DE69501246T2 - Chipausgangstreiberschaltung - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf eine Off-Chip-Treiberschaltung und betrifft insbesondere, jedoch nicht: ausschließlich eine in CMOS-Technologie implementierte Off-Chip-Treiberschaltung und sie hat eine geringere Versorgungsspannung als die Versorgungsspannung externer Schaltungen, die an den Ausgang der Off-Chip-Treiberschaltung angeschlossen werden können.
• Eine bekannte Off-Chip-Treiberschaltung hat erste und zweite Eingangsanschlüsse, die mit einer Vortreiberschaltung verbunden sind. Die Off-Chip-Treiberschaltung ist für einen Ausgabemodus ausgelegt, um ein Signal an den Eingangsanschlüssen zu einem Ausgangsanschluß zu treiben. Wenn die Off-Chip-Treiberschaltung in diesem Ausgabemodus verwendet wird, ist der Signalpegel am ersten Eingangsanschluß der gleiche wie der Signalpegel am zweiten Eingangsanschluß Ein als Pull-Up- Transistor agierender erster p-Kanal-Transistor und ein als Pull-Down-Transistor agierender zweiter n-Kanal-Feldeffekttransistor sind in Reihe zwischen eine Versorgungsspannung Vdd und einen Punkt mit dem Referenzpotential Vss angeordnet. Das Referenzpotential liegt im allgemeinen auf Masse. Der Ausgangsanschluß wird an einem Punkt zwischen dem Pull-Up- Transistor und dem Pull-Down-Transistor abgenommen. Die Schaltung umfaßt ein Durchlaßgatter, das zwischen dem ersten Eingangsanschluß und dem Gate des Pull-Up-Transistors angeordnet ist. Der Pull-Down-Transistor ist über sein Gate mit dem zweiten Eingangsanschluß verbunden.
• Die Off-Chip-Treiberschaltung kann auch in einem Eingabemodus arbeiten, in welcher Signale von einer externen Schaltung über den Ausgangsanschluß in den Chip getrieben werden. In dieser Betriebsart werden die Eingangsanschlüsse mit drei Zuständen (Tristate) betrieben. Eine derartige Treiberschaltung ist z.B. in dem US-Patent 5,151,619 der International Buissness Machine Corporation beschrieben.
• Beim Betrieb in einem Ausgabemodus ist es wünschenswert, die Klemmung des Ausgangsanschlusses in einer Situation, bei der Überschwingspannungen gegenwärtig sind, wie z.B. als Folge von Reflexionen von der externen Schaltung, zu ermöglichen.
• Falls in einem Ausgabemodus die Spannung am Ausgangsanschluß überschwingt, wenn der erste Eingangsanschluß niedrig gehalten wird, hat dies die Wirkung, daß eine höhere Spannung zum Gate des Pull-Up-Transistors zurückgespeist wird. Die höhere Spannung am Gate des Pull-Up-Transistors veranlaßt ihn, abzuschalten. Die Impedanz am Ausgangsanschluß erhöht sich des halb und so ist es der Überschwingspannung möglich, noch höher zu werden. Es wird ein Teufelskreis geschaffen und das Überschwingen ist unkontrolliert, möglicherweise Spannungen erreichend, die einen physikalischen Schaden an den Ausgangstransistoren hervorrufen können. Es ist somit wünschenswert, das Überschwingen unter Kontrolle zu halten.
• Die vorliegende Erfindung strebt danach, eine Schaltung bereitzustellen, bei der dieses Problem gelöst ist.
• Es wird gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, eine mindestens einen ersten Eingangsanschluß und einen Ausgangsanschluß aufweisende Off-Chip-Treiberschaltung mit einem Pull-Up-Transistor, der zwischen eine Versorgungsspannung und den ersten Ausgangsanschluß geschaltet ist und der einen mit dem ersten Eingangsanschluß verbundenen Steueranschluß aufweist, wenn die Off-Chip-Treiberschaltung in einem Ausgangsmodus betrieben wird, um selektiv den Pull-Up-Transistor einzuschalten zum Zwecke des Hochziehens des Ausgangsanschlusses zur Versorgungsspannung,
