DE69222794T2 - Vorspannungs-Erzeugungsschaltung für ECL-Pegel mit Verringerung des Leistungsverbrauchs derselben - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorspannungserzeugungsschaltung und genauer eine Vorspannungserzeugungsschaltung einer emittergekoppelten logischen Stufe (ECL).
• Herkömmlicherweise werden Hochgeschwindigkeits-LSIs durch emittergekoppelte Logikschaltungen (ECL) aufgebaut, aber die ECL-Schaltungen erfordern große Mengen von Leistung. In der jüngeren Vergangenheit wurden Hochgeschwindigkeits-LSIs mit niedrigem Leistungsverbrauch benötigt, um ein batteriegestützes System zu verwirklichen, und verschiedene Techniken wurden entwickelt und vorgeschlagen, um diese Anforderung zu erfüllen.
• Eine effektive Technik, die bei ECL-Schaltungen angewandt wird, ist das Vorsehen eines Bereitschaftszustandes, in dem die Vorspannung der ECL-Schaltungen während einer Betriebsruheperiode abgesenkt wird, wodurch hinsichtlich des Gesamtleistungsverbrauchs während der Betriebs- und der Betriebsruheperiode Einsparungen erzielt werden. Diese Technik steuert extern die Vorspannung der ECL-Schaltungen, die durch eine Vorspannungserzeugungsschaltung erzeugt wird. Ferner muß die Vorspannungserzeugungsschaltung auch selbst einen niedrigeren Leistungsverbrauch haben.
• Das US-Patent Nr. 4 639 661 zeigt eine ECL-Schaltung auf, die einen derartigen Bereitschaftszustand hat. Zwei Umschaltnetze werden verwendet, um die Vorrichtung in die Lage zu versetzen, auf ein Abschaltsignal anzusprechen.
• Die JP-A-197987 verwendet eine Entladungsschaltung, um die Vorspannung während eines Bereitschaftszustands zu verringern.
• Die JP-A-6442918 zeigt ein Verfahren zur Verringerung des Leistungsverbrauchs in einer Differentialverstärkerschaltung auf, indem ein Basisstrom eines bipolaren Ausgangstransistors über einen FET ergänzt wird.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorspannungserzeugungsschaltung zu schaffen, die während einer Bereitschaftsperiode einen geringen Leistungsverbrauch hat. Es ist nämlich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Stromfluß während einer Bereitschaftsperiode auf eine vernachlässigbare Menge (weniger als etwa 10 Mikroampere: µA) zu verringern.
• Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Vorspannungserzeugungsschaltung geschaffen, welcher ein Vorspannungssteuersignal zugeführt wird, welche Schaltung eine erste Leistungsversorgungsleitung, eine zweite Leistungsversorgungsleitung und einen Vorspannungserzeugungsabschnitt, der einen Vorspannungssteuerknoten hat, einschließt, welcher Vorspannungserzeugungsabschnitt zwischen die erste Leistungsversorgungsleitung und die zweite Leistungsversorgungsleitung geschaltet ist und einen Ausgangstransistor zum Erzeugen einer Vorspannung mit einem vorbestimmten Potential an seinem Ausgang auf der Basis der Spannung an dem Vorspannungssteuerknoten und zum Zuführen der Vorspannung zu einer Schaltung während einer Betriebsperiode umfaßt, welche Vorspannungserzeugungsschaltung eine Spannungsregulierungs- und Kompensationsrückkopplungsschaltung, die zwischen den Ausgang des Ausgangstransistors und den Vorspannungssteuerknoten geschaltet ist; eine erste Schalteinrichtung, die zwischen den Vorspannungssteuerknoten des Vorspannungserzeugungsabschnitts- und die zweite Leistungsversorgungsleitung geschaltet ist, um auf der Basis des Vorspannungssteuersignals während einer Bereitschaftsperiode EIN zu schalten, um die Vorspannung abzusenken, und während der Betriebsperiode AUS zu schalten, und eine zweite Schalteinrichtung, die zwischen den Vorspannungsknoten und die erste Leistungsversorgungsleitung geschaltet ist, um während der Bereitschaftsperiode AUS zu schalten, um zu veranlassen, daß eine Impedanz zwischen der ersten Leistungsversorgungsleitung und dem Vorspannungssteuerknoten relativ hoch ist, und während der Betriebsperiode EIN zu schalten, um zu veranlassen, daß die Impedanz zwischen der ersten Leistungsversorgungsleitung und dem Vorspannungsknoten relativ niedrig ist, und zwar auf der Basis des Vorspannungssteuersignals, um die Vorspannungssteuerspannung einzustellen, umfaßt.
• Die erste Schalteinheit kann durch einen bipolaren Transistor des PNP-Typs gebildet sein, der eine Basis-, eine Kollektor- und eine Emitterelektrode hat, welche Basiselektrode das Vorspannungssteuersignal empfängt, welche Kollektorelektrode mit der zweiten Leistungsversorgungsleitung verbunden ist und welche Emitterelektrode mit dem Vorspannungssteuerknoten verbunden ist.
• Die zweite Schalteinheit kann durch einen MIS-Transistor des N-Typs gebildet sein, bei welchem eine Gateelektrode des MIS-Transistors des N-Typs das Vorspannungssteuersignal empfängt. Die zweite Schalteinheit kann durch einen MIS- Transistor des P-Typs gebildet sein, bei welchem eine Gateelektrode des MIS-Transistors des P-Typs ein umgekehrtes Signal des Vorspannungssteuersignals durch einen Inverter empfängt. Der Durchlaßwiderstandswert des MIS-Transistors kann einem Widerstandswert entsprechen, der durch den Vorspannungserzeugungsabschnitt bestimmt ist. Der MIS-Transistor kann als ein Lang-Gate-MIS-Transistor ausgebildet sein.
• Die Vorspannungserzeugungsschaltung kann einen bipolaren Kompensationstransistor einschließen, der mit der zweiten Leistungsversorgungsleitung verbunden ist, und einen Widerstand (R&sub2;), der zwischen den Vorspannungssteuerknoten und den bipolaren Kompensationstransistor geschaltet ist, um die Vorspannung auf dem vorbestimmten Potential zu kompensieren. Die zweite Schalteinheit kann während der Bereitschaftsperiode AUS geschaltet werden, um den durch den bipolaren Kompensationstransistor fließenden Strom zu unterbrechen.
• Die Vorspannungserzeugungsschaltung kann ferner einen Widerstand enthalten, der zwischen die erste Leistungsversorgungsleitung und den Vorspannungssteuerknoten in Reihe mit der zweiten Schalteinheit geschaltet ist, wobei der Widerstandswert des Widerstands einem Widerstandswert entspricht, der durch den Vorspannungserzeugungsabschnitt bestimmt ist, die zweite Schaltungseinheit hauptsächlich für einen Schaltzweck verwendet wird und der Widerstand hauptsächlich zum Bereitstellen eines erforderlichen Widerstandswerts verwendet wird. Die Vorspannungserzeugungsschaltung kann ferner einen Endwiderstand enthalten, der einen hohen Widerstandswert hat und welcher zwischen die erste Leistungsversorgungsleitung und den Vorspannungssteuerknoten geschaltet ist. Die erste Leistungsversorgungsleitung kann eine Leistungsversorgungsleitung mit hohem Potential sein und die zweite Leistungsversorgungsleitung kann eine Leistungsversorgungsleitung mit niedrigem Potential sein. Die von der Vorspannungserzeugungsschaltung erzeugte Vorspannung kann während der Betriebsperiode einer emittergekoppelten logischen Schaltung zugeführt werden.
