TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Emitterfolgerschaltung, und besonders auf eine
Emitterfolgerschaltung unter Verwendung eines
Metalloxidhalbleitertransistors.
HINTERGRUNDTECHNIK
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Konventionell wird eine Emitterfolgerschaltung als
Eingangsschaltung zum Eingeben eines Signals oder als
Ausgangsschaltung zum Ausgeben eines Signals verwendet.
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In einer bipolaren komplementären
Metalloxidhalbleiter- (Bipolar-CMOS-) -Schaltung, die durch das
Kombinieren einer bipolaren Schaltung und einer CMOS-Schaltung
aufgebaut ist, wird ein MOS-Transistor, der in einer
Stromquelle enthalten ist, gesperrt, wenn die
Emitterfolgerschaltung auf den inaktiven Zustand gesetzt wird. Dadurch
wird es möglich zu verhindern, daß ein Strom durch die
bipolare Schaltung fließt, und den Energieverbrauch darin zu
reduzieren.
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FIG. 1 stellt einen Pegelkonverter dar, der eine
konventionelle Emitterfolgerschaltung enthält. Unter
Bezugnahme auf FIG. 1 besteht eine Differenzschaltung aus
den Transistoren Q1 und Q2. Der Transistor Q1 wird durch
einen Anschluß 10 mit einem Spannungssignal gespeist, und
der Transistor Q2 wird durch einen Anschluß 11 mit einer
Referenzspannung VREF gespeist.
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Zwei Ausgangssignale, die von der
Differenzschaltung abgeleitet sind, passieren die Emitterfolgerschaltungen
12 und 13, die die Transistoren Q3 bzw. Q4 enthalten, und
werden einem Flip-Flop 14 zugeführt, das die
MOS-Transistoren P1, P2, N1 und N2 enthält. Ein vom Flip-Flop 14
abgeleitetes Ausgangssignal passiert einen Inverter 15, der die
MOS-Transistoren P3 und N3 enthält, und wird durch einen
Anschluß 16 ausgegeben. Das Flip-Flop 14 hat die Funktion,
den ECL- (emittergekoppelten Logik-) Pegel eines zugeführten
Signals auf den MOS-Pegel zu konvertieren.
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Die Emitterfolgerschaltungen 12 und 13 enthalten
die Transistoren Q5 bzw. Q6, die als Konstantstromquellen
fungieren, von denen jede mit einer Festspannung VR durch
einen Anschluß 17 gespeist wird. Die
N-Kanal-MOS-Transistoren N4 und N5 sind Stromquellenwiderstände und sind leitend,
wenn ein Chipauswahlsignal CS, das durch einen Anschluß 18
angelegt ist, auf einem hohen (H) Pegel gehalten wird, so
daß die Emitterfolgerschaltungen 12 und 13 im aktiven
Zustand gehalten werden. Die MOS-Transistoren N4 und N5
werden gesperrt, wenn das Chipauswahlsignal CS auf einen
niedrigen (L) Pegel geschaltet wird, so daß die
Emitterfolgerschaltungen 12 und 13 auf den inaktiven Zustand
geschaltet werden.
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FIG. 2 stellt eine Leseverstärkungsschaltung für
einen Speicher dar, der eine konventionelle
Emitterfolgerschaltung enthält. Unter Bezugnahme auf diese Figur sind die
Anschlüsse 20a und 20b mit Bitleitungen (nicht gezeigt)
verbunden, die gepaart sind. Die Spannungen der Anschlüsse
20a und 20b passieren die Emitterfolgerschaltungen 21 und
22, die die Transistoren Q10 bzw. Q11 enthalten, und werden
dann einer Differenzschaltung zugeführt, die aus den
Transistoren Q12 und Q13 besteht. Die Kollektoren der
Transistoren Q12 und Q13 sind mit entsprechenden Strom-
/Spannungskonvertierungsschaltungen 25 und 26 durch
entsprechende gemeinsame Leitungen 23 und 24 verbunden, die
mit Differenzschaltungen gemeinsam benutzt werden, die mit
anderen Bitleitungen verbunden sind. Bei der obengenannten
Struktur wird der Strom, der durch die gemeinsame Leitung 23
fließt, größer als jener, der durch die gemeinsame Leitung
24 fließt, wenn der Pegel des Anschlusses 20a höher als der
Pegel des Anschlusses 20b ist. Zu diesem Zeitpunkt werden
die Pegel der gemeinsamen Leitungen 23 und 24 auf fast
identischen Pegeln gehalten.
