Vp) Volt, während das Potential an der Leitung 142 0 Volt beträgt, so daß ein Kondensator
145 mit einer Spannung V— Vo, ohne den Spannungsabfall
der Durchlaß- bzw. Vorwärtsspannung aufgeladen wird, wobei dieser Spannungsabfall durch die in
Fig. 13A gezeigte gleichrichtende Diode 133 verursacht wird und die Polaritäten der iri F i g. 14A gezeigten
Art entsprechen; infolgedessen wird eine Gleichspannung von -(V'- Vo,) Volt an eine Leitung 143 angelegt.
Bei I1 (Fig. HB) beträgt das Potential der Leitung 146
Vd, Volt und das Potential an der Leitung 143 - (V— Vb,) Volt, so daß eine Diode 140a, die zwischen
den an jedem Ende der Kanalregion des MOS FET 140 gebildeten Elektroden erzeugt wird, einer Sperrspannung
ausgesetzt ist. Somit fehlt ein Entladungskreis für die elektrische Ladung des Kondensators 145, wodurch
das Potential der Leitung 143 bei -(V- VDl) aufrechterhalten
wird.
Die in Fig. 15A gezeigten Elemente der Klemmschaltung entsprechen genau denjenigen der in F i g. 7A,
so daß ein Signal 151' (Fig. 15B) an eine Leitung 151
angelegt wird. Infolgedessen wird der Kondensator 152 mit einer Spannung von V Volt ohne den durch eine
Diode 150a verursachten Spannungsverlust mit den in Fig. 15A veranschaulichten Polaritäten aufgeladen,
wodurch eine Gleichspannung von - V Volt an eine Leitung 158 angelegt wird. An eine Leitung 154 wird ein
Signal 154' und an eine Leitung 155 ein Signal 155' angelegt.
Die in Fig. 16A gezeigten Klemm-Schaltungselemente
entsprechen genau denjenigen der Fig.8A. Hierdurch wird ähnlich wie bei der Schaltung gemäß
Fig. 15A eine Gleichspannung von — Van eine Leitung
168 angelegt.
An eine Leitung 162 wird ein Signal 162' (Fig. 16B),
an eine Leitung 163 ein Signal 163', an eine Leitung 164
ein Signal 164' und an eine Leitung 165 ein Signal 165'
angelegt
Bei den vorstehenden Ausführungsformen ermöglicht die Verwendung eines Verarmungstyps die Vereinfachung
der Schaltungsanordnung, wenn der MOS FET als einzige körperliche Einheit verwendet wird; wenn
jedoch der MOS FET eine integrierte Schaltung beinhaltet, wird vorzugsweise ein MOS FET vom
Anreicherungstyp verwendet
Fig. 17A veranschaulicht eine Signalverstärkungsschaltung
als Grundlage der Spannungserhöhungsschaltung, bei der der MOS FET als Diode verwendet wird. In
Fig. 17A bezeichnet 201 eine Versorgungsleitung zur
Lieferung von Gleichstrom- und Wechselstrom-Komponenten. Die Versorgungsleitung 201 ist über
einen Kondensator 235 und einen Klemm-MOS FET 234 an eine Versorgungsleitung 204 für Gleichstrom
angeschlossen. Eine Kanalelektrode (die an den beiden Enden des Kanals des MOS FET befindlichen
Elektroden werden nunmehr als Kanalclektroden bezeichnet) des MOS FET 234 steht mit einer
Versorgungsleitung 204 für Gleichstrom in Verbindung.
