DE2361739C2

DE2361739C2 - Integrated circuit for monitoring an operating voltage

Info

Publication number: DE2361739C2
Application number: DE19732361739
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 7803 Gundelfmgen Gollinger
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Filing date: 1973-12-12
Publication date: 1976-02-19

Description

Bei für die unterschiedlichsten Anwendungszwecke konzipierten Schaltungen kann das Problem auftreten, den Sollwert mindestens einer der die gesamte Schaltung speisenden Betriebsspannungen durch Vergleich mit einer Referenzspannung dahingehend zu überwachen, daß bei Über- oder Unterschreiten der Referenzspannung ein Signal ausgelöst wird, das seinerseits eine andere Stufe der gesamten Schaltung in gewünschtem Sinne beeinflußt.With circuits designed for the most varied of purposes, the problem can arise the setpoint of at least one of the operating voltages feeding the entire circuit by comparison with a reference voltage to monitor that if the Reference voltage triggers a signal, which in turn is another stage of the entire circuit influenced in the desired sense.

So kann beispielsweise bei einer Frequenzteilerschaltung mit diesem Signal erreicht werden, daß bei Einschalten der Betriebsspannung, d. h. also, solange die Betriebsspannung niedriger als die Referenzspannung ist, die einzelnen Frequenzteilerstufen in eine vorbestimmte Lage, beispielsweise die Nullage, gebracht werden.For example, in the case of a frequency divider circuit, this signal can be used to achieve that at Switching on the operating voltage, d. H. so as long as the operating voltage is lower than the reference voltage is, the individual frequency divider stages are brought into a predetermined position, for example the zero position will.

Ein anderes Beispiel, bei dem das geschilderte Problem auftritt, ist ein Generator unterschiedlicher diskreter Frequenzen, die beispielsweise in einem Ultraschallsender für die Fernbedienung von Fernsehgeräten erzeugt werden. Die Gesamtschaltung dieser Fernsteuerung enthält unter anderem eine Freigabestufe, die nur bei richtiger Wahl der Bedienungsfelder den Oszillator anschwingen läßt. Ein weiterer Eingang dieser Freigabpschaltung kann dazu herangezogen werden, den Oszillator erst anschwingen zu lassen, wenn die Betriebsspannung die Referenzspannung übersteigt.Another example in which the problem described occurs is a generator of different types discrete frequencies that are used, for example, in an ultrasonic transmitter for the remote control of televisions be generated. The overall circuit of this remote control contains, among other things, a Release level that only allows the oscillator to oscillate if the control panels are correctly selected. A Another input of this release circuit can be used to start the oscillator first when the operating voltage exceeds the reference voltage.

Die Erfindung betrifft daher eine integrierbare Isolierschicht-Feldeffekttransistor-Schaltung zur Überwachung mindestens einer sie und gegebenenfalls weitere Schaltungen speisenden Betriebsspannung durch Vergleich der Betriebsspannung(en) mit einer Referenzspannung mittels einer Schwellwertschaltung. The invention therefore relates to an integratable insulating-layer field effect transistor circuit for monitoring at least one operating voltage feeding them and possibly other circuits by comparing the operating voltage (s) with a reference voltage by means of a threshold value circuit.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine mit Isolierschicht-Feldeffekttransistoren integrierbare Schaltung anzugeben, die die genannte Überwachungsfunktion ausführen kann. Diese Aufgabe wird von der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Eifindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object of the invention is to provide one that can be integrated with insulating-layer field effect transistors Specify circuit that can perform the monitoring function mentioned. This task is achieved by the invention specified in claim 1. Further training courses are available in the Characterized subclaims.

Die Erfindung und deren Ausgestaltungen werden nun an Hand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. The invention and its embodiments will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung undFig. 1 shows an embodiment of the circuit according to the invention and

Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung der Schaltung nach Fig. 1.FIG. 2 shows a further development of the circuit according to FIG. 1.

In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung zur Überwachung der einen Betriebsspannung U_B gezeigt. Diese Schaltung besteht aus der Reihenschaltung/1 des als Diode geschalteten Transistors 7"Il mit dem als Widerstand geschalteten Transistor Γ12 und der Inverterstufe/2, wobei Reihenschaltung und Inverterschaltung jeweils aus zwei komplementären Transistoren 711, 712 bzw. 721., 722 bestehen. Bei monolithischer Integration ist diese Schaltung also besonders für die sogenannten C-MOS-Schaltungen geeignet, also für komplementäre Isolierschicht-Feldeffekttransistor-Schaltungen.In Fig. 1 shows an exemplary embodiment of the circuit according to the invention for monitoring the one operating voltage U _B. This circuit consists of the series circuit / 1 of the diode-connected transistor 7 "II with the transistor Γ12 connected as a resistor and the inverter stage / 2, the series circuit and inverter circuit each consisting of two complementary transistors 711, 712 and 721, 722 With monolithic integration, this circuit is therefore particularly suitable for the so-called C-MOS circuits, that is to say for complementary insulating-layer field-effect transistor circuits.