• Die vorliegende Erfindung wird aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die nachfolgend unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen ausgeführt ist, besser verständlich.
• Figur 1 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß dem Stand der Technik (JP-A-63 278 416) zeigt;
• Figur 2 ist ein Schaltbild, das eine erste Ausführungsform einer Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Figur 3 ist ein Schaltbild, das eine ECL-Schaltung zeigt, an der die Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung anwendbar ist;
• Figur 4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Funktelefongeräts zeigt, das die Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung verwendet;
• Figur 5 ist ein Blockschaltbild, das den in Figur 4 gezeigten Prescaler zeigt;
• Figur 6A bis 6C sind Zeitgebungsdiagramme zur Erläuterung des Betriebes des Prescalers von Figur 5;
• Figur 7 ist ein Schaltbild, das eine zweite Ausführungsform der Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung zeigt; und
• Figur 8 ist ein Schaltbild, das eine dritte Ausführungsform einer Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung zeigt.
• Zum besseren Verständnis der bevorzugten Ausführungsformen werden unter Bezug auf Figur 1 Probleme des Standes der Technik erläutert.
• Figur 1 zeigt ein Beispiel einer Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß dem Stand der Technik. Wie Figur 1 zeigt, umfaßt die Vorspannungserzeugungsschaltung einen bipolaren Transistor T&sub1;&sub0;&sub1; des PNP-Typs, eine Vielzahl von bipolaren Transistoren T&sub1;&sub0;&sub2; bis T&sub1;&sub0;&sub9; des NPN-Typs und eine Vielzahl von Widerständen R&sub1;&sub0;&sub1; bis R&sub1;&sub0;&sub8;. Der Transistor T&sub1;&sub0;&sub1; hat eine Basiselektrode, die mit einem Vorspannungssteuersignal- Eingangsanschluß (PS) verbunden ist, eine Emitterelektrode, die ein Knoten n&sub1; ist und allgemein als VRCM bezeichnet wird, die mit einer Leistungsquelle mit hohem Potential (erste Leistungsversorgungsleitung) VCC durch den Widerstand R&sub1;&sub0;&sub1; verbunden ist, und eine Kollektorelektrode, die mit einer Leistungsquelle mit niedrigem Potential (zweite Leistungsversorgungsleitung) VEE verbunden ist. Der Transistor T&sub1;&sub0;&sub2; hat eine Kollektorelektrode, die durch den Widerstand R&sub1;&sub0;&sub2; mit der Emitterelektrode (Knoten n&sub1;) des Transistors T&sub1;&sub0;&sub1; sowie mit den Basiselektroden der Transistoren T&sub1;&sub0;&sub3; und T&sub1;&sub0;&sub8; verbunden ist, eine Emitterelektrode, die mit der Leistungsquelle VEE mit niedrigem Potential verbunden ist, und eine Basiselektrode, die mit den Kollektorelektroden der Transistoren T&sub1;&sub0;&sub4;, T&sub1;&sub0;&sub5; und T&sub1;&sub0;&sub6; sowie mit der Leistungsquelle VEE mit niedrigem Potential durch den Widerstand R&sub1;&sub0;&sub3; verbunden ist. Der Transistor T&sub1;&sub0;&sub3; hat eine Kollektorelektrode, die mit der Leistungsquelle VCC mit hohem Potential verbunden ist, und eine Emitterelektrode, die mit der Basiselektrode des Transistors T&sub1;&sub0;&sub2; durch den Widerstand R&sub1;&sub0;&sub4; verbunden ist.
• Die Basiselektroden der Transistoren T&sub1;&sub0;&sub4;, T&sub1;&sub0;&sub5; und T&sub1;&sub0;&sub6; sind miteinander und gemeinsam mit der Kollektor- und der Basiselektrode des Transistors T&sub1;&sub0;&sub9; durch den Widerstand R&sub1;&sub0;&sub6; verbunden, und ihre Emitterelektroden sind miteinander und mit der Leistungsquelle VEE mit niedrigem Potential durch den Widerstand R&sub1;&sub0;&sub5; verbunden. Die Kollektorelektrode des Transistors T&sub1;&sub0;&sub7; ist mit seiner Basiselektrode sowie mit der Leistungsquelle VCC mit hohem Potential durch den Widerstand R&sub1;&sub0;&sub7; verbunden, und dessen Emitterelektrode ist mit der Kollektorelektrode des Transistors T&sub1;&sub0;&sub8; verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors T&sub1;&sub0;&sub8; ist mit einem Vorspannungsausgangsanschluß Vcs sowie mit der Kollektorelektrode des Transistors T&sub1;&sub0;&sub9; durch den Widerstand R&sub1;&sub0;&sub8; verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors T&sub1;&sub0;&sub8; ist mit der Leistungsquelle VEE mit niedrigem Potential verbunden.
• Es sei angemerkt, daß die Transistoren T&sub1;&sub0;&sub4;, T&sub1;&sub0;&sub5;, T&sub1;&sub0;&sub6; und T&sub1;&sub0;&sub9; dieselbe Größe haben und diese Transistoren (T&sub1;&sub0;&sub4;, T&sub1;&sub0;&sub5;, T&sub1;&sub0;&sub6;; T&sub1;&sub0;&sub9;) verwendet werden, um ihre Temperaturabhängigkeit zu kompensieren. Ferner wird der Transistor T&sub1;&sub0;&sub2; verwendet, um die Vorspannung Vcs auf dem vorbestimmten Potential (-4,0 oder 1,2 Volt) zu kompensieren. Zusätzlich wird, wie in Figur 1 dargestellt, ein Vorspannungserzeugungsabschnitt BVG' durch die bipolaren Transistoren T&sub1;&sub0;&sub2; bis T&sub1;&sub0;&sub9; und die Widerstände R&sub1;&sub0;&sub1; bis R&sub1;&sub0;&sub8; gebildet.
• In der vorstehend beschriebenen Vorspannungserzeugungsschaltung, die in Figur 1 gezeigt ist, ist beispielsweise ein Potential der Leistungsquelle VCC mit hohem Potential als 0 (oder 5,2) Volt definiert, ein Potential der Leistungsquelle VEE mit niedrigem Potential ist als -5,2 (oder 0) Volt definiert, und die Vorspannung Vcs ist als -4,0 (oder 1,2) Volt definiert. Ferner ist der Widerstandswert des Widerstands R&sub1;&sub0;&sub1; und des Widerstands R&sub1;&sub0;&sub5; jeweils als 20 kΩ definiert.