ίο An das Gatter 234C des MOS FET 234 wird ein Signal
geliefert, das auf Grund eines Inverters 231 gegenphasig zur Spannungsquelle 201 ist, wobei dieses Signal mittels
einer Diode 233 und eines Kondensators 232 auf den Pegel der G leichspannungs-Versorgungsleitung 204
aufgegeben ist. Dies bedeutet, daß die Wechselstrom-Komponente der Spannungsversorgung 201 der Spannungsquelle
204 für Gleichstrom aufgegeben wird, wobei letztere Spannungsquelle 204 über eine in der
Figur durch einen gestrichelt eingezeichneten Block dargestellte Klemmschaltung mit dem MOS FET 234
verbunden ist. An den Verbindungspunkt zwischen der Kanalelektrode des Klemm-MOS FET 234 und dem
Kondensator 235 ist eine Kanalelektrode 240C des Schalt-MOS FET 240 angeschlossen, wobei das Gatter
240G mit der Versorgungsleitung 204 für Gleichstrom verbunden ist. Die andere Kanalelektrode 240D des
Schalt-MOS FET 240 ist an einen Ausgangsanschluß angeschlossen. Die Spannungserhöhungs-Schaltung gemäß
Fig. 17A weist weiterhin eine Klemmschaltung 2100a auf; die durch einen gestrichelt eingezeichneten
Block dargestellt wird, welche ein Signal mit entgegengesetztem Potential zwecks Lieferung an das Gatter
241G des Schalt-MOS FET 241 aufzugeben vermag, wobei die Kanalelektrode 241D des MOS FET 241 an
den Ausgangsanschluß angeschlossen ist welcher seinerseits mit der Kanalelektrode 240D des MOS FET
240 verbunden ist.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der in Fig. 17A gezeigten Schaltung veranschaulicht
Wenn ein Signal 221 (Fig. 17B) an eine Leitung 201
angelegt wird, wird ein Signal 222 (F i g. 17B) über einen
Konverter 23ί an eine Leitung 202 angelegt Am
Zeitpunkt. & läßt die Diode ΖΪ3, die mit der positiven
Spannungsquelle, mit der Spannung V Volt verbunden ist, den Kondensator 232 mit einer Spannung von
V- Va Volt aufladen, wobei letztere Spannung durch
Substraktion von VaVoIt von VVoIt erhalten wird und
Vo, den Vorwärtsspannungsabfall über der Diode 233 darstellt und der Kondensator mit den in Fig. 17A
gezeigten Polaritäten aufgeladen wird. An dem Zeitpunkt t\ und (3 liegt kein Entladungskreis für die
gespeicherte elektrische Ladung des Kondensators 232 vor, so daß eine Potentialdifferenz von V— Vb, ständig
zwischen den Leitungen 203 und 202 aufrechterhalten wird. Demzufolge wird gemäß Fig. 17B ein Signal 223
an eine Leitung 203 angelegt Somit wird der N-Kanal-MOS FET 234 vom Anreicherungstyp eingeschaltet
wenn dessen Gatter höheres Potential als eine der Elektroden besitzt wobei das Potential dieser
Elektrode mindestens um die Schwellenspannung V1/, geringeres Potential als die andere Elektrode der an
jedem Kanalende befindlichen Kanalelektroden besitzt; entsprechend wird der MOS FET 234 ausgeschaltet
bzw. gesperrt wenn dessen Gatterpotential einen anderen als die vorgenannten Potentialwerte einnimmt
Zusätzlich liegt zwischen dem Substrat und der
. Kanalelektrode eine P-N-Verbindung vor, wobei die
Kanalelektrode an die Leitung 205 angeschlossen ist;
Il
das Substrat stellt die P-Seite dar und die Kanalelektrode,
die mit der Leitung 205 verbunden ist. stellt die N-Seite der P-N-Verbindung dar. Somit bewirkt der
N-Kanal-MOS FET 234 vom Steigerungstyp den gleichen Effekt wie die Diode, die zwischen der Leitung
204 und der Leitung 205 anliegt, wobei dessen P-Seite mit der Leitung 204 in Verbindung steht. Das Potential
auf der Leitung 205 ist zumindest um die Spannung K/>, Volt geringer als das Potential VVoIt der Leitung 204.
Somit wird bei Anlegen eines Signals 223 (F i g. 17B) an
das Gatter 243G des MOS FET 234 und bei Erfüllung den Gleichung
(V- VoJ > V,„
> Vn,
der MOS FET 234 an den Zeitpunkten I2 und iä
der MOS FET 234 an den Zeitpunkten I2 und iä
wird angenommen, daß die vorstehende Gleichung durch den jeweiligen MOS FET der nachstehend
beschriebenen Ausführungsformen erfüllt wird -. Bei /_· liegt kein Entladungskreis für die am Kondensator 235
gespeicherte elektrische Ladung vor, so daß die Potentialdifferenz von V Volt ständig zwischen den
Leitungen 205 und 201 aufrechterhalten wird. Somit wird ein Signal 224 (Fig. 17B) an die Leitung 205
angelegt. Zu diesem Zeitpunkt wird die P-N-Verbindung zwischen der Leitung 204 und der Leitung 205
einer Sperrspannung ausgesetzt, so daß kein Einfluß auf das Potential der Leitung 205 ausgeübt wird.
