DE60133400T2

DE60133400T2 - Digitalgesteuerte impedanz für eingangs/ausgangsschaltung einer integrierten schaltungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60133400T2
Application number: DE60133400T
Authority: DE
Inventors: David P. San Jose SCHULTZ; Suresh M. Sunnyvale MENON; Eunice Y.D. Saratoga HAO; Jason R. San Mateo BERGENDAHL; Jian Milpitas TAN
Original assignee: Xilinx Inc
Current assignee: Xilinx Inc
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2021-02-17
Also published as: CA2425056C; JP2004511945A; EP1515442B1; EP1330875B1; US20020101278A1; JP4963774B2; WO2002031979A1; EP1515442A1; DE60133400D1; EP1330875A1; US6489837B2; DE60142091D1; CA2425056A1; US6445245B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingangs-/Ausgangsschaltung für einen integrierten Schaltkreis. Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung eine gesteuerte Impedanz für eine Eingangs-/Ausgangsschaltung eines integrierten Schaltkreises.
STAND DER TECHNIK
Programmierbare Logikbauelemente (PLDs), wie etwa anwenderprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), weisen normalerweise Eingangs-/Ausgangsblöcke (IOBs) zum Übergeben und Empfangen externer Daten auf. Ein IOB weist daher eine Ausgangstreiberschaltung auf. 1 ist ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Ausgangstreiberschaltung 100, die einen Eingangsanschluß 101, einen Ausgangsanschluß 102, p-Kanal-Transistoren 103₁ –103_N , n-Kanal-Transistoren 104₁ –104_N und eine I/O-Kontaktfläche 105 aufweist. Der Eingangsanschluß 101 ist mit den Gates der Transistoren 103₁ –103_N und mit den Gates der Transistoren 104₁ –104_N gekoppelt. Die Source-Anschlüsse der p-Kanal-Transistoren 103₁ –103_N sind mit einem V_cc-Versorgungsspannungsanschluß gekoppelt, und die Source-Anschlüsse der n-Kanal-Transistoren 104₁ -104_N sind mit einem Masseanschluß gekoppelt. Die Drain-Anschlüsse der Transistoren 103₁ –103_N und 104₁ –104_N sind über den Ausgangsanschluß 102 mit der I/O-Kontaktfläche 105 gekoppelt.
Wenn ein Tiefpegelsignal an den Eingangsanschluß 101 angelegt wird, werden alle p-Kanal-Transistoren 103₁ –103_N eingeschaltet, wodurch die I/O-Kontaktfläche 105 mit dem V_cc-Versorgungsspannungsanschluß gekoppelt wird. In diesem Zustand verschafft die Ausgangstreiberschaltung 100 der I/O-Kontaktfläche 105 eine vorbestimmte Widerstandsgröße. Diese Widerstandsgröße ist durch die parallelgeschalteten Einschaltwiderstandsgrößen der Transistoren 103₁ –103_N bestimmt.
Ebenso werden, wenn ein Hochpegelsignal an den Eingangsanschluß 101 angelegt wird, alle n-Kanal-Transistoren 104₁ –104_N eingeschaltet, wodurch die I/O-Kontaktfläche 105 mit dem Masseanschluß gekoppelt wird. In diesem Zustand verschafft die Ausgangstreiberschaltung 100 der I/O-Kontaktfläche 105 eine vorbestimmte Widerstandsgröße. Diese Widerstandsgröße ist durch die parallelgeschalteten Einschaltwiderstandsgrößen der Transistoren 104₁ –104_N bestimmt.
Unter gewissen Umständen ist es erwünscht, daß die der I/O-Kontaktfläche 105 verschaffte Widerstandsgröße eine vorbestimmte Beziehung zu einer externen Widerstandsgröße hat, die mit der I/O-Kontaktfläche 105 gekoppelt ist. Zum Beispiel kann es erwünscht sein, daß die der I/O-Kontaktfläche 105 verschaffte Widerstandsgröße an eine Impedanz, eines mit der I/O-Kontaktfläche 105 gekoppelten Leiterzugs oder Drahts angepaßt ist, um die Signalintegrität zu verbessern.
Unglücklicherweise ist die durch die Ausgangstreiberschaltung 100 bewirkte Widerstandsgröße auf einen vorbestimmten Wert festgelegt, wodurch verhindert wird, daß die Treiberschaltung für unterschiedliche Leiterzug- oder Drahtimpedanzen optimiert werden kann. Somit ist die Betriebsflexibilität der Ausgangstreiberschaltung 100 begrenzt. Außerdem schwankt der vorbestimmte Widerstandswert der Ausgangstreiberschaltung 100 als Antwort auf Temperatur-, Spannungs- oder Prozeßschwankungen. Somit kann auch dann, wenn die vorbestimmte Widerstandsgröße der Ausgangstreiberschaltung 100 anfangs eine erwünschte Beziehung zur Impedanz eines mit der I/O-Kontaktfläche 105 gekoppelten Leiterzugs oder Drahts hat, diese Beziehung sich verschieben, wenn sich die Widerstandsgröße der Ausgangstreiberschaltung 100 als Antwort auf Änderungen der Temperatur, der Spannung oder des Prozesses ändert.
Es wäre daher erwünscht, eine Ausgangstreiberschaltung zu haben, welche die Mängel der oben beschriebenen Treiberschaltung 100 überwindet.
US 6094069 beschreibt integrierte Halbleiterschaltkreise. Insbesondere beschreibt ein in dieser Anmeldung gezeigtes Beispiel ein System, das folgendes umfaßt: einen Referenzspannungsgenerator, der gesteuert wird, um eine erste Referenzspannung zu erzeugen, eine erste Kontaktfläche, eine erste Schaltung mit einer ersten Menge von Transistoren, die zwischen einem zweiten Versorgungsspannungsanschluß und der ersten Kontaktfläche parallelgeschaltet sind, einen Komparator mit Eingangsanschlüssen, die mit der ersten Kontaktfläche und dem Referenzspannungsgenerator gekoppelt sind, wobei der Komparator ein erstes Komparatorausgangssignal bereitstellt, das anzeigt, ob eine Spannung an der ersten Kontaktfläche kleiner oder größer als die erste Referenzspannung ist, eine zweite Kontaktfläche, eine zweite Schaltung mit einer zweiten Menge von Transistoren, die zwischen dem zweiten Versorgungsspannungsanschluß und der zweiten Kontaktfläche parallelgeschaltet sind, und einen Zähler, der Steuersignale bereitstellt, um die gleichen Transistoren innerhalb der ersten und der zweiten Menge von Transistoren freizugeben und zu sperren.
ZUSAMMENFASSUNG
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein System zur Steuerung der Impedanzen von Ausgangstreiberschaltungen auf einem integrierten Schaltkreis bereit. Mindestens eine Ausgangstreiberschaltung wird ausgewählt, um als eine p-Kanal-Referenzschaltung zu arbeiten, und mindestens eine Ausgangstreiberschaltung wird ausgewählt, um als eine n-Kanal-Referenzschaltung zu arbeiten. Andere Ausgangstreiberschaltungen werden ausgewählt, um als aktive Ausgangstreiberschaltungen und/oder Leitungsabschlußschaltungen zu arbeiten.
In einer Ausführungsform weist die p-Kanal-Referenzschaltung eine erste Menge von p-Kanal-Transistoren, die zwischen einem V_cc-Versorgungsanschluß und einer ersten Kontaktfläche parallelgeschaltet sind, und einen p-Kanal-Referenzwiderstand R_PREF, der zwischen die erste Kontaktfläche und einen Masse-Versorgungsanschluß gekoppelt ist, auf. Eine Steuerschaltung bestimmt, welche Teilmenge von Transistoren in der ersten Menge von p-Kanal-Transistoren eingeschaltet werden sollte, um eine vorbestimmte Entsprechung mit dem Referenzwiderstand R_PREF bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerschaltung bestimmen, welche Teilmenge von Transistoren in der ersten Menge von p-Kanal-Transistoren eingeschaltet werden sollte, um mit der Widerstandsgröße des Referenzwiderstandes R_PREF übereinzustimmen. Um diese Bestimmung vorzunehmen, übergibt ein erster Referenzspannungsgenerator eine p-Kanal-Referenzspannung V_PREF an einen ersten Komparator. Der erste Komparator vergleicht die p-Kanal-Referenzspannung V_PREF mit der Spannung an der ersten Kontaktfläche. Als Antwort erzeugt der erste Komparator ein Steuersignal, das anzeigt, ob die Widerstandsgröße der eingeschalteten Transistoren in der ersten Menge von p-Kanal-Transistoren eine vorbestimmte Beziehung in bezug auf den p-Kanal-Referenzwiderstand R_PREF und die p-Kanal-Referenzspannung V_PREF hat. Die Steuerschaltung paßt die Teilmenge von eingeschalteten p-Kanal-Transistoren an, bis die erwünschte Beziehung bereitgestellt wird.
Die Steuerschaltung spricht dann eine ausgewählte Gruppe aus einer oder mehreren der aktiven Ausgangstreiberschaltungen an und überträgt Information, welche die bestimmte Teilmenge von eingeschalteten p-Kanal-Transistoren angibt. Diese ausgewählte Gruppe von aktiven Ausgangstreiberschaltungen schaltet dann Transistoren entsprechend der bestimmten Teilmenge von p-Kanal-Transistoren ein, um ein Hochpegel-Ausgangssignal zu erwirken oder einen erwünschten Leitungsabschluß bereitzustellen.
In einer Ausführungsform aktualisiert die Steuerschaltung die bestimmte Teilmenge von p-Kanal-Transistoren dynamisch während des Betriebs des Chips, wodurch Schwankungen der Temperatur, der Spannung und des Prozesses ausgeglichen werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Referenzspannungsgenerator dafür konfiguriert, eine Vielzahl von unterschiedlichen p-Kanal-Referenzspannungen V_PREF bereitzustellen. Die Steuerschaltung bestimmt dann unterschiedliche Teilmengen von eingeschalteten p-Kanal-Transistoren für jede der unterschiedlichen p-Kanal-Referenzspannungen. Die Steuerschaltung spricht dann unterschiedliche Gruppen von aktiven Ausgangstreiberschaltungen an, wobei jede der unterschiedlichen Gruppen dafür konfiguriert ist, unterschiedliche Teilmengen von p-Kanal-Transistoren freizugeben, wie durch die Steuerschaltung bestimmt.
In einer Ausführungsform weist die erste Menge von p-Kanal-Transistoren Feinabgleich-p-Kanal-Transistoren mit der gleichen Widerstandsgröße und Grobabgleich-p-Kanal-Transistoren mit binär gewichteten Widerstandsgrößen auf.