• In der Vorspannungserzeugungsschaltung von Figur 1 wird das dem Vorspannungssteuersignal-Eingangsanschluß (PS) zugeführte Vorspannungssteuersignal PS während einer Bereitschaftsperiode (die einer in Figur 68 gezeigten Periode t&sub1; entspricht) abgesenkt, um den bipolaren Transistor T&sub1;&sub0;&sub1; des PNP-Typs EIN zu schalten. Daher wird ein Pegel an dem Knoten n&sub1; (VRCM) abgesenkt, um eine Ausgangsspannung (Vorspannung) Vcs zu verringern. Als Resultat wird der Leistungsverbrauch einer ECL-Schaltung, der die Vorspannung zugeführt wird, während der Bereitschaftsperiode verringert.
• Wie vorstehend beschrieben schaltet die in Figur 1 gezeigte Vorspannungserzeugungsschaltung den Transistor T&sub1;&sub0;&sub1; während einer Bereitschaftsperiode EIN, um einen Pegel an dem Knoten n&sub1; abzusenken, wodurch die Ausgangsspannung Vcs abgesenkt wird. Der Widerstandswert des Widerstands R&sub1;&sub0;&sub1; darf nicht zu- hoch sein, da dieser während des Betriebes dem Transistor T&sub1;&sub0;&sub2; einen Kollektorstrom zuführt. Dies bedeutet, daß ein zu dem Widerstand R&sub1;&sub0;&sub1; fließender Strom (der als einige zehn Kiloohm definiert ist) während einer Bereitschaftsperiode als ein Emitterstrom zu dem Transistors T&sub1;&sub0;&sub1; verbleiben kann. Der zu dem Widerstand R&sub1;&sub0;&sub1; fließende Strom ist beispielsweise etwa 100 µA, obgleich dies von einer Schaltungskonstanten abhangig ist. Dies ist ein großes Problem, das zu lösen ist, insbesondere bei einem Funktelefongerät, das ein batteriegestütztes System verwendet.
• Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsformen einer Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
• Figur 2 ist ein Schaltbild, das eine erste Ausführungsform einer Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung zeigt. Wie Figur 2 zeigt, umfaßt die Vorspannungserzeugungsschaltung der ersten Ausführungsform einen MIS-Transistor MT des N-Typs, einen bipolaren Transistor T&sub1; des PNP-Typs, eine Vielzahl von bipolaren Transistoren T&sub2; bis T&sub9; des NPN-Typs und eine Vielzahl von Widerständen R&sub1; bis R&sub8;.
• Der Transistor T&sub1; hat eine Basis-, eine Kollektor- und eine Emitterelektrode. Die Basiselektrode des Transistors T&sub1; ist mit einem Vorspannungssteuersignal-Eingangsanschluß (PS) sowie mit der Gateelektrode des MIS-Transistors MT verbunden, seine Emitterelektrode, die ein Knoten n&sub1; ist und allgemein als VRCM bezeichnet wird, ist mit der Drainelektrode des Transistors MT verbunden, und seine Kollektorelektrode ist mit einer Leistungsquelle VEE mit niedrigem Potential (zweite Leistungsversorgungsleitung) verbunden. Die Source- Elektrode des Transistors MT ist mit einer Leistungsquelle VCC mit hohem Potential (erste Leistungsversorgungsleitung) verbunden.
• Die- Kollektorelektrode des Transistors T&sub2; ist mit der Emitterelektrode (Knoten N&sub1;) des Transistors T&sub1; durch den Widerstand R&sub2; verbunden. Der Knoten N&sub1; (VRCM) ist mit der Leistungsquelle VCC mit hohem Potential durch den Widerstand R&sub1; sowie mit den Basiselektroden der Transistoren T&sub3; und T&sub8; ver bunden. Die Emitterelektrode des Transistors T&sub2; ist mit der Leistungsquelle VEE mit niedrigem Potential verbunden und seine Basiselektrode ist mit den Kollektorelektroden der Transistoren T&sub4;, T&sub5; und T&sub6; sowie mit der Leistungsquelle VEE mit niedrigem Potential durch den Widerstand R&sub3; verbunden. Die Kollektorelektrode des Transistors T&sub3; ist mit der Leistungsquelle VCC mit hohem Potential verbunden und seine Emitterelektrode ist durch den Widerstand R&sub4; mit der Basiselektrode des Transistors T&sub2; verbunden.
• Die Basiselektroden der Transistoren T&sub4;, T&sub5; und T&sub6; sind miteinander und gemeinsam durch den Widerstand R&sub6; mit der Kollektor- und der Basiselektrode des Transistors T&sub9; verbunden, und ihre Emitterelektroden sind miteinander und mit der Leistungsquelle VEE mit niedrigem Potential durch den Widerstand R&sub5; verbunden. Die Kollektorelektrode des Transistors T&sub7; ist mit seiner Basiselektrode sowie durch den Widerstand R&sub7; mit der Leistungsquelle VCC mit hohem Potential verbunden und seine Emitterelektrode ist mit der Kollektorelektrode des Transistors T&sub8; verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors T&sub8; ist mit dem Vorspannungsausgangsanschluß (Vcs) sowie mit der Kollektorelektrode des Transistors T&sub9; durch den Widerstand R&sub8; verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors T&sub9; ist mit der Leistungsquelle VEE mit niedrigem Potential verbunden.
• Es sei angemerkt, daß die Transistoren T&sub4;, T&sub5;, T&sub6; und T&sub9; dieselbe Größe haben und diese Transistoren (T&sub4;, T&sub5;, T&sub6;; T&sub9;) verwendet werden, um ihre Temperaturabhängigkeit zu kompensieren. Ferner wird der Transistor T&sub2; verwendet, um die Vorspannung Vcs auf dem vorbestimmten Potential (-4,0 oder 1,2 Volt) zu kompensieren. Der Transistor T&sub2; kompensiert nämlich die Temperaturabhängigkeit der Vorspannung Vcs. Ferner ist, wie in Figur 2 gezeigt, ein Vorspannungserzeugungsabschnitt BVG durch die bipolaren Transistoren T&sub2; bis T&sub9; und die Widerstände R&sub2; bis R&sub8; aufgebaut.
• In der in Figur 2 beispielhaft dargestellten, vorstehend beschriebenen Vorspannungserzeugungsschaltung ist das Potential der Leistungsquelle VCC mit hohem Potential als 0 (oder 5,2) Volt definiert, das Potential der Leistungsquelle VEE mit niedrigem Potential ist als -5,2 (oder 0) Volt definiert und die Vorspannung Vcs ist als -4,0 (oder 1,2) Volt definiert. Ferner ist beispielsweise der Widerstandswert des Widerstands R&sub5; als 20 kΩ definiert und der Durchlaßwiderstandswert des MIS-Transistors MT ist als 20 kΩ definiert. Es sei angemerkt, daß der Durchlaßwiderstandswert des MIS-Transistors MT demjenigen des in Figur 1 gezeigten Widerstands R&sub1;&sub0;&sub1; entspricht.
• Nachfolgend wird der Betrieb der Vorspannungserzeugungsschaltung aus Figur 2 erläutert.