• einer Klemmschaltung mit einem Klemmtransistor, der eine zwischen den ersten Eingangsanschluß und eine Referenzspannung geschaltete steuerbare Strecke und einen Steueranschluß zum Empfang eines Überschwingsignals aufweist, und
• einen Überschwingdetektionstransistor, der eine zwischen den Ausgangsanschluß und einen Überschwingdetektionsknoten geschaltete steuerbare Strecke aufweist,
• wobei der Überschwingdetektionsknoten zur Versorgung der Kleininschaltung mit dem Überschwingsignal vorgesehen ist, wenn eine Überschwingspannung am Ausgangsanschluß detektiert wird, dabei sicherstellend, daß der Pull-Up-Transistor eingeschaltet bleibt, um den Ausgangsanschluß an die Versorgungsspannung zu klemmen.
• Bei dieser Anordnung zieht der Klemmtransistor den Eingangsanschluß zur Referenzspannung (d.h. Low), wenn ein Überschwingen am Ausgangsanschluß detektiert wird, und behebt somit das oben erörterte Problem.
• Die Klemmschaltung kann auch einen in Reihe zwischen den Klemmtransistor und die Referenzspannung geschalteten und zum Empfang eines Kontrollsignals für die Freigabe der Klemmschaltung ausgebildeten Schalttransistor aufweisen.
• Die Off-Chip-Treiberschaltung enthält vorzugsweise einen in Reihe zu dem Pull-Up-Transistor zwischen die Versorgungsspannung und die Referenzspannung geschalteten Pull-Down-Transistor, wobei der Ausgangsanschluß ein Knoten zwischen dem Pull-Up- und dem Pull-Down-Transistor ist und ein Steueranschluß des Pull-Down-Transistors mit einem zweiten Eingangsanschluß der Off-Chip-Treiberschaltung verbunden ist.
• Die Off-Chip-Treiberschaltung kann eine in Antwort auf ein Sperrsignal wirksame Sperrschaltung zum Sperren des Klemmtransistors enthalten. Die Sperrschaltung kann einen Sperrtransistor und ein Schalterelement enthalten.
• Die Off-Chip-Treiberschaltung kann ein zwischen mindestens einen Eingangsanschluß und den Steueranschluß des Pull-Up- Transistors geschaltetes Durchlaßgatter enthalten. Das Durchlaßgatter kann einen Isolationstransistor vom ersten Leitungstyp und einen Transistor vom zweiten Leitungstyp parallel zu dem Isolationstransistor mit einem an die Versorgungsspannung angeschlossenen Steueranschluß aufweisen.
• Die Off-Chip-Treiberschaltung kann einen Steuertransistor mit einer zwischen den Steueranschluß des Pull-Up-Transistors und den Ausgangsanschluß geschalteten steuerbaren Strecke und einen an ein Steuerpotential angeschlossenen Steueranschluß sowie einen Hilfsdurchgangstransistor mit einem Steueranschluß und einer zwischen einem Referenzanschluß und den Steueranschluß des Pull-Up-Transistors geschalteten steuerbaren Strecke enthalten. In dem Fall kann der Überschwingdetektionstransistor als ein Hilfssteuertransistor arbeiten, um mit dem Steuertransistor und dem Hilfsdurchgangstransistor zum Zwecke des Schutzes des Pull-Down-Transistors vor übermäßigen Gate-Source-Spannungen zusammenzuarbeiten.
• Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und zur Darstellung, wie selbige in die Tat umgesetzt werden kann, wird nunmehr auf Figur 1 verwiesen, die eine Off-Chip-Treiberschaltung erläutert.