Die n-Kanal-Referenzschaltung wird auf ähnliche Art und Weise konfiguriert und gesteuert wie die p-Kanal-Referenzschaltung. Genauer gesagt, weist die n-Kanal-Referenzschaltung eine erste Menge von n-Kanal-Transistoren, die zwischen einem Masse-Versorgungsanschluß und einer zweiten Kontaktfläche parallelgeschaltet sind, und einen n-Kanal-Referenzwiderstand R_NREF, der zwischen die zweite Kontaktfläche und den V_cc-Versorgungsanschluß gekoppelt ist, auf. Eine Steuerschaltung bestimmt, welche Teilmenge von Transistoren in der ersten Menge von n-Kanal-Transistoren eingeschaltet werden sollte, um eine vorbestimmte Entsprechung mit dem Referenzwiderstand R_NREF bereitzustellen. Um diese Bestimmung vorzunehmen, übergibt ein erster Referenzspannungsgenerator eine n-Kanal-Referenzspannung V_NREF an einen zweiten Komparator. Der zweite Komparator vergleicht die n-Kanal-Referenzspannung V_NREF mit der Spannung an der zweiten Kontaktfläche. Als Antwort erzeugt der zweite Komparator ein Steuersignal, das anzeigt, ob die Widerstandsgröße der eingeschalteten Transistoren in der ersten Menge von n-Kanal-Transistoren eine vorbestimmte Beziehung in bezug auf den n-Kanal-Referenzwiderstand R_NREF und die n-Kanal-Referenzspannung V_NREF hat. Die Steuerschaltung paßt die Teilmenge von eingeschalteten n-Kanal-Transistoren an, bis die erwünschte Beziehung bereitgestellt wird.
Die Steuerschaltung spricht dann eine ausgewählte Gruppe aus einer oder mehreren der aktiven Ausgangstreiberschaltungen an und überträgt Information, welche die bestimmte Teilmenge von eingeschalteten n-Kanal-Transistoren angibt. Diese ausgewählte Gruppe von aktiven Ausgangstreiberschaltungen schaltet dann Transistoren entsprechend der bestimmten Teilmenge von n-Kanal-Transistoren ein, um ein Tiefpegel-Ausgangssignal zu erwirken oder einen erwünschten Leitungsabschluß bereitzustellen.
Grundsätzlich kann die n-Kanal-Referenzschaltung auf die gleiche Art und Weise wie die p-Kanal-Referenzschaltung gesteuert werden.
In einer besonderen Ausführungsform wird die Teilmenge von p-Kanal-Transistoren, die durch die p-Kanal-Referenzschaltung bestimmt wurde, an die n-Kanal-Referenzschaltung übertragen. Als Antwort schaltet die n-Kanal-Referenzschaltung eine entsprechende Teilmenge von p-Kanal-Transistoren ein, um den n-Kanal-Referenzwiderstand bereitzustellen. Das eliminiert die Notwendigkeit für zwei getrennte externe Referenzwiderstände.
Die vorliegende Erfindung wird mit Blick auf die folgende Beschreibung und die Zeichnungen umfassender verständlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltbild einer herkömmlichen Ausgangstreiberschaltung, die in einem programmierbaren Logikbauelement verwendet wird.
2 ist ein Schaltbild einer Ausgangstreiberschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist ein Schaltbild, das die allgemeine Art und Weise darstellt, wie p-Kanal-Transistoren einer Ausgangstreiberschaltung mit einer externen Widerstandsgröße gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgeglichen werden.
4 ist ein Schaltbild, das die allgemeine Art und Weise darstellt, wie n-Kanal-Transistoren einer Ausgangstreiberschaltung mit einer externen Widerstandsgröße gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgeglichen werden.
5A ist ein Schaltbild, das eine DCI-Ausgangstreiberschaltung 501 darstellt, die eine digital gesteuerte Impedanz Z aufweist.
5B ist ein Schaltbild, das eine Ausgangstreiberschaltung 504 darstellt, in der die DCI-Schaltung 201 umgangen worden ist.
6A ist ein Schaltbild, das externe Abschlußwiderstände darstellt, die zwischen die Enden einer Leitung und einen V_cc-Versorgungsspannungsanschluß gekoppelt sind.
6B–6C sind Schaltbilder, die Abschlußwiderstände darstellen, die unter Verwendung der digital gesteuerten Impedanzen von Ausgangstreiberschaltungen implementiert sind, wodurch die Notwendigkeit externer Referenzwiderstände eliminiert wird.
7A ist ein Schaltbild, das externe Abschlußwiderstände darstellt, die zwischen die Enden einer Leitung und einen V_cc/2-Versorgungsspannungsanschluß gekoppelt sind.
7B–7C sind Schaltbilder, die Abschlußwiderstände darstellen, die unter Verwendung der digital gesteuerten Impedanzen von Ausgangstreiberschaltungen implementiert sind, wodurch die Notwendigkeit externer Referenzwiderstände und einer V_cc/2-Versorgung eliminiert wird.
8 ist ein Blockschaltbild eines integrierten Schaltkreises, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert.
9 ist ein Schaltbild, das ausgewählte Abschnitte einer IOB-Bank einschließlich einer Bank-Impedanzsteuerungsschaltung und ausgewählter IOBs darstellt.
10 ist ein Schaltbild einer Referenzspannungsversorgung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Blockschaltbild, das eine Schaltung mit digital gesteuerter Impedanz (DCI) für eine Bank und eine lokale DCI-Schaltung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
2 ist ein Schaltbild eines Ausgangstreibers 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Ausgangstreiber 200 weist eine Schaltung mit digital gesteuerter Impedanz (DCI) 201, p-Kanal-Pull-up-Transistoren P1–P7 und P11–P15, n-Kanal-Pull-down-Transistoren N1–N7 und N11–N15 und eine I/O-Kontaktfläche 202 auf. Die p-Kanal-Pull-up-Transistoren P1–P7 und P11–P15 werden insgesamt als p-Kanal-Transistoren 211 bezeichnet und die n-Kanal-Pull-down-Transistoren N1–N7 und N11–N15 werden insgesamt als n-Kanal-Transistoren 212 bezeichnet. In anderen Ausführungsformen können andere Kombinationen von Transistoren verwendet werden.
Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, werden die p-Kanal-Transistoren P1–P7 als „Feinabgleich"-Transistoren verwendet, wobei jeder einen Einschalt-Leitwert von „Y_P" Siemens hat. Ebenso werden die n-Kanal-Transistoren N1–N7 als „Feinabgleich"-Transistoren verwendet, wobei jeder einen Einschalt-Leitwert von "Y_N" Siemens hat. Die p-Kanal-Transistoren P11–P15 werden als „Grobabgleich"-Transistoren mit Einschalt-Leitwerten von 1X_P, 2X_P, 4X_P, 8X_P bzw. 16X_P Siemens verwendet. Die n-Kanal-Transistoren N11–N15 werden ebenfalls als „Grobabgleich"-Transistoren mit Einschalt-Leitwerten von 1X_N, 2X_N, 4X_N, 8X_N bzw. 16X_N Siemens verwendet. In der beschriebenen Ausführungsform ist Y_P annähernd gleich X_P und Y_N ist annähernd gleich X_N/2. In anderen Ausführungsformen können andere Leitwerte verwendet werden.
Jeder der Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P7 und der Grob-p-Kanal-Transistoren P11–P15 hat eine Source, die mit einem V_cc-Spannungsversorgungsanschluß gekoppelt ist. Jeder der Fein-n-Kanal-Transistoren N1–N7 und der Grob-n-Kanal-Transistoren N11–N15 hat eine Source, die mit einem Masse-Spannungsversorgungsanschluß gekoppelt ist. Die Drains der Transistoren P1–P7, P11–P15, N1–N7 und N11–N15 sind mit der I/O-Kontaktfläche 202 gekoppelt.
Die Gates der Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P7 sind gekoppelt, um jeweils Steuersignale FP₁–FP₇ von der DCI-Schaltung 201 zu empfangen. Ebenso sind die Gates der Grob-p-Kanal-Transistoren P11–P15 gekoppelt, um jeweils Steuersignale CP₁₁-CP₁₅ von der DCI-Schaltung 201 zu empfangen.
Die Gates der Fein-n-Kanal-Transistoren N1–N7 sind gekoppelt, um jeweils Steuersignale FN₁–FN₇ von der DCI-Schaltung 201 zu empfangen. Ebenso sind die Gates der Grob-n-Kanal-Transistoren N11–N15 gekoppelt, um jeweils Steuersignale CN₁₁–CN₁₅ von der DCI-Schaltung 201 zu empfangen.
Die DCI-Schaltung 201 ist dafür konfiguriert, ein Dateneingangssignal D_IN und ein Dreizustandssignal 3ST zu empfangen, die jeweils einen Hochpegel- oder Tiefpegelwert haben. Grundsätzlich setzt die DCI-Schaltung 201, wenn das 3ST-Signal einen Tiefpegelwert hat (das heißt, wenn der Treiber 200 nicht im hochohmigen Zustand ist) und das D_IN-Signal einen Tiefpegelwert hat, eines oder mehrere der Steuersignale FP₁–FP₇, CP₁₁–CP₁₅ auf einen Tiefpegelwert, wodurch einer oder mehrere der p-Kanal-Transistoren P1–P7, P11–P15 eingeschaltet werden. Die eingeschalteten p-Kanal-Transistoren werden auf eine Weise ausgewählt, die nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Die DCI-Schaltung 201 stellt außerdem Tiefpegel-Steuersignale FN₁–FN₇, CN₁₁–CN₁₅ bereit, wodurch alle n-Kanal-Transistoren N1–N7, N11–N15 ausgeschaltet werden. Infolgedessen wird die Kontaktfläche 202 über die eingeschalteten p-Kanal-Transistoren mit dem V_cc-Spannungsversorgungsanschluß gekoppelt. Die DCI-Schaltung 201 wählt die eingeschalteten p-Kanal-Transistoren aus, um eine bestimmte Widerstandsgröße zwischen dem V_cc-Spannungsversorgungsanschluß und der Kontaktfläche 202 bereitzustellen.
Wenn das 3ST-Signal einen Hochpegelwert hat, dann ist die Ausgangstreiberschaltung 200 im hochohmigen Zustand und steuert die Kontaktfläche 202 im allgemeinen nicht an. Wenn die Ausgangstreiberschaltung 200 jedoch verwendet wird, um einen Übertragungsleitungsabschluß bereitzustellen (wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird), dann wird die Ausgangstreiberschaltung 200 dafür konfiguriert, eine Kombination von n-Kanal- und/oder p-Kanal-Transistoren einzuschalten, um den entsprechenden Übertragungsleitungsabschlußwiderstand bereitzustellen. In diesem Fall hat das 3ST-Signal keine Auswirkungen auf den Leitungsabschluß.