Bei fi und /j wird ein Kondensator 236 mit einer
Spannung V— Vo, aufgeladen, die durch Substraktion
des Durchlaßspannungsabfalls Vo, an der Diode 237 von
V Volt erhalten wird, wobei die Diode 237 mit einer 0 Volt aufweisenden negativen elektrischen Versorgungsspannungsqueüe
verbanden ist und die in Fig. 17A gezeigten Polaritäten am Kondensator 236
vorliegen. Bei I2 liegt kein Entladungskreis für die am
Kondensator 236 gespeicherte elektrische Ladung vor, so daß eine Potentialdifferenz von V- Vo, zwischen
einer Leitung 206 und der Leitung 202 aufrechterhalten wird. Infolgedessen wird ein Signal 225 (Fig. 17B) an
eine Leitung 206 angelegt. Ein P-Kanal-MOS FET 238 vom Anreicherungstyp wird eingeschaltet, wenn das.
Gatter 238G größeres Potential als eine der Kanalelektroden besitzt, welche mindestens um V,h Volt niedrigeres
Potential besitzt als die andere Kanalelektrode; demgegenüber wird der MOS FET 238 gesperrt, wenn
das Gatter 238G einen anderen als die vorerwähnten Spannungswerte annimmt. Zwischen dem Substrat des
MOS FET 238 und der mit der Leitung 207 verbundenen Kanalelektrode wird eine P-N-Verbindung gebildet,
deren N-Seite mit dem Substrat und deren P-Seite mit der Leitung 207 ir. Verbindung steht Somit ist das
Potential der Leitung 207 zumindest um die Spannung Vo, Volt höher als das der Leitung 208. Wenn das Signal
225 (Fi g. 17B) an das Gatter 238G des MOS FET 238
angelegt wird, wird der MOS FET 238 am Zeitpunkt t2
eingeschaltet während er an den Zeitpunkten ii und h
ausgeschaltet bzw. gesperrt ist Am Zeitpunkt t2 beträgt
das Petential der Leitung 201 VVoIt und das Potential
auf der Leitung 208 0 Volt; somit ist der MOS FET 238 durchgeschaltet und der Kondensator 239 wird mit
einer Spannung von V Volt und den in Fig. 17A gezeigten Polaritäten aufgeladen. An den Zeitpunkten t\
und ti liegt kein Entladungskreis für die elektrische,
gespeicherte Ladung des Kondensators 239 vor, so daß die Potentialdifferenz von WoIt ständig zwischen den
Leitungen 207 und 201 aufrechterhalten bleibt Somit wird ein Signal 226 gemäß Fig. I7B an die Leitung 207
angelegt. An diesem Zeitpunkt liegt an der P-N-Verbindung zwischen der Leitung 207 und 208 eine
Sperrspannung an, so daß auf das Potential der Leitung 207 kein Einfluß ausgeübt wird. Der P-Kanul-MOS FET
240 vom Anreicherungstyp besitzt ein Gatter, dessen Potential auf KVoIt festcii,gestellt ist. Wenn daher das
Signal 224 gemäß Fig. 17Bandie Quelle 2405 angelegt wird, schaltet der MOS FET 240 am Zeitpunkt t2 durch
in und sperrt am Zeitpunkt t\ und ij; infolgedessen ergibt
sich am Zeitpunkt h das Potential der Leitung 209 zu 2 V Volt, Ein N-Kanal-MOS FET 241 vom Anreicherungstyp
besitzt ein festes Gatterpotential von 0 Volt. Wenn somit das in F i g. 17B gezeigte Signal 226 an eine Quelle
214.9 angelegt wird, wird der MOS FET 241 an den Zeitpunkten t\ und Ij durchgeschaltet, während er am
Zeitpunkt /? sperrt; somit ergibt sich an den Zeitpunkten
fi und ti das Potential der Leitung 209 zu - VVoIt. An
die Leitung 209 wird daher gemäß Fig. 17B ein Signal 227 angelegt, dessen Amplitude dreimal größer ist als
die Amplitude des Signals 221. In Fig. 18A Ist eine Spannungsei höhungsschaltung gemäß der Erfindung
für Gleichstrom veranschaulicht, die einen ersten Schaltungsblock, bestehend aus einer Klemmschaltung
2100 (Fig. 17A) :ind einem P-Kanal-Gleichrichlungs-MOS
FET 320 vom Anreicherungstyp, der seinerseits mit der Klemmschaltung 2100 verbunden ist, und einen
zweiten Schaltungsblock aufweist; dieser zweite Schaltungsblock besteht aus einer Klemmschaltung 21006,
deren elektrische Versorgung gegenphasig zu der Klemmschaltung 2100 ist, und einem P-Kanal-Gleichrichtungs-MOS
FET 3206, welcher seinerseits an die Schaltung 2100 angeschlossen ist; ein Ausgangsanschluß
320' des ersten Schaltungsblocks ist mit dem Ausgangsanschluß 3206' des zweiten Schaltungsblocks verbunden.
