DE2720492A1

DE2720492A1 - Elektronische schaltung zur erzeugung von spannungsimpulsen

Info

Publication number: DE2720492A1
Application number: DE19772720492
Authority: DE
Inventors: Andre Rusznyak
Original assignee: Ebauches SA
Current assignee: Ebauches SA
Priority date: 1976-05-07
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1977-11-24
Also published as: JPS5340818A; CH617298A5; US4124806A

Description

PATENTANWÄLTE

D-I BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 08 D-S MÜNCHEN 93 ■ WIDENMAVERSTRASSE *O

BERLIN: OIPL.-INQ. R. MÜLLKR-BÖRNER

MÜNCHEN: DIPL.-ΙΝβ. HANS-HEINRICH WKY DIPL.-ΙΝβ. EKKEHARO KURNKR

Ebauches S.A. Berlin, den 5. Mai 1977 Elektronische Schaltung zur Erzeugung von Spannungsimpulsen

(Schweiz,Nr.5721/76 voi 7.Mai 1976)

25 Seiten Beschreibung 12 Patentansprüche 7 Blatt Zeichnung

Se - 27 lhh

709847/0945

BERLIN: TELEFON (O 3O) 8313088 MÜNCHEN: TELEFON (Οββ) 33 OO SB

KABEL: PROPINDUS - TELEX Ot β«Οβ7 KABEL: PROPINOUS ■ TELEX 06 94 344

• AO -

2770492

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zur Erzeugung von Spannungsimpulsen, ausgehend von intermittierenden Signalen mit einer vorbestimmten Amplitude, mit einer Amplitude, die diejenige der Signale übertrifft.

Es sind verschiedene Weisen bekannt, mit einem Feldeffekt-Transistor mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) bei einer gegebenen Schwellenspannung, die er aufweist, für den Strom, der durch ihn hindurchgeht, einen Ausgangswiderstand (R) mit einem besonders kleinen Wert von beispielsweise einigen hundert oder nur einigen zehn Ohm zu erzeugen.

Die Möglichkeit über einen derartigen Widerstand zu verfügen, ist nicht nur sehr wünschenswert, sondern unumgänglich, wenn insbesondere der IGFET-Transistor das Steuerorgan von Anzeigemitteln eines tragbaren Gerätes von kleinen Abmessungen darstellt, welches dazu ausgelegt ist, aus einer Batterie mit kleiner Kapazität mit elektrischem Strom versorgt zu werden, welche ausreichen soll, um das Gerät für einen relativ großen Zeitraum von beispielsweise ungefähr 15 Monaten mit Strom zu versorgen. Eine elektronische Armbanduhr stellt einen derartigen Fall dar: die Batterie mit einem Durchmesser und einer Höhe von wenigen Millimetern weist nur eine Kapazität von einigen zehn bis ungefähr 200 Milliampdrestunden (mAh) auf.

Der Strom I, der nötig ist, um Anzeigemittel anzusteuern, kann mehrere hundert Mikroampere (μΑ) betragen. Derartige Mittel erfordern übrigens, daß der Strom einen impulsförmigen Charakter hat, wobei die Dauer dieser Impulse beispielsweise 10 ms und ihre Frequenz 1 Hz beträgt. In diesem Fall ist die vom Steuertransistor für die Anzeigemittel aufgenommene Leistung gleich einem Zehntel von derjenigen, die sich durch die bekannte Gleichung P ■ R · I* ergibt, in der R den Ausgangswiderstand des Transistors und I der durch ihn hindurchgehende Strom ist.

709 8 4 7/0945 - 2 -

2770492

Um die Funktion eines derartigen Geräts für die gewünschte Dauer sicherzustellen, ist es unumgänglich, die aufgenommene Energie P auf einen besonders kleinen Wert herabzusetzen, der beispielsweise die Größenordnung von nur einigen zehn μΐιί aufweisen kann. Daraus folgt, daß der Ausgangswiderstand R des Transistors möglichst klein sein soll.

Man kann bekanntlich einen Widerstand R mit einem besonders kleinen Wert erzeugen, wenn man den in Frage kommenden Transistor so dimensioniert, daß die "Steigung" K groß ist. Man weiß, daß, wenn man den Transistor außerhalb der Sättigung betreibt, der Widerstand R sich in erster Näherung aus der folgenden Gleichung ergibt:

2K (V - V_T)

dabei ist: K - "Steigung" des Transistors in A/V^a V ■ Steuerspannung
V= Schwellenspannung

Ein derartig dimensionierter Transistor benötigt bei der Realisierung eine beträchtliche Fläche bei der Integration auf dem Kristall, wenn man ihn mit den anderen Transistoren des elektronischen Systems des Geräts vergleicht, welches den obengenannten Transistor umfaßt. Im Fall der elektronischen Armbanduhr gehört zu dem System eine Oszillatorschaltung, ein Frequenzteiler etc. sowie ein Anzahl von Steuertransistoren für die Anzeigemittel, welches alle in integrierter Form realisiert werden, beispielsweise auf einem einzigen Chip, bei dem der Zuwachs an Oberfläche, die wegen dieser Steuertransistoren notwendig ist, in der Größenordnung von 10 bis 20% pro Transistor liegt. Ein derartiger Zuwachs an Oberfläche schlägt sich naturgemäß in einem wesentlichen Anstieg der Herstellungskosten der integrierten Schal-

709847/0945 - 3 -

2770492

tung nieder. Dieser Kostenanstieg rührt daher, daß ein derartiger Chip von einem Mutterplättchen mit mehreren Chips abgetrennt wird, wobei die Vermehrung um einen Chip von Bedeutung ist, weniger wegen der größeren Zahl der erhältlichen Chips als wegen der verringerten Wahrscheinlichkeit ein eines Produktionsfehlers.

Wenn man die obengenannte Beziehung betrachtet, so kann ein IGFET-Transistor mit kleinem Ausgangswiderstand auch dadurch gewonnen werden, daß dieser Transistor mit einer erhöhten Eingangsamplitude V angesteuert wird. Da jedoch die Spannung>der Batterien kleiner Abmessungen, wie sie oben erwähnt sind,einen begrenzten Wert in der Größenordnung von ungefähr 1,5 V aufweist, ist diese Lösung nicht anwendbar, wenn man nicht einen Spannungsvervielfacher benutzt, der selbst in integrierter Form aufgebaut werden kann und dessen Komponenten sehr kleine Abmessungen haben.

Ein derartiger Vervielfacher kann beispielsweise in der Weise realisiert werden, wie sie in dem Aufsatz von J.F. Dickson "On-chip high-voltage generation in NMOS integrated circuits using an improved voltage multiplier technique", erschienen in der Zeitschrift "IEEE Journal of Solid-state circuits", Vol. SC-11, Nr.3, Juni 1976, S. 374 bis 378.

Damit jedoch der Vervielfacher eine Spannung mit einem erhöhten Wert liefern kann und der hierdurch bedingte Stromverbrauch vernachlässigbar bleibt, ist es notwendig, daß er nur einen Strom von geringer Stärke verbraucht.

Um ein Anzeigemittel mit einem Strom von impulsförmigem Charakter zu steuern, ist es notwendig, daß die durch den Vervielfacher gelieferte Spannung in intermittierender Weise an die Steuerelektrode des Transistors angelegt wird, der die Ansteuerung des jeweiligen Mittels bewirkt. Von dieser Tatsache leitet es sich ab, daß ein Strom den Vervielfacher auflädt,

709847/0945 - 4 -

^A* 2770492

dessen Stärke sich nach der Gleichung errechnet: i * C · V · f

darin ist C = die Kapazität der Steuerelektrode des

Transistors

V * die Steuerspannung des Transistors £ * Frequenz der Spannung an der Steuerelektrode des Transistors

Der Wert der Eingangskapazität eines IGFET-Transistors von nicht zu großer Dimension überschreitet nicht den Wert von einigen pF und der Wert der Spannung V wird andererseits günstigerweise kleiner als 10 V gewählt, wobei die Frequenz f in der Größenordnung von 1 Hz liegt. Der sich ergebene Strom i ist damit in allen Fällen kleiner als 1 nA - ein vernachlässigbarer Wert. Die periodische Ladung und Entladung der Steuerelektrode des Steuertransistors des Anzeigemittels spielt daher bei der praktischen Verwirklichung der ins Auge gefaßten Lösung keine Rolle.

Für diese praktische Verwirklichung ist es jedoch erforderlich, daß ein Mittel vorhanden ist, welches es gestattet, der Steuerelektrode des betrachteten IGFET-Transistors in intermittierender Weise die von dem Vervielfacher gelieferte Spannung zuzuführen, ohne daß der Vervielfacher soweit belastet wird, daß seine Ausgangsspannung merklich abnimmt.

