DE3634332A1 - Hochspannungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsschalter zum selek­ tiven Anlegen einer hohen Spannung an einen energieunabhängi­ gen oder permanenten Speicher.

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Hochspannungsschalter. In Fig. 1 bezeichnen das Bezugszeichen 1 einen Hochspannungsein­ gang, das Bezugszeichen 2 einen Ausgang, die Bezugszeichen 3 und 4 Takt- oder Steuereingänge, die Bezugszeichen 5, 6, 7, 8, 9 und 10 MOS-Transistoren, und die Bezugszeichen 11 und 12 Kondensatoren.

Der Source-Anschluß des ersten MOS-Transistors 5 ist mit dem Drain-Anschluß und dem Gate-Anschluß des zweiten MOS- Transistors 6 verbunden; der Source-Anschluß des zweiten MOS-Transistors 6 ist mit dem Gate-Anschluß des ersten MOS-Transistors 5, dem Drain-Anschluß des dritten MOS- Transistors 8 und dem Gate-Anschluß des vierten MOS-Tran­ sistors 7 verbunden; der Eingang 1 ist mit den Drain- Anschlüssen der ersten und vierten MOS-Transistoren 5 und 7 verbunden; und der Ausgang 2 ist mit den Source-Anschlüs­ sen der dritten und vierten MOS-Transistoren 7 und 8 ver­ bunden.

Die Bezugszeichen 9 und 10 bezeichnen ebenfalls MOS-Tran­ sistoren. Diese MOS-Transistoren 9 und 10 sind zwischen einer Versorgungsspannung VDD und Erde GND in Reihe geschal­ tet, wobei der Verbindungspunkt der beiden MOS-Transisto­ ren 9 und 10 mit dem Ausgang 2 verbunden ist; die MOS- Transistoren 9 und 10 werden von einer Steuerschaltung ein­ geschaltet oder ausgeschaltet, um selektiv eine hohe Span­ nung an eine vorgegebene energieunabhängige bzw. permanen­ te Speicherzelle anzulegen. Die Versorgungsspannung VDD wird an den Gate-Anschluß des MOS-Transistors 8 angelegt, und die Kondensatoren 11 und 12 sind jeweils zwischen den Steuereingängen 3 und 4 und den Gate-Anschlüssen der MOS- Transistoren 5 und 6 vorgesehen.

Die Wirkungsweise des herkömmlichen Hochspannungsschalters wird nachstehend näher erläutert. In dem Falle, wo der Transistor 9 durchgeschaltet ist und der Transistor 10 gesperrt ist, hat die Gate-Spannung des MOS-Transistors 5 den Wert VDD-VTH, und die Source-Spannung geht auf den Wert VDD-2VTH.

Wenn in diesem Zustand ein Steuersignal am Steuereingang 4 von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel geht, wird die Drain-Spannung des MOS-Transistors 6 aufgrund der kapazitiven Kopplung hoch, mit dem Resultat, daß die Source-Spannung des MOS-Transistors 6 über den Kanal des MOS-Transistors 6 ansteigt. Wenn sich dieser Vorgang wie­ derholt, wird die Gate-Spannung des MOS-Transistors 8 höher als die Spannung am Eingang 1, und die Spannung am Eingang 1 wird zum Ausgang 2 übertragen. In dem Falle, wo der Transistor 9 gesperrt ist und der Transistor 10 durch­ geschaltet ist, geht der Gate-Anschluß des MOS-Transistors 6 im gesperrten Zustand auf das Potential GND, mit dem Resultat, daß die Spannung am Ausgang 2 auf dem Potential GND bleibt.