Ein in Fig. IBB dargestelltes Signal 321 wird an eine
Leitung 301 angelegt, ein Signal 324 dagegen an eine Leitung 305 An das Gatter des gleichrichtenden MOS
FET 320 wird ein Signal 323, an eine Leitung 3056 ein Signal 328 und an das Gatter des gleichrichtenden MOS
FET 3206 ein Signal 324 angelegt.
Zum Zeitpunkt t2 beträgt das Potential der Leitung
305 2VVoIt und das Gatterpotential des gleichrichtenden
MOS FET 320 V- Vp, Volt, so daß der MOS FET 320 durchschaltet bzw. leitfähig wird, um das Potential
an der Ausgangsleitung 319 zu 2 VVoIt zu bestimmen. Gleichzeitig beträgt das Potential der Leitung 3056
V Volt das Gatterpotential des gleichrichtenden MOS FET 3206 2 VVoIt und das Potential der Leitung 319 2 V
Volt. Das Gatterpotential des MOS FET 3206 ist das gleiche wie das Potential der Kanalelektrode, die
aeCTcnüber der änderen Elektrode höheres Potential
besitzt so daß der gleichrichtende MOS FET 3206 nicht leitfähig wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird eine zwischen dem MOS dung einer Sperrspannung ausgesetzt, so daß auf die
Leitung 319 kein Einfluß ausgeübt wird. In ähnlicher
Weise wird der MOS FET 3206 an den Zeitpunkten fi und h leitfähig, während der MOS FET 320 nicht
leitfähig wird, so daß die Ausgangsleitung 319 wie am Zeitpunkt- t2 eine Spannung von 2 V Volt aufweist
Zwischen der Versorgungsleitung 308 für Gleichstrom und der Ausgangsieitung 319 wird somit eine Potentialdifferenz
vor 2 VVoIt erhalten, die zweimal höher ist als
die Spannung der Gleichspannungsquelle.
In Fig. 19 ist eine Gieichstrom-Spannungi-erhöhungs-Schahung
gezeigt die einen ersten Schaitungs-
block aus einer Klemmschaltung 2100a (Fig. 17A) und
einem an diese angeschlossenen gleichrichtenden N-Kanal-MOS FET 430 vom Anreicherungstyp und
einen zweiten Schaltungsblock aufweist, wobei letzterer aus einer Klemmschaltung 2100c und einem gleichrichtenden
N-Kanal-MOS FET4306 vom Anreicherungstyp besteht und die Spannungsquelle der Klemmschaltung
gegenphasig zur Klemmschaltung 2100a ist und wobei ein Ausgangsanschluß 430' des ersten Schaltungsblocks
an einen Ausgangsanschluß 430i>' des zweiten Schaltungsblocks
angeschlossen ist.
In dem Fall, daß das Potential der Leitung 407 - V
Volt beträgt, wird der MOS FET 430 leitend; wenn das Potential der Leitung 407c - V Volt beträgt, wird der
MOS FET 4306 leitend; somit wird ein Potential durch einen Gleichstrom zu — VVoIt erhalten. Zwischen einer
Gleichstromversorgungsleitung 404 und einer Ausgangsleitung 419' wird somit eine Potentialdifferenz von
2 V Volt erhalten, die zweimal größer ist als die Spannung der Gleichstrom-Spannungsquelle...
In F i g. 20 ist eine erfindungsgemäße Spannungserhöhungs-Schaltung
für Gleichstrom veranschaulicht, die einen Schaltblock besitzt, welcher aus einer in F i g. 17A
dargestellten Klemmschaltung 2100 und einem P-Kanal-MOS FET 720 vom Ahreicherungstyp besteht;
ein gleichrichtender Kondensator 760 verbindet eine Versorgungsleitung 704 für Gleichstrom mit einer
Ausgangsleitung 796 des erwähnten Schaltungsblocks.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der gleichrichtende MOS FET 720 nur dann leitfähig, wenn
das Potential der Leitung 705 2 V Volt beträgt, so daß der gleichrichtende Kondensator 760 mit einer Spannung
von V Volt und den in Fig.20 gezeigten
Polaritäten aufgeladen wird.