Auf diese Weise erfolgt die gesamte Versorgung durch die Ausgangsspannung des Vervielfachers, ohne daß dadurch eine unzulässige Last für diesen resultiert, und die gesamte Steuerung erfolgt durch die intermittierenden Signale einer Amplitude, die größer oder gleich der Batteriespannung ist, und deren Frequenz derjenigen entspricht, welche für die Steuerung des genannten Transistors gewünscht wird. Beispielsweise mittels Signalen, die von einem Frequenzteiler abgegeben werden. Im Falle der elektronischen Armbanduhr erlauben

709847/0945

Λ Μ"

die obengenannten Mittel die Bildung von Impulsen vergrößerter Amplitude, beispielsweise im Bereich von 5 bis 6 V bei einer Batteriespannung von ungefähr 1,5 V, wobei die Dauer derjenigen entspricht, die durch die Funktionscharakteristiken der Anzeigemittel bedingt ist und diejenigen der intermittierenden Signale.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptpatentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Drei vorteilhafte AusfUhrungsbeispiele und fünf Varianten der erfindungsgemäßen Mittel sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein elektronisches Schaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 den Spannungsverlauf an verschiedenen Punkten der in Fig. 1 dargestellten Mittel in Abhängigkeit von der Zeit,

Fig. 3 ein elektronisches Schaltbild einer ersten Variante dieser Ausführungsform,

Fig. 4 eine der Darstellung gemäß Fig. 3 entsprechende Wiedergabe einer zweiten Variant·,

Fig. 5 ein elektronisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 6 den Spannungsverlauf an verschiedenen Punkten der in Fig. 5 dargestellten Mittel in Abhängigkeit von der Zeit,

Fig. 7 eine Einzelheit eines Teils der in Fig. 5 dargestellten Mittel,

Fign. 8 und 9 elektronische Schaltbilder einer ersten und einer zweiten Variante der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig.10 ein elektronisches Schaltbild einer dritten Ausfüh-

709847/0945 - 6 -

2770492

rungsform,
Fig. 11 ein elektronisches Schaltbild einer Variante dieser

Ausführungsform und
Fig. 12 den Spannungsverlauf an verschiedenen Punkten der in Fig. 10 dargestellten Mittel in Abhängigkeit von der Zeit.

Die in Fig. 1 dargestellten Mittel gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung enthalten Anschlüsse M, R, 0.., 0_, Z, Z¹ und h, sowie sieben Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T., T_, T₃, T...., T _, T₃₁ und T₃₃. Außerdem sind drei Kondensatoren C₁, C₂ und C. vorgesehen.

Die Anordnung von Transistoren, Kondensatoren und Verbindungen der erfindungsgemäßen elektronischen Mittel sind auf einem Kristall vom Typ ρ integriert. Die Transistoren und Kondensatoren werden durch Zonen vom Typ η und metallisierte Bereiche gebildet, welche von den Zonen durch eine isolierende Einbettung getrennt sind. Bei einer anderen Ausführungsform können diese Zonen auch vom Typ ρ sein, wobei der Kristall dann vom Typ η ist.

Die Anschlüsse M und R sind Versorgungsanschlüsse des Mittels, die dazu bestimmt sind, mit einem ersten und einem zweiten Pol einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle verbunden zu werden. Der Anschlußpunkt M stellt den gemeinsamen Bezugspunkt der Schaltung dar. Die Quelle kann von der Art, die von J.F. Dickson in dem schon zitierten Artikel beschrieben wurde, oder von jedem anderen geeigneten Typ sein.

Die Anschlüsse 0₁ und 0_ sind mit einer ersten und mit einer zweiten nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden, welche periodische Impulse V^₁ und V^₂ liefern. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Impulse V^₁ und V^₂ eine entgegengesetzte Phasenlage aufweisen.

709847/0945 - 7 -

^1W 2770492

Der Anschluß Z ist mit einer nicht dargestellten Quelle für intermittierende Signale V„ mit einer Frequenz, die kleiner ist als diejenige der Impulse der Signale V₀,.. und V^-, welche über die Anschlüsse 0.. und 0_ zugeführt werden.

Die intermittierenden Signale V_ steuern die erfindungsgemäßen Mittel, welche die gewünschten Impulse mit einer erhöhten Spannungsamplitude bilden, Impulse, welche dem Anschluß h (Signal V, in Fig. 2) zugeführt werden.

Der Anschluß Z' ist mit einer Quelle für eine Hilfsspannung verbunden, welche ein Signal V„ , während mindestens eines Teils der Zeit liefert, die zwischen denjenigen Augenblicken liegt, zu denen ein intermittierendes Signal am Anschluß Z und an den Anschlüssen 0. oder 0. der erste Impuls des Signals V^₁ bzw. V^₂ nach dem Verschwinden des Signals V_ erscheint.

Es soll schließlich darauf hingewiesen werden, daß auf jeden Fall die kontinuierliche Spannungsamplitude, die von der Quelle geliefert wird, die mit den Anschlüssen M und R verbun den ist, mindestens gleich der erwünschten Amplitude der am Anschluß h abgegebenen Impulse sein muß.

Die Transistoren T₁ und T- sind jeweils in Serie verbunden mit Koppelkondensatoren C₁ bzw. C₂, zwischen Anschlußpunkten M und 0. bzw. 0_. Die Steuerelektrode der Transistoren T₁ und T₂ sind mit dem bereits erwähnten Anschluß Z verbunden. Der Verbindungspunkt X₁ bzw. x₂ des Transistors T₁ mit dem Kondensator C₁ bzw. des Transistors T₂ mit dem Kondensator C, ist an die Steuerelektroden der Transistoren T₁₁ und T₂₂ bzw. T₂₁ und T₁₂ angeschlossen.

Die Transistoren T₁₁ und T₂₁ sind übrigens mit einer ihrer zweiten Elektroden mit dem Anschluß R und mit der anderen zweiten Elektrode mit dem Anschluß h verbunden. Was die Tran-

709847/0945

- JB ~

! mit einer

sistoren T₁₂ und T₂₂ betrifft, so sind diese mit einer ihrer zweiten Elektroden mit dem selben Anschluß h verbunden, während die andere zweite Elektrode zu der Steuerelektrode des Transistors T₁₁ führt. Die andere zweite Elektrode des Transistors T₂ ist mit der Steuerelektrode T₁₁ und diejenige des Transistors T₂₂ mit der Steuerelektrode des Transistors T_. verbunden, wobei die Steuerelektrode des Transistors T₁₂ mit derjenigen des Transistors T₂₁ und die Steuerelektrode des Transistors T₂₂ mit derjenigen des Transistors T₁₁ verbunden ist.

Der in den Schaltmitteln gemäß Fig. 1 wiedergegebene Transistor T₃ ist mit seinen zweiten Elektroden einerseits mit dem Anschluß h und andererseits mit dem Anschluß M verbunden. Die isolierte Steuerelektrode des Transistors T₃ ist mit dem bereits erwähnten Anschluß Z¹ verbunden.

Der Kondensator C, dient zur Speicherung von Ladung. Er liegt zwischen den Anschlüssen h und M der Schaltung.

Es soll erwähnt werden, daß die Kapazität des Kondensators C. vorteilhafterweise so gewählt wird, daß er diejenige der Koppelkondensatoren C₁ und C₂ weitaus übertrifft. Der Wert dieser Kapazität C, sollte in Abhängigkeit von der Eingangskapazität derjenigen Schaltung, die an den Anschluß h angeschlossen werden soll im Hinblick auf die Sapnnungsimpulse, welche diesem Anschluß zugeführt werden, ausgewählt werden.

Die Funktion dieser Schaltungsmittel soll jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 2 dargestellt werden.

Vor dem Zeitpunkt t,, d.h. wenn die Impulse der Signale V₁₇ und V , an den Anschlüssen Z und Z¹ abgeklungen sind, sind die Transistoren T₁, T₂ und T^ geöffnet, während die anderen Transistoren gesperrt sind. Der Kondensator C. ist entladen und das Potential an den Punkten X₁, x. und h der Schaltung (vergleiche Fig. 2 ν_χ1, ν_χ2 und V_h) ist null.

709847/0945 - 9 -

"A"

Zum Zeitpunkt t=t, wird das Potential V„ am Anschluß Z null, während das Potential V„, am Anschluß Z* fortbesteht Daraus folgt, daß die Transistoren T₁ und T_ sperren, während der Transistor T₃ geöffnet bleibt. Die Transistoren T T₁-/ Toi ^un<* ^T22 bl^eib^en gesperrt, da das Potential an den Punkten X₁ und X₂ noch null ist.