• Figur 1 zeigt ein Schaltbild einer Off-Chip-Treiberschaltung. Die Qff-Chip-Treiberschaltung hat erste und zweite Eingangsanschlüsse, IN, IN', die mit einer Vortreiberschaltung (nicht gezeigt) verbunden sind. Die Off-Chip-Treiberschaltung ist für einen Ausgabemodus vorgesehen, um ein Signal an den Eingangsanschlüssen IN, IN' zu einem Ausgangsanschluß OUT zu treiben. Wenn die Off-Chip-Treiberschaltung in diesem Modus betrieben wird, hat das Signal am ersten Eingangsanschluß IN den gleichen logischen Pegel wie das Signal am zweiten Eingangsanschluß IN'. Ein erster p-Kanal-Feldeffekttransistor 2, der als Pull-Up-Transistor dient, und ein zweiter n-Kanal- Feldeffekttransistor 4, der als Pull-Down-Transistor dient, sind in Reihe zwischen eine Versorgungsspannung Vdd und einen Punkt mit einem Referenzpotential Vss geschaltet. Das Referenzpotential liegt grundsätzlich auf Masse. Der Ausgangsanschluß OUT wird an einem Punkt zwischen dem Pull-Up-Transistor 2 und dem Pull-Down-Transistor 4 abgenommen. Ein Durchlaßgatter 6 wird durch einen n-Kanal-Transistor 8 gebildet, dessen Gate zur Aufnahme der Versorgungsspannung Vdd verschaltet ist und dessen Drain-Source-Strecke zwischen den Eingangsanschluß IN und das Gate des Pull-Up-Transistors 2 geschaltet ist. Der n-Kanal-Transistor 8 arbeitet zusammen mit einem p-Kanal-Transistor 10, der über seine Drain-Source- Strecke der Drain-Source-Strecke des n-Kanal-Transistors 8 parallel geschaltet ist und dessen Gate an den Ausgangsanschluß OUT angeschlossen ist. Beim Pull-Down-Transistor 4 ist das Gate mit dem zweiten Eingangsanschluß IN' verbunden.
• Die Off-Chip-Treiberschaltung enthält einen Steuertransistor 12, dessen Gate an ein Steuerpotential Vref und dessen Drain- Source-Strecke in Reihe zwischen das Durchlaßgatter-p-Kanal- Transistor 10 und den dem Ausgangsanschluß OUT geschaltet ist. Der Durchlaßgatter-p-Kanal-Transistor 10 und der Steuertransistor 12 sind in einer gemeinsamen n-Wanne 16 ausgebildet. Ein weiterer p-Kanal-Transistor 14 ist verschaltet, um als n-Wannen-Biastransistor zu dienen, und ist zwischen die Versorgungsspannung Vdd und die n-Wanne 16 geschaltet, wobei sein Gate an den Ausgangsanschluß OUT angeschlossen ist.
• Die Off-Chip-Treiberschaltung ist über ihren Ausgangsanschluß OUT wahlweise an eine externe Schaltung 18 anschließbar, die eine separate Versorgungsspannung Vcc hat und die in einem Eingabemodus der Off-Chip-Treiberschaltung betrieben wird, um Signale auf den Chip über den Ausgangsanschluß OUT, der mit einer Eingangssignalleitung ISL verbunden ist, zu liefern.
• Die Spannungsversorgung für die Off-Chip-Treiberschaltung ist typischerweise ungefähr 3,3 V ± 0,3 V. Die externe Schaltung kann jedoch bei höhreren Spannungen arbeiten, wie z.B. übliche CMOS-Pegel von ungefähr 5 V. Beim Betrieb als Off-Chip- Treiberschaltung sollte die Schaltung fähig sein, den Ausgangsanschluß auf 0 V (für eine logische "0") oder 3,3 V ± 0,3 V (für eine logische "1") treiben zu können. Bei Nichtgebrauch muß die Schaltung in der Lage sein, Spannungen im Bereich von 0 bis 5 V, die von der externen Schaltung 18 am Ausgangsanschluß OUT eingespeist werden können, Stand halten zu können. Die Off-Chip-Treiberschaltung sollte auch in der Lage sein, abnormalen oder kurzzeitig auftretenden Zuständen bei der externen Schaltung 18, welche die dem Ausgangsanschluß OUT bereitgestellte Spannung auf eine Höhe von etwa 7 V bringen können, Stand zu halten.