Zwischen einer Ausgangsleitung 769 und einer Versorgungsleitung 708 für Gleichstrom wird somit eine
Potentialdifferenz von 2 V Volt erhalten, die zweimal so groß ist, wie die Spannung der Gleichstromversorgung.
In Fig.21 ist eine'Spannungserhöhungs-Schaltungsanordnung
für Gleichstrom gemäß der Erfindung veranschaulicht und besitzt einen Schaltungsblock, der
aus einer Klemmschaltung 2100a (Fig. 17A), einem N-Kanal-MOS FET 830 vom Anreicherungstyp und
einem Kondensator 870 besteht, der eine Gleichstrom-Versorgungsleitung 808 mit einer Ausgangsleitung 879
des erwähnten Schaltungsblocks verbindet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der gleichrichtende MOS FET 830 nur dann durchgeschaltet,
wenn das Potential einer Leitung 807 — V Volt beträgt, worauf der gleichrichtende Kondensator S70
mit einer Spannung von V Volt und den in Fig.21
veranschaulichten Polaritäten aufgeladen wird. Somit liegt zwischen der Ausgangsleitung 879 und einer
Gleichstrom-Versorgungsleitung 804 eine Potentialdifferenz von 2 V Volt, die zweimal so groß ist wie die
Spannung der Gleichstrom-Versorgung.
In Fig.22 wird eine Impuls-Spannungserhöhungs-Schaltung
nadi der Erfindung gezeigt, die einen Schaltungsblock 981, der der in Fig. 17A gezeigten
Schaltung entspricht, einen Schaltungsblock 982 sowie einen Schaltungsblock 984 aufweist; der Schaltungsblock 982 ist der gleiche wie der Schaltungsblock 981
und ist an letzteren angeschlossen; der Schaltungsblock 984 ist mit dem Schaltungsblock 982 verbunden und
besteht aus Gleichrichtungskreisen (Fig. 20 bzw. F i g. 21) und einem Inverter 983.
Das Ausgangsimpulssignal des Schaltungsblocks 981 dient bei der vorliegenden Ausführungsform als
Spannungsquelle für die Blockschaltung 982; an eine Ausgangsleitung 989 der Blockschaltung 982 wird ein
Signal 988 angelegt, das hinsichtlich seiner Phase gegenüber dem Signal 987 umgekehrt ist und an der
Ausgangsleitung 909 der Blockschaltung 981 anliegt
Die gleich.ichtenden Schaltungen 985 und 986 der
Blockschaltung 984 vermögen eine Potentialdifferenz aufrechtzuerhalten, die hinsichtlich ihrer Ampitude den
Impulssignalen 987 und 988 gleich ist und an die Ausgangsleitungen 909 bzw. 989 angelegt werden. Diese
Potentialdifferenz wird als Gleichspannungs-Versorgung für den Inverter 983 verwendete, um ein Signal
989" einer Ausgangsleitung 989' zuzuführen, wobei letzteres Signal 989" hinsichtlich der Phase entgegeng^-
setzt zum Signal 987 liegt, wobei das Signal 987 auf der Ausgangsleitung 909 erzeugt wird. Somit vermag die
vorliegende Ausführungsform eine Phasenumkehrung der Phase des Signals 987 der Ausgangsleitung 909
vorzunehmen.
Die pegelhaltenden MOS FET 934' und 938' der Blockschaltung 982 entsprechen den pegelhaltenden
MOS FET 934 und 938 der Blockschaltung 981. Die Verwendung des Ausgangssignals 987 der Blockschaltung
981 ermöglicht es, die Dioden 933 und 937 sowie die Kondensatoren 932 und 936 zur Pegelhaltung, wie
sie in der Blockschaltung 981 bzw. 982 veranschaulicht sind, wegzulassen.