Im Augenblick t=t_ wird das Potential V„, am Anschluß Z¹ null und der Transistor T₃ sperrt.

Im Augenblick t-t.., d.h. wenn der erste Impuls des Signals V^₂ erscheint, nachdem das Signal V_, null geworden ist, nimmt das Potential V ₂ am Punkt x~ um eine Größe AV _ zu. Dadurch, daß sein Wert demjenigen der Schwellenspannung V_ der Transistoren der Schaltung überschreitet, öffnet der

Transistor T-,. Das Potential V. am Anschluß h nimmt den 21 h

Wert V_n(t₃)= ^Δν_χ2-ν_τ an. Gleichzeitig öffnet auch der Transistor T₁- in der Weise, daß das Potential am Punkt X₁ ungefähr auf den Wert V, anwächst.

Zum Zeitpunkt t=t., d.h. wenn das Signal V^_ von neuem den Wert null annimmt und das Signal V ~ gegen null geht, öffnet der Transistor T--, sobald die Potentialdifferenz V «-V ~ zwischen den Punkten X₁ und X₂ mindestens so groß ist wie die Schwellenspannung V_ dieses Transistors. Infolgedessen teilt sich die in den Kondensatoren C. und C. gespeicherte Ladung auf diese und den Kondensator C, auf. Unter der Voraussetzung, daß der Wert des Kondensators C. wesentlich größer ist als derjenige der Kondensatoren C₁ und C₂, nimmt der Wert des Potentials V- am Punkt X₂ ungefähr die Größe V 2^4^* V.(t₃)-V an, wohingegen die Potentiale V ₁ und V. an den Punkten X₁ und h ungefähr so groß bleiben wie V. (t,).

Zum Zeitpunkt t=t_# d.h. im Augenblick des Erscheinens des Signals V^₁ nach dem Verschwinden des Potentials V„,, wächst das Potential V ₁ am Punkt X₁ um eine Größe AV .. in einer

709847/0945 - 10 -

7770492

Welse, die dem Ablauf für das Potential V _ im Zeitpunkt t_ entspricht. Diese Vergrößerung des Potentiale addiert sich zu dem Potential V.(t_), welches am Punkt X₁ im Augenblick t- vorhanden ist. Infolgedessen öffnet der Transistor T₁₁ und der Kondensator C, entlädt sich in der Weise, daß das

Potential V_h am Punkt h sich verhält wie V_h U₅) =V_h U₃) +AV₃^-V₁,. Der Transistor T₃₃ öffnet in gleicher Weise und das Potential

V _ am Punkt x_ nimmt den Wert des Potentials V. an. Im Zeitx2 2 η

punkt t=t, wird das Potential V^₁ gleich null. Sobald die Potentialdifferenz V 2~V ₁ mindestens gleich der Schwellenspannung V des Transistors T₁₂ ist, wird dieser Transistor geöffnet, und die in den Kondensatoren C und C- gespeicherte Ladung teilt sich auf diese Kondensatoren und den Kondensator C₁ auf, ohne daß das Potential am Punkt h und dasjenige am Punkt x_ sich merkbar verändert.

Im Zeitpunkt t=t₇ erscheint der nächste Impuls des Signals V₀J-. Der ablaufende Vorgang entspricht in allen Punkten demjenigen, welcher beim Erscheinen des Impulses V^_ am Anschluß 0₂ zum Zeitpunkt t, stattfand: das Potential V. nimmt wiederum um die Größe Δν_χ1~ν_τ zu.

Aus dem Vorhergehenden und aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß in Abhängigkeit des Eintreffens der Impulse V^₁ und V-,₂ an den Anschlüssen φ. und 0- die Spannung V, am Anschluß h wächst, bis sie ihren Maximalwert einnimmt, welcher exakt der Spannung V_n der Gleichspannungsquelle entspricht, mit der die Anschlüsse R und M der Schaltung verbunden sind* Von diesem Augenblick ab hält das Potential V- seinen Wert V, *V_O bis zum

η η κ.

Eintreffen eines Impulses V„ im Zeitpunkt I₁ am Anschluß Z der Schaltung.

Im Zeitpunkt t=i₁ öffnen die Transistoren T₁ und T_ in der Weise, daß das Potential in den Punkten X₁ und X₂ null wird.

Im Zeitpunkt t=T_o, zu dem das Signal V_, am Anschluß Z¹ wie

709847/0945 " ¹¹ "

to

dererscheint, öffnet der Transistor T₃ und das Potential V. am Punkt h wird null. Die Schaltung befindet sich jetzt in dem Zustand, den sie im Zeitpunkt t=t. eingenommen hatte, wobei sie vorbereitet ist, einen nächsten Impuls an den Anschluß h abzugeben.

Nach einer ersten Variante dieser Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, ist der Transistor T_ über seine Steuerelektrode mit dem Anschluß Z verbunden, was auch für die Transistoren T₁ und T- gilt. In diesem Fall wird das Potential der Punkte X₁ und x- sowie das des Anschlußpunktes h in entsprechender Weise null.

Nach einer zweiten Variante der Ausführungsform (Fig. 4) ist der Transistor T₃ mit seinen zweiten Elektroden zum einen mit dem Anschluß h und zum anderen mit einem Schaltungspunkt zwischen dem Transistor T₁ und dem Kondensator C₁ verbunden, während seine Steuerelektrode zum Anschluß Z führt, an den auch die Steuerelektroden der Transistoren T₁ und T-angeschlossen sind.

Die zweite Ausführungsform der Erfindung (Fig. 5) ermöglicht es, am Anschlußpunkt h ein Potential zu erhalten, was abwechselnd positiv und negativ wird (Potential V. in Fig. 6). Die Schaltung enthält Anschlüsse M, R, 0., 0-, Z, Z* und h, zwölf Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T₁, T₂, T₁₁, T₁₂, T₁₃, T₁₄, T₂₁, T₂₂, T₃₃, T₂₄, T₃₃ und T₃₄, Kondensatoren C₁, C₁, C₂, C, und C_, sowie drei Schaltungen K₁, K- und K₃, welche im einzelnen in Fig. 7 dargestellt sind und eine Anzahl von Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T , T. , ...., T ,, T

el D Γι ^mm ι Π

sowie eine Anzahl von entsprechenden Kondensatoren C₉, C. ,

a 0

...., C _Λ, C enthalten,
η—1 η

Die Anzahl von Transistoren, Kondensatoren und Schaltungsverbindungen ist ebenfalls auf einem Kristall vom Typ ρ integriert, wobei die Transistoren und Kondensatoren durch Zonen vom Typ η und durch metallisierte Bereiche gebildet werden,

709847/0945

- 12 -

-W-

welche von den Zonen durch eine isolierende Einbettung getrennt sind. Die Zonen können ebenfalls vom Typ ρ sein, wenn der Kristall vom Typ η ist.

Die sieben genannten Anschlüsse entsprechen den analogen Anschlüssen des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1. Mit Ausnahme des Anschlusses h sind sie gleichermaßen dazu bestimmt, mit nicht dargestellten Spannungsquellen verbunden zu werden, deren Charakteristiken denen ähnlich sind, wie sie anhand von Fig. 1 beschrieben wurden. Zu vergleichen ist dabei der Verlauf der Signale V-../ V^₂' V_ und V₁, wie er in den Fign. 2 und 6 erscheint.

Der Transistor T₁ bzw. T_ ist zwischen dem Anschluß M und dem Verbindungspunkt der beiden Kondensatoren C₁ und C' bzw. C₂ und C₂ angeschlossen. Der erste Kondensator C₁ bzw. C₂ führt zum Anschluß 0₁ bzw. 0_ und der zweite C' bzw. C'₂ ist mit der Steuerelektrode des Transistors T₁₁ bzw. T₂₁ verbunden. Die Kondensatoren C₁ und C' bzw. C_ und C' bilden auf diese Weise eine Koppelschaltung für die Transistoren T₁₁ bzw. T₃₁.

Die Transistoren T₁ und T„ sind beide über ihre Steuerelektrode mit dem Anschluß Z verbunden. Die beiden Transistoren T₁₁ und T₂₁ sind über ihre zweiten Elektroden einerseits mit dem Anschluß R und andererseits mit dem Anschluß h verbunden.

Die Transistoren T₁₂ und T₂₂ sind mit ihrer einen zweiten Elektrode an den erwähnten Anschluß h und mit der anderen zweiten Elektrode mit dem Steueranschluß des Transistors T₁₁, was den Transistor T₁₂ anbetrifft, und mit der Steuerelektrode des Transistors T₂₁, wenn man den Transistor T₂₂ betrachtet» verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors T₁₂ ist mit der Steuerelektrode des Transistors T₂₁ verbunden. In gleicher Weise ist die Steuerelektrode des Transistors T₂₂ mit einer Steuerelektrode des Transistors T₁₁ verbunden.