In den nachstehend beschriebenen Beispielen werden die Grob-p-Kanal-Transistoren P11–P15 in einer binären Zählreihenfolge freigegeben, um eine Widerstandsgrobabgleichung durchzuführen. Die Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P7 werden dann freigegeben oder gesperrt, um eine Widerstandsfeinabgleichung durchzuführen. Zum Beispiel können die Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P3 und der Grob-p-Kanal-Transistor P13 eingeschaltet werden, wenn das D_IN-Signal einen Tiefpegelwert hat. In diesem Beispiel wäre der Äquivalentleitwert des p-Kanal-Abschnitts der Ausgangstreiberschaltung 200 gleich X_P + X_P + X_P + 4X_P oder 7X_P Siemens.
Wenn das 3ST-Signal einen Tiefpegelwert hat und das D_IN-Signal einen Hochpegelwert hat, dann setzt die DCI-Schaltung 201 eines oder mehrere der Steuersignale FN₁–FN₇, CN₁₁–CN₁₅ auf einen Tiefpegelwert, wodurch einer oder mehrere der n-Kanal-Transistoren N1–N7, N11–N15 eingeschaltet werden. Die eingeschalteten n-Kanal-Transistoren werden auf eine Weise ausgewählt, die nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Die DCI-Schaltung 201 stellt außerdem Hochpegel-Steuersignale FP₁–FP₇, FP₁₁–FP₁₅ bereit, wodurch alle p-Kanal-Transistoren P1–P7, P11–P15 ausgeschaltet werden. Infolgedessen wird die Kontaktfläche 202 über die eingeschalteten n-Kanal-Transistoren mit dem Masseanschluß gekoppelt. Die DCI-Schaltung 201 wählt die eingeschalteten n-Kanal-Transistoren aus, um eine bestimmte Widerstandsgröße zwischen dem Masseanschluß und der Kontaktfläche 202 bereitzustellen.
In den nachstehend beschriebenen Beispielen werden die Grob-n-Kanal-Transistoren N11–N15 in einer binären Zählreihenfolge freigegeben, um eine Widerstandsgrobabgleichung durchzuführen. Die Fein-n-Kanal-Transistoren N1–N7 werden dann freigegeben oder gesperrt, um eine Widerstandsfeinabgleichung durchzuführen. Zum Beispiel können die Fein-n-Kanal-Transistoren N1–N2 und die Grob-n-Kanal-Transistoren N11 und N14 eingeschaltet werden, wenn das D_IN-Signal einen Hochpegelwert hat. In diesem Beispiel wäre der Äqivalentleitwert des n-Kanal-Abschnitts der Ausgangstreiberschaltung 200 gleich X_N/2 + X_N/2 + X_N + 8X_N oder 10X_P Siemens.
Ein Chip weist eine Vielzahl von Ausgangstreiberschaltungen auf, die mit der Ausgangstreiberschaltung 200 identisch sind. Grundsätzlich wird eine Ausgangstreiberschaltung dafür ausgewählt, eine p-Kanal-Referenzschaltung zu sein, die verwendet wird, um zu bestimmen, welche p-Kanal-Transistoren eingeschaltet werden müssen, um eine erwünschte Widerstandsgröße für einen Hochpegel-Ausgangswert oder einen erwünschten Übertragungsleitungsabschluß bereitzustellen. Ebenso wird eine Ausgangstreiberschaltung dafür ausgewählt, eine n-Kanal-Referenzschaltung zu sein, die verwendet wird, um zu bestimmen, welche n-Kanal-Transistoren eingeschaltet werden müssen, um eine erwünschte Widerstandsgröße für einen Tiefpegel-Ausgangswert oder einen erwünschten Übertragungsleitungsabschluß bereitzustellen. Die durch die p-Kanal- und die n-Kanal-Referenzschaltung vorgenommenen Bestimmungen werden zu anderen aktiven Ausgangstreiberschaltungen übertragen und durch sie verwendet.
3 ist ein Schaltbild, das die allgemeine Art und Weise darstellt, auf welche die p-Kanal-Transistoren P1–P7 und P11–P15 der Ausgangstreiberschaltung 200 in bezug auf einen externen Widerstand 305 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesteuert werden. Das heißt, 3 stellt die Ausgangstreiberschaltung 200 so dar, daß sie als eine p-Kanal-Referenzschaltung verwendet wird. Wie in 3 gezeigt, ist der externe Widerstand 305, der eine Widerstandsgröße von R_PREF hat, zwischen der Kontaktfläche 202 und Masse geschaltet. Intern ist die Kontaktfläche 202 außerdem mit einem positiven Eingangsanschluß eines Komparators 303 gekoppelt. Der negative Eingangsanschluß des Komparators 303 ist gekoppelt, um eine p-Kanal-Referenzspannung V_PREF von einem Referenzspannungsgenerator 311 zu empfangen. Im beschriebenen Beispiel weist der Referenzspannungsgenerator 311 ein Paar Widerstände 301–302 auf, das zwischen der V_cc-Spannungsversorgung und der Masseversorgung in Reihe geschaltet ist. Die Widerstände 301–302 sind an einem gemeinsamen Knoten verbunden, der die Spannung V_PREF bereitstellt. Im beschriebenen Beispiel haben die Widerstände 301–302 jeweils eine Widerstandsgröße von R Ohm. Infolgedessen hat die Referenzspannung V_PREF einen Wert von annähernd V_cc/2. Die Spannung an der Kontaktfläche 202 weist eine Spannung von annähernd V_cc/2 auf, wenn die äquivalente Einschaltwiderstandsgröße der freigegebenen p-Kanal-Transistoren 211 annähernd gleich der Widerstandsgröße des Referenzwiderstandes 305 ist. In anderen Beispielen können andere Widerstandswerte und -verhältnisse für die Widerstände 301 und 302 verwendet werden.
Die DCI-Schaltung 201 arbeitet folgendermaßen. Anfangs sind alle p-Kanal-Transistoren P1–P7 und P11–P15 ausgeschaltet. Infolgedessen wird die Spannung an der Kontaktfläche 202 zu einer Spannung heruntergezogen, die kleiner als die Referenzspannung V_PREF ist. Infolgedessen stellt der Komparator 303 ein Tiefpegel-HI_LO_P-(p-Hochpegel- oder Tiefpegel-)Ausgangssignal bereit.
Die DCI-Schaltung 201 aktiviert dann Tiefpegel-Steuersignale FP₁–FP₃, wodurch die Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P3 (3X_P Siemens) eingeschaltet werden. Wenn der Äquivalentwiderstand der Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P3 größer als die Widerstandsgroße R_PREF ist, dann ist die Spannung an der Kontaktfläche 202 kleiner als die Referenzspannung V_PREF. Infolgedessen stellt der Komparator 303 ein Tiefpegel-HI_LO_P-Ausgangssignal bereit.
Als Antwort darauf aktiviert die DCI-Schaltung 201 ein Tiefpegel-Steuersignal CP₁₁, wodurch der Grob-p-Kanal-Transistor P11 (X_P Siemens) (zusammen mit den Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P3) eingeschaltet wird.
Man beachte, daß die Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P7 in der Nähe des Mittelpunktes ihres Bereichs eingestellt sind, indem anfangs drei dieser Transistoren P1–P3 eingeschaltet sind, während die Grob-p-Kanal-Transistoren ausgewählt werden. Das ermöglicht, daß die Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P7 einen entsprechenden Arbeitsbereich beibehalten, wenn die Widerstandsgröße erhöht oder verringert werden muß.
Wenn der Äquivalentwiderstand der Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P3 und des Grob-p-Kanal-Transistors P11 immer noch größer als die Widerstandsgröße R_PREF ist, dann ist die Spannung an der Kontaktfläche 202 immer noch kleiner als die Referenzspannung V_PREF. Infolgedessen stellt der Komparator 303 erneut ein Tiefpegel-HI_LO_P-Ausgangssignal bereit. Als Antwort deaktiviert die DCI-Schaltung 201 das Grob-Steuersignal CP₁₁ (Hochpegel) und aktiviert ein Grob-Steuersignal CP₁₂ (Tiefpegel), wodurch der Grob-p-Kanal-Transistor P12 (2X_P Siemens) (zusammen mit den Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P3) eingeschaltet wird.
Wenn der Äquivalentwiderstand der Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P3 und des Grob-p-Kanal-Transistors P12 immer noch größer als die Widerstandsgroße R_PREF ist, dann ist die Spannung an der Kontaktfläche 202 immer noch kleiner als die Referenzspannung V_PREF. Infolgedessen stellt der Komparator 303 erneut ein Tiefpegel-HI_LO_P-Ausgangssignal bereit. Als Antwort aktiviert die DCI-Schaltung 201 beide Grob-Steuersignale CP₁₁ und CP₁₂ (Tiefpegel), wodurch die Grob-p-Kanal-Transistoren P11 P12 (3X_P Siemens) (zusammen mit den Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P3) eingeschaltet werden.
Diese Sequenz geht weiter, wobei die Grob-p-Kanal-Transistoren P11–P15 in einer binären Zählreihenfolge eingeschaltet werden (zum Beispiel 1X_P, 2X_P, 3X_P, 4X_P, 5X_P, 6X_P, ...), bis der Äquivalentwiderstand der Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P3 und der freigegebenen Grob-p-Kanal-Transistoren kleiner als der Referenzwiderstand R_PREF ist. Zu diesem Zeitpunkt ist dann die Spannung an der Kontaktfläche 202 größer als die Referenzspannung V_PREF, wodurch ein Hochpegel-HI_LO_P-Ausgangssignal bereitgestellt wird. Als Antwort stellt die DCI-Schaltung 201 die Grob-p-Kanal-Transistoren auf den binären Zählwert vor demjenigen binären Zählwert zurück, der bewirkt hatte, daß das HI_LO_P-Signal auf Hochpegel ging.
Wenn zum Beispiel der Äquivalentwiderstand der Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P3 und der Grob-p-Kanal-Transistoren P12 und P13 (6X_P) kleiner als der Referenzwiderstand R_PREF ist, dann wird ein Hochpegel-HI_LO_P-Signal erzeugt. Als Antwort darauf deaktiviert die DCI-Schaltung 201 das Grob-Steuersignal CP₁₂ (Hochpegel), wodurch der Grob-p-Kanal-Transistor P12 ausgeschaltet wird. Die DCI-Schaltung 201 aktiviert außerdem Tiefpegel-Steuersignale CP₁₁ und CP₁₃ (Tiefpegel), wodurch die Grob-p-Kanal-Transistoren P11 und P13 (5X_P) eingeschaltet werden. Die Grob-p-Kanal-Transistoren P11 und P13 werden dadurch dafür ausgewählt, die einzigen eingeschalteten Grob-p-Kanal-Transistoren für die Dauer des vorliegenden Betriebsprinzips zu sein. Alle weiteren Abgleichungen der Einschaltwiderstandsgröße der p-Kanal-Transistoren 211 werden durch Freigeben und Sperren der Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P7 vorgenommen.