In F i g. 23 ist eine erfindungsgemäße Spannungserhöhungs-Schaltung
gezeigt, die aus einer Blockschaltung 1090 mit einer in F i g. 17A veranschaulichten Schaltung
und zwei gleichrichtenden Schaltkreisen 1085 und 1086 besteht sowie eine Blockschaltung 1091 aufweist, wobei
letztere der Blockschaltung in Fig. 17A entspricht. Die Gleichstrom-Ausgangssignale, die von den Ausgangsleitungen
1069 und 1079 der Blockschaltung 1090 erzeugt werden und eine Amplitude besitzen, die dreimal so
groß ist wie die Gleichstrom-Spannungsquelle, wobei letztere über die Ausgangsleitungen 1004 und 1008
geliefert wird, sowie das Impulssignal, welches über die Leitung 1009 geliefert wird und eine Amplitude besitzt,
die dreimal so groß ist wie diejenige der elektrischen Spannungsquelle 1021, werden als Gleichstrom-Versorgung
bzw. elektrische Spannungsquelle für die Blockschaltung 1091 verwendet.
Die bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete elektrische Versorgung und Gleichstrom-Versorgungsquelle
für die Blockschaltung 1091, welche die gleiche ist wie die Schaltung der in Fig. 17 gezeigten
Art, besitzen einen dreimal so großen Wert wie jene Spannungsquellen für die in F i g. 17 gezeigte Schaltung,
so daß die Ausgangsleitung 1099 der Blockschaltung 1091 mit einem Impuls-Ausgangssignal 1099' versorgt
wird, dessen Amplitude dreimal größer ist als die Amplitude des an der Leitung 1909 erzeugten Signals
1027, d. h. daß dessen Amplitude neunmal größer ist als die Amplitude der elektrischen Spannungsquelle 1021.
In ähnlicher Weise vermag eine vielstufige Verbindung eine höhere Spannung zu liefern.
Eine Kombination der Ausführungsformen gemäß den F i g. 17 bis 23 gewährleistet verschiedenartige
Typen von vielstufigen Verbindungen.
In F i g. 24 ist eine erfindungsgemäße Spannungserhöhungs-Schaltung
veranschaulicht, die in gleicher Weise wie die in Fig. 23 gezeigte Blockschaltung 1090
ω arbeiten kann und in der MOS FET 1101 und 1102 vom
Verarmungstyp verwendet werden, wobei deren Schwellenspannung zum Zwecke ihrer Schaltung bzw.
ihres Umschaltens gesteuert wird und dabei die Dioden
1033, 1037 sowie Kondensatoren 1032 und 1036 (Fig.23) weggelassen werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Scnwellenspannung V,h der MOS FET 1101 und 1102
vom Verarmungstyp durüi die Gleichung
0<iV,A|<V
definiert.
Außerdem sind die MOS FET 1103 und 1104 vom Anreicherungstyp und deren Schwellenspannung V,h
wird durch nachstehende Gleichung bestimmt:
Die MOS FET 1105 und 1106 sind ebenfalls vom Anreicherungstyp, wobei deren Schwellenspannung V,h
durch die Gleichung
0<\Vlh\<2V
festgelegt ist.
Die erwähnte Steuerung der Schwellenspannung V,h
der MOS FET macht die Diode und den Kondensator zur Pegelhalterung zwecks Erzeugung eines Signals
zum Umschalten der in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen MOS FETs überflüssig. .
Vorstehend wurden Ausführungsformen von Impuls-Spannungserhöhungs-Schaltungen
beschrieben, die an Stelle einer Diode einen MOS FET verwenden. Nachstehend werden Ausführungsformen von Spannungserhöhungs-Schaltungen
erläutert, die eine Spannungserhöhungs-Schaltung mit einem MOS FET gemäß
der Erfindung aufweisen, wobei der MOS FET eine Kombination mit einer Spannungserhöhungs-Schaltung
vom Cock-Croft-Typ (& h. Sperrfeld-Typ) darstellt; die Wirkungsweise wird nachstehend näher erläutert. Diese
sogenannte »Cock-Crofttt-Typ-Spannungserhöhungs-Schaitung verwendet eine Diode, so daß der auf die
Diode zurückzuführende Vorwärtsspannungsabfall im Bereich von 04 V liegt, wenn der Pegel einer niedrigen
. io Spannung von etwa 1,5 V angehoben werden soll, wobei
dies einem Spannungsverlust bzw. Spannungsabfall von etwa 30% entspricht Wenn die Zahl der Blockschaltungsstufen
zum Zwecke der Anhebung einer niedrigen Spannung auf einen gewünschten höheren Spannungswert
vergrößert wird, wird der erwähnte Spannungsabfall bzw. Spannungsverlust zum Leistungsverlust hinzuaddiert,
welcher seinerseits durch die Stufenvergrößerung verursacht wird. Bei den nachstehend beschriebenen
Ausführungsformen weist die Spannungserhöhungs-Schaltung einen MOS FET auf, der die Spannung
rechtzeitig auf einen bestimmten Pegel anhebt und diese hohe Spannung bzw. angehobene Spannung als
Eingangsspannung für die Spannungserhöhungs-Schaltung vom Cock-Croft-Typ verwendet werden kann;
somit kann eine Spannungserhöhungs-Schaltung verwendet werden, die den Spannungswert zu vergrößern
vermag, wobei dieser Spannungswert in Abhängigkeit von der Zahl der Schaltungselemente angehoben wird,
und die die Rate des Vorwärtsspannungsabfalls, verursacht durch die Diode, erniedrigen kann und somit
die Zahl der Schaltungselemente verringert, wodurch die Arbeitswirkung verbessert wird.