- 13 -

709847/0945

- ve -

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die Schaltungspunkte x¹ , x¹ sowie der Anschluß h mit dem Anschluß M über einen ersten und einen zweiten Transistor T₃ und T.-, T₃₃ und T₃₄ bzw. T-.. und T-. verbunden, wobei Schaltungen K₁, K_ bzw. K₃ in Serie mit den jeweiligen Transistoren, verbunden mit ihren Zweitelektroden, geschaltet ist.

Der erste Transistor T₁₃, T-^ bzw. T₃₃ ist jeweils mit einer zweiten Elektrode und der Steuerelektrode gleichzeitig mit dem Punkt x'w x¹, bzw. dem Anschluß h verbunden. Die Transistoren T₁₃, T₂₃ und T₃₃ sind damit als Diode geschaltet.

Der zweite Transistor T,,, T-. bzw. T₀. ist über seine Steuer-

14 24 34

elektrode mit dem erwähnten Anschluß Z¹ verbunden.

Die Schaltungen vom Typ K sind im einzelnen in Fig. 7 dargestellt. Es soll erwähnt werden, daß zwischen den Anschlüssen y und w (y. und W₁ für die Schaltung K₁ und y_ und w_ für die Schaltung K_, sowie y₃ und W₃ für die Schaltung K₃ in Fig. 5) die Schaltung η Transistoren T , T, , ...,T ., T in Serie

el JD Tl^-" 1 I*

geschaltet mit ihren zweiten Elektroden enthält, wobei die Steuerelektrode jeweils mit der dem Anschluß y näher gelegenen zweiten Elektrode des jeweiligen Transistors verbunden ist. Jedem Transistor T bis T ist ein entsprechender Kondensator

an

C bis C zugeordnet, der jeweils mit einem Anschluß an die a n

Steuerelektrode des entsprechenden Transistors angeschlossen ist, während der andere Anschluß jeweils von Kondensator zu Kondensator abwechselnd mit einem der Anschlüsse 0₁ oder 0~ verbunden ist.

Der Kondensator C, , der zwischen den Anschlüssen h und M vor-

gesehen ist, dient der Speicherung von Ladung (Fig. 5). Die Kapazität dieses Kondensators wird in vorteilhafter Weise groß gegenüber der Kapazität der anderen Kondensatoren der Schaltung gewählt. Der genaue Wert der Kapazität hängt von der Eingangskapazität der mit dem Anschluß h zu verbindenden Schaltung ab.

- 14 -

709847/0945

-K-

Die Funktion der in den Fign. 5 und 7 dargestellten Schaltungsmitteln soll jetzt anhand von Fig. 6 dargestellt werden, wobei angenommen sein soll, daß die Schaltungen K₁ bis K_ jeweils nur einen einzigen Transistor T und einen einzigen Kondensator C enthalten.

Das an den Punkten h (V,), x' (V ,.) und x' (V ,_) der Schaltung im Zeitpunkt t=i- vorhandene Potential wird in ähnlicher Weise erhalten, wie es im Vorangehenden anhand von Fig. 1 beschrieben wurde. Wegen der Einzelheiten wird deshalb auf diesen Teil der Beschreibung verwiesen.

Vor dem Zeitpunkt t="x. ist das Potential an den Punkten Z (V„) und Z¹ (V ι) null und die Transistoren T., T», T„-, T . und T.,. sind gesperrt. Das Potential am Anschluß h (V. ) entspricht genau dem Potential am Anschluß R (V_). Die Transistoren T₁₁ und T₁₂ sind periodisch geöffnet.

Jedesmal vor dem Zeitpunkt t=i. nimmt das Potential der Punkte X₁ und x„ einen impulsförmigen Zustand ein. An den Punkten Y₁ bis y₃ ist das Potential V_x^-V₇, ν_χ,₂-ν_τ bzw. V_n-V₁,. Die Transistoren T₁₂ und T__ werden periodisch geöffnet, sind aber nicht mehr aktiv.

Im Zeitpunkt t»"i., geht das Potential am Anschluß Z auf V„.

Ί L

Es folgt daraus, daß die Transistoren T₁ und T öffnen und das Potential an den Punkten X₁ und x₂ (V ₁ und V ₂) von diesem Augenblick an null ist. Keiner der Impulse der Signale V^₁ und V^₂ kann jetzt den Zustand der Schaltung beeinflussen.

Im Zeitpunkt t«t_ erscheint das Potential V , am Anschluß Z¹ und die Transistoren T₁₄, T₃₄ und T₃₄ öffnen. Es folgt daraus, daß das Potential V ₁ am Punkt Y₁, V . am Punkt y₂ bzw. V-am Punkt y₃ einen Wert einnehmen, welcher der Schwellenspannung V_ des Transistors T entspricht. Da die Transistoren T₁,, Τ~₃ und T₃₃ aktiviert werden, nimmt das Potential der Punkte

709847/0945

- 15 -

χ¹-, χ¹- und des Anschlusses h den Wert 2V_ ein.

Im Zeitpunkt t=t, wird das Signal V-- wieder null und das Potential y an jeder der Schaltungen K beginnt negativ zu werden. Unter der Voraussetzung, daß das Potential am Punkt y jeder der Schaltungen K auf diese Weise negativer wird als die Schwellenspannung V„, öffnen die Transistoren T..,/ T₂₃ und T^₅ in der Weise, daß eine übertragung der Ladungen aus den Kondensatoren C-, C' und C' zu den Punkten y-, y_ bzw. y₃ erfolgt. Aus dieser Ladungsübertragung resultiert eine Verminderung des Spannungswertes an den Punkten x'.. * x' und am Anschluß h, so daß dieser wieder den Wert des Potentials von y-, y_ und y₃ einnimmt. Im Zeitpunkt t=χ. wächst das Potential V - an. Das Potential an den Punkten y- bis y₃ kann nicht über den Wert der Schwellspannungen der Transistoren T -, T _ und T , der Schaltungen K₁ bis K, ansteigen, a ι a λ. a .j ι j

Im Zeitpunkt t=ij- geht das Potential V^- auf null zurück und das Potential an den Punkten y- bis y_ wird wieder negativ - entsprechend dem Vorgang, der sich im Zeitpunkt I^ abspielte. Sobald dieses Potential negativer als ^ν _χ·ι~^ν _τ» ^Vx'2~^VT ^bzw# V,-V_T ist, öffnen die Transistoren T-,, T₃₃ und T₃₃ in der Weise, daß ein Teil der in den Kondensatoren C-, C₂ und C, gespeicherten Ladung erneut zu den Punkten y- bis y. gelangt.

Es folgt daraus, daß der Wert des Potentials an den Punkten ^x'i*^Vx'i'' ^x*2'^Vx'2* ^{und am} A⁰*⁵⁰¹¹¹"^{8 h} <^v _n) ^sich jedesmal vermindert, wenn die Spannung V null wird, bis die'an den Punkten y- bis y₃ erzeugte negative Spannung nicht mehr ausreicht, um die Transistoren T-₃, T₂₃ und T₃₃ geöffnet zu halten, was für die Zeiten t>i„ zutrifft. Die negativen Spannungen bleiben aufrechterhalten bis die Impulse V„ und V„, verschwinden.

Die Funktion der Schaltung zwischen den Zeiten t- und t_ entspricht derjenigen, die in Fig. 1 dargestellt ist. Es soll

709847/09*5

- 16 -

⁵ 2770492

aber daraufhingewiesen werden, daß der Anstieg des Potentials an der Steuerelektrode der Transistoren T₁₁ bzw. T₁₂ und am Anschluß h von einem negativen Wert aus erfolgt.

Die erste und zweite Variante der Ausführungsform der Schaltungsmittel, die Gegenstand der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind (Fign. 8 und 9), gestatten es, für den Anschluß h ein Potential zu erhalten, welches abwechselnd positiv und negativ wird, wie das im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 der Fall ist, die Anzahl der elektronischen Komponenten ist jedoch kleiner.

Bei der ersten Variante gemäß Fig. 8 sind vorhanden: Anschlüsse M, R, C)₁, 0-, Z und h, sechs Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) Tw T_, T₃, T ., T.-, ^T13' ^T21' ^T22' ^T23 ^{und T}33' ^fünf Kondensatoren Cw C , C-, C2 und C, sowie eine Schaltung K, die von der Art ist, wie sie in Fig. 7 darbestellt ist und eine Anzahl von Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T bis T

a n

und eine Anzahl entsprechender Kondensatoren C bis C enthält.