Die Reihenschaltung /1 enthält den ersten p-Kanal-Transistor 711 und den als Lastwiderstand geschalteten ersten n-Kanal-Transistor 712, dessen Gate mit dem positiven Pol + der Betriebsspannungsquelle U_B verbunden ist. Die Inverterstufe / 2 enthält den zweiten n-Kanal-Transistor 721 und den als Lastwiderstand geschalteten zweiten p-Kanal-Transistor 722, dessen Gate mit dem negativen Pol — der Betriebsspannungsquelle U_n verbunden ist. Dieses Gate kann auch am Gate des zweiten n-Kanal-Transistors 721 angeschlossen sein.The series circuit / 1 contains the first p-channel transistor 711 and the first n-channel transistor 712, which is connected as a load resistor and whose gate is connected to the positive pole + of the operating voltage source U _B. The inverter stage / 2 contains the second n-channel transistor 721 and the second p-channel transistor 722, which is connected as a load resistor and whose gate is connected to the negative pole - the operating voltage source U _n. This gate can also be connected to the gate of the second n-channel transistor 721.

Das Gate des ersten p-Kanal-Transistors 711 lieetThe gate of the first p-channel transistor 711 lies

zusammen mit dem Gate des zweiten n-Kanal-Transistors'721 am Verbindungspunkt der beiden Transistoren der Reihenschaltung / ii, der erste p-Kanal-Transistor 711 ist also als Diode geschaltet. An seiner Stelle kann auch eine in Fiußrichtung betriebene bipolare Diode eingesetzt werden. Am gemeinsamen Verbindungspunkt der Transistoren T 21, T 22 der Inverterstufe 12 kann das einer beliebigen Steuerung dienende Ausgangssignal abgenommen werden.together with the gate of the second n-channel transistor 721 at the connection point of the two transistors of the series circuit / ii, the first p-channel transistor 711 is therefore connected as a diode. A bipolar diode operated in the flow direction can also be used in its place. At the common connection point of the transistors T 21, T 22 of the inverter stage 1 2, the output signal used for any control can be picked up.

Die Wirkungsweise der in F i g. 1 gezeigten Schaltung besteht darin, daß bei von Null aus steigender Betriebsspannung U_B Reihenschaltung und Inverterstufe so iange stromlos sind, bis die Betriebsspannung die Gate-Schwellspannung des ersten p-Kanai-Transistors TIl erreicht und dieser somit bei Überschreiten seiner Gate-Schwellspannung stromführend wird. Der erste n-Kanal-TransLtor T12 wirkt dann als Widerstand, und die Spannung am Verbindungspunkt der beiden Transistoren 711, T12 steigt mit wachsender Differenz zwischen Betriebsspannung und Gate-Schwellspannung des Transistors Γ11 weiter an. Erreicht diese Spannungsdifferenz nun die Gate-Schwellspannung des zweiten n-Kanal-Transistors Γ 21 der Inverterstufe 12, so beginnt dieser Transistor Strom zu führen, und am Verbindungspunkt der beiden Transistoren T 21, T 22 entsteht ein negativgerichteter Spannungssprung, da der Transistor Γ 22 ebenfalls als Widerstand wirkt. Dieser Spannungssprung kann in der bereits angedeuteten Weise zum Schalten einer weiteren Stufe der Gesamtschaltung herangezogen werden.The mode of operation of the in F i g. 1 is that when the operating voltage U _B increases from zero, the series circuit and the inverter stage are de-energized until the operating voltage reaches the gate threshold voltage of the first p- channel transistor TIl and this thus becomes live when its gate threshold voltage is exceeded . The first n-channel transformer T12 then acts as a resistor, and the voltage at the connection point of the two transistors 711, T12 continues to rise as the difference between the operating voltage and the gate threshold voltage of the transistor Γ11 increases. If this voltage difference now reaches the gate threshold voltage of the second n-channel transistor Γ 21 of the inverter stage 12, this transistor begins to carry current, and a negative voltage jump occurs at the connection point of the two transistors T 21, T 22 , since the transistor Γ 22 also acts as a resistor. This voltage jump can be used in the manner already indicated for switching a further stage of the overall circuit.