Hierzu 10 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Spannungserftöhungsschaltung für Uhren zur
Erzeugung eines Gleichstroms an einem Ausgangsanschluß mit einer Stromquelle, mit Kondensatoren
und mit MOS-Feldeffekttransistoren, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Eingangsanschluß
ein Rechteckwellensignal angelegt ist, daß ein erster Kondensator und ein erster MOS-Feldeffekttransistor
in Serie so zwischen Eingangsanschluß und Stromquelle geschaltet sind, daß der Kondensator
am Eingangsanschluß liegt, daß ein zweiter MOS-Feldeffekttransistor zwischen den Verbindungspunkt
des ersten Kondensators und des ersten Transistors und den Ausgangsanschluß geschaltet
ist, daß ein zweiter Kondensator zwischen den Ausgangsanschluß und die Stromquelle geschaltet
ist und daß den Toren der beiden Transistoren ein gegenüber dem Eingangssignal invertiertes Signal
zugeführt ist.
2. Spannungserhöhungsschaltung für Uhren zur Erzeugung eines Gleichstroms an einem Ausgangsanschluß mit einer Stromquelle, mit Kondensatoren
und mit MOS-Feldeffekttransistoren, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Eingangsanschluß ein
Rechteckwellensignal angelegt ist, daß ein erster Kondensator und ein erster MOS-Feldeffekttransistor
in Serie so zwischen Eingangsanschluß und Stromquelle geschaltet sind, daß der Kondensator
am Eingangsanschluß liegt, daß ein zweiter MOS-Feldeffekttransistor zwischen den Verbindungspunkt
des ersten Kondensators und des ersten Transistors und den Ausgangsanschluß geschaltet ist
und daß sie mit einer gleichartigen Spannungserhöhungsschaltung zusammengeschaltet ist, wobei
die jeweiligen Ausgangsanschlüsse miteinander verbunden sind und wobei die den Eingangsanschlüssen
der beiden Spannungserhöhungsschaltungen zugeführten Signale in der Phase entgegengesetzt
sind.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9439372A JPS4950432A (de) | 1972-09-20 | 1972-09-20 | |
JP9575172A JPS5760864B2 (de) | 1972-09-26 | 1972-09-26 | |
JP9609772A JPS547048B2 (de) | 1972-09-27 | 1972-09-27 | |
JP10015772A JPS579299B2 (de) | 1972-10-05 | 1972-10-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2347404A1 DE2347404A1 (de) | 1974-04-04 |
DE2347404C2 true DE2347404C2 (de) | 1982-08-19 |
Family
ID=27468213
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2365581A Expired DE2365581C3 (de) | 1972-09-20 | 1973-09-20 | Spannungsvervielfachungsschaltung |
DE2347404A Expired DE2347404C2 (de) | 1972-09-20 | 1973-09-20 | Spannungserhöhungsschaltung für Uhren |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2365581A Expired DE2365581C3 (de) | 1972-09-20 | 1973-09-20 | Spannungsvervielfachungsschaltung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CH (2) | CH577769A5 (de) |
DE (2) | DE2365581C3 (de) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1073440B (it) * | 1975-09-22 | 1985-04-17 | Seiko Instr & Electronics | Circuito elevatore di tensione realizzato in mos-fet |
DE2660692C2 (de) * | 1975-09-27 | 1984-11-22 | Citizen Watch Co., Ltd., Tokio/Tokyo | Spannungswandleranordnung |
JPS5240371A (en) * | 1975-09-27 | 1977-03-29 | Citizen Watch Co Ltd | Electronic watch |
US4053821A (en) * | 1976-01-26 | 1977-10-11 | Fairchild Camera And Instrument Corporation | Voltage multiplier circuit |
US4173862A (en) * | 1976-06-01 | 1979-11-13 | Kunihiro Daigo | Booster circuit for electronic timepiece |