Die Transistoren, Kondensatoren und Verbindungsmittel sind auf einem Kristall vom Typ ρ integriert, wobei die Transistoren und Kondensatoren durch Zonen vom Typ η und metallisierte Bereiche gebildet werden, die von den Zonen durch eine isolierte Einbettung getrennt sind.

Die Schaltung kann ebenfalls durch Zonen vom Typ ρ in einem Kristall vom Typ η realisiert werden.

Die Anschlüsse 0. und 0_ sind mit einer ersten und einer zweiten nicht dargestellten Spannungsquelle für periodische Impulse verbunden, die eine entgegengesetzte Phasenlage haben.

Der Anschluß Z ist mit einer ebenfalls nicht dargestellten Quelle verbunden für intermittierende Signale einer Frequenz, die kleiner ist als diejenige der Impulse, welche an den An-

709847/0945 - 17 -

- Vl -

Schlüssen φ. und 0. anliegen.

Der Anschluß h ist als Ausgang mit denjenigen Mitteln verbunden, denen die erwünschten Impulse mit erhöhter Spannung zugeführt werden sollen.

Die Anschlüsse M und R sind Hilfsanschlüsse der Schaltung, die mit ersten und zweiten Anschlüssen einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle verbunden sind. Der Anschluß M bildet den Bezugspunkt der Schaltung. Es kann sich dabei um eine Quelle von der Art handeln, wie sie in dem obengenannten Aufsatz von J.F. Dickson beschrieben ist.

Das allgemeine Verhalten der von den verschiedenen Quellen gelieferten Signale entspricht im wesentlichen demjenigen, das anhand der Fign. 2 bis 6 bereits beschrieben wurde.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, sind zwei Koppelschaltungen vorgesehen, welche aus den Kondensatoren C₁ und C- bzw. C- und C. bestehen, wobei die Schaltungen einerseits mit dem Anschluß φ. und der Steuerelektrode des Transistors T₁₁ und andererseits mit dem Anschluß 0- und der Steuerelektrode des Transistors T_?1 verbunden sind. Die Transistoren T₁ und T~ liegen zwischen dem Anschluß M und dem Verbindungspunkt X₁ der Kondensatoren C₁ und C¹.. bzw. dem Verbindungspunkt x_ der Kondensatoren C₂ und C-. Die Transistoren T₁ und T- sind über ihre isolierte Steuerelektrode mit dem erwähnten Anschluß Z verbunden. Die beiden Transistoren T₁- und T-- sind mit den ersten ihrer zweiten Elektroden mit dem Anschluß R und den anderen zweiten Elektroden mit dem Anschluß h verbunden.

Die Transistoren T₁₂ und T_₂ sind in gleicher Weise mit dem Anschluß h verbunden. Beim Transistor T₁- ist es eine der zweiten Elektroden während die andere zweite Elektrode mit der Steuerelektrode des Transistors T,., verbunden ist. Der

1 ι

Transistor T~₂ ^ist entsprechend in Bezug auf den Transistor

709847/09*5 - ie -

■fc-

27P0A92

T₁- geschaltet. Die Steuerelektrode des Transistors T₁₂ bzw. T₂₂ ist mit der Steuerelektrode des Transistors Ί bzw. T₁₁ verbunden.

Die Punkte x' und x* und der Anschluß h sind mit dem Punkt y über die Transistoren Τ.,, T₂₃ bzw. T₃ verbunden, deren Steuerelektrode an den Punkt x'w den Punkt x'_ bzw. den Anschluß h angeschlossen ist. Die drei Transistoren sind damit als Dioden geschaltet.

Schließlich ist der Punkt y mit dem Anschluß M über eine Schal tung K (Fig. 7) und einen Transistor T^ verbunden, dessen Steuerelektrode zum Anschluß Z führt, wie es der Fall ist für die Steuerelektroden der Transistoren T₁ und T₂.

Die Schaltung K kann aus einem einzigen Transistor T und einem

einzigen Kondensator C bestehen oder aber auch aus mehreren,

entsprechend den Anforderungen, welche an die Amplitude der Spannung mit alternierender Polarität am Anschluß h gestellt werden.

Der Kondensator C. , der die Anschlüsse h und M verbindet,

dient zur Ladungsspeicherung. Seine Kapazität ist ebenfalls vorteilhafterweise groß gegenüber derjenigen der anderen Transistoren der Schaltung. Sein Wert wird in Abhängigkeit von der Eingangskapazität derjenigen Schaltung gewählt, die mit dem Anschluß h verbunden werden soll.

Die Funktion der zu beschreibenden Schaltung ähnelt derjenigen Schaltung, welche in Fig. 5 dargestellt ist und hinsichtlich der Einzelheiten wird auf die entsprechenden Beschreibungsabschnitte verwiesen.

In der Variante nach Fig. 9 sind vorgesehen Anschlüsse M, R, (ZL, 0₂, Z und h, Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T₁, T₂, T₁₁, T₁₂, T₁₃, T₂₁, T₂₂, T₃₃ und

709847/0945 - 19 -

T,,, Kondensatoren C,, C' , C_, C' und C. , sowie eine

JJ 112 2 η

Schaltung K, von der Art wie sie in Fig. 7 beschrieben ist,

die eine Anzahl von Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T bis T und eine Anzahl entsprechender Kona η ^Γ

densatoren C bis C enthalten kann.

Die Transistoren, Kondensatoren und Schaltungsverbindungen sind auf einem Kristall vom Typ ρ integriert, die Transistoren und Kondensatoren werden dabei aus Zonen vom Typ η und metallisierte Bereiche gebildet, die von den Zonen durch eine isolierende Einbettung getrennt sind. Die Zonen können ebenfalls vom Typ p, der Kristall vom Typ η sein.

Die verschiedenen Anschlüsse der Schaltung dienen zur Aufnahme von Signalen, die denjenigen für analoge Anschlüsse der Schaltung entsprechen, wie sie anhand der in Fig. 8 dargestellten Schaltungsvariante beschrieben wurde. Hinsichtlich der Einzelheiten wird auf die zu dieser Figur gehörenden Beschreibungsteile verwiesen.

Zum andern wird daraufhingewiesen, daß die Funktion einer Anzahl der elektronischen Bauelemente der Schaltung derjenigen der entsprechenden Bauelemente entspricht, die in der Schaltung enthalten sind, welche in Fig. 8 dargestellt ist. Das gilt für die Transistoren T-, T_, T₁₁, T.-, T₂₁, T__ und T,, sowie für die Kondensatoren C₁, C' , C₀, C* und C. .

JJ ι ι 2 2 η

Die strukturellen Unterschiede resultieren in erster Linie aus der neuartigen Ankopplung, wie sie für die Transistoren T₁₃ und Τ«, und die Schaltung K gewählt wurde. Der Transistor T₁₃ bzw. T₂₃ ist mit einer seiner zweiten Elektroden mit dem Punkt x'.. bzw. x' , mit der anderen zweiten Elektrode mit dem Punkt y und über die Steuerelektrode mit dem Anschluß h verbunden .

Was die Schaltung K betrifft, so kann sie eine Anzahl von

709847/0945 -20-

Transistoren T bis T enthalten, denen entsprechende Kon-

el TX

densatoren C bis C zugeordnet sind, deren Zahl von der

Si Ti

gewünschten Amplitude der Spannung mit wechselnder Polarität am Anschluß h abhängt. Sie befindet sich zwischen den Punkten y und X₁, dem Verbindungspunkt der Kondensatoren C₁ und C-.

Die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mittel (Fig. 10) gestattet - wie die in den Fign. 5, 8 und 9 dargestellten Ausführungsformen - am Punkt h ein Potential zu erhalten, welches abwechselnd positiv und negativ wird (Potential V, in Fig. 12). Entsprechend dem Schaltbild weist die Schaltung Anschlüsse M, R, 0^, 0₂, Z, Z¹ und h, zwölf Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T-, T-, T--, T₁₂, T₁₃, T₁₄, T₂₁, T₂₂, T₂₃, T₂₄, T₃₃ und T₃₄, drei Kondensatoren Cw C₂ und C_, sowie drei Schaltungen K₁ bis K₃ auf, welche im einzelnen in Fig. 7 dargestellt sind und eine Anzahl Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET)

T bis T , sowie eine Anzahl entsprechender Kondensatoren C an - a

bis C enthalten,
η

Die Transistoren, Kondensatoren und Schaltungsverbindungen sind auf einem Kristall vom Typ ρ integriert, wobei die Transistoren und Kondensatoren durch Zonen vom Typ η und metallisierte Bereiche gebildet werden, die von den Zonen durch eine isolierende Einbettung getrennt ist. Entsprechend kann auch die Zone vom Typ ρ und der Kristall vom Typ η sein.