Wenn nach der oben beschriebenen Grobabgleichung die Grob-p-Kanal-Transistoren P11 und P13 und die Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P3 einen Äquivalentwiderstand aufweisen, der größer als der Referenzwiderstand R_PREF ist, übergibt der Komparator 303 erneut ein Tiefpegel-HI_LO_P-Signal an die DCI-Schaltung 201. Da die Grob-Transistoren P11 und P13 eingestellt worden sind, gleicht die DCI-Schaltung 201 diesmal nur die Fein-p-Kanal-Transistoren ab. Folglich aktiviert die DCI-Schaltung 201 das Steuersignal FP₄ (zusätzlich zu den Signalen FP₁–FP₃, CP₁₁ und CP₁₃), wodurch der Fein-p-Kanal-Transistor P4 (zusätzlich zu den Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P3 und den Grob-p-Kanal-Transistoren P11 und P13) eingeschaltet wird. Wenn der Äquivalentwiderstand der p-Kanal-Transistoren P1–P4, P11 und P13 kleiner als der Referenzwiderstand R_PREF ist, dann stellt der Komparator 303 ein Hochpegel-HI_LO_P-Signal bereit. Als Antwort schaltet die DCI-Schaltung 201 anschließend den Fein-p-Kanal-Transistor P4 aus.
Wenn der Äquivalentwiderstand der Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P4 und der Grob-p-Kanal-Transistoren P11 und P13 größer als der Referenzwiderstand R_PREF ist, dann stellt der Komparator 303 erneut ein Tiefpegel-HI_LO_P-Signal bereit. Als Antwort aktiviert die DCI-Schaltung 201 das Signal FP₅ (zusätzlich zu den Signalen FP₁–FP₄, CP₁₁ und CP₁₃), wodurch der Fein-p-Kanal-Transistor P5 (zusätzlich zu den Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P4 und den Grob-p-Kanal-Transistoren P11 und P13) eingeschaltet wird. Wenn der Äquivalentwiderstand der p-Kanal-Transistoren P1–P5, P11 und P13 kleiner als (oder größer als) der Referenzwiderstand R_PREF ist, dann stellt der Komparator 303 ein Hochpegel-(oder Tiefpegel-)HI_LO_P-Signal bereit. Der Betrieb geht in dieser Weise weiter, wobei die Fein-p-Kanal-Transistoren nach Bedarf abgeglichen werden. Infolgedessen hat der Äquivalentwiderstand der eingeschalteten p-Kanal-Transistoren dann eine vorbestimmte Beziehung in bezug auf den Referenzwiderstand R_PREF. Vorteilhafterweise wird die Anzahl der eingeschalteten p-Kanal-Transistoren als Antwort auf die Betriebsbedingungen des Systems (zum Beispiel Veränderungen der Temperatur und/oder Spannung) weiter modifiziert, um den Äquivalentwiderstand beizubehalten.
Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, wird Information, welche die freigegebenen Transistoren in der p-Kanal-Referenzschaltung (3) angibt, zu anderen Ausgangstreiberschaltungen übertragen, so daß diese anderen Ausgangstreiberschaltungen betrieben werden, indem die gleichen Transistoren wie in der p-Kanal-Referenzschaltung freigegeben werden.
4 ist ein Schaltbild, das die allgemeine Art und Weise darstellt, wie die n-Kanal-Transistoren N1–N7 und N11–N15 der Ausgangstreiberschaltung mit einem externen Widerstand 405 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgeglichen werden. Das heißt, 4 stellt die Ausgangstreiberschaltung 200 so dar, daß sie als eine n-Kanal-Referenzschaltung verwendet wird. Wie in 4 gezeigt, ist der externe Widerstand 405, der eine Widerstandsgröße von R_NREF hat, zwischen der Kontaktfläche 202 und dem V_cc-Versorgungsanschluß geschaltet. Intern ist die Kontaktfläche 202 außerdem mit dem positiven Eingangsanschluß eines Komparators 403 gekoppelt. Der negative Eingangsanschluß des Komparators 403 ist gekoppelt, eine Referenzspannung V_NREF von einem Referenzspannungsgenerator 411 zu empfangen. Im beschriebenen Beispiel weist der Referenzspannungsgenerator 411 ein Paar Widerstände 401–402 auf, das zwischen dem V_cc-Versorgungsanschluß und dem Masseanschluß in Reihe geschaltet ist.
Die Widerstände 401–402 sind an einem gemeinsamen Knoten verbunden, der die Spannung V_NREF bereitstellt. Im beschriebenen Beispiel haben die Widerstände 401–402 jeweils eine Widerstandsgröße von R Ohm. Infolgedessen hat die Referenzspannung V_NREF einen Wert von annähernd V_cc/2. Die Spannung an der Kontaktfläche 202 weist eine Spannung von annähernd V_cc/2 auf, wenn die Widerstandsgröße, die durch die eingeschalteten n-Kanal-Transistoren bereitgestellt wird, annähernd gleich der Widerstandsgröße R_NREF des Referenzwiderstandes 405 ist.
Die DCI-Schaltung 201 wählt die n-Kanal-Transistoren, die freigegeben werden sollen, auf die gleiche Weise aus, wie die p-Kanal-Transistoren ausgewählt werden, wie oben in Verbindung mit 3 beschrieben wurde. Somit werden anfangs alle n-Kanal-Transistoren N1–N7 und N11–N15 durch die DCI-Schaltung 201 ausgeschaltet. Dann werden die n-Kanal-Transistoren N1–N3 durch die DCI-Schaltung 201 eingeschaltet. Wenn nötig, werden die Grob-n-Kanal-Transistoren N11–N15 in einer binären Zählreihenfolge eingeschaltet, bis der Komparator 403 ein Tiefpegel-HI_LO_N-(n-Hochpegel- oder Tiefpegel-)Ausgangssignal bereitstellt. Bei Ermittlung des Tiefpegel-HI_LO_N-Ausgangssignals gibt die DCI-Schaltung 201 die Grob-n-Kanal-Transistoren entsprechend dem vorigen binären Zählwert frei und nimmt alle weiteren Abgleichungen unter Verwendung der Fein-n-Kanal-Transistoren N1–N7 vor.
Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, wird Information, welche die freigegebenen Transistoren in der n-Kanal-Referenzschaltung (4) angibt, zu anderen Ausgangstreiberschaltungen übertragen, so daß diese anderen Ausgangstreiberschaltungen betrieben werden, indem die gleichen Transistoren wie in der n-Kanal-Referenzschaltung freigegeben werden. Infolgedessen werden die Ausgangstreiberschaltungen auf externe Referenzwiderstände bezogen. Das optimiert die Arbeitsweise der Ausgangstreiberschaltungen auf vorteilhafte Weise.
In einer weiteren Ausführungsform kann anstelle des oben beschriebenen linearen Suchalgorithmus ein binärer Suchalgorithmus verwendet werden, um die p- oder n-Kanal-Transistoren, die eingeschaltet werden sollen, zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform können Abgleichungen, die durch die DCI-Schaltung 201 vorgenommen wurden, dynamisch freigegeben oder gesperrt werden. Zum Beispiel kann, nachdem die DCI-Schaltung 201 bestimmt hat, welche Grob- und Fein-p-Kanal-Transistoren eingeschaltet werden sollen und welche Grob- und Fein-n-Kanal-Transistoren eingeschaltet werden sollen, verhindert werden, daß die DCI-Schaltung 201 weitere Änderungen an den freigegeben/gesperrten Transistoren vornimmt. Somit können, wenn die DCI-Schaltung 201 anfangs bestimmt, daß die p-Kanal-Transistoren P1–P3, P13 und P15 eingeschaltet werden sollten, dann weitere Abgleichungen durch die DCI-Schaltung 201 gesperrt werden, wodurch bewirkt wird, daß diese p-Kanal-Bestimmung unverändert verwendet wird, bis die DCI-Schaltung 201 wieder freigegeben wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform haben beide Referenzspannungen V_PREF und V_NREF einen Wert von annähernd V_cc/2, wodurch bewirkt wird, daß die p-Kanal-Transistoren auf den Referenzwiderstand 305 (R_PREF) bezogen werden und die n-Kanal-Transistoren auf den Referenzwiderstand 405 (R_NREF) bezogen werden. In einer weiteren Ausführungsform können die Referenzspannungen V_PREF und V_NREF modifiziert werden, um Werte von annähernd 2V_cc/3 bzw. V_cc/3 zu haben. Dies bezieht die p-Kanal-Transistoren effektiv auf ½ des Referenzwiderstandes 305 (R_PREF) und bezieht die n-Kanal- Transistoren effektiv auf ½ des Referenzwiderstandes 405 (R_NREF). In weiteren Ausführungsformen können die Referenzspannungen V_PREF und V_NREF modifiziert werden, um andere Werte zu haben, so daß die eingeschalteten Widerstände andere Beziehungen in bezug auf die Referenzwiderstände 305 und 405 haben. Das ermöglicht vorteilhafterweise, Referenzwiderstände mit unterschiedlichen Werten zu verwenden.
In einer weiteren Ausführungsform kann der externe Referenzwiderstand 405 eliminiert werden. In dieser Ausführungsform wird der Referenzwiderstand für die n-Kanal-Referenzschaltung bereitgestellt, indem die p-Kanal-Transistoren 211 eingeschaltet werden, die durch die p-Kanal-Referenzschaltung als Antwort auf den Referenzwiderstand 305 bestimmt wurden. Somit werden, wenn die p-Kanal-Referenzschaltung bestimmt, daß die Grob-p-Kanal-Transistoren P13 und P15 und die Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P4 eingeschaltet sein müssen, um die erwünschte Entsprechung zum Referenzwiderstand 305 bereitzustellen, dann diese Transistoren P1–P4, P13 und P15 in der n-Kanal-Referenzschaltung eingeschaltet. Die n-Kanal-Referenzschaltung bestimmt dann, welche n-Kanal-Transistoren 212 eingeschaltet werden sollten, um den eingeschalteten p-Kanal-Transistoren in der Ausgangstreiberschaltung zu entsprechen. Auf diese Weise werden die n-Kanal-Transistoren 212, die durch die n-Kanal-Referenzschaltung eingeschaltet werden, indirekt auf den externen Referenzwiderstand R_PREF 305 bezogen.
Auf ähnliche Weise kann der Referenzwiderstand 305 eliminiert werden. In dieser Ausführungsform bestimmt die n-Kanal-Referenzschaltung, welche n-Kanal-Transistoren als Antwort auf den externen Referenzwiderstand R_NREF 405 eingeschaltet werden sollten. Diese Information wird dann zur p-Kanal-Referenzschaltung übertragen, so daß in der p-Kanal-Referenzschaltung die gleichen n-Kanal-Transistoren eingeschaltet werden. Die p-Kanal-Referenzschaltung bestimmt dann, welche p-Kanal-Transistoren eingeschaltet werden sollten, um den eingeschalteten n-Kanal-Transistoren zu entsprechen. Auf diese Weise werden die p-Kanal-Transistoren, die durch die p-Kanal-Referenzschaltung eingeschaltet werden, indirekt auf den externen Referenzwiderstand 405 bezogen.