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Eine Festspannung VCON wird durch einen Anschluß
30 der Basis der Transistoren Q14 und Q15 zugeführt, die in
den Strom-/Spannungskonvertierungsschaltungen 25 bzw. 26
enthalten sind. Kollektorströme der Transistoren Q14 und Q15
werden durch die MOS-Transistoren N12 bzw. N13, die als
Widerstände fungieren, zu entsprechenden Spannungen
konvertiert.
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Die Ausgangssignale der
Strom-/Spannungskonvertierungsschaltungen 25 und 26 werden einem
Differenzverstärker (nicht gezeigt) der nächsten Stufe durch
die Anschlüsse 27a bzw. 27b zugeführt.
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Die N-Kanal-MOS-Transistoren N10 und N11, die in
den Emitterfolgerschaltungen 21 und 22 enthalten sind, sind
Stromquellenwiderstände. Die MOS-Transistoren N10 und N11
sind leitend, wenn ein Bitauswahlsignal BS, das von einem
Anschluß 28 durch einen Inverter zugeführt ist, auf dem
L-Pegel gehalten wird, wodurch die Emitterfolgerschaltungen
21 und 22 in dem aktiven Zustand gehalten werden.
Andererseits werden die MOS-Transistoren N10 und N11
gesperrt, wenn das Bitauswahlsignal BS auf dem H-Pegel
gehalten wird, so daß die Emitterfolgerschaltungen 21 und 22
in dem inaktiven Zustand gehalten werden.
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Bezüglich FIG. 1 wird, wenn die
Emitterfolgerschaltungen 12 und 13 auf den inaktiven Zustand geschaltet
werden, das Potential des Emitters von jedem der
Transistoren Q3 und Q4 instabil. Deshalb wird das Flip-Flop 14
instabil, und das Eingangssignal des Inverters 15 wird
unnötig invertiert. Es sei angemerkt, daß die Schaltung von
FIG. 1 Strom verschwendet, wenn die MOS-Transistoren P1, P2,
N1 und N2, die in dem Flip-Flop 14 enthalten sind, und der
Inverter 15 invertiert werden. Obiges führt zu einer
Erhöhung des Energieverbrauchs.
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In der Schaltung von FIG. 2 wird das Potential des
Emitters von jedem der Transistoren Q10 und Q11 instabil,
wenn die Emitterfolgerschaltungen 21 und 22 auf den
inaktiven Zustand geschaltet werden. Die Emitterpotentiale
der Transistoren Q10 und Q11 erhöhen sich mit der Zeit auf
Erdpotential (Vcc). Deshalb dauert es lange, bis das
Emitterpotential von jedem der Transistoren Q10 und Q11
gleich dem vorbestimmten Potential wird, wenn die
Emitterfolgerschaltungen 21 und 22 wieder auf den aktiven Zustand
gesetzt werden. Obiges verhindert, daß der Leseverstärker
bei hohen Geschwindigkeiten arbeitet.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das
Realisieren einer Emitterfolgerschaltung, die in der Lage
ist, den Energieverbrauch in der Pegelkonverterschaltung zu
reduzieren und sie zu befähigen, daß die
Leseverstärkungsschaltung bei hohen Geschwindigkeiten betrieben werden kann.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Emitterfolgerschaltung, die einen Emitterfolgertransistor
und eine Energiequelle enthält, die mit dem Emitter des
Emitterfolgertransistors verbunden ist. Die Energiequelle
enthält einen MOS-Transistor, und die Emitterfolgerschaltung
wird durch das Schalten des MOS-Transistors durch ein
Steuersignal zwischen aktiven und inaktiven Zuständen
geschaltet. Die vorliegende Erfindung hat folgende
wesentlichen Merkmale. Und zwar ist zwischen der Source und
dem Drain des MOS-Transistors ein Stromwegmittel zum
Bereitstellen eines Widerstandes vorgesehen, der beträchtlich
größer als der Widerstand des MOS-Transistors ist, der
vorhanden ist, wenn er leitend ist und wenn der MOS-
Transistor wenigstens gesperrt ist und durch ihn zu der Zeit
ein extrem kleiner Strom fließt.