Die sieben genannten Anschlüsse entsprechen den gleichliegenden Anschlüssen, die in der Ausführungsform gemäß Fig. 5 erscheinen. Mit Ausnahme des Anschlusses h sind sie mit nicht dargestelllten Spannungsquellen verbunden, welche periodische Signale mit Charakteristiken liefern, welche denjenigen gleichen, die im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben sind. Ausgenommen ist dabei der Anschluß Z¹, der mit einem Signal V₂, versorgt wird, das periodisch erscheint, wenn das Signal V„ am Anschluß Z verschwindet und wenn der Erstimpuls des

709847/0945 - 21 -

Signals V₀₁₁ auf das Signal V„ folgt. Es wird dabei auf die Fign. 6 und 12 der Zeichnung Bezug genommen.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich, ist der Transistor T₁ bzw. T₂ der Schaltung zwischen dem Anschluß φ. bzw. 0₂ und einem Anschluß des Kondensators C₁ bzw. C₂ eingeschaltet, deren zweiter Anschluß zu der Steuerelektrode des Transistors T₁₁ bzw. T₁₂ führt. Der Transistor T₁ bzw. T₂ und der Kondensator C₁ bzw. C₂ bilden auf diese Weise eine Ankopplungsschaltung für den Transistor T₁₁ bzw. T₀₁. Die Transistoren T₁ und T₀ sind beide über ihre Steuerelektrode mit dem Anschluß Z verbunden.

Die anderen Bauelemente der in Fig. 10 dargestellten Schaltung sind entsprechend ihrem Zweck wie die analogen Bauelemente der Schaltung gemäß Fig. 5 verbunden. Bezüglich der Einzelheiten wird deshalb auf die zu dieser Figur gehörenden Beschreibungsteile verwiesen.

Was die Funktion dieser einer dritten Ausführungsform der Erfindung entsprechenden Schaltung betrifft, so unterscheidet sie sich geringfügig von derjenigen der Schaltung gemäß Fig. 5, wie aus dem Folgenden ersichtlich sein wird. Unter der Annahme, daß die Schaltungen K₁ bis K, nicht mehr als einen einzigen Transistor T, und einen einzigen Kondensator C enthalten, und daß die Potentiale an den Punkten h (V. ),

el Ii

X¹^₁ (V _M) und χ· (V _l0) der Schaltung auf eine entsprechende

1X1 <L X *

Weise erhalten wurde, wie es anhand von Fig. 1 beschrieben iet, wird diesbezüglich hinsichtlich der Details auf die entsprechenden Beschreibungsteile verwiesen, während der weitere Ablauf im Folgenden beschrieben wird.

Vor dem Zeitpunkt t=t.. ist das Potential am Anschluß Z gleich V₂ und dasjenige am Anschluß Z¹ gleich null - die Transistoren T₁ und T₂ sind deshalb geöffnet, die Transistoren T₁₄, T₃₄ und T^₄ gesperrt. Das Potential V. am Anschluß h entspricht

709847/0945 - 22 -

2770492

genau dem Potential V am Anschluß R, die Transistoren T₁₁ und T₂₁ sind jedoch periodisch geöffnet.

Das Potential an den Punkten X₁ und X₂ nimmt jeweils vor dem Zeitpunkt t=*i.. einen Impulscharakter an. An den Punkten y.. bis y_ der Schaltung herrscht das Potential V i-i~^v _T» ^Vx»2~^VT **^zv' V.-V . Die Transistoren T₁₂ und T₂ werden periodisch geöffnet, sind aber nicht mehr aktiv.

Im Zeitpunkt t=i₁ geht das Potential am Anschluß Z auf null. Daraus folgt, daß die Transistoren T₁ und T₂ sperren und die Signale V^₁ sowie V^₂ nicht mehr an die Punkte X₁ und x_ sowie in die übrige Schaltung gelangen können.

Zum Zeitpunkt t=-t_ erscheint das Potential V , am Anschluß Z' und die Transistoren T.., T₂. sowie T₃₄ öffnen. Daraus folgt, daß die Potentiale V ₁ bis V ₃ an den Punkten Y₁ bis y, bis auf den Wert der Schwellenspannung V_ des Transistors T ab-

x a

fallen. Da die Transistoren T₁₃, T₂₃ und T₃₃ aktiviert werden, nimmt das Potential der Punkte x¹,, x'₂ und dasjenige am Anschluß h gleichermaßen den Wert 2V_T an.

Im Zeitpunkt t=a₃ wird das Signal V^. null, so daß das Potential y an jeder der Schaltungen K negativ wird. Unter der Voraussetzung, daß das Potential am Punkt y jeder der Schaltungen K auf diese Weise negativer wird als der Wert der Schwellenspannung V_T, öffnen die Transistoren T₁₃, T₂₃ und T₃₃ in der Weise, daß sich eine Ladungsübertragung von den Kondensatoren C₁, C- und C, zu den Punkten y., y, bzw. y_ ergibtl Durch diese Ladungsübertragung erfolgt eine Verminderung des Spannungswertes an den Punkten x' und x' sowie am Anschluß h, so daß dieses wieder auf den Wert des Potentials von y.., y_ bzw. y₃ ansteigt.

Im Zeitpunkt t=t. wächst das Potential V^₁ an, während das Potential an den Punkten y₁ bis y₃ nicht über den Wert der

709847/0945 -23-

Schwellenspannung der Transistoren T . bis T₃ der Schaltungen K₁ bis K., ansteigen kann.

Im Zeitpunkt t^st, geht das Potential V^₁ wieder auf null und das Potential an den Punkten y. bis y_ wird negativ, entsprechend dem Vorgang, der zum Zeitpunkt Ti₃ stattfand. Wenn das Potential negativer als ^ν _χι-|"^ν _τ» ^V _X'2~^VT ^^zw* ^Vh~^VT ist, Öffnen die Transistoren T₁₃, T₃₃ bzw. T₃₃ in der Weise, daß die in den Kondensatoren C₁, C' und C. gespeicherte Ladung von neuem den Punkten Y₁ bis y₃ zugeführt wird.

Es folgt daraus, daß dedr Wert des Potentials an den Punkten x' (Vi₁) und x* (V ,-) und am Anschluß h (V.) sich um einen Schritt vermindert, jedesmal wenn die Spannung V^ null wird, bis an den Punkten y. bis y₃ eine negative Spannung anliegt, die nicht mehr ausreicht, um die Transistoren T₁₃ bis T₃₃ geöffnet zu halten, was für die Zeiten t>i. gilt. Diese negativen Spannungen bleiben erhalten, bis das Signal V„ erscheint und das Signal V„, verschwindet.

Die Funktion der Schaltung zwischen den Zeitpunkten t₁ und t_ entspricht derjenigen der in Fig. 1 dargestellten Schaltung. Dabei soll gesagt werden, daß das Anwachsen des Potentials an der Steuerelektrode der Transistoren T₁₁ bzw. T₁- und am Anschluß h von einem negativen Wert aus beginnt.

Eine Variante der erfindungsgemäßen AusfUhrungsform, welche in Fig. 11 dargestellt ist, gestattet es, an einem Anschluß h ein Potential zu erhalten, das abwechselnd positiv und negativ wird, wie es im AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig. 10 der Fall ist, wobei jedoch die Anzahl der elektronischen Bauelemente verringert ist.

Diese Variante enthält Anschlüsse M, R, $., <S_, Z, Z' und h, zehn Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) T₁, T₂, T_n, T₁₂, T₁₃, T₂₁, T₂₂, T₃₃, T₃₃, T₃₄, drei

709847/0945 - 24 -

-IA-

Kondensatoren C₁, C_ und C, sowie eine Schaltung K, von der Art, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, die eine Anzahl von Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode T

bis T sowie eine Anzahl entsprechender Kondensatoren C bis

C enthalten kann,
η

Die Transistoren, Kondensatoren und Schaltungsverbindungen sind auf einem Kristall vom Typ ρ integriert, wobei die Transistoren und Kondensatoren durch Zonen vom Typ η und metallisierte Bereiche gebildet werden, die von den Zonen durch eine isolierte Einbettung getrennt sind. Die Zonen können vom Typ ρ sein, wenn der Kristall vom Typ η ist.

Die verschiedenen Anschlüsse der Schaltung dienen dazu, die selben Signale zu empfangen, welche den entsprechenden Anschlüssen der Variante der Ausführungsform gemäß Fig. 10 zugeführt werden. Wegen der Einzelheiten wird auf die zu dieser Figur gehörenden Beschreibungsteile verwiesen.