• Während einer Bereitschaftsperiode (entsprechend einer in Figur 6B gezeigten Periode t&sub1;) der Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß dieser in Figur 2 gezeigten Ausführungsform wird das dem Vorspannungssteuersignal-Eingangsanschluß (PS) zugeführte Vorspannungssteuersignal PS abgesenkt, um den bipolaren Transistors T&sub1; des PNP-Typs EIN zu schalten. Daher fällt der Pegel am Knoten N&sub1;, so daß die Ausgangsspannung (Vorspannung) Vcs auf ein niedriges Potential gesetzt wird. Es sei angemerkt, daß zu dieser Zeit das Vorspannungssteuersignal PS ebenfalls dem MIS-Transistor MT des N-Typs zugeführt wird, so daß der Transistor MT durch das Vorspannungssteuersignal PS AUS geschaltet wird. Folglich fließt während der Bereitschaftsperiode beinahe kein Strom durch den AUS geschalteten Transistor MT und den Knoten N&sub1;. Auf diese Weise wird der Leistungsverbrauch einer ECL-Schaltung, der die Vorspannung zugeführt wird, während der Bereitschaftsperiode eingespart. Ferner wird der Leistungsverbrauch der Vorspannungserzeugungsschaltung ebenfalls reduziert, indem der durch den MIS-Transistor MT und den Knoten N&sub1; fließende Strom unterbrochen wird.
• Während einer Betriebsperiode (entsprechend einer in Figur 6B gezeigten Periode t&sub0;), in der die Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß dieser Ausführungsform eine Vorspannung eines vorbestimmten Pegels erzeugt, steigt das Vorspannungssteuersignal PS, das dem Gate des MIS-Transistors MT des N- Typs zugeführt wird, an, um den Transistor MT EIN zu schalten. Aufgrund des Durchlaßwiderstandes (beispielsweise mehrere zehn Kiloohm) des Transistors MT wirkt der Transistor ähnlich wie der Widerstand R&sub1;&sub0;&sub1; in Figur 1. Während des Betriebs arbeitet der Durchlaßwiderstand des Transistors MT nämlich so, daß ein Kollektorstrom dem bipolaren Transistor T&sub2; zugeführt wird, um die Vorspannung Vcs mit einem vorbestimmten Potential abzugeben. Gemäß der Vorspannungserzeugungsschaltung von Figur 2 ist die Gate-Länge des MIS-Transistors MT des N-Typs lang genug, um den Durchlaßwiderstand von beispielsweise einigen Kiloohm zu bieten. Der Widerstand R&sub1; von Figur 2 ist ein Endwiderstand, der dem Transistor T&sub1; einen sehr schwachen Kollektorstrom zuführt. Der Widerstand R&sub1; kann einen hohen Widerstandswert von etwa einigen Megaohm haben. Entsprechend fließt ein Strom von einigen Mikroampere durch den Endwiderstand R&sub1;, was kein Problem hinsichtlich des Leistungsverbrauchs bei der tatsächlichen Benutzung darstellt.
• Figur 3 ist ein Schaltbild, das eine ECL-Schaltung zeigt, an der die Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung anwendbar ist, wobei es sich bei der ECL-Schaltung um eine grundsätzliche Schaltung handelt. Wie Figur 3 zeigt, umfaßt die ECL-Schaltung Transistoren T&sub3;&sub1; bis T&sub3;&sub7; und Widerstände R&sub3;&sub1; bis R&sub3;&sub5;.
• Das Ausgangssignal (Vorspannung) Vcs der Vorspannungserzeugungschaltung gemäß der Erfindung wird verschiedenen ECL- Schaltungen zugeführt. Wie beispielsweise in Figur 3 gezeigt, wird die Vorspannung Vcs an die Basiselektroden der Transistoren T&sub3;&sub5;, T&sub3;&sub6; und T&sub3;&sub7; der ECL-Schaltung angelegt, und während einer Bereitschaftsperiode senkt die Vorspannungserzeugungschaltung die Vorspannung Vcs, um den Leistungsverbrauch in den ECL-Schaltungen zu verringern. Es sei angemerkt, daß die Vorspannungserzeugungsschaltung anwendbar ist, um der grundsätzlichen ECL-Schaltung von Figur 3 sowie auch anderen Schaltungen eine Vorspannung zuzuführen. Figur 4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Funktelefongeräts zeigt, das die Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung verwendet.
• Wie Figur 4 zeigt, umfaßt das Funktelefongerät, das allgemein mit einem batteriegestützten System versehen ist, eine Mikroprozessoreinheit (MPU) 1, eine PLL-Steuerschaltung 2, einen Prescaler 3, einen Phasenkomparator 4, eine Ladungspumpschaltung 5, einen Tiefpaßfilter (LPF) 7, einen spannungsgesteuerten Oszilliator (VCO) 6 und einen Kristalloszillator 11. Es sei angemerkt, daß, wie in Figur 4 dargestellt, die Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung in dem Prescaler 3 enthalten ist und ein Leistungssparsignal (Vorspannungssteuersignal) PS der Vorspannungserzeugungsschaltung zugeführt wird. Ferner wird, wie in Figur 4 gezeigt, eine von dem VCO 6 erzeugte Hochfrequenz RF (Rfaus, Rfein) durch den Prescaler 3 zu der PLL-Steuerschaltung 2 zurückgeführt.
• Figur 5 ist ein Blockschaltbild, das den in Figur 4 gezeigten Prescaler darstellt.
• Wie Figur 5 zeigt, umfaßt der Prescaler 3 eine Vorspannungserzeugungsschaltung 30, vier Flipflops 31 bis 34 des T- Typs, und Inverter 35 und 36. Es sei angemerkt, daß die Flipflops 31 bis 34 in Reihe geschaltet sind, das Hochfrequenzausgangssignal Rfein von dem VCO 6 dem Flipflop 31 zugeführt wird und das Signal faus, das von dem Flipflop 34 ausgegeben wird, der PLL-Steuerschaltung 2 zugeführt wird. Ferner sind die Flipflops 31 bis 34 durch ECL-Schaltungen gebildet, um einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb zu verwirklichen.
• Das Leistungssparsignal (Vorspannungssteuersignal) PS, das von der MPU 1 ausgegeben wird, wird der Vorspannungserzeugungsschaltung 30 durch die Inverter 35 und 36 zugeführt und die von der Vorspannungserzeugungsschaltung 30 erzeugte Vorspannung Vcs wird an die Flipflops 31 bis 34 angelegt. Es sei angemerkt, daß die Vorspannungserzeugungsschaltung 30 nicht nur in dem Prescaler 3 des Funktelefongeräts angewendet wird, sondern die Vorspannungserzeugungsschaltung 30 auch an verschiedenen ECL-Schaltungen angewendet werden kann.
• Figur 6A bis 6C sind Zeitgebungsdiagramme zur Erläuterung des Betriebsablaufes des Prescalers von Figur 5.
• Wie Figur 6A zeigt, wird das Leistungssparsignal (Vorspannungssteuersignal) PS während 100 Millisekunden (msek) in einer Sekunde (sek) auf einen hohen Pegel umgeschaltet. Eine Periode des Leistungssparsignals PS ist somit auf eine Sekunde festgelegt und das Leistungssparsignal PS ist in jeder seiner Perioden während 100 msek auf einem hohen Pegel und während 900 msek auf einen niedrigem Pegel.
• In Figur 6B bezeichnet Bezugszeichen t&sub0; eine Betriebsperiode entsprechend der Periode, in der das Leistungssparsignal PS auf einem hohen Pegel ist, und ein Bezugszeichen t&sub1; bezeichnet eine Bereitschaftsperiode, die der Periode entspricht, in der das Leistungssparsignal PS auf einem niedrigen Pegel ist. Ferner bezeichnet ein Bezugszeichen P&sub0;&sub1; eine Zeitgebung des Betriebsbeginns des Prescalers 3, und ein Bezugszeichen P&sub0;&sub2; bezeichnet eine Zeitgebung des Betriebsstopps des Prescalers 3.