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Bei der vorliegenden Erfindung fließt der extrem
kleine Strom zu der Zeit durch das Stromwegmittel, wenn der
MOS-Transistor AUS ist, so daß das Emitterpotential des
Emitterfolgertransistors stabilisiert werden kann. Dadurch
wird es möglich, den Stromverbrauch in der
Pegelkonverterschaltung zu reduzieren und zu veranlassen, daß die
Leseverstärkungsschaltung bei hohen Geschwindigkeiten arbeitet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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FIG. 1 ist ein Schaltungsdiagramm einer
Pegelkonverterschaltung, die eine konventionelle
Emitterfolgerschaltung verwendet;
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FIG. 2 ist ein Schaltungsdiagramm eines
Leseverstärkers, der eine konventionelle Emitterfolgerschaltung
verwendet;
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FIG. 3 ist ein Schaltungsdiagramm einer
Pegelkonverterschaltung, bei der eine Emitterfolgerschaltung einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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FIG. 4 ist ein Schaltungsdiagramm einer Variante
der vorliegenden Erfindung; und
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FIG. 5 ist ein Schaltungsdiagramm eines
Leseverstärkers, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet wird.
BESTE METHODE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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FIG. 3 ist ein Schaltungsdiagramm einer
Pegelkonverterschaltung, bei der eine Emitterfolgerschaltung einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
In FIG. 3 sind jene Teile, die dieselben wie jene in FIG. 1
sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine
Beschreibung jener Teile entfällt. Die
Emitterfolgerschaltungen 12A und 13A entsprechen den Emitterfolgerschaltungen
12 bzw. 13.
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Unter Bezugnahme auf FIG. 3 ist ein Widerstand R1
über der Source und dem Drain des MOS-Transistors N4
verbunden, der in der Emitterfolgerschaltung 12A vorgesehen
ist. Ähnlich ist ein Widerstand R2 über dem Drain und der
Source des MOS-Transistors N5 verbunden.
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Die Widerstände R1 und R2 haben Widerstandswerte,
die beträchtlich größer als ein Widerstandswert von jedem
der MOS-Transistoren N4 und N5 im EIN-Zustand ist. Es ist
zweckmäßig, daß jeder der Widerstände R1 und R2 einen
Widerstandswert hat, der 10mal so groß wie der
Widerstandswert im EIN-Zustand ist. Im allgemeinen beträgt der
Widerstandswert eines MOS-Transistors im EIN-Zustand einige
hundert Ohm. Deshalb wird jeder der Widerstände R1 und R2
durch einen Widerstand gebildet, der einen Widerstandswert
hat, der gleich oder größer als einige Kiloohm ist.
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Zu einer Zeit, wenn das Chipauswahlsignal CS auf
dem L-Pegel gehalten wird und daher die
Emitterfolgerschaltungen
12A und 13A im inaktiven Zustand gehalten werden,
fließt dadurch ein extrem kleiner Strom (zig uA bis Hunderte
uA) durch die Widerstände R1 und R2. Zu der Zeit, wenn der
extrem kleine Strom durch die Transistoren Q3 bis Q6 fließt,
kann die Basis-Emitter-Spannung von jedem der Transistoren
Q3 bis Q6 gewährleistet werden. Deshalb wird die Basis-
Emitter-Spannung von jedem der Transistoren Q3 und Q4
stabilisiert. Als Resultat wird es möglich zu verhindern,
daß das Flip-Flop 14 und der Inverter 15 invertiert werden.