Die Zusammenschaltung einer Anzahl der elektronischen Bauelemente der Schaltung stimmt mit derjenigen der entsprechenden Bauelemente überein, die in der Schaltung gemäß Fig. 10 vorhanden sind. Das gilt für die Transistoren T₁, T_, T₁₁, T₁ ^T21' ^T22' ^T33 ^{und T}34' ^sowie ^^{ür die} Kondensatoren C-, C_ und

Die strukturellen Unterschiede rühren in erster Linie von der Art der Kopplung her, welche für die Transistoren T₁₃ und T₃₃ sowie für die Schaltung K gewählt wurde, welche nur einmal vorhanden ist und mit dem Anschluß M über den Transistor T₃₄ verbunden ist, der seinerseits mit dem Anschluß Z¹ durch seine Steuerelektrode verbunden ist. Der Transistor T₁, bzw. T₂₃ ist mit einer seiner zweiten Elektroden mit dem Punkt x' bzw. x¹ ₂ verbunden, während die andere Steuerelektrode an den Punkt y und die Steuerelektrode an den Anschluß h angeschlossen ist.

709847/0945 - 25 -

Die Schaltung K kann eine beliebige Anzahl von Transistoren

T bis T enthalten, denen entsprechende Kondensatoren C α η a

bis C zugeordnet sind, deren Anzahl abhängig ist von der gewünschten Spannung mit unterschiedlicher Polarität am Anschluß h. Sie verbindet den Punkt y mit dem Anschluß M über einen bereits beschriebenen Transistor T₃₄.

Patentansprüche; Chr - 27 lhk

7U9847/09A5

Claims

Patentansprüche

MJ Elektronische Schaltung zur Erzeugung von Spannungsimpulsen, ausgehend von intermittierenden Signalen mit einer vorbestimmten Amplitude, mit einer Amplitude, die diejenige der Signale übertrifft, gekennzeichnet durch:

zwei Versorgungsanschlüsse (M, R) zum Anschließen an einen ersten bzw. einen zweiten Pol einer Gleichspannungsquelle mit einer Amplitude, die wenigstens gleich derjenigen der gewünschten Impulse ist, wobei der erste der Anschlüsse (M) den gemeinsamen Bezugspunkt der Schaltung darstellt;

einen ersten Eingangsanschluß (0.) zum Anschließen an eine erste Quelle für periodische Spannungssignale, deren Periode einen Bruchteil der Dauer jedes der intermittierenden Signale ausmacht;

einen zweiten Eingangsanschluß (0_) zum Anschließen an eine zweite Quelle für periodische Spannungssignale, wobei die Spannung die selbe Frequenz aber eine Phasenverschiebung aufweist, bezogen auf diejenige der ersten Quelle für periodische Spannungssignale;

einen dritten Eingangsanschluß (Z) für die intermittierenden Signale;

einen Ausgangsanschluß(h), dem die Spannungssignale zugeführt werden;

einen ersten bzw. einen zweiten IGFET-Ladetransistor (T₁₁ bzw. T₂₁), der über eine seiner zweiten Elektroden mit dem Ausgangsanschluß (h) und über die andere mit dem zweiten Versorgungsanschluß (R) verbunden ist, wobei die Steuerelektrode des ersten bzw. zweiten Ladetransistors (T₁₁ bzw. T₉₁) verbunden ist mit dem ersten bzw. zweiten Eingangsanschluß (0.)

709847/0945

ORIGINAL INSPECTED

bzw. 0_) über eine erste bzw. zweite Ankopplungsschaltung, von denen jede mindestens einen Kondensator (C₁ bzw. C-) umfaßt, der über einen Anschluß mit der Steuerelektrode verbunden ist;

einen ersten bzw. zweiten IGFET-Entkopplungstransistor (T. bzw. T_), der über seine Steuerelektrode mit dem dritten Eingangsanschluß (Z), über eine seiner zweiten Elektroden mit einem Anschluß des Kondensators (C. bzw. C₂), der in der ersten bzw. zweiten Ankopplungsschaltung enthalten ist, verbunden ist, wobei die andere zweite Elektrode jedes Entkopplungstransistors (T₁ bzw. T₂) mit einer Versorgungsquelle für den Transistor verbunden ist;

einen ersten bzw. zweiten IGFET-HiIfstransistor (T₁- bzw. T₂-der über eine seiner zweiten Elektroden mit dem Ausgangsanschluß (h) verbunden ist, wobei die andere zweite Elektrode dieser Hilfstransistoren (T₁₂ bzw. T₃₃) mit der Steuerelektrode des ersten bzw. des zweiten Ladetransistors (T₁₁ bzw. T₃₁) verbunden ist, und die Steuerelektrode des ersten Hilfstransistors (T₁₂) mit der Steuerelektrode des zweiten Ladetransistors (T₉₁) und die Steuerelektrode des zweiten Hilfstransistors (T~₂) ^mit der Steuerelektrode des ersten Ladetransistors (T₁₁) verbunden ist;

mindestens einen, einem Punkt der Schaltung zugeordneten Speicherkondensator (C,), geschaltet zwischen den Ausgangsanschluß (h) und den ersten Versorgungsanschluß (M);

Mittel zum Steuern der Entladung des einem Punkt der Schaltung zugeordneten Kondensators (C, ) während einer vorgegebenen Totzeit, sowie

Mittel zum Steuern der Entladung des einem Punkt der Schaltung zugeordneten Kondensators (C. ), an das die Steuerelektrode jedes der Ladetransistoren (T₁₁ bzw. T₂₁) für mindestens

709847/0945

einen Teil der Totzeit angeschlossen ist,

wobei die Transistoren alle von dem selben Leitfähigkeitstyp sind.

Elektronische Schaltmittel nach Anspruch 1, bei denen jede Ankopplungsschaltung einen Koppelkondensator enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Entkopplungstransistor (T₁ und T_ in Fign. 1, 3 und 4) mit einer seiner zweiten Elekroden mit einem Anschluß des Koppelkondensators (C. bzw. C-), der seinerseits mit der Steuerelektrode des betreffenden Ladetransistors (T₁₁, ^T ₂1^ verbunden ist, über die andere zweite Elektrode an den ersten Versorgungsanschluß (M) angeschlossen ist, wobei jeder Entkopplungstransistor (T₁, T_) auf diese Weise das Mittel zura Entladen des einem Punkt der Schaltung zugeordneten Kondensators (C.) bildet, an den die Steuerelektrode des jeweiligen Ladetransistors (T₁₁ bzw. T_?1) angeschlossen ist.

3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Entladen des Speicherkondensators aus einem IGFET-Transistor (T- in Fig. 1) bestehen, der über eine zweite Elektrode mit dem Ausgangsanschluß (h) und über die andere zweite Elektrode mit ersten Versorgungsanschluß (M) verbunden ist, wobei die Steuerelektrode dieses Transistors an einen Hilfseingang (Z') angeschlossen ist, zum Anschließen an eine Hilfsspannungsquelle, die ein Signal während der Totzeit liefert.

4. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Entladen des

7U98A7/09A5

Speicherkondensators aus einem IGFET-Transistor (T, in Fig. 3) bestehen, dessen eine zweite Elektrode mit dem Ausgangsanschluß (h) und dessen andere zweite Elektrode mit dem ersten Versorgungsanschluß (M) verbunden ist, wobei die Steuerelektrode dises Transistors an den dritten Eingangsanschluß (Z) angeschlossen ist.

5. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Entladen des Speicherkondensators aus einem IGFET-Transistor (T^ in Fig. 4) bestehen, der mit einer zweiten Elektrode an den Ausgangsanschluß (h) und der anderen zweiten Elektrode an die Steuerelektrode eines der Ladetransistoren (T₁₁ bzw. T_?1) angeschlossen ist, wobei seine Steuerelektrode mit dem dritten Eingangsanschluß (Z) verbunden ist.

6. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, bei der jede Ankopplung sschaltung zwei in Serie geschaltete Koppelkondensatoren aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Entkopplungstransistor (T₁ und T- in Fign. 5, 8 und 9) mit einer seiner zweiten Elektroden an den Verbindungspunkt der beiden Ladungskondensatoren (C₁, C₁ bzw. C-, C'₂) und über seine andere zweite Elektrode an den ersten Versorgungsanschluß (M) angeschlossen ist.