• Die Schaltung nach Figur 1 enthält einen Hilfs-p-Kanal-Durchlaßtransistor 20 und einen Hilfs-Steuer-p-Kanal-Transistor 22. Der Hilfs-Durchlaß-Transistor 20 und der Hilfs-Steuer- Transistor 22 sind wie die p-Kanal-Transistoren 10 und 12 in der durch den Transistor 14 vorgespannten, gemeinsamen n- Wanne 16 ausgebildet. Beim Hilfs-Steuer-Transistor 20 ist die Source-Drain-Strecke zwischen einen Referenzanschluß 32 und das Gate des Pull-Up-Transistors 2 geschaltet und sein Gate ist an ein Pull-Down-Einheit 24 angeschlossen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Referenzanschluß 32 direkt mit dem Dateneingangsanschluß IN verbunden. Das Gate des Hilfs-Durchlaß-Transistors 20 ist auch mit dem Ausgangsanschluß OUT über den Hilfs-Steuer-Transistor 22 verbunden. Beim Hilfs-Steuer-Transistor ist das Gate mit der Steuerspannung Vref verbunden, welche die gleiche ist wie diejenige, die zur Steuerung des Gates des Steuertransistors 12 bereitgestellt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist Vref die gleiche wie die Versorgungsspannung Vdd (3,3 V ± 0,3 V).
• Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform wird die Pull-Down-Einheit 24 durch zwei n-Kanal-Transistoren 26, 28 in Reihe zwischen dem Gate des Hilfs-Durchlaß-Transistors 20 und einem Punkt des Referenzpotentials Vss, wie etwa Masse, gebildet. Die Gates der n-Kanal-Transistoren 26, 28 sind mit der Versorgungsspannung Vdd beziehungsweise einer Spannung Vn bei einem Pegel zum Eingeschaltethalten des Transistors 28, zum Beispiel 1 bis 1,5 V, verbunden.
• Die Schaltung aus Figur 1 enthält auch zusätzlich einen n-Kanal-Transistor 30 in Reihe zwischen dem Pull-Up-p-Kanal-Transistor 2 und dem Pull-Down-n-Kanal-Transistor 4, dessen Gate an die Versorgungsspannung Vdd gelegt ist. Dieser Transistor dient hauptsächlich dazu, die Spannungsüberschwinger an dem Pull-Down-n-Kanal-Transistor 4 zu begrenzen, wie zum Beispiel in IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol 23, No. 5, October 1988, Wong et al, pps 110-1102 erläutert ist.
• Der Hilfs-Durchlaßtransistor 20 und der Hilfs-Steuertransistor 22 sind beide verhältnismäßig kleine Einheiten. Die Funktion dieser Transistoren wird nun beschrieben.
• Es sei zunächst die Situation betrachtet, bei der die an den Ausgangsanschluß OUT angelegte Spannung von 5 V auf 0 V umschaltet. Bei 5 V ist der Steuertransistor 12 eingeschaltet und bietet dabei 5 V dem Gate des Pull-Up-p-Kanal-Transistors 2, ihn fest ausgeschaltet haltend, dar. Darüber hinaus wird der Durchlaßgattertransistor 10, den Eingangsanschluß vor hoher Spannung isolierend, ausgeschaltet gehalten. Bei diesem Zustand ist auch der Hilfssteuertransistor 22 eingeschaltet, sicherstellend, daß der Hilfsdurchlaßtransistor 20 ausgeschaltet ist. Sowie die Spannung am Ausgangsanschluß sich verringert, erreicht sie einen Punkt, wie oben erläutert, wo sie nicht länger den Steuertransistor 12 eingeschaltet hält. Sobald der Steuertransistor 12 ausschaltet, macht dies auch der Hilfssteuertransistor 22, da er den gleichen Bedingungen ausgesetzt ist wie der Steuertransistor 12. Sobald der Hilfssteuertransistor 22 ausschaltet, bewirkt er das Einschalten des Hilfsdurchlaßtransistors 20. Die Pull-Down-Einheit 24 hält das Gate des Hilfsdurchlaßtransistors 20 auf Low. Dies ergibt eine Entladungsstrecke für die Spannung an dem Gate des p-Kanal-Pull-Up-Transistors 2 zum ersten Eingangsanschluß, um die Spannung an dem Gate des p-Kanal-Pull-Up-Transistors 2 auf einen Wert herabzusetzen, der ungefähr gleich dem am Eingangsanschluß ist und zwar 3,3 V ± 0,3 V. Zu beachten ist, daß zu dieser Zeit der p-Kanal-Durchlaßgatter-Transistor 10 noch ausgeschaltet ist.