• Es wird nämlich, wie in Figur 2, 6A bis 6C gezeigt, wäh rend der Bereitschaftsperiode t&sub1; das Leistungssparsignal PS abgesenkt, um den bipolaren Transistor T&sub1; des PNP-Typs EIN zu schalten, und ein Pegel an dem Knoten N&sub1; fällt ab, um die Ausgangsspannung (Vorspannung) Vcs auf ein niedriges Potential (-5,2 oder 0 Volt) zu setzen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Leistungssparsignal PS ebenfalls dem Gate des MIS- Transistors MT des N-Typs zugeführt, so daß der Transistor MT durch das Leistungssparsignal PS AUS geschaltet wird. Folglich wird, wie in Figur 60 gezeigt, während der Bereitschaftsperiode t&sub1; beinahe kein Strom CC&sub1; (2 5 µA) durch den Prescaler 3 verwendet.
• Andererseits steigt während einer Betriebsperiode t&sub0; das Leistungssparsignal PS an, um den bipolaren Transistor T&sub1; des PNP-Typs AUS zu schalten, und die Vorspannung Vcs wird auf einen vorbestimmten Pegel (-4,0 oder 1,2 Volt) rückgestellt. Ferner wird der MIS-Transistor MT des N-Typs AUS geschaltet und der AUS-Widerstand des Transistors MT wird zwischen der Leistungsquelle VCC mit hohem Potential und dem Knoten N&sub1; vorgesehen, so daß ein Kollektorstrom des bipolaren Transistors T&sub2; zum Abgeben der Vorspannung Vcs mit einem vorbestimmten Potential zu fließen beginnt. Folglich wird, wie in Figur 60 gezeigt, ein Strom CC&sub0; (einige zehn mA) während der Betriebsperiode t&sub0; von dem Prescaler 3 verwendet.
• Es sei angemerkt, daß in Figur 60 ein Bezugszeichen CC&sub0;&sub1; einen Verbrauchsstrom des Prescalers nach dem Stand der Technik während der Bereitschaftsperiode t&sub1; zeigt, der die Vorspannungserzeugungsschaltung verwendet, die in Figur 1 gezeigt ist. Daher kann durch Anwenden der Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung der Verbrauchsstrom des Prescalers 3 von dem Strom CC&sub0;&sub1; (einige hundert µA) auf dem Strom CC&sub1; (2 5 µA) während der Bereitschaftsperiode t&sub1; reduziert werden.
• Figur 7 ist ein Schaltbild, das eine zweite Ausführungsform der Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung zeigt.
• Im Vergleich der in Figur 7 dargestellten Vorspannungserzeugungsschaltung mit der in Figur 2 dargestellten enthält die in Figur 7 dargestellte Vorspannungserzeugungsschaltung ferner einen Widerstand R&sub0;. Der Widerstand R&sub0; ist zwischen den MIS-Transistor MT des N-Typs und den Knoten N&sub1; geschaltet. Es sei angemerkt, daß andere Teile dieser zweiten Ausführungsform denjenigen der ersten Ausführungsform der Vorspannungserzeugungsschaltung, die in Figur 2 dargestellt ist, entsprechen.
• Der Durchlaßwiderstand eines Standard-MIS-Transistors des N-Typs ist klein, beispielsweise einige Ohm. Entsprechend wird der Transistor MT hauptsächlich für Schaltzwecke verwendet und der Widerstand R&sub0; bestimmt hauptsächlich einen Widerstandswert (einige zehn Kiloohm), während der Transistor MT EIN ist. In Figur 7 ist der Widerstand R&sub0; zwischen der Drain des Transistors MT und dem Knoten N&sub1; angeordnet, aber der Widerstand R&sub0; kann zwischen der Leistungsquelle VCC mit hohem Potential und der Source des Transistors MT angeordnet sein. Beispielsweise ist der Durchlaßwiderstandswert des Transistors MT als 1 kΩ (oder 100 Ω) festgelegt, und der Widerstandswert des Widerstands R&sub0; ist als 19 kΩ (oder 19,9 kΩ) festgelegt. In diesem Fall, wenn der Widerstandswert des Durchlaßwiderstandswertes des Transistors MT schwankt, ist der Gesamtwiderstandswert hauptsächlich durch den des Widerstands R&sub0; bedingt, und somit beeinflußt die Herstellungstoleranz des Transistors MT nicht die Vorspannung Vcs. Ferner ist, wie in Figur 7 dargestellt, in dieser zweiten Ausführungsform der Endwiderstand R&sub1; parallel mit dem reihengeschalteten MIS-Transistor MT und dem Widerstand R&sub0; geschaltet.
• Figur 8 ist ein Schaltbild, das eine dritte Ausführungsform der Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung zeigt. Wie Figur 8 zeigt, kann ein MIS-Transistor MTP des P-Typs anstelle des MIS-Transistors MT des N-Typs von Figur 7 verwendet werden. Das Gate des MIS-Transistors MTP des P-Typs empfängt ein umgekehrtes Signal des Vorspannungssteuersignals PS durch einen Inverter INV.
• Wie vorstehend beschrieben erzeugt in einer Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung eine Vorspannungserzeugungsschaltung eine Vorspannung Vcs mit einem vorbestimmten Potential während einer Betriebsperiode und senkt ansprechend auf ein Vorspannungssteuersignal PS die Vorspannung während einer Bereitschaftsperiode, um den Leistungsverbrauch der ECL-Schaltung einzusparen, an welche die Vorspannung abgegeben wird. Die Vorspannungserzeugungsschaltung umfaßt einen MIS-Transistor MT (MTP), der ansprechend auf das Vorspannungssteuersignal EIN und AUS zu schalten ist. Der MIS-Transistor MT (MTP) wird während der Bereitschaftsperiode AUS geschaltet, um den Stromfluß zu un terbrechen, und während der Betriebsperiode EIN geschaltet, um dem bipolaren Transistor T&sub2; einen Strom zuzuliefern, um die Vorspannung mit dem vorbestimmten Potential abzugeben.
• In der Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung wird der MIS-Transistor MT (MTP) ansprechend auf das Vorspannungssteuersignal PS EIN und AUS geschaltet. Während einer Bereitschaftsperiode wird der MIS-Transistor MT (MTP) AUS geschaltet, um einen Strom zu unterbrechen, und während einer Betriebsperiode wird der MIS-Transistor MT (MTP) EIN geschaltet, um dem bipolaren Transistor T&sub2; einen Strom zuzuführen, um Vorspannung mit dem vorbestimmten Potential abzugeben.
• Wie vorstehend erläutert, können die Vorspannungserzeugungsschaltungen gemäß den Ausführungsformen einen Strom in den Vorspannungserzeugungschaltungen selbst während einer Bereitschaftsperiode verringern. Insbesondere verwirklichen die Ausführungsformen eine verlängerte Nutzung mit niedrigem Leistungsverbrauch, der für batteriebetriebene Kommunikationsgeräte und dergleichen erforderlich ist.
• Gemäß einer Vorspannungserzeugungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung umfaßt nämlich die Vorspannungserzeugungsschaltung einen MIS-Transistor, der ansprechend auf ein Vorspannungssteuersignal EIN und AUS zu schalten ist, und der Stromfluß wird während einer Bereitschaftsperiode auf ein vernachlässigbares Maß (weniger als etwa 10 µA) reduziert.