In F i g. 2 ist eine Weiterbildung der Schaltung nach F i g. 1 gezeigtIn Fig. 2 is a further development of the circuit according to FIG. 1 shown

Die Reihenschaltung /1 mit den Transistoren 711, 712 wird nicht mehr direkt von der Betriebsspannung U_B gespeist, sondern über einen dem gesteuerten Strompfad des Transistors 711 in Serie geschalteten dritten p-Kanai-Transistor 73. Anstatt dieses p-Kanal-Transistors kann auch ein dritter n-Kanai-Transistor verwendet werden, der dann dem gesteuerten Strompfad des ersten n-Kanal-Transistors 712 in Serie zu schalten ist, der somit zwischen den beiden n-Kanal-Transistoren T12, 721 zu liegen käme. Das Gate dieses zusätzlichen Transistors kann von einerThe series circuit / 1 with the transistors 711, 712 is no longer fed directly from the operating voltage U _B , but via a third p-channel transistor 73 connected in series with the controlled current path of the transistor 711 a third n-channel transistor can be used, which is then to be connected in series with the controlled current path of the first n-channel transistor 712, which would thus come to lie between the two n-channel transistors T 12, 721. The gate of this additional transistor can be from a

ίο beliebigen Stufe der Gesamtschaltung angesteuert werden.ίο any level of the overall circuit controlled will.

In Fig. 2 liegt der Reihenschaltung/1 ferner der Kondensator C parallel. Mit dieser erweiterten Schaltung kann erreicht werden, daß man einen Teil der Schaltung von der am Kondensator liegenden Spannung Uß in Abhängigkeit vom Eingeschaltetsein des dritten Transistors 73 dann speist, wenn die Betriebsspannung U_B impulsweise einer starken Stromentnahme unterliegt, und somit die Gefahr besteht, daß deren Wert unter einen für die Betriebsfähigkeit erforderlichen Wert absinkt. Dieser Anwendungsfall tritt überall dort auf, wo eine einzige Batterie sowohl eine mit relativ geringem Energieverbrauch arbeilende Schaltung als auch eine mit kurzzeitig starkem Energieverbrauch arbeitende Schaltung speisen muß, beispielsweise in einer elektronischen Uhr mit elektromechanischen! Wandler für den Zeigerantrieb.In FIG. 2, the series circuit / 1 also has the capacitor C in parallel. With this extended circuit it can be achieved that one feeds part of the circuit from the voltage Uß applied to the capacitor depending on whether the third transistor 73 is switched on when the operating voltage U _{B is} pulsed with a strong current drain, and thus there is a risk that whose value falls below a value required for operability. This application occurs wherever a single battery has to feed both a circuit that works with relatively low energy consumption and a circuit that works with high energy consumption for a short time, for example in an electronic watch with electromechanical! Converter for the pointer drive.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist ohne weiteres monolithisch integrierbar und kann somit in solche integrierten Schaltungen mit wenig Aufwand einbezogen werden. Sie gestattet die sichere Überwachung von Betriebsspannungen.The circuit according to the invention can easily be monolithically integrated and can therefore be integrated into such integrated circuits can be included with little effort. It allows safe monitoring of operating voltages.

Selbstverständlich wird die gleiche Wirkung erzielt, wenn die p- und n-Kanal-Transistoren vertauscht und die Betriebsspannung umgepolt wird.Of course, the same effect is achieved if the p- and n-channel transistors are interchanged and the polarity of the operating voltage is reversed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Integrable insulating-layer field-effect transistor circuit for monitoring the setpoint at least one operating voltage feeding them and possibly other circuits Comparison of the operating voltage (s) with a reference voltage by means of a threshold value circuit, characterized in that the sum of the amounts is used as the reference voltage the gate-smoldering tensions of a first p-channel field effect transistor (711) with a first n-channel field effect transistor (712) as a load resistor forms a series circuit (/ 1) *, and a second n-channel field effect transistor (721), the one with a second p-channel field effect transistor (722) forms a complementary inverter stage (/ 2) as a load resistor, and that the threshold value circuit is a stage of the further circuit switches when the operating voltage exceeds or falls below the threshold voltage.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the gate of the first p-channel transistor (711) is connected to the positive pole (+) of the operating voltage (U _B ) , that the gate of the second n-channel transistor (721) at the negative pole (-) of the operating voltage is that the gate of the first n-channel transistor (712) together with the gate of the second p-channel transistor (722) at the connection point of the two transistors (711, 712) of the series circuit ( / 1) is connected and that the connection point of the two transistors (721, 722) of the inverter stage (12) serves as an output.

3. A circuit according to claim 2, characterized in that between the first p-channel transistor (711) and the positive pole (+) of the operating voltage (U _B ) of the controlled current path of a third p-channel transistor (73) or between the second n-channel transistor (721) and the negative pole (-) of the operating voltage, the controlled current path of a third n-channel transistor is connected, the gate of which is supplied with a pulse signal, and that the series circuit (/ 1) is a capacitor ( C) is connected in parallel.

4. A circuit according to claim 2 or 3, characterized in that the gate of the second p-channel transistor (722) instead of the negative pole (-) of the operating voltage (U _n ) at the gate of the wide n-channel transistor (721 ) connected «st.

5. Circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first p-channel transistor (711) is replaced by a bipolar diode operated in the forward direction.