Wenn bei einem herkömmlichen Hochspannungsschalter mit der­ artigem Aufbau der MOS-Transistor 9 sperrt und der MOS- Transistor 10 durchgeschaltet ist, befindet sich der Schal­ ter in einem nicht-aktiven Zustand, wobei Takt- oder Steuerimpulse an den Steuereingängen 3 und 4 anliegen kön­ nen. Somit wird eine niedrige Spannung am Gate-Anschluß des MOS-Transistors 8 durch kapazitive Kopplung induziert, mit dem Resultat, daß das Problem entsteht, daß die niedri­ ge Spannung vom Eingang 1 zum Ausgang 2 übertragen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung von derar­ tigen Unzulänglichkeiten einer herkömmlichen Anordnung einen Hochspannungsschalter anzugeben, bei dem gewährlei­ stet ist, daß die Spannung am Ausgang 2 auf dem Potential GND gehalten wird, wenn der MOS-Transistor 9 sperrt und der MOS-Transistor 10 durchgeschaltet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Hochspannungsschalter wird in vorteilhafter Weise dafür gesorgt, daß Taktimpulse oder Steuerimpulse im Gegensatz zum Stand der Technik nicht direkt an einem Kondensator anliegen. Vielmehr ist die Anordnung so getroffen, daß die Takt- oder Steuerimpulse über ein Übertragungsgatter eingegeben werden.

In dem Falle, wo der erfindungsgemäße Hochspannungsschal­ ter aktiv ist, ist das Übertragungsgatter eingeschaltet, während in dem Falle, wo der Schalter nicht-aktiv ist, das Übertragungsgatter abgeschaltet ist. Somit kann bei dem erfindungsgemäßen Hochspannungsschalter zuverlässig verhindert werden, daß die Spannung am Ausgang während der nicht-aktiven Zeit ansteigt.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung eines Aus­ führungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 ein Schaltbild eines herkömmlichen Hochspannungs­ schalters; und in

Fig. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Hochspannungsschalters.

In der nachstehenden Beschreibung werden durchgehend glei­ che Symbole und Bezugszeichen für gleiche oder entsprechen­ de Teile verwendet, wobei im folgenden auf Fig. 2 Bezug genommen wird, die eine Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Hochspannungsschalters zeigt. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Hochspannungseingang, das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Ausgang, die Bezugszeichen 3 und 4 bezeichnen Takt- oder Steuereingänge, die Bezugszeichen 5 bis 10 bezeichnen MOS-Transistoren, und die Bezugszeichen 11 und 12 bezeichnen Kondensatoren, die in gleicher Weise verbunden bzw. geschaltet sind wie bei der herkömmlichen Schaltung gemäß Fig. 1.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind jedoch Übertra­ gungsgatter 21 und 22 vorgesehen, die jeweils MOS-Transis­ toren 15 und 16 bzw. 13 und 14 aufweisen und die zwischen den Steuereingang 3 und den Kondensator 11 bzw. zwischen den Steuereingang 4 und den Kondensator 12 geschaltet sind. Die Gate-Anschlüsse der MOS-Transistoren 14 und 15 der Übertragungsgatter 21 und 22 sind (indirekt) über einen Inverter 17 und die Gate-Anschlüsse der MOS-Transistoren 13 und 16 direkt mit dem Ausgang 2 verbunden.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Hochspannungsschal­ ters gemäß dieser Ausführungsform wird nachstehend näher erläutert. In dem Falle, wo der MOS-Transistor 9 durch­ geschaltet ist und der MOS-Transistor 10 sperrt, sind die Übertragungsgatter 21 und 22 eingeschaltet bzw. durch­ geschaltet, es liegt ein Taktimpuls bzw. Steuerimpuls an den Anschlüssen der Kondensatoren 11 und 12 an, und der Betrieb erfolgt in gleicher Weise wie bei der herkömm­ lichen Schaltung. In dem Falle, wo der MOS-Transistor 9 sperrt und der MOS-Transistor 10 durchgeschaltet ist, sind die Übertragungsgatter 21 und 22 abgeschaltet bzw. gesperrt, und es wird kein Taktimpuls bzw. Steuerimpuls an die Kon­ densatoren 11 und 12 angelegt, mit dem Resultat, daß der Ausgang 2 auf dem Potential GND bleibt.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind Über­ tragungsgatter 21 bzw. 22 zwischen dem jeweiligen Steuer­ eingang 3 bzw. 4 und dem jeweiligen Kondensator 11 bzw. 12 vorgesehen, und sie werden über eine Signalleitung in ähnlicher Weise gesteuert wie der Hochspannungsschalter. Somit kann die Spannung am Ausgang 2 im nicht-aktiven Zu­ stand in stabiler Weise auf dem Potential GND gehalten werden, ohne die Chip-Fläche der entsprechenden Schaltung in nennenswertem Umfang zu vergrößern.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Über­ tragungsgatter von den MOS-Transistoren 9 und 10 gesteuert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, vielmehr kann sie auch mit anderen Steuersig­ nalen gesteuert werden.