7. Elektronische Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Entladungsmittel enthalten: für jeden der drei Punkte der Entladungsschaltung einen ersten IGFET-Entladungstransistor (T-,, ^τ ₂3' ^T33 ⁱⁿ Fig. 5), dessen eine zweite Elektrode an den zu entladenden Punkt angeschlossen ist, wobei die Steuerelektrode mit dieser einen zweiten Elektrode und die andere zweite Elektrode über eine Polarisationsschaltung (K) mit einer zweiten Elektrode

7 0 9847/094 5

eines zweiten IGFET-Entladungstransistors (T₁₄, T_., T₃₄) verbunden ist, dessen andere zweite Elektrode an den ersten Versorgungsanschluß (M) und dessen Steuerelektrode an den Hilfsanschluß (Z¹) angeschlossen ist, der zum Anschließen an eine Quelle für periodische Spannungssignale dient, die ein periodisches Signal während der Totzeit liefert, d.h. mindestens für einen Teil der Zeit zwischen dem Augenblick, zu dem ein intermittierendes Signal am dritten Eingangsanschluß (Z) erscheint und dem Augenblick, zu dem am ersten oder zweiten Eingangsanschluß (0- bzw. 0_) das erste Signal von der Quelle für periodische Signale erscheint, das dem Verschwinden des intermittierenden Signals folgt, und daß die Polarisationsschaltung (K in Fig. 7) mindestens eine Polarisationsstufe umfaßt, die einerseits einen IGFET- Polarisationstransistor (T , T, ..., T ,,T) enthält, der mit dem ersten und zweiten Entladungstransistor in Serie geschaltet ist und dessen Steuerelektrode an die zweite Elektrode desjenigen Polarisationstransistors angeschlossen ist, der dem ersten Entladungstransistor am nächsten ist, sowie andererseits einen Kondensator (C , C. ..., C .,C), der über einen Anschluß mit a D η—ι η

der Steuerelektrode des Polarisationstransistors und über den anderen Anschluß, von Stufe zu Stufe wechselnd, mit dem ersten oder dem zweiten Eingangsanschluß (0. bzw. 0_) verbunden ist.

8. Elektronische Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die anderen zweiten Elektroden des ersten Entladungstransistors (T₁₁, T^V ^T^' unter sich verbunden sind, wobei der zweite Entladungstransistor (T₁₄, T_₄, T₃₄) und die Polarisationsschaltung (K in Fig. 8) den ersten drei Entladungstransistoren gemeinsam sind, und daS die Steuerelektrode des zweiten Entladungstransistors mit dem dritten Eingangsanschluß (Z) verbunden ist.

9. Elektronische Schaltung nach Anspruch 6, dadurch

709847/0945 "⁶ "

gekennzeichnet , daß die Entladungsmittel umfassen: erstens für jeden der drei Punkte der Entladungsschaltung einen ersten IGFET-Entladungstransistor (T₁₃, ^T23' T-.. in Fig. 9) , dessen eine zweite Elektrode mit dem zu entladenden Punkt, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgangsanschluß (h) und dessen andere zweite Elektrode mit der entsprechenden Elektrode der anderen ersten Entladungstransistoren verbunden ist, zweitens eine Polarisationsschaltung (K), sowie drittens einen der Entkopplungstransistoren (T₁ bzw. T_) wobei die Polarisationsschaltung eingeschaltet ist, zwischen die andere zweite Elektrode der ersten Entladungstransistoren (T₁₃, T_, T₃₃) und die eine zweite Elektrode des Entkopplungstransistors (T₁, T_) und daß die Polarisationsschaltung (K) umfaßt: einerseits einen IGFET-Polarisations-

transistor (T , T. ..., T ,,T), der mit dem ersten a D η—ι η

und zweiten Entladungstransistor in Serie geschaltet ist und dessen Steuerelektrode an die zweite Elektrode desjenigen Polarisationstransistors angeschlossen ist, der dem ersten Entladungstransistor am nächsten ist, sowie andererseits einen

Kondensator (C , C. ,C .,C), der über einen Anschluß

a D η—ι η

mit der Steuerelektrode des Polarisationstransistors und über den anderen Anschluß, von Stufe zu Stufe wechselnd, mit dem ersten oder dem zweiten Eingangsanschluß (0₁ bzw. 0~) verbunden ist, wobei die Dauer der Totzeit derjenigen des intermittierenden Signals entspricht.

10. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ankopplungsschaltung einen Koppelkondensator (C₁ bzw. C₂) und einen IGFET-Transistor (T₁ bzw. T- in Fign. 10 und 11), der in Serie mit dem Koppelkondensator geschaltet ist, aufweist, wobei die Steuerelektrode des Transistors mit dem dritten Eingangsanschluß (Z) und seine andere zweite ELektrode verbunden ist mit dem ersten Eingangsanschluß (0^) bei der ersten Ankopplungsschaltung und mit dem zweiten Eingangsanschluß (0.) für die zweite An-

709847/0945 ~⁷~

2770492

kopplungsschaltung und der Transistor gleichzeitig einen Entkopplungstransistor darstellt.

11. Elektronische Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Entladungsmittel für jeden der drei zu entladenden Punkte der Schaltung enthalten: einen ersten IGFET-En tladungstrans is tor (T₁₃* ^T23' ^T33 *** Fig. 10), dessen eine zweite Elektrode an den zu entladenden Punkt, dessen Steuerelektrode an die selbe zweite Elektrode und dessen andere zweite Elektrode über eine Polarisationsschaltung (K) an die eine zweite Elektrode eines zweiten IGFET-Entladungstransistors (T₁₄, T₃₄, T . in Fig. 10) angeschlossen ist, dessen andere zweite Elektrode mit dem ersten Versorgungsanschluß (M) und dessen Steuerelektrode mit einem Hilfsanschluß (Z*) verbunden ist, der zum Anschließen an eine Quelle für periodische Spannungssignale dient, die ein periodisches Signal während der Totzeit liefert, d.h. mindestens für einen Teil der Zeit zwischen dem Augenblick, zu dem ein intermittierendes Signal am dritten Eingangsanschluß (Z) erscheint und dem Augenblick, zu dem am ersten oder zweiten Eingangsanschluß (0₁ bzw. 0_) das erste Signal von der Quelle für periodische Signale erscheint, das dem Verschwinden des intermittierenden Signals folgt, und daß die Polarisationsschaltung (K in Fig. 7) mindestens eine Polarisationsstufe umfaßt, die einerseits einen IGFET-Polarisationstransistor

(T, T. ,T ,,T) enthält, der mit dem ersten und zwei-

a ο η—ι η

ten Entladungstransistor in Serie geschaltet ist und dessen Steuerelektrode an die zweite Elektrode desjenigen Polarisationstransistors angeschlossen ist, der dem ersten Entladungstransistors am nächsten ist, sowie andererseits einen Kondensator (C , C. ..., C ., C ), der über einen Anschluß mit a D η—ι η

der Steuerelektrode des Polarisationstransistors und über den anderen Anschluß, von Stufe zu Stufe wechselnd, mit dem ersten oder dem zweiten Eingangsanschluß (0₁ bzw. 0_) verbunden ist.

709847/0945 " ⁸ "

2770492

12. Elektronische Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Entladungsmittel umfassen: einerseits für jeden der drei zu entladenden Punkte einen ersten IGFET-Entladungstransistor (T-,, T__, T,., in Fig. 11), dessen eine zweite Elektrode mit dem zu entladenden Punkt, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgangsanschluß (h) und dessen andere zweite Elektrode mit der entsprechenden Elektrode der anderen ersten Entladungstransistoren verbunden ist, sowie andererseits eine Polarisationsschaltung (K), die zwischen die andere zweite Elektrode der ersten Entladungstransistoren und die eine zweite Elektrode eines zweiten IGFET-Entladungstransistors (T₃₄ in Fig. 11) eingeschaltet ist, dessen andere zweite Elektrode mit dem ersten Versorgungsanschluß (M) und dessen Steuerelektrode mit einem Hilfsanschluß (Z¹) verbunden ist, der zum Anschließen an eine Quelle für periodische Spannungssignale dient, die ein periodisches Signal während der Totzeit liefert, d.h. mindestens für einen Teil der Zeit zwischen dem Augenblick, zu dem ein intermittierendes Signal am dritten Eingangsanschluß (Z) erscheint und dem Augenblick, zu dem am ersten oder zweiten Eingangsanschluß ((Ö. bzw. 0_) das erste Signal von der Quelle für periodische Signale erscheint, das dem Verschwinden des intermittierenden Signals folgt, und daß die Polarisationsschaltung (K in Fig. 7) mindestens eine Polarisationsstufe umfaßt, die einerseits einen IGFET-Polarisationstransistor

(T , T. ..., T _Λ , T ) enthält, der mit dem ersten und zweia ο n-i η

ten Entladungstransistor in Serie geschaltet ist und dessen Steuerelektrode an die zweite Elektrode desjenigen Polarisationstransistors angeschlossen ist, der dem ersten Entladungstransistor am nächsten ist, sowie andererseits einen Kondensator (C , C. . . ., C ..,C), der über einen Anschluß mit a b n-i η

der Steuerelektrode des Polarisationstransistors und über den anderen Anschluß, von Stufe zu Stufe wechselnd, mit dem ersten oder dem zweiten Eingangsanschluß (0. bzw. 0₂) verbunden ist.

Chr - 27

709847/0945