• Die Schaltung arbeitet auch bei sogenannten Medianspannungen innerhalb einer Schwellenspannung der Steuerspannung Vref. Es sei nun solch eine Spannung betrachtet von z.B. gerade oberhalb oder gerade unterhalb 3,3 V. Wenn diese Spannung an den Ausgangsanschluß OUT angelegt wird, wird der Steuertransistor 12 nicht eingeschaltet. Deshalb wird der Hilfssteuertransistor 22 auch nicht eingeschaltet. Somit wird der Hilfsdurchlaßtransistor 20 eingeschaltet und stellt eine Strecke von dem ersten Eingangsanschluß zum Gate des p-Kanal-Transistors 2 bereit, um ihm zu gestatten, mehr oder weniger seine vollen 3,3 V ± 0,3 V zum Gate des Pull-Up-P-Channel-Transistor 2 durchzulassen und ihn damit fest abzuschalten. Dies verhindert einen Leckstrom in diesem Zustand. Es ist leicht zu ersehen, daß es noch einen kleinen Leckstrombetrag geben kann selbst bei Verwendung der Schaltung, aber dieser wird gut unter vorgeschriebenen Pegeln von ungefähr 20 bis 30 µA gehalten.
• Obwohl die Pull-Down-Einheiten 24 in einer Implementierung zweier in Reihe geschalteter n-Kanal-Transistoren 26, 28 gezeigt ist, ist ohne weiteres offensichtlich, daß ein einziger n-Kanal-Transistor stattdessen verwendet werden kann oder tatsächlich jegliche andere Implementierung eines geeigneten Pull-Down-Einheits. Die Bereitstellung zweier n-Kanal-Transistoren in Reihe begrenzt das Spannungsüberschwingen über jeden der Transistoren einzeln und dient deshalb dazu, sie zu schützen. Es ist leicht zu ersehen, daß das Pull-Down-Einheit 24 das Gate des Hilfsdurchlaßtransistors 20 auf Low hält, wenn der Hilfssteuertransistor 22 ausgeschaltet ist.
• Der Hilfsdurchlaßtransistor 20 ist gezeigt mit seinem Source- Drain-Kanal, der parallel zu dem des Durchlaßgatter-p-Kanal- Transistors 10 zwischen den ersten Eingangsanschluß und das Gate des Pull-Up-Transistors 2 geschaltet ist. Jedoch ist aus der vorausgehenden Diskussion leicht zu ersehen, daß der Hilfsdurchlaßtransistor 20 stattdessen über seinen Referenzanschluß 32 mit einem Potential der Größenordnung von Vdd haben könnte, um den Schutzanforderungen zu genügen, wenn die Off-Chip-Treiberschaltung gesperrt ist und sich in einem Tristate-Modus, wie oben erläutert, befindet. Jedoch muß die Schaltung auch in einem üblichen Off-Chip-Treibermodus funktionieren, bei dem Eingangssignale an den ersten und zweiten Eingangsanschluß von einer Vortreiberschaltung angelegt werden. In diesem Modus arbeitet die Schaltung wie folgt. Mit einer logischen "1" (ungefähr 3,3 V ± 0,3 V) an erstem und zweitem Eingangsanschluß IN, IN' wird der p-Kanal-Transistor 2 abgeschaltet und der Ausgangsanschluß OUT wird durch die n- Kanal-Transistoren 30 und 34 auf 0 herabgezogen. Mit einer logischen "0" (0 V) an den Eingangsanschlüssen IN, IN' bietet der n-Kanal-Durchlaßtransistor 8 dem Gate des p-Kanal-Transistors 2 0 V dar und schaltet ihn somit ein. Der Ausgangsanschluß OUT wird deshalb zu Vdd hochgezogen.
• Im ersten Fall (der Eingabe einer logischen "1") ist der Hilfsdurchlaßtransistor 20 eingeschaltet und agiert deshalb parallel zu dem Durchlaßgattertransistor 10, obwohl er im wesentlichen redundant ist. Bei dieser Situation ist es natürlich wichtig, daß die Spannung am Anschluß 32 vom gleichen logischen Wert ist wie jener am ersten Eingangsanschluß IN. Bei einer zweiten Situation (einer logischen "0" am ersten Eingangsanschluß) ist der Kontrolltransistor noch ausgeschaltet, da die Spannung Vdd nicht die Steuerspannung Vref um einen ausreichenden Betrag übersteigt, um ihn einzuschalten, so daß der