Wie oben beschrieben, ermöglicht die Abgleichung der p-Kanal- und der n-Kanal-Transistoren, die in einer Ausgangstreiberschaltung freigegeben werden sollen, als Antwort auf Referenzwiderstände vorteilhafterweise, daß die Ausgangstreiberschaltung eine bestimmte Widerstandsgröße in bezug auf Referenzwiderstände aufweist. Eine Ausgangstreiberschaltung, die auf diese Weise abgeglichen wird, wird als eine Ausgangstreiberschaltung mit digital gesteuerter Impedanz (DCI) bezeichnet. 5A ist ein Schaltbild, das eine DCI-Ausgangstreiberschaltung 501 darstellt, die eine digital gesteuerte Impedanz Z aufweist. Die Impedanz Z wird so ausgewählt, daß sie der Impedanz Z₀ einer Leitung 502 entspricht, die zwischen der DCI-Ausgangstreiberschaltung 501 und einer Empfängerschaltung 503 angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird die DCI-Schaltung 201 umgangen, so daß einige oder alle p-Kanal-Transistoren 211 eingeschaltet sind, um ein Hochpegel-Ausgangssignal bereitzustellen, und einige oder alle n-Kanal-Transistoren 212 eingeschaltet sind, um ein Tiefpegel-Ausgangssignal bereitzustellen. 5B ist ein Schaltbild, das eine Ausgangstreiberschaltung 504 darstellt, in der die DCI-Schaltung 201 umgangen worden ist. Obwohl die Ausgangstreiberschaltung 504 dann eine Impedanz aufweist, wird diese Impedanz nicht gesteuert, um eine bestimmte Beziehung zur Impedanz Z₀ der Leitung 502 zu haben.
Die DCI-Schaltung 201 kann auch gesteuert werden, um durch den Anwender ausgewählte p-Kanal-Transistoren einzuschalten, um ein Hochpegel-Ausgangssignal bereitzustellen, und um durch den Anwender ausgewählte n-Kanal-Transistoren einzuschalten, um ein Tiefpegel-Ausgangssignal bereitzustellen. Zum Beispiel kann die DCI-Schaltung 201 gesteuert werden, um nur die Grob-p-Kanal-Transistoren P11–P15 einzuschalten, um ein Hochpegel-Ausgangssignal bereitzustellen, und um nur die Grob-n-Kanal-Transistoren N1–N15 einzuschalten, um ein Tiefpegel-Ausgangssignal bereitzustellen, unabhängig von der externen Impedanz Z₀. Diese Alternative ist im auf denselben Inhaber übertragenen, gleichzeitig anhängigen US-Patent Nr. 5887632 beschrieben, dessen Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Zusätzlich zur Steuerung der eingeschalteten Transistoren der Ausgangstreiberschaltung 200, um einer externen Impedanz Z₀ zu entsprechen, kann die DCI-Schaltung 201 gesteuert werden, um einen Übertragungsleitungsabschlußwiderstand bereitzustellen. Wie in 6A dargestellt, ist es üblich, externe Abschlußwiderstände 601–602 bereitzustellen, die zwischen die Enden der Leitung 502 und einen V_cc-Versorgungsspannungsanschluß gekoppelt sind. In 6A ist die DCI-Ausgangstreiberschaltung 501 mit einem Eingangspuffer 513 an einem Ende der Leitung 502 gekoppelt, wodurch eine Eingangs-/Ausgangs-(I/O-)Konfiguration bereitgestellt wird. Ebenso ist ein Eingangspuffer 503 mit einer DCI-Ausgangstreiberschaltung 511 am anderen Ende der Leitung 502 gekoppelt.
Wie in 6B und 6C dargestellt, können die Abschlußwiderstände 611 und 612 unter Verwendung der digital gesteuerten Impedanz der Ausgangstreiberschaltungen 501 bzw. 511 implementiert werden, wodurch die Notwendigkeit für die externen Referenzwiderstände 601 und 602 eliminiert wird. Um die p-Kanal-Transistoren zu bestimmen, die einzuschalten sind, um die Abschlußwiderstände 611 und 612 zu implementieren, werden die DCI-Schaltungen in den Ausgangstreiberschaltungen 501 und 511 auf eine bekannte Widerstandsgröße als Antwort auf Referenzspannungen V_PREF und V_NREF mit Werten von annähernd V_cc/2 bzw. V_cc/2 bezogen. Vorteilhafterweise wird der Abschlußwiderstand in bezug auf externe Referenzwiderstände gesteuert und kann im Hinblick auf Änderungen der Temperatur, der Spannung oder des Prozesses abgeglichen werden.
Innerhalb der Ausgangstreiberschaltungen 501 und 511 wird eine durch den Anwender ausgewählte Menge von p-Kanal-Transistoren verwendet, um ein Hochpegel-Ausgangssignal zu erwirken. Zum Beispiel können die Grob-p-Kanal-Transistoren P₁₁–P₁₅ ausgewählt werden, um ein Hochpegel-Ausgangssignal als Antwort auf ein entsprechendes Eingangsdatensignal zu bewirken. In diesem Beispiel wird eine Teilmenge der Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P7 ausgewählt, um den Abschlußwiderstand bereitzustellen. Während die Grob-p-Kanal-Transistoren nur eingeschaltet werden, um ein Hochpegel-Ausgangssignal zu erwirken, wird die ausgewählte Teilmenge der Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P7 jederzeit ausgewählt, um den erwünschten Abschlußwiderstand bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen können andere Kombinationen von Grob- und Fein-Transistoren verwendet werden, um als die durch den Anwender ausgewählten Transistoren und als die Abschlußtransistoren zu dienen.
6B stellt ein Signal D1 dar, das vom Ausgangstreiber 511 zum Eingangspuffer 513 befördert wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ausgangstreiber 511 auf die oben beschriebene Weise konfiguriert. Das heißt, der Ausgangstreiber 511 stellt Hochpegel- und Tiefpegelsignale durch Einschalten von durch den Anwender ausgewählten Transistoren (zum Beispiel alle Grob-p-Kanal-Transistoren oder alle Grob-n-Kanal-Transistoren) bereit. Außerdem wird eine zweite Menge von p-Kanal-Transistoren in der Treiberschaltung 511 eingeschaltet, um den Abschlußwiderstand 612 zu implementieren. Ein an die Ausgangstreiberschaltung 501 angelegtes Dreizustandssignal wird so aktiviert, daß diese Ausgangstreiberschaltung 501 nicht auf Signale reagiert, die an ihren Eingangsanschluß angelegt werden. Jedoch bleibt die Menge von p-Kanal-Transistoren in der Ausgangstreiberschaltung 501, die ausgewählt worden ist, um den Abschlußwiderstand 611 zu implementieren, eingeschaltet. Infolgedessen werden die erwünschten Abschlußwiderstände 611 und 612 zwischen der Leitung 502 und dem V_cc-Versorgungsanschluß bereitgestellt.
6C stellt ein Signal D2 dar, das vom Ausgangstreiber 501 zum Eingangspuffer 503 befördert wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ausgangstreiber 501 genauso wie der Ausgangstreiber 511 von 6B konfiguriert, so daß dieser Ausgangstreiber Hochpegel- und Tiefpegelsignale durch Einschalten von durch den Anwender ausgewählten Transistoren bereitstellt und den Abschlußwiderstand 611 durch Einschalten der Menge von p-Kanal-Transistoren bereitstellt, die ausgewählt worden ist, um diesen Abschlußwiderstand zu implementieren. Ein an die DCI-Ausgangstreiberschaltung 511 angelegtes Dreizustandssignal wird so aktiviert, daß diese Ausgangstreiberschaltung 511 nicht auf Signale reagiert, die an ihren Eingangsanschluß angelegt werden. Jedoch bleibt die Menge von p-Kanal-Transistoren in der Ausgangstreiberschaltung 511, die ausgewählt worden ist, um den Abschlußwiderstand 612 zu implementieren, eingeschaltet. Infolgedessen werden die erwünschten Abschlußwiderstände 611 und 612 zwischen der Leitung 502 und dem V_cc-Versorgungsanschluß bereitgestellt. Auf diese Weise stellen die Ausgangstreiberschaltungen 501 und 511 Abschlußwiderstände 611 bzw. 612 für eine Zweirichtungs-Signalübertragung auf der Leitung 502 bereit. Die in 6A–6B dargestellten Abschlüsse werden als Einzelabschlüsse bezeichnet, weil eine einzige Menge von Transistoren verwendet wird, um jeden Abschluß bereitzustellen.
Wie in 7A dargestellt, ist es auch üblich, externe Abschlußwiderstände 701 und 702 bereitzustellen, die zwischen die Enden der Leitung 502 und einen V_cc/2-Versorgungsspannungsanschluß gekoppelt sind.
Wie in 7B und 7C dargestellt, können Abschlußwiderstände 711–712 und 713–714 unter Verwendung der DCI-Schaltungen der Treiberschaltungen 501 bzw. 511 implementiert werden, wodurch die Notwendigkeit für die externen Referenzwiderstände 701 und 702 und die V_cc/2-Versorgung eliminiert wird. Jeder der Widerstände 711–712 und 713–714 wird so bestimmt, daß er eine Widerstandsgröße hat, die gleich dem Doppelten des Widerstandes 701 (oder 702) ist. Infolgedessen sind die Widerstände 711–712 und 713–714 die Zweipol-Ersatzschaltbilder der Widerstände 701 bzw. 702.
Um die p-Kanal- und n-Kanal-Transistoren zu bestimmen, die einzuschalten sind, um die Abschlußwiderstände 711–714 zu implementieren, werden die DCI-Schaltungen in den Ausgangstreiberschaltungen 501 und 511 auf bekannte Widerstände als Antwort auf Referenzspannungen V_PREF und V_NREF mit Werten von annähernd 2V_cc/5 bzw. 3V_cc/5 bezogen. Vorteilhafterweise wird die Impedanz in bezug auf externe Referenzwiderstände gesteuert und kann für Änderungen der Temperatur, der Spannung oder des Prozesses abgeglichen werden.