Bei dem Hochspannungsschalter gemäß der Erfindung sind die Übertragungsgatter zwischen dem Steuereingang und dem Kon­ densator vorgesehen. Somit kann die Spannung am Ausgang im nicht-aktiven Zustand des Hochspannungsschalters auf Erd­ pegel gehalten werden.

Claims (6)

1. Hochspannungsschalter, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - der Source-Anschluß eines ersten MOS-Transistors (5) ist mit dem Gate-Anschluß eines zweiten MOS-Transistors (6) verbunden;
• - der Source-Anschluß des zweiten MOS-Transistors (6) ist mit dem Gate-Anschluß des ersten MOS-Transistors (5), dem Drain-Anschluß eines dritten MOS-Transistors (8) und dem Gate-Anschluß eines vierten MOS-Transistors (7) verbunden;
• - die Drain-Anschlüsse des ersten (5) und des vierten MOS- Transistors (7) sind mit einem Hochspannungseingang (1) verbunden;
• - die Source-Anschlüsse des dritten (8) und des vierten MOS-Transistors (7) sind mit einem Ausgang (2) verbun­ den,;
• - eine Spannung (VDD) zum Durchschalten der Transisto­ ren liegt am Gate-Anschluß des dritten MOS-Transistors (8) an;
• - jeweils eine Elektrode von zwei unabhängigen Kondensa­ toren (11, 12) ist mit den Gate-Anschlüssen des ersten (5) und des zweiten MOS-Transistors (6) verbunden;
• - ein Steuersignal wird über Übertragungsgatter (21, 22) an die jeweils andere Elektrode der beiden Kondensa­ toren (11, 12) angelegt;
• - wobei die Zustände EIN oder AUS der Übertragungsgat­ ter (21, 22) jeweils durch den aktiven oder nicht­ aktiven Zustand des Hochspannungsschalters gesteuert sind.

2. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerspannung an den Ausgang (2) des Schalters anlegbar ist, um den Hochspannungsschalter in einen ak­ tiven oder nicht-aktiven Zustand zu bringen.

3. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Übertragungsgatter (21, 22) eingeschal­ tet wird, wenn der Hochspannungsschalter durch ein Steuersignal in den aktiven Zustand geht, und abgeschal­ tet wird, wenn der Hochspannungsschalter in den nicht­ aktiven Zustand geht.

4. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Übertragungsgatter (21, 22) aus einem Paar von MOS-Transistoren (15, 16; 13, 14) besteht, die zwischen den jeweiligen Steuereingang (3, 4) und eine Elektrode der Kondensatoren (11, 12) geschaltet sind.

5. Hochspannungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Übertragungsgattern (21, 22) die Gate- Anschlüsse von zwei MOS-Transistoren (14, 15) über ei­ nen Inverter (17) und die Gate-Anschlüsse der zwei anderen MOS-Transistoren (13, 16) direkt mit dem Aus­ gang (2) des Schalters verbunden sind.

6. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (2) mit dem Verbindungspunkt von zwei MOS-Transistoren (9, 10) einer Steuerschaltung verbun­ den ist, die in Reihe zwischen die Versorgungsspannung (VDD) und Erde (GND) geschaltet sind.