Hilfsdurchlaßtransistor 20 eingeschaltet ist. Bei dieser Situation jedoch muß der Durchlaßtransistor 20 mit dem n-Kanal-Transistor 8 agieren, um 0 V zu dem Gate des Pull-Up- Transistors 2 durchzulassen. Deshalb muß der Referenzanschluß 32 bei dieser Situation mit dem logischen Äquivalent von 0 V verbunden sein. Diesen logischen Anforderungen wird idealerweise durch Verbinden des Anschlusses 32 mit dem ersten Eingangsanschluß IN genügt. Es ist nichts destotrotz zu ersehen, daß jedoch die Erfindung durch Verbinden des Anschlusses 32 des Hilfsdurchlaßtransistors 20 mit der mit dem ersten Eingangsanschluß IN gekoppelten Schaltungsanordnung implementiert werden könnte, um diesen logischen Anforderungen zu genügen.
• Die Schaltung hat auch einen n-Kanal-Klemmtransistor 50 und einen Schalttransistor 52, die eine Klemmschaltung bilden und die in Reihe zwischen den ersten Eingangsanschluß IN und die Referenzspannung Vss geschaltet sind. Das Gate des Klemmtransistors so ist mit einem Knoten 58 verbunden, welcher die Kontaktstelle zwischen den zwei n-Kanal-Transistoren 26, 28 der Pull-Down-Einheit 24 ist. Das Gate des Schalttransistors 52 ist zum Empfang eines Steuersignals CONTROL auf Leitung 53 verschaltet. Der Hilfssteurtransistor 22 funktioniert auch als ein Überschwingdetektionselement und ändert die Spannung an einem Überschwingdetektionsknoten 59 wie unten erläutert.
• Zwei weitere n-Kanal-Transistoren sind in Reihe zwischen den Knoten 58 und Vss geschaltet. Bei den ersten dieser n-Kanal- Transistoren 62 ist das Gate mit dem zweiten Eingangsanschluß IN' verbunden und beim zweiten dieser n-Kanal-Transistoren 64 ist das Gate an ein Freigabesignal ENABLE auf Leitung 65 angeschlossen.
• Bei einem Eingabemodus ist das Freigabesignal auf Leitung 65 Low und der erste und zweite Eingangsanschluß sind im Tristate-Zustand, so daß bei High am ersten Eingangsanschluß IN der zweite Eingangsanschluß IN' Low ist. Das Steuersignal auf Leitung 53 ist Low.
• Das Freigabesignal ist High, wenn die Schaltung im Ausgabemodus ist. Das Steuersignal ist nur High, wenn eine Eins ausgegeben wird und Low zu allen anderen Zeiten.
• Die vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlich die Off- Chip-Treiberschaltung in ihrem Ausgabemodus.
• Für die Wahl des Ausgabemodus wird das Steuersignal CONTROLL auf Leitung 53 auf High für eine "1", auf Low für eine "0" und das Freigabesignal ENABLE auf Leitung 65 auf High gesetzt. Um einen High-Pegel am Ausgangsanschluß OUT zu treiben, werden der erste und zweite Eingangsanschluß IN und IN' auf Low gesetzt. Dies bewirkt das Ausschalten des Pull-Down- Transistors 4 und das Einschalten des Pull-Up-Transistors 2. Der Pull-Up-Transistor 2 zieht somit den Ausgangsanschluß OUT zu Vdd hoch. Wenn der Ausgangsanschluß mit einer induktiven Last wie etwa der externen Schaltung 18 verbunden ist, besteht die Gefahr, daß der Spannungspegel am Ausgangsanschluß OUT einem Überschwingen ausgesetzt sein könnte. Dieser Zustand wird durch den Überschwingdetektionstransistor 22 detektiert. Wenn der Spannungspegel am Ausgangsanschluß OUT die Steuerspannung Vref um mehr als eine Schwellenspannung Vtp des Detektionstransistors 22 überschreitet, schaltet der p- Kanal-Transistor ein und erlaubt dem Detektionsknoten 59, auf High zu gehen. Der Transistor 26 ist eingeschaltet und zieht somit den Knoten 58 auf High. Dies schaltet den Klemmtransistor 50 ein. Der Transistor 52 ist bereits eingeschaltet, da das Steuersignal auf Leitung 13 auf High ist. Somit wird die Spannung am Eingangsanschluß IN auf Low gehalten, damit sicherstellend, daß der Pull-Up-Transistor 2 eingeschaltet bleibt, um den Ausgangspegel OUT auf Vdd zu klemmen. Ist einmal der Spannungspegel am Ausgangsanschluß OUT bei Vdd, schaltet der Detektionstransistor 22 aus, Knoten 58 wird auf Low gezogen und der Transistor 50 schaltet aus.