7B stellt ein Signal D1 dar, das vom Ausgangstreiber 511 zum Eingangspuffer 513 befördert wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ausgangstreiber 511 genauso konfiguriert wie die Ausgangstreiberschaltung 511 von 6B, so daß dieser Ausgangstreiber 511 Hochpegel- und Tiefpegelsignale durch Einschalten von durch den Anwender ausgewählten Transistoren bereitstellt und die Abschlußwiderstände 713 und 714 durch Einschalten der p-Kanal-Transistoren und der n-Kanal-Transistoren bereitstellt, die bestimmt worden sind, um diese erwünschten Abschlußwiderstände 713 und 714 bereitzustellen. Ein an die DCI-Ausgangstreiberschaltung 501 angelegtes Dreizustandssignal wird so aktiviert, daß diese Ausgangstreiberschaltung 501 nicht auf Signale reagiert, die an ihren Eingangsanschluß angelegt werden. Jedoch bleiben die p-Kanal-Transistoren und die n-Kanal-Transistoren, die bestimmt worden sind, um die Abschlußwiderstände 711 und 712 zu implementieren, im Ausgangstreiber 501 eingeschaltet. Infolgedessen stellt die Ausgangstreiberschaltung 501 das Äquivalent des Abschlußwiderstandes 701 bereit, der zwischen die Leitung 502 und einen V_cc/2-Versorgungsanschluß gekoppelt ist. Ebenso stellt die Ausgangstreiberschaltung 511 das Äquivalent des Abschlußwiderstandes 702 zwischen der Leitung 502 und einem V_cc/2-Versorgungsanschluß bereit.
7C stellt ein Signal D2 dar, das vom Ausgangstreiber 501 zum Eingangspuffer 503 befördert wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ausgangstreiber 501 genauso wie die Ausgangstreiberschaltung 511 von 7B konfiguriert, und der Ausgangstreiber 511 ist genauso wie die Ausgangstreiberschaltung 501 von 7B konfiguriert. Auf diese Weise stellen die Ausgangstreiberschaltungen 501 und 511 die Abschlußwiderstände 711–712 bzw. 713–714 für eine Zweirichtungs-Signalübertragung auf der Leitung 502 bereit.
Die in 7B–7C dargestellten Abschlüsse werden als aufgeteilte Abschlüsse bezeichnet, weil zwei Mengen von Transistoren erforderlich sind, um jeden Abschluß bereitzustellen.
Die in 5A–5B, 6A–6C und 7A–7C dargestellten Variationen sowie die Art und Weise der Übertragung von Information von der p-Kanal-Referenzschaltung und der n-Kanal-Referenzschaltung zu anderen Ausgangstreiberschaltungen wird nunmehr ausführlicher beschrieben.
8 ist ein Blockschaltbild eines integrierten Schaltkreises 800, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert. Der IC-Chip 800 weist acht Eingangs-/Ausgangsblock-(IOB-)Bänke 801–808 und eine Kernlogik 810 auf. Die IOB-Bänke 801–808 sind im wesentlichen identisch. In bestimmten Ausführungsformen weist die Kernlogik 810 eine Anordnung von konfigurierbaren Logikblöcken und programmierbaren Querverbindungsschaltungen auf. Jedoch ist auch andere Kernlogik denkbar und wird als innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet. Grundsätzlich stellen die IOB-Bänke 801–808 eine Schnittstelle zwischen der Kernlogik 810 und den Schaltungen außerhalb des Chips 800 bereit.
In der beschriebenen Ausführungsform sind zwei IOB-Bänke entlang jeder Kante des IC-Chips 800 angeordnet, wobei jede IOB-Bank 20 bis 150 IOBs aufweist. Eine auseinandergezogene Ansicht veranschaulicht, daß die IOB-Bank 801 eine Vielzahl von IOBs 901–905 und eine Bankimpedanzsteuerungs-(BIC-)Schaltung 910 aufweist. Eine weiter auseinandergezogene Ansicht veranschaulicht, daß der IOB 901 eine Ausgangstreiberschaltung 911, einen Komparator 921, eine Eingangspufferschaltung 931, eine I/O-Kontaktfläche 941 und eine lokale Schaltung mit digital gesteuerter Impedanz (DCI) 961 aufweist. Noch eine weitere auseinandergezogene Ansicht veranschaulicht, daß die Bank-Impedanzsteuerungsschaltung 910 eine Bank-Schaltung mit digital gesteuerter Impedanz (DCI) 960 und einen Bank-Referenzspannungsgenerator 970 aufweist. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, arbeiten die lokale DCI-Schaltung 961 und die Bank-DCI-Schaltung 960 zusammen, um die Funktionen der DCI-Schaltung 201 (2–4) durchzuführen. Wie außerdem nachstehend ausführlicher beschrieben wird, stellt der Bank-Referenzspannungsgenerator 970 die Referenzspannungen bereit, die durch die IOBs 901–905 verwendet werden. Somit führt der Bank-Referenzspannungsgenerator 970 die Funktionen der Referenzspannungsschaltungen 311 und 411 (3 und 4) durch.
In einer weiteren Ausführungsform ist nur eine Bank-Impedanzsteuerungsschaltung 910 für den gesamten Chip 800 vorgesehen. In dieser Ausführungsform sorgt die Bank-Impedanzsteuerungsschaltung 910 für die nötige Steuerung aller lokalen DCI-Schaltungen auf dem Chip 800. In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Bank-Impedanzsteuerungsschaltungen vorhanden, die imstande sind, eine oder mehrere IOB-Bänke zu steuern.
9 ist ein Schaltbild, das ausgewählte Abschnitte der IOB-Bank 801 einschließlich der Bank-Impedanzsteuerungsschaltung 910 und der IOBs 901–904 darstellt. Man beachte, daß die Eingangspufferschaltungen (zum Beispiel die Eingangspufferschaltung 931) in 9 der Deutlichkeit halber nicht gezeigt sind. Die IOBs 901–904 weisen jeweilige lokale DCI-Schaltungen 961–964, jeweilige Ausgangstreiberschaltungen 911–914, jeweilige Komparatoren 921–924 und jeweilige I/O-Kontaktflächen 941–944 auf. Jede der Ausgangstreiberschaltungen 911–914 weist eine Menge von p-Kanal-Transistoren 211 und eine Menge von n-Kanal-Transistoren 212 auf, wie oben in Verbindung mit 2-4 beschrieben wurde.
Der Bank-Referenzspannungsgenerator 970 stellt die n-Kanal-Referenzspannung V_NREF und die p-Kanal-Referenzspannung V_PREF auf Leitungen bereit, die sich durch die IOB-Bank 801 erstrecken. Der Komparator in jedem ungerade numerierten IOB (zum Beispiel 901, 903, 905) in der IOB-Bank 801 ist gekoppelt, um die Spannung V_PREF zu empfangen. Der Komparator in jedem gerade numerierten IOB (zum Beispiel 902, 904) in der IOB-Bank 801 ist gekoppelt, um die Spannung V_NREF zu empfangen.
Die Eingangsanschlüsse der Komparatoren in ungerade numerierten IOBs sind mit programmierbaren Verbindungen (zum Beispiel 951, 953) gekoppelt, die, wenn sie programmiert sind, einen entsprechenden Komparator mit einer gemeinsamen HI_LO_P-Leitung verbinden. Ebenso sind die Eingangsanschlüsse der Komparatoren in gerade numerierten IOBs mit programmierbaren Verbindungen (zum Beispiel 952, 954) gekoppelt, die, wenn sie programmiert sind, einen entsprechenden Komparator mit einer gemeinsamen HI_LO_N-Leitung verbinden. Die HI_LO_P-Leitung und die HI_LO_N-Leitung sind zur Bank-DCI-Schaltung 960 geführt.
Die Bank-DCI-Schaltung 960 übergibt außerdem Steuersignale an die lokalen DCI-Schaltungen 961–964. Diese Steuersignale werden nachstehend ausführlicher beschrieben. Grundsätzlich arbeitet die IOB-Bank 801 folgendermaßen. Einer der ungerade numerierten IOBs wird dafür ausgewählt, eine p-Kanal-Referenzschaltung zu sein, und einer der gerade numerierten IOBs wird dafür ausgewählt, eine n-Kanal-Referenzschaltung zu sein. Diese Auswahl wird getroffen, indem ein Konfigurationsspeicher-Bit in der lokalen DCI-Schaltung jedes dieser IOBs gesetzt wird und die Verbindung programmiert wird, um die Ausgangsanschlüsse der Komparatoren dieser IOBs mit den HI_LO_P- und HI_LO_N-Leitungen zu koppeln. Obwohl irgendeiner der ungerade numerierten IOBs dafür ausgewählt werden kann, die p-Kanal-Referenzschaltung zu sein, wird in der beschriebenen Ausführungsform der IOB 901 ausgewählt. Folglich wird ein Konfigurationsspeicher-Bit in der lokalen DCI-Schaltung 961 gesetzt und die programmierbare Verbindung 951 wird freigegeben. Ebenso wird, obwohl irgendeiner der gerade numerierten IOBs dafür ausgewählt werden kann, die n-Kanal-Referenzschaltung zu sein, in der beschriebenen Ausführungsform der IOB 902 ausgewählt. Folglich wird ein Konfigurationsspeicher-Bit in der lokalen DCI-Schaltung 962 gesetzt und die programmierbare Verbindung 952 wird freigegeben.
Weil der IOB 901 als die p-Kanal-Referenzschaltung dienen soll, wird ein vorbestimmter Referenzwiderstand R_PREF auf die in 3 dargestellte Weise zwischen der Kontaktfläche 941 und dem Masseanschluß geschaltet. Infolgedessen wird der IOB 901 im wesentlichen auf die gleiche Weise konfiguriert, wie in 3 dargestellt, außer daß die DCI-Schaltung 201 von 3 in die Bank-DCI-Schaltung 960 und die lokale DCI-Schaltung 961 unterteilt worden ist.
Weil der IOB 902 als die n-Kanal-Referenzschaltung dienen soll, wird ein vorbestimmter Referenzwiderstand R_NREF auf die in 4 dargestellte Weise zwischen der Kontaktfläche 942 und einem externen V_cc-Versorgungsanschluß geschaltet. Infolgedessen wird der IOB 902 im wesentlichen auf die gleiche Weise konfiguriert, wie in 4 dargestellt, außer daß die DCI-Schaltung 201 von 4 in die Bank-DCI-Schaltung 960 und die lokale DCI-Schaltung 962 unterteilt worden ist.
Grundsätzlich arbeitet die IOB-Bank 801 folgendermaßen. Die p-Kanal-Referenzschaltung 901 und die n-Kanal-Referenzschaltung 902 sind anfangs so eingestellt, daß sie vorbestimmte eingeschaltete p-Kanal- und n-Kanal-Transistoren haben. Wählend eines ersten Zeitraums verarbeitet die Bank-DCI-Schaltung 960 das durch die p-Kanal-Referenzschaltung 901 übergebene HI_LO_P-Signal. Als Antwort darauf weist die Bank-DCI-Schaltung 960 auf die oben in Verbindung mit 3 beschriebene Weise die lokale DCI-Schaltung 961 an, die p-Kanal-Transistoren in der Treiberschaltung 911 freizugeben bzw. zu sperren. Gleichzeitig weist die Bank-DCI-Schaltung 960 auch andere lokale DCI-Schaltungen an, die gleichen p-Kanal-Transistoren wie die lokale DCI-Schaltung 961 freizugeben bzw. zu sperren. Somit geben, wenn Tiefpegel-Datensignale D3–D4 an die lokalen DCI-Schaltungen 963–964 angelegt werden, diese lokalen DCI-Schaltungen die gleichen durch die p-Kanal-Referenzschaltung 901 bestimmten p-Kanal-Transistoren frei. Wenn zum Beispiel die Bank-DCI-Schaltung 960 die lokale DCI-Schaltung 961 in der p-Kanal-Referenzschaltung 901 anweist, die Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P4 und den Grob-p-Kanal-Transistor P14 freizugeben, dann weist die Bank-DCI-Schaltung 960 ebenso die lokale DCI-Schaltung 963 an, die Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P4 und den Grob-p-Kanal-Transistor P14 freizugeben, wenn das Datensignal D3 einen Tiefpegelwert hat.
Während eines zweiten Zeitraums verarbeitet die Bank-DCI-Schaltung 960 das durch die n-Kanal-Referenzschaltung 902 übergebene HI_LO_N-Signal. Als Antwort darauf weist die Bank-DCI-Schaltung 960 auf die oben in Verbindung mit 4 beschriebene Weise die lokale DCI-Schaltung 962 an, die n-Kanal-Transistoren in der Treiberschaltung 912 freizugeben bzw. zu sperren. Die Bank-DCI-Schaltung 960 weist außerdem andere lokale DCI-Schaltungen an, die gleichen n-Kanal-Transistoren wie die lokale DCI-Schaltung 962 freizugeben bzw. zu sperren. Somit weist, wenn die Bank-DCI-Schaltung 960 die lokale DCI-Schaltung 962 in der n-Kanal-Referenzschaltung 902 anweist, die Fein-n-Kanal-Transistoren N1–N2 und den Grob-n-Kanal-Transistor N13 freizugeben, die Bank-DCI-Schaltung 960 ebenso die lokale DCI-Schaltung 963 an, die Fein-n-Kanal-Transistoren N1–N2 und den Grob-n-Kanal-Transistor N13 freizugeben, wenn das Datensignal D3 einen Hochpegelwert hat.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der IOB 904 auf eine andere Weise als der IOB 903 konfiguriert werden. Zum Beispiel kann die Ausgangstreiberschaltung 913 des IOB 903 als Antwort auf andere Referenzspannungen (V_NREF und V_PREF) als die Ausgangstreiberschaltung 914 des IOB 904 konfiguriert werden. Infolgedessen weist die Ausgangstreiberschaltung 913 dann andere Widerstände als die Ausgangstreiberschaltung 914 auf. Dies wird bewerkstelligt, indem unterschiedliche Sätze von Referenzspannungen mit der Referenzspannungsversorgung 970 bereitgestellt werden.
Die Referenzspannungsversorgung 970 kann gesteuert werden, um unterschiedliche Referenzspannungen V_NREF und V_PREF zu unterschiedlichen Zeiten bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Referenzspannungsversorgung 970 gesteuert werden, um eine erste Menge von Referenzspannungen bereitzustellen, die durch die p-Kanal- und die n-Kanal-Referenzschaltung 901 bzw. 902 verwendet werden, um die entsprechenden p-Kanal- und n-Kanal-Transistoren zu bestimmen, die im IOB 903 freizugeben sind. Die Referenzspannungsversorgung 970 kann außerdem gesteuert werden, um eine zweite Menge von Referenzspannungen bereitzustellen, die durch die p-Kanal- und n-Kanal-Referenzschaltungen 901 und 902 verwendet werden, um die entsprechenden p-Kanal- und n-Kanal-Transistoren zu bestimmen, die im IOB 904 freizugeben sind. In der beschriebenen Ausführungsform kann die Referenzspannungsversorgung 970 gesteuert werden, um bis zu vier Sätze von Referenzspannungen bereitzustellen. Durch Bereitstellung unterschiedlicher Referenzspannungen kann die Einschaltwiderstandsgröße unterschiedlicher Ausgangstreiberschaltungen gesteuert werden, um unterschiedliche Werte zu haben, auch wenn die Widerstände der externen Referenzwiderstände 305 und 405 konstant bleiben. Die Bank-DCI-Schaltung 960 ist imstande, die lokalen DCI-Schaltungen 961–964 anzusprechen, so daß die richtige Information an die richtigen IOBs übergeben wird.

10 ist ein Schaltbild einer Referenzspannungsversorgung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Referenzspannungsversorgung 970 weist einen p-Kanal-Referenzspannungsgenerator 1010, einen n-Kanal-Referenzspannungsgenerator 1020 und eine Decoderschaltung 1030 auf. Der p-Kanal-Referenzspannungsgenerator 1010 weist Übertragungsgatter 1001–1004, Widerstände 1011–1014 und einen n-Kanal-Transistor 1021 auf. Die Widerstände 1011, 1012, 1013 und 1014 haben relative Widerstände von 8R, 4R, 12R bzw. 8R. Der n-Kanal-Referenzspannungsgenerator 1020 weist Übertragungsgatter 1005–1008, Widerstände 1015–1018, n-Kanal-Transistoren 1022–1023 und einen p-Kanal-Transistor 1024 auf. Die Widerstände 1015, 1016, 1017 und 1018 haben relative Widerstände von 8R, 8R, 4R bzw. 12R. Die Decoderschaltung empfangt Adreßsignale a[2:0] von der Bank-DCI-Schaltung 960 und übergibt als Antwort darauf Steuersignale an die Übertragungsgatter 1001–1008 und die Transistoren 1021–1023. Tabelle 1 faßt die Status der Übertragungsgatter 1001–1004, des Transistors 1021 und der p-Kanal-Referenzspannung V_PREF für die verschiedenen Adreßsignale a[2:0] zusammen. TABELLE 1

a[2:0]	1001	1002	1003	1004	1021	V_PREF
000 101 110 111	aus	aus	aus	aus	ein	0
001	ein	aus	aus	ein	aus	V_cc/2
010	aus	ein	aus	ein	aus	2V_cc/3
011	ein	aus	aus	ein	aus	V_cc/2
100	aus	aus	ein	ein	aus	2V_cc/5

Tabelle 2 faßt die Status der Übertragungsgatter 1005–1008, der Transistoren 1022–1024 und der n-Kanal-Referenzspannung V_NREF für die verschiedenen Adreßsignale a[2:0] zusammen. TABELLE 2

a[2:0]	1005 1022	1006	1007	1008	1023 1024	V_NREF
000 101 110 111	aus	aus	aus	aus	ein	0
001	ein	ein	aus	aus	aus	V_cc/2
010	ein	aus	ein	aus	aus	V_cc/3
011	ein	ein	aus	aus	aus	V_cc/2
100	ein	aus	aus	ein	aus	3V_cc/5

Die Adressen „001" oder „010" werden verwendet, um DCI-Ausgangstreiberschaltungen mit unterschiedlichen Impedanzen bereitzustellen (5A). Eine Adresse „011" wird verwendet, um einen Einzel-Pull-up-Abschluß für V_cc bereitzustellen (6B). Eine Adresse „100" wird verwendet, um einen aufgeteilten Abschluß für V_cc und Masse bereitzustellen (7B).
11 ist ein Blockschaltbild, das die Bank-DCI-Schaltung 960 und die lokale DCI-Schaltung 963 ausführlicher darstellt. Die lokalen DCI-Schaltungen 961–962 und 964 sind mit der lokalen DCI-Schaltung 963 identisch.
Die lokale DCI-Schaltung 963 weist ein Schieberegister 1101, einen Datendecodierer 1102, ein p-Kanal-Register 1103, ein n-Kanal-Register 1104, Konfigurationsspeicherzellen 1110, einen Adreßdecodierer 1111 und logische UND-Gatter 1121–1122 auf. Die Bank-DCI-Schaltung 960 und die lokale DCI-Schaltung 963 arbeiten folgendermaßen mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Konfigurationsspeicherzellen 1110 speichern vier Konfigurationsbits. Eines dieser Konfigurationsbits gibt an, ob der IOB 903 als Referenz-IOB dient. Wenn dieses Konfigurationsbit gesetzt ist, dann aktiviert der Adreßdecodierer 1111 ein ENABLE-(Freigabe-)Signal, unabhängig vom Zustand des angelegten Adreßsignals a[2:0]. Die übrigen drei Konfigurationsbits geben einen „Typ" der Ausgangstreiberschaltung 913 an (angenommen, daß der IOB 903 kein Referenz-IOB ist). Es gibt fünf „Typen" von Ausgangstreiberschaltungen gemäß der beschriebenen Ausführungsform. Tabelle 3 definiert die Referenzspannungen, die für jeden der fünf Typen verwendet werden. Man beachte, daß der Inhalt der Konfigurationsspeicherzellen 1110 einem der Adreßsignale a[2:0] entspricht. TABELLE 3

Typ der Konfigurationsspeicherzellen 1110 V_PREF V_NREF

000, 101, 110, 111 0 0

001 V_cc/2 V_cc/2

010 V_cc/3 2V_cc/3

011 V_cc/2 V_cc/2

100 3V_cc/5 2V_cc/5
Wenn das Adreßsignal a[2:0] von der Bank-DCI-Schaltung 960 mit dem Inhalt der Konfigurationsspeicherzellen 1110 übereinstimmt, dann aktiviert der Adreßdecodierer 1111 ein Freigabesignal, wodurch das Schieberegister 1101 freigegeben wird. Als Antwort auf dieses Freigabesignal (und ein durch die Bank-DCI-Schaltung 960 übergebenes Taktsignal SCLK) geht das Schieberegister 1101 das von der Bank-DCI-Schaltung 960 übergebene DATA-(Daten-)Signal der Reihe nach durch. Das DATA-Signal gibt die p-Kanal-Transistoren 211 oder die n-Kanal-Transistoren 212 an, die während der laufenden Iteration eingeschaltet werden sollen. Das Schieberegister 1101 übergibt die geladenen DATA-Werte an den Datendecodierer 1102.
Die Bank-DCI-Schaltung 960 übergibt ein N_OR_P-(n oder p-)Steuersignal an den Datendecodierer 1102, wodurch angegeben wird, ob der Inhalt des Schieberegisters 1101 dafür bestimmt ist, die p-Kanal-Transistoren 211 (N_OR_P = 0) oder die n-Kanal-Transistoren 212 (N_OR_P = 1) der Ausgangstreiberschaltung 913 zu steuern. Die Bank-DCI-Schaltung 960 stellt anfangs ein N_OR_P-Signal mit einem Wert von logisch „0" bereit. Als Antwort darauf decodiert der Datendecodierer 1102 dann den Inhalt des Schieberegisters 1101 und überträgt die Ergebnisse zum p-Kanal-Register 1103.
Die Bank-DCI-Schaltung 960 aktiviert dann ein Hochpegel-UPDATE-(Aktualisierungs-)Signal, das bewirkt, daß das UND-Gatter 1121 ein Hochpegel-UPDATE_P-(p-Aktualisierungs-)Signal aktiviert.
Als Antwort darauf lädt das p-Kanal-Register 1103 die durch den Datendecodierer 1102 bereitgestellten Ergebnisse. Der Inhalt des p-Kanal-Registers 1103 wird dann verwendet, um die p-Kanal-Transistoren P1–P7 und P11–P15 auf die oben beschriebene Weise zu steuern.
Der Datendecodierer 1102 arbeitet folgendermaßen. Der Datendecodierer empfängt das vom Schieberegister 1101 empfangene 8-Bit-Signal D[7:0]. Das Signal D[7:0] weist fünf Bits D[7:3] auf, um die Grob-Transistoren (das heißt die Grob-p-Kanal-Transistoren P11–P15 oder die Grob-n-Kanal-Transistoren N11–N15) zu steuern. Diese fünf Bits D[7:3] werden als Antwort auf das N_OR_P-Signal direkt durch den Decodierer 1102 geführt, und zwar zu einem der Register 1103 oder 1104. Das Signal D[7:0] weist außerdem drei Bits D[2:0] auf, um die Fein-Transistoren (das heißt die Fein-p-Kanal-Transistoren P1–P7 oder die Fein-n-Kanal-Transistoren N1–N7) zu steuern. Der Decodierer 1102 stellt als Antwort auf die Bits D[2:0] Signale bereit, die 0 bis 7 der Feintransistoren einschalten.
Die Arbeitsweise der IOB-Bank 801 wird nunmehr zusammengefaßt. Zuerst wird einer der IOBs 901–905 als p-Kanal-Referenzschaltung konfiguriert und ein anderer der IOBs 901–905 wird als n-Kanal-Referenzschaltung konfiguriert. Die übrigen IOBs werden dafür konfiguriert, einen bestimmten „Typ" (zum Beispiel einen ersten Typ, einen zweiten Typ und so weiter) zu haben, indem die Konfigurationsspeicherzellen 1110 innerhalb der IOBs entsprechend programmiert werden.
Die Bank-DCI-Schaltung 960 aktiviert dann ein erstes Adreßsignal a₁[2:0] (zum Beispiel „001") und ein erstes Datensignal D₁[7:0]. Das erste Adreßsignal a₁[2:0] bewirkt, daß die Referenzspannungsschaltung 970 ein erstes Paar Referenzspannungen V_PREF1 und V_NREF1 (zum Beispiel V_cc/2 und V_cc/2) erzeugt. Das erste Datensignal D₁[7:0], das die freizugebenden p-Kanal-Transistoren angibt, wird im p-Kanal-Referenz-IOB zwischengespeichert. Das erste Adreßsignal a₁[2:0] bewirkt außerdem, daß das erste Datensignal D₁[7:0] in allen IOBs des ersten Typs zwischengespeichert wird.
Die Bank-DCI-Schaltung 960 stellt dann ein Tiefpegel-N_OR_P-Signal und ein Hochpegel-UPDATE-Signal bereit, wodurch bewirkt wird, daß das erste Datensignal D₁[7:0] decodiert und dazu verwendet wird, die p-Kanal-Transistoren sowohl in der p-Kanal-Referenzschaltung als auch in den IOBs des ersten Typs zu steuern. Als Antwort darauf übergibt die p-Kanal-Referenzschaltung ein HI_LO_P-Signal mit einem Hochpegel- oder Tiefpegelwert an die Bank-DCI-Schaltung 960. Dieser Prozeß wird wiederholt, bis die p-Kanal-Referenzschaltung die erwünschten p-Kanal-Einstellungen an alle IOBs des ersten Typs übergeben hat.
Das Adreßsignal a[2:0] wird dann zum zweiten Typ („010") inkrementiert, so daß die Referenzspannungsschaltung 970 ein zweites Paar Referenzspannungen erzeugt. Als Antwort darauf wird die p-Kanal-Referenzschaltung verwendet, um die erwünschten p-Kanal-Einstellungen an alle IOBs des zweiten Typs zu übergeben.
Dieser Prozeß wird wiederholt, so daß die erwünschten p-Kanal-Einstellungen für alle unterschiedlichen Typen von IOBs durchgeführt werden. Die n-Kanal-Referenzschaltung wird dann verwendet, um die erwünschten n-Kanal-Einstellungen für die unterschiedlichen Typen von IOBs bereitzustellen.
Um die erwünschten Einstellungen für die n-Kanal-Transistoren durchzuführen, aktiviert die Bank-DCI-Schaltung 960 das erste Adreßsignal a₁[2:0] und stellt dann ein Datensignal D₂[7:0] bereit. Dieses Datensignal D₂[7:0], das die freizugebenden n-Kanal-Transistoren angibt, wird in der n-Kanal-Referenzschaltung zwischengespeichert. Das erste Adreßsignal a₁[2:0] bewirkt außerdem, daß das zweite Datensignal D₂[7:0] in allen IOBs des ersten Typs zwischengespeichert wird.
Die Bank-DCI-Schaltung 960 stellt dann ein Hochpegel-N_OR_P-Signal und ein Hochpegel-UPDATE-Signal bereit, wodurch bewirkt wird, daß das Datensignal D₂[7:0] decodiert und dazu verwendet wird, die n-Kanal-Transistoren sowohl in der n-Kanal-Referenzschaltung als auch in den IOBs des ersten Typs zu steuern. Als Antwort darauf übergibt die n-Kanal-Referenzschaltung ein HI_LO_N-Signal mit einem Hochpegel- oder Tiefpegelwert an die Bank-DCI-Schaltung 960. Dieser Prozeß wird wiederholt, bis die n-Kanal-Referenzschaltung die erwünschten n-Kanal-Einstellungen an alle IOBs des ersten Typs übergeben hat.
Das Adreßsignal a[2:0] wird dann zum zweiten Typ („010") inkrementiert, so daß die Referenzspannungsschaltung 970 ein zweites Paar Referenzspannungen erzeugt. Als Antwort darauf wird die n-Kanal-Referenzschaltung verwendet, um die erwünschten n-Kanal-Einstellungen an alle IOBs des zweiten Typs zu übergeben.
Dieser Prozeß wird wiederholt, so daß die erwünschten n-Kanal-Einstellungen für alle unterschiedlichen Typen von IOBs durchgeführt werden. Der Prozeß wiederholt sich dann, wobei die p-Kanal-Transistoreinstellungen für die verschiedenen Typen aktualisiert werden und dann die n-Kanal-Transistoreinstellungen für die verschiedenen Typen aktualisiert werden. Auf diese Weise werden die p-Kanal- und n-Kanal-Bestimmungen während des Betriebs des Chips kontinuierlich für jeden Typ aktualisiert.
Man beachte, daß IOBs von diesem Prozeß ausgeschlossen werden können, indem die Konfiguratiozisspeicherzellen 1110 dafür programmiert werden, einen 3-Bit-Wert „000", „101", „110" oder „111" zu speichern. In diesem Fall werden die freizugebenden p-Kanal- und n-Kanal-Transistoren dadurch bestimmt, daß der Anwender Konfigurationsspeicherzellen programmiert.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit mehreren Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern zu verschiedenen Modifikationen fähig ist, die für den Fachmann ersichtlich werden. Zum Beispiel versteht es sich, obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit der Steuerung von Ausgangstreiberschaltungen beschrieben worden ist, daß die Erfindung auf Schaltungen angewendet werden kann, die keine Ausgangssignale erwirken. Zum Beispiel kann die Erfindung angewendet werden, um auszuwählen, welche parallelgeschalteten Transistoren zwischen irgendeinem Knoten und einem Spannungsversorgungsanschluß eingeschaltet werden sollen. Außerdem kann der DCI-Block 201 als eine Zustandsmaschine implementiert werden. Außerdem können, obwohl p-Kanal-Transistoren als Pull-up-Elemente verwendet worden sind und n-Kanal-Transistoren als Pull-down-Elemente verwendet worden sind, n-Kanal-Transistoren als Pull-up-Elemente verwendet werden und p-Kanal-Transistoren als Pull-down-Elemente verwendet werden. Folglich ist die Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt.

Claims

System zum Steuern von Impedanzen von Treiberschaltungen auf einem integrierten Schaltkreischip, umfassend: einen Referenzspannungsgenerator, der gesteuert wird, um eine erste Referenzspannung zu erzeugen; eine erste Kontaktfläche; eine erste Schaltung mit einer ersten Menge von Transistoren, die zwischen einem zweiten Spannungsversorgungsanschluss und der ersten Kontaktfläche parallel geschaltet sind; einen ersten Komparator mit Eingangsanschlüssen, die mit der ersten Kontaktfläche und dem Referenzspannungsgenerator gekoppelt sind, wobei der Komparator ein erstes Komparatorausgangssignal bereitstellt, das angibt, ob eine Spannung an der ersten Kontaktfläche kleiner oder größer als die erste Referenzspannung ist; eine Steuerschaltung, die gekoppelt ist, um das erste Komparatorausgangssignal zu empfangen und als Antwort Steuersignale bereitzustellen, um Transistoren in der ersten Menge von Transistoren freizugeben und zu sperren; eine zweite Kontaktfläche; und eine zweite Schaltung mit einer zweiten Menge von Transistoren, die zwischen dem zweiten Spannungsversorgungsanschluss und der zweiten Kontaktfläche parallel geschaltet sind, wobei die Steuerschaltung die Steuersignale bereitstellt, um die gleichen Transistoren in der ersten und der zweiten Menge von Transistoren freizugeben und zu sperren.
System nach Anspruch 1, wobei der Referenzspannungsgenerator gesteuert wird, um ein zweite Referenzspannung zu erzeugen, wobei das System ferner umfaßt: eine zweite Kontaktfläche; eine zweite Schaltung mit einer zweiten Menge von Transistoren, die zwischen dem ersten Spannungsversorgungsanschluss und der zweiten Kontaktfläche parallel geschaltet sind; einen zweiten Komparator mit Eingangsanschlüssen, die mit der zweiten Kontaktfläche und dem Referenzspannungsgenerator gekoppelt sind, wobei der zweite Komparator ein zweites Komparatorausgangssignal bereitstellt, das angibt, ob eine Spannung an der zweiten Kontaktfläche kleiner oder größer als die zweite Referenzspannung ist; wobei die Steuerschaltung gekoppelt ist, um das zweite Komparatorausgangssignal zu empfangen und als Antwort Steuersignale bereitzustellen, um Transistoren in der zweiten Menge von Transistoren freizugeben und zu sperren.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Mittel zur Übertragung der Steuersignale an eine Vielzahl von zusätzlichen Schaltungen, so daß die Steuersignale Transistoren in den zusätzlichen Schaltungen auf die gleiche Art und Weise freigeben und sperren wie die erste Menge von Transistoren in der ersten Schaltung.