Claims (12)

1. Vorspannungserzeugungsschaltung, welcher ein Vorspannungssteuersignal (PS) zugeführt wird, welche Schaltung eine erste Leistungsversorgungsleitung (VCC), eine zweite Leistungsversorgungsleitung (VEE) und einen Vorspannungserzeugungsabschnitt (BVG), der einen Vorspannungssteuerknoten (N&sub1;) hat, einschließt, welcher Vorspannungserzeugungsabschnitt zwischen die erste Leistungsversorgungsleitung (VCC) und die zweite Leistungsversorgungsleitung (VEE) geschaltet ist und einen Ausgangstransistor (T8) zum Erzeugen einer Vorspannung (Vcs) mit einem vorbestimmten Potential an seinem Ausgang auf der Basis der Spannung (VRCM) an dem Vorspannungssteuerknoten (N&sub1;) und zum Zuführen der Vorspannung zu einer Schaltung während einer Betriebsperiode (t&sub0;) umfaßt, welche Vorspannungserzeugungs schaltung umfaßt:

eine Spannungsregulierungs- und Kompensationsrückkopplungsschaltung, die zwischen den Ausgang des Ausgangstransistors (T8) und den Vorspannungssteuerknoten (N&sub1;) geschaltet ist;

eine erste Schalteinrichtung (T&sub1;), die zwischen den Vorspannungssteuerknoten (N&sub1;) des Vorspannungserzeugungsabschnitts (BVG) und die zweite Leistungsversorgungsleitung (VEE) geschaltet ist, um während einer Bereitschaftsperiode (t&sub1;) EIN zu schalten, um die Vorspannung (Vcs) abzusenken, und während der Betriebsperiode (t&sub0;) AUS zu schalten, basierend auf dem Vorspannungssteuersignal (PS); und