• Wenn ein Überspannungszustand gegeben ist, arbeiten die Transistoren 52, 50 und 8 allesamt daran, das Gate des Pull-Up- Transistors 2 auf Low zu halten. Jedoch leitet auch der Transistor 12. Die relativen Größen aller vier Transistoren sollten so gewählt werden, daß wenn der durch den Transistor 12 durchgelassene Strom über die Transistoren 8, 50 und 52 auf Masse abgeleitet wird, die Spannung am Gate des Pull-Up-Transistors 2 nicht in der Lage ist, signifikant zu steigen.
• Zum Treiben von Signalen mit Low-Pegel am Ausgangsanschluß OUT werden Signale mit High-Pegel an den ersten und zweiten Eingangsanschluß IN, IN' gelegt. Deshalb ist der Pull-Up- Transistor 2 ausgeschaltet und der Pull-Down-Transistor 4 ist eingeschaltet. In diesem Zustand gibt es kein Überschwingproblem.
• Wenn es gewünscht wird, von einem Ausgabemodus zu einem Eingabemodus zu wechseln, ist das Freigabesignal auf Leitung 65 auf Low gesetzt. Vor dem Eintritt in den Eingabemodus war das Freigabesignal, den Transistor 64 einschaltend, auf High.
• Wenn vor dem Eintritt in den Eingabemodus der Pegel am zweiten Eingangsanschluß IN' High ist, dann sind beide Transistoren 62 und 64 eingeschaltet und ziehen den Knoten 58 und das Gate des Transistors 50 auf Low. Das bedeutet, daß Transistor 50 eingeschaltet wird unmittelbar vor dem Eintritt in den Eingabemodus.
• Wenn die Schaltung eine 1 eingegeben hat und dann auf das nach Außentreiben einer 0 umschaltet, beginnt das Signal OUT bei einer höheren Spannung. Der erste und zweite Eingangsanschluß IN, IN' werden auf High gesetzt, das ENABLE-Signal auf Leitung 65 ist High und das CONTROL-Signal auf Leitung 53 ist Low. Somit wird die Klemmschaltungsanordnung gesperrt, da der Transistor 52 ausgeschaltet ist. Die Transistoren 62 und 64 sind eingeschaltet, so daß die Knoten 58 und 59 auf Low gezogen werden, damit sicherstellend, daß der Transistor 20 vollständig eingeschaltet ist und in der Lage ist, einen guten logischen Pegel dem Gate des Pull-Up-Transistors 2 bereitzustellen und ihn ausgeschaltet zu halten während der Übergangszeit am Ausgang. Der Pull-Down-Transistor 4 ist eingeschaltet und so wird das Ausgangssignal OUT über Einheit 30 auf Low gezogen. Beim Wechsel vom Ausgabe- zum Eingabemodus geht das ENABLE-Signal auf Low und das Steuersignal ist Low. Der Transistor 52 ist deshalb, die Klemmstruktur sperrend, ausgeschaltet.
• Es ist zu ersehen, daß der Überschwingdetektionstransistor 22 auch die Funktion des Hilfssteuertransistors zum Schutz des p-Kanal-Pull-Up-Transistors 2 übernimmt. Es ist ohne weiteres offensichtlich, daß jedoch diese Funktionen aufgeteilt werden können unter Bereitstellung eines separaten Transistors für jede Funktion. Darüber hinaus wird der Knoten 58 zum Treiben des Überschwing-Pull-Down-Transistors 50 bequemerweise zwischen die Pull-Down-Transistoren 26, 28 in der Pull-Down-Einheit 24 gesetzt. Es ist erneut leicht zu ersehen, daß eine separate Transistoranordnung bereitgestellt werden könnte. Jedoch kombiniert die vorliegende Erfindung diese Funktionen und spart somit Chipfläche.