Daher wird es möglich, den Stromverbrauch zu reduzieren, der
entsteht, wenn das Flip-Flop 14 und der Inverter 15 im
inaktiven Zustand gehalten werden.
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Wie in FIG. 4 dargestellt, kann ein P-Kanal-MOS-
Transistor für den Widerstand R1 als Stromwegmittel
eingesetzt werden. Unter Bezugnahme auf FIG. 4 sind die
Source und das Drain des MOS-Transistors P4 mit der Source
bzw. dem Drain des MOS-Transistors N4 verbunden. Das Gate
des MOS-Transistors P4 ist mit dem Anschluß 18 verbunden.
Der Widerstandswert des MOS-Transistors P4 im EIN-Zustand
wird auf dieselbe Weise ausgewählt wie der Widerstand R1. Im
Fall von FIG. 4 fließt ein extrem kleiner Strom durch den
MOS-Transistor P4 nur wenn der MOS-Transistor N4 gesperrt
ist und dadurch die Emitterfolgerschaltung 12A im inaktiven
Zustand gehalten wird.
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Natürlich kann der Widerstand R2 durch einen P-
Kanal-MOS-Transistor ersetzt werden, wie vorher beschrieben.
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FIG. 5 stellt einen Leseverstärker dar, auf den
die vorliegende Erfindung angewandt ist. In FIG. 5 sind jene
Teile, die dieselben wie jene in FIG. 2 sind, mit denselben
Bezugszeichen versehen, und eine Beschreibung davon
entfällt. Die Emitterfolgerschaltungen 21A und 22A
entsprechen den vorher erwähnten Emitterfolgerschaltungen 21 und
22.
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Unter Bezugnahme auf FIG. 5 ist ein Widerstand R3
über dem Drain und der Source des MOS-Transistors N10
verbunden, der in der Emitterfolgerschaltung 21 vorgesehen
ist, und ein Widerstand R4 ist über dem Drain und der Source
des MOS-Transistors N11 verbunden. Die Widerstandswerte der
Widerstände R3 und R4 sind beträchtlich groß eingestellt,
verglichen mit den MOS-Transistoren N10 und N11. Dadurch
fließen, selbst wenn das Bitauswahlsignal auf dem H-Pegel
gehalten wird und deshalb die Emitterfolgerschaltungen 21A
und 22A im inaktiven Zustand gehalten werden, extrem kleine
Ströme durch die Widerstände R3 und R4. Deshalb sind die
Potentiale der Emitter der Transistoren Q10 und Q11 auf
Pegel festgelegt, die um eine Festspannung niedriger als das
Potential der Anschlüsse 20a bzw. 20b sind. Dadurch wird es
möglich, die Zeit zu verringern, die benötigt wird, bis das
Emitterpotential von jedem der Transistoren Q10 und Q11
gleich dem vorbestimmten Potential wird, wenn die
Emitterfolgerschaltungen 21A und 22A auf den aktiven Zustand
geschaltet werden.
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In der Schaltung von FIG. 5 kann der P-Kanal-MOS-
Transistor, wie in FIG. 4 gezeigt, für jeden der Widerstände
R3 und R4 als Stromwegmittel eingesetzt werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Wie oben beschrieben, fließt gemäß der
Emitterfolgerschaltung der vorliegenden Erfindung ein extrem kleiner
Strom durch die Emitterfolgerschaltung, wenn sie im
inaktiven Zustand gehalten wird, und dadurch kann das
Emitterpotential des Emitterfolgertransistors stabilisiert
werden. Als Resultat wird es möglich, den Stromverbrauch in
der Pegelkonverterschaltung zu reduzieren und die
Leseverstärkungsschaltung bei hohen Geschwindigkeiten zu betreiben.
Demzufolge ist die vorliegende Erfindung effektiv für die
praktische Nutzung.