eine zweite Schalteinrichtung (MT, MTP; R&sub1;), die zwischen den Vorspannungsknoten (N&sub1;) und die erste Leistungsversorgungsleitung (VCC) geschaltet ist, um während der Bereitschaftsperiode (t&sub1;) AUS zu schalten, um zu veranlassen, daß eine Impedanz zwischen der ersten Leistungsversorgungsleitung (VCC) und dem Vorspannungssteuerknoten (N&sub1;) relativ hoch ist, und während der Betriebsperiode (t&sub0;) EIN zu schalten, um zu veranlassen, daß die Impedanz zwischen der ersten Leistungsversorgungsleitung (VCC) und dem Vorspannungsknoten (N&sub1;) relativ niedrig ist, und zwar auf der Basis des Vorspannungssteuersignals (PS), um die Vorspannungssteuerspannung (VRCM) einzustellen.

2. Vorspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1, bei welcher die erste Schalteinrichtung (T&sub1;) durch einen bipolaren Transistor des PNP-Typs gebildet ist, der eine Basis-, eine Kollektor- und eine Emitterelektrode hat, welche Basiselektrode das Vorspannungssteuersignal (PS) empfängt, welche Kollektorelektrode mit der zweiten Leistungsversorgungsleitung (VEE) verbunden ist und welche Emitterelektrode mit dem Vorspannungssteuerknoten (N&sub1;) verbunden ist.

3. Vorspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welcher die zweite Schalteinrichtung (MT) durch einen MIS-Transistor des N-Typs gebildet ist, und eine Gateelektrode des MIS-Transistors (MT) des N-Typs das Vorspannungssteuersignal (PS) empfängt.

4. Vorspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welcher die zweite Schalteinrichtung (MTP) durch einen MIS-Transistor des P-Typs gebildet ist, und eine Gateelektrode des MIS-Transistors (MTP) des P-Typs ein umgekehrtes Signal des Vorspannungssteuersignals (PS) durch einen Inverter (INV) empfängt.

5. Vorspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei welcher der Durchlaßwiderstandswert des MIS- Transistors (MT, MTP) einem Widerstandswert entspricht, der durch den Vorspannungserzeugungsabschnitt (BVG) bestimmt ist.

6. Vorspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei welcher der MIS-Transistor (MT, MTP) als ein Lang- Gate-MIS-Transistor ausgebildet ist.

7. Vorspannungserzeugungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Vorspannungserzeugungsabschnitt (BVG) einen bipolaren Kompensationstransistor (T&sub2;) enthält, der mit der zweiten Leistungsversorgungsleitung (VEE) verbunden ist, und einen Widerstand (R&sub2;), der zwischen den Vorspannungssteuerknoten (N&sub1;) und den bipolaren Kompensationstransistor (T&sub2;) geschaltet ist.

8. Vorspannungserzeugungsschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei welcher die zweite Schalteinrichtung (MT, MTP) während der Bereitschaftsperiode (t&sub1;) AUS geschaltet wird, um den durch den bipolaren Kompensationstransistor (T&sub2;) fließenden Strom zu unterbrechen.

9. Vorspannungserzeugungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Vorspannungserzeugungsschaltung ferner einen Widerstand (R&sub0;) enthält, der zwischen der ersten Leistungsversorungsleitung (VCC) und dem Vorspannungssteuerknoten (N&sub1;) in Reihe mit der zweiten Schalteinrichtung (MT, MTP) geschaltet ist, und der Widerstandswert des Widerstands (R&sub0;) einem Widerstandswert entspricht, der durch den Vorspannungserzeugungsabschnitt (BVG) bestimmt ist, welche zweite Schalteinrichtung (MT, MTP) hauptsächlich für einen Schaltzweck verwendet wird, und welcher Widerstand (R&sub0;) hauptsächlich zum Bereitstellen eines erforderlichen Widerstandswerts verwendet wird.

10. Vorspannungserzeugungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Vorspannungserzeugungsschaltung ferner einen Endwiderstand (R&sub1;) enthält, der einen hohen Widerstandswert hat und zwischen die erste Stromversorgungsleitung (VCC) und den Vorspannungssteuerknoten (N&sub1;) geschaltet ist.

11. Vorspannungserzeugungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die erste Leistungsversorgungsleitung (VCC) eine Leistungsversorgungsleitung mit hohem Potential ist und die zweite Leistungsversorungsleitung (VEE) eine Leistungsversorgungsleitung mit niedrigem Potential ist.

12. Vorspannungserzeugungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Vorspannung (Vcs), die von der Vorspannungserzeugungsschaltung erzeugt wird, während der Betriebsperiode (t&sub0;) einer emittergekoppelten logischen Schaltung zugeführt wird.