Claims (11)

1. Mindestens einen ersten Eingangsanschluß und einen Ausgangsanschluß aufweisende Off-Chip-Treibers chaltung mit

einem Pull-Up-Transistor, der zwischen eine Versorgungsspannung und den Ausgangsanschluß geschaltet ist und der einen mit dem ersten Eingangsanschluß verbundenen Steueranschluß aufweist, wenn die Off-Chip-Treiberschaltung in einem Ausgabemodus betrieben wird, um selektiv den Pull-Up-Transistor einzuschalten zum Zwecke des Hochziehens des Ausgangsanschlusses zur Versorgungsspannung,

einer Klemmschaltung mit einem Klemmtransistor, der eine zwischen den ersten Eingangsanschluß und eine Referenzspannung geschaltete steuerbare Strecke und einen Steueranschluß zum Empfang eines Überschwingsignals aufweist, und

einen Überschwingdetektionstransistor, der eine zwischen den Ausgangsanschluß und einen Überschwingdetektionsknoten geschaltete steuerbare Strecke aufweist, wobei der Überschwingdetektionsknoten zur Versorgung der Klemmschaltung mit dem Überschwingsignal vorgesehen ist, wenn eine Überschwingspannung am Ausgangsanschluß detektiert wird, dabei sicherstellend, daß der Pull-Up-Transistor eingeschaltet bleibt, um den Ausgangsanschluß an die Versorgungsspannung zu klemmen.

2. Off-Chip-Treiberschaltung gemäß Anspruch 1, bei der die Klemmschaltung einen in Reihe zwischen den Klemmtransistor und die Referenzspannung geschalteten und zum Empfang eines Steuersignals für die Freigabe der Klemmschaltung ausgebildeten Schalttransistor aufweist.

3. Off-Chip-Treiberschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, die einen in Reihe zu dem Pull-Up-Transistor zwischen die Versorgungsspannung und die Referenzspannung geschalteten Pull- Down-Transistor aufweist, wobei der Ausgangsanschluß ein Knoten zwischen dem Pull-Up- und dem Pull-Down-Transistor ist und ein Steueranschluß des Pull-Down-Transistors mit einem zweiten Eingangsanschluß der Off-Chip-Treiberschaltung verbunden ist.

4. Off-Chip-Treiberschaltung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, die eine in Antwort auf ein Sperrsignal wirksame Sperrschaltung zum Sperren des Klemmtransistors aufweist.

5. Off-Set-Treiberschaltung gemäß Anspruch 3 und 4, bei der die Sperrschaltung einen ersten Transistor mit einem an den zweiten Eingangsanschluß der Off-Chip-Treiberschaltung angeschlossenen Steueranschluß und eine zwischen den Steueranschluß des Klemmtransistors und ein Schalterelement geschaltete steuerbare Strecke aufweist.

6. Off-Chip-Treiberschaltung gemäß Anspruch 5, bei der das Schalterelement einen Transistor mit einem zum Empfang des Sperrsignals verbundenen Steueranschluß und einer zwischen den Transistor der Sperrschaltung und die Referenzspannung geschalteten steuerbaren Strecke.

7. Off-Chip-Treiberschaltung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, die ein zwischen den ersten Eingangsanschluß und den Steueranschluß des Pull-Up-Transistors geschaltetes Durchlaßgatter enthält.

8. Off-Chip-Treiberschaltung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, die einen Steuertransistor mit einer zwischen den Steueranschluß des Pull-Up-Transistors und den Ausgangsanschluß geschalteten steuerbaren Strecke und einem an ein Steuerpotential angeschlossenen Steueranschluß aufweist.

9. Off-Chip-Treiberschaltung gemäß Anspruch 8, die einen Hilfsdurchgangstransistor mit einem Steueranschluß und einer zwischen einen Referenzanschluß und den Steueranschluß des Pull-Up-Transistors geschalteten steuerbaren Strecke aufweist.

10. Treiberschaltung gemäß Anspruch 8 oder 9, bei der das Durchlaßgatter einen Isolationstransistor von einem ersten Leitungstyp und einen Transistor von einem zweiten Leitungstyp parallel zu dem Isolationstransistor mit einem an die Spannungsversorgung angeschlossenen Steueranschluß aufweist.

11. Treiberschaltung gemäß Anspruch 10, bei der der Pull-Up- Transistor, Steuertransistor, Hilfsdurchgangstransistor und Hilfssteuertransistor p-Kanal-Transistoren sind, die in einer gemeinsamen n-Wanne ausgebildet sind, wobei die Treiberschaltung einen weiteren p-Kanal-Transistor zum Vorspannen der n-Wanne umfaßt und einen Steueranschluß besitzt, der mit dem Ausgangsanschluß gekoppelt ist.