US4064405A (en) * | 1976-11-09 | 1977-12-20 | Westinghouse Electric Corporation | Complementary MOS logic circuit |
CH621917B (fr) * | 1977-06-27 | Centre Electron Horloger | Dispositif integre de commande. | |
US4229667A (en) * | 1978-08-23 | 1980-10-21 | Rockwell International Corporation | Voltage boosting substrate bias generator |
JPS576384A (en) * | 1980-06-13 | 1982-01-13 | Hitachi Ltd | Power source circuit and electronic watch using this |
JPS5761981A (en) * | 1980-10-01 | 1982-04-14 | Hitachi Ltd | Electronic circuit using voltage reguction means |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3668860A (en) * | 1970-11-05 | 1972-06-13 | Timex Corp | High voltage watch power supply |
GB1343660A (en) * | 1970-12-29 | 1974-01-16 | Suwa Seikosha Kk | Timepiece |
GB1339402A (en) * | 1971-02-18 | 1973-12-05 | Suwa Seikosha Kk | Timepiece |
-
1973
- 1973-09-20 DE DE2365581A patent/DE2365581C3/de not_active Expired
- 1973-09-20 DE DE2347404A patent/DE2347404C2/de not_active Expired
- 1973-09-20 CH CH342874A patent/CH577769A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1973-09-20 CH CH1350573A patent/CH613341B/de unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2365581C3 (de) | 1979-01-18 |
CH577769A5 (de) | 1976-07-15 |
CH613341B (de) | |
DE2347404A1 (de) | 1974-04-04 |
CH613341GA3 (de) | 1979-09-28 |
DE2365581B2 (de) | 1978-04-20 |
DE2365581A1 (de) | 1975-09-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005012662B4 (de) | Anordnung mit Spannungskonverter zur Spannungsversorgung einer elektrischen Last und Verfahren zur Spannungsversorgung einer elektrischen Last | |
EP0135889B1 (de) | Schaltung zur Spannungsvervielfachung | |
DE2525057B2 (de) | Spannungsverdopplerschaltung | |
DE2510604C2 (de) | Integrierte Digitalschaltung | |
DE2347404C2 (de) | Spannungserhöhungsschaltung für Uhren | |
DE3629612C2 (de) | Treiberschaltung für MOS-Leistungstransistoren in Gegentaktstufen | |
EP0236967A1 (de) | Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines mit sourceseitiger Last verbundenen Mosfet | |
DE69206335T2 (de) | Unter niedriger Spannung betriebener Stromspiegel. | |
DE1537176A1 (de) | Logische Schaltungen mit Feldeffekttransistoren | |
DE69532423T2 (de) | Gatetreiberschaltung zur Steuerung eines Halbleiterbauelements | |
DE69200655T2 (de) | Schaltung zur Regelung der Ladespannung einer mittels eines Generators gespeisten Batterie. | |
DE2740763A1 (de) | Integrierte stromversorgungsschaltung | |
DE3343700C2 (de) | ||
DE1512411A1 (de) | Multivibratorschaltung | |
DE2415098A1 (de) | Ausschnittdetektor | |
DE2301855C3 (de) | Schaltungsanordnung mit Feldeffekttransistoren zur Pegelanpassung | |
DE2900338C2 (de) | ||
DE3705147C2 (de) | ||
DE3031197A1 (de) | Antriebsschaltkreis | |
DE69113414T2 (de) | Integrierte Konstantstromversorgung. | |
DE2221717A1 (de) | Teilnehmerschaltung | |
EP0513910B1 (de) | Gleichrichterschaltung | |
DE2431487C2 (de) | Triggerschaltung | |
EP0774705B1 (de) | Hysteresebehaftete Komparatorschaltung zur Verwendung bei einer Spannungsregelungsschaltung | |
DE19848829C2 (de) | Schaltungsanordnung zur Einstellung der Abschaltflanke eines Laststromes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
D2 | Grant after examination | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: REINLAENDER, C., DIPL.-ING. DR.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |