DE60206299T2

DE60206299T2 - Eingangspuffer und spannungspegel-detektionsverfahren

Info

Publication number: DE60206299T2
Application number: DE60206299T
Authority: DE
Inventors: B. Timothy COWLES
Original assignee: Micron Technology Inc
Current assignee: Micron Technology Inc
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2022-12-07
Also published as: CN1618022A; JP5191260B2; TW580795B; ATE305141T1; WO2003054560A1; EP1456675A1; AU2002359642A1; JP2008164638A; TW200301040A; US6545510B1; CN100507582C; KR20040075873A; EP1456675B1; KR100652253B1; JP2005514595A; US6700416B2; DE60206299D1; US20030122589A1; JP4414763B2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Eingangspuffer. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Eingangspuffer und Verfahren, die zur Spannungspegeldetektion konfiguriert sind, was die Detektion und Verwendung mehrerer Spannungspegel zum Betrieb erleichtern kann, wie zum Beispiel für Testzwecke, sowie ausgehend von dem gleichen Eingangsanschlussbereich für mehrfache Operationen sorgen kann.
Hintergrund der Erfindung
Eingangspuffer sind lange bei verschiedenen analogen und digitalen Anwendungen verwendet worden. Während viele Eingangspuffer für Wechselstromschaltverfahren und -anwendungen optimiert sind, sind andere Eingangspuffer konfiguriert, die Spannungsdetektion zu optimieren. Mittels Verwendung von als Spannungsdetektoren konfigurierten Eingangspuffern kann festgestellt werden, ob eine spezielle Systemfunktion einzuleiten oder zu beenden ist. Solche Spannungsdetektoren sind oft konfiguriert, um den Pegel der Versorgungsspannung (V_CC) integrierter Schaltkreise zu detektieren, einschließlich der Detektion spezifizierter Bereiche, für die ein integrierter Schaltkreis ausgelegt ist, wobei der Betrieb des integrierten Schaltkreises verhindert wird, wenn der Pegel der Spannung außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt, oder ermittelt wird, ob ein Grenzwertpegel erreicht worden ist, bevor ein Betrieb einer speziellen Anwendung innerhalb des integrierten Schaltkreises zugelassen wird.
Im Allgemeinen sind als Spannungsdetektoren konfigurierte Eingangspuffer konfiguriert, um für nur einen Grenzwertpegel zu arbeiten, d.h. Auslösung für nur eine Stelle, um zu bestätigen, ob der Spannungspegel oberhalb oder unterhalb des Grenzwertpegels liegt. Beispielsweise kann bei mikroprozessorbasierten Anwendungen ein als Versorgungsspannungsdetektor konfigurierter Eingangspuffer verwendet werden, um den Spannungspegel der Leistungsversorgungsspannung innerhalb der Speichermodule des mikroprozessorbasierten Systems zu detektieren. Über diesen Detektionsprozess, der ermittelt, ob ein Grenzwertpegel erreicht worden ist, kann der Spannungsdetektor Signale erzeugen, um Vorrichtungen zu steuern, um die Leistungsversorgungsspannung für die Speicherblöcke des mikroprozessorbasierten Systems zu betreiben.
Viele Anwendungen von integrierten Schaltkreisen sind mit Spannungsdetektoren ausgelegt, die konfiguriert sind, um einen Betrieb bei einer hohen Spannung zu detektieren, eine "Super-Spannung" oder ein "SV"-Pegel (engl.: SV = super voltage). Dieser SV-Pegel, der baueinheitlich integriert innerhalb des Chips konfiguriert ist, dient im Allgemeinen nur zur Verwendung durch Schaltkreishersteller und ist oberhalb der normalen Betriebszustände festgelegt, um in geeigneter Weise das Halbleiterplättchen zu überprüfen, d.h. das Halbleiterplättchen in unterschiedliche Testzustände zu bringen, und wird typischerweise nicht von Abnehmern der integrierten Schaltkreise verwendet. Während derartige SV-Pegel ursprünglich zwischen 9 Volt bis 12 Volt ausgelegt wurden, haben Verbesserungen und Änderungen der verschiedenen Technologien und Prozesse zur Absenkung der SV-Pegel auf 7 Volt oder weniger geführt, um ausgehend von dem aktiven Bereich einen Durchschlag zu dem Substrat auf dem Halbleiterplättchen zu verhindern, und haben daher die SV-Pegel näher an den Betriebbereich integrierter Schaltkreise bewegt. Derartige Entwicklungen bei den SV-Pegeln haben zu eingeschränkten Spielräumen hinsichtlich der Durchführung solcher Testanwendungen geführt.
Zusätzlich zu einer Verringerung der SV-Pegel haben Schaltkreiskonstrukteure von modernen integrierten Schaltkreisen (ICs) gefordert, mit einer minimalen Anzahl an Anschlußstiften konfiguriert zu werden, um das Eingangs-/Ausgangs- Verbindungssystem der integrierten Schaltkreise zu vereinfachen. Außerdem sind als Spannungsdetektoren konfigurierte Eingangspuffer, die im Allgemeineren CMOS-basierte Logikvorrichtungen umfassen, im Allgemeinen aufgebaut, um für zwei Betriebszustände zu sorgen, d.h. der Eingangspuffer ist konfiguriert, um Hoch- oder Niederspannungssignale von externen Quellen anzunehmen und dann dem integrierten Schaltkreis einen logischen Zustand bereitzustellen, der den hohen oder niedrigen Signalen entspricht. Beispielsweise sind die Spannungsdetektoren typischerweise konfiguriert, um ausgehend von einer Stelle zu arbeiten und um einen Spannungspegel zu detektieren, wenn er sich in einem "hohen" Zustand, d.h. größer als eine Grenzwertspannung, und in einem "niedrigen" Zustand befindet, d.h. niedriger als eine Grenzwertspannung. Ferner sind moderne Spannungsdetektoren konfiguriert, um in entweder "hoch" oder "niedrig" oder in dem Übergang dazwischen zu arbeiten, aber nicht in dem mittleren Bereich, d.h. zwischen "hoch" oder "niedrig".
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein bekannter Eingangspuffer 100 veranschaulicht, der zur Spannungsdetektion konfiguriert ist. Der Eingangspuffer 100 umfasst einen Differenzverstärker, der zwei Eingangsanschlüsse umfasst, z.B. die Gate-Anschlüsse der Transistoren M₃ und M₄, die mit einem Eingangssignal INPUT und einem Referenzsignal REF gekoppelt sind, und ein Ausgangssignal OUT_DIFF aufweist, das von dem Ausgang einer Reihe aufeinanderfolgender oder kaskadierender Inverterstufen 102, 104 und 106 bereitgestellt wird. Der Eingangspuffer 100 ist konfiguriert, um die Differenz zwischen dem Eingangssignal INPUT und dem Referenzsignal REF in ein hohes oder niedriges Signal zu verstärken.
Bezugnehmend auf 2 bleibt während des Betriebs zum Beispiel das invertierte Ausgangssignal OUT_DIFF ein hohes Signal, wenn das Eingangssignal INPUT auf Null oder Masse liegt, z.B. die Ausgabe des Transistors M₂ ist Null; schaltet das Ausgangssignal OUT_DIFF auf ein niedriges Signal um, wenn das Eingangssignal INPUT über das Referenzsignal REF an steigt; und schaltet das Ausgangssignal OUT_DIFF wiederum auf ein hohes Signal um, wenn das Eingangssignal INPUT wiederum unter das Referenzsignal REF abfällt. Somit werden nur zwei Betriebszustände realisiert, hoch und niedrig, d.h. der Eingangspuffer 100 erkennt einen hohen oder niedrigen Zustand, aber keine anderen Zustände zwischen diesen zwei Zuständen.
Aufgrund der Einschränkung auf zwei Betriebszustände sind die Funktionen eines IC's, der einen solchen Eingangspuffer 100 verwendet, in gewisser Weise eingeschränkt. Zum Beispiel bei einem IC, der zwei Steuerbefehlanschlussstifte A und B mit zwei Zuständen aufweist, die für jeden erreicht werden können, können nur vier Funktionen oder Steuerbefehle dekodiert werden, d.h. A, B = 0, 0; A, B = 0, 1; A, B = 1, 0; A, B = 1, 1. Auch wenn ein Erhöhen der Anzahl von Anschlussstiften die Anzahl an verfügbaren Funktionen erhöhen kann, ist es bei der Entwicklung hin zu kleineren Baugrößen schwierig und erhöht die Komplexität und Kosten hinsichtlich der Gesamtauslegung und Herstellung des IC's, zusätzliche Steueranschlussstifte für Baugruppen zu implementieren.
Daher besteht Bedarf an einem verbesserten zur Spannungsdetektion konfigurierten Eingangspuffer, der für Testzwecke die Verwendung einer Spannung mittleren Pegels unterstützen kann sowie für mehrfache Operationen ausgehend von dem gleichen Eingangsanschlussbereich sorgen kann.
US-A-6 133 753 offenbart einen Eingangsdetektionsschaltkreis mit drei möglichen Zuständen, der zwei binäre Ausgaben erzeugt, die angeben, ob ein Eingangssignal mit drei möglichen Zuständen hoch, niedrig ist oder sich in einem Zustand hoher Impedanz befindet. Ein Paar an Transistoren leitet in Antwort auf ein an einem Eingangsknoten vorhandenes Signal mit drei möglichen Zuständen einen Strom. Es ist eine Schaltkreisanordnung vorgesehen, um den Eingangsknoten auf eine bekannte Spannung zu ziehen, wenn sich das Eingangssignal in seinem Zustand hoher Impedanz befindet. Die Transistoren sind mit entsprechenden Stromquellen in Reihe angeschlossen, wobei die Verbindungen zwischen den Transistoren und ihren Stromquellen die binären Ausgänge des Schaltkreises bilden.
DE 19732671 offenbart einen Eingangspuffer mit einem Differenzverstärker, der gemäß einem Freigabesignal ein Eingangssignal mit einer Standardspannung vergleicht. Die Standardspannung wird mittels eines Multiplexers gemäß einem Ausgangssignal des Differenzverstärkers in drei Standardspannungen gemultiplext.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung spricht viele der Nachteile der früheren Technik an. Gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung sind ein verbesserter Eingangspuffer und ein Verfahren, die zur Spannungsdetektion konfiguriert sind, vorgesehen, die eine Detektion mehrerer Spannungspegel erleichtern können, wie z.B. eine Spannung mittleren Pegels, die für Testzwecke verwendet werden kann. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein beispielhafter, zur Spannungsdetektion konfigurierter Eingangspufferschaltkreis einen Referenzgenerator und einen Spannungsdetektor mit mehreren möglichen Zuständen. Der Referenzgenerator ist konfiguriert, wenigstens zwei Referenzspannungen zu erzeugen, die als Eingangssignale für den Detektor mit mehreren möglichen Zuständen bereitzustellen sind. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Detektor mit mehreren möglichen Zuständen einen dreistufigen Detektor mit drei möglichen Zuständen. Der Detektor mit drei möglichen Zuständen ist geeigneter Weise konfiguriert, ein Eingangsreferenzsignal zu empfangen und durch Vergleich des Eingangsreferenzsignals mit wenigstens zwei Referenzspannungen wenigstens drei Ausgangsanschlüssen Ausgangssignale bereitzustellen, die einen hoch-, niedrig- und mittelpegeligen Betriebszustand angeben. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Detektor mit drei möglichen Zuständen zwei Paare von Transistoren, die in einer anti-parallelen Anordnung konfiguriert sind und einen gemein samen Knoten gemeinsam nutzen, was zu einem niedrigeren Strombedarf führt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein beispielhafter Eingangspufferschaltkreis mehrfache Operationen ausgehend von dem gleichen Eingangsanschlußbereich erleichtern. Zum Beispiel können durch die Verwendung eines Detektors mit drei möglichen Zuständen wenigstens drei Betriebszustände verwirklicht werden. Daher können gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, bei der drei Betriebszustände verwirklicht werden, bis zu acht dekodierte Zustände erhalten werden. Folglich können zusätzliche Funktionen durch den Detektor mit drei möglichen Zuständen bereitgestellt werden, ohne dabei dem IC-Aufbau Steuerbefehlanschlussstifte hinzufügen zu müssen. Außerdem können durch die Detektion zusätzlicher Spannungspegel neben der Detektion eines mittleren Spannungspegelbereichs noch mehr Funktionen bereitgestellt werden, ohne dabei Steuerbefehlanschlussstifte hinzuzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann durch Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung und Ansprüche erhalten werden, wenn diese in Verbindung mit den Figuren berücksichtigt werden, wobei durchgehend in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und:
1 ein schematisches Diagramm veranschaulicht, das einen bekannten, zur Spannungsdetektion konfigurierten Eingangspuffer veranschaulicht;
2 ein Zeitablaufdiagramm zum Betrieb eines bekannten, zur Spannungsdetektion konfiguriertem Eingangspuffer veranschaulicht;
3 eine beispielhafte Ausführungsform eines zur Spannungsdetektion konfigurierten Eingangspufferschaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 ein Zeitablaufdiagramm eines zur Spannungsdetektion konfigurierten Eingangspuffers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
5 einen beispielhaften, zur Detektion mit mehreren möglichen Zuständen konfigurierten Eingangspuffer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6 eine beispielhafte Ausführungsform eines Referenzspannungsgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
7 ein Zeitablaufdiagramm von Simulationsergebnissen eines beispielhaften, zur Detektion mit mehreren möglichen Zuständen konfigurierten Eingangspuffers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann hier im Sinn verschiedener funktionaler Komponenten und verschiedener Verfahrensschritte beschrieben werden. Es sollte ersichtlich sein, dass solche funktionalen Komponenten und Schritte durch eine beliebige Anzahl an Hardware oder strukturellen Komponenten verwirklicht werden können, die konfiguriert sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung verschiedene integrierte Komponenten verwenden, z.B. Puffer, Versorgungsreferenzen, Stromspiegel, Signalprozessoren und dergleichen, die verschiedene elektrische Vorrichtungen umfassen, z.B. Widerstände, Transistoren, Kondensatoren, Dioden und andere Komponenten, deren Werte für verschiedene vorgesehene Zwecke in geeigneter Weise konfiguriert sein können. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung bei jeder Anwendung integrierter Schaltkreise ausgeführt werden, wo Spannungsdetektoren oder Eingangspuffer verwendet werden können. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung in jedem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC; engl.: application specific integrated circuit), jedem Höchstintegrations-(VLSI; engl.: very large scale integration)-Schaltkreis oder jeder anderen Anwendung integrierter Schaltkreise verwendet werden. Solche allgemeinen Anwendungen, die von den Fachleuten auf dem Gebiet angesichts der vorliegenden Offenbarung erkennbar sind, sind hier nicht im Einzelnen beschrieben. Lediglich zur Veranschaulichung werden hier jedoch beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier in Verbindung mit einer Speicherchipanwendung beschrieben. Ferner sollte beachtet werden, dass, obwohl verschiedene Komponenten in geeigneter Weise mit anderen Komponenten in beispielhaften Schaltkreisen gekoppelt oder verbunden sein können, solche Verbindungen und Kopplungen mittels einer unmittelbaren Verbindung zwischen Komponenten oder durch Verbindung oder Kopplung über andere Komponenten und Vorrichtungen, die dazwischen angeordnet sind, verwirklicht werden können.
Wie oben diskutiert, weisen aktuelle, zur Spannungsdetektion konfigurierte Eingangspuffer einen eingeschränkten Betriebsspielraum für Testzustände auf, wie z.B. zur Verwendung einen Super-Spannungs-(SV; engl.: super voltage)-Zustand. Zusätzlich sind vorhandene, zur Spannungsdetektion konfigurierte Eingangspuffer nur für zwei Betriebszustände konfiguriert und weisen Ausgangsfunktionen auf, die durch die Anzahl von Steuerbefehlsanschlussstiften beschränkt sind. Gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung sind jedoch ein verbesserter Eingangspufferschaltkreis und ein Verfahren, die zur Spannungsdetektion konfiguriert sind, vorgesehen, die die Verwendung einer Spannung mittleren Pegels für Testzwecke erleichtern kann sowie ausgehend von dem gleichen Halbleiter plättchenanschlussbereich für mehrfache Operationen sorgen können.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein beispielhafter, zur Spannungsdetektion konfigurierter Eingangspufferschaltkreis einen Referenzgenerator und einen Spannungsdetektor mit mehreren möglichen Zuständen. Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ist der Referenzgenerator konfiguriert, wenigstens zwei Referenzspannungen zu erzeugen, die dem Detektor mit mehreren möglichen Zuständen als Eingangssignale bereitzustellen sind. Auch wenn der Referenzgenerator baueinheitlich integriert innerhalb des Eingangspufferschaltkreises erzeugt werden kann, könnte der Referenzgenerator auch durch verschiedene externe Schaltkreise bereitgestellt sein, die mit dem Eingangspufferschaltkreis verbunden sind. Der Detektor mit mehreren möglichen Zuständen ist in geeigneter Weise konfiguriert, eine Eingangsreferenz zu empfangen und durch Vergleich mit den wenigstens zwei Referenzspannungen wenigstens drei Ausgangsanschlüssen Ausgangssignale bereitzustellen, die wenigstens einen niedrigen, einen hohen und einen Betriebszustand mittleren Pegels angeben.
Zum Beispiel ist gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 3 ein beispielhafter, zur Spannungsdetektion konfigurierter Eingangspufferschaltkreis 300 veranschaulicht. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der Eingangspufferschaltkreis 300 in geeigneter Weise einen Referenzgenerator 302 und einen Detektor 304 mit drei möglichen Zuständen. Der Referenzgenerator 302 ist konfiguriert, eine Versorgungsspannung V_CC zu empfangen und wenigstens zwei Referenzspannungen REF₁ und REF₂ zu erzeugen, die dem Detektor 304 mit drei möglichen Zuständen als Eingangssignale bereitzustellen sind. Der Referenzgenerator 302 kann eine beliebige Schaltkreiskonfiguration zur Erzeugung von Referenzspannungen umfassen und kann eine beliebige Anzahl an Transistorvorrichtungen, die in verschiedenen Puffer-, Stromquellen- und/oder Schaltanordnungen konfiguriert sind, und eine beliebige Anzahl von Widerstands- und/oder Kondensatorkomponenten aufweisen. Außerdem können solche Transistorvorrichtungen MOS-Transistorvorrichtungen oder BJT-Vorrichtungen umfassen. Ferner kann der Referenzgenerator 302 hinsichtlich des Eingangspuffers 300 baueinheitlich konfiguriert oder von externen Schaltkreisen bereitgestellt sein.
Der Detektor 304 mit drei möglichen Zuständen ist in geeigneter Weise konfiguriert, um zusätzlich zu hohen und niedrigen Zuständen einen dazwischen liegenden Spannungsbereich oder einen Spannungsbereich mittleren Pegels zu erkennen oder detektieren. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Detektor 304 mit drei möglichen Zuständen konfiguriert, eine Eingangsreferenzspannung INPUT zu empfangen und durch Vergleich mit den zwei Referenzspannungen REF₁ und REF₂ drei Ausgangssignale bereitzustellen, die Betriebszustände niedrigen (OUT₁), mitteleren (OUT₂) und hohen (OUT₃) Pegels angeben. Folglich vermag der Detektor 304 mit drei möglichen Zuständen einen Spannungsbetriebsbereich mittleren Pegels zu erkennen. Durch die Verwendung eines solchen Betriebsbereichs mittleren Pegels können Testzustände innerhalb eines sicheren Spannungsbereichs mittleren Pegels erreicht werden, anstelle eines SV-Zustands gefährlich nahe dem hohen Betriebsbereich für einen vorgegebenen Prozess, wobei er weiterhin als Zwillingseingangsvorrichtung für einen herkömmlichen Eingangspuffer mit zwei möglichen Zuständen arbeitet.
Zum Beispiel kann der Eingangspufferschaltkreis 300 bei einem 2,0 Volt angebenden, hohen Signal und einem 0,8 Volt, angebenden niedrigen Signal und mit einer Detektion eines mittleren Pegels, die zwischen einem Referenzsignal REF₁ vom etwa 0,8 Volt und einem Referenzsignal REF₂ von etwa 2,0 Volt eingestellt ist, weiterhin für einen Betrieb mit zwei möglichen Zuständen unter der Voraussetzung sorgen, dass das Eingangssignal INPUT im Allgemeinen deutlich unter 0,8 Volt oder über 2,0 Volt liegt oder schnell dazwischen übergeht, z.B. innerhalb von etwa 2 Nanosekunden. Wenn das Eingangssignal INPUT innerhalb der Zeitdauer für die Detektion des mittleren Pegels von 1,2–1,6 Volt für eine längere Dauer vorhanden ist, d.h. nicht einfach innerhalb eines normalen Übergangs durch den Bereich des mittleren Pegels, kann daher ein Ausgangssignal mittleren Pegels (OUT₂) durch den Detektor 304 mit drei möglichen Zuständen bereitgestellt werden. Es sollte beachtet werden, dass die hohen und niedrigen Signalpegel abhängig von der vorliegenden Anwendung in verschiedenen Bereichen konfiguriert sein können.
Der Detektor 304 mit drei möglichen Zuständen umfasst geeigneter Weise ein Paar differenzieller Eingangspuffer, die konfiguriert sind, die zwei Referenzspannungen REF₁ und REF₂ zu empfangen und mit der Eingangsreferenz INPUT zu vergleichen. Auch wenn das Paar an Eingangspuffern auf verschiedene Weise konfiguriert sein kann, umfasst der Detektor 304 mit drei möglichen Zuständen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zwei differentielle Paare von Transistoren, die in einer antiparallelen Anordnung konfiguriert sind und einen gemeinsamen Knoten teilen. Eine solche Ausführungsform führt auch zu einem niedrigeren Strombedarf, was ebenfalls unten detaillierter beschrieben ist.
Bezugnehmend auf 4, bleibt während des Betriebs des Eingangspufferschaltkreises 300, wenn das Eingangssignal INPUT auf Null oder Masse liegt, das Ausgangssignal OUT₁ ein hohes Signal, während die Ausgangssignale OUT₂ und OUT₃ niedrig bleiben, was angibt, dass das Eingangssignal INPUT kleiner als das Referenzsignal REF₁ ist und sich daher in einem niedrigen Zustand befindet. Wenn das Eingangssignal INPUT in Richtung auf das obere Referenzsignal REF₁ hin ansteigt, aber unter dem Referenzsignal REF₂ bleibt, schaltet das Ausgangssignal OUT₁ auf ein niedriges Signal um, schaltet das Ausgangssignal OUT₂ auf ein hohes Signal um und bleibt OUT₃ niedrig, was angibt, dass sich das Eingangssignal INPUT in einem Bereich mittleren Pegels befindet. Danach, wenn das Eingangssignal INPUT in Richtung auf das obere Referenzsignal REF₂ hin ansteigt, bleibt das Ausgangssignal OUT₁ ein niedriges Signal, schaltet das Ausgangssignal OUT₂ zurück auf ein niedriges Signal und schaltet OUT₃ auf ein hohes Signal um, was angibt, dass sich das Eingangssignal in einem hohen Zustand befindet.
Wenn das Eingangssignal INPUT zurück auf einen niedrigen Pegel übergeht, z.B. auf Masse, kann der Detektor 304 mit drei möglichen Zuständen entsprechende Ausgangssignale bereitstellen, die Betriebszustände mit niedrigen (OUT₁), mittleren (OUT₂) und hohen (OUT₃) Pegeln angeben. Dementsprechend werden wenigstens drei Betriebszustände verwirklicht, ein niedriger, einer mittleren Pegels und ein hoher, d.h. der Eingangspufferschaltkreis 300 erkennt nicht nur einen hohen oder niedrigen Zustand, sondern auch einen Zustand zwischen diesen zwei Bedingungen. Folglich können wenigstens drei Typen von Betriebsbereichen von einer Anwendung mit integriertem Schaltkreis erhalten werden.
Die Ergänzung eines Betriebsbereichs mittleren Pegels kann für Schaltkreiskonstrukteure eine wünschenswertere Testoption erleichtern. Beispielsweise können durch die Verwendung eines solchen Betriebs in einem Bereich mittleren Pegels Testzustände innerhalb eines sicheren Spannungsbereichs mittleren Pegels erreicht werden, anstelle eines SV-Zustands sehr nahe dem hohen Betriebsbereich. Möglicherweise noch bemerkenswerter als die Fähigkeit, Testzustände während des Bereichs mittleren Pegels von Spannungen zu erreichen, kann das Bereitstellen eines zusätzlichen Betriebsbereichs verschiedene Vorteile hinsichtlich der Anforderungen an Anschlussstifte und Funktionen innerhalb einer integrierten Schaltkreisbaugruppe unterstützen. Ferner kann der Detektor mittleren Pegels auch konfiguriert sein, um bei einer doppelten Eingangspufferkonfiguration für niedrigere Stromanforderungen zu sorgen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein beispielhafter, zur Spannungspegeldetektion konfigurierter Eingangspufferschaltkreis 300 ausgehend von dem gleichen Eingangsanschlussbereich mehrere Operationen unterstützen. Beispielsweise können durch die Verwendung des Detektors 304 mit drei möglichen Zuständen wenigstens drei Betriebszustände verwirklicht werden. Daher können z.B. für zwei Steuerbefehlsanschlussstifte A und B mit wenigstens drei Zuständen, die für jeden verwirklicht werden können, wenigstens acht Funktionen oder Steuerbefehle bereitgestellt werden, d.h. A, B = 0, 0; A, B = 0, 1; A, B = 0, x; A, B = 1, 0; A, B = 1, 1; A, B = 1, x; A, B = x, 0 und A, B = x, 1, wobei x einen Zustand mittleren Pegels angibt, wobei wenigstens drei unterschiedliche logische Ausgangszustände ohne Erhöhung der Anzahl an Steuerbefehlsanschlussstiften verwirklicht werden können. Mit anderen Worten, zusätzliche Funktionen können durch den Detektor 304 mit drei möglichen Zuständen unterstützt werden, ohne dabei Steuerbefehlsanschlussstifte dem Spannungsdetektionssystem hinzufügen zu müssen.
Dementsprechend ist durch die Verwendung des Detektors 304 mit drei möglichen Zuständen die Anzahl von Steuerbefehlseingängen von anderen Vorrichtungen und Schaltkreisen bedeutsam verringert, indem die zum Dekodieren der Steuerbefehlseingaben erforderliche Anzahl an Anschlussstiften reduziert wird. Beispielsweise wird für eine Anwendung mit synchronem dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (SDRAM; engl.: synchronous dynamic random access memory), die benötigt wird, um mit modernen Computersystemen Schritt zu halten, mit einer Mehrzahl an Steuerbefehlseingaben, wie z.B. Chip-Select (CS), Column-Address-Strobe (CAS), Row-Address-Strobe (RAS) und WE, die Anzahl an Anschlussstiften, die erforderlich ist, um alle möglichen Steuerbefehlseingaben zu dekodieren, bedeutsam von einer integrierten Schaltkreisbaugruppe reduziert.
Auch wenn die obigen beispielhaften Ausführungsformen des Eingangspufferschaltkreises 300 mit einem dreipegeligen Detektor 304 konfiguriert sind, um drei Ausgangssignale OUT₁, OUT₂ und OUT₃ bereitzustellen, die einen niedrigen, mittelpegeligen und hohen Zustand angeben, sollte erneut angemerkt werden, dass der Eingangspufferschaltkreis 300 mit einem Detektor mit mehreren möglichen Zuständen konfiguriert sein kann, um zusätzliche Spannungsdetektionsbereiche zu unter stützen. Zum Beispiel könnte der Referenzgenerator konfiguriert sein, um eine oder mehrere zusätzliche Referenzspannungen bereitzustellen, z.B. Referenzspannungen REF₃ und REF₄, die größer als die Referenzspannung REF₂, aber kleiner als die Versorgungsspannung V_CC sind, um den Detektor 304 mit mehreren möglichen Zuständen als Eingangssignale bereitgestellt zu werden. Durch Vergleich der Eingangsreferenz INPUT mit den zwei zusätzlichen Referenzspannungen REF₃ und REF₄ kann der Detektor 304 mit mehreren möglichen Zuständen wenigstens fünf Ausgangssignale bereitstellen, die fünf Betriebszustände angeben.
Zum Beispiel kann ein Spannungsdetektor 304 mit mehreren möglichen Zuständen einen niedrigen Betriebszustand (OUT₁), d.h. INPUT kleiner als REF₁, einen unteren Betriebszustand mittleren Pegels (OUT₂), d.h. INPUT ist größer als REF₁ und kleiner als REF₂, einen Betriebszustand mittleren Pegels (OUT₃), d.h. INPUT größer als REF₂ und kleiner als REF₃, einen oberen Betriebszustand mittleren Pegels (OUT₄), d.h. INPUT ist größer als REF₃ und kleiner als REF₄, und einen hohen Betriebszustand (OUT₅), d.h. INPUT ist größer als REF₄ und kleiner als die Versorgungsspannung V_CC, bereitstellen. Zusätzlich können für zwei Steuerbefehlsanschlussstifte A und B mit wenigstens fünf Zuständen, die für jeden verwirklicht werden können, ausgehend von dem Eingangspufferschaltkreis 300 noch weitere Funktionen oder Steuerbefehle verwirklicht werden.
Dementsprechend kann ein beispielhafter Eingangspufferschaltkreis mit einem Referenzgenerator, sei er hinsichtlich des Eingangspufferschaltkreises intern oder kommt von einem externen Schaltkreis, um eine Mehrzahl an Referenzspannungen zu erzeugen, die einem Detektor mit mehreren möglichen Zuständen bereitgestellt werden, konfiguriert sein, um eine Mehrzahl an Betriebszuständen auszugeben. Folglich können nicht nur verschiedene Betriebsstufen für andere Zwecke verwendet werden, wie z.B. Tests, sondern es kann auch die Funktionalität der integrierten Schaltkreisvorrichtungen deutlich erhöht werden, ohne dabei die Anzahl an Steuerbefehlsanschlussstiften pro Schaltkreis zu erhöhen.
Wie oben diskutiert, kann der Detektor 304 mit drei möglichen Zuständen auf verschiedene Weise konfiguriert sein, um einen Betriebsspannungsbereich mittleren Pegels bereitzustellen. Beispielsweise ist gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 ein beispielhafter Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen veranschaulicht. Der Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen ist geeigneter Weise konfiguriert, um ein Ausgangssignal bereitzustellen, das einen Betriebsbereich mittleren Pegels angibt. Bei dieser Ausführungsform umfasst der Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen geeigneter Weise ein Paar an differentiellen Eingangspuffern, die konfiguriert sind, um zwei Referenzspannungen REF₁ und REF₂ zu empfangen und mit einer Eingangsreferenz INPUT zu vergleichen. Auch wenn das Paar an differentiellen Eingangspuffern auf verschiedene Weise konfiguriert werden kann, umfasst gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform das Paar an differentiellen Eingangspuffern 2 differentielle Paare an Transistoren, die in einer antiparallelen Anordnung konfiguriert sind und einen gemeinsamen Knoten teilen, was zu einem niedrigeren Stromverbrauch führt.
Beispielsweise umfasst ein erstes Eingangspaar 502 Transistoren M₁ und M₂, die jeweils miteinander gekoppelte Source-Anschlüsse aufweisen, und umfasst ein zweites Eingangspaar 504 Transistoren M₁ und M₂, die jeweils miteinander gekoppelte Source-Anschlüsse aufweisen, d.h. beide Eingangspaare 502 und 504 teilen eine gemeinsame Verbindung mit dem Source-Anschluss des Transistors M₂, die alle mit Masse gekoppelt sein können. Zusätzlich weist der Transistor M₁ einen Gate-Anschluss auf, der mit der Referenzspannung REF₁ gekoppelt ist, weist der Transistor M₂ einen Gate-Anschluss auf, der mit der Eingangsreferenzspannung INPUT gekoppelt ist, und weist der Transistor M₃ einen Gate-Anschluss auf, der mit der Referenzspannung REF₂ gekoppelt ist. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform umfassen die Transistoren M₁, M₂ und M₃ n-Kanalvorrichtungen in einer n-Kanalauslegung differentieller Paare; gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen könnte der Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen jedoch auch in einer p-Kanalauslegung differentieller Paare mit p-Kanalvorrichtungen für die Transistoren M₁, M₂ und M₃ konfiguriert sein, d.h. mit Eingangspaaren 502 und 504, die in geeigneter Weise durch p-Kanalvorrichtungen ersetzt sind und mit einer Versorgungsspannung (V_CC) gekoppelte Source-Anschlüsse aufweisen.
Jedes Eingangspaar 502 und 504 ist geeigneter Weise mit Stromspiegelschaltkreisen 506 bzw. 508 gekoppelt. Die Stromspiegelschaltkreise 506 und 508 sind konfiguriert, um Ausgangssignale bereitzustellen, die einem Vergleich der Eingangsspannung und der zwei Referenzspannungen entsprechen. Der Stromspiegelschaltkreis 506 umfasst p-Kanaltransistoren M₄ und M₅, die miteinander verbundene Gate-Anschlüsse aufweisen, und der Stromspiegelschaltkreis 508 umfaßt p-Kanaltransistoren M₆ und M₅, die ebenfalls miteinander verbundene Gate-Anschlüsse aufweisen. Der gemeinsame Transistor M₅ ist diodenartige konfiguriert, d.h. der Gate-Anschluss und der Source-Anschluss sind miteinander verbunden. Um die Eingangspaare 502 und 504 mit den Stromspiegelschaltkreisen 506 und 508 zu verbinden, sind daher die Drain-Anschlüsse der Transistoren M₁, M₂ und M₃ mit den Drain-Anschlüssen der Transistoren M₄, M₅ bzw. M₆ verbunden. Zusätzlich sind die Source-Anschlüsse der Transistoren M₄, M₅ und M₆ mit einer Versorgungsspannung (V_CC) verbunden .
Ausgangssignale von dem Paar differentieller Eingangspuffer 502 und 504 können einem niedrigeren Referenzausgangs-(LRO; engl.: low reference output)-Knoten bzw. einem hohen Referenzausgangs-(HRO; engl.: high reference output)-Knoten bereitgestellt werden. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist der niedrige Referenzausgangsknoten LRO an dem Drain-Anschluss des Transistors M₁ und dem Source-Anschluß des Transistors M₄ konfiguriert, während der hohen Referenzaus gangsknoten HRO an dem Drain-Anschluss des Transistors M₃ und dem Source-Anschluss des Transistors M₆ konfiguriert ist.
Der Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen umfasst auch logische Vorrichtungen, die konfiguriert sind, um Ausgangssignale niedrigen Pegels, mittleren Pegels und hohen Pegels bereitzustellen. Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform umfaßt der Detektor mit drei möglichen Zuständen eine Mehrzahl an Invertern 510, 512, 514, 516 und 520 und ein exklusives OR-Gatter 518. Die Inverter 510, 512, 514, 516 und 520 können jede herkömmliche Inverterkonfiguration aufweisen. Beispielsweise kann jeder der Inverter 510, 512, 514, 516 und 520 eine CMOS-Transistorinverterstufe umfassen, die mit einem PMOS- und einem NMOS-Transistor konfiguriert ist, wobei der NMOS-Transistor eine Schaltverbindung mit Masse bereitstellt, wenn eine Eingabe zu dem Inverter logisch hoch ist, während die PMOS-Vorrichtung eine Verbindung mit einer Leistungsversorgungsschiene VDD bereitstellt, wenn die Eingabe für den Inverter logisch niedrig ist. Unterdessen kann das exklusive OR-Gatter 518 auch jeden herkömmlichen Schaltkreis umfassen, um eine exklusive OR-Funktion bereitzustellen.
Der Inverter 510 ist konfiguriert, um von dem niedrigen Referenzausgangsknoten LRO ein Signal zu empfangen und ein Ausgangssignal OUT₁ bereitzustellen, das den niedrigen Pegel des Eingangssignals INPUT angibt, d.h. kleiner als die Referenzspannung REF₁. Das Ausgangssignal des Inverters 510 wird an den Eingang des Inverters 514 angelegt und wird zusammen mit der Ausgabe des Inverters 514 an den Eingang des exklusiven OR-Gatters 518 angelegt. Unterdessen ist der Inverter 512 konfiguriert, um ein Signal von dem hohen Referenzausgangsknoten HRO zu empfangen und ein Ausgangssignal bereitzustellen, das an den Eingang des Inverters 516 angelegt und zusammen mit der Ausgabe des Inverters 516, der das Ausgangssignal hohen Pegels OUT₃ bereitgestellt, auch an den Eingang des exklusiven OR-Gatters 516 angelegt. Der Inverter 520 ist mit dem Ausgang des exklusiven OR-Gatters 516 verbunden und kon figuriert, um ein Ausgangssignal OUT₂ bereitzustellen, das einen Spannungsbereich mittleren Pegels angibt.
Der Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen kann geeigneter Weise auch mit einem Freigabeschaltkreis konfiguriert sein, um das "Ein"- und "Aus"-Schalten des Detektors mit drei möglichen Zuständen während des Betriebs eines integrierten Schaltkreises zu steuern. Beispielsweise kann der Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen einen Transistor M₇ aufweisen, der zwischen den Source-Anschlüssen der Transistoren M₁, M₂ und M₃ und Masse angeschlossen ist. Der Transistor M₇ weist ein an seinem Gate-Anschluss angelegtes Freigabesignal EN auf, das geeigneter Weise bei jedem Steuerbefehlssignal freigegeben werden kann. Außerdem könnte der Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen dauerhaft freigegeben sein, indem der Gate-Anschluß des Transistors M₇ auf die Versorgungsspannung V_CC, auf eine Gleichstromversorgung V_DC oder zum Beispiel auf die Referenzspannungen REF₁ oder REF₂ gezogen wird.
Auch wenn der Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen mit einem Paar differentieller Eingangspuffer konfiguriert ist, die einen gemeinsamen Knoten teilen, sollte angemerkt werden, dass zwei unabhängige Eingangspuffer, d.h. ohne einen gemeinsamen Knoten, gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ebenfalls verwirklicht werden könnten. Es soll jedoch beachtet werden, dass solche unabhängigen differentiellen Eingangspuffer eine bedeutsame Strommenge während des Schaltbetriebs aufnehmen. Beispielsweise kann jeder unabhängige Eingangspuffer 600 Mikroampere oder mehr Strom verbrauchen, was zu insgesamt 1,2 Milliampere Strom führt, die verbraucht werden. Bei einer Konfiguration mit gemeinsamen Knoten, z.B. gemeinsames Nutzen der Transistoren M₂ und M₅, werden innerhalb der Eingangspuffer 502 und 504 und der Stromspiegel 506 und 508 jedoch etwa 600 Mikroampere verbraucht. Wenn während des Schaltens der Transistoren M₁, M₂ und M₃ das Eingangssignal INPUT ansteigt und abfällt, wird zusätzlich ein kleiner Stromstoß für eine Konfiguration mit gemeinsamen Knoten verwirklicht, wie z.B. so gering wie 220 Mikroampere. Bei einer Ausführungsform mit unabhängigen Eingangspuffern kann jedoch mehr als das fünffache oder mehr Strom auftreten.
Außerdem kann, indem der Betrieb des Detektors 500 mit drei möglichen Zuständen 500 keinen schnellen Betrieb erfordern kann, um den Spannungsbereich mittleren Pegels zu detektieren, z.B. wenn der Bereich mittleren Pegels vielmehr für Testzwecke, als zum vollständigen Betrieb verwendet wird, der von dem Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen verbrauchte Strom weiter minimiert werden, indem der Strom, den die Transistoren M₁ bis M₆ liefern können, reduziert wird, z.B. indem die entsprechende Transistorkanalbreite verkleinert oder die Transistorkanallänge vergrößert wird. Ferner kann bei einer beispielhaften Ausführungsform, die einen Freigabeschaltkreis mit dem Transistor M₇ aufweist, Strom gedrosselt werden, indem der Gate-Anschluss des Transistors M₇ mit einer der Versorgungsspannung V_CC, einer Gleichspannungsversorgung V_DC oder z.B. mit den Referenzspannungen REF₁ oder REF₂ verbunden wird sowie indem für den Transistor M₇ eine Transistorgröße verwendet wird, die eine geringere Stärke aufweist. Andererseits können, um den Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen so konfigurieren, dass er mehr wie ein normaler Puffer arbeitet, die Größen, Stärken und W/L-Verhältnisse der verschiedenen Transistoren in geeigneter Weise erhöht oder ansonsten eingestellt werden, wobei ebenso ein Freigabesignal dem Gate-Anschluss des Transistors M₇ separat bereitgestellt wird, um den Betrieb des Detektors 500 mit drei möglichen Zuständen zu steuern.
Nach Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform eines Detektors 500 mit drei möglichen Zuständen, kann nun unter Bezugnahme auf ein simuliertes Zeitablaufdiagramm, das in 7 veranschaulicht ist, ein Beispiel eines Betriebs bereitgestellt werden. Bei diesem Beispiel umfasst die Referenzspannung REF₁ ein 1,0 Volt Signal, während die Referenzspannung REF₂ ein 1,5 Volt Signal umfasst. Für einen anfänglichen Zustand, wenn die Eingangsreferenz INPUT auf Masse ist und daher kleiner als beide Referenzspannungen REF₁ und REF₂ ist, fließt mehr Strom durch die Transistoren M₁ und M₃ als durch M₂, was zu einer Ausgabe an den Knoten LRO und HRO führt. Folglich wird ein Ausgangssignal auf der Ausgabereferenz OUT₁ verwirklicht, z.B. bei A und an dem Eingang zu dem Inverter 516. Dementsprechend ist die Ausgabe des exklusiven OR-Gatters 518, weil die Ausgabereferenz OUT₁ ein hohes Signal ist und OUT₃ das invertierte Ausgangssignal des Inverters 516 an B ein niedriges Signal ist, ein hohes Signal, das dem Inverter 520 bereitgestellt wird, was zu einem niedrigen Signal für die Ausgabereferenz OUT₂ führt.
Die Ausgabereferenzen OUT₁, OUT₂ und OUT₃ bleiben in diesen Zuständen, bis die Eingangsreferenz INPUT über den Spannungspegel der Referenzspannung REF₁ ansteigt. Wenn dies geschieht, fließt mehr Strom in dem Transistor M₂ als in M₁, so dass nicht länger eine Ausgabe an dem Knoten LRO auftritt und damit an der Ausgabereferenz OUT₁, d.h. an A. Unterdessen bleibt der Knoten HRO in einem "hohen" Zustand und die Ausgabereferenz OUT₃ stellt weiterhin an B ein niedriges Signal bereit und stellt daher an dem Ausgang des exklusiven OR-Gatter 518 ein niedriges Signal bereit, was für die Ausgabereferenz OUT₂ zu einem hohen Signal führt. Dementsprechend gibt der Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen geeigneter Weise an, dass die Eingangsreferenz INPUT innerhalb des Bereichs mittleren Pegels arbeitet, der durch die Referenzspannungen REF₁ und REF₂ festgelegt ist. Wenn die Eingangsreferenz INPUT weiter über den Spannungspegel der Referenzspannung REF₂ ansteigt, so dass mehr Strom in dem Transistor M₂ als in dem Transistor M₃ fließt, tritt an dem Knoten HRO nicht länger eine Ausgabe auf, was bewirkt, dass die Ausgangsreferenz OUT₃ an dem Ausgang des Inverters 512 bei B ein hohes Signal wird. Folglich wird an dem Ausgang des exklusiven OR-Gatters 518 ein hohes Signal verwirklicht, was für die Ausgabereferenz OUT₂ zu einem niedrigen Signal führt. Daher gibt der Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen in geeigneter Weise an, dass die Eingangsreferenz INPUT nicht länger in dem Bereich mittleren Pegels arbeitet, sondern sich in dem hohen Betriebszustand befindet.
Auch wenn die obige beispielhafte Ausführungsform ein Beispiel veranschaulicht, um für eine Detektion im mittleren Pegel zu sorgen, sollte beachtet werden, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen hinsichtlich des Detektors 500 mit drei möglichen Zuständen gemäß anderer beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Beispielsweise kann der Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen mit zusätzlichen Eingangspaaren ausgeführt sein, die konfiguriert sind, um zusätzliche Referenzspannungen zu empfangen, und antiparallele Paare an Transistoren umfassen, die konfiguriert sind, um einen gemeinsamen Knoten zu teilen. Folglich können zusätzliche Spannungsbereiche in geeigneter Weise detektiert werden. Zusätzlich kann der Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen mit zusätzlichen oder weniger logischen Vorrichtungskonfigurationen konfiguriert werden, einschließlich zusätzlicher oder weniger kaskadierender Inverterstufen oder einer beliebigen anderen Logikkonfiguration, die in der Lage ist, entsprechende Ausgangssignale OUT₁, OUT₂ und OUT₃ bereitzustellen. Außerdem können auch die Gleichspannungsversorgungsspannungen und Transistorvorrichtungsgrößen, -stärken und -W/L-Verhältnisse auf verschiedene Weise abhängig von einer beliebigen Anzahl unterschiedlicher Konstruktionskriterien konfiguriert werden.
Zusätzlich können, wie oben diskutiert, jegliche Referenzspannungssignale, die in dem Detektor 500 mit drei möglichen Zuständen verwendet werden, auf verschiedene Weise erzeugt werden, sei es hinsichtlich des Eingangspufferschaltkreises intern oder extern von anderen integrierten Schaltkreisen und Vorrichtungen bereitgestellt. Beispielsweise ist gemäß einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf 6 ein Referenzgenerator 600 konfiguriert, um ausgehend von einer Versorgungsspannung V_CC eine erste Referenzspannung REF₁ und eine zweite Referenzspannung REF₂ zu erzeugen. Der Referenzgenerator 600 weist geeigneter Weise einen Widerstand steilerschaltkreis, der einen p-Kanaleingangstransistor M₉ umfasst, der einen Source-Anschluss aufweist, der mit der Versorgungsspannung V_CC über einen Widerstand R₁ verbunden ist, der einen Widerstandswert umfasst, der konfigurierbar ist, um für eine gewünschte Spannung zu sorgen, und ein Paar an n-Kanaltransistoren M₁₁ und M₁₃ auf, die in Reihe mit Masse verbunden sind. Der p-Kanaleingangstransistor M₉ ist geeigneter Weise so konfiguriert, dass dessen Gate-Anschluss mit Masse verbunden ist, so dass der p-Kanaltransistor M₉ immer "ein"-geschaltet ist. Über den Betrieb des Widerstandsteilerschaltkreises kann die Referenzspannung REF₁ geeigneter Weise an dem Drain-Anschluss des Transistors M₉ erzeugt werden.
Ebenso weist der Referenzgenerator 600 einen weiteren Widerstandsteilerschaltkreis auf, der einen p-Kanaleingangstransistor M₈, der über dessen Source-Anschluss mit der Versorgungsspannung V_CC über einen Widerstand R₂ verbunden ist, der einen Widerstandswert aufweist, der konfigurierbar ist, um für eine gewünschte Spannung zu sorgen, und ein Paar an p-Kanaltransistoren M₁₀ und M₁₂ umfasst, die in Reihe mit Masse verbunden sind. Der p-Kanaleingangstransistor M₈ ist ebenfalls geeigneter Weise so konfiguriert, dass dessen Gate-Anschluss mit Masse verbunden ist, so dass der p-Kanaltransistor M₈ immer "ein"-geschaltet ist. Über den Betrieb des zusätzlichen Widerstandsteilerschaltkreises kann die Referenzspannung REF₂ in geeigneter Weise an dem Drain-Anschluß des Transistors M₁₀ erzeugt werden.
Folglich kann der Referenzgenerator 600 wenigstens zwei Referenzspannungen REF₁ und REF₂ einem Spannungsdetektionssystem bereitstellen. Es sollte beachtet werden, dass die verschiedenen Widerstandswerte und Transistorgrößen abhängig von der gewünschten Ausgangsleistung der Referenzspannungen modifiziert werden können. Zusätzlich können ein oder mehrere zusätzliche Widerstandsteilerschaltkreise in dem Referenzgenerator 600 aufgenommen werden, um für zusätzliche Referenzspannungen zu sorgen, z.B. REF₃ und REF₄. Außerdem kann der Referenzgenerator 600 auf jede zur Zeit bekannte oder danach erdachte Weise konfiguriert sein, um Referenzspannungen zu erzeugen.
Die folgende Erfindung wurde oben unter Bezugnahme auf verschiedene beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Fachleute auf dem Gebiet werden jedoch erkennen, dass Änderungsmodifikationen hinsichtlich der beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne sich dabei vom Umfang der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Beispielsweise können die verschiedenen Bearbeitungsschritte sowie die Komponenten, um die Verarbeitungsschritte auszuführen, auf alternative Weise abhängig von der speziellen Anwendung oder unter Berücksichtigung einer Anzahl von Kostenfunktionen implementiert sein, die mit dem Betrieb des Systems verbunden sind. Zusätzlich kann jeder beliebige Transistorvorrichtungstyp verwendet werden, der konfiguriert ist, um die vorgesehenen Funktionen durchzuführen. Diese und weitere Änderungen oder Modifikationen sollen in den Umfang der vorliegenden Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen ausgeführt, aufgenommen sein.

Claims

Eingangspuffer, der konfiguriert ist, mehrere Spannungspegel innerhalb eines integrierten Schaltkreises zu detektieren, wobei der Eingangspuffer umfasst: wenigstens zwei Paare differentieller Eingänge (502, 504), die in einer antiparallelen Anordnung konfiguriert sind und einen gemeinsamen Knoten gemeinsam nutzen, wobei die wenigstens zwei Paare differentieller Eingänge konfiguriert sind, eine Eingangsspannung (INPUT) und wenigstens zwei Referenzspannungen zu empfangen, die eine erste Referenzspannung (REF₁) und eine zweite Referenzspannung (REF₂) umfassen, und wobei der Eingangspuffer die Eingangsspannung mit der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung vergleicht und ein erstes Ausgangssignal (OUT₁), wenn die Eingangsspannung kleiner als die erste Referenzspannung ist, ein zweites Ausgangssignal (OUT₂), wenn die Eingangsspannung einen Pegel zwischen denen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung aufweist, und ein drittes Ausgangssignal (OUT₃) liefert, wenn die Eingangsspannung größer als die zweite Referenzspannung ist.
Eingangspuffer nach Anspruch 1, wobei der Eingangspuffer konfiguriert ist, mehr als zwei Referenzspannungen (REF_1-4 zu empfangen und mehr als drei Ausgangssignale (OUT_1-5) zu erzeugen, die einem Vergleich der Eingangsspannung (INPUT) und den mehr als zwei Referenzspannungen zugeordnet sind.
Eingangspuffer nach Anspruch 1, bei dem die wenigstens zwei Paare differentieller Eingänge (502, 504) umfassen: einen ersten Transistor (M₁), der ein Gate aufweist, das mit der ersten Referenzspannung (REF₁) verbunden ist, einen zweiten Transistor (M₂), der ein Gate, das mit der Eingangsspannung (INPUT) verbunden ist, und eine Source aufweist, die mit einer Source des ersten Transistors verbunden ist, einen dritten Transistor (M₃), der ein Gate, das mit der zweiten Referenzspannung (REF₂) verbunden ist, und eine Source aufweist, die mit der Source des zweiten Transistors so verbunden ist, dass die zwei Paare differentieller Eingänge einen gemeinsamen Knoten gemeinsam nutzen.
Eingangspuffer nach Anspruch 3, wobei der Eingangspuffer ferner zwei Stromspiegelschaltkreise (506, 508) umfasst, die mit den zwei Paaren differentieller Eingänge (502, 504) verbunden sind, um Ausgangssignale zu liefern, die einem Vergleich der Eingangsspannung und den zwei Referenzspannungen zugeordnet sind.
Eingangspuffer nach Anspruch 4, bei dem die zwei Stromspiegelschaltkreise (506, 508) umfassen: einen vierten Transistor (M₄), der ein Gate, das mit einem Drain des zweiten Transistors (M₂) verbunden ist, und einen Drain aufweist, der mit einem Drain des ersten Transistors (M₁) verbunden ist, einen fünften Transistor (M₅), der ein Gate aufweist, das mit dem Gate des vierten Transistors (M₄) und dem Drain des zweiten Transistors (M₂) verbunden ist, einen sechsten Transistor (M₆), der ein Gate, das mit dem Drain des zweiten Transistors (M₂) verbunden ist, und einen Drain aufweist, der mit einem Drain des dritten Transistors (M₃) verbunden ist.
Eingangspuffer nach Anspruch 5, wobei der Eingangspuffer ferner ein Paar Inverter (510, 512) mit einem ersten Inverter (510), der mit den Drains des ersten Transistors und des vierten Transistors verbunden ist, und mit einem zweiten Inverter (512), der mit den Drains des dritten Transistors und des sechsten Transistors verbunden ist, umfasst, wobei das Paar Inverter konfiguriert ist, die ersten und die dritten Ausgangssignale zu liefern, die einem Ausgangssignal (OUT₁) niedrigen Pegels und einem Ausgangssignal (OUT₃) hohen Pegels entsprechen.
Eingangspuffer nach Anspruch 6, wobei der Eingangspuffer ferner eine Mehrzahl an Logikbauelementen umfasst, die umfassen: einen dritten Inverter (514), der einen Eingang aufweist, der mit einem Ausgang des ersten Inverters (510) verbunden ist, wobei der Eingang dem Ausgangssignal (OUT₁) niedrigen Pegels zugeordnet ist, einen vierten Inverter (516), der einen Eingang aufweist, der mit einem Ausgang des zweiten Inverters (512) verbunden ist, wobei der vierte Inverter einen Ausgang aufweist, der dem Ausgangssignal (OUT₃) hohen Pegels zugeordnet ist, ein Exklusiv-OR-Gatter (518), das Eingänge aufweist, die mit Ausgängen des dritten Inverters (514) und des vierten Inverters (516) verbunden sind, und einen fünften Inverter (520), der einen Eingang aufweist, der mit einem Ausgang des Exklusiv-OR-Gatters verbunden ist, um das zweite Ausgangssignal zu liefern, das einem Ausgangssignal (OUT₂) mittleren Pegels entspricht.
Speichervorrichtung mit einem Eingangspuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren zum Detektieren mehrerer Spannungspegel während des Betriebs eines integrierten Schaltkreises, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Empfangen einer Eingangsspannung (INPUT) und einer ersten Referenzspannung (REF₁) in einem ersten differentiellen Eingangspuffer (502), Empfangen der Eingangsspannung (INPUT) und einer zweiten Referenzspannung (REF₂) in einem zweiten differentiellen Eingangspuffer (504), Bereitstellen eines erstes Ausgangssignals (OUT₁), wenn die Eingangsspannung auf einem Spannungspegel liegt, der unter denen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung liegt, Bereitstellen eines zweites Ausgangssignals (OUT₂), das dem Spannungspegel entspricht, wenn die Eingangsspannung auf dem Spannungspegel liegt, der zwischen denen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung liegt, und Bereitstellen eines drittes Ausgangssignals (OUT₃), wenn die Eingangsspannung auf einem Spannungspegel liegt, der über denen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung liegt.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner die Schritte umfassend: Bereitstellen von wenigstens acht dekodierten Betriebszuständen, die einem Ausgangssignal (OUT₁) niedrigen Pegels, einem Ausgangssignal (OUT₂) mittleren Pegels und einem Ausgangssignal (OUT₃) hohen Pegels entsprechen, ohne dabei den Bedarf an Steueranschlussstiften (A, B) in einem integrierten Schaltkreis zu vergrößern.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der zweite differentielle Eingangspuffer (504) in einer antiparallelen Anordnung konfiguriert ist und mit dem ersten differentiellen Eingangspuffer (502) einen gemeinsamen Knoten gemeinsam nutzt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem für zwei Steueranschlussstifte (A, B) mit wenigstens drei Zuständen, die für jeden realisiert werden können, die Betriebszustände A, B = 0, 0; A, B = 0, 1; A, B = 0, x, A, B = 1, 0; A, B = 1, 1; A, B = 1, x; A, B = x, 0 und A, B = x, 1 entsprechen, wobei x einen Zustand mittleren Pegels angibt, wodurch wenigstens acht unterschiedliche logische Ausgangszustände realisiert werden können, ohne dabei die Anzahl an Steueranschlussstiften zu erhöhen.